環(huán)保型燈具的研究開發(fā) 摘要：本文報道了一種節(jié)能環(huán)保型燈具。我們采用先進的多曲面的自由曲面反射器設(shè)計，保證燈具有高的效率。在燈具的防護玻璃上涂有TO2，光催化膜，用以分解上面的油污，以保證燈具不被污染，從而有高的光通維持率。TO2膜也可分解有機氣體，以保持空氣清新。 　　

　    為實施綠色照明工程計劃，首先需要一個高效能的照明系統(tǒng)，包括高光效的光源和高效率的光束控制器，除此以外，還希望它在工作工程中能始終保持其高節(jié)能的特性。但是在通常工作環(huán)境中，燈具的反射器和保護玻璃有可能會受到不同程度的污染，導(dǎo)致燈具效率的下降，在隧道、地鐵、地下商場等污染嚴重的場合，這個問題尤其嚴重。而要在這些公共場所清潔燈具是很不方便的，這個問題一直困擾著照明工作者。

 　　在七十年代Fujishimito等發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體二氧化鈦電極在紫外線照射下的光催化作用，可有效地分解有機物，并將用于水和空氣的凈化處理，也用于除臭、殺菌和消毒。近年來，又發(fā)現(xiàn)了銳鈦礦石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦透明薄膜也具備這種光催化特性。Honda等在1998年嘗試把這種膜用于照明燈具，使附在反射器或防護玻璃上的有機污染物降低，從而達到燈具自潔的作用，取得了較好的效果。 　　

  　  隨著人們生活水平的提高，人們普遍對生活質(zhì)量也有較高的要求。為了保持室內(nèi)空氣的清潔，去除室內(nèi)家具等釋放的有害氣體，出現(xiàn)了一種用紫外線激活的光催化型空氣清新器。用涂有二氧化鈦膜的燈具，可以同時起照明和空氣清新器的作用。本文對節(jié)能自潔環(huán)保型燈具的研究和設(shè)計進行了探討。

  　  1 光源的選擇 　　作為隧道和其他室內(nèi)照明，為使被照區(qū)域內(nèi)有較好的均勻度，宜選用中小功率光源。同時一般這些場合的高度有限，縮小燈具尺寸，提高燈具的控光能力，選用體積小的光源更為合適。此外為節(jié)省能源，光源必須有高的光效。表1是目前市場上常見的幾種光源的主要參數(shù)。 表1 幾種常見光源的主要參數(shù) 種類 功率（瓦） 總光通（流明） 顯色指數(shù)（Ra） 色溫（K） 光成份（％） 壽命（小時） 紫外 可見 紅外 金屬鹵化物燈 150 13500 80-95 4200 3.5 33 10 10000 高壓納燈 150 14000 20-39 2000 0.2 32 25 10000 鹵鎢燈 150 2500 98-100 2800 / 8 65 2000 從表1可見，選擇150瓦小功率金屬鹵化物燈較為合適：（1）它有較高的光效（約90流明/瓦）和顯色性（Ra=80-95），適合于較高質(zhì)量的照明；（2）有豐富的紫外線，可用于光催化效應(yīng)；（3）較長的壽命，因為在公共場所換燈極不方便，長壽命可以降低換燈頻率。

    　2 燈具設(shè)計　 圖1 燈具示意圖 　　燈具所要完成的工作是將光源發(fā)出的光線經(jīng)燈具控光器件后按預(yù)定的要求分配到需要的方向中去。一般控光方式后有反射式，透射式和反射——透射式。為節(jié)省能源，提高光線的利用率，我們采用反射式控光。同時為了防止油污、灰塵對反射器的污染，在燈具出光中上使用平板防護玻璃，并在防護玻璃上鍍上TiO2光催化涂層，如圖1所示。平板防護玻璃只起保護和光催化作用，對出射光分布分配不產(chǎn)生影響。同時采用平板玻璃也使鍍TiO2光催化涂層的工藝比較簡單。 　　

    　反射器設(shè)計采用近來先進的多曲面式的自由曲面反射器設(shè)計方法。為了達到節(jié)能的效果，采用了主副反射器的結(jié)構(gòu)，見圖1。光源后部的副反射器將光源向后發(fā)射的光線射到前部的主反射器上，以充分利用光源發(fā)出的光通量。主反射器根據(jù)自由曲面反射器的設(shè)計方法，設(shè)計時先細分為許多小面元，調(diào)整每個面元的曲率、法線方向等等以達到所需的出射光型分布要求，再將相鄰的相近面元整合到一起，最后形成多曲面的反射器。這樣，我們在相同尺寸的燈具和反射器，通過對多曲面調(diào)整，形成不同效果的反射面，可以滿足不同要求的出射光分布，如蝙蝠翼配光、余弦配光、銳截光——快回收配光等等，以滿足各種應(yīng)用場合的需要。而同時燈具大小尺寸不變，這樣，鍍有光觸媒涂層的防護玻璃也不用變化，大大簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本。