《建筑照明－第三章》3-101

“高強度氣體放電燈(HID－HighIntensityDischange)是高壓汞燈、金屬鹵化物燈和高壓鈉燈的統(tǒng)稱，其放電管的管壁負荷大于3W/cm2(即3×104W/m2)，工作期間蒸氣壓在10132.5~101325Pa(0.1~1atm)之間。5高強度氣體放電燈(HID燈)一、HID燈的結(jié)構(gòu)(一)熒光高壓汞燈1、燈頭2、起動電阻3、起動電極4、主電極5、放電管6、金屬支架8、輔助電極9、外玻殼5高強度氣體放電燈(HID燈)圖3-22熒光高壓汞燈的結(jié)構(gòu)①放電管

耐高溫、高壓的透明石英管，管內(nèi)充有一定量的汞外，還有少量氬氣以降低起動電壓和保護電極。②主電極由鎢桿及外面重疊繞成螺旋的鎢絲組成，并在其中填充堿土氧化物作為電子發(fā)射物質(zhì)。5高強度氣體放電燈(HID燈)③輔助電極(啟動電極)通過起動電阻和另一主電極連接，有助于燈的順利起動。④外泡殼抽成真空，還充入數(shù)十千帕的氖氣或氖－氬混合氣體作絕熱用。采用橢球形，起保溫作用，防止環(huán)境對燈的影響。內(nèi)壁上涂敷熒光粉，將燈的紫外輻射或短波長的藍紫光轉(zhuǎn)變?yōu)殚L波的可見光，提高光效，改善光色。5高強度氣體放電燈(HID燈)

原理：當開關(guān)S合上，首先在輔助電極和主電極之間發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生大量的電子和離子，從而引發(fā)兩個主電極間的弧光放電，燈管啟燃。輝光放電電流受到起動電阻R(40～60kΩ)的限制，使主、輔電極之間的電壓遠低于輝光放電所需的電壓，所以弧光放電后輝光放電立即停止。5高強度氣體放電燈(HID燈)

在啟燃的初始階段，放電管內(nèi)的氣壓較低，放電只在氬氣中進行，產(chǎn)生的是白色的光。隨著放電時間的增加，放電管的溫度不斷升高，汞蒸氣的壓力也逐漸上升，放電也逐漸轉(zhuǎn)移到在汞蒸氣中進行，發(fā)出的光由白色變?yōu)楦髁恋乃{綠色。

5高強度氣體放電燈(HID燈)原理：

熒光高壓汞燈的主要輻射來源于汞原子激發(fā)，以及通過泡殼內(nèi)壁上的熒光粉將激發(fā)后產(chǎn)生的紫外線轉(zhuǎn)換為可見光。光電參數(shù)：見表光譜能量分布：連續(xù)光譜成分較大色溫：約5500K顯色指數(shù)：30~40光效：50lm/W壽命：國內(nèi)5000～6000h，國際水平24000h5高強度氣體放電燈(HID燈)(二)金屬鹵化物燈

20世紀60年代在高壓汞燈基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型光源。2、起動電阻3、起動電極4、主電極5、放電管6、金屬支架7、消氣劑9、外玻殼10、保溫膜圖3-23金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)95高強度氣體放電燈(HID燈)①放電管

透明石英管、半透明陶瓷管。管內(nèi)充氣體汞不僅提高光效、改善電特性還利用啟動。易電離的氖－氬混合氣體(改善燈的啟動)。依靠金屬(如鉈、銦、鏑、鈧、鈉等)原子的輻射發(fā)光，以金屬鹵化物的形式存在原因：金屬鹵化物的蒸氣氣壓一般比純金屬本身的蒸氣氣壓高得多，可滿足金屬發(fā)光所要求的壓力；金屬鹵化物(氟化物除外)都不和石英玻璃發(fā)生明顯的化學作用，可抑制高溫下純金屬與石英玻璃的反應(yīng)。5高強度氣體放電燈(HID燈)

