高效灯具

关键词：

高效灯具（精选十篇）

高效灯具 篇1

随着能源的不断消耗和科学技术的发展,各国政府大力推进新技术和高效、节能、环保的产品。传统舞台灯多使用普通光源,具有功率大、损耗高、光效差的弊端。随着现代科技的发展,舞台灯光的厂家和用户都力求实现进一步的小型化和高效化。UHP(Ultra High Performance)灯泡,属于长寿命的冷光源超高压汞灯泡,已普遍应用在投影机、大屏幕背投电视和DLP背投拼接墙等产品中,效果良好[1,2]。应用UHP光源开发舞台灯具等场合的大功率灯泡,正成为大功率灯光节能的一个发展方向。基于节能降耗的思路,将新型UHP光源引入舞台灯行业,必须解决因为高光功率密度而带来的光路集中和高温等关键问题。本项目突破传统结构和控制方式,采用一系列新方法,在光效损失较小的情况下,极大提高了光斑均匀性,并在整个光路系统结构中进行可变焦处理。相对于同等功率的其他普通光源的灯具,灯光亮度大大提高;如果与同等亮度普通光源的灯具相比,则功率大大降低,最大限度地提高了光的利用效率,节能减排效果显著。特别是大大提高了灯泡的寿命,减少了灯具的体积,舞台灯光产品的技术含量和竞争力得到显著的提升[3,4]。

1 UHP光源的舞台灯具研发策略

UHP灯泡属于超高压汞灯泡,是理想的冷光源,发热量大、温度高、单位热流密度大、散热空间小、寿命较长且可靠性要求高。100/120W背投标称灯泡寿命一般为8 000小时,最长寿命标称为12 000小时,累计工作时间4 000小时后亮度也不会出现明显的衰减。UHP灯泡已普遍应用在正投投影机、大屏幕和家用背投电视以及DLP背投拼接墙上,UHP的特性如下[1,2]:

(1)能够激发高亮度,平均值高达1Gcd/m2;

(2)具有效率发光系统,短间距电极能够应用于更小尺寸的面板;

(3)使用寿命长,光源寿命于前投应用领域在1 000~6 000h之间;

(4)使用寿命期间,发光稳定,色谱完美;

(5)采用稳压器控制光源驱动脉冲,能有效稳定电极、抑制闪烁。

UHP灯要求有良好的热启动性能,以前需要通过驱动电源提供非常高的启动峰值电压(20k V左右),目前开发了在2~5k V条件下即可实现快速热启动的灯。该灯在放电管上整合了微小腔体,借助辅助天线,在灯启动时能产生少量紫外线,从而大大降低了放电管需要的击穿电压。

为了推广UHP灯泡,飞利浦公司研发一种独特的大功率UHP灯泡,能产生大光量,并能有效地抑制闪烁发生,且外形更小巧,亮度衰减更小,寿命更长。

尽管UHP灯优点很多,但是集中的光源应用于大功率、多功能的舞台灯光会有一系列问题,特别是光学系统光线均匀性和系统散热问题,决定了UHP光源舞台灯具研发的成败,同时舞台灯光应用于公众娱乐场所,安全问题尤为重要。因此将集中的光变成分布均匀的光,提高光线利用率,以及良好的散热是舞台灯光需要解决的关键问题[5]。

2 光路系统设计

光路系统设计是舞台灯光设计的关键,UHP光源本身发光强度大,光线相对集中,光路设计主要解决两个问题:一是光均匀化;二是光的成像清晰和传导效率,并利用光学软件进行光路设计和模拟,达到最好的匹配和光学效果。光线通常经过光碗在一点汇聚,然后发散开来,如图1所示。

如何将汇聚的光打散、将分散的光收集,是一个较难解决的技术难题,采用一种特殊技术将集中的光均匀化,达到均匀光斑的目的。光源激发的光线经反光碗反射,在多数光线传播方向上形成焦点,在焦点处设置特殊器件,并使焦点形成于特殊器件内。其内部为镜面孔道,特殊器件只在开口位置透光,进入特殊器件的光线在内部进行镜面反射,生成多个次级光源像,从而使投射的光斑变得均匀。通过在光线传播方向上对元器件精准定位和高性能反光碗的使用,进一步提高光线的利用率,使焦点投射在这种特殊器件内部,通过一系列的镜面反射,将光线均匀化[6]。

根据光源和其光线传播特性特制镜头,通过在镜头的物方焦平面上放置孔径光阑,使像方主光线平行于光轴,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,此外,还具有低畸变、高景深、高分辨力等特性。另一点,特殊器件的一端为圆形收缩孔,孔径小于特殊器件内部正方形的对角线长度,安装时,圆孔端靠近光源端,而使得光线是在原光线传播方向上传播,不会有光线反射回光源。这样既将集中的光均匀化,又大大减少了光线损失。

3 成像系统与CMY混色系统

光斑切割成像系统与CMY(即青、蓝、黄三色)染色混色系统是舞台灯光图像功能的关键部分,这两个部件都成为该产品的独创技术特点。

图2为光斑切割成像系统结构示意图,该成像系统主要用于效果灯的各种图案的切割。这个系统包括多个相互不接触的金属切光片1;中间是一个通光口,其下面有可伸缩的光栅;4个电机通过齿轮4带动切光片或光栅动作,由固定在转盘上的导轨铜柱6来固定切光片1的盘面上的相对位置。电机通过齿轮5带动切光片配合动作,实现四边形的任意形状、任意方向的通光口,光束通过这个投射出去,形成相应光斑图案,并可通过光栅的收缩调节光斑大小。

1.金属切光片2.切割片隔离板3.转动圆盘4.圆盘传动齿轮5.切割片传动齿轮6.导轨固定铜柱

这种舞台灯上使用的光斑切割成像系统通过切光片的配合动作,可实现四边形任意形状,将电脑灯光斑的种类由有限变为无限可能,可以方便地利用切光片的配合动作和准确定位,来遮挡光斑而形成新的光斑图形。其切光片能够在一定的尺度和角度快速伸缩和摆动,可以在任意方向形成所需要的光斑通光口。通过结合光栅,使得光斑调节可以更加灵活和多样性。这种切割成像系统结构简单、定位准确、变化丰富,从而极大地丰富了电脑灯的光斑图案效果,解决了以往舞台灯无法对光斑进行切割形成多种图形效果的问题,在很大程度上满足了舞台灯光对光斑造型效果的需求。

如图3所示,CMY染色系统具有独创特色,CMY的染色渐变效果的实现是通过两边的CMY片缓慢地向中间靠拢来实现的,当中间部分完全靠拢并相互交错时,颜色可以逐渐达到最深。为了提高光效,CMY片1布置在接近灯泡2的位置,所以CMY片能实现很好的渐变效果。而且每个CMY片在工作时采用一定角度。这种结构既达到了CMY渐变的效果,有效提高了均匀度,又能够完美地发挥灯泡的光效作用。

1.一组对向中移动的染色片2.UHP灯泡3.反光杯

4 高效散热系统

大功率UHP光源对温度的敏感度较高,长时间在高温状态下工作会缩短光源的寿命,而温度较低时会造成光源工作不良,不能最大限度地激发光线,温度必须保持在350℃左右,可以采用散热片、风扇强制冷却和隔热等方法处理散热问题。

散热片的方法通常需要对灯具的散热系统及外观整体考虑分析,借助外壳的造形及材料帮助散热。散热片效率可通过两个方式来改善。第一种方法是增加散热面积A,第二种方法则是增加热传系数h,由牛顿冷却定律公式表示如下:

热传系数h可以通过几个方法增加:

(1)采用风扇,增加空气流速;

(2)将平板型鳍片做横切,变成多个短的部分,这样虽然会减少散热片面,但是却大大增加了热传导系数以及风压,尤其适合风向不定的场合;

(3)利用气流由鳍片顶端向底部冲击,增加热传导性,在整体设计风的流向时要与系统配合。

内空间利用局部范围的空气对流散热,通过高性能隔热片将光源部分与功能部分隔离,有效控制热量的传播。在光源处,设置直流风机,鼓风和抽风同时进行,有效地控制了光源的温度。经过多次测试验证,通过调节直流风机的抽风和鼓风速度,可以将光源温度维持在一个较好的工作状态。

另通过隔热片将光源同功能组件隔离,隔热片上涂有特殊的材料,使光线漫反射,有效控制热量的传播;底基箱设置较好的对流空间,对关键电子元器件进行散热,并通过接触底基箱铝板进行传导散热。双管齐下,起到良好的散热效果。在传导光线时,焦点汇聚于特殊器件内部,绝大多数的光线会通过特殊器件进行传播,故在特殊器件位置会形成非常高的温度,长时间处于这种高温情况下会导致特殊器件涨裂损坏。为解决这一技术难题,采用隔热片隔热滤光的方法,利用隔热片隔绝绝大部分热量,并利用光的折射原理,在光线的传播方向上滤除部分红外线,从热源处降低热量的传播。另外,通过风筒加强特殊器件附近的空气流动,提高特殊器件的散热效率。双管齐下,有效解决特殊器件的散热问题,增强了系统稳定性。

5 样机与实验结果

UHP光源已经成功应用于电脑摇头灯国内市场的V160系列和JT160系列的六个产品。图4所示为V160电脑摇头灯外观图,其外观大气、美观、结构紧凑。

为了便于比较,通过对JT160-E和V280SP两种相同功能的电脑摇头灯进行对比,验证分析其节能结果。V280SP是一款传统的250W HID放电气体泡灯产品,而JT160-E则采用190W的MSD的UHP光源,通过各10台电脑摇头灯进行24小时的测试对比,取平均数的整数,结果如表1所示。

注:环境色温5 120K,采用CL-200照度计测试

虽然两个舞台灯光是在三种相同投射距离和光斑面积情况下的试验对比,但整机功率和灯泡功率都不一样,需要进行等效变换的比较才能看出实际效果,JT160-E电脑摇头灯与V280SP亮度提高见表2。

从表1中可见,如果按照整机功率等效变换500W,三种距离的JT160-E电脑摇头灯亮度平均提高约120%;如果按照灯泡功率等效变换250W,亮度平均提高70%多。其实最后折算是应该按照整机的功率等效变换才合理,其节能效果非常显著。

6 结论

将UHP光源应用于舞台灯中是一种创新技术,目前已经研发出电脑摇头灯多个产品,填补了行业空白,拓展了舞台灯行业的光源种类,为UHP光源在舞台灯行业的发展奠定了基础。从实验数据可见,UHP光源的艺术照明灯具在300W的整机功率下可达到500W卤素灯120%的照度,且体积和重量仅为其1/2,另外光斑均匀度提高至86%,远远优于普通舞台灯具。目前UHP舞台灯光的Platinum 5R灯泡寿命为2 500小时,远大于普通舞台灯光寿命,大大节省了使用成本,该项目已申请发明专利一项,取得国家实用新型两项和外观专利四项,该系列舞台灯光具有自主知识产权。

将UHP光源用于舞台灯具是创新技术,产品新颖独特,技术含量高,市场需求广泛,但由于产品整体体积大大缩小,各个部件和元器件体积要求较小巧,精度要求提高,因此要求对工艺进一步精炼和规范化,提高效率和降低成本。根据目前的使用情况和市场需求,可以开发更多的系列产品和更大功率的UHP光源的灯具投放市场,以促进舞台灯光产品更新换代。

摘要：利用UHP冷光源功率大和寿命长的优点,将传统投影设备的应用转移到舞台灯光领域,采用精确的反光碗设计,使多数光线传播方向上形成焦点,在焦点处采用光线均匀化技术形成镜面反射,生成多个次级光源像,从而使投射光斑变的均匀。关键部分的光斑切割成像系统与CMY染色混合系统形成独创特点,可以形成任意形状的光斑,CMY片能实现很好的渐变效果。并采用多重散热和隔热技术,使系统内部保持适当温度,开发出体积小、发光效率高电脑摇头灯产品,通过试验和使用,效果良好。

关键词：舞台灯,UHP光源,散热技术,CMY

参考文献

[1]周太明.UHP光源及其进展[J].中国照明电器,2006(1):1-7.

[2]邱永华.浅谈光源在投影系统中的革命[J].电子与封装,2010,90(10):44-46,48.

[3]李泽青.多媒体数字灯、LED显示屏在《复兴之路》中的应用[J].演艺设备与科技,2009(6):24-26.

[4]中国演艺设备技术协会演出场馆设备专业委员会专家考察组.2009年度欧洲考察报告[J].演艺设备与科技,2009(3):1-7.

[5]Westermeier M,Reinelt J,Luijks G,Mentel J,Awa kowicz P.Measurement of Ba-densities close to the elec trode in an HPS-lamp by broadband absorption spectros copy with a UHP-lamp[J].Journal of Physics.D,Ap plied Physics,2010,43(12):84-89.

