高壓鈉燈的不同類型和應用

   近10年來的不斷研究,發展了多種改進型和變體型高壓鈉燈(見表3.3.1),從而將它的應用場所從道路照明擴大到其他場所。

表3.3.1 不同技術的關鍵工藝和工作參數

(1)標準型高壓鈉燈和它的變異高壓鈉燈的使用一直是相當廣泛的。由于它的高光效、長壽命和尚可的顯色性,現在已習慣地用在道路照明、分界區照明、泛光照明和一些對顏色要求不重要的工業室內照明。使用的燈功率范圍是50~1000W,并有不同的外泡殼和燈頭形狀。一些變化主要是外泡殼和燈頭的形狀和大小,如雙端管型,它將兩個電極之間距離放寬,從而實現了熱啟動;另一種變化是在標準型的產品內裝上兩個放電管,平時只有一根放電管被觸發后工作,一旦電源電壓失落,造成放電管熄弧,在電源電壓恢復時,處于冷態中的放電管立即觸發和工作,這種結構既解決了燈的瞬時熱啟動問題,同時也延長了燈的使用壽命。

(2)改進光效的高壓鈉燈

      研究工作發現,提高高壓鈉燈中氙氣壓可改進燈的效率,其原因是減少了放電等離子體的熱傳導。不過,幾十年來因其啟動困難而難以在產品中實施。近年來發展的電子啟動器，提高了啟動脈沖電壓,并結合內部可靠的啟動輔助件,已克服了這個困難,并制造出實用和

      滿足需要的替代標準型的產品。除了改進效率外,在燈的性能上增加氙氣壓得到了另外的好處。它使電弧管內的化學輸運過程變得緩慢,顯而易見的好處是有利延長燈的壽命,使放電管的管壁負荷提高,這樣還可在有相同的壽命情況下提高系統效率。

      充高氙氣壓改善光效的高壓鈉燈,按尺寸規格和電氣特性,已做成與標準型高壓鈉燈之間可替換,但僅在觸發要求上仍有差異。例如,改進型高功率(250~400W)高壓鈉燈需要更高的觸發電壓以確保啟動,而標準脈沖的觸發器只適合于小功率的高壓鈉燈(50~150 W)。根據功率的不同,高氙氣壓的高壓鈉燈的光效比標準型高壓鈉燈高7%~15%不等。在同功率范圍內,這種類型的燈可作為標準燈的替代品,但在實際實施中,它的功率比標稱值略高，這是由于它有更好的功率因數所致。

     改進光效的高壓鈉燈在實際應用時與標準型高壓鈉燈相同,但它的性能更好,因此更受青睞。

(3)具有改善顯色和色表的燈①色修正的燈。這類燈是利用提高鈉蒸氣壓所產生的效果,通常在放電管末端裝上熱屏蔽后獲得更高的冷端溫度,從而改進其顯色性。亦即通過損失10%~15%的光效以改進顯色性,達到R。=60。但因為它有更高的鈉蒸氣壓,提高了化學活性,會導致縮短燈壽命實際上,只要將改善顯色性(更高的鈉蒸氣壓)與改進光效(更高的氙氣壓)結合起來,達到部分壽命補償和光效減少是有可能的。這類燈用于室內的工業和商業照明,以及泛光照明中。②“白光"高壓鈉燈。不斷提高鈉蒸氣壓后,燈就有更多的白色光,顯色指數可達到R=85,但燈的光效(如100W燈的光效為48lm·W一)和壽命進一步下降。這類燈可使用標準型鎮流器,并有可調光的特性。亦即只要簡單地調節電源電壓,就可以控制燈的發光水平。

“白光"高壓鈉燈的光色與白熾燈十分相近,但發出的光通量明顯增多,適用于室內照明場所的需求。

③ 用脈沖電子工作的方式改善顯色性的燈。使高壓鈉燈產生白光的另一種不同的方法是用高頻脈沖方法激發等離子體,它通過變換脈沖特性以改變燈的色溫,而燈的顯色性幾乎沒有影響。這類燈不同于前述的燈,只能在有限的功率范圍內有效,可用在高質量的室內裝飾和演示等照明場合。

(4)非循環(不飽和蒸氣)型的高壓鈉燈

      大多數高壓鈉燈在其壽命終止時因其工作電壓升高,導致不正常“循環"工作狀態的發生。這種終止的模式不利于發現需要替換的燈,如無采取異常狀態保護電路,會導致觸發器和鎮流器因重復開關而造成的過載。采用下述兩個方法可以克服這個困難:第一種方法是減少放電管內鈉汞齊的總量,從而使電弧電壓不超過某一限定值;第二種方法是極大地減少鈉汞齊數量,使燈在工作時鈉和汞全部是蒸氣狀態。這就是稱為“不飽和蒸氣"的高壓鈉燈由于鈉沒有儲存而得不到補充,因此在用以上兩種方法時都需要注意防止全壽命過程中鈉的減少。現在的研究和開發集中在有抗鈉腐蝕能力的更好的電極發射混合體,并精心設計使余下的鈉損失減到最小。

      現在,利用上述概念的高壓鈉燈可以直接替換標準型高壓鈉燈,它的優點是減少汞量有利于環境保護、改善了電壓和功率的穩定性,并縮短了從燈啟動到穩定工作的時間,而其應用范圍與標準高壓鈉燈一樣。

(5)新的進展

① 無汞高壓鈉燈。設計一種沒有汞、只有鈉和氙的高壓鈉燈是可能的。如果放電管內充人非常高氣壓的氙氣(至少是標準型高壓鈉燈的10倍),那么它可以像汞一樣起緩沖氣體的作用--這是一種早期研究高壓鈉燈時已認識的概念。然而,一些科技新進展的出現,使得這一更富有競爭性的設計成為可能。由于高的氙氣壓按一般高壓鈉燈的啟動方法難以啟動,但若使用更有效的電子觸發器后就有可能解決這個問題。氙氣不像汞蒸氣那樣能增加電弧的電場,因此比起標準型高壓鈉燈來,在相同的工作電壓下放電管應該明顯地更長和更細。這種放電產生的光色因氙的影響,而使鈉光譜變得更綠，

迫于保護環境的呼聲,這種設計吸引力。無汞燈已宣告出現,其形式可能與現有設計一致,也有可能成為全新的一族產品,對此目前尚難以下結論。

②新的部件。高壓鈉燈的參數取決于其部件的各種參數,如燈管材料、電極材料和封接玻璃。改進這些材料的性能、拓展新材料品種的多種努力正在積極進行之中,以便可以放寬目前設計高壓鈉燈的許多限制。

產品展示

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2. 專用的測量紫外、可見、近紅外和紅外波段的光譜儀

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