高壓鈉燈使用手冊(cè)

高壓鈉燈使用手冊(cè)高壓鈉燈的基本知識(shí)高壓鈉燈使用時(shí)發(fā)出金白色光，它具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲(chóng)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、船塢、車(chē)站、廣場(chǎng)、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。高顯色高壓鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂(lè)場(chǎng)、百貨商店和賓館等場(chǎng)所照明。1.1工作原理當(dāng)燈泡啟動(dòng)后，電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧，由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射的電在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，撞擊放電物質(zhì)有原子，使其獲得能量產(chǎn)生電離激發(fā)，然后由激發(fā)態(tài)回復(fù)到穩(wěn)定態(tài)；或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，再回到基戊無(wú)限循環(huán)，多余的能量以光輻射的形式釋放，便產(chǎn)生了光。高壓鈉燈中放電物質(zhì)蒸氣壓很高，也即鈉原子密度高，電子與鈉原子之間碰撞次數(shù)頻繁，使共振輻射譜線加寬，出現(xiàn)其它可見(jiàn)光譜的輻射，因此高壓鈉燈的光色優(yōu)于低壓鈉燈。高壓鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈泡。由于氣體放電燈泡的負(fù)阻特性，如果把燈泡單獨(dú)接到電網(wǎng)中去，其工作狀態(tài)是不穩(wěn)定的，隨著放電過(guò)程繼續(xù)，它必將導(dǎo)致電路中電流無(wú)限上升，最后直至燈光或電路中的零、部件被過(guò)流燒毀。伏—安特性高壓鈉燈同其他氣體放電燈泡一樣，工作是弧光放電狀態(tài)，伏一安特性曲線為負(fù)斜率，即燈泡電流上升，而燈泡電壓卻下降。在恒定電源條件下，為了保證燈泡穩(wěn)定地工作，電路中必須串聯(lián)一具有正阻特性的電路無(wú)件來(lái)平衡這種負(fù)阻特性，穩(wěn)定工作電流，該元件稱(chēng)為鎮(zhèn)流器或限流器。電阻器、電容器、電感受器等均肯有限流作用。電阻性鎮(zhèn)流器體積小，價(jià)格便宜，與高壓鈉燈配套使用會(huì)發(fā)生啟動(dòng)困難，工作時(shí)電阻產(chǎn)生很高的熱量，需有較大的散熱空間、消耗功率很大，將會(huì)使電路總照明效率下降。它一般在直流電路中使用，百交流電路中使用燈光有明顯所閃爍現(xiàn)象。電容性鎮(zhèn)流器雖然不象電阻性鎮(zhèn)流器自身消耗功率很大，溫升低，在電源頻率較低時(shí)，電容器充電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脈沖峰值電流，對(duì)電極造成極大損害，燈光閃爍，影響燈泡使用壽命；在高頻電路中工作，電壓波動(dòng)能達(dá)到理想狀態(tài)，成為理想的鎮(zhèn)流器。電感性鎮(zhèn)流器損耗小，阻抗穩(wěn)定，阻抗菌素性偏差小，使用壽命長(zhǎng)，燈泡的穩(wěn)定度比電阻性鎮(zhèn)流器好，目前與高壓鈉燈配套使用的鎮(zhèn)流器均為電感性鎮(zhèn)流器。其缺點(diǎn)較苯重及價(jià)格偏高。另外，電子鎮(zhèn)流器已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，目前其價(jià)格昂貴，可靠性還不能與高壓鈉燈相匹配，除特殊場(chǎng)合使用外，一般情況下很少被采用。