高效灯具 篇2

中国传统灯具的造型不但能够体现我们民族的文化氛围、观念形态，也能反映出生产力水平的高低和人文素质。

一、中国传统灯具造型在现代灯具设计应用中存在的不足

传统灯具的造型元素单一。传统灯具的造型往往受传统经验的束缚，造型局限于简单的方形、圆形等基本造型。在丰富多变、追求个性的现代社会，单一的造型无法使中国传统灯具得以传承。传统灯具在造型上多以彩绘的形式出现，对于传统手工艺的制作单位而言，中国传统灯具的造型往往加大了灯具制作的成本，对制作过程的要求比较高，很难在市场上得到普及，不便于市场的推广和广泛的使用。制作相对简单的灯具形式又不能比较精致的表现出中国传统文化的精髓，这是现在灯具市场中国传统灯具难于进一步推广的重要原因。

传统灯具的功能单一。传统灯具仅限于部分实用的功能，以吊灯的形式为主，其他的功能形式则很少出现。现代的灯具实用功能更齐备，更追求装饰功能。传统灯具的形式不能只停留在原有的基础之上，需要与人们生活的需求相适应。在中国传统灯具的功能改进上除了应当考虑灯具的照明功能，也应该和灯具在空间的装饰功能相协调。在中式的室内装饰设计以及有特殊性质的中国传统风格比较浓郁的场所，灯具的装饰作用能够起到烘托的效果。适当增加灯具在使用过程中的功能需要，有利于中国传统文化元素的推广和传播。

传统灯具使用材料单一。由于传统灯具使用烛光作为照明的基本手段，使得传统灯具造型有很大的局限性，不足以体现中国传统文化中的含蓄和视觉上的美感。外观材料一般都以纸、布、丝绸等材料制作，以薄、轻、透为特点进行设计。使用周期受到限制，并且材料自身的特点使其清理成为难以处理的问题；现代新型的材料如PPR、金属、塑料材质等广泛使用可以在保持传统风格的基础之上，更有效地解决灯具使用的实际问题。同时现代材料的使用能降低灯具在制作中的成本，便于维护和保养，在制作工程中，创造新颖的光影效果。

传统灯具设计单一。传统灯具的图案仅限于龙或凤等吉祥图案，而中国传统文化的象征符号，形式多样化、抽象化，在现代灯具设计应将加强传统元素设计和应用，不是对传统表现形式的单纯模拟，而是经过对形式提炼后的系统性的总结和发挥，将能够表现中国传统元素的内容和新的元素加以融合来进行中国传统灯具的设计。发扬中国传统文化的深厚积淀的重要作用，引入国学，著名典故等比较新颖的形式进行灯具设计的改造和强化。

传统灯具的制作手段落后。制造传统灯具的竹子、木条等需要制造者具有一定的手工基础，对手工工艺的要求也比较严格，现代加工技术不够。在保持传统风格的前提下适度简化加工技术难度，使其更好地与市场相结合。传统灯具的制作成本高：传统灯具的材料、手段、制作产量限制，从而其制作成本高。传统灯具在制作过程中对材料的加工和处理需要特殊的方法，适于精品的生产，对于一般性质的产品的使用和推广应采用先进的加工技术来进行。

二、中国传统灯具造型要素与现代灯具相结合

与现代的使用需求相结合。就现在灯具市场的需求而言，灯具除了照明和装饰的功能以外，也是体现空间体量、展示文化氛围的重要手段。适度开发新的造型形式，符合时代感的传统灯具造型，在公共空间、展示空间、居住空间和大规模的娱乐、餐饮空间中都能够得到比较广泛的推广。

与现代生产技术相结合。生产技术决定着中国传统灯具在市场的占有程度。以往复杂的制作工艺和相对要求较高的制作工艺，严重的制约着传统灯具的发展。中国传统灯具的造型改造与现代技术的结合可以突破传统灯具结构上的需求和应用。传统的以木材和竹条进行编制的结构骨架，在现代技术中可以通过其他的处理方式进行解决。如采用PP-R、PVC等新型材质，即经济又能便于造型的塑造。现代生产技术的流程步骤性强，制作过程相对简便，新型中国传统灯具的造型在材料的改造上必然带来施工技术上的革新。

与视觉审美的时代性相结合。传统灯具的造型能力主要体现在外形上的视觉效果，点缀的作用比较强，特别是采用精细的制作手法制造而成的宫灯、花灯，都直接通过自身的装饰效果来烘托气氛。而现代的灯具造型表达光感的形式比较多样，不仅仅局限于灯具的直接效果，光晕以及光的二次折射效果更加受到装饰装修过程中的重视。传统灯具的造型如果要在市场的机制下得以发展，就需要在视觉的审美上具有时代性。

与精神需求的一致性。中国的传统灯具具有祭祀、指引、宗教信仰等多重含义。现代精神需要体现的形式，在传统灯具造型的表达上会有所不同。需要在其原来功能的基础上，加上时代性比较强的造型元素来进行塑造。灯具在造型上的表达与精神的需求的表达在形式上一致。

中国现代灯具设计针对现代人的思维方式，通过对传统灯具设计之内涵作深入而系统的研究，以传统灯具设计中突出的文化精神特征为根基，借助现代材料和制作工艺，既讲究灯具的装饰性美感又注重制作的便利，从而创造出了许多极具民族特色、民族神韵的新形式。中国传统灯具的造型设计能加强中国传统文化的传播力量，丰富市场的灯具内涵，让企业在展示自身形象的同时，更好地进行灯具造型的开发和产品促销活动，满足消费者对中国传统文化任职的需要和使用的需求。

防爆灯具与普通灯具的区别 篇3

日常生活离不开灯具, 吸顶灯、吊灯、壁灯、落地灯、台灯是我们生活中最最常见灯具, 还有路灯、公园里的庭院灯、广场和体育场馆的照明灯….等等, 这些灯具都属于普通灯具。那么什么才是防爆灯具, 又如何区别于普通灯具?下面从几个方面作详细的分析。

1 防爆灯具的定义和使用的场所

防爆灯具是指能在可能发生爆炸的环境中安全使用的照明灯具。

防爆灯具用于可能发生爆炸的爆炸性气体环境中。我们比较了解的有炼油厂、化工厂、危险品仓库、石油平台、煤矿井下等存在爆炸性气体、蒸汽及爆炸性粉尘环境的场所。

防爆灯具也用于面粉厂、纺织厂等有爆炸性粉尘环境的场所。由于面粉厂和纺织厂等细小纤维悬浮在干燥的空气中, 并达到一定的浓度后, 当遇到热和火花或者明火也会爆炸。

可能发生爆炸的环境就是爆炸性环境, 是指在大气条件下, 气体、蒸气或雾状、粉尘的可燃物质与空气构成的混合物, 在该混合物中点燃后, 燃烧将传遍整个未燃混合物的环境。

2 防爆灯具与普通灯具的主要区别

防爆灯具应该按照国家标准的要求, 在外壳明显处和铭牌上设置“Ex”+防爆类型和防爆等级+温度组别组成的防爆标志 (防爆类型见下一章节) , 防爆标志包含有该产品采用防爆标准的基本信息, 如“Ex dⅡBT4”应该符合GB3836.2标准;“Ex eⅡT4”应该符合GB3836.3;“Ex deⅡBT4”应该符合GB3836.2和GB3836.3标准。同时, 铭牌上要有检测单位的代号和认可序列号, 也称为防爆合格证号, 如国家灯具质量监督检验中心的防爆合格证号是NLE12345, 当防爆合格证号后带U (NLE12345U) , 表示这是一个防爆元件或者部件;当防爆合格证号后带X (NLE12345X) , 表示该产品在使用上有限制。这是从标识区别防爆灯具和普通灯具的最好方法。

许多人将工矿灯具和防爆灯具混淆, 从执行的标准体系来说, 防爆灯具采用GB3836.x系列标准和GB12476.x系列标准, 对应的国际标准为IEC60079—x系列标准和IEC61241—x系列标准。而工矿灯具虽然也是一种特殊类型的灯具, 但是工矿灯具不能用于爆炸性环境中, 检验标准一般采用GB7000.x系列标准, 对应的国际标准为IEC60598—x系列标准。

不管是防爆灯具还是普通灯具均是灯具, 在生产、仓储、救援中都作为照明使用, 这是防爆灯具与普通灯具的共同点。

防爆灯具除确保有一般照明灯具安全性以外, 不管在正常工作时、还是在灯具发生故障时, 防爆灯具的表面温度必须低于爆炸性环境中的点燃温度, 因为不同爆炸性环境, 它的危险气体或者粉尘的燃点不同。另外在开灯和关灯过程中, 灯具的电线连接处、灯头、启辉器等部位在受到老化、冷热变化、振动时不能产生火花, 塑料灯具的表面在工作和维护保养时不能产生静电和有耐光老化的能力。

防爆灯具在爆炸性环境场所使用时, 由于电气设备在工作时不可避免地产生电火花或形成炽热的表面, 它们一旦与爆炸性气体或者爆炸性粉尘相遇, 就会导致爆炸事故的发生。因此, 它在满足一般照明要求的同时还要确保灯具使用期间, 不会对环境、人、财产造成危害。

在灯具的标准体系中, 也可以区别它们。我们国家规定, 普通灯具和一般工矿灯具必须符合GB7000.x系列标准, 防爆灯具必须符合GB3836.x系列标准和GB12476.x系列标准, 但是作为防爆照明灯具, 应该符合防爆要求的同时, 还应满足照明灯具GB7000.x标准相关要求。

3 防爆灯具的分类与普通灯具分类的区别

普通灯具分类是按照防触电类型来分类的, 一般分为0类 (基本绝缘) 、Ⅰ类 (接地保护) 、Ⅱ类 (加强绝缘或补充绝缘) 、Ⅲ类 (安全特低电压) 。

根据防爆标准的规定, 防爆灯具应该按照爆炸性环境的使用分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

Ⅰ类为煤矿井下使用的防爆电气设备, 习惯称为矿用防爆灯;

Ⅱ类为除煤矿外的其他爆炸性气体环境用防爆电气设备, 习惯称为厂用防爆灯;

Ⅲ类为粉尘爆炸性环境用防爆电气设备, 习惯称为粉尘防爆灯。

也有按照灯具的安装型式或采用光源等进行分类, 如:

根据防爆灯具的安装方式分类, 主要有固定式防爆灯具、可移式防爆灯具等。

根据防爆灯具采用的光源情况, 有白炽防爆灯、荧光防爆灯。采用节能型光源的防爆灯具, 又称节能防爆灯。防爆灯具采用LED光源的称为LED防爆灯等等。随着新型光源的出现, 防爆灯具的类型将越来越多, 同时防爆技术在不断发展中。

4 防爆灯具的主要 (防爆) 型式与标准关系

普通灯具的型式有固定式、可移式、嵌入式等。但是, 防爆灯具中的“型式”有它特定的含义, 它代表的是一种防爆技术、防爆原理或者防爆结构。

根据防爆灯具采用的防爆技术或者防爆原理, 常见的防爆灯具有隔爆型防爆灯具、增安型防爆灯具、多种防爆技术混合在一起称为复合型防爆灯具, 每种防爆型式都有相应的标准要求, 复合型的防爆灯具应该同时满足多个标准的要求, 如防爆标志为Ex deⅡCT3的复合型防爆灯具应该符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.3标准。

在本文截稿前防爆电气产品的主要国家标准 (简称) 与相应的防爆型式如下:

GB 3836.1—2000通用要求

GB 3836.1—2010通用要求 (2011.8.1起实施) ;

GB 3836.2—2000隔爆型, 用小写字母“d”表示;

GB 3836.2—2010隔爆外壳, 用小写字母“d”表示 (2011.8.1起实施) ;

GB 3836.3—2000增安型, 用小写字母“e”表示;

GB 3836.3—2010增安型, 用小写字母“e”表示; (2011.8.1起实施)

GB 3836.4—2010本质安全型, 用小写字母“i”表示;

GB 3836.4—2010本质安全型, 用小写字母“i”表示 (2011.8.1起实施) ;

GB 3836.5—2004正压外壳型, 用小写字母“p”表示;

GB 3836.6—2004充油型, 用小写字母“o”表示;

GB 3836.7—2004充砂型, 用小写字母“q”表示;

GB 3836.8—2003无火花型, 用小写字母“n”表示;

GB 3836.9—2006浇封型, 用小写字母“m”表示。

GB 3836.13—1997电气设备的检修;

GB 3836.14—2000危险场所分类;

GB 3836.15—2000危险场所电气安装 (煤矿除外) ;

GB 3836.16—2006电气装置的检查和维护 (煤矿除外) ;

GB 3836.17—2007正压房间或建筑物的结构和使用;

GB 12476.1—2000防粉尘点燃, 用DIP表示 (GB3836.1—2010包括粉尘) ;

GB 12476.4—2010本质安全型, 用字母“iD”表示 (2011.8.1起实施) ;

GB 12476.6—2010浇封保护型, 用字母“mD”表示 (2011.8.1起实施) ;

GB 12476.7—2010正压保护型, 用字母“pD”表示 (2011.8.1起实施) 。

5 防爆灯具的检测和认证

目前, 普通灯具基本上纳入3C强制认证范围。但是, 防爆灯没有纳入3C强制认证范围。

全国生产许可证办公室 (2003) 22号文取消了防爆照明灯具生产许可证审批, 所以, 防爆灯具是目前防爆电气产品中唯一不实行生产许可证制度的防爆电气产品, 目前, 防爆灯具的检测按照GB3836.1-2000附录A的要求送国家认可的实验室进行检测并发放防爆合格证。

防爆灯具是可在爆炸性气体环境中使用的特殊灯具, 目前国内生产企业在设计生产和使用防爆灯具时, 仅考虑GB3836 (对应IEC60079) 系列标准的要求, 而GB7000 (对应IEC60598) 系列标准的相关规定往往被忽视。

IEC60598—1的第六版第0章对防爆灯具还应符合相应的安全要求作了规定, 同时我们还注意到, 在IEC60079—0的2000年版在标准的开头也有相同的规定, 也就是说, 在IEC标准体系中, 防爆电气特殊标准和灯具一般安全要求标准对防爆灯具还应符合相应安全要求的规定是完全吻合的。

IEC60598—1第0章对其与IEC60079系列标准的关系的表述是:“对IEC 60079覆盖的防爆灯具, 除了IEC 60079的要求以外, 还要符合IEC60598—1系列相关标准的要求, 当GB 7000系列标准与IEC 60079标准有矛盾时, 优先考虑IEC 60079的规定。”

IEC60079—0第1章第二段的表述是:“除了直接关系的爆炸危险的要求以外, 本标准没有规定特殊的安全要求。”

按照IEC60598—1和IEC60079—0标准的规定, 进行防爆灯具的设计应使防爆灯具符合防爆标准的同时也符合通用灯具的安全要求。所以, 对一个隔爆型投光灯具来说, 除了符合GB3836.2 (IEC60079—1) 标准的规定以外, 还应符合GB7000.7 (IEC60598—2—5) 的要求。

参考文献

[1]GB3836.1—2000, 爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求[S] (eqv IEC60079—0:1998) .

