电子常识
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。
金卤灯色温一般是70W,金卤灯是一种卤素灯,发光效率很高,光通量大概是5000-5500流明,而1W的LED大概有80-100流明的光通量,这样对比一下,两种灯要达到同样的光通量,功率相差无几。以最常见的90计算,大概也要60W了。”
光源的颜色有两个方面的意思,即色表和显色性。所谓色表就是人眼直接观察光源时,所看到的颜色。光源的光照射到物体上所产生的客观效果(或光源使被照有色物体的颜色再显现出来能力)称为光源的显色性。光源发光的颜色可用色温Tc来表示。当光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的这个温度就称为光源的颜色温度,简称色温。
石英金卤灯可形容是一个小型的原子化学反应炉,其复杂的化学体系变化莫测,其中冷端温度、管壁温度、灯电压和灯电流影响最大。石英金卤灯当电源电压变化10%时,灯的色温将变化1000K左右。因此要求电源电压的变化在5%以内,才能确保色温的稳定。
英金卤灯相关的电气配套选择也必须要求与灯管相匹配。一般性以ACVF及ACCF小于1.7管制,标准值1.414。灯的接线方式及所使用线径也要注意,灯的启动电流为额定电流的3~5倍,一个30A的电流开关回路。150W石英金卤灯只能并联接4盏,70W石英金卤灯只能并联接6盏,且使用的线径要满足任何1盏灯,不能有压降发生。
对于低色温及显色性要求一致性较高的场合,选用陶瓷金卤灯才能达标。对于高色温可选用6000K以上显色指数90以上的石英金卤灯。由于色温6000K以上,明视觉色温差异无法分辨,显色指数90,被照物非常鲜艳,可掩饰石英金卤灯的色温缺点。配套电器中触发器要特别注意,否则会有启动不易的问题。
石英金卤灯其色温要稳定,灯的管壁温度Tw和管壁负载Ws必须提高,使蒸气压强提高,但灯管寿命相对缩短。实际运用时,Ws一般控制在20W以下,使管壁温度在700℃以下,保证灯的可靠性,但相对的所有元素均无法工作,在饱和蒸气压下,辐射应有光谱能量,因此色温非常敏感,使用双频补偿触发器可以提高冷端温度,改善光效,增加色温的稳定度。
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