所以，高壓鈉燈必須串聯(lián)與燈泡規(guī)格相應(yīng)的鎮(zhèn)流器后方可使用。高壓鈉燈的點(diǎn)燈電路是一個(gè)非線性電路，功率因數(shù)較低，因此在網(wǎng)路上考慮接補(bǔ)償電容，以提高網(wǎng)路的功率因數(shù)。結(jié)構(gòu)和材料電弧管電弧管是高壓鈉燈的關(guān)鍵部件。電弧管工作時(shí)，高溫高壓的鈉蒸氣腐蝕性極強(qiáng)，一般的抗鈉玻璃和石英玻璃均不能勝任；而采用半透明多晶氧化鋁和陶瓷管做電弧管管體較為理想。它不僅具有良好的耐高溫和抗菌素鈉蒸氣腐蝕性能，還有良好的可見(jiàn)光穿越能力。另外，單晶氧化鋁陶瓷管在耐高溫、抗菌素鈉蒸氣腐蝕和透光率等性能均優(yōu)于多晶捫化鋁陶瓷管；因其價(jià)格昂貴，所以目前很少被采用。電弧管是把電極、多品捫化鋁陶瓷這、帽、焊料環(huán)裝配在一起，加入鈉汞齊進(jìn)入封接爐封接；同時(shí)充入少量氙氣，以改善燈泡的啟動(dòng)特性。電極是用高純鎢絲繞成螺旋狀，在螺旋孔中插入芯桿，浸漬電子粉，然后將電極芯桿一端和鈮管封閉端焊接成一體。多晶氧化鋁陶瓷管（帽）是選用多晶氧化鋁陶瓷粉經(jīng)混粉、噴泉霧干燥、等靜壓成形、素?zé)?、高溫?zé)Y(jié)和切割等工序制成。高壓鈉燈的光、電參數(shù)與電弧管的內(nèi)徑和弧長(zhǎng)（兩電極之間距離）有著密切聯(lián)系。燈芯燈芯是采用金屬支架將電弧管、消氣劑環(huán)等固定在芯柱上，電弧管兩端電極分別與芯柱上兩根內(nèi)導(dǎo)絲相連接。芯柱由導(dǎo)絲、排氣管和喇叭經(jīng)高溫火焰熔融成一體。金屬導(dǎo)絲與玻璃封接部分的膨脹系數(shù)應(yīng)與匹配，可避免因二種封接材料的膨脹系數(shù)不相同，造成封接處玻璃產(chǎn)生應(yīng)力而爆裂或燈泡慢性漏氣。玻殼玻殼是選用高溫的硬料玻璃制造。玻殼與燈芯的喇叭口經(jīng)高溫火焰熔融封口，然后抽真空或充入惰性氣體后，再裝上燈頭整個(gè)燈泡基本成型。由于電弧管在高溫狀態(tài)下工作，其外裸的金屬極易氧化、變脆，就必須將電弧管置于真空或惰性氣體的外殼內(nèi)。這樣還可減少電弧管熱量損失，提高冷端溫度，提高發(fā)光效率。燈頭燈頭的作用是方便燈泡與燈座、電路相連接。長(zhǎng)壽命燈泡要求燈頭與玻殼連接應(yīng)牢固，不能有松動(dòng)和脫落現(xiàn)象。所以，目前一般采用螺紋機(jī)械緊固技術(shù)，可防止焊泥自然老化而脫落。制造燈頭的材料一般采用黃銅帶，它可與燈座保持較小的接觸電阻，減輕金屬表面氧化層。如燈泡在特殊環(huán)境中使用，還可以在黃銅燈頭表面涂覆銘層或竦層。其規(guī)格型號(hào)有：E27、E40二種。消氣劑玻殼內(nèi)經(jīng)抽真空后，其真空度僅為6.6X10-2Pa，仍可使金屬零件氧化，影響燈泡穩(wěn)定地工作；所以在玻殼內(nèi)放置適量消氣劑，可將燈泡內(nèi)真空度提高到1.4X10-4Pa高真空狀態(tài)。目前，高壓鈉燈一般采用鋇消氣劑，它是把鋇鈦合金置于金屬環(huán)內(nèi)，再將其固定在消氣劑蒸散后不影響光輸出的位置。燈泡經(jīng)抽真空工序后，采用高頻感應(yīng)加熱金屬環(huán)，使環(huán)內(nèi)鋇鈦合金受熱后蒸散，在蒸散過(guò)程中吸收殘余有害氣體，同時(shí)在玻殼頸部形成一層黑色鏡面。必須指出 ，消氣劑放置位置非常重要，以黑色鏡面不阻礙光線輸出為宜；在使用過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)黑色鏡面部分或全部變成灰白色，它指示該燈泡已漏氣，不能繼續(xù)使用，必須調(diào)換新燈泡。汞汞常態(tài)時(shí)呈液態(tài)狀，具有銀白色鏡面光澤。