[2]GB3836.1—2010, 爆炸性环境第1部分:设备通用要求[S] (mod IEC60079—0:2007) .

[3]GB3836.2—2010, 爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备[S]. (mod IEC60079—1:2007) .

[4]GB3836.3—2010, 爆炸性环境第3部分:由增安型“e”保护的设备[S]. (idt IEC60079—7:2006) .

如何选购家装灯具 篇4

灯具市场鱼龙混杂，有些商家在销售灯具时会以次充好，消费者在选购家装灯具时一定要仔细谨慎。那么如何选购即美观又实用的灯具呢？接下来，我们一起看看如何选购家装灯具吧。

选购灯具，安全第一

在选择灯具时先看质量，检查质保书、合格证是否齐全。最贵的不一定是最好的，但太廉价的一定是不好的。通常情况下，要到正规的灯具市场或大型建材超市去买，这样购买的灯具才有质量保证。很多便宜灯质量不过关，往往隐患无穷，一旦发生火灾，后果不堪设想。

1.查看灯具中的附件

如灯具中需要用到电子镇流器，应选购装有反常保护电子镇流器的灯具。选择镇流器时，尽量选用tw值较高的一种（如tw130），尤其是灯具散热条件差时，更应注意这一点。tw是镇流器线圈的额定最高工作温度，在该温度下，镇流器连续工作寿命通常不低于10年。

2.注意灯具中用的导线截面积

购买时可以看一下灯具上的导线外的绝缘层印有的标记，规定灯具上使用的导线最小截面积为0.5mm/平方米，有的厂家为了降低成本，在产品上用的导线截面积只有0.2mm/平方米，在异常状态下，会使电线烧焦，绝缘层烧坏后发生短路，产生危险。

3.注意防触电保护

灯具导致触电，一般是采用了不符合要求的灯座，或灯具带电部件未加罩盖等防触电保护措施所致。正常情况下，使用时灯泡旋入使灯具通电后，人要触摸不到带电部件。

灯具需按需购置

首先，灯饰是新居装修的点睛之笔，挑选时一定不能马虎。选择灯具时，可以按照室内布局、装修风格、照明面积及照明区域等需求选择购买。

其次，灯具规格、尺寸、大小也要与相应的照明区域配套。选择灯具，要按功能区分：普遍照明灯和重点照明灯。普遍照明灯采用一般照度即可，而对于艺术品、玄关等空间要采用重点照明。

1.客厅照明

一般来说，客厅以选用庄重、明亮的吊灯或吸顶灯为宜。如果房间较高，宜用白炽吊灯或较大的圆形吊灯，这样可使客厅显得通透。如果房间较低，可用吸顶灯加落地灯，这样客厅显得明快大方，具有时代感。灯具的造型与色彩要与客厅的家具摆设相协调。

客厅是家庭成员活动的中心区，灯饰的数量与亮度都要有可调性，使家庭风格充分展现出来。多采用一般照明与局部照明相结合的方式，即一盏主灯，再配其他多种辅助灯饰。如：壁灯、筒灯、射灯等等。

2.卧室照明

卧室主要功能是休息，但不是单一的睡眠区。卧室适宜多配几种灯，吸顶灯、台灯、落地灯、床头灯等，应能随意调整、混合使用，以营造出温馨和气氛。灯具造型、色彩的选择，要以营造恬静、温馨的气氛为主。照明方式以间接或漫射为宜。室内用间接照明，天花板的颜色要淡，反射光的效果才好。卧室中应尽量避免将床布置在吊灯的下方，这样人在床上躺着时，不会让灯光刺激眼睛。

3.餐厅照明

餐厅的餐桌要求水平照度，故宜选用强烈向下直接照射的灯具或拉下式灯具。灯具的位置一般在餐桌的正上方。灯罩宜用外表光洁的玻璃、塑料或金属材料，以便随时擦洗。也可用落地灯照明，在附近墙上还可适当配置暖色壁灯，这样会使宴请客人时气氛更热烈，并能增进食欲。

4.书房照明

书房应以明亮、柔和为原则，选用白炽灯泡的台灯较为合适。写字台的台灯应适应工作性质和学习需要，宜选用带反射罩、下部开口的直射台灯，也就是工作台灯或书写台灯，台灯的光源常用白炽灯、荧光灯。书橱内可装设一盏小射灯，这种照明不但可帮助辨别书名，还可以保持温度，防止书籍潮湿腐烂。

5.厨房照明

厨房照明对亮度要求很高，由于人们在厨房中度过的时间较长，所以灯光应惬意而有吸引力，这样能提高制作食物的热情。一般在操作台的上方设置嵌入式或半嵌入式散光型吸顶灯，嵌入口罩以透明玻璃或透明塑料，这样，顶棚简洁，减少灰尘、油污带来的麻烦。灶台上方一般设置抽油烟机，机罩内有隐形小白炽灯，供灶台照明。若厨房兼作餐厅，可在餐桌上方设置单罩单火升降式或单层多叉式吊灯。光源宜采用暖色白炽灯，不宜用冷色荧光灯。

6.卫生间和过道照明

这些地方一般使用吸顶灯，因为需要照明的亮度不大，且水汽大、灰尘多，用吸顶灯便于清洁，而且利于保护灯泡。厨房中灯具要安装在能避开蒸气和烟尘的地方，宜用玻璃或搪瓷灯罩，便于擦洗又耐腐蚀。盥洗间则应采用明亮柔和的灯具，同时灯具要具有防潮和不易生锈的功能。

选购灯具需顾全大局

在灯饰选择上要注意风格的一致。灯具的色彩、造型、式样，必须与室内装修和家具的风格相称，彼此呼应。华而不实的灯饰非但不能锦上添花，反而画蛇添足。在灯具色彩的选择上，除了须与室内色彩基调相配合之外，当然也可根据个人的喜爱选购。尤其是灯罩的色彩，对气氛起的作用很大。灯具的尺寸、类型和多少要与居室空间大小、总的面积、室内高度等条件相协调。

另外，由于现在灯具样式层出不穷，买灯饰之前，最好先了解一下现代灯饰的发展趋势，以免新买回去的灯饰便遭淘汰的厄运。并且，从省电的角度出发，可以多安装节能光源。

买灯具时还要仔细验货。灯饰以玻璃制品为主，属于易碎品，经过长途运输，难免会出现划痕或破损。由于灯饰一般都悬挂于家中显要位置，哪怕是微小的损伤都会影响使用效果。

不同年龄层次灯具选购

选购时还要考虑不同年龄层次的布灯要求，因为不同的年龄对灯饰需求也有不同标准。

儿童对灯饰就要求：护眼、安全、环保。灯具的选择不仅要考虑其安全性及材质是否环保、造型是否符合儿童的心理特点，对于做学习照明的灯具来说，光源明亮自然，更能保护好儿童视力。

青年人对灯饰要突出新，奇，特。主体灯应彰显个性，造型富有创意，色彩鲜明。壁灯在造型上要求以爱情为题材，光源要求以温馨，浪漫为主。

中年人是家庭的主导，也是事业上的栋梁，灯饰造型，色彩力求简洁明快。布灯既要体现出个性，也要体现主体的风格，如用旋臂式台灯或落地灯，以利学习工作。

照明灯具的接地 篇5

该标准第7.2.12条规定如下:“当采用I类灯具时, 灯具的外露可导电部分应可靠接地。”这条规定十分清楚, 而且明确, 为什么还有一些设计师仍存在不同程度的理解不清, 或者感到不知如何实施?

通过分析发现有以下两方面原因: (1) 对灯具的防触电分类的标准不太了解, 对I类灯具的防触电措施不十分清楚; (2) 较长时间来某些标准、规范规定的“当灯具距地面高度小于2.4m时, 其可接近的导电体必须接地”给设计师造成了一种习惯性思维, 似乎高度小于2.4m时要接地, 大于2.4m时就不要接地, 这些与当今新的标准、规范相矛盾, 造成了认识上的混乱。

1 灯具防触电保护分类及其安全保证

1.1 灯具防触电保护分类

按照国家标准GB7000.1-2002 (灯具一般安全要求与试验) (等同IEC60598-1:1999) 的规定, 灯具按防触电保护分类为0类、I类、Ⅱ类和Ⅲ类, 其定义如下:

0类灯具:依靠基本绝缘作为防触电保护的灯具。其特点是灯具的易触及导电部件不连接到保护线 (PE) , 万一基本绝缘失效, 就只能依靠环境条件。

I类灯具:防触电保护不仅依靠基本绝缘, 还包括附加的安全措施, 即把易触及的导电部件连接到PE线。

Ⅱ类灯具:防触电保护不仅依靠基本绝缘, 而且具有附加的安全措施, 例如双重绝缘或加强绝缘, 没有保护接地措施, 也不依赖安装条件。

Ⅲ类灯具:防触电保护依靠电源电压为安全特低电压 (SELV) , 且不会产生高于SELV电压的灯具。

1.2 各类灯具防触电的保护及与接地的关系

从以上灯具防触电保护分类看, 其安全防护程度有所不同, 灯具外露可导电部分接地要求也不一样。

(1) 0类灯具:仅有基本绝缘, 不连接PE线, 在正常条件下, 没有电击危险, 但万一绝缘失效, 其安全就取决于环境条件:当在干燥场所, 具有木地板、地毯等绝缘地面时, 就没有电击危险;若在潮湿环境, 具有导电地面时, 就有电击危险。因此, 0类灯具的安全性是有限的。

(2) I类灯具:有附加安全措施, 即外露可导电部分连接PE线, 当发生接地故障时, 由保护电器自动切断电源。

(3) Ⅱ类灯具:依靠双重绝缘或加强绝缘保证安全, 不需要连接PE线。

(4) Ⅲ类灯具:用SELV供电, 电压不超过交流50V;用隔离变压器供电, 二次侧导线和外露可导电部分不允许连接PE线, 以避免一次侧故障时的接触电压通过PE线导入二次侧。

1.3 电气设备防电击分类

按照GB/Tl7045-2006《电击防护装置和设备的通用部分》 (等同IEC61140:2001) 关于电气设备的防电击分类, 说明灯具与电气设备的防电击分类及接地要求是一致的。

1.4 灯具防触电分类的新变化

IEC60598-1:2003《灯具一般安全要求与试验》, 对灯具防触电分类作了重大修改:即取消了0类灯具, 只有I、Ⅱ、Ⅲ类灯具。我国随即对国家标准GB7000.1-2002进行了修订, 国家质量监督检验检疫总局已于2007年11月批准发布, 于2009年1月1日起正式实施, 编号为GB7000.1-2007。从实施日开始, 我国将不得生产、销售和使用0类灯具。

1.5 各类灯具的符号

鉴于以往工程设计中对灯具的防触电类别关注不够, 有一些设计师提出如何区别不同类别灯具?按GB7000.1-2002及其他相关标准规定, 各类灯具符号表示见附表。这些符号应标识在灯具上和产品资料上。

附表各类灯具的符号

2 间接接触防护的方法及应用

2.1 自动切断电源作为间接接触防护

低压配电线路发生接地故障的保护, 即间接接触防护的最主要方法, 是依靠保护电器自动切断电源和故障点的联系。GB50054-95《低压配电设计规范》第四章第四节规定:“接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。”就是采用自动切断电源的方法作为间接接触防护。该规范规定“接地故障保护措施所保护的电气设备, 只适用于防电击保护分类为I类的电气设备。”这里说的电气设备, 包括所有的配电设备、用电设备, 当然也包括灯具。

2.2 间接接触防护的其他方法

自动切断电源作为接地故障保护, 是配电 (包括照明配电) 设计中最常用的方法, 但并不是唯一的方法。采取下列措施之一, 可以不采用接地故障保护:

