气体放电与光源之高压钠灯篇.doc

高压钠灯

一、 气体放电与光源简介
　　气体放电光源是利用气体放电发光原理制成的。
　　外界电场加速放电管中的电子，通过气体（包括某些金属蒸气）放电而导致原子发光的光谱，如日光灯，汞灯，钠灯，金属卤化物灯气体放电有弧光放电和辉光放电两种，放电电压有低气压、高气压和超高气压 3种。弧光放电光源包括：荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯。此种光源具有分立的线状谱。
　　正常状态下气体不是导体。当气体原子受到具有一定能量的电子碰撞时会被激发和电离而发光。当放电电流很小时，放电处于辉光放电阶段；放电电流增大到一定程度时，气体放电呈低电压大电流放电，这就是弧光放电。
　　我们可把气体放电光源分为三类：
　　1) 低压放电光源
　　灯内气体的总压强约1%大气压左右。
　　低气压放电光源有两种：辉光放电光源（霓虹灯、氖灯等）和弧光放电光源（低压钠灯、荧光灯、紫外线灯合部分感应无极灯等）。
　　低压气体放电灯发光体较大，发光均匀。其工作电流较小，辉光放电灯在几百毫安以内，弧光放电灯在1安培以内。灯功率因而也较小，一般在200瓦以内。低压气体放电灯从启动方式看有冷阴极和热阴极两种。冷阴极灯不需预热可直接高电压启动，如霓虹灯。热阴极灯需进行预热，当灯丝达到电子发射温度时再启动，如预热式荧光灯，需配用适宜的启动器进行预热启动。低压气体放电灯在灯点燃熄灭后一般可以立即再启动点燃。
　　2) 高压放电光源
　　灯内气体的总压强在1个～10个大气压。
　　光源有高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和微波硫灯、长弧氙灯等。
　　高压气体放电灯工作电流可以较大，是大电流工作，因而灯功率可以做得较大。它不需预热启动，可配用适宜的触发器直接启动。但高压气体放电灯在灯点燃熄灭后一般不可以立即再启动点燃，需间隔一段时间待灯冷却后再启动。
　　3) 超高压放电光源
　　灯内的气体总压强大于10个大气压。
光源有超高压氙灯、超高压汞灯等。发光体较小，近似高亮度点光源，便于控光。
二、 高压钠灯
1、工作原理
　　当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞气受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原子，使其获得能量产生电离或激发，然后由激发态回复到基态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，此时，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。 高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡。由于气体放电灯泡的负阻特性，如果把灯泡单独接到电网中去，其工作状态是不稳定的，随着放电过程继续，它必将导致电路中电流无限上升，最后直至灯管或电路中的零部件被过流烧毁。
2、伏—安特性
