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                      氣體知識

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                      照明行業常用電光源的分類及電光源填充氣體

                      2010-4-18 7:02:00

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                      照明行業常用的電光源主要分類為:①熱致發光電光源(如白熾燈、鹵鎢燈等),電光源內的填充氣體主要有氬氣、氪氣、氙氣、氮氣、氫氣、溴甲烷等鹵素氣等組成的混合氣;②氣體放電發光電光源(如氙燈、碳弧燈、熒光燈、汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等,填充氣有氙氣、氘氣、氪氣同位素等氣體組成的混合氣體);③固體發光電光源(如LED和場致發光器件等,沒有使用填充氣體)。在這三類電光源中,各種電光源的發光效率有較大差別,熱致發光電光源如白熾燈,它利用斯蒂芬-玻爾茲曼定律:物體溫度越高,它輻射出的能量越大。這可用公式E=μξT4表示。式中,E表示物體在溫度T時單位面積和單位時間內的輻射總能量;μ表示斯蒂芬-玻爾茲曼常數(μ=5.6697×10-12W/(cm2·K4));ξ表示比輻射率,即物體表面輻射本領與黑體輻射本領的比值;T表示物體的絕對溫度。利用熱致發光原理制成的電光源制作簡單和成本低,但是發光效率低,其余的能量則以熱的形式消耗掉。

                      白熾燈的發光效率一般為7~20lm/W,發光效率僅有11%,紅外、熱能消耗分別占69%、20%;大部分能量被發熱損耗了。而氣體放電發光器件,如熒光燈(Florescent)、金鹵燈(Halide)、高強度放電燈(HID)等氣體放電發光器件的發光效率比熱輻射電光源就要高很多,它們的發光效率為普通白熾燈的數十倍,一般情況下,可以逐步用發光效率高的氣體放電電光源替代熱輻射電光源。

                      由于氣體放電燈的功率可以做得較大(數千瓦),發光效率又高,是一種綠色照明電光源。常用電光源的分類如圖1所示。


                      由于氣體放電燈電光源在燈的發光效率和工作壽命方面具有白熾燈無可比擬的優勢,因此,從它誕生之日起就一直受到人們的廣泛關注,由此派生的產品可謂異彩紛呈。目前,市場上已有約5000多種電光源。熱輻射電光源以普通白熾燈泡和鹵鎢系列燈泡為代表。氣體放電電光源,主要是指弧光放電電光源和輝光放電電光源,例如熒光燈、高強度氣體放電燈和霓虹燈等?;」夥烹婋姽庠从挚煞譃榈蜌鈮悍烹婋姽庠春透邚姸确烹婋姽庠?。

                      低氣壓氣體放電電光源以熒光燈及節能燈為代表;高強度氣體放電電光源以高壓水銀熒光燈、高壓鈉燈(國外還有低壓鈉燈)和金鹵燈為代表。例如,高壓鈉燈的發光效率是白熾燈的8~10倍,壽命長、特性穩定、光通量維持率高,適用于在顯色性要求不高的道路、廣場、碼頭和室內高大的廠房、倉庫等場所的照明場合應用。

                      金屬鹵化物燈,具有發光效率高、顯色性好、功率大的特點,適用于劇院、總裝車間等大面積照明場所應用。

                      單端緊湊型熒光燈的發光效率為50lm/W。采用一只9W、壽命為3000~5000h的節能燈完全可以替代40W的白熾燈泡;雙端直管T12型的熒光燈的發光效率為55lm/W,壽命為3000~5000h,而現在的T5熒光燈的發光效率可達90~110lm/W,壽命可達8000~10000h。

                      近些年來,許多其他類型的新型電光源在不斷地產生和發展,如準分子光源(ELS)、微波光源以及固體光源(如LED)等。而固體發光光源,如發光二極管、等離子體發光器件等,盡管它們的發光效率高,目前還不能得到大功率(如數百瓦),所以固體發光器件要進入大規模實用階段還有一段距離,據分析在近十幾年內,傳統電光源將還是主流(例如白熾燈和熒光燈等)。

                      (1)氣休放電光源按放電形式劃分

                      ① 弧光放電燈。這類氣體放電電光源主要利用弧光放電柱產生光。陰極工作在較高溫度下,所以又叫熱陰極燈。這類氣體放電電光源通常需要專門的啟動器件和線路才能工作,電光源主要有熒光燈、汞燈、鈉燈等。

                      ② 輝光放電燈。這類氣體放電電光源由輝光放電柱產生光,放電時陰極溫度不高,所以又叫冷陰極氣體放電電光源。陽極到陰極的電壓降較大(100V左右),電流密度小。霓虹燈即屬此類。

                      (2)按放電時電流經過的媒質劃分

                      ① 氣體放電燈。利用氣體的放電發光。如氙燈、熒光燈和氖燈等。

                      ② 金屬蒸氣燈。利用金屬蒸氣(如汞蒸氣、鈉蒸氣等)產生光,如汞燈、鈉燈等。

                      (3)按放電時燈內大氣壓的高低劃分

                      ① 低氣壓燈。放電時,燈內氣壓為1%個大氣壓左右,如熒光燈、低壓鈉燈等。

                      ② 高氣壓燈。放電時,燈內氣壓為1~5個大氣壓,如高壓汞燈、高壓鈉燈、高壓氙燈等。

                      ③超高氣壓燈。放電時,燈內氣壓大于10個大氣壓,如鏑燈、鈧鈉燈、鈉鈧煙燈等。

                      其中高壓汞燈的發光效率可達50lm/W,顯色指數Ra超過65,色溫4000~6000K,壽命也可達到約10000h,功率規格有35~3500W,已形成系列化。高壓鈉燈發光效率達到120lm/W,顯色指數Ra為25,壽命達到24000h,功率規格有30~1000W。HID燈所散發的熱量只是鹵素燈的一半,燈具壽命可達2500h以上。

                      熒光燈比白熾燈節電70%,適用于在辦公室、宿舍及頂棚高度低于5m的車間等室內照明場合應用。緊湊型熒光燈發光效率比普通熒光燈高5%,細管型熒光燈比普通熒光燈節電10%,因此,緊湊型和細管型熒光燈是當今“綠色照明工程”實施方案中推出的高效節能電光源。

                       
                       
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