(1) 第一项措施就是采用Ⅱ类设备 (含灯具) , 其电击防护不依靠接地, 也不应作接地。

(2) 采用电气隔离措施, 隔离变压器的二次回路导体和用电设备、灯具的外露可导电部分不允许连接PE线来接地, 可以采用I类设备。

(3) 采用安全特低电压 (SELV) , 则应采用Ⅲ类灯具和电气设备, 其外露可导电部分不允许连接PE线来接地。

(4) 将电气设备安装在非导电场所内, 如果能真正达到绝缘场所的要求, 外露可导电部分不连接PE线, 但这些条件不容易实现。

(5) 设置不接地的等电位联结, 由于实施的困难, 这个措施很少应用;显然, 如果用此措施, 其外露可导电部分应作等电位联结, 但不允许接地。总之, 使用灯具类别不同, 但都不要接PE线。

3 关于灯具距地面高度小于2.4m应接地的剖析

GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》第19.1.6条规定:“当灯具距地面高度小于2.4m时, 灯具的可接近裸露导体必须接地 (PE) 或接零 (PEN) 可靠, 并应有专用接地螺栓, 具有标识。”这个规定显然和上述引用的6项标准、规范不一致, 下面对这个问题进行剖析。

(1) 灯具接地的目的是为了作间接接触防护:从这个意义上说, 灯具距地面高度不是主要矛盾, 小于2.4m伸臂可触及, 大于2.4m维护时, 通过梯子、屋架梁等也可触及, 只是机率不同。照明配电设计中, 绝大多数是采用接地故障保护, 理所当然应采用I类灯具, 外露可导电部分应接PE线。不用I类灯具, 不接PE线, 就无法实施接地故障保护了。

(2) 能否采用其他间接接触防护方法?如不用接地故障保护, 也可用其他5种方法。这些方法中, 有用Ⅲ类灯具 (特低电压) , 也有用Ⅱ类灯具, 但都不要求 (或不允许) 连接PE线。每种方法都有其特定的环境条件和使用条件, 而不是接灯具高度来决定的。

(3) 灯具距地面高度, 主要涉及直接接触防护。如高度小于伸臂距离2.5m时, 灯具应有直接接触防护措施。

4 结论

小议陶瓷灯具设计 篇6

一、中国古代陶瓷灯具设计概述

六朝是中国历史上陶瓷生产蓬勃发展的一个年代, 也是一个历史情况特殊的年代, 自西晋永嘉之乱后, 中原人民与士族地主纷纷南迁躲避战乱, 江南人口激增继而带动了江南地区农业经济发展, 加速了江南地区的开发, 经济开始繁荣, 经济中心开始南移, 出现了建康, 京口, 成都, 襄阳等繁华的城市, 这些因素为手工业发展创造了有利条件, 也包括了制瓷业从东汉晚期以来的一次发展高峰。在东南沿海的江浙闽赣都有瓷窑的分布, 生产有当地特色的陶瓷制品, 瓷窑可谓是遍地开花。

浙江的地理位置位于中国东南沿海, 是我国陶瓷重要发源地和主要产区, 历史追溯, 早在东汉时期, 慈溪, 宁波, 上虞等地都有建造瓷窑, 这些瓷窑成功烧制出青瓷与黑瓷, 六朝时期窑厂分布在浙江东北部, 中东部广大地区, 分别属于早期越窑, 瓯窑, 婺州窑和德清窑并形成了自己的具有鲜明特色的制瓷系统。越窑是当时浙江地区窑系中最为人熟知, 具有鲜明特点, 产量较大分布最广, 质量最高的窑厂。 (图1)

西晋时期是青瓷的大发展阶段, 它迅速取代了其他质地的产品, 成为日常生活的普遍用具。从考古发掘的资料看, 墓葬中青瓷的数量此时大大增加, 成为主要的随葬用品。在整个六朝时期, 青瓷的制作水平, 从釉的青绿色泽和胎的质地;成型技术和烧制工艺, 都未发生根本性的改变, 变化的只是它的器物种类, 装饰技法和装饰题材。由于它的美观实用, 同时又具有极大的可塑性, 这种新出现的材质, 迅速成为体现当时社会风尚的新载体, 由于族类相似, 外界一般大体的把青瓷归为一个大类, 殊不知, 其实不同地方烧制的青瓷各有各的特色。

以鸟柱盏 (图2) 为例, 顾名思义, 它是在碗内有一立柱, 上塑有小鸟的灯盏。鸟的形状成展翅飞翔状。有两种形制, 一种是用小盏的形式。一种是小盏下有托盘。陶制灯具在中国古代使用相当普遍, 是人们生活中不可缺少的照明用具, 古代陶瓷灯具最主要的形式是油灯, 油灯是我国出现时代最早和使用时间最长的灯。

油灯中所使用的燃料, 主要有三种, 一种是凝固点较低的动物油脂, 二是植物油, 三是溶化后呈膏状的蜡。油灯必须有承装这些液态的具有流动性的灯盘, 灯盘设计成有口沿的碗状或筒状。所以在陶瓷油灯的历史变迁中, 灯盘是不可缺少的组成结构。油灯设计的变化在于灯座和灯柱, 受使用方法与审美情趣的影响, 产生出不同的形式。青瓷油灯与青桐灯具在造型上有着明显的不同, 青瓷灯具以瓷土为原料, 成型手法一般为拉坯轮制成型, 所以青瓷灯具造型简单, 小巧而实用性强。青瓷灯具一般灯柱为中空, 上细下粗连接灯盘与底座。灯柱约15-30厘米高, 在此基础上, 一些灯具的底座再加三兽蹄足, 但灯柱的高度相对缩短。有的底座加大, 灯柱作动物形或覆莲形, 上承灯盘。到了南北朝, 青瓷灯具的造型较前朝略有简化, 南方地区比北方地区生产瓷灯的历史略早, 北方地区在北魏时才有瓷器的烧制, 所以北朝的瓷灯发现较少。南方青瓷灯具装饰崇尚俭朴, 多见莲花纹, 装饰手法使用弦纹和褐色点彩。南北朝时期照明方式发生了一些改变, 蜡烛的使用开始逐步推广开来, 影响到了这个时期的灯具造型, 出现了插蜡烛的烛台。实际上蜡烛至少在东汉晚期已用于照明, 但是在汉代, 使用蜡烛并不是那么普及, 因而汉代烛台发现比较少。蜡烛的普遍使用是在晋代以后南北朝时了, 与油灯一道使用直到近现代, 时间长达两千年。

二、现代陶瓷灯具设计的特征演变

随着时代的演变, 千年时光过去, 古代的灯是以烛火, 灯油直接使用“火”进行照明的, 而今天的灯具多以电力为能源。

使用油灯或者是烛火, 光线是非常微弱分散的, 所以不需要外罩附着在灯具外部, 而燃烧度较小, 几乎不产生油烟异味, 所以古代灯具多使用底座-柱-灯盘这种敞开式结构的类型。现代陶瓷灯具陶瓷从主要材料变成了辅助材料, 主要是用于灯罩, 从使用到美观的一个过渡, 再说电灯照射光线较强较为集中, 如果没有陶瓷外罩缓和的漫反射会对人的眼睛造成伤害, 所以, 在陶瓷灯具发展中, 陶瓷由“主材”逐渐退居“辅料” (因为有其他的金属, 塑料等材料作为灯具主要载体) , 又充分的利用了陶瓷柔和轻薄的特质, 延展了陶瓷材料的功能, 单一性变为多重性。

陶瓷灯具不仅是因为强调照明的合理与有效, 更多是考虑关怀灯具使用者, 灯泡被陶瓷灯罩覆盖, 无论从何种角都都避免人眼直接接触光源, 避免眩光刺激人眼, 起到护眼作用。陶瓷灯罩很好的反射了光线, 经一次或者多次反射, 光线变得均匀柔和。相比普通乳白色玻璃灯罩, 陶瓷灯罩在灯体内部分割光鲜, 减弱了灯罩边沿的亮度, 在辅助材料上, 陶瓷灯具不仅仅与早期使用的不锈钢、黄铜、漆质结合, 甚至到了纸、合成绸等品种, 造型更为美观, 灵动, 多变。

在现代住宅区、商业区, 交通要道上都能看到风格不尽相同的灯, 例如在景德镇随处可见使用陶瓷灯柱的路灯, 似乎是从细节入手凸显出景德镇的特色, 但设计者缺少对灯光, 环境协调性的考虑, 例如有时候会看到北欧风格的灯与中国红灯笼会摆放在一起。

景德镇陶瓷造型优美、品种繁多、装饰丰富、风格独特。瓷质"白如玉、明如镜、薄如纸、声如磬"所以, 很多艺术家, 设计师用陶瓷所制作的陶瓷灯具也是景德镇陶瓷设计艺术中很重要的一环,

三、现代陶瓷灯具设计的美学价值

1. 追求造型的美感

陶瓷灯具造型大致分为三种:仿古, 创新, 实用。然而这三种每种都会有细微的变化。在20世纪的新艺术运动中, 有些灯饰的支柱, 灯体就参考了植物的生长形态, 整个灯饰看起来就像一株会发光的植物, 生长在人们的生活空间中, 和空间看起来更加协调, 温暖, 自然。使得人与自然的联系更加密切。

2. 追求色彩的美感

灯具的色彩要与整个居住环境的色彩和谐。灯具本身具有发光功能, 其发光的色彩是衡量一个灯具好坏的一个重要标准。, 所以在色彩方面如果使灯饰融入大自然中的色彩, 也可从大自然的动、植物的色彩中取得灵感。最典型的是白色, 白色在大自然中的颜色比较多, 因为在自然界, 有白色的花, 白色的动物, 也有白色的冰雪, 这些都是具有自然美的事物, 所以在灯光的使用中是最多的, 自然偏黄色的白色会给人一种安静温暖之感。都可以应用在灯具的色彩设计上来, 白玉一般的陶瓷灯也是备受广大消费者喜爱的产品。 (图3)

3. 追求风格的独特

根据艺术欣赏审美情趣和居住环境的装饰来选择相应的灯具, 近年来观赏性和趣味性兼具有机形态的陶瓷灯具在市场上大行其道, 有机形态相对无机而言更具有自然美, 依照现代人的审美, 这样的具有独特个性风格的灯具更受年轻消费者的喜欢, 融入有机语言的灯具将更有和谐, 舒畅, 古朴之感。

陶瓷灯饰不能忽略的一点是精巧的结构和奇特的材料, 并要利用陶瓷的轻巧薄质, 胎体柔和, 透光性强, 开发新的市场, 同时师法自然, 道法自然, 领悟到自然界的妙处, 提出更多构思与想法, 为设计探索拓宽更多更高更广泛的思路, 从而创造更有设计感, 具有有机自然形态的陶瓷灯饰, 为人类创造更加精美更加丰富的灯饰。

参考文献

[1]杨永善.说陶论艺[M].哈尔滨:黑龙江美术出版社, 2001.

[2]李正安.陶瓷设计[M].杭州:中国美术学院出版社, 2003.

[3]陈建庭.关于日用陶瓷创新设计的思考[J].魅力中国, 2007 (10) .

高效灯具 篇7

汽车灯具被人们形象地比喻为车辆的眼睛。夜间行车,驾驶员借助灯具的照明和信号看清车辆周围及其他车辆或行人。当车辆要进行转弯时,通过车上的信号灯向周围的其他车辆和行人发出相应的转弯或制动信号,以引起注意,从而避免事故的发生。正是由于汽车灯具是最为重要的汽车主动安全部件,我国政府早在推出强制性认证之前,就制定了汽车灯具强制性检测规定。世界各国对于汽车灯具安全法规和标准也给予高度的重视。

1我国汽车灯具安全标准现状

汽车灯具安全标准在我国汽车强制性标准体系中所占数量最多。目前我国M、N、0类汽车灯具强制性国家标准共有14项,占我国已发布的汽车强制性标准总数的1/5。这14项标准中,包括一个整车的灯具安装标准GB 4785-2007《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》,其余灯具产品则制定相应的配光性能标准。而按照产品分类,则可分为照明类灯具和信号类灯具(含回复反射器)。照明类灯具包括前照灯、前雾灯、前位侧灯、后位灯、倒车灯、后雾灯、后牌照板灯和驻车灯等;信号类灯具包括示廓灯、制动灯、转向信号灯和侧标志灯等。另据中国汽车技术研究中心相关资料显示,目前还有汽车昼间行驶灯配光性能、汽车用LED前照灯、货车及挂车车身反光标示灯等多项汽车灯具强制性国家标准正在制修订过程中,不久后即将发布实施。

2 ECE汽车灯具法规现状

欧洲ECE (Economic Commission for Europe)汽车技术法规,由欧洲经济委员会下设的车辆制造专业组(WP 29)负责制修订。而汽车灯具法规也一直是ECE法规工作的重点,WP 29专门成立灯光及光信号工作组(GRE)负责该方面技术法规的工作。到目前为止,WP 29共制定127项ECE汽车技术法规,其中有30多项是关于汽车灯光方面的,约占整个ECE法规的1/3。其中,有关前照灯15项,光信号及后牌照板照明装置10项,白炽灯泡3项,灯光与光信号装置的安装4项,反射器及标志牌5项。欧洲ECE法规体系是目前全球最具权威的汽车技术性法规体系。为适应汽车工业技术的不断发展,ECE法规一直在不断修订和补充更新,以保证利用现代技术提高车辆行驶的安全性。ECE灯光法规的制修订工作是基于两个方面进行的:其一,为适应汽车灯具技术发展的需要,保证车辆行驶的安全性;其二,进行欧、美、日汽车法规的协调,以求达到世界范围内汽车技术法规的统一。

