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高強度氣體放電燈
閱讀�12958時間�2010-12-14 15:32:33

  高強度氣體放電(High-intensity discharge,以下簡稱HID)燈泡內(nèi)引出兩根電極�,并充以各種不同成份的化學元素物�(zhì),通電正常工作�,放射出不同色彩的光�高壓鈉燈、金屬鹵化物燈�鏑燈、氙燈等�,均屬高�氣體放電�。這些燈的�(fā)光元件是一顆置于耐高�燈管(弧光管)內(nèi)安定的電弧放電器,并有超� 3 W/cm²(19.4 W/in.²) 的發(fā)光能�。高強度氣體放電燈以其光效高、節(jié)�、顯色性好、壽命長等特點而廣泛用于工�(yè)和人們的日常生活��

高強度氣體放電發(fā)光機�

  高強度氣體放電(HID)燈屬于典型氣體放電光源,采用用密閉氣體替換傳統(tǒng)熱輻射光源中的光輻射體燈�。光從密封在筒形石英玻璃管里相隔電極之間的放電弧光中�(fā)�。所有高強度放電燈的光都由通過金屬蒸氣的電流產(chǎn)�。自由電子與蒸氣中的原子頻繁碰撞并轟擊出原子外層軌道的電�。當被擊出的電子重新落回原軌道位置時,便�(fā)射一個量子輻�。輻射的波長取決于被轟擊電子的能級和燈管中的金屬蒸氣。下圖為高強度氣體放電燈�(fā)光機理的示意�

高強度氣體放電燈發(fā)光機理示意圖

  HID燈初點燃時產(chǎn)生的光輸出僅只有5%,通常�15 - 20秒后才達到全部光輸出。并�,如果此時燈失去電源或者關閉,必須待弧光管冷卻到一定溫度后,才允許通電重新點燃。一般來說,冷卻時間大約也在15 - 20秒范圍之�(nèi)�

分類及特�

  高強度氣體放電燈實際上包括了水銀蒸氣(MV),金屬鹵化物(MH)以及高、低壓鈉(HPS或LPS) 三種不同類型的照明產(chǎn)�。高強度氣體放電燈與日光燈都屬氣體放電燈,故高強度氣體放電燈的放電原理與日光燈相�,但關鍵區(qū)別是高強度氣體放電燈里的壓力更高。各類高強度氣體放電燈都有其自身的特點和應用范圍�

型式
光源效率(LM/W�
平均壽命(小時)
特�
使用范圍
高壓水銀燈泡
40-61
1000-12000
效率高、壽命長、適�?shù)难萆�?/DIV>
住宅區(qū)之公共照�、運動場、工�
免用安定器水銀燈泡
-
6000
壽命長、演色性佳、安裝容�,效率較白熾燈泡�
可以直接取代白熾燈泡,用于小型工�(yè)場所、公共區(qū)域用植栽照明
金屬鹵化物燈�
66-108
4000-10000
效率高、壽命長、適�?shù)难萆�?/DIV>
適合彩色電視�(zhuǎn)播的運動場投光照明、工�(yè)照明、道路照�、植栽照�
高壓鈉氣燈泡
68-150
8000-10000
效率�、壽命長、光輸出�(wěn)�
道路、隧道等公共照明,投光照�、工�(yè)照明、植栽照�
低壓鈉氣燈泡
99-203
12000
效率�、壽命長、明視度�,演色性差為單一色光
要求節(jié)約能源及效率而顏色不重要的各種場所�

 

應用

  高強度氣體放電燈通常應用在大面積區(qū)域且需要高品質(zhì)的光線時,或針對能源效率、光源密度等特殊要求時。這些地方包括體育館、大面積的公共區(qū)�、倉庫、電影院、戶外活動區(qū)域、道�、停車場或巷�。最近高強度氣體放電燈如金屬鹵化�,常被用于零售店和住宅環(huán)境。高強度氣體放電燈更實現(xiàn)到室�(nèi)栽培�,特別是一些需要高品質(zhì)強光的植物,如蔬菜和花卉。它們也可用于室�(nèi)水族館,重建近似于熱帶地區(qū)的強��

  有些高強度氣體放電燈像是水銀燈會�(fā)出大量的紫外�,因此需要擴散器(diffusers)來阻擋紫外線的輻射。近幾年來經(jīng)常發(fā)生幾個案�,因為瑕疵的擴散器,造成人們受到嚴重曬傷和電弧�?,F(xiàn)在均以規(guī)格來�(jiān)控燈泡品�(zhì),否則燈泡會因為外層燈管破裂就馬上燒��

  最近高強度氣體放電燈常被使用于汽機車的頭燈。這項應用在汽機車�(yè)界仍有各種不同的意見,主要在于高強度氣體放電燈有時會導致讓人刺眼的強�。業(yè)界通常使用自動�(zhuǎn)向頭燈(Automatic Self-leveling System)來降低這個問�,但這類的配備在大多車種都是昂貴的選配規(guī)格。然�,許多業(yè)者偏好使用這類光線,因為他們比一般頭燈能�(fā)出較清澈、較明亮、較自然的光��

  高強度氣體放電燈也使用于高階的自行車頭燈,因為和一般鹵素燈相比,相同瓦特數(shù)� HID 燈能�(fā)出更亮的光線。鹵素燈光有時偏向于黃色;而HID 自行車燈看起來稍微像藍紫��

