电气照明electric lighting

利用电光源将电能转换成光能，并创造观看条件所应有亮度的工程设施。电能的早期应用是从电气照明开始的。1802年俄国电工学家彼得洛夫(В.В.Пемгов)发明了原始的弧光灯，后经亚勃罗契科夫(П.Н.Яблочков)改进成为用并行炭棒产生弧光的“电烛”。1873年俄国工程师罗得根(А.Н.Лодыгин)发明用炭丝制成的白炽灯。1879年美国科学家爱迪生(T.A.Edison)发明用高熔点金属作灯丝的白炽灯，开始了用电气照明的时代。
电光源 电光源辐射的光能，是以电磁波的形式在空间传播，它由许多不同波长的单色光组成。如果将光线中不同强度的单色光，依次按波长排列绘成光源的光谱，用于照明的可见光的波长为380～780纳米。不同波长的可见光，可使人的眼睛反应出不同的颜色。在单位时间内，光源向四周空间辐射使人产生光感觉的能量，称为光通量，以流为单位。单位电功率所产生的光通量称为光视效能，亦称光效。可供照明使用的电光源有：❶白炽灯。是利用钨丝通电流后炽热而发光构成的电光源。由于电能大部分转换成热能，所以发光效率较低。60瓦以下的白炽灯为真空泡，光效为10流/瓦；60瓦以上的白炽灯都充以惰性气体，光效为20流/瓦。
❷卤钨灯。在灯管内充入卤素或卤素化合物的白炽灯。由于卤素可以和蒸发后沉积在灯管内壁上的钨反应生成卤化钨，气态的卤化钨又可将钨还原到灯丝上，不仅延长灯管的寿命，而且可提高灯管内的工作压力，增加光效。其中碘钨灯的光效可达21～25流/瓦，220伏的卤钨灯最小功率为300瓦，适于广场、车间等照明。
❸荧光灯。在灯管内充有微量水银，于点燃时形成蒸气而放电，并辐射紫外线，使管壁涂敷的荧光粉受激励，辐射可见光的电光源。经多年的不断改进，其光效由最初的28流/瓦提高到约100流/瓦。荧光灯点燃电路需装有镇流器及启辉器，且对供电电压质量要求较高。80年代末推出电子镇流器，将交流经整流后再逆变，使荧光灯工作于20～50千赫，因之无频闪现象。降低了对工作电压质量的要求，且能在低温下正常工作。此外还发展了一种高效荧光灯，用细玻璃管作成各种形状，如H形、双D形等，并且内附启辉器，有的还将镇流器组装在一起，作成单端的可以直接装在白炽灯的灯座上。
❹自镇流高压水银荧光灯。是由水银放电灯管、白炽钨丝（或启动电阻）及内壁涂敷荧光粉的玻璃外泡组成的一种复合电光源。使用时不需另外附加镇流器，启动点燃时放电管内形成水银蒸气，产生电弧放电辐射紫外线，激励灯泡内壁荧光粉辐射可见光。其最大功率为250瓦，适用于广场、工地、车间及街道照明。
❺低压钠灯。利用钠的低压蒸气放电时钠原子被激发而发光的原理制成的节能电光源。由一个氧化铅放电管及一个真空的外玻璃壳组成，放电管充有钠和稀有气体(如氖、氩或氙)，惰性气体是作为启动时的放电气体。这种光源是以波长为589纳米的黄色光为主体，此谱线范围内人眼的光谱光效率最高，其光效可达150流/瓦以上，光通量稳定，紫外线辐射少，使用寿命长，但其显色性很差，不宜作为室内照明光源，由于黄色透雾性好，广泛用于街道、隧道和公路等方面的照明。
照明器（灯具） 照明器是根据人们对照明质量的要求， 重新分布光源辐射的光通、防止人眼受强光作用的一种设备。它包括光源， 控制光线方向的光学器件(反射器、折射器等), 固定和防护灯泡以及连接电源所必需的组件， 供装饰、调整和安装用的部件等。照明器的特性通常以光强分布、亮度分布和保护角、光输出比三项指标来表示。照明器的光强空间分布特性是以配光曲线表示的； 亮度分布和保护角直接影响到眩光，照明器不同方向的平均亮度应由厂家提供； 照明器的保护角是指照明器出光沿口遮蔽光源发光体，使之完全看不见的方位与水平线的夹角， 荧光灯具通常以横断面的保护角说明其避免直射眩光的范围； 因照明器的反射、透射使光源辐射的光通有所损失，光输出比总是小于1的。为了满足照明工程的不同要求，生产各种不同用途的照明器， 其分类为： 按光通分布分有直接、间接、漫射、半直接、半间接等，以及按光强分布、按光束角、按外壳防护等级、按防触电保护等类别。
照明计算与设计 是电气照明工程设施的一个重要组成部分。照明计算包括有： 照度计算、亮度计算、眩光计算等照明功能上各种效果的计算。但目前还不能全部予以实现，它将随着照明技术的发展、电子计算机的应用和计算方法的完善而逐渐得到解决。照明设计包括照度选择、电光源及照明器的选择、照明器的布置和计算电光源的光通。选用光源及照明器的基本原则为： ❶合适的光特性、光强分布、照明器表面亮度、保护角等。
❷符合使用场所的环境条件。
❸符合防触电保护要求。
❹照明器的光输出比、初投资、维护运行费是否经济。
❺外型与建筑相协调。当根据工作性质、用途选定照明器，并按照给定的照度标准确定照度值后，须确定照明器的布置。通常是要保证在照度最低的地方，也能具有规定的最小照度的为最合理的布置。然后根据给定的照度、照明器、房间特征及照明器配光等计算光源的光通，根据光通选择标准光源。照明设计的具体步骤为： ❶收集原始资料： 工作场所的设备布置、工作流程、环境条件及对照明的要求； 已设计完成的建筑平剖面图、土建结构图。
❷确定照明方式和种类、并选择合理的照度。
❸确定合适的光源。
❹选择照明器的型式，并确定其型号。
❺合理布置照明器。
❻进行照度计算，并确定光源的安装功率。
❼根据需要计算室内各面亮度和眩光评价。设计最后要进行在光源容量、照明器布置、经济性及照明质量等各方面不同方案的比较。一般以年费用最小的方案为最适宜的方案。