3我国汽车灯具安全标准与ECE法规体系的对比

3.1我国汽车灯具安全强制性国标以ECE法规为参照体系,并积极采用ECE法规

国际上,汽车灯具标准法规主要有两大体系:欧洲ECE体系和美国SAE体系。全球采用欧洲ECE体系的国家己相当广泛,远远超出欧洲范围。因此,针对我国的国情与国际上的综合发展趋势,国内的有关专家和技术人员,就国际两种不同体系的灯具在各种道路条件下照明状况进行了大量的对比试验和论证工作。结果表明,在我国道路条件下,采用ECE体系的前照灯对行车安全更加有利。因此,我国最终选择了欧洲ECE体系作为我国汽车灯光标准的参照体系,并积极采用ECE法规作为我国强制性标准。

我国现行M、N、0类汽车灯具安全强制性国家标准基本采用ECE相关法规(见表1),14件国家标准大部分与ECE法规为非等效采用(NEQ)关系。通过进一步分析可见,在采用ECE法规的过程中,我国标准中均删除了管理性条款,少部分标准则修改了试验方法或检验规则。而大部分技术要求均与ECE法规中的相关内容保持一致。各标准法规差异主要如下:

3.1.1 GB 4599-2007与ECE R1:1998、ECE R5:1998、ECE R20:1998、ECE R31:1998、ECE R112:2001主要差异为:删除了管理条款;删除了部分附件;删除了检验规则,并修改了试验方法;增加了相关灯丝灯泡和封闭式灯光组的光电性能表和电性能表。主要技术要求与法规一致。

3.1.2 GB 4660-2007与ECE R19:2000主要差异为:删除了管理条款;删除附录中部分内容;增加了相关灯丝灯泡的光电性能和电性能表;增加了检验规则,并修改了试验方法。

3.1.3 GB 5920-2008与ECE R7 REV4主要差异为:删除管理条款,删除了“制造厂一致性检验的最低要求”附件,增加了检验规则。主要技术要求与法规一致。

3.1.4 GB 15235-2007与ECE R23:2002主要差异为:删除管理条款;删除了部分附件;增加了检验规则。主要技术要求与法规一致。

3.1.5 GB 4785-2007与ECE R48:2001主要差异为:删除了法规中有关管理方面的部分章节和附录。主要技术要求与法规一致。

3.1.6 GB 11554-2008与ECE R38 Rev2 Amend2主要差异为:修改了第一章的范围;增加了规范性引用文件;删除了法规中有关管理方面的内容;增加了检验规则。主要技术要求与法规一致。

3.1.7 GB 11564-2008与ECE R3:2005主要差异为:修改了范围,增加了规范性引用文件,删除了有关管理方面的部分章节和附录。主要技术要求与法规一致。

3.1.8 GB 17509-2008与ECE R6 REV3 AMEND5主要差异为:删除了管理条款;删除了部分附件;增加了检验规则。主要技术要求与法规一致。

3.1.9 GB 18409-2001与ECE R77:2000主要差异为:本标准除管理条例外,技术内容等同。

3.1.10 GB 21259-2007与ECE R98:2003主要差异为:删除了管理条款,增加了检验规则,并修改了试验方法。主要技术要求与法规一致。

3.1.11 GB 19151-2003与ECE R27:2003主要差异为:管理条款没有纳入;ECE R 27中要求做完一般要求和形状尺寸检验后即对4只样品进行耐温性试验,而本标准把耐温性试验放在了测量CIL值后进行,并且由4只改为2只。

3.2我国汽车灯具安全强制性国标紧跟ECE法规的同时,也存在标准滞后等问题

由于世界经济一体化以及汽车工业快速发展等原因,我国近几年加快了ECE法规转化为强制性国家标准的速度。尽管我国的汽车灯光标准积极紧跟并采用ECE法规,但在标准制定的进度上,仍比ECE法规滞后3～5年。因此,使得我国标准的部分技术参数、检测方法和判断依据因ECE的修改而存在差异,甚至部分标准技术要求落后于ECE法规。例如,GB 4785《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》是汽车灯具安装的重要强制性标准之一。而在过去的20年中,我国仅进行了3次修订。而本标准对应的ECE R48其修订频率是所有ECE法规中最高的。在GRE工作组每年召开的两次会议上都会有代表提出对ECE R48修改的内容。我国现行的GB 4785-2007是NEQ2001版本ECE R48。然而,ECE R48则经过多次修订,目前现行的版本为2008版(Rev.1/Add.47/Rev.5)。因此,GB 4785标准仍滞后于现行的ECE R48法规,在技术要求上也存在一定差异。GB4785-2007的4.1.10.1条规定,当人站在车的前方,向车的尾部看去,不能见到红光(如图1所示)。ECE R48:2008法规也是如此规定,但红色侧标志灯除外(见表2)。红色侧标志灯虽然在车前方能见到,但信号可见度很小,因此,当夜间行驶时,不影响对方车辆驾驶员对信号的辨别。目前国内很多车辆尾部也装有红色侧标志灯,如果GB 4785-2007的主体部分的要求不作修改,将会影响标准的实施。如此看来,ECE R48:2008法规比我国GB 4785-2007的适应性和可操作性更强。

4结语

随着ECE灯光法规的不断更新,我国的汽车灯光标准一方面应适当加快步伐,及时跟进,积极采用;另一方面对于我国汽车灯具行业而言,要注重与ECE等国际标准组织的信息沟通,更要做好自身汽车灯光的标准体系建设工作,不能一味被动接受,应积极参与到国际灯光法规和标准的制修订中。

参考文献

[1] 豪彦.我国汽车强制性标准发展动态(二)--主动安全标准(灯光)[J].汽车与配件,2004,5．

[2] 徐志强.汽车灯具安装标准中欧之技术差异分析[J].上海汽车,2008,12．

园林灯具应用现状及建议 篇8

1 园林灯具功能及应用

城市建设的迅速发展, 新技术和材料的不断涌现, 人们对生活环境质量要求越来越高, 因而对灯具的要求也趋向装饰性和艺术性。现有的装饰灯具品种繁多, 形状不同, 功能各异, 给人们带来的不仅仅是灯光和造型艺术的享受, 同时也增添了城市的美感, 丰富了人们的夜晚生活内容[2]。园灯的功能主要表现在2个方面:一是实用功能, 服务于游人在园林中娱乐和休憩的基本功能;二是装饰功能, 创造出一个使人愉悦的理想环境。

1.1 实用功能

(1) 照明功能。就是满足人们进行各种正常活动时所需要的照明度。

(2) 引导功能。园林中灯具随着道路或游览区域的伸展和分布, 使园灯在园林空间分布上具有相对固定的布灯形式, 例如灯具的位置、外形和距离, 从而形成很强的方向感和秩序性。这种特性可引导游人选择自己感兴趣的区域。

(3) 标识功能。主要是针对园林灯具分布的位置特点而引申的一个功能。园林灯具主要分布在园中主要景点或道路的附近, 且有一定的体量和规模。因此, 很容易成为视觉焦点, 而且具有一定的标识性。例如大型的灯组和成片的灯光环境。

(4) 界定功能。由于园灯对安放位置的特定要求 (一般都在边界处) , 因此可以通过此特性同时利用灯具的外形和灯光来划分和界定几个不同性质的区域。

(5) 保健功能。大量试验证明, 光线的质量对人的身心健康具有直接的影响, 尤其对眼睛的影响更为直接。采光方式和受光材料选用不当也会给人们健康带来不利影响。如“眩光”就会对人们造成生理和心理上的不适和伤害。所以, 园林中的合理照明有利于游人健康。

1.2 装饰功能

(1) 美化环境。园灯在白天的作用往往被人们所忽视, 然而随着科学技术的发展, 各种新材料和新工艺的应用, 园灯完全有潜力成为一种多用途的园林小品, 或成为景观主体、实用小品。例如大型的灯组、座椅造型的灯具等。

(2) 渲染气氛。一是用灯具造型增强环境气氛, 通过选择灯具的形式来烘托和渲染气氛。比如为了营造热闹、喜庆的气氛, 就可以选择一些颜色鲜艳、动感强的灯具形式。其次用不同的光照效果也可以创造出不同的环境气氛。总之相同的环境或对象, 由于照明方式的不同, 所产生的效果也不大相同。

(3) 强化效果。夜晚的灯光可成为园林构图的重要组成部分, 由于夜晚灯光的特性使人们的视觉中心发生偏移, 通过灯光的组合可以强调园林的层次感和立面上的观赏效果。

2 园林灯具应用现状分析

根据建成年代的不同 (由旧到新) , 分别选取长沙市的南郊公园、沿江风光带 (猴子石大桥至湘江一桥段) 、麓谷公园和月湖公园进行实地调查, 发现目前园林灯具的应用主要存在以下几个方面的问题:

2.1 园灯功能的弱化

园灯在现代园林中扮演着不可或缺的角色, 随着专业人员对各种照明原理及其使用环境的深入研究, 园灯的使用范围得到了极大的扩展, 一些忽略的功能被重新强调起来。但实地调查表明, 长沙大部分公园的园林灯具都停留在照明、装饰等日常用途上, 使得园灯的功能被大大地削弱, 相对于园林照明的较高投入来说, 这无疑是资源的一种极大浪费。

2.2 园灯造型、照明方式的单一

科技的发展使得园灯多样化成为可能。不同的材质、光源都可以让园灯告别一成不变的外观。同时, 不同的照明方式也可以产生不同的景观效果, 这对夜晚景观的营造有着重要意义。在以上调查的公园绿地中, 沿江风光带、麓谷公园灯具类型较丰富, 照明方式多样, 达到了应有的效果;南郊公园、月湖公园使用的灯具类型较少、照明方式单一, 不仅视觉单调, 个别区域甚至连基本的照明功能也没有满足。

2.3 搭配不合理

我国的景观设计和照明设计一般是分开进行的, 两者都有专业上的局限性, 一旦缺乏沟通, 就会导致景观设计和灯光设计的脱节, 前者不知晓夜景的灯光效果, 后者也难以表达出景观设计者的思想意图。

搭配上的不合理主要表现在照明方式的搭配不合理。园林灯具根据使用的对象和光照要求的不同有一定的搭配规律。例如对需要表现构筑物轮廓线的一般采用串灯、霓虹灯进行轮廓照明;强调植物个体则用高压汞灯进行重点照明。另外外型上的搭配不合理也频繁出现, 主要表现在园灯外型与环境整体风格的不协调、与被照明物体的不协调。另外, 为了达到某些景观效果而摒弃实用功能的做法也比比皆是。例如沿江风光带的杜甫江阁为了突出整体效果, 在底柱使用大量高亮度的上射灯, 导致整个走廊游人寥寥可数, 柱子旁的座凳更是形同虚设。

2.4 灯具选择不合理

为了获得美观而持久的灯光效果, 选择符合要求的灯具显得至关重要, 但无论何种灯具, 在大多数情况下, 都必须要满足以下几点要求:

(1) 灯具的安全、稳定性能。选择灯具时, 首先要考虑灯具的防水、防虫、防尘和防雨性能是否能满足正常照明功能的要求。另外, 还必须考虑儿童对灯具的损坏, 有些灯具的小孔可能会成为儿童好奇的玩物, 这很可能会造成严重的后果。业内一般用保护指数等级 (又称IP等级) 来表示灯具防止液体和固体进入的能力。

(2) 光的技术性要求。这里主要是指光的显色性对被照明物体的影响。不同显色性的光源可以产生不同的视觉效果, 一般来说对植物照明使用显色性能较好的光源以表现其真实的色彩、对构筑物的照明主要是突出其轮廓, 显色性能的要求则可以适当放宽。

(3) 经济性。园林景观照明投入较大, 夜景观照明又需要大量的电力, 这就要求设计者不得不考虑园灯的经济性。在能达到相同照明效果和景观效果的前提下, 要从灯具的效率、电功率消耗、投资运行费和节能效果等方面综合考虑的灯具选择。

2.5 视觉污染严重

城市的高度发展给人们带来便利的同时也带来了各种污染, 噪音污染、空气污染等都已经被人们所重视并开始逐步治理, 然而还有一个被人们所忽视的现象, 就是视觉污染。视觉污染有2种表现形式, 一是对视觉直接产生影响的直接光污染;另一种就是对人们心理产生影响的间接光污染, 这2种污染形式无不与灯具有着密切关系[3]。

(1) 直接光污染。即人工光源直接对人们眼睛、身体等部位造成直接的伤害。例如眩光、辐射等。 (1) 眩光。就是由于视野中存在不适宜亮度的分布, 或在空间或时间上存在极端的亮度对比, 以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。直接光污染主要是由于灯具位置安放不当导致, 例如在座椅旁放置投射灯、道路旁安放高亮度的地灯等。 (2) 辐射伤害。由于人工光源发光时, 含有多种射线, 射线产生的辐射可能会对人们产生消极的影响。有关资料显示, 在短波紫外线的照射下, 较易患上皮肤癌, 而直视高亮度电光源时, 很有可能会造成无法恢复的视力减退。

