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  • 技術(shù)文章

    鈉燈

    2012-01-02 10:09:48  來源:

    鈉燈利用鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見光的電光源。鈉燈又分低壓鈉燈和高壓鈉燈。低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上,它們非常接近人眼視覺曲線的*高值(555納米),故其發(fā)光效率極高。高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕。高壓鈉燈是針對(duì)低壓鈉燈單色性太強(qiáng),顯色性很差,放電管過長(zhǎng)等缺點(diǎn)而研制的。

     
     

    鈉燈簡(jiǎn)述

    簡(jiǎn)介

      鈉燈 sodium,lamp 利用鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見光的電光源。

    原理

      當(dāng)燈泡啟動(dòng)后,電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧,由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣,陰極發(fā)射的電子在向陽極運(yùn)動(dòng)過程中,撞擊放電物質(zhì)有原子,使其獲得能量產(chǎn)生電離激發(fā),然后由激發(fā)態(tài)回復(fù)到穩(wěn)定態(tài);或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),再回到基戊無限循環(huán),多余的能量以光輻射的形式釋放,便產(chǎn)生了光。高壓鈉燈中放電物質(zhì)蒸氣壓很高,也即鈉原子密度高,電子與鈉原子之間碰撞次數(shù)頻繁,使共振輻射譜線加寬,出現(xiàn)其它可見光譜的輻射,因此高壓鈉燈的光色優(yōu)于低壓鈉燈。
     
      鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈泡。由于氣體放電燈泡的負(fù)阻特性,如果把燈泡單獨(dú)接到電網(wǎng)中去,其工作狀態(tài)是不穩(wěn)定的,隨著放電過程繼續(xù),它必將導(dǎo)致電路中電流無限上升,*后直至燈光或電路中的零、部件被過流燒毀。
     
      鈉燈同其他氣體放電燈泡一樣,工作是弧光放電狀態(tài),伏—安特性曲線為負(fù)斜率,即燈泡電流上升,而燈泡電壓卻下降。在恒定電源條件下,為了保證燈泡穩(wěn)定地工作,電路中必須串聯(lián)一具有正阻特性的電路元件來平衡這種負(fù)阻特性,穩(wěn)定工作電流,該元件稱為鎮(zhèn)流器或限流器。電阻器、電容器、電感器等均有限流作用。
     
      電阻性鎮(zhèn)流器體積小,價(jià)格便宜,與高壓鈉燈配套使用會(huì)發(fā)生啟動(dòng)困難,工作時(shí)電阻產(chǎn)生很高的熱量,需有較大的散熱空間、消耗功率很大,將會(huì)使電路總照明效率下降。它一般在直流電路中使用,在交流電路中使用燈光有明顯閃爍現(xiàn)象。

    電路

      在高壓鈉燈的工作電路中除了燈泡外,還必須按內(nèi)觸發(fā)高壓鈉燈或外觸發(fā)高壓鈉燈分別選用相應(yīng)的工作電路,如燈泡+鎮(zhèn)流器或者燈泡+鎮(zhèn)流器+觸發(fā)器的工作電路,方可達(dá)到高壓鈉燈正常工作的要求外觸發(fā)高壓鈉燈的燃點(diǎn)電路。
     
      外觸發(fā)高壓鈉燈的燃點(diǎn)電路中必須與配套鎮(zhèn)流器串聯(lián)使用外,還要在燈泡兩端并聯(lián)一個(gè)觸發(fā)器后,高壓鈉燈方可正常使用。目前,高壓鈉燈觸發(fā)器普遍由電子元件組成,亦稱為電子觸發(fā)器。它具有無機(jī)械觸點(diǎn)、可靠性好、體積小、重量輕、使用方便等優(yōu)點(diǎn),而受到用戶的青睞。
     
      兩端倍壓式電子觸發(fā)器的電原理圖,其工作原理如下:電源電壓在負(fù)半周時(shí),電流經(jīng)過V1、L1和L2向C2充電,同時(shí),經(jīng)過L1向C1充龜,當(dāng)電源電壓達(dá)到*大值220V×√2=311V時(shí),C1和C2充電電壓達(dá)到約300V,由于V1的單向?qū)щ娞匦裕琔C2電壓值保持不變,而UC1逐漸放電,直至電壓為零;當(dāng)電源電壓在正半周時(shí),又通過L1對(duì)L2的匝數(shù)比為10:1,經(jīng)過L1升壓后輸出脈沖電壓可達(dá)3000V,使燈泡啟動(dòng)點(diǎn)燃。
     
      兩端倍壓式電子觸發(fā)器的電路簡(jiǎn)單,因晶閘管的觸發(fā)電流隨溫度為化較大,開啟式電壓會(huì)在很大范圍內(nèi)漂移工作可靠生差。它是早期使用的高壓鈉燈電子觸發(fā)器。
     
      雙向晶閘管觸發(fā)器使用普遍電原理圖,其工作原理如下:當(dāng)電源電壓正半周時(shí),V2觸發(fā)導(dǎo)通,C1經(jīng)過L2和C2放電,L2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),經(jīng)L1耦合產(chǎn)生脈沖高壓,使燈泡啟動(dòng)點(diǎn)燃;在電源負(fù)半周時(shí),燈泡仍然能啟動(dòng)點(diǎn)燃。
     
