- 石英金鹵燈的特性
- 陶瓷金鹵燈的特性
- 陶瓷金鹵燈的優(yōu)點
- 金鹵燈的頻閃效應
高強度氣體放電燈(英文簡稱：HID)是電光源產(chǎn)品中重要的一員，和白熾燈相比，高強度氣體放電燈在發(fā)光效率上有了很大的提高。然要保持色溫的穩(wěn)定性和一致性卻不是那么容易做到的。所以從上個世紀60年代開始，人們就一直在設想是否能夠開發(fā)研制出一種集金鹵燈的良好光色性能和鈉燈優(yōu)秀的發(fā)光效率于一身的光源--陶瓷金鹵燈。由于技術上的困難，如陶瓷材料、電極的封接工藝和電極發(fā)射性能等一直都無法得到良好解決，所以直到90年代初期陶瓷金鹵燈仍然只是人們的一個夢想。
石英金鹵燈的特性
金屬鹵化物燈放電管的管壁材料對其性能具有重要的影響，通常放電管的管壁材料采用石英管，在高溫工作狀態(tài)下鈧或其它稀土和石英管殼會產(chǎn)生反應，形成硅酸鹽和硅的鹵化物。這樣反應的結果使在管殼上形成Sc或稀土金屬元素的硅酸鹽，造成金屬元素的減少，使顏色產(chǎn)生漂移，并影響管殼的透明度;分離出來的Si元素會融解于鎢電極中，使電極的發(fā)射性能變壞;此外，由于過剩的鹵素，使放電困難，并產(chǎn)生有害的鹵鎢循環(huán)，腐蝕電極，使管壁發(fā)黑，引起光衰，另外，有些金屬離子(如鈉離子)在燈的壽命燃點過程中逐漸地通過管壁滲漏，也會使燈的光電性能變壞。由于上述原因限制了石英管金屬鹵化物燈性能參數(shù)及壽命的提高，歸納起來石英金鹵燈有以下特性。
a、影響石英金鹵燈色溫差因數(shù)有：電網(wǎng)電壓，點燈角度，燈體內鹵化物情況，環(huán)境等;
b、為保證石英金鹵燈的色溫和壽命，電網(wǎng)的電源電壓要求在短時間內波動不得超過5%，長期波動不得超過3%，較大的電壓變化會縮短光源的壽命及顏色的偏移，相與相之間的電壓也會使石英金鹵燈產(chǎn)生色溫差;
c、石英金鹵燈單個光源在使用過程顏色的差異和逐漸漂移是正常現(xiàn)象，特別是對于低色溫(如3000K)更為明顯，在5000K時，人的眼睛對色溫感覺下降，使人感覺色溫的一致性有所改善，因為國內產(chǎn)品均以鈉鈧金鹵泡為主，它們的色溫在4000K左右(即美標金鹵泡),所以在色溫一致性很難保證。
雖然國家標準在這方面的色溫偏差是+/-300K,但這個偏差數(shù)值很容易讓人看到色溫的差異。按國標標稱合格色溫的石英金鹵燈，從光源的兩端看起來有色溫差，多個光源亮燈后進行對比也會有色溫差;
d、廠家生產(chǎn)石英金鹵燈，出廠時點燈老煉一般只有30分鐘之內，而石英金鹵燈色溫等其他性能問題相對穩(wěn)定在點燃100小時之后才可靠;
e、為了保證光源的壽命要求每周至少對石英金鹵燈關燈一次;
f、為了保證光源的色溫一致性，建議用戶在同一支路上并聯(lián)的光源不多于4個，以減少電壓的變化。
陶瓷金鹵燈的特性
隨著社會科技的進步，陶瓷金鹵燈的問世是HID光源在近年發(fā)展中最引人注目的成果。由于多晶氧化鋁(PCA)陶瓷材料及其與金屬封接工藝研究取得很大的突破，人們成功地制造出陶瓷外殼的性能明顯地優(yōu)于石英為玻殼的金屬鹵化物燈。采用陶瓷材料作外殼避免了燈內金屬材料的損失，而且電孤管尺寸可以控制得非常精確，因此光電性能一致性和穩(wěn)定性好，允許更高電弧溫度。1994年，國外光源廠家成功首創(chuàng)了陶瓷金屬鹵化物燈，成為電光源發(fā)展歷史上一個重要的里程碑。相對石英金鹵燈，陶瓷金鹵燈有以下特性：
a、鈉金屬不會通過陶瓷管遷移到放電管外;
b、陶瓷管在高溫下化學穩(wěn)定性好，即使出現(xiàn)鋁金屬元素也不會影響鎢電極的性能(因為鋁很難溶解于鎢)，使燈具有更長的壽命;
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c、陶瓷管的幾何尺寸精度高，因而使燈的性能一致性好;
d、電弧管可工作在更高的溫度下，電弧內有更多的金屬原子受激發(fā)，導致更好的顯色性，更高的發(fā)光效率;
e、放電管體積小，發(fā)光體亮度高;
