【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上放電中Page 8就沒(méi)有什么壽命限制，導(dǎo)致燈出現(xiàn)問(wèn)題的原因可能是鎮(zhèn)流器中電子元器件損壞或者熒光粉因 為時(shí)間長(zhǎng)而失效，所以其經(jīng)濟(jì)壽命可能短于真實(shí)壽命。低壓放電用在照明中的低壓放電中的金屬主要是汞和鈉。氖放電用于指示燈和警告燈。低壓放 電的大部分長(zhǎng)度被一個(gè)很均勻的稱為正柱區(qū)的等離子體占有。在熒光燈和低壓鈉燈中，這是產(chǎn)生高效輻射的區(qū)域。在熒光燈中包含的汞蒸氣氣壓約為 6*103Torr()，稀有氣體如氬 的典型氣壓為2 Torr(266Pa)。熒光燈(低壓鈉燈)工作需要一個(gè)最佳汞氣壓(鈉氣壓)，而且熒光燈要細(xì)且長(zhǎng)。為了使熒 光燈工作穩(wěn)定，燈的電壓必須是 100V，長(zhǎng)度必須約為 1M。在緊湊型燈中使用的窄管具有 更高的電場(chǎng)，放電長(zhǎng)度更短，管子必須折疊起來(lái)以獲得必要的燈長(zhǎng)度。在無(wú)極燈中，加在燈電壓上的約束不再適用。這就是為什么無(wú)極燈可以制成類似于白熾燈的形狀的原因。惰性氣 體(氖、氬、氪或是它們的混合氣體)在放電過(guò)程中起著非常重要的作用。高壓放電低氣壓放電中的氣壓升高，氣體被加熱，最后處在一個(gè)大氣壓范圍內(nèi)，氣體溫度僅比電子溫 度(主要在 4000K~6000K 的范圍)低幾K，要維持如此高的氣體溫度，則必然存在溫度梯 度，中心區(qū)域變熱。沿著溫度梯度方向流向管壁的熱能損失限制此種電弧的輻射效率約為 60%。蒸氣的參數(shù)由于選擇性輻射可以調(diào)整使輻射主要發(fā)生在可見(jiàn)光區(qū)域。高的氣體溫度有助于激 發(fā)和電離，由于大部分的電流通過(guò)中心區(qū)域，電弧中心區(qū)域非常熱，絕大多數(shù)的光在中心產(chǎn) 生，這就是為什么高氣壓放電電弧繩化的原因。中心熱區(qū)域的氣體密度低于外部冷區(qū)域。如 果該放電沿水平方向，則熱的中心區(qū)域就會(huì)朝上彎曲，這就是為什么把此種放電稱為電弧的 原因。這也解釋了為什么高氣壓放電并非全體都是高熱的，彎曲引起的微小變化也能引起光 色的顯著變化，在極端的情況下，它可能引起管壁過(guò)熱而損壞?；瘜W(xué)種類及金屬鹵化物電弧能在高氣壓電弧的器壁溫度下(如 1000K)維持足夠高的蒸氣壓，并且能產(chǎn)生明顯的可見(jiàn)光 輻射的元素的種類非常少，實(shí)際上用于照明光源的填充元素通常只有氙、鈉和汞，但絕大多 數(shù)金屬元素產(chǎn)生的金屬鹵化物比它們自身還要活潑得多。許多元素，尤其是元素周期表中那 些過(guò)渡金屬和稀土金屬元素，具有非常多的能級(jí)數(shù)目，并且能輻射出數(shù)千條光譜線。其中的 一些元素如鈧、鏑等，在可見(jiàn)光區(qū)域能產(chǎn)生非常豐富的輻射。其他的一些元素，如銦、鉈和 鈉，可以產(chǎn)生非常強(qiáng)的線光譜(分別對(duì)應(yīng)藍(lán)色、綠色和黃色)。以上這些事實(shí)構(gòu)成了金屬鹵化物燈的理論基礎(chǔ)。假如我們將幾毫克的金屬鹵化物碘化鉈(TlI)與汞和稀有氣體一起放入放電管中，在放電 被觸發(fā)的過(guò)程中，汞迅速被蒸發(fā)，管壁變得足夠熱使部分碘化鉈被蒸發(fā)出來(lái)。這些碘化鉈通 過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入最高溫度約為 6000K 的汞電弧，在高溫下，碘化鉈分解為原子:TlI=Tl+I。