Admin气体放电灯是利用电流通过气体产生发光现象制成的灯。气体放电灯消耗的能量仅为白炽灯1/2-1/3。气体放电灯的光谱是不连续的,光谱与气体的种类及放电条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和放电电流大小,可得到主要在某一光谱范围的辐射。低压汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中常用的光源,统称为光谱灯。例如低压汞灯的辐射波长为254nm,钠灯的辐射波长为589nm,它们经常用作光电检测仪器的单色光源。如果光谱灯涂以荧光剂,由于光线与涂层材料的作用,荧光剂可以将气体放电谱线转化为更长的波长,目前荧光剂的选择范围很广,通过对荧光剂的选择可以使气体放电发出某一范围的波长,如,照明日光灯。
1、高强度气体放电灯:由于管壁温度而建立发光电弧,其发光管表面负载超过3W/cm2 的放电灯。如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。
2、低气压放电灯:荧光灯(低压汞灯)、低压钠灯、无极灯。其中的荧光灯是应该最广泛、用量最大的气体放电光源。它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长等优点。荧光灯的发光效率是白炽灯的4-5倍,寿命是白炽灯的3-8倍,是高效节能光源。
气体放电灯放电发光的过程基本分为3个阶段
①放电灯接入工作电路后产生稳定的自持放电,由阴极发射的电子被外电场加速,电能转化为自由电子的动能;
②快速运动的电子与气体原子碰撞,气体原子被激发,自由电子的动能又转化为气体原子的内能;
③受激气体原子从激发态返回基态,将获得的内能以光辐射的形式释放出来。
上述过程重复进行,灯就持续发光。放电灯的光辐射与电流密度的大小、气体的种类及气压的高低有关。一定种类的气体原子只能辐射某些特定波长的光谱线。低气压时,放电灯的辐射光谱主要就是该原子的特征谱线。气压升高时,放电灯的辐射光谱展宽,向长波方向发展。当气压很高时,放电灯的辐射光谱中才有强的连续光谱成分。
大多数气体放电灯是利用弧光放电特性制成的,具有电压随电流增加而下降的负阻特性,为了使放电稳定,必须在电源与放电灯之间设置镇流装置,用来限制灯的工作电流,确保灯稳定地工作。这个镇流装置我们通常称为镇流器。镇流器是一个使气体放电灯稳定放电的器件。
镇流器的种类很多,从原理上来说可以由电阻、电容、电感和漏磁变压器等独立组成,也可以由这些器件组合或由其他电子元件组成。
1.电阻镇流
电阻镇流是依赖电阻上的电压正比于电流的关系来调节灯电流的,在直流供电的气体放电光源电路中应用电阻镇流器,电路简单、安装容易。当兼顾电路效率和灯的工作稳定性时,有VLAMP=0.6Vn时,η=60%,可以看出镇流电阻的功耗很大,电路的工作效率很低。
电阻镇流在交流供电中有少量应用,如自镇流高压汞灯利用钨丝作镇流器件,许多高频基准镇流器也是用电阻制成。在交流电路中使用电阻镇流器会影响灯电流的波形,灯的发光效率也会下降,电路稳定性变差,但电路的功率因数相对较高。
2.电容镇流
电容器在低频交流电路中工作时,灯电压波形近似为方波。由于电容器不能限制瞬时电流,所以会产生一个峰值很高的灯电流,这使灯电流波形严重失真,对灯的电极产生十分有害的影响,造成灯管寿命缩短,并使灯管发光闪动,因此电容镇流方式在低频交流电路中很少应用。
3.电感镇流
电感镇流是利用电感器的自感原理工作的,即它通过电感上的电压正比于电流的时间变化率来调节灯电流。由于灯电流滞后电源电压一定位相(所以也称为滞后型镇流器),电路的功率因数较低,一般在0.5左右。电感镇流对供电电压的变化较敏感,镇流效果不太稳定。电感镇流具有电路简单、比电阻镇流损耗低、能改善灯电流波形和工作稳定等优点,在各类气体放电灯中得到广泛应用。
