[工学]配光曲面法测光通量[报告]课件

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1、本科生毕业设计（论文）环形荧光灯管光通量测定环形荧光灯管光通量测定(配光曲面法配光曲面法)理学院光信息科学与技术专业*13020702*指导老师：*绪论光源介绍气体放电灯的基本原理低压水银荧光灯目录光通量测量方法实验测量01/36绪论 光通量是检验电光源产品的重要指标，光通量是检验电光源产品的重要指标，光效则是衡量电光源节能性能的关键参数光效则是衡量电光源节能性能的关键参数02/36光源的辐射特性光源介绍03/36照明光源光学特性光源介绍04/36气体放电灯的基本原理 B是灯的泡壳，通常是由透是灯的泡壳，通常是由透明的玻璃或石英按照所需的形明的玻璃或石英按照所需的形状加工而成，有状加工而成，有

2、时也要用陶瓷也要用陶瓷或宝石等来做泡壳。或宝石等来做泡壳。A和和C是放是放电灯灯灯灯电极极(对直流而言：直流而言：A是是阳极，阳极，C是阴极是阴极)，它，它们依靠一依靠一定的方法和泡壳定的方法和泡壳B实现真空密封。真空密封。G代表灯中所充的气体，可以是代表灯中所充的气体，可以是惰性气体，也可以是一些金属惰性气体，也可以是一些金属或金属化合物的蒸气。或金属化合物的蒸气。图3-1：放放电灯灯结构示意构示意气体放电灯结构05/36 如果将如果将图3-1所示的灯像所示的灯像图3-2那那样接到接到电路中去，灯就会路中去，灯就会放放电发光。光。当用低当用低频交流交流电源代替源代替图3-2中的直流中的直流电

3、源源时，气体放，气体放电的的外外观基本上与直流放基本上与直流放电一一样，只是只是电极交替地作极交替地作为阳极和阴，阳极和阴，放放电电流方向流方向发生周期性的生周期性的变化。化。图3-2：放放电灯灯工作工作电路示意路示意气体放电灯的基本原理气体放电灯工作电路06/36电子发射和电极气体放电灯的基本原理 在气体放在气体放电灯工作灯工作时，灯内存在大量，灯内存在大量电子、子、正离子等正离子等带电粒子。粒子。这些粒子在些粒子在电场作用下形作用下形成成电流。要流。要维持放持放电电流，阴极必流，阴极必须源源不断源源不断地提供地提供电子子(即即电子子发射射)。选择作作为热阴极的材料，功函数要小；要阴极的材料

4、，功函数要小；要有有较高的熔点和高的熔点和较低的蒸低的蒸发率率；还应便于加工便于加工成形。成形。07/36气体放电的全伏安特性气体放电灯的基本原理图3-3：气体放气体放电的全伏的全伏安特性曲安特性曲线08/36气体放电灯的稳定工作气体放电灯的基本原理图3-4：放：放电灯与灯与电阻串阻串联时的伏的伏安特性安特性09/36电阻镇流气体放电灯的基本原理 在直流电的情况下，电阻镇流，是最简单的情况；在直流电的情况下，电阻镇流，是最简单的情况；而在交流电的情况下，电阻上的损耗较大，电路效率而在交流电的情况下，电阻上的损耗较大，电路效率较低，因此很少用电阻作为镇流器。较低，因此很少用电阻作为镇流器。10/

5、36电感镇流气体放电灯的基本原理图3-5：电感感镇流流时灯的灯的稳定工作点定工作点、图3-6：电感感镇流流的等效的等效电路路 为了避免电阻造成的功率损耗，在交流电时通常为了避免电阻造成的功率损耗，在交流电时通常采用电感做镇流器。采用电感做镇流器。11/36电感镇流气体放电灯的基本原理 与与电阻阻镇流相比，流相比，电感感镇流有很多流有很多优点：点：除除电感感损耗的功率小以外，一个重要的耗的功率小以外，一个重要的优点是灯点是灯的管的管压(或灯的或灯的电流流)滞后滞后电源源电压一定位相，因此一定位相，因此这种种镇流流电路称路称为滞后型滞后型电路，当管路，当管压为零零时，电源源电压却已上升到比却已上升

6、到比较高的高的值，有助于重复着火，从而使，有助于重复着火，从而使灯无灯无电流的流的时间基本亡消除，灯的工作更基本亡消除，灯的工作更为稳定；使定；使用用电感感镇流流时，灯的，灯的稳定度也比定度也比电阻阻镇流流时要好。要好。12/36电容镇流气体放电灯的基本原理 交流时，电容也可以作为镇流器。交流时，电容也可以作为镇流器。但是实际上在市电频率下作镇流器并不适宜。在但是实际上在市电频率下作镇流器并不适宜。在低频时，会产生一个很大的浪涌电流，使光带有闪动低频时，会产生一个很大的浪涌电流，使光带有闪动的性质，而且大电流脉冲还会大大缩短灯的寿命。的性质，而且大电流脉冲还会大大缩短灯的寿命。13/36电感电