鉈原 子能輻射出很強(qiáng)的 535nm 的綠色光譜線。與鉈相比碘的激發(fā)能要大得多，因此幾乎沒(méi)有碘 的輻射。對(duì)于相當(dāng)簡(jiǎn)單的僅充有鉈、鈉、汞和碘元素的金屬鹵化物燈，假定燈內(nèi)已達(dá)到局部熱平衡的 工作狀態(tài)，為簡(jiǎn)化分析，我們忽略了Hg、HgI、HgII、I2 和Na2 等化學(xué)種類。在非常低 的溫度下，僅有少量的Na2I2 的二聚物，隨著溫度上升，TlI 和NaI 的分子就會(huì)分解成原子，并可能產(chǎn)生輻射。進(jìn)一步升高溫度，這類原子還會(huì)被電離。由于NaI 比TlI 更易電離，所以在這類金屬鹵化物燈內(nèi)，在電弧溫度最高處的大多數(shù)電子來(lái)自鈉原子，因此光譜由鈉決定。鈉比汞要容易電離。由于電子可以通過(guò)鈉的電離得到補(bǔ)充，這意味著碘化鈉蒸發(fā)時(shí)，電弧溫 度將下降，電弧溫度的下降導(dǎo)致汞的線光譜發(fā)射的減少，因此其光譜將內(nèi)鈉和鉈所決定。這Page 9也就是為什么在充有 100Torr 鈉和 1000Torr 汞的高壓鈉放電中幾乎沒(méi)有汞原子輻射的原因。在穩(wěn)定狀態(tài)下，汞原子所起的作用主要是減少熱傳導(dǎo)損失，從而提高輻射效率。雖然金屬鹵 化物電弧常被描述成帶有附加萬(wàn)分的汞電弧，但這是完全錯(cuò)誤的，因?yàn)槟切┙饘冫u化物完全 控制了電弧的行為。以上的這些觀點(diǎn)適用于任何一種金屬鹵化物放電形式。為了得到一個(gè)高效的顯色指數(shù)優(yōu)良的 白色光源，金屬鹵化物燈的設(shè)計(jì)者們可以有許多方法，包括所添加的金屬鹵化物的種類和數(shù) 目等等。這些設(shè)計(jì)上的自由也伴隨著一些麻煩:比如金屬鹵化物會(huì)與燈電極及管壁發(fā)生緩慢 的反應(yīng)。這樣，燈的壽命、光色的穩(wěn)定性、光色的可變性、電弧中光色的分層、燈的維護(hù)、啟動(dòng)以及閃爍等等都將受到這些化學(xué)反應(yīng)的影響。這也是為什么自從金屬鹵化物燈在 1959 年問(wèn)世 35 年后，仍然沒(méi)有完全取代其他高強(qiáng)度氣體放電光源的原因。盡管這樣，適當(dāng)?shù)貞?yīng) 用金屬鹵化物燈還是帶來(lái)了很多好處。今天，金屬鹵化物燈能夠獲得銷(xiāo)售成功是 30 年來(lái)長(zhǎng) 足進(jìn)步的結(jié)果。發(fā)光和熒光粉 熒光粉用于將紫外輻射轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)輻射。在熒光燈中，為了產(chǎn)生光的需要，熒光粉也被用來(lái) 增加紅色輻射以求改善高壓汞燈與金屬鹵化物燈的顏色。“發(fā)光”一詞被用于描述能量被物質(zhì)吸收，并以光子的形式被重新發(fā)射出來(lái)的一般過(guò)程。其中。入射的光子被吸收，然后以一個(gè)較長(zhǎng)的波長(zhǎng)再發(fā)射，這是在燈中的一種形式稱作“熒光”普遍使用的一個(gè)過(guò)程。在吸收與發(fā)射期間有一個(gè)延遲，可能在 109S 和幾分之一秒之間。伴有 長(zhǎng)時(shí)間延遲的過(guò)程通常是指磷光?！八雇锌怂?Stocks)位移”指的是波長(zhǎng)增長(zhǎng)而能量損失，這是熒光燈工作的一個(gè)固有部分。波長(zhǎng)的變換是通過(guò)將入射光子的一部分能量轉(zhuǎn)化為晶格振動(dòng)而完成的。在由放電產(chǎn)生的紫外波長(zhǎng)處，熒光粉必須有很強(qiáng)的吸收帶，它也必須在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)有一 個(gè)發(fā)射帶。