在高压气体放电灯中,为了获得较高的点火电压,可以用漏磁变压器作为电感型镇流器应用。漏磁变压器属于滞后型镇流器,虽然体大笨重,噪声也大,但它能获得比电源电压更高的开路电压,用于灯管电压高于电源电压的气体放电灯(例如霓虹灯、冷阴极灯、紫外线灯等)时,能明显改善启动性能。
4.电感、电容(LC)镇流
LC镇流器有两种形式,一种是由电感和电容串联组成的镇流器,通常设计成容抗比感抗大,使电路总体上呈容性。当容抗为感抗的2.76倍时,电路的恒流特性最稳定。这种镇流电路的灯电流超前电源电压一定的相位,属于超前型镇流器。
LC超前型镇流器功耗较小,有较好的稳流特性,灯启动时的短路特性也好,与滞后型的电感镇流器配合应用,可较好地改善电路的功率因数。但因为灯电流过零时,电源电压的峰值与灯电压的方向正好相反,重复电离的电压较低,致使重复着火能力较差。
5.电子镇流
电子镇流器是由电子元件组合而成的新型镇流器,它实质上是一个电源变换器,将工频交流转换为20～100kHz的交流电压,用以启动并点亮荧光灯。采用高频交流电子镇流器可以提高灯管的发光效率,避免工频噪声,减小镇流器的体积和重量,提高功率因数,并易于实现智能控制。原则上适用于各类气体放电灯,但对荧光灯特别是紧凑型荧光灯的应用发展更为迅速。
电子镇流器有如下优点:
1)功率因数高,减少了无功损耗,提高了供电设备的容量利用率,减少线路的损耗
2)节能,电子镇流器自身的功率损耗低,仅为电感镇流器的40%左右
3)光效高,荧光灯在30KHZ左右的高频下的光效提高20%
4)灯管寿命延长。无需反复启动,不会使灯管过早发黑
5)低温、低压启动性能好
6)无频闪,灯管在高频下工作时,发光稳定,人眼感觉不出光线的闪烁
7)避免工频噪声,有利于在安静的环境中工作和学习
8)体积小、重量轻
9)容易实现智能控制,包括调光、远程监控等技术
气体放电灯(荧光灯、钠灯、汞灯、金属卤化物灯)比白炽灯光效高、寿命长,在各种场所的照明中被大量使用。北京每年使用含有汞的各种气体放电灯在2000万支以上。按每支灯平均含汞30毫克,废灯破损后可释放出大量汞蒸气。汞蒸气不但对人体直接产生危害,而且渗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,使农作物被污染。经检测:一支常温下打碎的40W荧光灯瞬间可使周围空气中的汞蒸气浓度高达10-20mg/m3,大大超过国家大气质量标准中对汞最大允许浓度0.01mg/m3的1000-2000倍。
人类置于含有浓度为1.2-8.5mg/m3的汞蒸气的空气中,即会引起急性汞中毒。目前,北京废旧气体放电灯的回收基本处于无人管理的状态,破碎的旧灯混在生活、工业垃圾中。为此,照明学会专家建议尽早解决废旧气体放电灯的回收和处理问题,具体建议如下:
一、大力进行科普宣传,提高环保意识,让大家了解废旧气体放电灯破碎后汞污染的危害性。对于使用过的废旧气体放电灯,严禁随意砸碎投入垃圾箱。
二、在街道及各单位设立分类垃圾箱,将其废旧气体放电灯完整放入专用垃圾箱内,便于集中回收处理。
三、建立专业回收经营公司,有偿回收各单位及街道分类存放的废旧气体放电灯,统一送到净化处理厂。
四、建设净化处理厂,对回收的废旧气体放电灯进行综合利用处理,回收废旧灯中的汞,防止污染。
五、制定相关回收废旧气体放电灯的法规,依法管理有毒有害的废弃物。充分利用市场原则,实行以旧换新,鼓励回收。
六、目前应提倡使用汞齐荧光灯和T5荧光灯(即直径为16mm的)代替液汞灯和T12荧光灯(即直径为28mm以上的)。汞齐荧光灯破碎后扩散在大气中的汞只有液汞灯的1/5-1/10,T5灯用汞量只有T12的1/3左右,成本虽有一点提高,但可大大减少汞的污染,同时可增大发光效率及延长使用寿命。
免责声明：本站文字信息和图片素材来源于互联网，仅用于学习参考，如内容侵权与违规，请联系我们进行删除，我们将在三个工作日内处理。联系邮箱：chuangshanghai#qq.com（把#换成@）