照明电光源(参见钢铁企业电力设计手册下册第1075页)

照明

一、照明电光源（参见钢铁企业电力设计手册下册第1075页） 1． 主要性能

a.发光效率(lm/W):

以每消耗1W电力所能产生的光通量(lm)来衡量,就是发光效率。金属 卤化物灯的发光效率最高，达80~115lm/W；白炽灯的发光效率最低， 仅为7~18lm/W。 b.光通量（lm）：

也称光束，是从灯泡放射出来的光亮。 c.平均寿命（h-时间）：

从使用开始到灯不能点燃为止；对气体放电灯来说往往表现为无法启动（即启动后又立即熄灭）；或者灯的明亮度只有最初值的60~70%时的平均使用时间。平均寿命以高压钠灯为最高，达12000~24000小时，金属卤化物灯的平均寿命也较高，达8000~10000小时。白炽灯的平均寿命最低，仅750~1000小时。 d.显色指数（Ra）：

在灯光的照射下，体现物品在实际情况下的颜色，此数值越接近100则显示的颜色越接近物体的自然颜色。显色指数以白炽灯和卤钨灯最好，金属卤化物灯的显色指数Ra可达60~65，是目前工业企业中使用最为广泛的一种光源；高压钠灯的显色指数最差，Ra仅为20~25，但由于发光效率和平均寿命最高，所以广泛使用于道路和广场照明。

e.色温

色温为光源发出光的颜色直接关系到人的情趣、工作效率和精神状态。色温以K来表示。

色温在5300K以上为高色温光线，又称冷色光（兰、绿、黄绿），能给人以清洁，明亮和沉静的感觉，在夏季能感到舒适清凉，适用于需要紧张、精神振奋的工作房间。

色温在3300K以下为低色温光线，又称暖色光（红、橙、黄），能给人以暖和、安定和温馨的气氛，适用于旅馆或住宅等场所。 色温在3300K~5300K之间为中间色温，适用于办公室、教室等场所。 以荧光灯为例，可分为三种（功率为15W，20W，30W和40W）： RR发光颜色为日光色（色温6500K） RL发光颜色为冷白色（色温4500K） RN发光颜色为暖白色（色温2900K） 光源的颜色对人体生理效果的影响：

红色：能刺激和兴奋神经系统，加速血液循环，但长时间接触红色却会使人感到疲劳甚至出现精疲力竭的感觉，对生产车间而言，不宜用高压钠灯（1800~2800k）作为照明光源；

绿色：有助于消化和镇静，能促进身心平衡；

兰色：能帮助消除紧张情绪，形成幽雅宁静的气氛，故常在办公室、教室等场所应用；

紫色：有抑制作用，当心绪不佳时，万不可过多的接触紫色。 f.亮度：

影响视觉清楚程度的主要因素是亮度。随着亮度增加，可以看得更清楚，看得更快，视觉疲劳感减小；当亮度到10000cd/m2，视觉达到最大灵敏度，如果亮度继续增加会过分刺激眼睛，视觉灵敏度反而下降；当超过106cd/m2眼睛无法忍受，视网膜将受到损伤。光线暗使人感到紧张，易疲劳，进而导致视力减弱；光线亮使人感到空间更开阔。 漫射光作为空间整体照明时会使空间有扩大的感觉；直射光线能加强物体的阴影以及光影对比。使空间的立体感加强。 做照明设计时，还应考虑眩光和频闪效应对人们身心的影响。眩光是由于亮度的分布 或范围不适宜，或者在空间和时间上存在极端的亮度对比，以至引起不舒适和降低目标可见度的视觉状况。频闪效应是在一定频率变化的光线照射下，观察到物体运动呈现静止或不同于其实际运动状态的现象。频闪能分散人们的注意力，将导致视觉疲劳，尤其是5~10次/秒到1次/min周期性严重波动对眼睛危害极大。如气体放电灯随电流电压周期性变化，使人眼产生明显的闪烁感觉，这时必须采取一定措施。通常把气体放电灯采用分相接入电源方法，如三根荧光灯分别接到三相电源上或不将照明线路接在起重机负荷较多的同一台变压器上，更不应

将照明专用变压器和三相电弧炉接在同一段高压母线上。 g.启动和再启动时间：

气体放电光源的启动时间一般为1~2分钟。再启动时间约为3~5分钟，因为需待灯泡冷却后再进行启动，所以再启动的时间要长一些，这对突然停电后，漆黑一片会造成生产混乱和影响人身、设备安全的场所要安装事故照明或应急疏散照明。 . h.功率因数：

