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卤素灯与氙气灯工作原理及特点【第963期】

 平淡水的平凡 2017-01-13


       一、卤素大灯

20世纪70年代 ,卤素灯开始应用到汽车上,它的发光原理是通过给钨制灯丝提供足够的电流,使灯丝发热至白炽状态而发出光亮,其发光的强度受到钨丝自身熔点的限制。卤素灯(见图1) 与白炽灯(见图2) 的差别在于其玻璃外壳内充有卤素气体,一般为碘或溴,这些卤素的存在可以减缓钨制灯丝在高温下的损耗,在延长灯丝寿命的同时,也使灯丝可以工作在更高的温度下,从而获得更高的亮度、色温,提高了发光效率。


图1  卤素灯



图2  白炽灯

1.工作原理

当钨制灯丝发热时,钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动, 当接近玻璃管 壁时,钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起,形成卤化钨(碘化钨或溴化钨)。 卤化钨向玻璃管中央继续移动, 又重新回到被氧化的灯丝上, 由于卤化钨是一种很不稳定的化合物,其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨, 这样钨又在灯丝上沉积下来,弥补被蒸发掉的部分。

2.卤素灯的优点

卤素灯所发出的光强度远远高出白炽灯, 而能耗约降低三分之一,其成本也较低。因此主要用作汽车的前照灯等。

3.卤素灯的缺点

卤素灯采用灯丝通电发光,虽然内部充有卤素气体,但长时间高温下仍易灯丝熔断,故障率偏高。

 

二、氙气大灯(HID)

HID 是 High Intensity Discharge的英文缩写,即为高压气体放电灯(如图3所示) 。 由于HID内部充填氙气,因此也被称作氙气灯,最早应用于航空运输上。


图3  氙气灯

1.工作原理

氙气大灯发光原理(原理图见图4) 是接通电源后,通过配套电子安定器, 将汽车蓄电池12V电压瞬间提升到2万V以上的高压脉冲电压利用正负电刺激氙气与稀有金属发生化学反应发光,HID 灯泡的灯管内还有1颗小小的玻璃球,这其中就填充了氙气及少许稀有金属,只要用电流去刺激它们进行化学反应,激活氙气灯泡中的氙气在电弧中产生3000~12000K 色温的强劲光芒。然后再将电压转成 85V 左右,稳定持续供应氙气灯泡发光。


图4 氙气灯工作原理图

2.HID 的优点

(1)HID比卤素灯寿命更长: 钨丝在正常使用环境下经过280h 就会断掉,卤素灯泡就坏掉了,而 HID灯管内的气体使用时间可以达到2500h 以上 。

(2)HID比卤素灯更亮 :HID 氙气灯可以输出高达3200lm的亮度,而一 般卤素灯泡最多也只能产生1000lm上下的亮度 。也就是说汽车氙气大灯的亮度提升 300%, 照得更亮、更广、更远,其实这才是 HID的最大魅力。很多使用过 HID 氙气灯的车主反应,安装了HID 氙气灯视线良好,夜间驾驶的安全性大大提高。相同灯泡装到不同车子上亮度会略有所不同。 一般地认为:车子越好总成(反光碗)越好就越亮,反之效果要相对差些。 氙气灯在点亮1s到达最终亮度的25%,4s达到最终亮度的80%,2~4min 后稳定。随着氙气分子在灯泡内越用越活跃,灯泡用得时间越长就会越亮。

(3) HID比卤素灯更省电:卤素灯消耗的电能为55W/5.5A以上,而氙气大灯由于能效转换高,所以不但能提供更好的光效,还能以仅需35W/3.5A的电能正常工作,比卤素灯省电 50%以上。大大减轻汽车电力系统的负担,相应提高了车辆性能。

(4) 色温舒适度高 。HID灯发出的6000K左右色温的光,是接近白天日光效果的色温,人眼的接受度及舒适度最高。这样的灯光用在车辆的夜间照明上,可以有效减少驾驶人的视觉疲劳,对于驾车安全性有明显改善。

3.HID 的缺点

(1) 高频干扰:氙气灯启动瞬间需要几万V的高压。 有一定的可能性会干扰车内电气。 其发生的比例很小,但是有可能性。

(2)穿透性 :氙气灯的色温比较高,根据光学原理,色温越高越容易被低色温的灯光所覆盖。另外氙灯在雨雪雾天气下的穿透力比较差。

(3)炫目效应: 氙气灯光的光通量大,在远光灯使用时,有较大的炫目效应,影响交通安全,所以氙气灯用于远光时必须配合透镜使用。

注:关于色温/功率。K是色温的值,它只是代表颜色。在氙气灯中我们用K数表示更容易分清灯泡发出光的颜色。比如 4300K 是发出白中带黄的光,外管渡膜后发出的黄金光(穿透力较好),5000K 是发出白中微略带黄的光;6000K就发白色的光(照到路面眼睛看起来最舒服),8000K会在白色中带点蓝,1万K就发出淡蓝色的光;1.2万K就是有点蓝紫色。


版权说明:上文来源于查勘员之家公众号

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