②主電極用“釷－鎢”或“氧化釷－鎢”作為電極，并采用稀土金屬的氧化物作為電子發(fā)射物質(zhì)。③外泡殼

采用橢球形，涂有熒光粉，增加漫射，減少眩光。④輔助電極(放電管內(nèi)）

雙金屬啟動片(泡殼內(nèi))5高強度氣體放電燈(HID燈)⑤消氣劑

燈長期工作，支架等材料的放氣，使泡殼內(nèi)真空度降低，在引線或支架之間會產(chǎn)生放電。采用氧化鋯的消氣劑以保護燈的性能。

⑥保護膜

為提高管壁溫度，防止冷端(影響蒸氣壓力)的產(chǎn)生，需在燈管兩端加保溫涂層，常用二氧化鋯、氧化鋁。5高強度氣體放電燈(HID燈)原理：

金屬鹵化物燈主要輻射來自于各種金屬(如鉈、銦、鏑、鈧、鈉等)的鹵化物在高溫下分解后產(chǎn)生的金屬蒸氣(和汞蒸氣)混合物的激發(fā)。燈起動點燃后，燈管放電開始在惰性氣體中進行，燈只發(fā)出暗淡的光，隨著放電繼續(xù)進行，放電管產(chǎn)生的熱量逐漸加熱玻殼，使玻殼溫度升高，汞和金屬鹵化物迅速蒸發(fā)，擴散到電弧中參與放電，當金屬鹵化物分子擴散到高溫中心后分解成金屬原子和鹵素原子，金屬原子在放電中受激發(fā)而發(fā)出該金屬的特征光譜。5高強度氣體放電燈(HID燈)光電參數(shù)：見表

光效：高于高壓汞燈色溫：較高，屬冷色燈光譜能量分布：具有較多的連續(xù)光譜成分顯色指數(shù)：較高5高強度氣體放電燈(HID燈)4、主電極5、放電管6、金屬支架7、消氣劑8、輔助電極9、外玻殼(三)高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸氣放電發(fā)光的光源圖3-24高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)95高強度氣體放電燈(HID燈)①放電管

特殊制造的透明多晶氧化鋁陶瓷管，多晶氧化鋁陶瓷管能耐高溫、高壓，對于高壓下的鈉蒸氣具有穩(wěn)定的化學性能(抗鈉腐蝕能力強)。鈉和汞是以“鈉汞齊”形式放入(一種鈉與汞的固態(tài)物質(zhì))；氬氣可使“鈉汞齊”處于干燥的惰性氣體中；氙氣作為驅(qū)動氣體改善起動性能。小內(nèi)徑放電管可獲得最高的光效。5高強度氣體放電燈(HID燈)②主電極由鎢棒和以此為軸重疊繞成螺旋的鎢絲組成，在鎢螺旋內(nèi)灌注氧化鋇和氧化鈣的化合物作為電子發(fā)射物質(zhì)。③外泡殼

采用橢球形、直管形和反射型。為防止雨滴飛濺到工作中的鈉燈管上而引起炸裂，用耐熱沖擊的硼酸鹽玻璃制作。5高強度氣體放電燈(HID燈)④消氣劑泡殼內(nèi)需要維持高真空，以保護燈的性能及保護燈的金屬組件不受放出的雜質(zhì)氣體的腐蝕，采用鋇或鋯－鋁合金的消氣劑達到高真空的目的。5高強度氣體放電燈(HID燈)原理：

高壓鈉燈為冷啟動，沒有輔助電極，啟燃時工作電極之間要有1000~2500V的高壓脈沖。必須附設(shè)啟燃觸發(fā)裝置。內(nèi)觸發(fā)（雙金屬片、電阻、觸頭）

高壓鈉燈主要輻射來源于分子壓力為104Pa的金屬鈉蒸氣的激發(fā)。光源接通后，起動電流通過觸發(fā)裝置產(chǎn)生很高的脈沖電壓，使放電管擊穿放電，開始放電通過氙氣和汞進行的，燈光為很暗的紅白輝光。隨著放電管溫度上升，向高壓鈉蒸氣放電過渡，經(jīng)過5min左右趨于穩(wěn)定，光色為白金色。5高強度氣體放電燈(HID燈)光電參數(shù)：見表