气体放电灯的功率因数较低，约为0.4~0.7，在设计时可要求灯具制造厂配套将功率因数补偿到0.9。补偿的电容值可参见钢铁企业电力设计手册下册第1085页。对金属卤化物灯和荧光灯的功率因数补偿计算方法如下。

无功功率Q（KVAR）与电容C（F）的关系 三相线路中的无功功率损耗（手册下册1386页）

QC=3u2BCX10-3 因为BC=

11

=c XC==2fc

CXC

=3u2cX10-3=3u22fcX10-3

在单相线路中为： QC= u22fcX10-3 则C=

QC3

X10 2

u2f

1106106104

或 XC=（F） XC=（μF） 

CC2fCC

u2u2UU2

Q=（VAR） Q=X1000（KVAR） 因为Q=UI=U

XcXcXcXcu2U2

Q===u2c =u22fc（F）

1Xc

C

在1KVAR时，求C值

1000Q1000

===0.0000657（F）=65.7（μF） 222

2X3.14X50X2202fu2fu

1000

1（μF）==15.22（VAR）

65.7

C=

例1. 手册下册第1085页：金属卤化物灯。400W，工作电流3.25A，~220V，

补偿电容器35μF 自然功率因数：CO

p4000.56 UI220X3.25

106104104

Xc=90.95（欧姆）

2fCC3.14X35

u2(0.22)2X1000

0.532(KVAR)532(VAR) Q1=X1000

Xc90.95

自然功率因数：COS0.56时tg=1.48

即400W灯泡的无功功率为：Q2=ptg=400X1.48=592（VAR）

补偿后的Q=Q2-Q1=592-532=60（VAR） S=p2Q24002602404(VA) 补偿后的功率因数为COSCOS

P400=0.56 UI220X3.25

P4000.99 S404

或：金属卤化物灯ZJD-400，400W，工作电流3.25A，220V。

要求补偿到COS=0.95并联电容器的容量 COS1=0.56时tg1=1.48 COS2=0.95时tg2=0.33 C=

P400（tg1-tg2）=（1.48-0.33）=30μF 222fu2X3.14X50X220

例2. 荧光灯YZ-40，40W，工作电流0.41A，220V，COS=0.53（手册下册第1078页） COS1=0.53时tg1=1.56 COS2=0.95时tg2=0.33 C=

P40（tg1-tg2）=（1.56-0.33）=3.2F 222fu2X3.14X50X220

功率因数对照明供电很重要，因为在计算照明线路电压降时是用负荷距（KW-m）来验算的，在手册下册1242，1243页中的负荷距是以COS=1来计算的，所以必须考虑功率因数，各种电光源的功率因数可在手册下册1077~1087页中查找，在查不到功率因数时，可利用下面公式求得：

COS=P/UXI，式中：P……灯泡额定功率（W） U……灯泡额定电压（V） I……灯泡工作电流（A）

2.在电气照明设计中常用的几种光电源性能参数列于表3中，供设计时参考

a. 白炽灯是靠电流加热灯丝到白炽状态而发光的一种热辐射光源，显色 指数Ra90，且启动快,成本低；其缺点是光效低，寿命短，一般可使用于短时间内开灯的场所，如变压器室，其功率不宜大于150W。 b. 荧光灯是预热式阴极低压汞弧光放电灯，其发光效率可达50lm/w，显 色性好，寿命长。在办公室、电气室等场所使用。目前冶金企业的辅助设施 一般均采用40W的单管或双管荧光灯。

c. 金属卤化物灯是在高压汞灯基础上为改善光色而发展起来的新型光源， 其工作原理与高压汞灯相类似，区别在于玻壳上没有荧光粉涂层，放电管 中除充有汞和氩气外，还加了某些金属卤化物，具有光色好，寿命长等特 点。是目前冶金企业的车间内使用最为广泛的一种光源，完全可以取代过 去使用双灯泡混光灯。

近来重庆金星灯具公司生产的HJJ系列双管芯金属卤化物灯由两支管 芯组成，当其中一支管芯失效时另一支管芯会自动起动。提高了可靠性 和延长了使用寿命，并减少了维修工作量。这种双管芯金属卤化物灯可使 用于高大厂房或更换灯泡比较困难的场所。

对于1000W和1500W的金属卤化物灯，除了在灯具悬挂高度超过了 30m的高大厂房中，采用400W的金属卤化物灯难予达到设计照度时可以 考虑采用外，一般均不考虑采用，且1000W和1500W的金属卤化物灯的