f、色溫的一致性好，無論電源電壓的變化，電燈位置的變化，以及燈壽命過程，燈的色溫變化很小。
陶瓷金鹵燈的優(yōu)點
a、光源壽命長(9000-15000小時)
一般而言，小功率石英金鹵燈的壽命在6000-9000小時，而陶瓷金鹵燈由于具有上述優(yōu)點，所以其壽命可以達到9000-15000小時，比傳統(tǒng)的石英金鹵燈提高了30%-50%;
b、發(fā)光效率更高(>90lm/w)
目前，由于全球面臨著能源危機問題，所以人們非常重視有效地利用能源，在照明行業(yè)也是一樣，近年來所提出的綠色照明概念就是為了響應有效利用能源而提出的。所以，盡管鹵鎢燈和白熾燈具有優(yōu)秀的顯色性，但是其在燃點過程中熱能散失嚴重、壽命較短，顯然不是一種理想的綠色照明產(chǎn)品。而陶瓷金鹵燈的高光效可以更有效地提高能源利用，降低業(yè)主使用成本，其光效比鹵鎢燈、白熾燈提高了四到九倍，而同時在光色性能上，又遠遠地好于石英金鹵燈，是一種集優(yōu)秀的光色性能和高發(fā)光效率于一身的新型光源;
c、壽命期間色溫穩(wěn)定性能好(在+/-200K之間)，并且光源之間的色溫一致性更好
陶瓷金鹵燈從點燃起，直到壽命終結，其色溫變化在200K之內，而一般石英金鹵燈在壽命期間的色溫變化要大于600K，所以陶瓷金鹵燈解決了石英金鹵燈的色差和色溫的漂移問題;
d、穩(wěn)定的流明輸出
光源的流明輸出會隨著時間而衰退。陶瓷金鹵燈的流明輸出在小功率的金鹵燈中是最高的，在壽命初期的流明輸出就比一般的石英金鹵燈要高10-20%，更重要的是它能一直維持這樣水準的光源輸出直到壽命結束。陶瓷金鹵燈的流明維持率在80%以上，而石英金鹵燈則是60-65%，而且其光衰較快;
e、光源幾何尺寸更緊湊
能兼容現(xiàn)石英金鹵燈的燈具和電器，易于推廣和應用。而且由于其發(fā)光體更小，有利于燈具的設計，對燈光的控制就更方便;
f、具有3000K和4200K兩種色溫可供選擇，光源顯色性好(Ra80-90)顯色性的好壞還和電弧管的管壁溫度有關。一般來說，管壁溫度越是高，其顯色性也越好。陶瓷金鹵燈的電弧管管壁溫度可以達到1150度，而石英金鹵燈的電弧管管壁溫度只能達到800度左右，所以陶瓷金鹵燈的顯色性要遠遠好于石英金鹵燈。而同時，管壁溫度還影響者光源的色溫差。就如同我們剛才所講到的，石英金鹵燈由于其最大管壁溫度只能達到800度，而管壁溫度的高低同色溫差成反比，所以其最終的色溫差也要大于陶瓷金鹵燈。
以下是石英金鹵燈和陶瓷金鹵燈相關參數(shù)的對比：
金鹵燈的頻閃效應
電光源在給人類帶來光明的同時，也由于電光源的頻閃，給人類帶來了新的危害，即頻閃效應，改進電光源頻閃的根本技術對策，是提高驅動電光源發(fā)光體發(fā)光的驅動電功率頻率，使其達到40KHz以上。從宏觀技術角度上講，提高驅動電光源發(fā)光體發(fā)光的驅動電功率頻率的措施很多，但在現(xiàn)階段，有些技術措施根本不可能實現(xiàn)，或實現(xiàn)成本較高。
最為可能、最為經(jīng)濟，也是最為有效的途徑，是選擇具有交流-直流-交流(AC-DC-AC)頻率變換功能的新型電光源，所以在使用電感鎮(zhèn)流器起動的HID光源不可避免的存在頻閃效應，但為了減少使用電感鎮(zhèn)流器的頻閃效應，只能盡量控制好供電電壓允許偏差(如同一支路上并聯(lián)的光源不多于4個等)、頻率允許偏差、電網(wǎng)諧波以及三相電壓允許的不平衡度等。現(xiàn)今的電子技術在低功率的HID電子鎮(zhèn)流器中把交流-直流-交流頻率變換功能應用的很完善。高功率電子鎮(zhèn)流器暫還存在些問題沒有解決，所以在低功率的HID燈具中，現(xiàn)今多數(shù)廠家建議用戶使用電子鎮(zhèn)流器，以便改善光源的頻閃效應。
自從陶瓷金鹵燈上市以來，其產(chǎn)品種類不斷擴展，應用范圍也不斷延伸。由于其無與倫比的光源性能，人們希望能夠將其應用領域繼續(xù)拓展，所以陶瓷金鹵燈正向中高功率和更小功率兩個方向發(fā)展。隨著技術和產(chǎn)品系列的完善，價格的降低，這就會使陶瓷金鹵燈真正成為人們的首選光源，人類的智慧之光。
