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照明电光源有哪些?

 价植連城 2016-04-11

常用的照明电光源有:白炽灯(即普通灯泡)、荧光灯(日光灯)、卤钨灯、高压水银灯、金属卤化物灯等,根据光源的工作原理可分为两大类:一类是热辐射光源,如白炽灯、卤钨灯等,另一类是光电光源,有气体放电灯,如氙灯,还有金属蒸汽灯,如水银灯(汞灯)和钠灯,放电光源按放电形式又可分为辉光放电和弧光放电,霓虹灯属于辉光放电,荧光灯、高压水银灯、钠灯等均属于弧光放电,下面简要介绍上述光源的结构、工作原理及使用方法。


日光灯(荧光灯)工作原理讲解

日光灯也被称为荧光灯,它利用紫外线照射荧光粉来发光,所以这种灯具被称为荧光灯,而其发出的光线和普通白炽灯相比犹如日光一样,故也称为日光灯。

日光灯由灯管、镇流器和启辉器等主要部件组成,日光灯(荧光灯)的发光工作原理:下图所示的原理电路。

工作原理详解:当电源接通时,电压全部加在启辉器上,氖气在玻璃泡内电离后辉光放电而发热,使动触片受热膨胀与静触头接触使电路接通,此时灯丝通过电流加热后发射电子,使灯丝附近的水银开始游离并逐渐气化,同时,启辉器触点接触后辉光放电随即停止,动触片冷却而缩回(即触点断开)。使流经灯丝和镇流器的电流突然中断,在此瞬间,镇流器产生的自感电动势与电源电压串联后,全部加在灯管两端的灯丝间,由于灯丝间电压骤增,整个灯管内的汞气在高压作用下全部游离,从而产生弧光放电,辐射出不可见的紫外线,激发管壁的荧光粉,发出近似日光的可见光。

荧光灯的组件必须严格按规格配套使用,由于镇流器是电感性负载,因而使得整个日光灯电路的功率因数降低,不利于节约用电;为了提高功率因数,可在日光灯的电源两端并联一只电容器,其容量按管的功率不同而选配如20瓦的光管配2.5微法电容器,30瓦日光灯配3.75微法电容器,40瓦的光管配4.75微法电容器,耐压应大于220伏。


金属卤化物灯介绍

金属卤化物灯是在高压水银灯的基础上,为改善光色而发展起来的一种新型光源。它光色好,发光效率高。常用的钠铊铟灯就是其中一种,其结构接线如下右图所示。

400W钠铊灯工作原理如下:接通电源后,电流经加热线圈和双金属片,使双金属片受热弯曲与静触点分开,于是产生高压脉冲,使灯管放电点燃。

点燃后,放电的热量使双金属片一直保持弯曲,与静触点分开,钠铊铟灯进人稳定的工作状态。1000W的钠铊铟灯须加专门的触发器。

金属卤化物灯安装使用时应注意:灯的外玻璃壳温度较高,配用灯具时应考虑散热,而且灯管必须与相应的镇流器配合使用。无外玻壳的金属卤化物灯,由于紫外线辐射较强,灯具应加玻璃罩。若无玻璃罩时,灯的悬挂高度不应低于14米,以防止紫外线灼伤眼睛和皮肤。


氙灯:长弧氙灯与短弧氙灯的结构

氙灯(xian)是一种弧光放电灯,分为长弧氙灯和短弧氙灯。长弧氙灯的外壳是一个圆柱形的石英玻璃管,两端各封接有一个棒状钍钨电极,管内充有高纯度氙气,如下图所示。长弧氙灯具有功率大,光色白,亮度大的特点,有“小太阳”的美称。常用于大广场、街道、机场的照明。

短弧氙灯又称超高压氙灯,外壳为外球状或椭圆状石英管,两端各封接有一个钍钨电极,管内充氙气,工作压力可达8~30大气压。这种灯具有弧隙短,亮度集中的特点,常作为电影机、探照灯、彩色摄影照明和特种仪器的光源。


氙灯在启动时需要比工作时高得多的电压,故其启动需要采用触发器。一般,氙灯的接入电路还包括镇流器,以稳定放电管的工作,这里不再赘述。


高压水银灯及工作原理与使用注意事项

高压水银灯又称高压汞灯,这里所谓的“高压”,是指灯管内在工作状态下的气体压力达1至5个大气压,而普通荧光灯管内在工作状态下气体压力只有10毫米汞柱。

高压水银灯是普通荧光灯的改进型,有镇流式和自镇式两种。镇流式高压水银灯的结构和接线见图(A)所示。玻璃壳内装有一石英内胎(又称内管),外管与内管间充有惰性气体(氮、氩),内胎中还装有少量水银。

工作原理:当电源接通后,主电极2与辅助电极(又称启辉电极)之间首先放电,使内胎温度升高,水银逐渐蒸发,达到一定程度后主电极1和主电极2之间形成弧光放电,发出强光。同时,水银蒸气电离后发出紫外线,又激发管内壁的荧光粉,以至发出很强的荧光,这样的光源又称为复合光源。在辅助电极上串有一个15~100KΩ的电阻,是使主电极1与主电极2导通后,主电极2与辅助电极之间停止辉光放电。由于在起燃后内胎中水银蒸气的气压较高,达1~5个大气压,因此称之高压水银灯。高压水银灯的另一特点是当灯关闭后不能立即点燃,要等5~10分钟冷却后,管内气压下降以后,再通电才能点燃,否则,电压不够就不能起弧。

自镇式高压水银灯的结构如图(B)所示。自镇流高压水银灯是利用钨丝作镇流器当接通电源后,辅助电极与主电极2之间辉光放电,水银蒸发,同时灯丝发热,帮助了主电极,与2之间形成弧光放电。灯丝的作用不仅帮助点燃,还起降压、限流和改善光色的作用。与带镇流器的高压水银灯相比,它省电、功率因数高、光效高,成本低,但平均寿命不如前者。

使用高压水银灯应注意以下几点:

  • 分清灯是自镇流式还是非自镇流式,非自镇流式应注意镇流器与灯泡功率相匹配;

  • 应垂直安装,若水平点燃,光通量输出会减少7%,而且容易自灭;

  • 由于高压水银灯的外玻璃温度很高,所以,必须配备散热好的灯具,否则会影响灯泡的性能和寿命;

  • 由于高压水银灯发光时产生大量紫外线,要求安装高度大于6米处。


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