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金属卤化物灯阅读:12145

  金属卤化物灯简称金卤灯,是当今世界上最优秀的节能电光源光源 的供应商之一,具有光效高(65~1401m/W)、寿命长(5000~20000h)、显色性好(65~95Ra)、结构紧凑、性能稳定等特点。金属卤化物灯比白炽灯光效高约5~10倍,寿命长约10~15倍,显色性近似。它兼有荧光灯、高压钠灯高压钠灯 的供应商、高压汞灯汞灯 的供应商的优点,并且在一定程度上克服了这些灯的缺陷。可以说:金属卤化物灯已基本上汇集了气体放电光源的主要优点,尤其突出的是光效高、寿命长、光色 好三大优点。因此,该灯已被广泛地应用于城市、道路、港口、车站、码头、机场、体育场馆、厂矿、影院、商业、园林、建筑物等室内外照明领域。近20年来金属卤化物灯发展很快,目前世界上各大电光源公司都在批量生产。

性能特点

  金属卤化物灯有着以下独一无二的高性能

  寿命长:金属卤化灯平均可用15,000-20,000小时是白炽照明的10倍。

  更好的光质量:金属卤化灯所产生的光比其它光源更接近自然光。

  颜色可按需设计:金属卤化灯可通过设计几乎可产生任何所需色温,从2700K到20000K。

  优秀的显色性:金属卤化灯提供卓越的显色,可达范围为65-90。

  体积小: 金属卤化灯从一个小型光源发出高。

  多功能性:金属卤化灯相对会受周围环境影响,适合室内和室外使用,有各种不同类型和瓦数选择。

  高光效: 金属卤化灯每瓦可以产生65-115流明,比白炽灯,荧光灯或者汞灯都要高。

  金属卤化灯和白炽灯比较

  一个100瓦的金属卤化灯比一个100瓦白炽灯还多5倍的流明输出和寿命长20倍,尽管白炽灯最初成本低,但金属卤化灯总成本更低的,因为它要比白炽灯的寿命长20倍。

  金属卤化灯和汞灯比较

  汞灯同样有着寿命长优点,但它没有金属卤化灯这么节省能源,每瓦只产生35-58流明,有限青绿色灯光谱比金属卤化灯的显色性更低。

  金属卤化灯和高压钠灯比较

  虽然高压钠灯同样有着寿命长和有着和金属卤化灯同等的光质量,但显色性只有20-25,而金属卤化灯的显色性更高。

  金属卤化灯和荧光灯比较

  一盏100瓦的金属卤化灯所产生的光同三条48英寸T8高输出的荧光灯一样,金属卤化灯可在更多不同温度下工作,而荧光灯通常限在室内使用和它的最佳性能是大约在25度下,随着温度改变它的性能也有所改变,T5荧光灯也是如此,但最佳性能是大约是在35度。

  金属卤化物灯的最大优点是发光效率特别高,光效高达80~90Lm/W,正常发光时发热少,因此是一种冷光源。由于金属卤化物灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱,故显色指数特别高,即彩色还原性特别好,可达90%。另外,金属卤化物灯的色温高,可达5000~6000K,专用投影机灯可达7000~8000K。在同等亮度条件下,色温越高,人眼感觉越亮。

  金属卤化物灯因亮度高、体积小,故相对寿命较短,由于材料、工艺的限制,目前国产金属卤化物灯寿命仍低于1000小时,进口的金属卤化物灯寿命可达几千小时。

  金属卤化物灯的另一个缺点是启动困难,必须用专门的触发器。启动后亮度系逐渐增加,如果启动能量过大,启动速度过快,会影响灯泡寿命,在电路设计时应充分考虑。

  电子镇流器工作最基本的原理是把50Hz的工频交流电,变成变成20~50kHz的较高频率的交流电,半桥串联谐振逆变电路中,上、下两个三极管在谐振回路电容、电感、灯管、磁环的配合下轮流导通和截止,把工频交流电整流后的直流电变成较高频率的交流电。但是,具体工作过程中,不少书刊都把谐振回路电容充放电作为主要因素来描述,甚至认为振荡电路的振荡频率是由振荡电路充放电的时间常数决定的。实事上,谐振回路电容充电和放电是变流过程中的一个重要因素,但不能说振荡电路的振荡频率就是由振荡电路的充放电时间常数决定的,电路工作状态下可饱和脉冲变压器(磁环)磁导率变化曲线的饱和点和三极管的存储时间ts是工作周期的重要决定因素。