光效：最高70～150lm/W色溫：黃色，2000～2100K光譜能量分布：589nm及附近的譜線強烈顯色指數(shù)：20～25壽命：國內(nèi)10000h，國際水平20000h5高強度氣體放電燈(HID燈)二、HID燈的工作特性(一)燈的起動與再起動起動時間(穩(wěn)定時間)：在主輔電極間(高壓鈉燈不用輔助電極)的輝光放電

兩個主電極間的弧光放電

放電產(chǎn)生熱量使管內(nèi)金屬或金屬鹵化物全部蒸發(fā)(起動過程結(jié)束)起動時間為4～10min左右。起動后參數(shù)變化

5高強度氣體放電燈(HID燈)圖3-25HID燈起動后各參數(shù)的變化a)熒光高壓汞燈b)金屬鹵化物燈c)高壓鈉燈5高強度氣體放電燈(HID燈)

再起動時間：

燈熄滅后，溫度和壓力很高，在原來的電壓下，電子不能積累足夠的能量使原子電離，所以不能形成放電，如果此時再起動燈，就需幾千伏的電壓。當放電管冷卻后，所需的起動電壓會降低很多，在電源電壓下便可再起動。再起動時間為5～10min左右。5高強度氣體放電燈(HID燈)熒光高壓汞燈：起動4～8min，再起動5～10min金屬鹵化物燈：由于金屬鹵化物比汞難蒸發(fā)，起動時間和再起動時間略長。起動4min，完全穩(wěn)定15min，再起動10min高壓鈉燈：起動4～8min，再起動10～20min5高強度氣體放電燈(HID燈)(二)電源電壓變化的影響

電壓升高會因功率過高而熄滅電壓下降造成自然熄滅或不能起動，光色光效受影響。圖3-26HID燈參數(shù)隨電源電壓變化的曲線a)熒光高壓汞燈b)金屬鹵化物燈c)高壓鈉燈5高強度氣體放電燈(HID燈)(三)壽命與光通量維持①熒光高壓汞燈：5000h,國際24000h電極上電子發(fā)射物質(zhì)損耗，致使啟動電壓升高而不能啟動。鎢絲的壽命（自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈）管壁黑化起動頻繁②金屬鹵化物燈

石英玻璃中含有的水分等不純氣體很容易釋放出來，金屬鹵化物分解出來的金屬和石英玻璃緩慢的化學反應(yīng)，以及游離的鹵素分子等都能使起動電壓升高。5高強度氣體放電燈(HID燈)③高壓鈉燈

由于氧化鋁陶瓷管在燈的工作過程中具有很好的化學穩(wěn)定性，壽命很長，國際上已作到20000h左右。放電管漏氣電極上電子發(fā)射物質(zhì)的耗竭鈉的耗竭5高強度氣體放電燈(HID燈)(四)燈的點燃位置

金屬鹵化物燈和熒光高壓汞燈、高壓鈉燈不同，當燈的點燃位置變化時，光電特性（電壓、光效、光色等）發(fā)生變化。點燃位置變化，使放電管最冷點的溫度跟著變化（殘存的液態(tài)金屬鹵化物在此部位）金屬鹵化物的蒸氣壓力相應(yīng)變化，引起光電特性變化。即使金屬鹵化物完全蒸發(fā)，但由于點燈位置的不同，它們在管內(nèi)的密度分布也不同，會引起特性的變化。5高強度氣體放電燈(HID燈)三、HID燈的工作線路(一)通用線路要與鎮(zhèn)流器串聯(lián)使用內(nèi)觸發(fā)：輔助啟動電極或雙金屬起動片外觸發(fā)：利用觸發(fā)電路產(chǎn)生高壓脈沖將氣體擊穿。燈管進入工作狀態(tài)后觸發(fā)器不再工作，依靠鎮(zhèn)流器穩(wěn)定工作。5高強度氣體放電燈(HID燈)(二)熒光高壓汞燈－內(nèi)觸發(fā)電路

a)HID通用電路圖3-27HID燈的工作線路5高強度氣體放電燈(HID燈)