(2) 间接光污染。主要是由于人工光源的一些特性影响到周围人或事物日常生理活动和心理需求的现象。这一现象主要受灯具的区域数量、位置和灯光的性质所决定。具体影响为: (1) 灯光泛滥。人们在欣赏夜晚绚丽的灯光时, 却无法同过去一样凝视同样布满繁星的天空。由于现代城市夜间照明的需要, 高亮度照明设备被广泛运用, 由于大量的散逸光与一些其他因素的影响, 城市夜空能见度逐年下降, 这无形地给人们带来一种精神上的压抑, 更不用说去欣赏星空的美景了;其次, 城区高亮度的照明环境也极大的降低了人们的睡眠质量, 影响了居民正常的作息。 (2) 对动植物的影响。由于园林中夜晚人工光源对植物的影响, 导致植物光合作用的发生, 从而改变了植物的常态, 这样必然会影响植物正常的生理机能。例如破坏植物生物钟的节律;对植物休眠、花芽和冬芽形成的影响等。同时由于光周期的改变, 对动物的生活习性 (如一些动物的趋光性) 、生殖和迁徙等方面都造成了不良的后果。

2.6 新能源应用的匮乏

新能源灯具的应用又可叫做绿色照明。当前, 随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高, 对能源的需求已经达到了史无前例的程度, 如何节约用电与用电设备和工程的节能设计已成为当前社会可持续发展的主题之一, 可再生能源的利用已是当务之急。新能源的优越性显而易见, 然而长沙市各大公园中使用节能灯具的屈指可数, 更不用说新能源灯具了。作为省会的长沙尚且如此, 其他县市可想而知。绿色照明势在必行, 作为其重要手段之一的新能源灯具普及还有很长的路要走。

3 园林灯具应用的建议

基于以上园灯应用中出现的各种问题, 综合实际情况考虑, 建议如下[4]:

(1) 发掘园灯应用潜力。在满足园灯基本功能的前提下, 尽量发掘其应有潜力, 丰富园灯造型、强化功能, 使园林灯具不再是造价昂贵、功能简单的“灯”。

(2) 合理搭配、正确选择灯具。营造一个良好的灯光环境需要景观设计师和灯光设计师双方面进行沟通和协商, 要达到的效果和可以达到的效果不能分开而论, 两者密切联系、缺一不可。而正确的选择灯具则是让理想的效果可以保持一个稳定状态的前提。具体可以根据使用环境的情况参照IP等级。

(3) 避免光污染。避免光污染主要从灯具的位置和数量着手。例如在道路旁, 最好是选择使用折射照明方式或者散射照明方式的灯具。而在游人较多的区域就要特别注意各种灯具的摆放位置, 避免灯光的直射, 尤其要注意控制强光照的灯具的数量。

(4) 大力发展节能照明。在经济条件允许的情况下, 尽量使用节能灯泡和新能源灯具 (太阳能和风能) 。尽管节能灯泡和新能源灯具的一次性投入比常规灯具较高, 但综合来看, 无论是从前期的预埋管线费用还是从长期的维护和能耗方面, 节能灯具都具有无法比拟的优势。

参考文献

[1]MINKAVE城市灯光环境规划研究所.21世纪城市灯光环境规划设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]约翰.雷恩.园林灯光[M].孙海燕, 袁小环, 译.北京:中国林业出版社, 2004.

[3]刘小晖, 向东.广义光污染[J].灯与照明, 2002, 26 (6) :11-13.

浅谈汉代的灯具 篇9

灯起源于火的发现和人类照明的需要，数万年前，人类就已懂得使用自然之火来御寒，三千多年前，人类开始使用简单的灯具承载火烛，书写文明史。灯具发展到汉代，已进入中国灯具历史的辉煌时期，汉代的灯具不仅形式种类多样，而且大多造型优美，形象生动，在注重生活实用的同时，兼顾了灯具制品的艺术审美功能及时代文化内涵。汉代灯具的这些特点，在汉画像石刻及相关出土文物中得到了印证。

汉代以前灯具的起源与发展

灯具和“灯”字究竟起源于何时呢?我们还没发现战国以前名为灯的实物，在商代的甲骨文中也未见有灯、烛之类字样。西周时在人们生活中出现的烛应是最早的照明用器的记载。西周的烛应是一种由易燃材料制成的火把，用于执持的已被点燃的火把称为烛，放在地上用来点燃的成堆的细草和树叶叫做燎，燎置于门外的称大烛，置于门内的称庭燎。

中国已知最早的灯具出于战国。在《楚辞·招魂》中有“兰膏明烛，华镫错些”的记录，镫通登，指灯，这说明战国时已有了灯。战国时期的灯具造型大致可分为仿日用器形灯、人俑灯、多枝灯三大类。

仿日用器形灯基本上是一些生活实用器的演变，主要为仿豆、鼎和簋等较为常见的器皿，以豆形陶灯居多。最早的灯是从食器用具中的豆转化而来的，晋代郭璞注《尔雅·释器》时说：“木豆谓之豆，竹豆谓之豆笾，瓦豆谓之登”，登是指灯，“瓦豆谓之登”揭示了灯的形制是从豆演变而来的这一历史事实。豆是商周时期用来盛放腌菜、肉酱等的器皿，也是古代的礼器，多用青铜、陶瓦所制。而陶豆是目前所能见到的最早的灯具，在战国的墓葬中，就可以看到一种盘底中央呈星状凸起可插灯芯的细把陶质豆，它就是当时的照明器具，也是我国古代灯具的主要形式之一。豆形灯和盛放腌菜、肉酱的陶豆有什么区别呢?一般豆形灯的底部有一个小小的尖锥，这个尖锥就叫支钉，支钉的出现成了豆与灯的分界线。战国时期，最早的蜡烛开始出现。可当时的蜡烛和现在的蜡烛不一样，外形并不是很规则，怎么支撑使其站立?聪明的古人在豆的底部做了一个尖锥，把不规则的蜡烛插在这个尖锥上，蜡烛就能稳稳当当地站立了。从豆到灯不是一步到位的，而是逐渐演变的，这个圆盘大概就是战国时灯具的雏形，尖锥说明它是当时用来照明的。支钉的出现正式拉开了灯具的历史，自此，灯具历史完成了从豆到灯的转变。豆形灯基本形制为一豆形，由灯盘、灯把和覆碗状灯座三部分组成，一般灯盘较浅，底部正中有一尖状凸起，供燃烛之用。在战国豆形类灯中，故宫博物院的勾莲纹青玉灯(图一)应是突出代表。

战国也有一些仿鼎和簋形制的青铜灯。鼎形灯以1974年甘肃平凉庙庄七号战国墓出土的一件铜鼎形灯为代表。全器由身、盖键、耳几部分组成。身呈鼎形，下有三蹄足，双附耳，耳上侧有键槽，两侧穿孔，中贯铁柱。双键一端销于耳上，键中部弯曲成半圆，合之成圆环，扣住顶托，其两端上翘各为半圆，可合为上小下大的圆柱体。盖顶中心有一托，两侧两鸭头，盖反转，中心有锥尖凸起。上盖后，放下双键，旋动盖间双鸭头部即紧扣锁上，将鼎盖封闭，便为一鼎形。打开时，先旋盖，使鸭头离开双键，然后开键启盖，将双键顶端合拢后，盖孔扦入键顶，即成一灯。

人俑灯是战国时期青铜灯最具代表性的器物。河北省平山县出土的银首人俑灯，湖北省江陵望山出土的人骑驼铜灯，山东省诸城发现的铜人擎双灯(图二)，河南省三门峡上村岭出土的跽坐人漆绘灯(图三)，这些灯的人俑形象有男有女，多为身份卑微的当地人形象。持灯方式有的是站立两臂张开，举灯过顶；有的是跽坐，两手前伸，托灯在前。一俑所持灯盘从一至三个不等。灯盘有圆环凹槽形和盘形两种形制，前者有三个支扦，后者多为一个支扦。战国时期的多枝灯实物较为少见。最具代表性的是河北平山县中山王陵墓出土的一件十五连枝灯，形制如同一棵繁茂的大树，支撑着十五个灯盏，灯盏错落有致，枝上饰有游龙、鸣鸟、玩猴等，情态各异，妙趣横生。

秦朝的灯具，出土实物不多，但从一些文献记载中也可见其大貌，《西京杂记》卷三云：“高祖初入咸阳宫，周行库府，金玉珍宝，不可称言，尤其惊异者，有青玉五枝镫，高七尺五寸，作蟠螭，以口衔镫，镫燃，鳞甲皆动，焕炳若列星而盈室焉。”这说明秦代铸造的灯具也是极其华丽的。出土实物中具有代表性的是1966年在陕西省咸阳塔儿坡出土的两件相同的雁足灯，形制为一大雁之腿，股部托住一环形灯盘，上有三个支扦，可同时点燃三支烛。

汉代灯具的造型

汉代的灯具制造工艺有了新发展，对战国和秦的灯具既有继承，又有创新。由于两汉盛行“事死如生，事亡如存”的丧葬观念，作为日常生活用品的灯具也成了随葬品中的常见之物。从汉画像及众多出土文物可知，这一时期的灯具不仅数量显著增多，而且无论材质还是种类都有新的发展，这说明灯具的使用已经相当普及了。两汉时期的灯具，从形式来看，除了承袭战国和秦的座灯之外，还出现了悬挂方便的吊灯；从质地来看，除了陶灯、青铜灯之外，还出现了铁灯、玉灯和石灯。

汉代豆形灯：豆形灯在两汉比较普及，在山东、河南等地汉画像石刻中都发现有豆形灯画像。如山东沂南汉墓中室北壁东侧画像，画面分上、下两层，上层左一人佩剑右向立，左手举一璧于头顶，作摔打状，右上榜题“令相如”，当为蔺相如完璧归赵的故事；右一人左手握剑横置腰间，右手向前下方伸向一灯台，其右上榜题“孟年”。下层两人相对而立，二人间竖一盾。再如河南邓州长冢店汉墓中的端灯奴婢画像(图四)，奴婢手端豆形灯，作缓步行走状；河南南阳市七里园汉画像石墓也发现有端灯奴婢画像(图五)，侍女躬身颔首，双手端豆形灯，灯的火焰正在燃烧。《太平御览》引《仪礼》曰：“阍人执烛于门外。”

汉代豆形灯的种类很多。有灯柱和灯座呈雁足形的雁足灯，这种灯的灯盘一般较宽大，灯盘内部常常呈环状凹槽形。其特点是盘中放置的火芯较多，一般为三枚。比较只能放一枚火芯的普通豆形灯来，亮度和辐射面自然要大许多。也有将灯制成朱雀形的朱雀灯，朱雀昂首翘尾，嘴衔灯盘，做展翅欲飞状，看上去给人以优美舒展之感。

多枝灯：汉代非常流行可以安装多个灯盏的多枝灯，灯盏少者三盏，最多可达十三盏。《西京杂记》曾记载有“青玉五枝灯”、“七枝灯”等，即是多枝灯的一类。汉代多枝灯一般高达1米左右，灯盘分层交错排列，外形呈花树状，是汉代灯具中比较豪华的一种。如江苏徐州汉画像石艺术馆收藏的九华灯画像，该石在睢宁县旧朱集发现，右边残损，为九女墩后室门额，画面右端仅露一异兽头部，由此而左依次

为麒麟、灵芝草、持节羽人、九华灯、羽人、苇莆、仙果等。再如河南南阳麒麟岗汉墓发现的三枝灯石刻画像(图六)。

多枝灯在汉代较为常见，如广西贵县罗伯湾汉墓出土的青铜九枝灯，湖南长沙五里牌新莽墓出土的青铜七枝灯。它们均由灯座、灯柱、灯枝、灯盏等几部分组成，相互间以榫卯套扣合成一体，可以置上卸下。这种造型的多枝灯，除青铜制外，还有用铁和陶制造的。河南洛阳烧沟一座东汉墓出土的两盏铁灯，可视作当时铁制灯具的代表。其中一盏铁灯(图七)，通高73厘米，下部为一圆座，中间一枝灯干直上，由干上向四处伸枝，每枝枝头托一圆形灯盏。伸出的枝有三排，每排四枝，共十二枝。在干顶站立一鸟，鸟做展翅欲飞状。

洛阳涧西出土的一件十三枝陶灯，通高85厘米，分为上、下两部分。上部的底为一大圆形灯盘，盘中蹲一龟，龟上竖圆柱形灯柱，灯柱上分两级，各伸出四支曲枝以承灯盏，顶盘上亦托有各承一灯盏的四支衄枝，灯柱顶端放置朱雀形圆灯盏一个。在灯柱、曲枝、灯盏和盘沿上，装饰有羽人、龙、蝉以及花叶等立体雕饰，并施以白、墨、朱等色的彩绘。下部是一大喇叭状的圆足灯座，外形似群峰环抱的山峦，自下而上分四层堆塑各种形象的人和动物，仅动物就有虎、猴、鹿、兔、羚羊、狼、狗、蛙、蝉等十多种，情态各异。这盏巨型的十三枝陶灯，放置在墓中前室砖台的东南角上，在它的西北为百戏俑，围绕陶灯形成一半圆圈。显然这样的场面，是墓主人生前享乐生活的象征和写照。类似这样的陶灯，在河南济源、河北定县、山东宁津庞冢寺、江苏邗江甘泉等的东汉墓中，也有出土。