高效要求在可見(jiàn)光區(qū)吸收率低，一般說(shuō)來(lái)，QE 在高溫時(shí)下降，因此為特定燈選 用的熒光粉，必須在管壁溫度下能夠有效地工作。固體熒光粉可以是離子的、半導(dǎo)體的、或者是有機(jī)的。只有第一種具有燈工作需要的特性。離子熒光粉包含堅(jiān)固的晶格結(jié)構(gòu)，在其中，催化劑原子被引入，但其濃度為 1%。催化劑形 成一個(gè)在確定的晶格座上的離子，并受到電力— 晶場(chǎng)—它相對(duì)于自由離子改變它的能級(jí)。離 子與晶格振動(dòng)耦合，這是由于當(dāng)周?chē)Ц裾駝?dòng)時(shí)，晶場(chǎng)波動(dòng)，使催化劑承受不同的力，因此 催化劑離子的能級(jí)取決于周?chē)Ц裰械碾x子的相對(duì)位置。熒光燈中的熒光粉暴露于離子與光子有害混合物的轟擊下，使光輸出在壽命期間退化。這就 導(dǎo)致紫外與可見(jiàn)光的吸收，從而降低熒光粉的轉(zhuǎn)換效率。退化的主要原因是: ?形成光或紫外吸收色心的紫外轟擊，這是由晶格缺陷中的電子陷井而引起的。?激發(fā)和電離的汞到達(dá)熒光粉表面，引起在暴露于放電的熒光粉表面吸收汞原子的光注入。?在熒光粉與玻璃的交界處形成鈉(來(lái)自玻璃)與汞的吸收混合物。用于緊湊型熒光燈中的 稀土激活熒光粉具有特別抗傷害的晶格以及出色的維持率，正是這些熒光粉的發(fā)明使緊湊型 熒光燈的設(shè)想變?yōu)樯虡I(yè)現(xiàn)實(shí)。三基色熒光粉:紅(610nm)粉、綠(545nm)粉、藍(lán)(6450nm)粉。稀土金屬材料熒光粉 三種基色為紅、綠、藍(lán)。即稀土金屬在紫外線照射呈三種基本色，再按比例混成各種顔色的 可見(jiàn)光。場(chǎng)致發(fā)光這是將電直接轉(zhuǎn)化為光的過(guò)程。最近幾年，發(fā)光二極管(LEDs)憶作為公共場(chǎng)所的指示燈，而且具有不同的顯示。它們正 變得更有效、更亮。已經(jīng)制造出效率大于 20%的紅色發(fā)光二極管，具有現(xiàn)實(shí)效率的藍(lán)色與Page 10綠色的二極管也剛出現(xiàn)。人們正計(jì)劃把它們應(yīng)用于需要大量光和高亮度的地方，例如汽車(chē)剎 車(chē)明明以及交通信號(hào)。在這些場(chǎng)合它們超過(guò)傳統(tǒng)燈的主要優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)。高純度的半導(dǎo)體材料具有非常高的電阻率。微量的故意添加物—施主物質(zhì)或者受施物質(zhì)—提 供了能夠攜帶電子的額外電子或空穴(由于電子的離開(kāi)而形成的正電實(shí)體)。這樣能級(jí)就形 成能帶。當(dāng)一個(gè)能(導(dǎo)帶)中的一個(gè)電子與另一個(gè)能帶(價(jià)帶)中的空穴復(fù)合時(shí)，具有由能 帶隙給定能量的光發(fā)射可以發(fā)生。因此，一個(gè)發(fā)光二極管是一個(gè)將電子與空穴注入半導(dǎo)體的 器件。另外，也存在引起損失的過(guò)程，效率可能是低的，但是隨著研究和發(fā)展，它正在改善 之中。紅色發(fā)光二極管是基于象磷砷化鎵這樣的半導(dǎo)體，它在可見(jiàn)光區(qū)發(fā)射相對(duì)窄的譜線，其波長(zhǎng) 由帶隙決定。在紅色與綠色之間不同的波長(zhǎng)可以通過(guò)改變磷與砷的比例獲得。藍(lán)色發(fā)射需要 象碳化硅這樣的材料。第三節(jié)燈具一、燈具的功能基本功能是提供與光源的電氣連接，此外還有許多其他重要的功能。