內(nèi)部裝有起動電極，采用扼流鎮(zhèn)流器，能在220V或240V交流電源下啟動和工作。(三)金屬鹵化物燈－外觸發(fā)電路

b)金屬鹵化物燈的外觸發(fā)電路圖3-27HID燈的工作線路5高強度氣體放電燈(HID燈)起動電壓比熒光高壓汞燈高很多。應(yīng)用電力電子元件的觸發(fā)，使電路在每一周期內(nèi)產(chǎn)生一個持續(xù)時間較長的起動高壓。(四)高壓鈉燈－外觸發(fā)電路(沒有輔助電極)

c)高壓鈉燈的外觸發(fā)電路圖3-27HID燈的工作線路5高強度氣體放電燈(HID燈)

c)高壓鈉燈的外觸發(fā)電路圖3-27HID燈的工作線路5高強度氣體放電燈(HID燈)高壓鈉燈放電管又細又長，沒有輔助電極，起動時必須有約3kV、10~100μs的高壓脈沖產(chǎn)生觸發(fā)。通過觸發(fā)電力電子器件的導通，使貯存在電容C1中的能量，經(jīng)過扼流線圈進行放電，再由升壓變壓器的線圈比在燈管兩端產(chǎn)生峰值為3~4kV的短時脈沖高壓。四、產(chǎn)品及應(yīng)用(一)熒光高壓汞燈

較高的光效，發(fā)出很強的紫外線，可做照明，還可用于曬圖、保健日光浴治療、化學合成、塑料及橡膠的老化試驗、熒光分析和紫外線探傷等。一般的高壓汞燈顯色性較差，很少用于室內(nèi)。

5高強度氣體放電燈(HID燈)(二)金屬鹵化物燈

20世紀60年代推出，如今光效130lm/W，顯色指數(shù)Ra達90以上，色溫由低色溫(3000K)到高色溫(6000K)，壽命達10000h~20000h，功率由幾十瓦到上萬瓦。(1)鈉－鉈－銦金屬鹵化物燈利用三根“強線”光譜輻射組合產(chǎn)生高效白光鉈的535nm綠線(503nm)，535nm譜線強，光效高銦的451.1nm藍線(478nm),高效小，但改進顯色性鈉的589～589.6nm黃線(572nm),位于光譜光效率較大的區(qū)域，對提高高效、改善顯色性起關(guān)鍵作用。三種碘化物最佳填充范圍Ra為60，用于街道、廣場照明5高強度氣體放電燈(HID燈)(2)稀土金屬鹵化物燈

稀土類金屬(如鏑、鈥、銩、鈰、釹等)及鈧、釷等的光譜在整個可見光區(qū)域有十分密集的譜線。這些金屬的鹵化物能產(chǎn)生顯色性很高的光。①高顯色性金屬鹵化物燈：鏑、鈥－鈉、鉈系列有很好的顯色性與高色溫。小功率用作商業(yè)照明中功率(250～1000W)燈用于室內(nèi)空間高的建筑物，室外道路、廣場、港口、碼頭、機場等公共場所高功率(2kW,3.5kW)主要用于大面積泛光照明(如體育場館)。5高強度氣體放電燈(HID燈)②高光效金屬鹵化物燈：鈧－鈉燈高效很高，鈉發(fā)出強譜線，鈧發(fā)出許多連續(xù)的弱譜線。壽命很長，顯色性不錯，用來代替大功率白熾燈、熒光高壓汞燈。用于工礦企業(yè)、交通事業(yè)。(3)短弧金屬鹵化物燈

利用高氣壓的金屬蒸氣放電產(chǎn)生連續(xù)輻射，獲得日光色的光，超高壓銦燈。尺寸小，高效高、光色好，適合作為電影放映用光源和顯微投影儀光源。燈的泡殼表面負載極高(300~400W/cm2)，壽命較短。5高強度氣體放電燈(HID燈)(4)單色性金屬鹵化物燈

