高压钠灯和金属卤化灯的区别

它们有何区别.两种灯的整流器可以通用吗?

高压钠灯使用时发出金白色光，具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。

工作原理

　　当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基戊无限循环，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。 高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡。由于气体放电灯泡的负阻特性，如果把灯泡单独接到电网中去，其工作状态是不稳定的，随着放电过程继续，它必将导致电路中电流无限上升，最后直至灯光或电路中的零、部件被过流烧毁。

　　伏—安特性

　　高压钠灯同其他气体放电灯泡一样，工作是弧光放电状态，伏—安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降。在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电路中必须串联一具有正阻特性的电路无件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器、电感受器等均肯有限流作用。 电阻性镇流器体积小，价格便宜，与高压钠灯配套使用会发生启动困难，工作时电阻产生很高的热量，需有较大的散热空间、消耗功率很大，将会使电路总照明效率下降。它一般在直流电路中使用，百交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。 电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大，温升低，在电源频率较低时，电容器充电时，会产生脉冲峰值电流，对电极造成极大损害，灯光闪烁，影响灯泡使用寿命；在高频电路中工作，电压波动能达到理想状态，成为理想的镇流器。 电感性镇流器损耗小，阻抗稳定，阻抗菌素性偏差小，使用寿命长，灯泡的稳定度比电阻性镇流器好，目前与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器。其缺点较苯重及价格偏高。 另外，电子镇流器已经开始出现，目前其价格昂贵，可靠性还不能与高压钠灯相匹配，除特殊场合使用外，一般情况下很少被采用。 所以，高压钠灯必须串联与灯泡规格相应的镇流器后方可使用。高压钠灯的点灯电路是一个非线性电路，功率因数较低，因此在网路上考虑接补偿电容，以提高网路的功率因数。

结构和材料　　

电弧管

　　电弧管是高压钠灯的关键部件。电弧管工作时，高温高压的钠蒸气腐蚀性极强，一般的抗钠玻璃和石英玻璃均不能胜任；而采用半透明多晶氧化铝和陶瓷管做电弧管管体较为理想。它不仅具有良好的耐高温和抗菌素钠蒸气腐蚀性能，还有良好的可见光穿越能力。另外，单晶氧化铝陶瓷管在耐高温、抗菌素钠蒸气腐蚀和透光率等性能均优于多晶扪化铝陶瓷管；因其价格昂贵，所以目前很少被采用。 电弧管是把电极、多晶扪化铝陶瓷管、帽、焊料环装配在一起，加入钠汞齐进入封接炉封接；同时充入少量氙气，以改善灯泡的启动特性。电极是用高纯钨丝绕成螺旋状，在螺旋孔中插入芯杆，浸渍电子粉，然后将电极芯杆一端和铌管封闭端焊接成一体。多晶氧化铝陶瓷管（帽）是选用多晶氧化铝陶瓷粉经混粉、喷泉雾干燥、等静压成形、素烧、高温烧结和切割等工序制成。 高压钠灯的光、电参数与电弧管的内径和弧长（两电极之间距离）有着密切联系。

　　 灯芯

　　灯芯是采用金属支架将电弧管、消气剂环等固定在芯柱上，电弧管两端电极分别与芯柱上两根内导丝相连接。芯柱由导丝、排气管和喇叭经高温火焰熔融成一体。金属导丝与玻璃封接部分的膨胀系数应与匹配，可避免因二种封接材料的膨胀系数不相同，造成封接处玻璃产生应力而爆裂或灯泡慢性漏气。

　　玻壳

　　玻壳是选用高温的硬料玻璃制造。玻壳与灯芯的喇叭口经高温火焰熔融封口，然后抽真空或充入惰性气体后，再装上灯头整个灯泡基本成型。由于电弧管在高温状态下工作，其外裸的金属极易氧化、变 脆，就必须将电弧管置于真空或惰性气体的外壳内。这样还可减少电弧管热量损失，提高冷端温度，提高发光效率。

　　 灯头

　　灯头的作用是方便灯泡与灯座、电路相连接。长寿命灯泡要求灯头与玻壳连接应牢固，不能有松动和脱落现象。所以，目前一般采用螺纹机械紧固技术，可防止焊泥自然老化而脱落。制造灯头的材料一般采用黄铜带，它可与灯座保持较小的接触电阻，减轻金属表面氧化层。如灯泡在特殊环境中使用，还可以在黄铜灯头表面涂覆铬层或镍层。其规格型号有： E27 、 E40 二种。

