灯光对于室内设计来说不仅仅是照亮空间的作用,它是整个空间的催化剂,它让空间呈现出视觉的层次感,并营造出不同的空间氛围,让室内的环境更加舒适愉悦。
要掌握灯光的设计及使用方法,则必须要了解灯光的基础知识,这一期知识分享我们则从最基本的光源种类开始进行了解。
俗称电灯泡或钨丝灯,白炽灯要先转化成热能才能发光,其中仅有10%~20%的热能会转化成光能,其余皆为无用的热能,消耗了不少能源,耗电量高,白炽灯的光色和集光性能很好,但是因为光效低,已逐步退出生产和销售环节。
白炽灯有灯丝,外壳玻璃,防止灯丝氧化的惰性气体与灯头所组成,通过将钨丝通电的方式,大约加热至2300k以上,灯丝便会开始发光。白炽灯是低色温光源,一般为2300~2 900K,显色性很好,显色指数99~100。
3、白炽灯的色光最接近于太阳光色,显色性好,光谱均匀而不突兀,能加强物体的立体感、另外白炽灯有一个其他大部分类型发光产品不具备的优点,即适合频繁启动的场合。
简称为卤素泡或者卤素灯,又称为钨卤灯泡、石英灯泡,是白炽灯的改良型产品,它的发光效率与寿命都比白炽灯高,卤素灯内部有微量的卤素气体,透过气体的循环作用,可减轻白炽灯光束的衰减和玻璃泡内部的黑化现象。
另外卤素杯灯将光源与杯灯相结合,杯灯内镀上反射膜,将卤素灯的可见光线从前方送出,产生聚光灯的效果。同时,易产生高温的红外线则穿过反射膜发散于外,减少热辐射直接照射于或物体上。
卤素灯是白炽灯的改进,它保持了白炽灯所具有的优点:简单、成本低廉、亮度容易调整和控制、显色性好(Ra=100)。同时,卤素灯克服了白炽灯的许多缺点:如使用寿命短、发光效率低(一般只有6%~10%可转化为光能,而其余部分都以热能的形式散失)。
卤素灯通常用于需要集中照射的场合,用于数控机床、轧机、车床、车削中心和金属加工机械,汽车前灯后灯,以及家庭,办公室,写字楼等公共场所。
也称为日光灯,是属于放电灯的一种,通常在玻璃管中充满有利放电的氫气和极少量的水银,并在玻璃管内壁上涂有荧光物质作为发光材料及决定光色,在管的两端有用钩丝制作的二螺旋或三螺旋钨丝圈电极,在电极上涂敷有发射电子的物质。
荧光粉决定了所发出光线的色温,不同比例的荧光粉可制成不同光色,一般而言白光的发光效率会大于黄光。由于荧光灯不是点光源,虽然聚焦效果低于卤素灯和LED,但它适合用来表现柔和的重点照明,非常适合用做一般的环境照明。
与白炽灯不同,荧光管必须设有镇流器,与启动器配合产生让气体发生电离的瞬间高压,荧光灯的启动方式可分成以下三种:
通过电容器的连接使两极立即放电,可在1秒以内迅速点灯,通常可以通过调整两店间的电压来调整灯光大小。
相比于预热型,它使用更高的电压来启动,约可在1秒内启动,但寿命比预热型和瞬时启动型寿命都短,因此不适用于频繁开关的场所。
灯管电源开启时,电流流过电极并加热,从发射体向内释放出电子。放电产生的流动电子跟管内的水银原子碰撞,产生紫外线。当紫外线照射荧光物质后即转变成可见光。随着荧光物质的种类不同,可发出多种不同的光色。
气体放电型电光源包括荧光灯、高压钠灯及高压水银灯等,它们都是通过高压或低压气体的放电来发光的,是镇流器为了使电流维持稳定性的一个设备。现在最广泛使用的是电子镇流器,采用电子技术驱动电光源,甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起,电子镇流器通常还兼具了启动器功能。
属双端荧光灯,常见功率有4W~ 125W,管径常见T5,T8,T10,T12,显色性好,对色彩丰富的物品及环境有比较理想的照明效果,光衰小,寿命长,平均寿命达10000小时。适用于服装、百货、超级市场、食品、水果、图片、展示窗等色彩绚丽的场合使用。
其中T8色光、亮度、节能、寿命都较佳,适合宾馆、办公室、商店、医院、图书馆及家庭等色彩朴素但要求亮度高的场合使用。
常见功率有20W,30W,40W,管径用T4,T5,T8,彩色荧光灯的光通量较低,适用于商店橱窗、广告或类似场所的装饰和色彩显示。
除形状外,环形荧光灯与直管形荧光灯没有多大差别。常见标称功率有22W,32W,40W,主要提供给吸顶灯、吊灯等作配套光源,供家庭、商场等照明用。