利用具有共振輻射的金屬產(chǎn)生純度很高的光，碘化銦－汞燈、碘化鉈－汞燈。燈分別發(fā)出銦的451.1nm藍線、鉈的535nm綠線，藍燈和綠燈的顏色飽和度很高。適于城市夜景照明。5高強度氣體放電燈(HID燈)雙端金屬鹵化物燈陶瓷金屬鹵化物燈5高強度氣體放電燈(HID燈)(三)高壓鈉燈

發(fā)出的光中589nm及其附近的譜線比較強烈，高光效、長壽命、使高壓鈉燈在街道照明、郊區(qū)公路照明、泛光照明中有廣泛的用途，較少用在室內(nèi)照明。功率消耗低，壽命長(達24000h)，可代替熒光高壓汞燈、鹵鎢燈和白熾燈。

(1)普通型高壓鈉燈

光效高、壽命長、但光色較差，Ra=15~30，相關(guān)色溫2000K，只能由于道路、廠區(qū)等的照明。5高強度氣體放電燈(HID燈)(2)直接替代熒光高壓汞燈的高壓鈉燈

光效高、壽命長、但光色較差，Ra為15~30，相關(guān)色溫2000K，只能由于道路、廠區(qū)等的照明。直接使用在相近規(guī)格的熒光高壓汞燈鎮(zhèn)流器及燈具裝置上。(3)舒適型高壓汞燈

對色溫與顯色性進行了改進，適用于居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)及公眾場合。5高強度氣體放電燈(HID燈)(4)高光效型的高壓鈉燈

在燈管內(nèi)充入較高氣壓的氙氣，極高的光效(140lm/W)，而且提高了顯色指數(shù)(Ra為50~60)，作為室內(nèi)照明的節(jié)能光源。適合于工廠照明和運動場所的照明。

(5)高顯色性高壓汞燈(白光高壓汞燈)

顯色指數(shù)Ra達到80以上，色溫提高到2500K以上，接近白熾燈。具有暖白色色調(diào)，顯色性高。用于商業(yè)照明及高檔商品照明，且節(jié)電效果顯著。5高強度氣體放電燈(HID燈)電感鎮(zhèn)流器電子觸發(fā)器5高強度氣體放電燈(HID燈)5高強度氣體放電燈(HID燈)一、低壓鈉燈(一)結(jié)構(gòu)低氣壓鈉蒸氣放電燈，特性與低壓汞蒸氣放電相似。6其他照明用光源圖3-28低壓鈉燈結(jié)構(gòu)簡圖(1)放電管

用抗鈉腐蝕的玻璃制成，管徑為16mm左右，為避免燈管太長，制成U型，封裝在外玻璃殼中；充入鈉和幫助啟燃的氖氬混合氣體；在U形管的外側(cè)每隔一段長度吹制有一個存放鈉球的凸出的小窩；放電管兩端裝有鎢絲電極。6其他照明用光源(2)外管

普通玻璃制成，管內(nèi)抽成真空，內(nèi)壁涂有氧化銦等透明物質(zhì)，能將紅外線反射回放電管，使放電管溫度保持在270℃左右。

6其他照明用光源(二)性能參數(shù)(1)色溫、顯色性

低壓鈉燈的輻射原理是低壓鈉蒸氣中的鈉原子輻射，產(chǎn)生589nm的單色光，光色呈黃色，顯色性差。

6其他照明用光源圖3-29低壓鈉燈光譜能量分布(2)發(fā)光效率

低壓鈉燈發(fā)出的光集中在光譜光效率高的范圍，即其波長與人眼感受最敏感的555nm光的波長最接近，在實驗室光效達400lm/W，成品一般在100～150lm/W。

