什么是灯具?

[拼音]：dengju

[外文]：luminaire

使光源可靠地发出光线，以满足人类从事各种活动时对光线需求的一种照明器具。简称灯。灯本作“镫”，镫是古代一种食用器具，“镫（灯）”因其外形与它相似而得名（图1 ）。英语中lamp来源于希腊语lampas，原意为炬，是一种早期的火焰光源和灯具。现代的电气灯具除电光源部分外，还包括光学部件、电气部件和机械部件。

人类使用过的灯具共有两大类，一类是燃烧植物油、煤油或煤气等以产生火焰光源的灯具，另一类是现代广泛使用的以电作能源的电气灯具。

早在公元前7万年前的旧石器时代，人类就发明了最原始的火焰灯具，即在石头、贝壳或其他合适的形状的物体中放入苔藓和动物油脂，点燃发光，这种形式一直保持到18世纪。现今的阿留申人和阿拉斯加的爱斯基摩人至今还在使用这种形式的灯。公元前6世纪左右，希腊出现了用陶器和金属制作的火焰灯具。公元5～15世纪，欧洲出现用菜籽油作燃料、带有灯芯的油灯。它用软木或木材制成浮子将灯芯浮起；也有的将灯芯放在一个斜的凹槽中或放在盛油器边上。油灯后来发展到采用红色玻璃灯罩和黄铜装饰托架，作为圣殿灯悬挂在教堂前供举行圣礼时用。18世纪开始采用平面灯芯代替过去的圆形灯芯，灯芯从金属细管中引出并用棘轮控制灯芯的升降，灯外加玻璃防风罩，提高了火焰的亮度和稳定性。1795年首次钻出石油后，油灯逐渐使用煤油作燃料。1895年，煤油灯有了实质性改进，出现了煤油气灯。它是在盛油的容器中施加压力，点燃一个涂有铈钍的织物网罩，发出白炽光。其光通量达到2500lm。在此后的近一个世纪中，煤油气灯广泛用于没有电力照明的各种室内外场所。

大约在1784年就有了煤气灯。它不太安全，但可以用作路灯。到19世纪初，煤气灯已成为欧美等国城市道路的主要照明灯具。

第一盏电气灯具，是英国人 H.戴维在发现碳弧后于1809年发明的。当时使用2000多个电池才得到了连续电弧。这种碳弧灯在1850年出现蒸汽发电机后才付之实用，到19世纪90年代趋于完善。碳弧灯点燃时有噪声，只能用作路灯或大面积场所的照明灯，曾使用在伦敦、巴黎等城市的街道和广场上，但未能广泛使用。

1879年美国人T.A.爱迪生发明了碳丝白炽灯。1907年出现钨丝白炽灯。此后又逐渐解决了白炽灯的生产和发配电等问题。从此，电气灯具逐渐代替煤气灯和煤油气灯而成为人类的主要照明灯具。到1911年左右，电力成为主要的新能源以后，电气灯具得到迅速发展，随着各种新型电光源的出现和照明技术的不断发展，诞生了许多新型的电气灯具。

中国古代即有“神农作田，轩辕作灯，唐尧作灯檠，成汤作蜡烛……”之说。相传在公元前21世纪前的黄帝时已有九个灯盘的九华灯檠。商周时已有铜灯。到汉代，灯有很多形式如高灯、行灯、长檠多盏灯等，灯盘中有的有锥，有的无锥。两晋以来常见的青瓷灯，下部都设承盘，盘中立一支柱，柱上座一灯盘，也有没有灯柱、灯盘直接连着承盘的；另一种常见的灯的灯盘下附有三足，质地铜、瓷都有。隋代有青白釉双龙莲瓣灯。宋代有用锡做的灯檠，明代有木制的高灯座。明、清两代出现多种料丝灯，它用类似现在的玻璃原料熔制后拉成丝、胶合成片，并在两片中夹入图案后，做成多角形；还出现了用牛羊角熔或胶后模压成半透明的各种图案的灯，如留存在北京故宫博物院中的这种类型的双鱼吊灯。中国古代的灯多用豹髓、鱼脂、软枣、漆树、蜂蜡等动植物油制作的蜡烛作燃料，有些灯则直接燃用动植物油。