7、容镇流气体放电灯的基本原理 将将电感和感和电容串容串联起来作起来作为镇流器流器(电容的阻抗比容的阻抗比电感的阻抗大感的阻抗大)，也是，也是现在用的在用的较多的一种多的一种镇流流电路。路。这种种电路和路和电感感镇流流时的情况不同，的情况不同，这时灯的灯的电压(电流流)超前超前电源源电压一定的位相，因此称一定的位相，因此称为超前型超前型镇流流电路。路。14/36电感电容镇流气体放电灯的基本原理图3-7：L-C镇流的流的稳定作用定作用15/36低压水银荧光灯低压水银荧光灯图4-1：荧光灯的光灯的结构示意构示意 低低压水水银荧光灯，光灯，简称称荧光灯，俗称日光光灯，俗称日光灯。灯。荧光灯的基本光灯的基

8、本结构如构如图4-1所示。所示。16/36低压水银荧光灯低压汞蒸气放电的最佳汞气压17/36低压水银荧光灯惰性气体的作用 充入惰性气体，充入惰性气体，缩短了短了电子的平均自由程，增加子的平均自由程，增加了了电子和汞原子碰撞并使之激子和汞原子碰撞并使之激发、电离的机会。离的机会。18/36低压水银荧光灯低压汞灯的直径19/36低压水银荧光灯低压汞灯的长度20/36低压水银荧光灯电流密度的选定图4-6：紫外：紫外输出、紫外出、紫外辐射效率与灯射效率与灯电流的关系流的关系21/36低压水银荧光灯荧光粉层的光学特性灯用灯用荧光粉必光粉必须满足以下的要求：足以下的要求：(1)对汞汞电弧的紫外弧的紫外辐射

9、有很射有很强强的吸收；的吸收；(2)很少吸收可很少吸收可见光；光；(3)能有效地将吸收的紫外能有效地将吸收的紫外辐射射转变成可成可见荧光光辐射；射；(4)受紫外受紫外辐射和射和电子、离子子、离子轰击几千小几千小时后仍很后仍很稳定；定；(5)在在700以上的温度下，短以上的温度下，短时间暴露于氧化或暴露于氧化或还原气氛原气氛时仍然仍然稳定；定；(6)在含有有机聚合物的溶液中形成非凝聚在含有有机聚合物的溶液中形成非凝聚悬浮体；浮体；(7)做成粉做成粉时，能控制粉的粒度范，能控制粉的粒度范围；(8)能在容易得到的温度和气氛条件下制粉；能在容易得到的温度和气氛条件下制粉；(9)可得到高可得到高纯度的材

10、料；度的材料；(10)色度重色度重现性很好。性很好。22/36光通量测量方法光探测器 光探光探测器可分器可分为主主观和客和客观两大两大类。主主观的光探的光探测器就是人眼，它只能用于器就是人眼，它只能用于可可见光区。光区。现在最常用的客在最常用的客观光探光探测器有以下两器有以下两类：(1)光光电效效应探探测器：如光器：如光电管、光管、光电倍倍增管、光增管、光导管和光管和光电池等。池等。(2)热电效效应探探测器：如器：如热电偶、偶、热敏敏电阻等。阻等。23/36光通量测量方法光强度测量光源位于光源位于转轴NN和和MM的的交点。交点。NN为光源的自光源的自转轴，MM为带接收器的臂接收器的臂绕光源旋光

11、源旋转的的转轴。对于于NN的某一确定的某一确定位置，位置，绕MM轴转动接收器，接收器，测出每一出每一MM位置上的光位置上的光强强值，就可得到在通就可得到在通过光源光源轴NN的与的与纸面垂直的平面内的光面垂直的平面内的光强强分布分布曲曲线(配光曲配光曲线)。再将光源自。再将光源自转，在每一，在每一NN位置上，重复上位置上，重复上述述测量，就可得到光源的光量，就可得到光源的光强强分布曲面。分布曲面。图5-1：分布光度：分布光度计原理示意原理示意24/36光通量测量方法光通量测量配光曲面法25/36光通量测量方法光通量测量配光曲面法对于轴对称光源，上式变成：对于轴对称光源，上式变成：26/36光通量

12、测量方法光通量测量配光曲面法其中其中27/36实验测量测量对象PHILIPS的的环形形荧光灯光灯TL5C 32W/86528/36实验测量荧光灯标称参数管径：管径：16mm(T5管管)；外形尺寸外形尺寸(直径直径)：245mm；毛重：毛重：190g；光色：光色：6500K日光色日光色(白光白光)；额定定电压：220V；额定功率：定功率：32W；光通量：光通量：2150lm；发光效率：光效率：67lm/W29/36实验测量主窗口标称功率称功率(W)：32额定定电源源电压(V)：220额定光通量定光通量(lm):1466.92实测电源源电压(V)：220.4峰峰值光光强强(cd)：360.6总光通

13、量光通量(lm)：1440.6 UP,DN(C0-180):0.0,49.7 UP,DN(C180-360):0.0,48.530/36实验测量B/表摘录31/36实验测量光强分布曲线32/36实验测量等光强曲线33/36实验测量三维光强分布34/36实验测量环带光通量144135/36实验测量误差分析 装灯管所用灯具涂了反光漆，但不是装灯管所用灯具涂了反光漆，但不是镜面；面；所用所用镇流器流器为市售普通市售普通镇流器；流器；暗室漏光；暗室漏光；探探测器灵敏度；器灵敏度；灯具几何中心偏移；灯具几何中心偏移；电源源稳定性；定性；灯管本身灯管本身误差。差。36/36感谢江南大学，感谢理学院感谢在座的各位教授、各位老师感谢我的导师*感谢大学四年的任课老师