環保型燈具的研究開發 摘要：本文報道了一種節能環保型燈具。我們采用先進的多曲面的自由曲面反射器設計，{TodayHot}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，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能的特性。但是在通常工作環境中，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等發現半導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，{HotTag}也用于除臭、殺菌和消毒。近年來，又發現了銳鈦礦石結構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，人們普遍對生活質量也有較高的要求。為了保持室內空氣的清潔，去除室內家具等釋放的有害氣體，出現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。本文對節能自潔環保型燈具的研究和設計進行了探討。

    1 光源的選擇 　　作為隧道和其他室內照明，為使被照區域內有較好的均勻度，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。 表1 幾種常見光源的主要參數 種類 功率（瓦） 總光通（流明） 顯色指數（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），適合于較高質量的照明；（2）有豐富的紫外線，可用于光催化效應；（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 燈具設計　 圖1 燈具示意圖 　　燈具所要完成的工作是將光源發出的光線經燈具控光器件后按預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。 　　

    反射器設計采用近來先進的多曲面式的自由曲面反射器設計方法。為了達到節能的效果，采用了主副反射器的結構，見圖1。光源后部的副反射器將光源向后發射的光線射到前部的主反射器上，以充分利用光源發出的光通量。主反射器根據自由曲面反射器的設計方法，設計時先細分為許多小面元，調整每個面元的曲率、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，大大簡化了生產工藝，降低了生產成本。