家用照明电器.ppt
第五讲 家用照明电器,分类,固体光源LED,一、发展史简介,1。白炽灯 电弧灯 1879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。点了四十多个小时。1903年生产4500万只，成本37美分。1923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丝灯泡。1913年，兰米尔发明了充气钨丝灯。白炽灯为热光源，能量90%变为热。,白炽灯性能数,灯泡寿命: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50%时的点灯时间。,白炽灯图,爱迪生像,2、荧光灯,发展历史1902年，黑维特，水银灯 1910年，法国克劳特发明霓虹灯 1938年，美国通用电气公司的伊曼，解决了启动装置，荧光灯试制成功节能灯 紧凑型荧光灯 三基色荧光粉,荧光灯参数 功率（W）光通量（lm）,注RR:日光色 RL:冷白色,荧光灯图,节能灯,3高强度气体放电灯（HID）,高气压气体放电灯。一般不作家用。广场、道路、工厂照明。典型的有高压汞灯、高压钠灯等。高压汞灯，充氩气。体积小，效率高，寿命长，但光色差（无红色成分）。例：300W,PHg=15atm，启动电压400V.启动至正常工作须410分钟。光效率3565lm/W。寿命5000hr。镇流器启动。Atm=大气压。高压钠灯。100W,9200lm;400W,47000lm。光色较好。有人开发出3050W高压钠灯，作为家用。,高压汞灯,4、固体光源,白光发光二极管（LED）,半导体电场发光。1960s出现红发光二极管LED,GaAsP材料，波长565nm。长期以来只有红、绿、黄色，仅用于指示。无白色光LED,无法用于照明。90年代出现蓝光LED，GaN材料。发白光的方法：1）蓝LED+发黄光YAG荧光粉，2）红+绿+蓝=白光寿命达10万小时。磷砷化镓红、黄光磷化镓绿光 氮化镓蓝光发光效率比较：,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：白炽灯、卤钨灯1224lm/W荧光灯、HID 50120 lm/W白LED 1998年 5 lm/W 1999年 15 lm/W 2000年 25 lm/W 2005年 50 lm/W 2015年 150200 lm/W将成为新一代照明光源。,三种光源比较,二白炽灯电子调光电路,调光原理,调幅度,调时间，V，V=0，V最大，=180，V=0,v,v,t,t,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,1 组成（1）灯管灯丝，玻管，充氩气（Ar）、微量汞（Hg）；内壁涂荧光粉；不同荧光粉发不同色光，卤磷酸钙发日光色。灯丝发射电子Ar在高压下电离放电，助燃Hg气化电离，放电，发紫外光，激发荧光粉，发可见光电感镇流器铁心、线圈，产生高压，镇流（阻流作用）。,1 电感镇流器荧光灯工作过程（1）灯丝预热 启辉器S中气体氖气放电（发红光），S中双金属发热，弯曲，与静触片接触，放电熄灭，灯丝通电，加热；（2）启动 双金属片冷却，复原，断开，产生高压（感应电动势），灯管内Ar电离放电，温度升，汞汽化，电离，放电，发2537埃的紫外光；激发荧光粉发可见光。（3）限流：启动后灯管电压降至100V左右，L起限流作用，启辉器不起辉。Ne不放电。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,缺点：（1）启动慢；（2）低压不启动（170V）(3)功率因数低,约为0.5；（4）频闪对眼睛不利。100次/sec闪烁；（5）镇流器耗能占20%40W+8W=48W;,2电子镇流器,优点：启动快；低压启动；无频闪（25KHZ）；功率因数高，效率高，理论上节能；实际上有的“节能灯”“省电不省钱”，低档品易损。,电子镇流器荧光灯,220V50HzAC,逆变电路,25KHzAC,U0=300VDC,整流滤波电路,灯管,C,PTC,L,工作过程分析：（1）整流、滤波：交流直流（2）逆变：直流高频交流电（3）预热灯丝：PTC常温下相当于短路，灯管灯丝加热，Hg蒸发（4）启动：PTC变热，R10M，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：（1）整流、滤波 220V交流电整流、滤波 U0300V直流电压（2）高频振荡(25KHZ)、预热灯丝VT1、VT2轮流导通，形成25KHZ自激振荡，高频电流对灯丝加热；（3）谐振、启动PTC变热，RC10两端产生高压（600V）,击穿灯管中的Hg蒸汽，放电，点燃，发光；（4）限流灯管放电，电压降低至100V,L2作为镇流器，限制电流。因f高，感抗XL=2fL,很大，故L2，T可做得很小，XL也足够大。,无极灯,无极灯没有电极,依靠电磁感应形成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 100,000 小时,是白炽灯的 100 倍,高压气体放电灯的 5 倍 15 倍,紧凑荧光灯的 5 倍 10 倍.,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，产生的紫外线转化为可见光。,高频无极灯,LED驱动,
