家用照明电器.ppt

第五讲第五讲家用照明电器家用照明电器分类固体光源固体光源LED一、一、发展史简介发展史简介1。白炽灯。白炽灯电弧灯电弧灯1879年爱迪生对白炽灯做了改进，发明年爱迪生对白炽灯做了改进，发明了经济，实用，寿命长的碳丝灯。点了了经济，实用，寿命长的碳丝灯。点了四十多个小时四十多个小时。1903年生产年生产4500万只，成本万只，成本37美分。美分。1923年，上海亚明灯泡厂开始生产。年，上海亚明灯泡厂开始生产。1909年。通用电气公司的库里基发明钨年。通用电气公司的库里基发明钨丝灯泡。丝灯泡。1913年，兰米尔发明了充气钨丝灯。年，兰米尔发明了充气钨丝灯。白炽灯为热光源，能量白炽灯为热光源，能量90%变为热。变为热。瓦数（瓦数（W）15254060光光 通通 量量（lm）110220380630白炽灯性能数白炽灯性能数灯泡寿命灯泡寿命:一批样本灯在一定条件下点灯，当一批样本灯在一定条件下点灯，当50%的灯的有效光输出不低于初始值的的灯的有效光输出不低于初始值的50%时的点灯时的点灯时间时间。白炽灯图白炽灯图爱迪生像爱迪生像2、荧光灯发展历史发展历史1902年，黑维特，水银灯年，黑维特，水银灯1910年，法国克劳特发明霓虹灯年，法国克劳特发明霓虹灯1938年，美国通用电气公司的伊曼，解决了年，美国通用电气公司的伊曼，解决了启动装置，荧光灯试制成功启动装置，荧光灯试制成功节能灯节能灯紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯三基色荧光粉三基色荧光粉荧光灯参数荧光灯参数功率（功率（W）光通量（光通量（lm）功功率率（W）RRRL寿命寿命（小时）小时）15580635500060240026405000100550061003000注注RR:日光色日光色RL:冷白色冷白色荧光灯图节能节能灯灯3高强度气体放电灯（HID）高高气气压压气气体体放放电电灯灯。一一般般不不作作家家用用。广广场场、道道路路、工工厂厂照照明明。典典型型的的有有高高压压汞汞灯灯、高高压压钠钠灯灯等。等。高高压压汞汞灯灯，充充氩氩气气。体体积积小小，效效率率高高，寿寿命命长长，但但光光色色差差（无无红红色色成成分分）。例例：300W,PHg=15atm，启启动动电电压压400V.启启动动至至正正常常工工作作须须410分分钟钟。光光效效率率3565lm/W。寿寿命命5000hr。镇镇流流器启动。器启动。Atm=大气压。大气压。高高压压钠钠灯灯。100W,9200lm;400W,47000lm。光光色色较好。较好。有人开发出有人开发出3050W高压钠灯，作为家用。高压钠灯，作为家用。高压汞灯4、固体光源白光发光二极管（白光发光二极管（LED）,半导体电场发光。半导体电场发光。1960s出出现现红红发发光光二二极极管管LED,GaAsP材材料料，波波长长565nm。长长期期以以来来只只有有红红、绿绿、黄黄色色，仅仅用用于于指指示示。无无白白色色光光LED,无无法法用用于于照照明明。90年年代代出出现现蓝光蓝光LED，GaN材料。材料。发白光的方法：发白光的方法：1）蓝）蓝LED+发黄光发黄光YAG荧光粉，荧光粉，2）红）红+绿绿+蓝蓝=白光白光寿命达寿命达10万小时。万小时。磷砷化镓磷砷化镓红、黄光红、黄光磷化镓磷化镓绿光绿光氮化镓氮化镓蓝光蓝光发光效率比较：发光效率比较：日本2003.6，样品价400日元（27RMB）日本白LED图蓝LED白LED发光效率比较：发光效率比较：白炽灯、卤钨灯白炽灯、卤钨灯1224lm/W荧光灯、荧光灯、HID50120lm/W白白LED1998年年5lm/W1999年年15lm/W2000年年25lm/W2005年年50lm/W2015年年150200lm/W将成为新一代照明光源。将成为新一代照明光源。照明方式照明方式特点特点白光白光LEDLED具具有有发发热热量量低低、耗耗电电量量少少（白白炽炽灯灯泡泡的的八八分分之之一一，荧荧光光灯灯泡泡的的二二分分之之一一）、寿寿命命长长（数数万万小小时时以以上上，是是荧荧光光灯灯的的1010倍倍）、反反应应速速度度快快、体体积积小小可可平平面面封封装装等等优优点点，易易开开发发成成轻轻薄薄短短小小的的产产品品，是是被业界看好在未来被业界看好在未来1010年内，成为替代传统照明器具的一潜力商品。年内，成为替代传统照明器具的一潜力商品。荧光灯荧光灯荧光灯省电，但废弃物有汞污染、易碎等问题。荧光灯省电，但废弃物有汞污染、易碎等问题。白炽钨丝灯泡白炽钨丝灯泡 低效率、高耗电、寿命短、易碎。低效率、高耗电、寿命短、易碎。