这种荧光灯的灯管、镇流器和灯头紧密地联成一体(镇流器放在灯头内),除了破坏性打击,无法把它们拆卸,故被称为“紧凑型”荧光灯。由于无须外加镇流器,驱动电路也在镇流器内,故这种荧光灯也是自镇流荧光灯和内启动荧光灯。整个灯通过E27、E14等灯头直接与供电网连接,可方便地直接取代白炽灯。
这种荧光灯大都使用稀土元素三基色荧光粉,因而具有节能功能。节能荧光灯常见功率有(W) 5 7 9 11 13 18 36 45 65 85 105
LED发光二极管是一种常用的半导体元件,它通过电子与空穴复合释放能量,并把电能转化为光能,其中80%的电能可转化为可见光,其光源本身发热少,属于冷光源的一种。LED为固态发光,不含水银与其他有毒物质,不怕震动,也不易碎,是相当环保的光源产品。
LED灯会因为二极晶圆制造过程中所添加的金属元素不同、成分比例不同,而发出不同颜色的光,也因为其体积小、辉度高,早期常用来作为指示用照明。近期由于LED效率和亮度不断提高,加上LED的寿命长、安全性高、发光效率高(低功率)、色彩丰富、驱动与调控弹性高、体积小、环保等特点,使LED在一般照明市场逐渐普及,并在日常生活中无所不在。
LED是由半导体材料所制成的发光元件,元件具有两个电极端子,在端子间施加电压,带负电的电子移动到带正电的交界区域并与之复合,经由正负电子的结合而发光,可将能量转换以光的形式激发释出。
LED灯就是发光二极管,是采用固体半导体芯片为发光材料,与传统灯具相比,LED灯节能、环保、显色性与响应速度好。
节能是LED灯最突出的特点,在能耗方面,LED灯的能耗是白炽灯的十分之一,是节能灯的四分之一。现在的人们都崇尚节能环保,也正是因为节能的这个特点,使得LED灯的应用范围十分广泛,使得LED灯十分的受欢迎。
平常我们在马路上会看见由LED组成的屏幕的画面都是变化莫测的,这说明LED灯是可以进行高速开关工作的。但是我们平时使用的白炽灯则达不到这样的工作状态,白炽灯如果开关的次数过多,将会直接导致白炽灯灯丝断裂。这个也是LED灯受欢迎的重要原因。
LED灯内部不含有任何的汞等重金属材料,这就体现了LED灯环保的特点。现在的社会和人们都十分重视环保,所以,会有更多的人愿意选择环保的LED灯。
LED灯还有一个突出的特点,就是反应的速度比较快。只要一接通电源,LED灯马上就会亮起来。对比我们平时使用的节能灯,其反应速度更快。
所谓的“干净”不是指的灯表面以及内部的干净,而是这个灯是属于冷光源的,不会产生太多的热量,不会吸引那些喜光喜热的昆虫。
有的虫子天性喜热,白炽灯和节能灯在使用一段时间之后都会产生热量,这个热量正好是虫子喜欢的,就容易吸引虫子过来。这无疑会对灯表面带来很多的污染物,而且,虫子的排泄物还会使得室内变得很脏。但是,LED灯是冷光源,不会吸引虫子过来的,这样,就不会产生虫子的排泄物。所以说,LED灯更加的 “干净”。
光的快速发展,让光不再局限于照明作用,触角已延伸至光影的艺术和趣味,发展出多样化的灯光形态,甚至还有转化太阳光作为室内照明的技术,也正逐步研究发展中,下面我们着重再介绍两种常见光源。
高压气体放电HID灯包含下列电灯:水银灯、金属卤化灯、高压钠灯、低压钠灯、高压水银灯,经由气体、金属蒸气或几种气体和蒸气的混合而放电的光体。
高压气体放电灯通常应用在大面积区域,且需要高品质、高辉度的光线时,或针对能源效率、光源密度等特殊要求的,包括体育馆、大面积的公共区域、仓库、电影院、户外活动区域、道路、停车场等,此外也常被应用在汽车大灯照明。虽然HID可以释放出高强度光源,但缺点是启动慢、演色性不足等。
高强度气体放电借着特殊设计、内部布涂石英或铝的灯管,并透过两端钨电极打出来的加压电弧,通过灯管后而发出光线。这些灯管内充满了气体和金属。气体帮助灯泡启动,而金属加热达到蒸发点,形成电浆态后而发出光线。
有机发光二极体,是指有机半导体材料和发光材料在电流驱动下而达到发光并实现显示的技术。发光原理与LED类似,同样是利用材料的特性,不过,OLED的材料为有机材料,基本结构是由一薄而透明具半导体特性的铟锡氧化物(ITO),与电力的正极相连,再加上另一个金属阴极,包成如夹芯的结构,有超轻、超薄可弯曲、亮度高、可视角度大、不需背光源、发热量低等特性,现阶段正寻求技术创新,未来将会更加普及化。
自然光照明系统,通过集光、传光与放光的过程,可将自然光转化为室内照明的示意图以及OLED组成结构。