发光原理

  金属卤化物灯主要依靠金属卤化物作为发光材料,金属卤化物以固体形态存在灯内。因此,灯内必须充有少量的引燃气体氢或氙,以便点燃灯泡。灯点燃后,首先工作在低气压弧光放电状态,此时灯两极电压很低,约18~20V,光输出也很少,这时主要产生热能,使整个灯体加热,引入灯中的金属卤化物随温度升高不断蒸发,成为金属卤化物蒸气,在热对流的作用下,不断向电弧中心流动,一部分金属卤化物被电弧5500~6000K高温分解,成为金属原子和卤素原子,在电场的作用下,金属原子被激发发光;另一部分金属卤化物不被电弧高温所分解,在高温和电场双重作用下,直接激发形成分子发光。

  由于各种金属卤化物蒸发温度不同,因此,这些粒子陆续蒸发参与发光,所以有不同的原子光谱相继出现,随着温度的逐渐升高,电弧中金属原子密度逐渐增加,产生共振吸收,原子特征光谱逐渐减弱直至消失,并向长波段扩展,由于灯温进一步提高并建立热平衡,于是全部金属卤化物蒸发,分子光谱随之出现,光色及亮度也趋于稳定,灯内气压可达几十个大气压,灯内电弧由低压弧光放电转为高压弧光放电,灯两端电压由18~20V上升并逐渐稳定到100V左右,进入正常发光状态。

  金属卤化物灯的发光效率与灯的外形尺寸、工艺结构和所含金属种类有关。

发光过程

  金属卤化物灯内充有少量金属卤化物和气体,从触发到正常发光需一分多钟,大致分为三阶段。

  1.触发阶段。金属卤化物灯内无灯丝,只有两个电极,直接加上工作电压不能点燃,必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。

  2.着火阶段。灯泡触发后,电极的放电电压进一步加热电极,形成辉光放电,并为弧光放电创造条件。

  3.正常发光阶段。在辉光放电的作用下,电极温度越来越高,发射的电子数量越来越多,迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高,灯的发光越来越强直到正常,全部过程需一分多钟,如果启动电流大,电源启动性能好,此过程可短些。

分类

  按内玻壳的材料分类,有石英金属卤化物灯和陶瓷金属卤化物灯。

  按外形分类,有单端和双端;有外玻壳和无外玻壳金属卤化物灯。

  按颜色分类,有高色温、低色温和彩色金属卤化物灯。

      按灯的结构可分为3类:①石英电弧管内装两个主电极和一个启动电极,外面套一个硬质玻壳(有直管形和椭球形两种)的卤钨灯。这类灯主要用于体育场、道路、厂房等处的普通照明。②直管形电弧管内装一对电极,不带外玻壳,可代替直管形卤钨灯,用于体育场等地区泛光照明。③不带外玻壳的短弧球形卤钨灯、单端或双端椭球形的卤钨灯。主要用于电影放映和电影、电视的拍摄照明。

  按填充物可分为4类:①钠铊铟类。具有线状光谱,在黄、绿、蓝区域分别有 3个峰值。②钪钠类。在整个可见光范围内具有近似连续的光谱。③镝钬类。在整个可见光谱范围内具有间隔极窄的多条谱线,近似连续光谱。④卤化锡类。具有连续的分子光谱。还有充填单一金属卤化物的灯,它能发射特定波长的光谱,如铊灯具有535nm波长光谱、绿色。

  带硬质玻璃外玻壳(也可采用石英外玻壳)的卤钨灯,发光效率约75~120lw/w,寿命从数千小时至两万小时;直管形电弧管卤钨灯的发光效率约90lm/w,寿命1000~2000小时;短弧球形卤钨灯的发光效率为90~120lm/W,寿命为数百小时。金属卤化物的最大功率为10kw,最小的可低到25w,供家庭照明使用。

发展

  金属卤化物灯(含石英金属卤化物灯与陶瓷金属卤化物灯)发展趋势是:

  1 金属卤化物灯的品质

  继续向高光效、长寿命、光色好、无污染的方向发展。

  2 金属卤化物灯电弧管结构

  (1)金属卤化物灯电弧管泡壳形状,将会由圆柱形向椭球形(橄榄形)方向发展。椭球形电弧管可以大大减少电弧管两端翼片面积,使灯的导热损失减少,有利于提高灯的冷端温度,有利于提高光效,进而提高灯的质量。

  (2)电弧管泡壳材料,由石英向多晶半透明氧化铝陶瓷方向发展。

  (3)中小功率石英金属卤化物灯(尤其是小功率的)电弧管将会由有专用排气管,向无专用排气管方向发展(即简称无排管金卤灯).无排管金属卤化物灯有利于提高光效、寿命和光色。

  3 金属卤化物灯的生产

  向半自动化、自动化、规模化生产方向发展,尤其是石英金属卤化物灯,产量增加较快,有的厂家已年产超过200多万只,为了进一步提高产量,保证质量,降低成本,采用半自动化或自动化生产将势在必行。金属卤化物灯的生产将向少人、无人(指操作工人)车间方向发展,尤其是超小功率金属卤化物灯的生产。

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