环保型灯具的研究开发 摘要：本文报道了一种节能环保型灯具。我们采用先进的多曲面的自由曲面反射器设计，保证灯具有高的效率。在灯具的防护玻璃上涂有TO2，光催化膜，用以分解上面的油污，以保证灯具不被污染，从而有高的光通维持率。TO2膜也可分解有机气体，以保持空气清新。 　　

    为实施绿色照明工程计划，**需要一个高效能的照明系统，包括高光效的光源和高效率的光束控制器，除此以外，还希望它在工作工程中能始终保持其高节能的特性。但是在通常工作环境中，灯具的反射器和保护玻璃有可能会受到不同程度的污染，导致灯具效率的下降，在隧道、地铁、地下商场等污染严重的场合，这个问题尤其严重。而要在这些公共场所清洁灯具是很不方便的，这个问题一直困扰着照明工作者。

 　　在七十年代Fujishimito等发现半导体二氧化钛电极在紫外线照射下的光催化作用，可有效地分解有机物，并将用于水和空气的净化处理，也用于除臭、杀菌和消毒。近年来，又发现了锐钛矿石结构的二氧化钛透明薄膜也具备这种光催化特性。Honda等在1998年尝试把这种膜用于照明灯具，使附在反射器或防护玻璃上的有机污染物降低，从而达到灯具自洁的作用，取得了较好的效果。 　　

    随着人们生活水平的提高，人们普遍对生活质量也有较高的要求。为了保持室内空气的清洁，去除室内家具等释放的有害气体，出现了一种用紫外线激活的光催化型空气清新器。用涂有二氧化钛膜的灯具，可以同时起照明和空气清新器的作用。本文对节能自洁环保型灯具的研究和设计进行了探讨。

    1 光源的选择 　　作为隧道和其他室内照明，为使被照区域内有较好的均匀度，宜选用中小功率光源。同时一般这些场合的高度有限，缩小灯具尺寸，提高灯具的控光能力，选用体积小的光源更为合适。此外为节省能源，光源必须有高的光效。表1是目前市场上常见的几种光源的主要参数。 表1 几种常见光源的主要参数 种类 功率（瓦） 总光通（流明） 显色指数（Ra） 色温（K） 光成份（％） 寿命（小时） 紫外 可见 红外 金属卤化物灯 150 13500 80-95 4200 3.5 33 10 10000 高压纳灯 150 14000 20-39 2000 0.2 32 25 10000 卤钨灯 150 2500 98-100 2800 / 8 65 2000 从表1可见，选择150瓦小功率金属卤化物灯较为合适：（1）它有较高的光效（约90流明/瓦）和显色性（Ra=80-95），适合于较高质量的照明；（2）有丰富的紫外线，可用于光催化效应；（3）较长的寿命，因为在公共场所换灯极不方便，长寿命可以降低换灯频率。

    2 灯具设计　 图1 灯具示意图 　　灯具所要完成的工作是将光源发出的光线经灯具控光器件后按预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。为节省能源，提高光线的利用率，我们采用反射式控光。同时为了防止油污、灰尘对反射器的污染，在灯具出光中上使用平板防护玻璃，并在防护玻璃上镀上TiO2光催化涂层，如图1所示。平板防护玻璃只起保护和光催化作用，对出射光分布分配不产生影响。同时采用平板玻璃也使镀TiO2光催化涂层的工艺比较简单。 　　

    反射器设计采用近来先进的多曲面式的自由曲面反射器设计方法。为了达到节能的效果，采用了主副反射器的结构，见图1。光源后部的副反射器将光源向后发射的光线射到前部的主反射器上，以充分利用光源发出的光通量。主反射器根据自由曲面反射器的设计方法，设计时先细分为许多小面元，调整每个面元的曲率、法线方向等等以达到所需的出射光型分布要求，再将相邻的相近面元整合到一起，**后形成多曲面的反射器。这样，我们在相同尺寸的灯具和反射器，通过对多曲面调整，形成不同效果的反射面，可以满足不同要求的出射光分布，如蝙蝠翼配光、余弦配光、锐截光——快回收配光等等，以满足各种应用场合的需要。而同时灯具大小尺寸不变，这样，镀有光触媒涂层的防护玻璃也不用变化，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。