大部分光源全方位地發(fā) 射光線，這對(duì)大多數(shù)應(yīng)用而言是浪費(fèi)的并由此造成眩光。因此，對(duì)大多數(shù)燈具而言，調(diào)整光 線到預(yù)期方位，同時(shí)把光損失降至最低，減少光源的眩光，擁有令人滿意的外形及強(qiáng)化燈點(diǎn) 燃與未點(diǎn)燃環(huán)境的裝飾性是它們的一項(xiàng)功能。燈具必須是耐用的，且能為光源，如有必要，有時(shí)也為控制電氣附件提供一個(gè)電氣、機(jī)械及熱學(xué)上安全的殼體。光源的防護(hù):光源除需要電氣連接以外，還必須有機(jī)械支撐并要受到防護(hù)，防護(hù)程度視要求 而定。適宜的機(jī)械性能:燈具部件必須有足夠強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，從而確保在安裝和使用時(shí)有適當(dāng)?shù)哪?久性，同時(shí)有充分強(qiáng)的懸掛強(qiáng)度，金屬部件必須有足夠的耐腐蝕能力。殼體要求:室外用燈必須有嚴(yán)格的防塵和防水要求，而對(duì)某些特殊要求的室內(nèi)燈具也要提供 防護(hù)，以抵御水和塵埃的侵入。為了根據(jù)防塵和防潮的程度來(lái)劃分外殼的防護(hù)等級(jí)，使用了 防護(hù)等級(jí)代碼。序號(hào)IP(International protection)防護(hù)等級(jí) IP68 第二個(gè)號(hào)碼表示防水等級(jí)防護(hù)等級(jí)代碼 第一個(gè)號(hào)碼表示防塵等級(jí) 說(shuō)明 是國(guó)際上用來(lái)認(rèn)定燈具的防護(hù)等級(jí)的代號(hào)，IP 等級(jí)由兩個(gè)數(shù)字組成，第一個(gè)數(shù)字表示燈具防塵。第二個(gè)數(shù)字則表示燈具防水。數(shù)字越大則表示燈具防護(hù)性能越佳。防護(hù) 類別 等級(jí)號(hào)碼 防 護(hù) 程 度 定 義 防 塵 等級(jí) 0 無(wú)防護(hù)無(wú)特殊的防護(hù) 防止大于50mm 的物體侵入防止人體不慎碰到燈具內(nèi)部零件。防止直徑大于50mm 物體 侵入 防止大于 12mm 的物體侵入防止手指碰到燈具的內(nèi)部零件 的工具、電線或物體的侵入Page 114 防止大于 的物體侵入防止直徑大于 的蚊蠅、昆蟲(chóng)或物體的侵入 防塵無(wú)法完全防止灰塵侵入，但侵入灰塵不會(huì)影響燈具正常工作 6 防塵完全防止灰塵入侵 防 水 等級(jí) 0 無(wú)防護(hù)無(wú)特殊的防護(hù) 防止滴水侵入可防止垂直滴下的水滴 傾斜 15 度時(shí)仍防止滴水侵入 當(dāng)燈具傾斜 15 度時(shí)，仍可防止滴水 度方向所噴灑的水 3 防止噴灑的水侵入 防止雨水垂直入夾角小于50 4 防止飛濺的水侵入 防止各方向飛濺而來(lái)的水侵入 5 防止噴射的水侵入 防止各方向噴嘴噴射的水 防止大浪的水侵入 防止大浪或噴水孔急速噴出的水侵入 防止浸水的水侵入燈具浸入水中在一定時(shí)間或水壓條件下，仍可確保燈具正常工作 防止沉沒(méi)的影響燈具無(wú)期限沉沒(méi)水中在一定水壓條件下，仍可確保燈具正常工作電氣要求:燈具也可根據(jù)保護(hù)使用者防電擊的方式進(jìn)行分類。類型1 的燈具有基本絕緣，所 有的金屬體都與一個(gè)接地端子連接，該端子用來(lái)與建筑供電中的接地系統(tǒng)相連接。類型 2 的燈具防護(hù)由雙重絕緣下工作的兩線照明電路提供。類型0 的燈具不接地，僅有普通絕緣措 施。各種電器元件和電線都必須在安全情況下工作。