　　 消气剂

　　玻壳内经抽真空后，其真空度仅为 6.6X10 -2 Pa ，仍可使金属零件氧化，影响灯泡稳定地工作；所以在玻壳内放置适量消气剂，可将灯泡内真空度提高到 1.4X10 -4 Pa 高真空状态。目前，高压钠灯一般采用钡消气剂，它是把钡钛合金置于金属环内，再将其固定在消气剂蒸散后不影响光输出的位置。灯泡经抽真空工序后，采用高频感应加热金属环，使环内钡钛合金受热后蒸散，在蒸散过程中吸收残余有害气体，同时在玻壳颈部形成 一层黑色镜面。必须指出 ，消气剂放置位置非常重要，以黑色镜面不阻碍光线输出为宜；在使用过程中如发现黑色镜面部分或全部变成灰白色，它指示该灯泡已漏气，不能继续使用，必须调换新灯泡。

　　 汞

　　汞常态时呈液态状，具有银白色镜面光泽。在电弧管中加入泵可提高灯管工作电压，降低工作电流，减小镇流器体积，改善电网的功率因数，增高电弧温度，提高辐射功率。

　　 钠

　　该元素呈银白色金属，也称金属钠。它的理化性能有质软而轻，可溶于汞生齐。钠光谱特点为共振辐射线宽，偏向红色区，总辐射功率高；高压钠灯的光色和发光效率与钠蒸气压有关。目前，工业化生产的高压钠灯均采用钠汞齐添加入灯泡内，可简化生产工艺，同时使灯泡参数一致性有很大提高。

　　 氙

　　氙气是一种稀有气体，它在灯泡中的作用是帮助启动和降低启动电压。氙气压的高低还将影响灯泡的发光

金属卤化物灯：Metal Halide Lamp（简称金卤灯）

　　金卤灯是交流电源工作的，在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯，金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源。照明采用钪钠型金属卤化物灯，金卤灯具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。

性能结构　　

直管金属卤化物灯

金属卤化物灯(简称金卤灯)有两种，一种是石英金卤灯，其电弧管泡壳是用石英做的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的，金卤灯是目前世界上最优秀的电光源之一，它具有高光效(65～140lm/w)，长寿命(5000～20000h)，显色性好(Ra65～95)结构紧凑、性能稳定等特点。它兼有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点、克服了这些灯的缺陷，金卤灯汇集了气体放电光源的主要优点。尤其是光效高、寿命长、光色好三大优点.因此金卤灯发展很快，用途越来越广。市场上的金卤灯同其它气体放电灯一样，灯内的填充物中有汞，汞是有毒物质，制灯注汞时，处理不慎，会造成对生产环境污染，有损工人的身体健康，电弧管排气时，有微量的汞蒸气排出,若处理不当，会直接排入大气，当使用的灯破损，皆会对环境造成污染。

　　由金属蒸汽（例如汞）和卤化物（如镝、钠、铊、铟等元素的卤化物）的分解物的混合物辐射而发光的气体放电灯。具有添加金属的特征光谱线，因而光色改善，也提高了光效。这类灯的相关色温4000K左右，显色指数70，光效在701m/W以上。

　　金属卤化物灯产品参数采用国际领先的电弧管独特橄榄状外形设计，能够带来极佳的光色一致性。 有效地解决因光色漂移引起的色彩分布不均现象。 采用无焊点的支架安装结构，可以防止因高温氧化或振荡引起的支架焊点断裂，更加提高了灯泡的可靠性。 电弧管不受燃点位置的限制，可以实现任意位置的燃点。 发光效率极高，比普通金卤灯光效高20％。HPl400/ED/UP/4K的平均光效在110lm/w。 在合理的点灯线路上使用，对灯的电极有更好的保护作用，可以使灯的使用寿命更持久。最长可达20000小时以上。 高光效和长寿命，可以减少工程中使用光源、电器和灯具的数量，减少灯泡更换的次数，从而降低了整体维护成本。 适合垂直燃点和水平燃点，垂直燃点效果更好。 最适用于对光色一致性要求较高的厂房、大型卖场、购物中心、建筑物、广告、机场等场所。

分类方法　　

钪钠金属卤化物灯

金属卤化物充入电弧管内，利用金属原子电离激发发光的电光源。具有发光效率高、色温高、显色性好等特点。1911年，施泰因梅茨发现，在汞放电灯中加进各种金属碘化物时，放电电弧中就会产生这些金属的光谱。但是，当时的放电管温度受玻璃软化点的限制，其光谱强度微弱。1953年，制成放电中采用碘化钍、不需要电极的微波激发石英发光灯，它产生亮白色的钍发射谱线。50年代末，为了改进高压汞灯的光色，进行了在汞电弧管内充入各种金属及金属卤化物的试验。1961年，第一支金属卤化物灯问世，灯内的发光物质不再是汞，而是金属卤化物（钠、铊、铟的碘化物）。金属卤化物灯得到进一步研究和发展。

　　金属卤化物灯的分类方法很多，按填充物可分为4类：①钠铊铟类。具有线状光谱，在黄、绿、蓝区域分别有 3个峰值。②钪钠类。在整个可见光范围内具有近似连续的光谱。③镝钬类。在整个可见光谱范围内具有间隔极窄的多条谱线，近似连续光谱。④卤化锡类。具有连续的分子光谱。还有充填单一金属卤化物的灯，它能发射特定波长的光谱，如铊灯具有535nm波长光谱、绿色。