  高強度氣體放電燈也常用于許多飛航器的降落和滑行燈號應用上�

照明設備的選�

  高強度氣體放電燈照明設備可具有的功率范圍� 35 瓦至1,000 瓦或更多,燈的光輸出范圍� 1400 流明� 140,000 流明或更�。由于光輸出流明容量和效率都高,用HID系統(tǒng)替換白熾�,甚至熒光燈有許多好�,包括照明使用的能量減少、單位面積使用的燈泡和燈具較�、無須頻繁替換燈�、射線控制比螢光燈系�(tǒng)(如顯示系�(tǒng))更好、燈和燈泡封裝非常有效可�、減少建筑物過熱、燈具有效輸出范圍廣。由于有大量可用�(chǎn)�,故選擇過程可以直接根據(jù)基于用戶需要的類型和所需光的級別確定,然后再定燈、燈具類型和�(shù)�。下表給出各種燈可用效率(每瓦輸入的光輸出)的比�,供選用時參��

各種高強度氣體放電燈可用效率的比�
燈類�
近似效率(LPW�
標準白熾�
7�15
鎢鹵�
15�25
水銀蒸氣�
25�55
白鈉�
35�55
緊湊型熒光燈
25�75
熒光�
65�95
金屬鹵化物燈
45�95
高壓鈉燈
45�110
低壓鈉燈
80�150
注:有時由于人眼記錄輸出光譜方法的影�,LPS燈的計算效率并不�,當對人眼感覺的光作出校正后,就可能低于燈實際上的光輸出

  �(zhèn)流器是高強度氣體放電燈照明系�(tǒng)的重要組�,根�(jù)應用和預�,鎮(zhèn)流器選擇涉及選用電子�(zhèn)流器�(huán)是磁性鎮(zhèn)流器以及如何具體選擇�(zhèn)流器類型。就能量和效率而言,鎮(zhèn)流器的損耗應��

  此外還必須考慮光反射器的選�。高強度氣體放電燈照明系�(tǒng)有多種反射器可選。一般有開放式的、封閉式的和透明或不透明反射性材料或其組合構成。透明和開放式反射器允許光在高于設備的平面上直接發(fā)射和反射;不透明和封閉式反射器用于對光源�(fā)射的所有或大多�(shù)光進行定向投射�

壽命

  當高強度氣體放電燈燈泡的�(chǎn)品壽命即將結(jié)束時,許多種會呈�(xiàn)出一種現(xiàn)象類似循�(huán)閃爍的效�。這些燈泡一開始以相對低的電壓啟動,但當燈泡加熱到運作溫度后,電弧管�(nèi)的內(nèi)部氣壓升�,而必須以更高的電壓維持電弧放�。當燈泡老舊�,維持電弧的電壓會逐漸提高直到超過電子�(zhèn)流器(Electrical Ballast)所能提供的上限。當燈泡加熱到這個點,電弧就會中斷而燈泡就會熄�。然�,當電弧消失�,燈泡又再度冷卻下來,接著電弧管�(nèi)的氣壓又下降�,此時鎮(zhèn)流器可以再度導致電弧觸發(fā)。這個效應就會使得燈泡看起來像亮了又�,不斷地閃爍�

  更精密設計的�(zhèn)流器會偵測到循環(huán)閃爍的現(xiàn)象并在幾次閃爍后停止燈泡重新啟動。若當電源移除并重新接上�,鎮(zhèn)流器會啟動一連串新的初始程序�

�(diào)光技�

  近年�� 高強度氣體放電燈的調(diào)光技術正在不斷普及和增長。通過�(diào)光適應不同使用空�、不同時刻和�(huán)境下的光亮、減少峰值需�,發(fā)揮更大靈活性,在使終端用戶的滿意度化的同時減少照明系統(tǒng)的輸入功�,以達到節(jié)能和減少用戶費用的目��

  �(diào)光控制信號可通過開關手工輸入或通過控制設備自動輸入兩種方式實現(xiàn)。自動調(diào)光須設定對諸如空間占用和日光強弱響應的預置方��

  高強度氣體放電燈的調(diào)光技術與白熾燈調(diào)光技術截然不�,因為高強度氣體放電燈特殊的點燃特性, 如高壓鈉燈需�3-5分鐘預熱,金屬鹵化物燈預熱費時為2-10分鐘,熱啟動需12-20分鐘,即使脈沖啟動的金屬鹵化物燈也需1-2分鐘。針對上述特�,大多數(shù) 高強度氣體放電燈都有每啟動一次最少須工作10小時的規(guī)�。每次啟動工作小時低于該極小�,會造成燈壽命縮短的損害,所�,如果未占用空間必須迅速再�,根�(jù)空間的占用與否關閉和重新開燈就不是一種實用的節(jié)能方法。在燈必須連續(xù)運作,不能頻繁開閉的情況�,調(diào)節(jié)輸出光量的方法才是能采用的有效方法,否則不但會造成能量浪費,也將嚴重損傷燈�。此�,只要空間占用可以預�,就可采用定時器或其他時間可編程控制器;空間占用不可預測�,則采用占用傳感�,定時器或其他時間可編程控制器的組合方案提供�(diào)節(jié)燈光的控制信號。在需求的時段�(nèi),時間可編程控制器按照預定的方案進行�(diào)光可以節(jié)省設施的需求和減輕潛在的需求負荷。占用傳感器給出的信號可把空間未占用時的光輸出調(diào)�,而當空間重新占用�,光輸出迅速達到全亮,節(jié)能效果非常顯�。高強度氣體放電燈照明系�(tǒng)是為多目標使用的固定輸出系統(tǒng),不同空間可能需要不同光�。調(diào)光應使照明系�(tǒng)能靈活適用不同空間的使用要求�

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