是照明光源中發(fā)光效率最高的一種光源。6其他照明用光源(3)起動與再起動時間

用開路電壓較高的漏磁變壓器直接起動，冷態(tài)起動時間約為8~10min。熱態(tài)下的再起動時間不足1min。正常工作中的低壓鈉燈電源中斷6~15ms不致熄滅。(4)壽命

2000~5000h。燃點次數(shù)對壽命影響很大，并要求水平燃點。6其他照明用光源

(三)低壓鈉燈的應(yīng)用

低壓鈉燈顯色性差，不宜作室內(nèi)照明光源，可用于顯色性要求不高的廠區(qū)、道路等室外照明。黃色光穿霧能力強，用于隧道、鐵路、高架橋等要求能見度高而對顯色性要求不高的場所的照明。6其他照明用光源二、氙燈(一)氙燈的性能與特點(1)結(jié)構(gòu)特點放電管由耐高溫的石英玻璃制成，兩端有釷鎢棒狀電極，充有高純度的氙氣。為惰性氣體弧光放電燈，氙燈分長弧和短弧。

長弧氙燈：工作氣壓1個大氣壓，光效高，稱為“人造小太陽”。短弧氙燈：工作氣壓8~10大氣壓，與太陽光譜更接近，稱為標準白色高亮度光源，顯色性好。6其他照明用光源(2)光電參數(shù)光譜能量分布特性接近日光，它包括放電過程中氙被激發(fā)而產(chǎn)生的線光譜輻射和被電離了的離子與電子復合產(chǎn)生的連續(xù)光譜輻射色溫5000~6000K平均壽命1000h光效22~50lm/W，較低，是由于除了可見光外，還有一定的紫外輻射和較強的紅外輻射。6其他照明用光源圖3-30氙燈光譜能量分布(3)性能特點①功率大、體積小，世界上功率最大的光源，可制成幾千、幾萬甚至幾十萬瓦。

1支220V、20kW的氙燈＝1支40W日光燈

光通量是200倍。②不需鎮(zhèn)流器，燈管直接接在市電上，功率因數(shù)近似為1，使用方便。

6其他照明用光源③紫外線輻射大，使用時不要用眼睛直接注視燈管。用作照明要裝設(shè)濾光玻璃，防止傷害視力。氙燈懸掛高度：當3kW燈管時不低于12m當10kW燈管時不低于20m當20kW燈管時不低于25m

④需要觸發(fā)器幫助啟動。觸發(fā)器產(chǎn)生高壓脈沖，使燈擊穿放電，電極形成熱電子發(fā)射，主回路形成弧光放電，燈起動后觸發(fā)器停止工作。6其他照明用光源(二)氙燈的規(guī)格及其技術(shù)參數(shù)(1)直管形氙燈①特點

功率大、體積小、光色好、光效高、功率因數(shù)高、起動方便、隨開隨亮，不需鎮(zhèn)流及冷卻裝置。適用于廣場、街道、車站、碼頭、體育場館及其他需要大面積高亮度的照明場所。起動時配用觸發(fā)器。由于燈在高頻高壓下起動，高壓端配線對地應(yīng)有良好絕緣性能。燈在工作時，人不要長時間近距離接觸。

6其他照明用光源②技術(shù)參數(shù)6其他照明用光源直管形長弧氙燈技術(shù)參數(shù)(2)水冷式氙燈①特點

顯色性好，光色近似日光，表面溫度低，不需用鎮(zhèn)流器等。適用于印刷業(yè)照相制版、化工部門人工老化和科研等特殊用途。觸發(fā)時所需電壓不低于210V，點燈電壓不超過235V。

使用中，需注意冷卻水的流量，出口水溫度不超過50℃。6其他照明用光源②技術(shù)參數(shù)6其他照明用光源水冷式氙燈技術(shù)參數(shù)(3)管形汞氙燈①特點

汞弧光燈，光效高。紫外線輻射強，光色較汞燈更佳。適用于船舶、機場、碼頭、車站等大面積照明。還可用于照相制版、老化試驗、印刷工業(yè)。安裝時燈管必須與鎮(zhèn)流器配套使用。

