建筑照明-高强度气体放电灯(HID灯)

5 高强度气体放电灯(HID灯)
① 放电管 特殊制造的透明多晶氧化铝陶瓷管，多晶
氧化铝陶瓷管能耐高温、高压，对于高压下的 钠蒸气具有稳定的化学性能(抗钠腐蚀能力强)。 钠和汞是以“钠汞齐”形式放入(一种钠与汞 的固态物质)； 氩气可使“钠汞齐”处于干燥的惰性气体中； 氙气作为驱动气体改善起动性能。 小内径放电管可获得最高的光效。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
光电参数：见表
光效：高于高压汞灯 色温：较高，属冷色灯 光谱能量分布：具有较多的连续光谱成分 显色指数：较高
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(三)高压钠灯
是利用高压钠蒸气放电发光的光源
4、主电极 5、放电管 6、金属支架 7、消气剂 8、辅助电极 9、外玻壳
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图3-24 高压钠灯的结构
20世纪60年代在高压汞灯基
础上发展起来的新型光源。
2、起动电阻
3、起动电极 4、主电极 5、放电管 6、金属支架 7、消气剂 9、外玻壳 10、保温膜
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图3-23 金属卤化物灯的结构
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① 放电管 透明石英管、半透明陶瓷管。管内充气体 汞不仅提高光效、改善电特性还利用启动。 易电离的氖－氩混合气体(改善灯的启动)。 依靠金属(如铊、铟、镝、钪、钠等)原子的辐 射发光，以金属卤化物的形式存在原因： 金属卤化物的蒸气气压一般比纯金属本身
原理：
金属卤化物灯主要辐射来自于各种金属(如铊、 铟、镝、钪、钠等)的卤化物在高温下分解后产生的 金属蒸气(和汞蒸气)混合物的激发。
灯起动点燃后，灯管放电开始在惰性气体中进 行，灯只发出暗淡的光，随着放电继续进行，放电管 产生的热量逐渐加热玻壳，使玻壳温度升高，汞和金 属卤化物迅速蒸发，扩散到电弧中参与放电，当金属 卤化物分子扩散到高温中心后分解成金属原子和卤素 原子，金属原子在放电中受激发而发出该金属的特征 光谱。
的蒸气气压高得多，可满足金属发光所要 求的压力； 金属卤化物(氟化物除外)都不和石英玻璃 发生明显的化学作用，可抑制高温下纯金 属与石英玻璃的反应。
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② 主电极 用“钍－钨”或“氧化钍－钨”作为电极，
并采用稀土金属的氧化物作为电子发射物质。 ③ 外泡壳
采用椭球形，涂有荧光粉，增加漫射，减 少眩光。 ④ 辅助电极(放电管内）
双金属启动片(泡壳内)
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⑤ 消气剂 灯长期工作，支架等材料的放气，使泡壳
内真空度降低，在引线或支架之间会产生放 电。采用氧化锆的消气剂以保护灯的性能。
⑥ 保护膜 为提高管壁温度，防止冷端(影响蒸气压力)
的产生，需在灯管两端加保温涂层，常用二 氧化锆、氧化铝。
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② 主电极 由钨棒和以此为轴重叠绕成螺旋的钨丝组
成，在钨螺旋内灌注氧化钡和氧化钙的化合 物作为电子发射物质。 ③ 外泡壳
采用椭球形、直管形和反射型。 为防止雨滴飞溅到工作中的钠灯管上而引 起炸裂，用耐热冲击的硼酸盐玻璃制作。
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④ 消气剂 泡壳内需要维持高真空，以保护灯的性
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在启燃的初始阶段，放 电管内的气压较低，放电 只在氩气中进行，产生的 是白色的光。
随着放电时间的增 加，放电管的温度不断升 高，汞蒸气的压力也逐渐 上升，放电也逐渐转移到 在汞蒸气中进行，发出的 光由白色变为更明亮的蓝 绿色。
பைடு நூலகம்
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原理：
光源接通后，起动电流通过触发装置产生很高的脉 冲电压，使放电管击穿放电，开始放电通过氙气和汞 进行的，灯光为很暗的红白辉光。随着放电管温度上 升，向高压钠蒸气放电过渡，经过5min左右趋于稳定， 光色为白金色。
能及保护灯的金属组件不受放出的杂质气体 的腐蚀，采用钡或锆－铝合金的消气剂达到 高真空的目的。
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原理：
高压钠灯为冷启动，没有辅助电极，启燃时工作电 极之间要有1000~2500V的高压脉冲。必须附设启燃触 发装置。内触发（双金属片、电阻、触头）
高压钠灯主要辐射来源于分子压力为104Pa的金属 钠蒸气的激发。
一、HID灯的结构
(一)荧光高压汞灯
1、灯头 2、起动电阻 3、起动电极 4、主电极 5、放电管 6、金属支架 8、辅助电极 9、外玻壳
图3-22 荧光高压汞灯的结构
5 高强度气体放电灯(HID灯)
① 放电管 耐高温、高压的透明石英管，管内充有一
定量的汞外，还有少量氩气以降低起动电压和 保护电极。
荧光高压汞灯的主要辐射来源于汞原子
激发，以及通过泡壳内壁上的荧光粉将激
发后产生的紫外线转换为可见光。
光电参数：见表
•
光谱能量分布：连续光谱成分较大
•
色温：约5500K
•
显色指数：30~40
•
光效：50lm/W
•
寿命：国内5000～6000h，国际水平24000h
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(二)金属卤化物灯
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原理：当开关S合上， 首先在辅助电极和主电极 之间发生辉光放电，产生 大量的电子和离子，从而 引发两个主电极间的弧光 放电，灯管启燃。
辉光放电电流受到起 动电阻R(40～60kΩ)的限 制，使主、辅电极之间的 电压远低于辉光放电所需 的电压，所以弧光放电后 辉光放电立即停止。
② 主电极 由钨杆及外面重叠绕成螺旋的钨丝组成，并
在其中填充碱土氧化物作为电子发射物质。
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③ 辅助电极(启动电极) 通过起动电阻和另一主电极连接，有助于灯
的顺利起动。 ④ 外泡壳 ✓ 抽成真空，还充入数十千帕的氖气或氖－氩混 合气体作绝热用。 ✓ 采用椭球形，起保温作用，防止环境对灯的影 响。 ✓ 内壁上涂敷荧光粉，将灯的紫外辐射或短波长 的蓝紫光转变为长波的可见光，提高光效，改 善光色。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
“高强度气体放电灯(HID－High Intensity Dischange)是高压汞灯、金属卤化 物灯和高压钠灯的统称，其放电管的管壁 负荷大于3W/cm2(即3×104W/m2)，工作期 间蒸气压在10132.5~101325Pa(0.1~1atm)之 间。
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