氣體放電燈是利用電流通過(guò)氣體�(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象制成的�。氣體放電燈消耗的能量?jī)H為白熾燈1/2-1/3。氣體放電燈的光譜是不連續(xù)�,光譜與氣體的種類及放電條件有關(guān)。改變氣體的成分、壓�、陰極材料和放電電流大小,可得到主要在某一光譜范圍的輻�。低�汞燈、氫��鈉燈、鎘�、氦燈是光譜儀器中常用�光源,統(tǒng)稱為光譜�。例�低壓汞燈的輻射波�(zhǎng)�254nm,鈉燈的輻射波長(zhǎng)�589nm,它們經(jīng)常用作光電檢�(cè)儀器的單色光源。如果光譜燈涂以熒光劑,由于光線與涂層材料的作用,熒光劑可以將氣體放電譜線轉(zhuǎn)化為更長(zhǎng)的波�(zhǎng),目前熒光劑的選擇范圍很�,通過(guò)�(duì)熒光劑的選擇可以使氣體放電發(fā)出某一范圍的波�(zhǎng),如,照明日光燈�
1、高�(qiáng)度氣體放電燈:由于管壁溫度而建立發(fā)光電弧,其發(fā)光管表面�(fù)載超�(guò)3W/cm2 的放電燈。如高壓汞燈、高壓鈉�、金屬鹵化物燈等�
2、低氣壓放電燈:熒光燈(低壓汞燈�、低壓鈉�、無(wú)極燈。其中的熒光燈是�(yīng)該最廣泛、用量的氣體放電光源。它具有�(jié)�(gòu)�(jiǎn)�、光效高、發(fā)光柔�、壽命長(zhǎng)等優(yōu)�(diǎn)。熒光燈的發(fā)光效率是白熾燈的4-5�,壽命是白熾燈的3-8倍,是高效節(jié)能光��
氣體放電燈的基本�(jié)�(gòu)大同小異,都是由泡殼、電極和放電氣體�(gòu)�。泡殼內(nèi)充有放電氣體,泡殼與電極之間是真空氣密封�。氣體放電燈不能單獨(dú)接到電路中去,必須與觸發(fā)�、鎮(zhèn)流器等輔助電器一起接入電路才能啟�(dòng)和穩(wěn)定工�。放電燈的啟�(dòng)通常要施加比電源電壓更高的電�,有�(shí)高達(dá)幾千伏或幾萬(wàn)伏以上。采用漏磁變壓器,或用啟�(dòng)器可以滿足上述要�。電弧放電一般都具有�(fù)的伏-安特�,即電壓隨電流的增加而減小。如將放電燈單獨(dú)接入電網(wǎng),燈泡或電路元件將被�(guò)電流毀�。放電燈和鎮(zhèn)流器串聯(lián)起來(lái)使用才能�(wěn)定工作。鎮(zhèn)流器可以是電�、電感或電容。通常在直流電源時(shí)用電阻鎮(zhèn)�、低頻交流電源時(shí)用電感鎮(zhèn)�,高頻時(shí)用電容鎮(zhèn)��
氣體放電燈具有以下特�(diǎn):①具有高效�,它們可以把25�30%的輸入電能�(zhuǎn)換為光輸�。②壽命�(zhǎng)。使用壽命長(zhǎng)�(dá)1�(wàn)小時(shí)�2�(wàn)小時(shí)以上。③輻射光譜具有可選擇性。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)光物�(zhì),可使輻射光譜集中于所要求的波�(zhǎng)�,也可同�(shí)使用幾種�(fā)光物�(zhì),以求獲得的組合光譜�。④光輸出維持特性好,在壽命終止�(shí)仍能提供60�80%的初始光輸出�
氣體放電燈用途極為廣�,在工業(yè)、農(nóng)�(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究等領(lǐng)域都有廣泛的用�,除作為照明光源之外,氣體放電燈在攝影、放�、曬�、照相復(fù)�、光刻工藝、化�(xué)合成、塑料及橡膠老化、熒光顯微鏡、光�(xué)示波�、熒光分�、紫外探�、殺菌消毒、醫(yī)�、生物栽培、固體激光等方面都有廣泛�(yīng)��
氣體放電燈放電發(fā)光的�(guò)程基本分�3�(gè)階段
①放電燈接入工作電路后產(chǎn)生穩(wěn)定的自持放電,由陰極�(fā)射的電子被外電場(chǎng)加�,電能轉(zhuǎn)化為自由電子的動(dòng)��
?、诳焖龠\(yùn)�(dòng)的電子與氣體原子碰撞,氣體原子被激�(fā),自由電子的動(dòng)能又�(zhuǎn)化為氣體原子的內(nèi)能;