现代电气灯具一般可按使用环境和工作对象分为室内灯、公共照明灯（包括路灯和投光灯等）、工矿灯、应急照明灯、交通灯、水下照明灯、舞台影视灯和无影手术灯等几类。此外，灯具还可按其防触电保护形式、外壳防护等级和照明的类型等进行分类。

（1）按防触电保护形式，灯具分为:0类灯具，防触电保护只依靠基本绝缘;Ⅰ类灯具，是在0类灯具基础上，将易触及的导电部件都连结到灯具中的保护接地导体上，使其在基本绝缘失效时不带电；Ⅱ类灯具，有双重绝缘或加强绝缘的防触电保护措施；Ⅲ类灯具，使用有效值不大于50V的超低电源电压。固定不动和安装环境较好(木地板、空气干燥和徒手不能碰到)的可用0类灯具；可移动的灯不能用0类;在高处或 *** 作不方便的地方要用Ⅰ类或Ⅱ类灯具。

（2）按灯具外壳防固体异物及水的侵入的能力，灯具可分为几个等级，并用IP××（××为阿拉伯数字）表示。第1个数字表示防固体异物侵入的能力，有0～6共7个等级；第2个数字表示防水侵入的能力，有0～8共9个等级。

（3）按照明的类型（即灯具出射光束的光通量），灯具分为：直接照明型，90～100％的光都向下直接照明工作面；半直接照明型，60～90％的光都向下，其余的光向上照明天花板和上方墙壁；均匀漫射照明型，上、下出射的光几乎相等，即40～60％的光直接向上或向下。其中光线在接近水平方向上较少的一类称直接－间接照明型；半间接照明型，60～90％的光向上发射，其余的光向下；间接照明型，90～100％的光都向上，靠天花板和墙壁的反射光照明空间。

早期的火焰灯具，除少数作为航行信号和警戒等特殊用途外，大多数用作照明。近代的电气灯具，其使用场所已扩展到人类活动的各个领域，对光线的认识和使用已从单纯的照明领域进入到光、空间、环境一体化的新领域。

灯具可以有照明、显示或效果 3种功能中的任一种。

灯具起着改变光源发出光线在空间分布、给出需要光分布的作用。照明功能要求将灯具适当布置以照明一个区域，使该区域中的照度高于周围环境，符合一定的照明质量指标。绝大部分灯具均具有照明功能。

改变光源发出的光线在空间、时间上的分布或它的光谱成分，产生闪烁的或有颜色的光线。显示功能要求灯具能使在给定范围内的人观察到一种区别于背景亮度的、有提示作用的光信号。交通信号灯中的机场灯、障碍灯等均有此种功能。

改变光源光线的时间分布和光谱成分，并改变光束在空间的形状和位置，产生静动相结合的效果，创造出特殊的光气氛。影视、舞台、舞池的专用灯具具有此类功能。

灯具除光源外主要由光学部件、机械部件和电气部件3部分组成。

利用光线在两类媒质界面上发生反射或折射的原理，改变光源光线在空间或频率上分布的部件(图2)。有反射和透射两类。前者称反射器，用镜面反射或非镜面反射两种高反射比材料做成，装于光源后方。后者有折射器、漫射罩、滤色片和格栅等多种形式，安装在光源前方的灯具出口面上。折射器是利用光线在透明介质表面产生折射或全反射的现象，控制光线方向和亮度的部件，它用玻璃或塑料做成，表面有许多棱镜或透镜；漫射罩用乳白或磨砂的玻璃或塑料做成，用来减弱灯具出光口面的亮度，减少眩光；滤色片用各种颜色的滤色玻璃或塑料做成；格栅是用铝或塑料做成的表面具有高反射比的正方形或长方形格子，它装在灯具出光口面上以减少灯具眩光。