　　高压钠灯同其他气体放电灯泡一样，工作是弧光放电状态，伏—安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降。在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电路中必须串联一具有正阻特性的电路元件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器、电感受器等均肯有限流作用。 电阻性镇流器体积小，价格便宜，与高压钠灯配套使用会发生启动困难，工作时电阻产生很高的热量，需有较大的散热空间、消耗功率很大，将会使电路总照明效率下降。它一般在直流电路中使用，在交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。 电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大，温升低，在电源频率较低时，电容器充电时，会产生脉冲峰值电流，对电极造成极大损害，灯光闪烁，影响灯泡使用寿命；在高频电路中工作，电压波动能达到理想状态，成为理想的镇流器。 电感性镇流器损耗小，阻抗稳定，阻抗菌素性偏差小，使用寿命长，灯泡的稳定度比电阻性镇流器好，目前与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器。其缺点较笨重及价格偏高。 另外，电子镇流器已经开始出现，目前其价格昂贵，可靠性还不能与高压钠灯相匹配，除特殊场合使用外，一般情况下很少被采用。 所以，高压钠灯必须串联与灯泡规格相应的镇流器后方可使用。高压钠灯的点灯电路是一个非线性电路，功率因数较低，因此在网路上考虑接补偿电容，以提高网路的功率因数。
启动特性
高压钠灯启动后，在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电。这时候，灯泡工作电压很低，电流很大；随着放电过程的继续进行，电弧温度渐渐上升，汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所决定，当放电管冷端温度达到稳定，放电便趋向稳定，灯泡的光通量、工作电压、工作电流和功率也处于正常工作状态。在正常工作条件下，整个启动过程约需 10 分钟左右。
启动特性
　　高压钠灯启动后，在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电。这时候，灯泡工作电压很低，电流很大；随着放电过程的继续进行，电弧温度渐渐上升，汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所决定，当放电管冷端温度达到稳定，放电便趋向稳定，灯泡的光通量、工作电压、工作电流和功率也处于正常工作状态。在正常工作条件下，整个启动过程约需 10 分钟左右。
光和电参数
高压钠灯的光和电参数
　　显色指数已提高到 Ra =70 ～ 80
光通量维持率
　　发光效率可达 80 流明 / 瓦以上，最高发光效率140流明/瓦
电源电压变化对光、电参数的影响
　　电源电压的波动必将引起灯泡个、电参数的变化，由图 2.3 可见，如果电源电压上升将引起灯泡工作电流增大，促使电弧管冷端温度提高，汞、钠蒸气压增高，工作电压、灯泡功率随着增高，造成要泡寿命大大下降；反之，电源电压降低，灯光不能正常工作，发光效率下降，还可能造成灯泡不能启动或自行熄灭。所以，要求客户在灯泡使用时，电源电压的波动不宜过大，一般要求在额定值 +6% ～ -8% 范围之内变化。
寿命
　　高压钠灯的寿命
　　高显色高压钠灯的寿命
　　平均寿命
　　平均寿命指一批受试灯泡样品点燃至 50% 数量损坏时之时数。
显色性的改善
　　白炽灯泡工作时发出暖色光，而且显色性极佳（显色指数 Ra=100 ），从它诞生至今的相当长时间时里，仍然被人们广泛使用的照明光源。虽然使用高压钠灯虽然有许多优点，但是光色（ Ra=30 ）、色温约 2000K 。为了保持高压钠灯的长寿命、高发光效率和暖色调气氛；在改善显色性方面，人们经过孜孜不倦地努力，已研制出符合上述要求的高显色高压钠灯（又称白光高压钠灯）。