汉代吊灯：吊灯是汉代新出现的一种灯具形式，整体造型新奇，重心平稳，可用于悬挂，相当方便。如1978年在广西北陀大坪岭出土的铜人吊灯(图八)，高14厘米，人作跪态，裸体，手捧铜盘，头戴莲花形小帽，有一条链条从铜人的盘端穿过，为汉代文物，属广西出土文物首见。

长沙出土的人形吊灯(图九)由灯盘、贮油箱和悬链三个部分组成。灯盘呈扁圆形，盘心有尖状灯柱，可以插烛，柱旁又有方形输油口。贮油箱由一卷发、深目、高鼻的裸体铜人构成，体形姿态以游泳式匍匐状，头上昂，双手前伸，两掌托住灯盘，人体内空，腹部有一个汲油小门，可以自由启闭。悬链由一乳状盖面组成，盖顶立一朱雀状凤鸟，高冠开屏，盖下有三条铜链与灯体相挂。通高29厘米，长29厘米。

这两件铜灯，不仅造型奇特，而且设计巧妙，符合科学原理，是我国古代灯具中罕见的珍品。

汉代缸灯：所谓缸灯，即中空之灯具。尽管多枝灯甚为豪华，但在战国已出现，真正代表着汉代灯具发展突出成就的，则是汉代的缸灯。其中最为著名的是河北满城中山王刘胜墓中出土的长信宫灯(图十)，该灯作一巾帼宫女跽坐掌灯状，通体鎏金。全器通高48厘米，由头部、身躯、右臂、灯座、灯盘和灯罩六部分分铸组合而成，设计精巧，造型庄重。广西合浦西汉木椁墓出土的两件相同的凤灯，通高33厘米，长42厘米。凤鸟全身细刻羽毛，凤背有一圆孔，放置带銎灯盘，颈长伸而向后弯转，回首衔一喇叭形灯罩，罩通颈、腹部，中空，凤尾下垂及地，与站立的双足保持器身平衡。湖南长沙出土的牛灯，构思巧妙，浑厚凝重，形象似一水牛，耳下垂，腹中空，腿矮小，头部长一对粗壮的弯角，肩部左右伸出一对向上弯曲的烟管，与盖顶两个下垂的烟管相衔接。盖呈一个倒悬的钵形，套在罩板的上端。牛体内中空，背部嵌着灯盘，灯盘有周壁两层，两层间设有槽，以嵌装灯罩用。江苏邗江东汉墓出土的牛灯，灯座为一站立的黄牛，通体饰以精细的错银纹饰，显得十分华丽。此外，1941年长沙柳家山出土了两件铜鼎形灯，灯体和上述虽有所不同，但基本原理是一致的。以上灯具的共同特点是全器分为灯座、灯盘、灯罩、灯盖、烟道和收集烟炱的炉具等几部分。灯盘供点燃灯火，灯罩由于都用可以移动的弧形屏板构成，所以使用起来既可以挡风，又可随意调整灯光亮度和照射方向。由于灯置有灯罩、灯盖、烟道和空腹的炉，点燃之后的烟，通过灯盖进入烟管，又由烟管通入炉内，使烟炱溶于水中或沉于炉内，这样可以避免烟雾弥漫，防止污染，保持室内的清洁。而且由于灯罩能自由转动，又可以根据需要，敞开一面，让灯光更加集中。此外，灯具的各部分还可以拆卸，也更有利于经常清除灯内的积灰。因此，这类灯的设计，在采光、省油、除尘、避风等方面都运用了科学原理。在制造上又注意了造型艺术，充分显示出我国两千多年前的工匠们的精巧手艺和高度智慧。

汉代行灯：行灯又叫拈灯，这种灯一般没有灯座和灯柱，通常在灯盘之下设有三个矮足，可用来在夜间行走时作照明用，如河北满城汉墓发现的铜行灯。浙江海宁市长安镇海宁中学还出土有相关提式行灯画像石刻。这种行灯类似二三十年前南阳民间经常使用的马灯。卮灯也可作行走时照明用，所谓的卮，是古代盛酒的器皿，一般卮的容量相对于灯盘的容量要大些。如河南新密市打虎亭汉墓的一块画像石图像中的卮灯，图中刻四个戴平上帻、着广袖博衣的男子，中间横置一几，几后二人并坐，一人右手执物，应为刺，在观看并指点，一人扭头右手前指，左二人恭立几前，前者左手执一卮灯，右手挡风，似为坐者照明并交谈，后立者双手置胸前作谈话比画之状。行灯样式还有很多，如轳辘灯、耳杯灯、羊灯、牛灯、犀牛灯等。后汉李尤《金羊灯铭》中写道：“金羊载耀，作明作续”，就是对行灯的赞美之词。

汉代也有一些其他类型的灯具，如铜当户灯、西王母灯等，总之汉代的灯具，除了各种不同的人物形象外，天上的飞鸟，地上的走兽，水中的游鱼，都走进了灯具工匠师们的造型领域，并制作得栩栩如生，出神入化。

汉代灯具的燃料

战国至秦朝时期照明用的燃料，由于出土实物的限制，目前还不能确定，从文献资料结合灯盘的中间都有尖状烛插来看，应是前文所述的一种可以置立的易燃“烛”。对当时“烛”的制作和材料，贾公彦疏：“以苇为中心，以布缠之，饴密灌之，若今蜡烛。”据此我们可知，当时所谓的“烛”，一开始不过是一种由易燃的苇一类的细草或含油质较高的松和竹等的细枝束成的火把而已。后来可能是人们在长期煮食牛、猪等动物过程中，逐渐发现了这些动物油脂的易燃和耐燃性，便把这些动物油脂收集在诸如豆、鼎和簋等一类的容器中，在用“烛”照明前将其外层沾涂上这些油脂，或在“烛”外层用布一类的东西缠绕后，再往里灌入油脂，可使灯亮得更为长久。这可能就是“兰膏明烛，华镫错些”的由来。如甘肃平凉庙出土的鼎形灯中，出土时鼎内就盛有泥状油脂。在《史记，秦始皇本纪》中也有秦始皇人葬“以人鱼膏为烛，度不灭者久之”的记载。

两汉时期的照明燃料，和战国时期相比有了较大变化，具体表现在出现了加捻来照明的油灯。以两汉最常见的豆形灯为例，其圆形灯盘正中，常有一枚支钉，又称“烛扦”，根据它的有无，人们将灯分为烛灯和油灯两大类。当时油灯的燃料是膏油，而烛灯的燃料则是指剥去麻皮的麻秸。其实在汉代除单独点的烛以外，油灯的灯炷也叫烛。更确切地说，油灯包括灯在内的整体叫膏烛，而烛灯叫縻烛或麻烛，縻烛、麻烛是将麻去皮后的麻秸缚成束点燃照明，膏烛的灯烛也是由麻秸等分成束而成，但比麻烛的束要细小得多。由于作为油灯的灯炷的烛，本身就是灯的组成部分，所以有些铜灯在铭文中把烛灯连为一词。对灯和烛关系叙述最清楚的是汉代学者桓谭，他在《新论·祛蔽篇》中说：“余后与刘伯师夜燃脂火坐语，灯中脂索而炷燋秃，将灭息……伯师曰：‘灯烛尽，当益其脂，易其烛……余应日：‘人既禀形体而立，犹彼持灯一烛……恶则绝伤，犹火之随脂，烛多少，长短为迟速矣。”可知文中所说的“持灯一烛”指的就是用麻秸做的烛灯即麻烛，它放置于灯盘中心的支钉上。魏晋以前，我国传统的古灯，不论采取何种外形，就点灯的方式，即灯芯(炷)和灯盘(盏)的关系而言，都是“盏中立炷式”。如图三和图四，灯火皆立在灯盘当中，即是“盏中立炷式”之灯的真实写照。

汉代油灯中所用的燃料多是动物油脂，也有用植物油来点灯的。《齐民要术种麻子篇》引崔寔的话说：“苴麻子黑，又实而重，但治作烛，不作麻。”《拾遗录》记载说“董偃……列麻油灯于外”(《太平御览》卷七一。引)，所使用的燃料即为植物中的麻油。《齐民要术·荏蓼篇》同时也说明了烛灯是什么的问题：“荏(白苏子)油色绿可爱，其气香美……又，可以为烛。”可见，汉代人已较普遍地使用植物油来作为灯具的燃料。所以王祯的农书才说：“按麻子、苏子，于人有灯油之用，皆不可阙也。”如出土于海宁市长安镇海宁中学的汉代人物画像石刻(图十一)，画面分上、下两层，一层一人头戴高冠，着宽袖长服，左手提勺添加灯油；下层两人侧立于帷幔下。图中人添加的灯油，很可能就是植物油。

汉代灯具所使用的燃料除油脂、麻秸外，在燃灯时也使用蜡作为燃料。王符《潜夫论·遏利篇》说：“知脂蜡之可明灯也。”在出土的汉代铜灯内曾多次发现有残蜡的痕迹，说明汉代人已有燃灯用蜡的情况。

汉代灯具的科学成就及其承载的

文化意义

1、科学性和艺术性的高度统一。汉代灯具在科学性和先进性方面，堪称是世界灯具史上的一枝奇葩，在当时世界上处于领先地位。具体表现在以下三个方面：

第一，尺度适宜，结构科学。汉代豆形、动物形和人物形灯，高度一般在20～50厘米。我国两汉时期的建筑，尤其是宫殿建筑、贵族府邸，由于追求宏伟的气魄，外形庞大，室内空间就显得十分空旷，与此形成鲜明对比的是，这个时期的人还保留着席地而坐的习俗。所谓坐，实如今日之跪，曲其足向后，以膝抵地抵席，臀部依托在脚后跟上。因为体位下降了，所以一些常用的器物，如几、案、床、榻、灯具等都比较低矮。据史料记载，汉代的独坐式小榻高度一般只有12～18厘米，为了充分发挥灯具的照明功能，汉代灯具的尺度一般都偏矮而适宜人的视觉空间。如长信宫灯高为48厘米，在精致的灯座上面置有灯罩，灯光从一侧照出，与人们跪坐时眼睛的视线基本适宜。汉代多枝灯一般立于地面，造型高度约为100厘米，略高于当时人们席地而坐的高度。同时，多枝灯都不使用灯罩，当点燃所有灯盘时，室内就可以形成较明亮的大空间，符合整体照明的需要。至于夜间行路使用的手执行灯、提灯等，其造型尺度都是符合人体工程学的。

从汉代灯具的造型结构上看，为了适应多种环境照明的需要，设计出的灯具的功能也是多种多样的，如座灯安装的灯罩具有挡风和调光的功能，有的灯罩屏板上还有镂空的菱形孔，可以散热透光。除此之外，使用者对灯具使用条件的要求是多方面的，但基本条件不外乎简便和合理。具体来说，既要有良好的照明功能，又要求易拆装、易清洗、易携带，这就对灯具的结构设计提出了较高的要求。汉代灯具的灯盘构造有豆盘形、圆环凹槽形和椭圆形，灯盘与灯体的连接方法主要有铸接、榫接、键、铰链、活轴等，一些大型、复杂而体内中空的灯具，除了灯盘与灯体采用了铸接、榫接外，其他主要造型部位的结构也都采用分铸套合组装的设计方法。长信宫灯是由头部、身躯、右臂、灯座、灯盘和灯罩六个部分分别铸造后再套合组装而成的，其携带拆卸便利，组装也简单牢固。从汉代灯具的造型尺度和结构上的合理性不难看出，当时灯具的设计水平已达到一定的高度。

第二，巧妙的环保功能。汉代灯具的设计十分注重环境保护，解决了灯烟污染室内环境的问题。当时灯具的燃料主要是动物油脂，虽然燃烧时产生了火焰光源，实现了照明功能，但有一些没有完全燃烧的炭粒和燃烧后留下的灰烬，造成室内烟雾弥漫，污染了室内的空气和环境。因此，汉代的座灯大多设计有导烟管，并于灯体内贮存清水。大部分象形灯具巧妙利用形体本身的有机部分作为导烟管，如人的手臂，牛的双角，凤、雁、鹅的颈部等，设计匠心独运、令人叫绝(图十二)。当灯燃烧时，烟尘通过导烟管溶人体腔内的清水，从而实现了环保功能。

第三，优美的造型。汉代灯具的造型题材大多模拟人物、动植物的形象，我们称之为象形造型。这类作品造型生动，形象优美，造型手法简练，体现了大气、朴拙的风格，具有突出的审美价值。在人物造型上，既注重形体的外在形态，又注重形体的内在神韵。长信宫灯是一件模拟人物造型的代表作，造型为一位跪坐的深衣跣足的宫女形象，体态生动，神态端庄安详，衣纹疏密有致、简洁流畅，可谓形神兼备。当灯火点燃后，人物面部透露出典雅、温和及淡淡的哀怨，从表面的简约、流畅的线条中显现出抽象、凝重而又深邃的含蓄美，体现了汉代工匠高超的智慧和青铜工艺的精湛。汉代灯具的动物造型，更是丰富多彩，表现题材多取自凤鸟朱雀、雁鱼鹤龟等，造型灵巧优美、活泼可爱，富于浓郁的生活气息，给人一种亲切感。