為防止紫外線照射，燈管安裝時必須配有燈罩。6其他照明用光源②技術(shù)參數(shù)6其他照明用光源管形汞氙燈技術(shù)參數(shù)(4)管形氙燈①特點

可見光部分接近太陽光譜，點燃方便，不需鎮(zhèn)流器，自然冷卻能瞬時啟動。適用于廣場、港口、機場的照明，還可用于老化試驗的場所。

產(chǎn)生紫外線輻射。6其他照明用光源②技術(shù)參數(shù)6其他照明用光源管形氙燈技術(shù)參數(shù)霓虹燈又稱氖氣燈，是一種輝光放電燈。它不是照明用光源，燈管又細又長，可以彎成各種圖案或文字，用作娛樂場所、商業(yè)裝飾、廣告或指示。在霓虹燈電路中接入必要的控制裝置，可得到循環(huán)變化的彩色圖案和自動明滅的燈光閃爍，造成生動活潑的氣氛。7霓虹燈一、結(jié)構(gòu)與材料霓虹燈由電極、引入線、燈管組成。1)燈管燈管直徑為6~20mm燈管抽成真空后再充入少量氬、氦、氙等惰性氣體或少量汞。在燈管內(nèi)壁涂各種顏色的熒光粉或各種透明顏色，使霓虹燈能發(fā)出各種鮮艷的色彩。霓虹燈的色彩與管內(nèi)所充氣體、玻璃管(或熒光粉)顏色的關(guān)系。7霓虹燈6其他照明用光源霓虹燈色彩與管內(nèi)氣體、玻璃管顏色之間關(guān)系2)電極裝在玻璃管兩端，多采用銅制成，表面經(jīng)過一定的化學處理，可防止被腐蝕。3)引入線由電極引出與電源相接的導線稱為引入線，要求與玻璃具有基本相同的熱膨脹性能，為防止玻璃破裂，一般采用鎳鐵合金制作。7霓虹燈二、工作原理及其性能特點霓虹燈的特點是高電壓、小電流。電源接通后，變壓器二次側(cè)產(chǎn)生的高電壓使燈管內(nèi)氣體電離，發(fā)出彩色的輝光。燈的起動電壓不僅與燈管長度成正比，與管徑大小成反比，而且與所充氣體的種類、氣壓有關(guān)。

7霓虹燈圖3-31霓虹燈工作線路二、工作原理及其性能特點正常工作時由霓虹燈變壓器來限制燈管回路中通過的最大電流。電源接通后，由于漏磁的存在，電壓會下降，限制了燈管電流，其作用類似熒光燈的鎮(zhèn)流器。7霓虹燈變壓器二次側(cè)空載電壓不大于15kV，二次側(cè)短路電流比正常運行電流高15%~25%。當變壓器次級開路電壓高于7500V，次級繞組有中心抽頭，并接地，可減小變壓器次級在工作狀態(tài)下的對地電壓，減小危險性。

7霓虹燈圖3-32霓虹燈變壓器原理圖三、安裝注意事項①霓虹燈變壓器的二次電壓高，約為6~15kV，故二次回路與所有金屬構(gòu)架、建筑物等必須完全絕緣。高壓線采用單股銅線穿玻璃管絕緣，防止漏電。②霓虹燈變壓器應(yīng)盡量靠近霓虹燈安裝，安放在支撐霓虹燈的構(gòu)架上，用密封箱作防水保護；變壓器中性點及外殼必須可靠接地；霓虹燈管和高壓線路不能直徑敷設(shè)在建筑物或構(gòu)架上，與它們保持50mm的距離，用專用的玻璃支持頭支撐。

7霓虹燈

③高壓線路離地應(yīng)有一定高度，以防止人體觸及④霓虹燈變壓器電抗大，線路功率因數(shù)低，約為0.2~0.5。為改善功率因數(shù)，需配備相應(yīng)的電容器進行補償。7霓虹燈一、場致發(fā)光器件

場致發(fā)光(又稱“電致發(fā)光”)是指由于某種適當物質(zhì)與電場相互作用而發(fā)光的現(xiàn)象。場致發(fā)光屏(FL)