在電弧管中加入泵可提高燈管工作電壓，降低工作電流，減小鎮(zhèn)流器體積，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，增高電弧溫度，提高輻射功率。7鈉該元素呈銀白色金屬，也稱(chēng)金屬鈉。它的理化性能有質(zhì)軟而輕，可溶于汞生齊。鈉光譜特點(diǎn)為共振輻射線寬，偏向紅色區(qū)，總輻射功率高；高壓鈉燈的光色和發(fā)光效率與鈉蒸氣壓有關(guān)。目前，工業(yè)化生產(chǎn)的高壓鈉燈均采用鈉汞齊添加入燈泡內(nèi)，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，同時(shí)使燈泡參數(shù)一致性有很大提高。8氙氙氣是一種稀有氣體，它在燈泡中的作用是幫助啟動(dòng)和降低啟動(dòng)電壓。氙氣壓的高低還將影響燈泡的發(fā)光效率。顯色性的改善白熾燈泡工作時(shí)發(fā)出暖色光，而且顯色性極佳（顯色指數(shù)Ra=100），從它誕生至今的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間時(shí)里，仍然被人們廣泛使用的照明光源。雖然使用高壓鈉燈雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但是光色（Ra=30）、色溫約2000K。為了保持高壓鈉燈的長(zhǎng)壽命、高發(fā)光效率和暖色調(diào)氣氛；在改善顯色性方面，人們經(jīng)過(guò)孜孜不倦地努力，已研制出符合上述要求的高顯色高壓鈉燈（又稱(chēng)白光高壓鈉燈）。高顯色高壓鈉燈是在高壓鈉燈的基礎(chǔ)上，采用提高鈉蒸氣壓和增大電弧管管徑，同時(shí)在電弧管兩端裹上一層鈮箔，提高冷端溫度等措施來(lái)改善顯色性；另外，提高充入電弧管內(nèi)氙氣壓力，使電弧中心部分溫度升高，而其余放電部分溫度較低，通過(guò)改變電弧溫度分布的途徑來(lái)改善顯色性，其顯色指數(shù)已提高到Ra=70?80,發(fā)光效率可達(dá)80流明/瓦以上，可拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，為使用高顯色高壓鈉取代白熾煤泡成為現(xiàn)實(shí)。高壓鈉燈的技術(shù)參數(shù)2.1啟動(dòng)特性高壓鈉燈啟動(dòng)后，在初始階段是汞蒸氣和氙氣的低氣壓放電。這時(shí)候，燈泡工作電壓很低，電流很大；隨著放電過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，電弧溫度漸漸上升，汞、鈉蒸氣壓由放電管最冷端溫度所決定，當(dāng)放電管冷端溫度達(dá)到穩(wěn)定，放電便趨向穩(wěn)定，燈泡的光通量、工作電壓、工作電流和功率也處于正常工作狀態(tài)。在正常工作條件下，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程約需10分鐘左右。光和電參數(shù)高壓鈉燈的光和電參數(shù)高顯色高壓鈉燈的光和電參數(shù)光通量維持率電源電壓變化對(duì)光、電參數(shù)的影響電源電壓的波動(dòng)必將引起燈泡個(gè)、電參數(shù)的變化，由圖2.3可見(jiàn)，如果電源電壓上升將引起燈泡工作電流增大，促使電弧管冷端溫度提高，汞、鈉蒸氣壓增高，工作電壓、燈泡功率隨著增高，造成要泡壽命大大下降；反之。電源電壓降低，燈光不能正常工作，發(fā)光效率下降，還可能造成燈泡不能啟動(dòng)或自行熄滅。所以，要求客戶(hù)在燈泡使用時(shí)，電源電壓的波動(dòng)不宜過(guò)大，一般要求在額定值+6%?-8%范圍之內(nèi)變化。壽命高壓鈉燈的壽命高顯色高壓鈉燈的壽命平均壽命平均壽命指一批受試燈泡樣品點(diǎn)燃至50%數(shù)量損壞時(shí)之時(shí)數(shù)。