10_气体放电灯简介解析

气体放电灯简介第一团队组员：阮磊袁旦沈东辉倪友PPT制作：倪友平气体放电发光灯荧光灯（FluorescentLamp）HID灯（HighIntensityDischargeLamp）金属卤化物灯（MetalHalideLamp）高压钠灯（High-PressureSodiumLamp）高压汞灯（Mercuryvaporlamp）一荧光灯灯管中是压力约为0.8Pa的汞蒸汽，在电场作用下放电。在放电过程中，汞原子的价电子不断地从原始状态被激发成激发态，同时又激发态自发的返回到基态。将价电子的动能转化为电磁辐射能，并辐射初3.7nm的紫外线（另外还约有10%的85nm的短波紫外线）涂覆在灯管内壁上的荧光粉吸收353.7nm的紫外线，把它转化为可见光。荧光粉不同，发光的颜色也不同，这种现象称为光致发光。系统图系统图电极电极启辉器启辉器镇流器镇流器二金属卤化物灯金属卤化物灯主要依靠金属卤化物作为发光材料，金属卤化物以固体形态存在灯内。灯内必须充有少量的引燃气体氢或氙，以便点燃灯泡。灯点燃后，首先工作在低气压弧光放电状态，此时灯两极电压很低，约18～20V，光输出也很少，这时主要产生热能，使整个灯体加热。灯中的金属卤化物随温度升高不断蒸发，成为金属卤化物蒸气，在热对流的作用下，不断向电弧中心流动。一部分金属卤化物被电弧5500～6000K高温分解，成为金属原子和卤素原子，在电场的作用下，金属原子被激发发光。另一部分金属卤化物不被电弧高温所分解，在高温和电场双重作用下，直接激发形成分子发光。由于各种金属卤化物蒸发温度不同，因此，这些粒子陆续蒸发参与发光，所以有不同的原子光谱相继出现。随着温度的逐渐升高，电弧中金属原子密度逐渐增加，产生共振吸收，原子特征光谱逐渐减弱直至消失，并向长波段扩展。由于灯温进一步提高并建立热平衡，于是全部金属卤化物蒸发，分子光谱随之出现，光色及亮度也趋于稳定。灯内气压可达几十个大气压，灯内电弧由低压弧光放电转为高压弧光放电，灯两端电压由18～20V上升并逐渐稳定到100V左右，进入正常发光状态。金属卤化物灯的发光过程触发阶段金属卤化物灯内无灯丝，只有两个电极，直接加上工作电压不能点燃，必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。着火阶段灯泡触发后，电极的放电电压进一步加热电极，形成辉光放电，并为弧光放电创造条件。正常发光阶段在辉光放电的作用下，电极温度越来越高，发射的电子数量越来越多，迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常，全部过程需数分钟如果启动电流大，电源启动性能好，此过程可短些。金属卤化物灯的优缺点金属卤化物灯的最大优点是发光效率特别高，光效高达80～90Lm/W，正常发光时发热少，因此是一种冷光源。由于金属卤化物灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱，故显色指数特别高，即彩色还原性特别好，可达90%。金属卤化物灯的色温高，可达5000～6000K，专用投影机灯可达7000～8000K。在同等亮度条件下，色温越高，人眼感觉越亮。金属卤化物灯因亮度高、体积小，故相对寿命较短，由于材料、工艺的限制，目前国产金属卤化物灯寿命仍低于1000小时，进口的金属卤化物灯寿命可达几千小时。金属卤化物灯的另一个缺点是启动困难，必须用专门的触发器。启动后亮度系逐渐增加，如果启动能量过大，启动速度过快，会影响灯泡寿命，在电路设计时应充分考虑。三高压钠灯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。工作原理当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧。电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气。阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基戊无限循环，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，最后直至灯光或电路中的零、部件被过流烧毁。高压汞灯高压汞灯指汞蒸气压力为51～507kPa，主要发射波长在365.0nm的汞蒸气弧光灯。高压汞灯点燃时汞蒸气压为2～5个大气压，内管用石英玻璃。高压汞灯是一种效率高、寿命长的电光源。它由荧光泡壳和放电管两部分组成。放电管又细又短、只有人的手指大小、内装高压水银蒸气，放电管外面有一棉球形的荧光泡壳。通电后放电管产生很强的可见光和紫外线，紫外线照射在荧光泡壳上，发出大量可见光。高压汞灯工作时，电流通过高压汞蒸气，使之电离激发，形成放电管中电子、原子和离子间的碰撞而发光。放电时波长253.7nm的共振线(辐外光谱)被吸收,可见谱线强度增加,主要辐射的是404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0～579.0nm的可见谱线,此外还辐射较强的365.0nm的长波紫外线。普通400W的荧光高压汞灯色温约为5000K，一般显色指数40左右，光效60lm/W，寿命6000小时。