数据在钢铁企业电力设备手册中电源电压为380V而在第二版工厂常用 电气设备手册下册中和常州亚太照明电器有限公司生产的1000W金属卤 化物灯的电源电压均为220V。

d. 高压钠灯是一种高压钠蒸汽放电灯泡，具有发光效率高、透雾能力强、 寿命长等特点。缺点是显色性差，适用范围受到限制。高压钠灯适用于 道路、广场、车站等户外照明。

显色改进型高压钠灯是既有较高的光效，又有较好的显色性，显色指

数Ra可达到60。

e. 高压汞灯的显色性差，寿命也不高。使用范围一般均可用金属卤化物 灯和显色改进型高压钠灯取代。

f. 反射型钠灯和反射型汞灯适用于粉尘、雾气、腐蚀性场所，如皮带运输机通廊、转运站、平台、走梯等场所，亦可在水泵房，空压机站等场所作吸壁式安装。目前使用反射型灯具比较广泛。灯具安装方式有底座式、吸壁式、杆套式（单灯、双灯、三灯），在室外应用杆高为2~2.5m。 g. 镝灯（DDG），钪钠灯（KNG）和钠铊铟灯（NTY），在冶金工业中 目前很少采用。其缺点是寿命低。光源使用一段时间后，颜色有可能会 变成兰色或绿色。

h. 荧光灯和各种气体放电灯的自然功率因数都比较低，一般在0.35~0.6之间，这对大面积的厂房照明设计，将增加照明线路的投资。目前灯具制造厂已考虑在专用的配套整流器中增加并联补偿电容器，将功率因数提高 到0.85以上（对于高压钠灯和金属卤化物灯补偿电容器容量可参见手册 下册第1085页表35-11）。一般可在灯具定货时对制造厂提出要求，将功 率因数提高到0.95即可。

4.电光源的文字代号和推荐光电源 a. 各种光电源的文字代号：

白炽灯-----PZ 荧光灯-----YZ 卤钨灯-----LZG 高压汞灯-----GGY

高压钠灯-----NG 低压钠灯-----NX

自镇流高压汞灯-----GYZ 显色改进型钠灯-----NGX 反射型高压汞灯-----GYF 金属卤化物灯-----ZJD 反射型高压钠灯-----NGF 钪钠灯-----KNG 镝灯-----DDG 钠铊铟灯-----NTY 双管芯金属卤化物灯-----HJJ b. 推荐光源：

●大面积厂房：金属卤化物灯ZJD（悬挂高度4m以上） ●办公室及控制室：荧光灯（YZ）（悬挂高度4m以下） ●主要道路及广场：高压钠灯（NG）

●皮带机通廊、户外多层厂房：反射型高压钠灯（NGF）或反射型高压 汞灯（GYF）

●在户外水池边或很少有人走动的场所可以采用汞灯（GGY） c. 反射型投光灯在设计中采用较多，特作说明如下：

反射型投光灯适用于户外安装，原型为日本岩崎公司产品（型号为 TG64），具有防尘及防腐能力，防护等级为IP53，属于宽配光曲线类型。 反射型投光灯的灯泡由二部分组成，即将发光的光源和内壁涂有反射铝 膜的喇叭头形玻壳组合在一个灯泡内。为了尽量利用光源发出的光通 量，反射光可以利用玻壳内壁反射到地面上。普通钠灯和汞灯的反射光 是通过灯罩的内壁反射到地面上的。所以也可以说反射型钠灯或汞灯是 一个自身带有反射灯罩的灯泡。

反射型投光灯适用于皮带通廊、转运站、平台、走梯、锅炉房等场所， 此外亦可在水泵房、压缩机站等场所作吸壁式安装。

光源采用反射型高压钠灯（NGF）或反射型高压汞灯（GYF），由于 这二种光源显色指数较差，故在户外使用比较合适，目前金属卤化物光 源的反射型灯泡正在试制阶段，寿命等指标还不稳定。

d. 根据工业企业照明设计标准规定，仅在下列情况可以选用白炽灯： 局部照明的场所；防止电磁波干扰的场所；因光源频闪效应影响视觉 效果的场所；经常开闭灯的场所；照度不高，且照明时间较短的场所。 5. 主要技术参数（参见钢铁企业电力设计手册下册第1076~1087页） 照明设计中对光源的主要参数是功率（W），光通量（lm）和功率因数。 光源的功率一般不宜大于400W，因为大功率的灯泡寿命显著降低， 除非对特别高大的厂房，灯具悬挂高度超过30m时才考虑采用。 光通量是计算亮度值的主要参数。

功率因数在计算照明供电线路时是主要参数。