高壓鈉燈的工作電路系統(tǒng)在高壓鈉燈的工作電路中除了燈泡外，還必須按內(nèi)觸發(fā)高壓鈉燈或外觸發(fā)高壓鈉燈分別選用相應(yīng)的工作電路，如燈泡+鎮(zhèn)流器或者燈炮+鎮(zhèn)流器+觸發(fā)器的工作電路，方可達(dá)到高壓鈉燈正常工作的要求。3.2外觸發(fā)高壓鈉燈的燃點(diǎn)電路外觸發(fā)高壓鈉燈的燃點(diǎn)電路中必須與配套鎮(zhèn)流器串聯(lián)使用外，還要在燈泡兩端并聯(lián)一個(gè)觸發(fā)器后，高壓鈉燈方可正常使用。目前，高壓鈉燈觸發(fā)器普遍由電子元件組成，亦稱(chēng)為電子觸發(fā)器。它具有無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)、可靠性好、體積小、重量輕、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而受到用戶(hù)的青睞。兩端倍壓式電子觸發(fā)器的啟動(dòng)電路兩端倍壓式電子觸發(fā)器的電原理圖，其工作原理如下：電源電壓在負(fù)半周時(shí)，電流經(jīng)過(guò)V1、L1和L2向C2充電，同時(shí)，經(jīng)過(guò)L1向C1充龜，當(dāng)電源電壓達(dá)到最大值220VXV2=311V時(shí)，C1和C2充電電壓達(dá)到約300V，由于V1的單向?qū)щ娞匦?，UC2電壓值保持不變，而UC1逐漸放電，直至電壓為零；當(dāng)電源電壓在正半周時(shí)，又通過(guò)L1對(duì)L2的匝數(shù)比為10：1，經(jīng)過(guò)L1升壓后輸出脈沖電壓可達(dá)3000V，使燈泡啟動(dòng)點(diǎn)燃。兩端倍壓式電子觸發(fā)器的電路簡(jiǎn)單，因品閘管的觸發(fā)電流隨溫度為化較大，開(kāi)啟式電壓會(huì)在很大范圍內(nèi)漂移工作可靠生差。它是早期使用的高壓鈉燈電子觸發(fā)器。雙向晶閘管觸發(fā)器啟動(dòng)電路近年來(lái)，雙向品閘管觸發(fā)器使用普遍電原理圖，其工作原理如下：當(dāng)電源電壓正半周時(shí)，V2觸發(fā)導(dǎo)通，C1經(jīng)過(guò)L2和C2放電，L2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)L1耦合產(chǎn)生脈沖高壓，使燈泡啟動(dòng)點(diǎn)燃；在電源負(fù)半周時(shí)，燈泡仍然能啟動(dòng)點(diǎn)燃。圖3.4三端電子觸發(fā)器啟動(dòng)電路由于某些使用場(chǎng)合的局限性，往往燈泡與鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器之間距離甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致電子觸發(fā)器輸出的脈沖高壓在輸送全燈泡途中損耗很大，燈泡兩端電壓偏低不能啟動(dòng)。建議用刻使用三端式電子觸發(fā)器和三端式鎮(zhèn)流器組成的啟動(dòng)電路，就可以改善電路和啟動(dòng)特性。此電路特點(diǎn)：它運(yùn)用鎮(zhèn)流器的電感線圈作為脈沖變壓器，使電感量增加，放電持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，有利于燈光啟動(dòng)。高壓鈉燈鎮(zhèn)流器在高壓風(fēng)俗燈的工作電路中，與燈泡配套使用的鎮(zhèn)流器有電感式鎮(zhèn)流器和電子式鎮(zhèn)流器兩種。電感受式鎮(zhèn)流器由電感線圈和矽鋼片回路制成非封閉狀，而專(zhuān)門(mén)留有很小間隙，使磁場(chǎng)處于非飽和狀態(tài)，從而起到穩(wěn)定電流的作用。電子式鎮(zhèn)流器顧名思義它是有電子元件組成的陰流器件，也是近年來(lái)實(shí)施照明節(jié)電的產(chǎn)品，它具有功耗低、體積小、重量輕、功率因數(shù)高，燈泡瞬時(shí)啟動(dòng)等特點(diǎn)；目前在小功率氣體放電燈（緊湊型節(jié)能燈）中應(yīng)用較廣泛，而在大功率氣體放電燈方面，困難度較大，還未達(dá)到推廣應(yīng)用階段。