三种光源比较Type耗电量耗电量PowerComsuption(W)光通量光通量LuminousFlux(lm)发光效率发光效率LightingEfficiency(lm/W)寿命寿命Life(hour)白炽灯泡白炽灯泡（Incandescent）40470121,200节能灯节能灯（CompactFluorescentLamp）11627576,000LED灯泡灯泡（LEDLightBulb）5350400708060,000二白炽灯电子调光电路二白炽灯电子调光电路调光原理调光原理i ii i调幅度调幅度调调 时时 间间，VV，VV=0=0，V V最最大大，=180=180，V=0V=0vvttvt二白炽灯电子调光电路二白炽灯电子调光电路VT-双向晶闸管用于交流电调压VD-触发二极管，RP,R,C-RC相移电路交流调压方式（a）降低幅度度，波形不变；（b）控制导通时间，波形变，使有效值降低。正、负半周各“切掉”相同的一块，切得越多，导通时间越短，有效值越低，灯越暗，也可用于调热。三、日光灯原理三、日光灯原理1组成组成（1）灯灯管管灯灯丝丝，玻玻管管，充充氩氩气气（Ar）、微微量量汞汞（Hg）；内内壁壁涂涂荧荧光光粉粉；不不同同荧荧光光粉粉发不同色光，卤磷酸钙发日光色。发不同色光，卤磷酸钙发日光色。灯丝灯丝发射电子发射电子Ar在高压下电离放电，助燃在高压下电离放电，助燃Hg气气化化电电离离，放放电电，发发紫紫外外光光，激激发发荧荧光光粉，发可见光粉，发可见光电电感感镇镇流流器器铁铁心心、线线圈圈，产产生生高高压压，镇镇流流（阻流作用）。（阻流作用）。1电感镇流器荧光灯工作过程电感镇流器荧光灯工作过程（1）灯灯丝丝预预热热启启辉辉器器S中中气气体体氖氖气气放放电电（发发红红光光），S中中双双金金属属发发热热，弯弯曲曲，与与静静触触片片接接触，放电熄灭，灯丝通电，加热；触，放电熄灭，灯丝通电，加热；（2）启启动动双双金金属属片片冷冷却却，复复原原，断断开开，产产生生高高压压（感感应应电电动动势势），灯灯管管内内Ar电电离离放放电电，温温度度升升，汞汞汽汽化化，电电离离，放放电电，发发2537埃埃的的紫紫外外光；激发荧光粉发可见光。光；激发荧光粉发可见光。（3）限限流流：启启动动后后灯灯管管电电压压降降至至100V左左右右，L起限流作用，启辉器不起辉。起限流作用，启辉器不起辉。Ne不放电。不放电。优点：简单、耐用，（但启辉器易损）。优点：简单、耐用，（但启辉器易损）。电感镇流器电感镇流器日光灯电路图电感镇流器日光灯电路图S灯管镇流器22 0V缺点：缺点：（1）启动慢；）启动慢；（2）低压不启动（）低压不启动（10M，L、C电路产生谐振，C两端产生高压,击穿灯管中的Hg蒸汽，放电，点燃，发光；（5）限流：灯管放电后，不谐振，灯管电压降低至100V,L作为镇流器，限制电流。工作过程分析：工作过程分析：（1）整流、滤波）整流、滤波220V交流电整流、滤波交流电整流、滤波U0300V直流电压直流电压（2）高频振荡）高频振荡(25KHZ)、预热灯丝、预热灯丝VT1、VT2轮轮流流导导通通，形形成成25KHZ自自激激振振荡荡，高高频频电电流流对灯丝加热；对灯丝加热；（3）谐振、启动）谐振、启动PTC变变热热，RC10两两端端产产生生高高压压（600V）,击击穿穿灯灯管管中中的的Hg蒸汽，放电，点燃，发光；蒸汽，放电，点燃，发光；（4）限流）限流灯管放电，电压降低至灯管放电，电压降低至100V,L2作为镇流器，限制电流。作为镇流器，限制电流。因因f高高，感感抗抗XL=2fL,很很大大，故故L2，T可可做做得得很很小小，XL也足够大。也足够大。无极灯无极灯无极灯没有电极无极灯没有电极,依靠电磁感应形成依靠电磁感应形成等离子气体放电的基本原理而发光等离子气体放电的基本原理而发光.没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达100,000小时小时,是白炽灯的是白炽灯的100倍倍,高高压气体放电灯的压气体放电灯的5倍倍15倍倍,紧凑荧紧凑荧光灯的光灯的5倍倍10倍倍.金属线圈磁环组成的电磁发生器在玻璃金属线圈磁环组成的电磁发生器在玻璃管周围创造了磁场，由线圈引起自由电管周围创造了磁场，由线圈引起自由电子的加速度。这些自由电子和汞原子相子的加速度。这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子，因为激活的电子从碰撞而激发了电子，因为激活的电子从高能状态退到低能状态，它们放射出紫高能状态退到低能状态，它们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的荧光粉时，外线，当通过玻璃管表面的荧光粉时，产生的紫外线转化为可见光。产生的紫外线转化为可见光。高频无极灯高频无极灯LED驱动驱动