高強(qiáng)度氣體放電(High-intensity discharge,以下簡(jiǎn)稱HID)燈泡內(nèi)引出兩根電極�,并充以各種不同成份的化�(xué)元素物質(zhì),通電正常工作后,放射出不同色彩的��高壓鈉燈、金屬鹵化物��鏑燈、氙燈等等,均屬高壓氣體放電�。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�(guò) 3 W/cm²(19.4 W/in.²) 的發(fā)光能�。高�(qiáng)度氣體放電燈以其光效�、節(jié)能、顯色性好、壽命長(zhǎng)等特�(diǎn)而廣泛用于工�(yè)和人們的日常生活��
高強(qiáng)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絲。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�(qiáng)度放電燈的光都由通過(guò)金屬蒸氣的電流產(chǎn)生。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(dāng)被擊出的電子重新落回原軌道位置時(shí),便�(fā)射一�(gè)量子輻射。輻射的波長(zhǎng)取決于被轟擊電子的能�(jí)和燈管中的金屬蒸�。下圖為高強(qiáng)度氣體放電燈�(fā)光機(jī)理的示意�
HID燈初�(diǎn)燃時(shí)�(chǎn)生的光輸出僅只有5%,通常�15 - 20秒后才達(dá)到全部光輸出。并�,如果此�(shí)燈失去電源或者關(guān)�,必須待弧光管冷卻到一定溫度后,才允許通電重新�(diǎn)燃。一般來(lái)�(shuō),冷卻時(shí)間大約也�15 - 20秒范圍之�(nèi)�
高強(qiáng)度氣體放電燈�(shí)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�(qiáng)度氣體放電燈與日光燈都屬氣體放電�,故高強(qiáng)度氣體放電燈的放電原理與日光燈相�,但�(guān)鍵區(qū)別是高強(qiáng)度氣體放電燈里的壓力更高。各類高�(qiáng)度氣體放電燈都有其自身的特點(diǎn)和應(yīng)用范��
型式 |
光源效率(LM/W� |
平均壽命(小�(shí)� |
特� |
使用范圍 |
高壓水銀燈泡 |
40-61 |
1000-12000 |
效率�、壽命長(zhǎng)、適�(dāng)?shù)难萆�?/DIV> |
住宅區(qū)之公共照�、運(yùn)�(dòng)�(chǎng)、工� |
免用安定器水銀燈泡 |
- |
6000 |
壽命�(zhǎng)、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)�(chǎng)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(zhǎng)、適�(dāng)?shù)难萆�?/DIV> |
適合彩色電視�(zhuǎn)播的�(yùn)�(dòng)�(chǎng)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(zhǎng)、光輸出�(wěn)� |
道路、隧道等公共照明,投光照明、工�(yè)照明、植栽照� |
低壓鈉氣燈泡 |
99-203 |
12000 |
效率�、壽命長(zhǎng)、明視度高,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(chǎng)所� |
高強(qiáng)度氣體放電燈通常�(yīng)用在大面積區(qū)域且需要高品質(zhì)的光線時(shí),或針對(duì)能源效率、光源密度等特殊要求�(shí)。這些地方包括體育�、大面積的公共區(qū)�、�(cāng)�(kù)、電影院、戶外活�(dòng)區(qū)�、道�、停車場(chǎng)或巷道。最近高�(qiáng)度氣體放電燈如金屬鹵化燈,常被用于零售店和住宅環(huán)�。高�(qiáng)度氣體放電燈更實(shí)�(xiàn)到室�(nèi)栽培上,特別是一些需要高品質(zhì)�(qiáng)光的植物,如蔬菜和花�。它們也可用于室�(nèi)水族�,重建近似于熱帶地區(qū)的強(qiáng)��
有些高強(qiáng)度氣體放電燈像是水銀燈會(huì)�(fā)出大量的紫外�,因此需要擴(kuò)散器(diffusers)來(lái)阻擋紫外線的輻射。近幾年�(lái)�(jīng)常發(fā)生幾�(gè)案件,因?yàn)殍Υ玫臄U(kuò)散器,造成人們受到嚴(yán)重曬傷和電弧�?,F(xiàn)在均以規(guī)格來(lái)�(jiān)�?zé)襞萜焚|(zhì),否則燈泡會(huì)�?yàn)橥鈱訜艄芷屏丫婉R上燒掉�
最近高�(qiáng)度氣體放電燈常被使用于汽�(jī)車的頭燈。這項(xiàng)�(yīng)用在汽機(jī)車業(yè)界仍有各種不同的意見(jiàn),主要在于高�(qiáng)度氣體放電燈有時(shí)�(huì)�(dǎo)致讓人刺眼的�(qiáng)�。業(yè)界通常使用自動(dòng)�(zhuǎn)向頭燈(Automatic Self-leveling System)來(lái)降低這�(gè)�(wèn)題,但這類的配備在大多車種都是昂貴的選配規(guī)�。然而,許多�(yè)者偏好使用這類光線,因?yàn)樗麄儽纫话泐^燈能�(fā)出較清澈、較明亮、較自然的光��
高強(qiáng)度氣體放電燈也使用于高階的自行車頭燈,因?yàn)楹鸵话沱u�?zé)粝啾?,相同瓦�?cái)?shù)� HID 燈能�(fā)出更亮的光線。鹵�?zé)艄庥袝r(shí)偏向于黃�;而HID 自行車燈看起�(lái)稍微像藍(lán)紫色�
高強(qiáng)度氣體放電燈也常用于許多飛航器的降落和滑行燈�(hào)�(yīng)用上�
高強(qiáng)度氣體放電燈照明�(shè)備可具有的功率范圍從 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�,用HID系統(tǒng)替換白熾�,甚至熒光燈有許多好處,包括照明使用的能量減�、單位面積使用的燈泡和燈具較�、無(wú)須頻繁替換燈泡、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靠、減少建筑物�(guò)�、燈具有效輸出范圍廣。由于有大量可用�(chǎn)�,故選擇�(guò)程可以直接根�(jù)基于用戶需要的類型和所需光的�(jí)別確�,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)的比較,供選用時(shí)參��
各種高強(qiáng)度氣體放電燈可用效率的比� | |
燈類� |
近似效率(LPW� |
�(biāo)�(zhǔn)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(shí)由于人眼記錄輸出光譜方法的影響,LPS燈的�(jì)算效率并不低,當(dāng)�(duì)人眼感覺(jué)的光作出校正�,就可能低于燈實(shí)際上的光輸出 |
�(zhèn)流器是高�(qiáng)度氣體放電燈照明系統(tǒng)的重要組成,根據(jù)�(yīng)用和�(yù)�,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(yīng)��
此外還必須考慮光反射器的選�。高�(qiáng)度氣體放電燈照明系統(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(gòu)�。透明和開放式反射器允許光在高于設(shè)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(duì)光源�(fā)射的所有或大多�(shù)光�(jìn)行定向投��
�(dāng)高強(qiáng)度氣體放電燈燈泡的產(chǎn)品壽命即將結(jié)束時(shí),許多種�(huì)呈現(xiàn)出一種現(xiàn)象類似循�(huán)閃爍的效�(yīng)。這些燈泡一開始以相�(duì)低的電壓?jiǎn)�?dòng),但�(dāng)燈泡加熱到運(yùn)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(dāng)燈泡老舊�(shí),維持電弧的電壓�(huì)逐漸提高直到超過(guò)電子�(zhèn)流器(Electrical Ballast)所能提供的上限。當(dāng)燈泡加熱到這�(gè)�(diǎn),電弧就�(huì)中斷而燈泡就�(huì)熄滅。然�,當(dāng)電弧消失后,燈泡又再度冷卻下�(lái),接著電弧管�(nèi)的氣壓又下降�,此�(shí)�(zhèn)流器可以再度�(dǎo)致電弧觸�(fā)。這�(gè)效應(yīng)就會(huì)使得燈泡看起�(lái)像亮了又�,不斷地閃爍�
更精密設(shè)�(jì)的鎮(zhèn)流器�(huì)偵測(cè)到循�(huán)閃爍的現(xiàn)象并在幾次閃爍后停止燈泡重新啟動(dòng)。若�(dāng)電源移除并重新接上時(shí),鎮(zhèn)流器�(huì)啟動(dòng)一連串新的初始程序�
近年�(lái)� 高強(qiáng)度氣體放電燈的調(diào)光技�(shù)正在不斷普及和增�(zhǎng)。通過(guò)�(diào)光適�(yīng)不同使用空間、不同時(shí)刻和�(huán)境下的光�、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(shí)減少照明系統(tǒng)的輸入功�,以�(dá)到節(jié)能和減少用戶�(fèi)用的目的�
�(diào)光控制信�(hào)可通過(guò)開關(guān)手工輸入或通過(guò)控制�(shè)備自�(dòng)輸入兩種方式�(shí)�(xiàn)。自�(dòng)�(diào)光須�(shè)定對(duì)諸如空間占用和日光強(qiáng)弱響�(yīng)的預(yù)置方案�
高強(qiáng)度氣體放電燈的調(diào)光技�(shù)與白熾燈�(diào)光技�(shù)截然不同,因?yàn)楦邚?qiáng)度氣體放電燈特殊的點(diǎn)燃特�� 如高壓鈉燈需�3-5分鐘�(yù)�,金屬鹵化物燈預(yù)熱費(fèi)�(shí)�2-10分鐘,熱啟動(dòng)需12-20分鐘,即使脈沖啟�(dòng)的金屬鹵化物燈也需1-2分鐘。針�(duì)上述特征,大多數(shù) 高強(qiáng)度氣體放電燈都有每啟�(dòng)一次最少須工作10小時(shí)的規(guī)�。每次啟�(dòng)工作小時(shí)低于該極小�,會(huì)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(guān)閉和重新開燈就不是一種實(shí)用的節(jié)能方�。在燈必須連續(xù)�(yùn)�,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�(huì)造成能量浪費(fèi),也將嚴(yán)�?fù)p傷燈�。此�(shí),只要空間占用可以預(yù)�(cè),就可采用定�(shí)器或其他�(shí)間可編程控制�;空間占用不可預(yù)�(cè)�(shí),則采用占用傳感�,定�(shí)器或其他�(shí)間可編程控制器的組合方案提供�(diào)節(jié)燈光的控制信�(hào)。在需求的�(shí)段內(nèi),時(shí)間可編程控制器按照預(yù)定的方案�(jìn)行調(diào)光可以節(jié)省設(shè)施的需求和減輕潛在的需求負(fù)�。占用傳感器給出的信�(hào)可把空間未占用時(shí)的光輸出�(diào)�,而當(dāng)空間重新占用�(shí),光輸出迅速達(dá)到全�,節(jié)能效果非常顯�。高�(qiáng)度氣體放電燈照明系統(tǒng)是為多目�(biāo)使用的固定輸出系�(tǒng),不同空間可能需要不同光�。調(diào)光應(yīng)使照明系�(tǒng)能靈活適用不同空間的使用要求�
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