      由于某些使用場(chǎng)合的局限性,往往燈泡與鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器之間距離甚遠(yuǎn),導(dǎo)致電子觸發(fā)器輸出的脈沖高壓在輸送至燈泡途中損耗很大,燈泡兩端電壓偏低不能啟動(dòng)。建議用刻使用三端式電子觸發(fā)器和三端式鎮(zhèn)流器組成的啟動(dòng)電路,就可以改善電路和啟動(dòng)特性。此電路特點(diǎn):它運(yùn)用鎮(zhèn)流器的電感線圈作為脈沖變壓器,使電感量增加,放電持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng),有利于燈光啟動(dòng)。

    應(yīng)用

      鈉燈主要應(yīng)用場(chǎng)合:道路、機(jī)場(chǎng)碼頭、港口、車站、廣場(chǎng)、無顯色要求的工礦照明等。用做路燈的鈉燈,在夜間可產(chǎn)生良好的路面能見度。這種桔黃色的燈光,在霧天的透射力強(qiáng)而且柔和,在這種燈光下的物體,可以看得很清楚。所以不少交通要道和人工照明上,都使用鈉氣燈來減少汽車的交通事故。在功能性照明領(lǐng)域,現(xiàn)今節(jié)能光源產(chǎn)品如無極燈和LED燈仍然處于技術(shù)發(fā)展階段,鈉燈還將是這類照明場(chǎng)所的主流產(chǎn)品。
     

    鈉燈分類

    低壓鈉燈

      低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上,它們非常接近人眼視覺曲線的*高值(555納米),故其發(fā)光效率極高,目前已達(dá)到200流每瓦(lm/W),成為各種電光源中發(fā)光效率*高的節(jié)能型光源。
     
      低鈉燈sodium,lamp利用鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見光的電光源。鈉燈又分低壓鈉燈和高壓鈉燈。低壓鈉燈的工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕。低壓鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上, 它們非常接近人眼視覺曲線的*高值(555納米),故其發(fā)光效率極高,已達(dá)到200流每瓦(lm/W),成為各種電光源中發(fā)光效率*高的節(jié)能型光源。高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕高壓鈉燈是針對(duì)低壓鈉燈單色性太強(qiáng),顯色性很差,放電管過長(zhǎng)等缺點(diǎn)而研制的。高壓鈉燈又分普通型(標(biāo)準(zhǔn)型),其發(fā)光效率為130lm/W,顯色指數(shù)Ra=25;改進(jìn)型, 其發(fā)光效率為75lm/ W,顯色指數(shù)Ra=60;高顯色型,其發(fā)光效率為45~60lm
     
      / W,顯色指數(shù)Ra=80~85。
     
      低壓鈉燈與常用光源相比,節(jié)電可達(dá)70以上。由于低壓鈉燈的發(fā)光管密封在高真空并涂有紅外線反射膜的玻璃殼中,它的發(fā)光效率基本不受部環(huán)境溫度的影響,其輻射光譜純正、穩(wěn)定、無雜散光,該波長(zhǎng)光線透霧性強(qiáng),再配上優(yōu)質(zhì)的多功能電子鎮(zhèn)流器,使低壓鈉燈更易于使用在各種電源條件下,尤其適合太陽能路燈、隧道照明及高原高寒等特殊環(huán)境地區(qū)使用。該種燈是發(fā)光效率*高的燈具。
     
      低壓鈉燈,是利用低壓鈉蒸氣(工作蒸氣壓不超過幾個(gè)帕)放電產(chǎn)生可見光的電光源,發(fā)明于1930年。低壓鈉燈系統(tǒng)具有光效高,溫升低,重量輕,自身功耗小,功率因數(shù)大等特點(diǎn),可以*大限度的提高低壓鈉燈的光效。低壓鈉燈輻射單色黃光,顯色性一般,適用于照度要求高但對(duì)顯色性無要求的照明場(chǎng)所,如高速公路、高架鐵路、公路、隧道、橋梁、港口、堤岸、貨場(chǎng)、建筑物標(biāo)記以及各類建筑物安全防盜照明。由于黃色光透霧性強(qiáng),該燈也適宜于多霧區(qū)域的照明。因此,太陽能低壓鈉燈系統(tǒng)是應(yīng)用于太陽能照明領(lǐng)域的*佳選擇。

    高壓鈉燈

      高壓鈉燈的工作蒸氣壓大于0.01兆帕。高壓鈉燈是針對(duì)低壓鈉燈單色性太強(qiáng),顯色性很差,放電管過長(zhǎng)等缺點(diǎn)而研制的。高壓鈉燈又分普通型(標(biāo)準(zhǔn)型),其發(fā)光效率為130lm/W,顯色指數(shù)Ra=25;改進(jìn)型,其發(fā)光效率為75lm/W,顯色指數(shù)Ra=60;高顯色型,其發(fā)光效率為45~60lm/W,顯色指數(shù)Ra=80~85。產(chǎn)生的是黃光。
     
      高壓鈉燈是由半透明的多晶氧化鋁(PCA)陶瓷電弧管,外泡殼,金屬支架,消氣劑和燈頭組成。電弧管為核心元件,內(nèi)充汞,鈉和惰性氣體。放電時(shí),內(nèi)部的鈉蒸氣壓力為10-100kPa。
     
      高壓鈉燈具有發(fā)光效率高,耗電少,壽命長(zhǎng),透霧強(qiáng)和不誘蟲等特點(diǎn)。主要有普通型,高顯色型,高光效型,低汞型,農(nóng)用型等。鈉燈的長(zhǎng)壽命,高光通,高光效,透霧性能佳等特性,常用于道路照明,泛光照明,廣場(chǎng)照明等。

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    吳敏 先生
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