白光高压钠灯
高显色高压钠灯是在高压钠灯的基础上，采用提高钠蒸气压和增大电弧管管径，同时在电弧管两端裹上一层铌箔，提高冷端温度等措施来改善显色性；另外，提高充入电弧管内氙气压力，使电弧中心部分温度升高，而其余放电部分温度较低，通过改变电弧温度分布的途径来改善显色性，其显色指数已提高到 Ra =70 ～ 80, 发光效率可达 80 流明 / 瓦以上，可拓宽应用领域，为使用高显色高压钠取代白炽煤泡成为现实。
工作电路系统
　　在高压钠灯的工作电路中除了灯泡外，还必须按内触发高压钠灯或外触发高压钠灯分别选用相应的工作电路，如灯泡 + 镇流器或者灯炮 + 镇流器 + 触发器的工作电路，方可达到高压钠灯正常工作的要求。

高压钠灯工作电路系统
外触发高压钠灯的燃点电路
　　外触发高压钠灯的燃点电路中必须与配套镇流器串联使用外，还要在灯泡两端并联一个触发器后，高压钠灯方可正常使用。目前，高压钠灯触发器普遍由电子元件组成，亦称为电子触发器。它具有无机械触点、可靠性好、体积小、重量轻、使用方便等优点，而受到用户的青睐。
两端倍压式电子触发器的启动电路
　　两端倍压式电子触发器的电原理图，其工作原理如下：电源电压在负半周时，电流经过 V 1 、 L 1 和 L 2 向 C 2 充电，同时，经过 L 1 向 C 1 充电，当电源电压达到最大值 220V ×√ 2=311V 时， C 1 和 C 2 充电电压达到约 300V ，由于 V 1 的单向导电特性， U C2 电压值保持不变，而 U C1 逐渐放电，直至电压为零；当电源电压在正半周时，又通过 L 1 对 L 2 的匝数比为 10 ： 1 ，经过 L 1 升压后输出脉冲电压可达 3000V ，使灯泡启动点燃。 两端倍压式电子触发器的电路简单，因晶闸管的触发电流随温度变化较大，开启式电压会在很大范围内漂移工作可靠生差。它是早期使用的高压钠灯电子触发器。
双向晶闸管触发器启动电路
近年来，双向晶闸管触发器使用普遍电原理图，其工作原理如下：当电源电压正半周时， V2 触发导通， C1 经过 L2 和 C2 放电， L2 上产生感应电动势，经 L1 耦合产生脉冲高压，使灯泡启动点燃；在电源负半周时，灯泡仍然能启动点燃。 图 3.4 3.3.3 三端电子触发器启动电路 由于某些使用场合的局限性，往往灯泡与镇流器、触发器之间距离甚远，导致电子触发器输出的脉冲高压在输送至灯泡途中损耗很大，灯泡两端电压偏低不能启动。建议用刻使用三端式电子触发器和三端式镇流器组成的启动电路，就可以改善电路和启动特性。此电路特点：它运用镇流器的电感线圈作为脉冲变压器，使电感量增加，放电持续时间延长，有利于灯光启动。
高压钠灯光电参数

产品
型号
灯功率(W)
灯电压(V)
灯电流(A)
光通量(lm)
色温(K)
显色指数(Ra)
平均
寿命(h)
灯头型号
灯总长A(mm)
光中
心距B(mm)
灯直径C(mm)
灯重量(g)
包装
重量
(只/箱)
NG150
150
100
1.80
14500
20000
≤25
24000
E40
206
(Max211)
130
46
(Max47)
186
12
NG250
250
3.00
27000
252
(Max257)
158
219
NG400
400
4.60
48000
280
(Max285)
175
230

产品名称： 高压钠灯
详细说明
型号 功率 灯电流 光通量 色温 直径 全长 灯头 平均寿命 玻壳
NG50-T 50W 0.76A 3400lm 2000K 37.5mm 155mm E27 18000h T
NG70-T 70W 0.98A 5800lm 2000K 37.5mm 155mm E27 18000h T
NG100-T 100W 1.20A 9200lm 2000K 37.5mm 1 55mm E27 18000h T
NG110-T 110W 1.30A 10000lm 2000K 37.5mm 155mm E27 18000h T
NG150-T1 150W 1.80A 15000lm 2000K 37.5mm 170mm E27 18000h T
NG150-T2 150W 1.80A 15000lm 2000K 46mm 215mm E40 18000h T
NG250-T 250W 3.00A 26000lm 2000K 46mm 260mm E40 24000h T
NG400-T 400W 4.60A 47000lm 2000K 46mm 280mm E40 24000h T
NG600-T 600W 6.20A 65000lm 2000K 46mm 280mm E40 2 4000h T
NG1000-T 1000W 10.30A 120000lm 2000K 66mm 385mm E40 18000h T

特点： 发光效率高，寿命长；节能环保，性能稳定, 良好的透雾性。

应用：道路照明，城市照明，机场，码头，及工业照明等场合，应用极广。

二、应用情况介绍
高压钠灯使用时发出金白色光，它具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。
高压钠灯报价：

产品名称： 高压钠灯
产品型号： NG250-T
原 产 地： 上海
参考价格： 32元/只

产品名称：高压钠灯PH SON-T70WP
当 前 价：62.60元/个
最小起订：不限

产品名称：高压钠灯泡
当 前 价：20.00元/个
最小起订：50 个

产品名称：高压钠灯PH SON 150W
当 前 价：65.10元/个
最小起订：不限

产品名称：高压钠灯PH SON-T 100
当 前 价：58.80元/个
最小起订：不限

产品名称：飞利浦，400W，高压钠灯
当 前 价：76.00元/只
最小起订：12 只

产品名称：内触发高压钠灯SON I 70W
当 前 价：59.90元/个
最小起订：不限

产品名称：涂粉高压钠灯，道路照明灯，钠灯
当 前 价：1.00元/只
最小起订：500 只

产品名称：高压钠灯，道路照明灯，泛光灯，
当 前 价：1.00元/只
最小起订：500 只