?、凼芗怏w原子從激�(fā)�(tài)返回基態(tài),將獲得的內(nèi)能以光輻射的形式釋放出來(lái)�
上述�(guò)程重�(fù)�(jìn)行,燈就持續(xù)�(fā)�。放電燈的光輻射與電流密度的大小、氣體的種類及氣壓的高低有關(guān)。一定種類的氣體原子只能輻射某些特定波長(zhǎng)的光譜線。低氣壓�(shí),放電燈的輻射光譜主要就是該原子的特征譜線。氣壓升高時(shí),放電燈的輻射光譜展�,向�(zhǎng)波方向發(fā)展。當(dāng)氣壓很高�(shí),放電燈的輻射光譜中才有�(qiáng)的連續(xù)光譜成分�
大多�(shù)氣體放電燈是利用弧光放電特性制成的,具有電壓隨電流增加而下降的�(fù)阻特�,為了使放電�(wěn)定,必須在電源與放電燈之間設(shè)置鎮(zhèn)流裝�,用�(lái)限制燈的工作電流,確保燈�(wěn)定地工作。這�(gè)�(zhèn)流裝置我們通常稱為�(zhèn)流器。鎮(zhèn)流器是一�(gè)使氣體放電燈�(wěn)定放電的器件�
�(zhèn)流器的種類很�,從原理上來(lái)�(shuō)可以由電�、電�、電感和漏磁變壓器等�(dú)立組成,也可以由這些器件組合或由其他電子元件組成�
1.電阻�(zhèn)�
電阻�(zhèn)流是依賴電阻上的電壓正比于電流的�(guān)系來(lái)�(diào)節(jié)燈電流的,在直流供電的氣體放電光源電路中�(yīng)用電阻鎮(zhèn)流器,電路簡(jiǎn)�、安裝容易。當(dāng)兼顧電路效率和燈的工作穩(wěn)定性時(shí),有VLAMP=0.6Vn�(shí),�=60%,可以看出鎮(zhèn)流電阻的功耗很�,電路的工作效率很低�
電阻�(zhèn)流在交流供電中有少量�(yīng)�,如自鎮(zhèn)流高壓汞燈利用鎢絲作�(zhèn)流器件,許多高頻基準(zhǔn)�(zhèn)流器也是用電阻制�。在交流電路中使用電阻鎮(zhèn)流器�(huì)影響燈電流的波形,燈的發(fā)光效率也�(huì)下降,電路穩(wěn)定性變�,但電路的功率因�(shù)相對(duì)較高�
2.電容�(zhèn)�
電容器在低頻交流電路中工作時(shí),燈電壓波形近似為方泀由于電容器不能限制瞬時(shí)電流,所以會(huì)�(chǎn)生一�(gè)峰值很高的燈電�,這使燈電流波形嚴(yán)重失�,對(duì)燈的電極�(chǎn)生十分有害的影響,造成燈管壽命縮短,并使燈管發(fā)光閃�(dòng),因此電容鎮(zhèn)流方式在低頻交流電路中很少應(yīng)��
3.電感�(zhèn)�
電感�(zhèn)流是利用電感器的自感原理工作的,即它通過(guò)電感上的電壓正比于電流的�(shí)間變化率�(lái)�(diào)節(jié)燈電�。由于燈電流滯后電源電壓一定位相(所以也稱為滯后型鎮(zhèn)流器�,電路的功率因數(shù)較低,一般在0.5左右。電感鎮(zhèn)流對(duì)供電電壓的變化較敏感,鎮(zhèn)流效果不太穩(wěn)�。電感鎮(zhèn)流具有電路簡(jiǎn)�、比電阻�(zhèn)流損耗低、能改善燈電流波形和工作�(wěn)定等�(yōu)�(diǎn),在各類氣體放電燈中得到廣泛�(yīng)��
在高壓氣體放電燈�,為了獲得較高的�(diǎn)火電壓,可以用漏磁變壓器作為電感型鎮(zhèn)流器�(yīng)�。漏磁變壓器屬于滯后型鎮(zhèn)流器,雖然體大笨�,噪聲也大,但它能獲得比電源電壓更高的開(kāi)路電�,用于燈管電壓高于電源電壓的氣體放電燈(例如霓虹�、冷陰極燈、紫外線燈等)時(shí),能明顯改善啟動(dòng)性能�
4.電感、電容(LC)鎮(zhèn)�
LC�(zhèn)流器有兩種形�,一種是由電感和電容串聯(lián)組成的鎮(zhèn)流器,通常�(shè)�(jì)成容抗比感抗大,使電路總體上呈容�。當(dāng)容抗為感抗的2.76倍時(shí),電路的恒流特性最�(wěn)定。這種�(zhèn)流電路的燈電流超前電源電壓一定的相位,屬于超前型�(zhèn)流器�
LC超前型鎮(zhèn)流器功耗較�,有較好的穩(wěn)流特性,燈啟�(dòng)�(shí)的短路特性也�,與滯后型的電感�(zhèn)流器配合�(yīng)�,可較好地改善電路的功率因數(shù)。但�?yàn)闊綦娏鬟^(guò)零時(shí),電源電壓的峰值與燈電壓的方向正好相反,重�(fù)電離的電壓較�,致使重�(fù)著火能力較差�
5.電子�(zhèn)�
電子�(zhèn)流器是由電子元件組合而成的新型鎮(zhèn)流器,它�(shí)�(zhì)上是一�(gè)電源變換�,將工頻交流�(zhuǎn)換為20�100kHz的交流電壓,用以啟動(dòng)并點(diǎn)亮熒光燈。采用高頻交流電子鎮(zhèn)流器可以提高燈管的發(fā)光效�,避免工頻噪�,減小鎮(zhèn)流器的體積和重量,提高功率因�(shù),并易于�(shí)�(xiàn)智能控制。原則上適用于各類氣體放電燈,但�(duì)熒光燈特別是緊湊型熒光燈的應(yīng)用發(fā)展更為迅��
電子�(zhèn)流器有如下優(yōu)�(diǎn)�
1)功率因數(shù)高,減少了無(wú)功損�,提高了供電�(shè)備的容量利用�,減少線路的損�
2)節(jié)能,電子�(zhèn)流器自身的功率損耗低,僅為電感鎮(zhèn)流器�40%左右
3)光效高,熒光燈在30KHZ左右的高頻下的光效提�20%
4)燈管壽命延長(zhǎng)。無(wú)需反復(fù)啟動(dòng),不�(huì)使燈管過(guò)早發(fā)�
5)低溫、低�?jiǎn)�?dòng)性能�
6)�(wú)頻閃,燈管在高頻下工作時(shí),發(fā)光穩(wěn)定,人眼感覺(jué)不出光線的閃�
7)避免工頻噪聲,有利于在安靜的�(huán)境中工作和學(xué)�(xí)
8)體積小、重量輕
9)容易實(shí)�(xiàn)智能控制,包括調(diào)光、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技�(shù)
氣體放電燈(熒光�、鈉�、汞�、金屬鹵化物燈)比白熾燈光效高、壽命長(zhǎng),在各種�(chǎng)所的照明中被大量使�。北京每年使用含有汞的各種氣體放電燈�2000�(wàn)支以上。按每支燈平均含�30毫克,廢燈破損后可釋放出大量汞蒸氣。汞蒸氣不但�(duì)人體直接�(chǎn)生危�,而且滲入到土壤中的汞及其化合物不能被土壤中微生物消化分解,使�(nóng)作物被污�。經(jīng)檢測(cè):一支常溫下打碎�40W熒光燈瞬間可使周圍空氣中的汞蒸氣濃度高達(dá)10-20mg/m3,大大超�(guò)�(guó)家大氣質(zhì)量標(biāo)�(zhǔn)中對(duì)汞允許濃�0.01mg/m3�1000-2000��
人類置于含有濃度�1.2-8.5mg/m3的汞蒸氣的空氣中,即�(huì)引起急性汞中毒。目�,北京廢舊氣體放電燈的回收基本處于無(wú)人管理的狀�(tài),破碎的舊燈混在生活、工�(yè)垃圾中。為�,照明學(xué)�(huì)專家建議盡早解決廢舊氣體放電燈的回收和處理問(wèn)�,具體建議如下:
一、大力�(jìn)行科普宣傳,提高�(huán)保意�(shí),讓大家了解廢舊氣體放電燈破碎后汞污染的危害�。對(duì)于使用過(guò)的廢舊氣體放電燈,嚴(yán)禁隨意砸碎投入垃圾箱�
�、在街道及各單位�(shè)立分類垃圾箱,將其廢舊氣體放電燈完整放入專用垃圾箱內(nèi),便于集中回收處��
�、建立回收經(jīng)�(yíng)公司,有償回收各單位及街道分類存放的廢舊氣體放電燈,�(tǒng)一送到凈化處理��
�、建�(shè)凈化處理�,對(duì)回收的廢舊氣體放電燈�(jìn)行綜合利用處理,回收廢舊燈中的汞,防止污��
五、制定相�(guān)回收廢舊氣體放電燈的法規(guī),依法管理有毒有害的廢棄�。充分利用市�(chǎng)原則,實(shí)行以舊換�,鼓�(lì)回收�
�、目前應(yīng)提倡使用汞齊熒光燈和T5熒光燈(即直徑為16mm的)代替液汞燈和T12熒光燈(即直徑為28mm以上的)。汞齊熒光燈破碎后擴(kuò)散在大氣中的汞只有液汞燈�1/5-1/10,T5燈用汞量只有T12�1/3左右,成本雖有一�(diǎn)提高,但可大大減少汞的污染,同時(shí)可增大發(fā)光效率及延長(zhǎng)使用壽命