气体放电光源之高压钠灯篇

高压钠灯
一、 气体放电与光源简介
  气体放电光源是利用气体放电发光原理制成的。
  外界电场加速放电管中的电子,通过气体(包括某些金属蒸气)放电而导致原子发光的光谱,如日光灯,汞灯,钠灯,金属卤化物灯气体放电有弧光放电和辉光放电两种,放电电压有低气压、高气压和超高气压 3种。弧光放电光源包括:荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯,高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯。此种光源具有分立的线状谱。
  正常状态下气体不是导体。当气体原子受到具有一定能量的电子碰撞时会被激发和电离而
发光。当放电电流很小时,放电处于辉光放电阶段;放电电流增大到一定程度时,气体放电呈低电压大电流放电,这就是弧光放电。
  我们可把气体放电光源分为三类:
  半导体除湿机1) 低压放电光源
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  灯内气体的总压强约1%大气压左右。
  低气压放电光源有两种:辉光放电光源(霓虹灯、氖灯等)和弧光放电光源(低压钠灯、荧光灯、紫外线灯合部分感应无极灯等)。
  低压气体放电灯发光体较大,发光均匀。其工作电流较小,辉光放电灯在几百毫安以内,弧光放电灯在1安培以内。灯功率因而也较小,一般在200瓦以内。低压气体放电灯从启动方式看有冷阴极和热阴极两种。冷阴极灯不需预热可直接高电压启动,如霓虹灯。热阴极灯需进行预热,当灯丝达到电子发射温度时再启动,如预热式荧光灯,需配用适宜的启动器进行预热启动。低压气体放电灯在灯点燃熄灭后一般可以立即再启动点燃。
  2) 高压放电光源
  灯内气体的总压强在1个~10个大气压。餐具包装
  光源有高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和微波硫灯、长弧氙灯等。
  高压气体放电灯工作电流可以较大,是大电流工作,因而灯功率可以做得较大。它不需预热启动,可配用适宜的触发器直接启动。但高压气体放电灯在灯点燃熄灭后一般不可以立即再启动点燃,需间隔一段时间待灯冷却后再启动。
  3) 超高压放电光源
水烟  灯内的气体总压强大于10个大气压。
光源有超高压氙灯、超高压汞灯等。发光体较小,近似高亮度点光源,便于控光。
二、 高压钠灯
1、工作原理
iphd  当灯泡启动后,电弧管两端电极之间产生电弧,由于电弧的高温作用使管内的钠汞气受热
蒸发成为汞蒸气和钠蒸气,阴极发射的电子在向阳极运动过程中,撞击放电物质的原子,使其获得能量产生电离或激发,然后由激发态回复到基态;或由电离态变为激发态,再回到基态无限循环,此时,多余的能量以光辐射的形式释放,便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高,也即钠原子密度高,电子与钠原子之间碰撞次数频繁,使共振辐射谱线加宽,出现其它可见光谱的辐射,因此高压钠灯的光优于低压钠灯 高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡。由于气体放电灯泡的负阻特性,如果把灯泡单独接到电网中去,其工作状态是不稳定的,随着放电过程继续,它必将导致电路中电流无限上升,最后直至灯管或电路中的零部件被过流烧毁。
2、伏安特性
  高压钠灯同其他气体放电灯泡一样,工作是弧光放电状态,伏安特性曲线为负斜率,即灯泡电流上升,而灯泡电压却下降。在恒定电源条件下,为了保证灯泡稳定地工作,电路中必须串联一具有正阻特性的电路元件来平衡这种负阻特性,稳定工作电流,该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器、电感受器等均肯有限流作用。 电阻性镇流器体积小,价格便宜,与高压钠灯配套使用会发生启动困难,工作时电阻产生很高的热量,需有较大
的散热空间、消耗功率很大,将会使电路总照明效率下降。它一般在直流电路中使用,在交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。 电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大,温升低,在电源频率较低时,电容器充电时,会产生脉冲峰值电流,对电极造成极大损害,灯光闪烁,影响灯泡使用寿命;在高频电路中工作,电压波动能达到理想状态,成为理想的镇流器。 电感性镇流器损耗小,阻抗稳定,阻抗菌素性偏差小,使用寿命长,灯泡的稳定度比电阻性镇流器好,目前与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器。其缺点较笨重及价格偏高。 另外,电子镇流器已经开始出现,目前其价格昂贵,可靠性还不能与高压钠灯相匹配,除特殊场合使用外,一般情况下很少被采用。 所以,高压钠灯必须串联与灯泡规格相应的镇流器后方可使用。高压钠灯的点灯电路是一个非线性电路,功率因数较低,因此在网路上考虑接补偿电容,以提高网路的功率因数。
启动特性
高压钠灯启动后,在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电。这时候,灯泡工作电压很低,电流很大;随着放电过程的继续进行,电弧温度渐渐上升,汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所决定,当放电管冷端温度达到稳定,放电便趋向稳定,灯泡的光通量、工作电
压、工作电流和功率也处于正常工作状态。在正常工作条件下,整个启动过程约需 10 分钟左右。
启动特性
  高压钠灯启动后,在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电。这时候,灯泡工作电压很低,电流很大;随着放电过程的继续进行,电弧温度渐渐上升,汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所决定,当放电管冷端温度达到稳定,放电便趋向稳定,灯泡的光通量、工作电压、工作电流和功率也处于正常工作状态。在正常工作条件下,整个启动过程约需 10 分钟左右。
光和电参数
高压钠灯的光和电参数
  显指数已提高到 Ra =70 80
光通量维持率
  发光效率可达 80 流明 / 瓦以上,最高发光效率140流明/
电源电压变化对光、电参数的影响
  电源电压的波动必将引起灯泡个、电参数的变化,由图 2.3 可见,如果电源电压上升将引起灯泡工作电流增大,促使电弧管冷端温度提高,汞、钠蒸气压增高,工作电压、灯泡功率随着增高,造成要泡寿命大大下降;反之,电源电压降低,灯光不能正常工作,发光效率下降,还可能造成灯泡不能启动或自行熄灭。所以,要求客户在灯泡使用时,电源电压的波动不宜过大,一般要求在额定值 +6% -8% 范围之内变化。
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寿命
  高压钠灯的寿命
  高显高压钠灯的寿命
  平均寿命
  平均寿命指一批受试灯泡样品点燃至 50% 数量损坏时之时数。
显性的改善
  白炽灯泡工作时发出暖光,而且显性极佳(显指数 Ra=100 ),从它诞生至今的相当长时间时里,仍然被人们广泛使用的照明光源。虽然使用高压钠灯虽然有许多优点,但是光( Ra=30 )、 2000K 。为了保持高压钠灯的长寿命、高发光效率和暖调气氛;在改善显性方面,人们经过孜孜不倦地努力,已研制出符合上述要求的高显高压钠灯(又称白光高压钠灯)。

本文发布于:2024-09-24 05:22:29,感谢您对本站的认可!

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标签:放电   灯泡   高压   气体   工作
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