熱要求:各部件的工作溫度不能超過(guò)歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN60598— 英國(guó)出版的 BS4533(BSI1981—1990)所規(guī)定的數(shù)值。熱耐久性試驗(yàn)是在比額定環(huán)境溫度高10?、開(kāi)關(guān)循環(huán)交替，過(guò)電壓為 5%~10%的條件下工作7 天。試驗(yàn)時(shí)間和過(guò)電壓值視光源和控制電器的類別而 定。標(biāo)志要求:必須有生產(chǎn)廠家的標(biāo)識(shí)、供電電壓、額定功率、分類、額定最高溫度等。標(biāo)志必 須耐久，制作方法經(jīng)得起試驗(yàn)。光度學(xué)要求:通常對(duì)于燈具本身并沒(méi)有規(guī)定光度方面的要求，而在設(shè)施中要利用燈具的性能 說(shuō)明它的要求，所以有例外，應(yīng)該注意。測(cè)試:新設(shè)計(jì)產(chǎn)品在工廠投產(chǎn)以前要進(jìn)行一整套的測(cè)試項(xiàng)目，包括機(jī)械測(cè)試、外殼測(cè)試、電 氣試驗(yàn)、熱測(cè)試和光度學(xué)測(cè)試。二、燈具的分類按安裝方式分為:嵌入式、移動(dòng)式和固定式三種。按用途方式分為:民用燈具、建筑燈具、工礦燈具、投光照明燈具、公共場(chǎng)所燈具、嵌 入式燈具、船用熒光燈照明燈具、道路照明燈具、汽車(chē)摩托車(chē)飛機(jī)照明燈具、特種車(chē)輛標(biāo)志 照明燈具、電影電視舞臺(tái)照明燈具、防爆燈具、水下照明燈具。三、材料及加工過(guò)程制造燈具的常用材料為:鋼板、鋁合金鑄材、型材、塑料材料、鋅合金鑄件、填料和封接材料(橡膠、泡沫、樹(shù)脂、等)玻璃、光控制材料、(高純鋁、不銹鋼、拋光玻璃等)。鋼板應(yīng)用:可用于燈具壓條、小燈體、燈蓋、嵌入式燈具盒、控制盤(pán)、底座及投射器。等級(jí)及特性:低碳鋼有較好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性，但不耐腐蝕，有圈筒、片或板材形式，厚 度為 ~。對(duì)于室內(nèi)不太注重美觀的使用場(chǎng)所，選用的鋼板的表面最好鍍一層鋅，但對(duì)大多數(shù)使用場(chǎng)所必須刷漆。預(yù)鍍層材料Page 12加工:切、鉆孔、沖、彎及壓的工藝。人工操作:先剪出外形，再?gòu)澃鍥_壓或飛輪沖壓。半自動(dòng)操作:CNC 控制，部件移動(dòng)由操作者完成。自動(dòng)冷滾卷成形:板條通常采用此類方式加工。滾卷機(jī)金屬片自動(dòng)生產(chǎn)控制:對(duì)于大型的盒式嵌入燈和吸頂燈具的制造，歐洲的設(shè)備生產(chǎn)廠家已經(jīng) 完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)機(jī)械化。沖壓:對(duì)于一些較小的圓型燈具，一般是用深沖成形級(jí)別的低碳鋼板直接沖壓成形的。附屬的鋼制部件:在噴涂前，無(wú)涂層的鋼材料可以點(diǎn)焊或者連續(xù)焊接。然而未涂層材料必須 用鉚釘、螺母和螺栓、自攻螺釘或粘合劑連接。涂裝:通常采用粉末涂裝工藝。相對(duì)傳統(tǒng)的濕法涂裝層，它能獲得更厚的涂層薄膜，典型的 可達(dá)到 50~100um 厚度，而傳統(tǒng)的方法只能達(dá)到 25um。這在要求有高反射特性的器件(如 器件箱)中是非常有利的。有兩種處理過(guò)程:除油過(guò)程和預(yù)處理(通常是磷化)，接著是靜 電噴涂過(guò)程和隨后的烘干過(guò)程。較少用到電鍍，通常只起