包括外壳部件和内外部零件。

（1）外壳部件：用以保护光源和电气附件免受外界环境（包括外力、雨水、尘、大气污染、爆炸危险气体和腐蚀气体等）的影响，提供灯内各部件安装位置，保证灯具能长期安全可靠地工作。包括外壳、各种密封圈、保护玻璃和过滤器等零部件。

（2）内外部零件：包括固定和调节灯座位置的系统、调节光束角度的部件、支承和调节灯具光束照射方向的支架和基座等。

提供光源与电源的可靠连接，保证灯正常启动和工作的零部件。包括连接电源的电源线、内接线、接线柱、电缆引入口、导线固定架、接地装置等，以及使光源正常工作的启动器、镇流器、灯座等。

灯具的性能包括光度学性能、机械性能和电气性能。

包括灯具光输出比、光分布和眩光3个方面。

（1）灯具光输出比：灯具发出的光通量占灯具内光源发出光通量的百分比。它与设计、选材和表面处理工艺等因素有关。同类型的灯具，光输出比越高，越能节约电能。此外，灯具光输出比的维持也是十分重要的，即随着使用日期的增长，输出比的下降应十分缓慢，以维持良好的经济性。

（2）光分布：灯具发出的光线在空间的分布。光分布用灯具某一轴线的各平面上的光强随角度变化的数值曲线表示，称为配光曲线（图3）。用于不同场所的灯具，其光线在空间分布的对称性可以不同，有旋转对称和非旋转对称两种。不同对称性的产生与灯具光学系统的设计有关。选择对称性类型时应考虑使用场所。例如，在车间内，同一区域可以接收许多灯具发出的光线，故上述两类光分布的灯具都能选用；在体育场内，为了减少对观众和对摄像机的眩光，一般应选用非旋转对称光分布的灯具。

（3）眩光：灯具发光面上刺眼的程度。发光面包括光源发光体及镜面反射器内壁上的闪光面（指无透光外罩的灯具）和透光罩两种。前者因亮度大，特别需要控制眩光，通常用改变反射器的沿口大小来限制，并用保护角α（看得到光源发光体端点的一条光线与水平线间的夹角）来表示限制眩光的程度(图4);后者因采用棱镜或漫透射性质的外罩，可得到亮度较低的发光面，眩光较小。在许多地方，如讲究视功能的办公室和道路等，对眩光的控制十分严格。

灯具内部固定光源和调节光源位置的部件、保养和换灯时外壳可开启部分的部件、安装灯具的基座部件和控制光线投射方向的调节部件等的性能。

一般说来，要求对前两种部件可以借助工具进行 *** 作，后两种部件只应徒手或借助简单工具 *** 作。对锁紧部件，应选用耐锈蚀材料；对外露部件，更要考虑它的耐候性和耐受工业大气污染的问题。

对外壳密封型灯具，密封圈的材质应不至在受热和环境影响下迅速老化变硬。

塑料和玻璃的透明罩，应能耐热并有一定的耐冲击强度，特别是户外使用的玻璃罩还要能承受冷热剧变而不破裂。

包括保证电气安全和维持光源正常工作两方面。

电气安全性能要求：灯具在允许的外界环境和使用条件下不应变得不安全，其防护结构应能承受气候变化、外力侵入和大气污染；维护用机构应当维护简便、拆卸方便和重复性好；有规定的防触电保护措施； *** 作部件绝对安全；充分估计到光源产生的热量对各部件的影响等。

各电气部件（镇流器、启动器和电容器等）的电参数和绝缘性能应在规定的范围内，保证光源在一定的电压波动范围和温度变化范围内正常可靠地工作，做成这些部件的绝缘材料必须符合规定的绝缘等级。

（1）提高效率：改进光学部件的设计方法，提高材质性能和表面处理工艺，得到高效率的灯具。

（2）塑料化：以耐高温、价廉、强度好的塑料代替金属，生产外形漂亮、质轻、高强度的灯具。

（3）功能化：采用照明研究得到的新概念和新的评价方法，指导新灯具的设计工作，达到和满足新的照明性能指标。

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