一般要求鎮(zhèn)流器是高壓鈉燈的重要配套件，它的性能和質(zhì)量好壞直接對(duì)高壓鈉燈的壽命、發(fā)光效率和自熄產(chǎn)生影響。高壓鈉燈鎮(zhèn)流器一般要求功率損耗小，安裝方便、牢固，具有良好的防水、防腐蝕和安全性能，在環(huán)境溫度-40?+45°C的條件下，能連續(xù)工作12小時(shí)以上。在額定電壓下用鎮(zhèn)流器測(cè)試燈泡功率與用規(guī)定的基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器測(cè)試燈泡功率相對(duì)比，其偏差應(yīng)在土7.5%范圍內(nèi)。必須重申：不同規(guī)格的高壓鈉燈必須配用相應(yīng)規(guī)格的鎮(zhèn)流器，燈泡與鎮(zhèn)流器不能任意配用，尤其小功率燈泡配用大功率鎮(zhèn)流器后，導(dǎo)致燈泡工作電流過(guò)大，縮短使用壽命，甚至?xí)篃襞轃龤?。在煤泡整個(gè)壽命期間，鎮(zhèn)流器的電壓一一功率特性曲線必須在規(guī)定的燈泡電壓和功率極限范圍內(nèi)變化。電壓-功率特性曲線為了使鎮(zhèn)流器符合燈泡的工作性能要求，燈泡電壓在95?105%的范圍內(nèi)任意變動(dòng)，燈泡電壓的極限線交點(diǎn)都應(yīng)在功率極限范圍內(nèi)，并且在燈泡電壓的整個(gè)偏

差范圍內(nèi)始終保持在功率偏差范內(nèi)。理想的高壓鈉燈鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器應(yīng)為：在燈泡電壓上升至上偏差極限點(diǎn)，燈泡功率反而下降。圖中以250W高壓鈉燈為例：曲線A表示在高壓鈉燈整個(gè)壽命過(guò)程中，工作電壓上升，燈泡功率變化較小，鎮(zhèn)流器性能佳。曲線B表示在高壓鈉燈大部分工作時(shí)間處于過(guò)載狀態(tài)，鎮(zhèn)流器性能差。曲線C表示在高壓鈉燈壽命前期，工作電壓上升，使燈泡功率上升很快，縮短燈泡壽命；在燈泡壽命后期，燈泡功率及發(fā)光效率急劇下降，同樣也影響燈泡使用壽命，鎮(zhèn)流器對(duì)燈泡功率限制作用太差，鎮(zhèn)流器性能很差，不宜采用。4.3技術(shù)參數(shù)配套燈泡鎮(zhèn)流器型號(hào)電源電壓V電源頻率Hz工作電流A阻抗Q溫升°C功率因數(shù)cos0NG50TNG50Z220500.7624680NG70TNG70Z220500.9818880NG100TNG100Z220501.2015080

NG110TG125Z220501.2513465NG150TNG150Z220501.809980NG215TGGY250Z220502.257165NG250TNG250Z220503.006080NG360TGGY400Z220503.254565NG400TNG400Z220504.603980NG100T1NG1000-1Z2205010.3016.880NG1000T2NG1000-2Z380506.5046.780NGG150TNGG150Z220501.809980NGG250TNGG250Z220503.006080NGG400TNGG400Z220504.603980燈泡型號(hào)功率(W)平均壽命(h)NGG150T15012000NGG250T25012000NGG400T40012000燈泡型號(hào)功率(W)平均壽命(h)NG50T5018000NG70T7018000BG100T110018000NG100T210018000NG110T11016000NG150T115024000NG150T215024000NG215T21516000NG250T25024000NG360T36016000NG400T40024000NG1000T110002