微晶粉末狀熒光質(zhì)，是硫化鋅這類“Ⅱ－Ⅵ族”化合物。場致發(fā)光屏通常由玻璃板、透明導電膜、熒光粉層、高介電常數(shù)反射層、鋁箔和最底層的玻璃板迭合而成。

8場致發(fā)光器件—發(fā)光二極管發(fā)光屏與電極之間距離僅為幾十微米，在市電下，能達到足夠高的電場強度（大于104V/cm），工作在高電壓下，電流密度低。場致發(fā)光屏光效不到15lm/W，壽命超過5000h，可通過電極的分割使光源分開，做成圖案與文字。用在建筑物中作指示照明或分機、輪船儀表的夜間顯示。

8場致發(fā)光器件—發(fā)光二極管發(fā)光二極管(LED)

利用GaAs、GaP或它們的組合晶體(GaAsP)等“Ⅲ－Ⅴ族”化合物。工作電流是高電流密度的，僅需2V直流電源。發(fā)光二極管是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體元件，可作為有效的輻射光源。

發(fā)光原理：對P-N結(jié)加上正向電壓時，N區(qū)的電子越過P-N結(jié)向P區(qū)注入，與P區(qū)的空穴復合，從而將能量以光子的形式放出。8場致發(fā)光器件—發(fā)光二極管

發(fā)光二極管體積小、壽命長，可靠性高，便于集成、控制。能在低電壓下工作，與集成電路等外部電路配合使用，便于控制。隨著新型半導體材料的涌現(xiàn)，及加工封裝技術(shù)提高，克服了商用LED亮度低、視角窄，顏色少、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點，可以得到高亮度的紅、黃、綠發(fā)光二極管，還能制造藍色、白色發(fā)光二極管，用LED代替普通光源。8發(fā)光二極管二、LED的結(jié)構(gòu)和原理1、陽極引線2、陽極3、環(huán)氧封裝、圓頂透鏡4、陽極導線5、帶反射杯的陰極6、半導體觸點7、陰極引線圖3-33LED的組成結(jié)構(gòu)8發(fā)光二極管(一)單色LEDLED由發(fā)光片產(chǎn)生光，材料分子的結(jié)構(gòu)決定發(fā)光波長(光的顏色)。光效與半導體材料及其加工工藝有關(guān)。在P型和N型材料中摻入不同的雜質(zhì)，得到不同發(fā)光顏色的LED。不同外延材料決定LED的功耗、響應(yīng)速度和工作壽命等光學、電氣特性。在制造工藝中，常用有“氣相晶體生長法”和“液相晶體生長法”。最近，金屬無機物氣體的沉淀技術(shù)又有突破。高光效的藍色LED(InGa：N材料)由這種工藝實現(xiàn)。8發(fā)光二極管(二)白色LED

單只LED不可能產(chǎn)生兩種及兩種引上單色光，也不能產(chǎn)生具有連續(xù)光譜的白光，只能先產(chǎn)生藍光，再借助熒光物質(zhì)間接產(chǎn)生寬帶光譜合成白光。白色LED的光譜能量幾乎不含紅外與紫外成分，Ra達85。

40045050055060065070075004080120燈光強度(%)波長/nm圖3-34白色LED光譜能量分布8發(fā)光二極管

產(chǎn)生藍光的半導體材料采用氮銦稼(InGa：N)材料。藍光在周圍高效熒光物質(zhì)內(nèi)散射時，被強烈吸收，轉(zhuǎn)換為光能較低的寬帶黃色熒光。其中少部分藍光透過熒光物質(zhì)層，并和寬帶黃光形成色溫達6500K的白光。藍色LED通過熒光粉變成單色白色微型熒光燈制成超薄白色面光源，用于普通光源。8發(fā)光二極管

白色LED自1996年誕生，光效提高，1999年15lm/W，2001年40～50lm/W。白色LED與白熾燈的性能比較8發(fā)光二極管二、LED的性能