一种LED应急灯具设计 篇10

如果夜间遇到因突发意外引起的断电,特别是人群密集的高层建筑,会给人群疏散造成极大的不便。这时如果建筑内部装有应急灯具系统,会给人群疏散带来很大的方便。

另外,由于LED具有环保、节能、寿命长、抗震动冲击等优点[1],目前高亮度LED在道路、室内照明中已经得到了广泛的应用。由于传统应急灯具存在耗电量大、亮度低、寿命短等缺点[2],LED已开始替代传统光源,与应急灯具系统结合成LED应急灯具系统。目前LED应急灯具系统主要用于消防应急照明,安装在地铁[3]、电梯[4]、车厢[5]和楼宇建筑等空间内,以备停电做应急照明用。目前出台了GB 17945-2010,规定了消防应急照明的最新标准。

针对LED消防应急灯具的设计,主流的应急照明设计方案[6]如下:市电正常时,蓄电池开始蓄电。市电断电时,蓄电池开始放电,保证LED灯在断电情况下能正常工作并保持一段时间的一定照度。硬件控制电路以单片机为核心,执行蓄电池给LED供电通路的开启与关闭、市电检测等功能。该方案下,蓄电池充电电路一般连接市电[7,8,9],由变压器、桥式滤波整流电路和直流转换电路组成。

考虑到传统应急灯一般仅具有应急照明功能,功率不是很大,本文提出了一种LED应急灯具设计方案。该LED应急灯具采用恒压驱动、多路恒流模组的方式进行供电。其中一路模组可进行调光控制,以便满足应急照明需求。因此,该LED应急灯具平常是一个照明灯具,可具有很大的功率,仅当需要应急的时候才通过模组调光进行应急,更加灵活方便,不需要再额外布灯。另外,本方案的控制单元采用单片机C8051F330进行市电检测、继电器开关、调光功能。通过控制电路的调试,此LED应急灯具设计方案具备可行性。本方案的特点在于利用恒压电源的功率余量为小容量锂电池进行充电,使其能够满足应急照明需求。为此利用LM317芯片设计了一种锂电池充电电路。通过Pspice仿真和充电电路调试,充电电路也具备可行性。

2LED应急灯具设计方案

本文提出了一种LED应急灯具设计方案,其原理图如图1所示。此LED应急灯具系统主要由恒压电源、PCB控制电路板、充电电路板、锂电池保护板、13串48V锂电池组和LED模组构成。

其工作原理如下:市电正常时,54V恒压电源驱动5个LED模组,单片机引脚检测到供电,断开继电器,使锂电池断开对某个LED模组的供电。恒压电源除了驱动LED模组,还同时通过充电电路给锂电池充电,并给单片机引脚提供市电检测。市电断电时,单片机引脚检测到断电,开启继电器,使锂电池对某个LED模组供电,并对该LED模组进行20%的调光,作为应急照明使用。D1的作用是防止锂电池48V输出影响市电检测,D2的作用是防止恒压电源54V输出影响PCB控制板。

3LED应急灯具控制电路设计

3.1MCU电路设计

3.1.1电压检测电路

如图2所示,恒压电源54V输出电压通过分压电路,在R7电阻上生成3.3V电压。单片机I/O口实时检测电压信号。若电压大于2.4V,则判定外界供电正常,从而关闭调光和继电器功能,断开锂电池对LED模组的供电。反之,若电压小于2.4V,则判定外界断电,开启调光、继电器功能,使锂电池对LED模组供电。2.4V的判定电压设定能保证断电时锂电池能瞬时开启继电器并对LED模组进行供电。根据标准GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》的规定,消防应急灯具的应急转换时间应≤5s[10]。

3.1.2PWM调光电路

如图3所示,单片机I/O口生成的PWM信号控制光耦TLP521输出端CE的开通和关断,当PWM信号为0时,光耦输出端CE导通,从而在P4端口输出调光电压值PWM_OUT,实现LED模组20%占空比的调光。

3.1.3继电器开关控制

如图4所示,锂电池对LED模组的供电由继电器开关K1控制。继电器K1接5V电源,继电器的通断由MCU的Relay信号进行控制。若发生断电,Relay信号为1,三极管Q1导通,继电器吸合,使锂电池对LED模组进行供电。反之,Relay信号为0,三极管Q1不导通,继电器断开,断开锂电池对LED模组的供电。

3.2LED应急灯具外围电路设计

3.2.1 5V电源设计

如图5所示,本方案选用了MAX5033BASA芯片,直接将13串锂电池48V电压输出转换成5V电压,5V电压用于继电器供电以及3.3V电压输出。

3.2.2 3.3V电源设计

如图6所示,本方案选用AMS1117芯片,直接将5V电压转换成3.3V电压。3.3V电压主要用于单片机供电、LED模组供电以及JTAG电路供电。

4充电电路设计

4.1锂电池充电方式选择

锂电池正确的充电方式是先恒流后恒压。在充电初期采用恒定大电流充电,在锂电池电压达到一定值后,当电池内部可供化学反应物质的量浓度较小时,逐渐减小充电电流。充电后期采用小电流充电有利于减小恒定大电流充电对电池的损坏,同时锂电池电压的升高速率减缓有利于防止过充电[11]。

恒压模式的优点在于锂电池不会过充,充电电流随着锂电池电压升高而逐渐减小,但在充电初期,充电电流较大,对锂电池会造成损坏。恒流模式的缺点在于锂电池会出现过充,充电后期锂电池已充满电,但充电电流依然保持不变,对锂电池会造成损坏。所以锂电池充电模式不宜单独采用恒流或恒压模式。

考虑到断电时,锂电池给LED模组提供20%占空比的调光照明的供电,单个LED模组的额定功率是16.8W,即单个LED模组20%占空比的调光照明所需的功率是3.4W,不会耗费锂电池组过多的电,锂电池的容量因而不大。所以区别于传统的正确充电方式,本文选择的锂电池充电方式是先恒定小电流后恒压。即在充电初期,用恒定小电流充电,等锂电池电压上升后,再在充电后期采用恒压模式进行锂电池的充电。

根据GB 17945-2010标准的规定,应急灯具的应急工作时间应≥90 min,且不小于灯具本身标称的应急工作时间[10]。LED模组3.4W运行,若支持90 min,则需要至少106m Ah容量的锂电池。若支持10 h,则需要至少708m Ah容量的锂电池。

根据GB17945-2010标准规定,充电时间≤24h[10]。根据式1可计算出锂电池组的理论充电时间。假设3.4W LED模组需要支持10 h应急照明,锂电池的容量放宽至1500m Ah,充电电流维持在85m A左右,则锂电池的理论充电时间大概为21h,符合GB 17945 -2010标准规定。

式 1 中:

t是充电时间,单位为h;

I是充电电流,单位为m A;

Volume为锂电池容量,单位为m Ah。

4.2锂电池保护板选择

锂电池保护板的原理如下:保护板为每节锂电池并上一个单独的开关。充电时,当某节锂电池充电电压过高,保护板就分流充电电流。放电时,保护板检测放电电流和每节电池电压,出现异常时关断锂电池组。

本方案选择的锂电池保护板有完善的充电和放电保护功能,包括过充保护、过放保护、过流保护和短路保护。如图7所示,锂电池保护板有充电口和放电口,并连接13串48V锂电池组。充电口连接充电电路输出端,放电口连接控制电路输入端给LED模组供电。

4.3充电电路

13 串锂电池组的充电电路原理图如图 8 所示。

该充电电路以LM317芯片为核心,LM317芯片的Vin端接恒压电源54V电压输出,当3V≤ (VinVout) ≤40V时,Adj端口和Vout端口之间的电压保持1.25V,从而在电阻R17上形成恒流,给锂电池恒流充电。锂电池的充电电流I与电阻R17的关系如式(2) 所示。

式 2 中:

I是充电电流,单位为A;

R17是限流电阻,单位为ohm。

当0V< (Vin-Vout) ≤3V时,随着LM317芯片的Vin与Vout之间的压差变小,Adj端口和Vout端口之间的电压会随之变小,从而电阻R17上的电流变小,即锂电池的充电电流变小。

本方案下,充电初、中期,锂电池的充电电流很小,仅为83m A,锂电池的充电模式是恒定小电流模式。

充电后期,当锂电池组电压随着充电升高后,Vout会变大,LM317芯片Vin与Vout之间的压差逐渐减小并不断接近0,锂电池的充电模式从恒定小电流模式转换成恒压模式。

4.4充电电路仿真

为了验证充电电路的可行性,用Pspice软件建立本方案下充电电路的仿真模型,如图9所示。V1表征恒压电源的54V恒压输出,C1是输入旁路电容,容值为0.1u F,R1的阻值为15欧,V2表征锂电池实时电压。

在40-54V的范围内,以1V的幅度改变V2值,通过Pspice仿真观察V2值与R1电压VR1、充电电流I的关系。

4.5充电电路仿真结果

图10是V2值与R1电压VR1值的关系曲线,图11是V2值与充电电流I的关系曲线。

根据图10和图11,当40V≤V2<50V时,VR1保持1.25V,充电电流I保持83m A。当50V≤V2≤52V时,随着LM317的Vin与Vout之间的压差逐渐减小、接近0时,VR1随之减小,充电电流I也随之减小。当V2=52V时,VR1和充电电流I都已经接近0。

总之,充电电路仿真结果与预期基本相符,因此充电电路符合本方案的充电设计要求。本方案的充电电路能很好地限制充电电流,从而能限制充电电路输入端的输入电流,解决了原先恒压电源无法既给LED模组供电又同时给锂电池充电的难题。

5电路调试与测试

5.1控制电路功能调试

根据本LED应急灯具设计方案,制作了相应的控制电路。依次对控制电路的继电器开关、PWM调光和电压检测功能进行了调试,控制电路的三个功能均运行正常。

搭建LED应急灯具系统,观察市电断电和市电正常两种模拟环境下控制电路的功能运行。图11是市电断电时控制电路和LED模组的运行情况图,图12是市电正常时控制电路和LED模组的运行情况图。如图11、图12所示,当市电正常时,单片机引脚检测到供电,断开继电器,使锂电池断开对LED模组 (左) 的供电,LED模组 (左右) 由恒压电源驱动。当市电断电时,单片机引脚检测到断电,开启继电器,使锂电池对LED模组 (左) 供电,并进行20%占空比的调光。

根据LED应急灯具系统的实际运行情况,控制电路在两种模拟环境下的功能运行符合预期。

5.2控制电路性能测试

调试控制电路功能的同时,对控制电路的应急转换时间、功耗这两个参数进行了测量。

针对应急转换时间,根据GB 17945-2010标准的规定,消防应急灯具的应急转换时间应≤5s。而针对本LED应急灯具系统方案,在从断电到供电以及从供电到断电两种状态切换下,应急转换时间能控制在0.1s内,即单片机能瞬时完成继电器、调光状态的切换。

针对功耗,考虑到市电正常时,锂电池需一直给控制电路供电,从而给单片机提供3.3V电压来完成实时电压检测。为计算控制电路在市电正常时的功耗,用PROVA-11微电流交直流钳表探测了锂电池组的放电电流。锂电池组给控制电路提供的放电电流为13m A。即假设一整年没有发生断电情况,控制电路的功耗大概为5.4度/年。控制电路的年功耗相比于LED模组的年功耗可忽略不计。

5.3锂电池组性能测试

为了测试,本LED应急灯具系统选择了18650型号,3200m Ah的锂电池。13串锂电池构成锂电池组,生成48V电压,给控制电路和LED模组供电。

该13串锂电池组可给LED模组的调光照明提供≥16 h的供电。将锂电池组充满电,让锂电池组对LED模组供电进行20%占空比的调光照明。每隔1 h,对锂电池组电压和锂电池的放电电流进行测量。图13是锂电池组电压与放电时间的关系曲线,图14是锂电池组放电电流与放电时间的关系曲线。

根据图13和图14,锂电池组电压随着放电时间的增大而减小。而在前8 h放电时间内,锂电池组放电电流基本保持不变,在后8 h放电时间内,锂电池组放电电流随之出现下降趋势。据后续测试结果,放电时间达到26 h,锂电池组电压仅为42.340V,放电电流仅为38m A,使得LED模组的应急照明出现较为明显的光衰。

5.4充电电路功能测试

根据本LED应急灯具设计方案,制作了相应的充电电路。连接54V恒压电源、充电电路、锂电池保护板和13串锂电池组,搭建锂电池组的充电系统。

分别设置锂电池组初始电压为44.6V和48.2V,并将锂电池组接入至充电系统中进行充电,用PROVA-1微电流交直流钳表探测了锂电池组的充电电流,分别为86m A和85m A,与仿真结果基本一致。另外,充电过程中,锂电池组电压随着充电的进行不断增大。总之,充电电路功能符合预期。

6结论

本LED应急灯具系统中,控制电路能正常地执行继电器开关、PWM调光和电压检测功能,并在市电断电时和市电正常时及时切换继电器、调光功能的状态。控制电路的应急转换时间能在0.1s内,功耗也仅为5.4度/年。

根据仿真和实测结果,本文设计的充电电路确实能限制锂电池组充电电流,使得54V恒压电源驱动LED模组的同时,也能为锂电池组充电。但如果要用本方案的充电电路,恒压电源的功率要略高于系统所有模组的功率和,这样才有富余的功率为锂电池充电。

假如支持3.4W LED模组≥10 h的应急照明,锂电池容量可选择1500m Ah,其理论充电时间为21 h,应急照明持续时间和充电时间都符合GB 17945-2010标准规定。