高強度氣體放電燈高壓汞燈

高壓汞燈又稱高壓水銀燈，是一種應(yīng)用較廣的電光源。高壓汞燈具有發(fā)光效率高、壽命長、省電、耐振、耐熱等優(yōu)點。

高強度氣體放電燈構(gòu)造與原理

高壓汞燈由燈頭、石英放電管和玻璃外殼等組成。石英放電管內(nèi)有2個主電極和1個輔助電極，抽成真空后除了充入一定量的汞外，同時還充人少量氬氣以降低啟動電壓和保護(hù)電極。工作時放電管內(nèi)壓力可升高到2～6MPa。放電管一般封裝在橢圓形的外泡中，外泡殼除了起保溫作用外，還可防止環(huán)境對燈的影響。其內(nèi)壁涂有熒光粉，以提高高壓汞燈的發(fā)光效率和改善光色。

高壓汞燈的構(gòu)造與工作原理如圖1《高壓汞燈》所示，其中(a)結(jié)構(gòu)；(b)工作原理。當(dāng)電源接通時，首先在相距較近的主電極E₁和輔助電極E₃之間發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生大量的電子，激發(fā)汞原子電離，然后引起主電極E₁和E₂間的弧光放電，使燈管啟燃。同時，汞原子電離通過外殼壁上的熒光粉將紫外線轉(zhuǎn)化成可見光。

高強度氣體放電燈性能與類型

普通照明用高壓汞燈的色溫約5500K，紫外線輻射較強，平均顯色指數(shù)為35～45，光效為30～50lm/W，平均壽命5000h。高壓汞燈由于顯色性差，只適用于街道、廣場、車站及施工工地等對顏色分辨要求不高的場所。近年來，發(fā)展的三基色熒光高壓汞燈改善了光色，提高了光效，可作為商場、庭院的照明。

電壓偏移對高壓汞燈正常工作影響較大，若電壓下降超過5%時，燈泡可能自熄。高壓汞燈可在任意位置點燃，在水平位點燃時，光通減少7%，電壓降低更易自熄。

高壓汞燈啟燃時間，即從接通電源后，輝光放電到弧光放電過程所需的時間為4～8min，再啟燃時間為5～10min。燈泡自熄后，經(jīng)過冷卻后才能再次啟動，因而再啟燃時間比啟燃時間更長，頻繁開關(guān)對高壓汞燈壽命極為不利。

高壓汞燈的類型有：熒光高壓汞燈、自整流高壓汞燈、反射型高壓汞燈和紫外線高壓汞燈等。

高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸汽放電的氣體放電燈，具有光效高、紫外線輻射小、透霧性好、壽命長、耐振、亮度高等特點。

高壓鈉燈的構(gòu)造與高壓汞燈類似。因為鈉對金屬有較強的腐蝕作用，所以它的放電管采用半透明多晶氧化鋁陶瓷制成，兩端裝鎢絲電極，放電管內(nèi)抽成真空后充人氙氣和鈉汞合金。

由于其放電管細(xì)而長，沒有可以幫助啟動的輔助電極，所以燈的啟燃必須由一個約6kV，10～100μs的高壓脈沖觸發(fā)。產(chǎn)生的高壓脈沖使放電管擊穿放電，剛開始時通過汞和氙氣進(jìn)行放電，隨著放電管內(nèi)溫度上升，汞和氙氣放電向高壓鈉蒸氣放電轉(zhuǎn)移，經(jīng)過5min左右趨于穩(wěn)定。

高強度氣體放電燈基本性能

高壓鈉燈的光色為黃色，色溫在2000～2100K，顯色性很差，Ra為20～25。它的光效很高，為90～150lm/W。高壓鈉燈的壽命很長，國外的可達(dá)20000h，國產(chǎn)的壽命也在10000h左右。

高壓鈉燈由點亮到穩(wěn)定工作需4～8min，燈熄滅后不能立即點燃，再啟動時間為10～15min，電壓下降5%時，可能自熄。高壓鈉燈能在-40～100℃環(huán)境溫度下工作。與其配套的燈具應(yīng)特殊設(shè)計，不能將大部分光反射回?zé)艄?，否則燈管因吸收熱量而溫度升高，破壞燈口的封接。

高壓鈉燈適用于需要高照度和高光效，且對顯色性要求不高的場所，如機場跑道、交通要道、航道、碼頭、車站等。其安裝時，一般為燈頭在上。燈頭在下時，燈管軸線與水平線夾角不宜超過20°。

金屬鹵化物燈是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的第三代光源，其優(yōu)點是光效高、光色好。與高壓汞燈相似，在放電管中除了充有汞和氬氣外，還添加了金屬鹵化物。

高強度氣體放電燈構(gòu)造和原理

金屬鹵化物燈主要由一個透明的玻璃外殼和耐高溫的石英玻璃管組成。殼與管之間充人氮氣或其他惰性氣體，石英管內(nèi)充有惰性氣體、汞蒸氣和金屬鹵化物。如果選擇幾種金屬鹵化物并控制它們的比例，可得到不同的光色。

金屬鹵化物燈的類型主要有：鏑燈、鈉鉈銦燈等。其發(fā)光原理與高壓汞燈相似，燈啟燃后，先由惰性氣體放電，待放電管內(nèi)溫度升高后，轉(zhuǎn)為汞與金屬鹵化物蒸氣參與放電。

高強度氣體放電燈基本性能

金屬鹵化物燈光色較好，色溫為5500K，顯色性良好，Ra為60～90。與高壓汞燈相比，其發(fā)光效率更高，平均值為70～100lm/W，最高可達(dá)150lm/W，紫外輻射弱，但壽命比高壓汞燈低，且光通保持性及光色一致性較差。

由于金屬鹵化物的蒸發(fā)較汞困難，金屬鹵化物燈啟燃并達(dá)到完全穩(wěn)定需15min。電源電壓變化對燈的光效與光色都有影響。電壓變化時，比高壓汞燈更容易引起自熄。因此，使用時要求電壓偏移不能超過5%。金屬鹵化物燈適用于要求高照度、高顯色性的場所。例如：印染車間、體育館等。

用于高強度氣體放電燈（HID）的啟動，型號繁多。由于高強度氣體放電燈啟動時需要一個高電壓來使氣體電離進(jìn)入等離子態(tài)，因而需要一個高壓發(fā)生器做為啟動器。這就是觸發(fā)器早期的機械型觸發(fā)器已經(jīng)淘汰。絕大多數(shù)觸發(fā)器都是使用可控硅或高壓觸發(fā)二極管的電子觸發(fā)器，常用的型號有：OSRAM的CD-7飛利浦的SI51SN5愛倫的ALK400等

適用于高強度氣體放電燈，如：高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、汞燈等燈具的節(jié)能應(yīng)用，特別適用于工作頻率為50~60Hz的高壓鈉燈。

室內(nèi)燈具可以使用的光源有普通白燈泡，熒光燈、高強度氣體放電燈、鹵鎢燈等。不同光源的吸頂燈具適用的場所各有不同，如使用普通白熾燈泡、熒光燈的吸頂燈具主要用于居家、教室、辦公樓等空間層高為4米左右場所的照明；功率和光源體積較大的高強度氣體放電燈主要用于體育場館、大賣場及廠房等層高在4至9米等場所的照明。為了既能不工作面取得足夠的高度，同時又能省電，熒光吸頂燈具通常是家居、學(xué)校、商店和辦公室照明的首選。