　　按灯的结构可分为3类：①石英电弧管内装两个主电极和一个启动电极，外面套一个硬质玻壳（有直管形和椭球形两种）的卤钨灯。这类灯主要用于体育场、道路、厂房等处的普通照明。②直管形电弧管内装一对电极，不带外玻壳，可代替直管形卤钨灯，用于体育场等地区泛光照明。③不带外玻壳的短弧球形卤钨灯、单端或双端椭球形的卤钨灯。主要用于电影放映和电影、电视的拍摄照明。

　　带硬质玻璃外玻壳（也可采用石英外玻壳）的卤钨灯,发光效率约75～120lm/W，寿命从数千小时至两万小时；直管形电弧管卤钨灯的发光效率约90lm/W，寿命1000～2000小时；短弧球形卤钨灯的发光效率为90～120lm/W，寿命为数百小时。金属卤化物的最大功率为10kW，最小的可低到25W，供家庭照明使用。

工作原理　　

球形金属卤化物灯

电弧管内充有汞、惰性气体和一种以上的金属卤化物。工作时，汞蒸发，电弧管内汞蒸气压达几个大气压（零点几个兆帕）；卤化物也从管壁上蒸发，扩散进入高温电弧柱内分解，金属原子被电离激发，辐射出特征谱线。当金属离子扩散返回管壁时，在靠近管壁的较冷区域中与卤原子相遇，并且重新结合生成卤化物分子。这种循环过程不断地向电弧提供金属蒸气。电弧轴心处的金属蒸气分压与管壁处卤化物蒸气的分压相近，一般为 1330～13300Pa。通常采用的金属平均激发电位为4eV左右，而汞的激发电位为7.8eV。金属光谱的总辐射功率可以大幅度超过汞的辐射功率。结果，典型的金属卤化物灯输出的谱线主要是金属光谱。充填不同种金属卤化物可改善灯的显色性（平均显色指数Ra为70～95）。汞电弧总辐射中仅有23％在可见光区域内，而金属卤化物电弧的总辐射则有50％以上在可见光区域内，灯的发光效率可高达120lm/W以上。

　　金属卤化物与电极、石英玻璃之间以及卤化物相互之间在高温下都会引起化学反应。金属卤化物容易潮解，极少量水的吸入可造成放电不正常，使灯管发黑。电极电子发射物质系采用氧化镝、氧化钇、氧化钪等，以防止发射物质与卤素发生反应。电弧管内有些金属(如钠)会迁移，结果会使卤素过量，导致卤素负电性极强，引起电弧收缩和启动电压、工作电压升高。金属卤化物灯仅靠触发电极的作用是不能可靠启动的，一般采用双金属片启动器，或者采用有足够高启动电压的漏磁变压器，也有采用电子触发器的。金属卤化物灯的点燃还需要限流器（即镇流器），其工作电流比同功率高压汞灯的要大一些。

种类选择　　

泡形金属卤化物灯

在工业照明这一领域，选用节能环保的照明方案替代传统高能耗光源仍是当前的主行线。要进行照明节能，节能灯并不是唯一能采用的光源。光源是否节能应从光效，光通维持率，平均寿命这三个方面来进行衡量。在不同的照明环境中采用最合适的节能光源才能在照明节能改造中事半功倍。要在中高顶棚的工业照明环境取得最佳节能效果，专家建议是：金属卤化物灯是最好的选择。

　　市场上的金卤灯种类繁多，如何进行选择，同样需要从光效、光通维持率和平均寿命来考虑。飞利浦的欧标金卤灯HPI能出色地创造出令人舒适和高效的光照环境，并有显著的节能效果，成为了金卤灯中的佼佼者。高光效是节能的根本，飞利浦HPI光效高达106 流明/瓦，并有优异的光通维持率：用钠灯配套件，12000小时后光通量维持率可达70%；而用汞灯/金卤灯配套件，12000小时后光通量维持率还高达75%，优异的光通维持率确保了整个运行期间的照明效果。HPI 平均寿命高达20000小时，减少了替换和维护的费用。

　　除了性能表现优秀之外，飞利浦HPI金卤灯还具有良好的系统兼容性，可在汞灯或钠灯镇流器系统上使用，轻松方便地替换钠灯、汞灯，如：HPI-BUS型不需要触发器就可以直接替换汞灯。因此工厂在不做任何电器改装，节省额外成本的情况下，能立刻完成节能改造和提升照明环境。飞利浦HPI金卤灯有多种色温可供选择，满足工业照明对不同光色的要求，特别是6700K的高色温HPI，照明效果如同白昼。另外，飞利浦HPI金卤灯还有一大特点，启动电压只有750V，更加安全。