費(fèi)米共振_氣體放電燈,氣體放電燈的分類,氣體放電燈參數(shù)指標(biāo)等
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目錄
氣體放電燈的分類
1、高強(qiáng)度氣體放電燈:由于管壁溫度而建立發(fā)光電弧,其發(fā)光管表面負(fù)載超過3W/cm2 的放電燈。如高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。
2、低氣壓放電燈:熒光燈(低壓汞燈)、低壓鈉燈、無極燈。其中的熒光燈是應(yīng)該最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光效高、發(fā)光柔和、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。熒光燈的發(fā)光效率是白熾燈的4-5倍,壽命是白熾燈的3-8倍,是高效節(jié)能光源。
氣體放電燈的結(jié)構(gòu)
氣體放電燈的特點(diǎn)
氣體放電燈的應(yīng)用
氣體放電燈的發(fā)光過程
氣體放電燈放電發(fā)光的過程基本分為3個(gè)階段
、俜烹姛艚尤牍ぷ麟娐泛螽a(chǎn)生穩(wěn)定的自持放電,由陰極發(fā)射的電子被外電場(chǎng)加速,電能轉(zhuǎn)化為自由電子的動(dòng)能;
、诳焖龠\(yùn)動(dòng)的電子與氣體原子碰撞,氣體原子被激發(fā),自由電子的動(dòng)能又轉(zhuǎn)化為氣體原子的內(nèi)能;
、凼芗怏w原子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài),將獲得的內(nèi)能以光輻射的形式釋放出來。
上述過程重復(fù)進(jìn)行,燈就持續(xù)發(fā)光。放電燈的光輻射與電流密度的大小、氣體的種類及氣壓的高低有關(guān)。一定種類的氣體原子只能輻射某些特定波長(zhǎng)的光譜線。低氣壓時(shí),放電燈的輻射光譜主要就是該原子的特征譜線。氣壓升高時(shí),放電燈的輻射光譜展寬,向長(zhǎng)波方向發(fā)展。當(dāng)氣壓很高時(shí),放電燈的輻射光譜中才有強(qiáng)的連續(xù)光譜成分。
氣體放電燈常用鎮(zhèn)流方法
大多數(shù)氣體放電燈是利用弧光放電特性制成的,具有電壓隨電流增加而下降的負(fù)阻特性,為了使放電穩(wěn)定,必須在電源與放電燈之間設(shè)置鎮(zhèn)流裝置,用來限制燈的工作電流,確保燈穩(wěn)定地工作。這個(gè)鎮(zhèn)流裝置我們通常稱為鎮(zhèn)流器。鎮(zhèn)流器是一個(gè)使氣體放電燈穩(wěn)定放電的器件。
鎮(zhèn)流器的種類很多,從原理上來說可以由電阻、電容、電感和漏磁變壓器等獨(dú)立組成,也可以由這些器件組合或由其他電子元件組成。
1.電阻鎮(zhèn)流
電阻鎮(zhèn)流是依賴電阻上的電壓正比于電流的關(guān)系來調(diào)節(jié)燈電流的,在直流供電的氣體放電光源電路中應(yīng)用電阻鎮(zhèn)流器,電路簡(jiǎn)單、安裝容易。當(dāng)兼顧電路效率和燈的工作穩(wěn)定性時(shí),有VLAMP=0.6Vn時(shí),η=60%,可以看出鎮(zhèn)流電阻的功耗很大,電路的工作效率很低。
電阻鎮(zhèn)流在交流供電中有少量應(yīng)用,如自鎮(zhèn)流高壓汞燈利用鎢絲作鎮(zhèn)流器件,許多高頻基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器也是用電阻制成。在交流電路中使用電阻鎮(zhèn)流器會(huì)影響燈電流的波形,燈的發(fā)光效率也會(huì)下降,電路穩(wěn)定性變差,但電路的功率因數(shù)相對(duì)較高。
2.電容鎮(zhèn)流
電容器在低頻交流電路中工作時(shí),燈電壓波形近似為方波。由于電容器不能限制瞬時(shí)電流,所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值很高的燈電流,這使燈電流波形嚴(yán)重失真,對(duì)燈的電極產(chǎn)生十分有害的影響,造成燈管壽命縮短,并使燈管發(fā)光閃動(dòng),因此電容鎮(zhèn)流方式在低頻交流電路中很少應(yīng)用。
3.電感鎮(zhèn)流
電感鎮(zhèn)流是利用電感器的自感原理工作的,即它通過電感上的電壓正比于電流的時(shí)間變化率來調(diào)節(jié)燈電流。由于燈電流滯后電源電壓一定位相(所以也稱為滯后型鎮(zhèn)流器),電路的功率因數(shù)較低,一般在0.5左右。電感鎮(zhèn)流對(duì)供電電壓的變化較敏感,鎮(zhèn)流效果不太穩(wěn)定。電感鎮(zhèn)流具有電路簡(jiǎn)單、比電阻鎮(zhèn)流損耗低、能改善燈電流波形和工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在各類氣體放電燈中得到廣泛應(yīng)用。
在高壓氣體放電燈中,為了獲得較高的點(diǎn)火電壓,可以用漏磁變壓器作為電感型鎮(zhèn)流器應(yīng)用。漏磁變壓器屬于滯后型鎮(zhèn)流器,雖然體大笨重,噪聲也大,但它能獲得比電源電壓更高的開路電壓,用于燈管電壓高于電源電壓的氣體放電燈(例如霓虹燈、冷陰極燈、紫外線燈等)時(shí),能明顯改善啟動(dòng)性能。
4.電感、電容(LC)鎮(zhèn)流
LC鎮(zhèn)流器有兩種形式,一種是由電感和電容串聯(lián)組成的鎮(zhèn)流器,通常設(shè)計(jì)成容抗比感抗大,使電路總體上呈容性。當(dāng)容抗為感抗的2.76倍時(shí),電路的恒流特性最穩(wěn)定。這種鎮(zhèn)流電路的燈電流超前電源電壓一定的相位,屬于超前型鎮(zhèn)流器。
LC超前型鎮(zhèn)流器功耗較小,有較好的穩(wěn)流特性,燈啟動(dòng)時(shí)的短路特性也好,與滯后型的電感鎮(zhèn)流器配合應(yīng)用,可較好地改善電路的功率因數(shù)。但因?yàn)闊綦娏鬟^零時(shí),電源電壓的峰值與燈電壓的方向正好相反,重復(fù)電離的電壓較低,致使重復(fù)著火能力較差。
5.電子鎮(zhèn)流
電子鎮(zhèn)流器是由電子元件組合而成的新型鎮(zhèn)流器,它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電源變換器,將工頻交流轉(zhuǎn)換為20~100kHz的交流電壓,用以啟動(dòng)并點(diǎn)亮熒光燈。采用高頻交流電子鎮(zhèn)流器可以提高燈管的發(fā)光效率,避免工頻噪聲,減小鎮(zhèn)流器的體積和重量,提高功率因數(shù),并易于實(shí)現(xiàn)智能控制。原則上適用于各類氣體放電燈,但對(duì)熒光燈特別是緊湊型熒光燈的應(yīng)用發(fā)展更為迅速。
電子鎮(zhèn)流器有如下優(yōu)點(diǎn):
1)功率因數(shù)高,減少了無功損耗,提高了供電設(shè)備的容量利用率,減少線路的損耗
2)節(jié)能,電子鎮(zhèn)流器自身的功率損耗低,僅為電感鎮(zhèn)流器的40%左右
3)光效高,熒光燈在30KHZ左右的高頻下的光效提高20%
4)燈管壽命延長(zhǎng)。無需反復(fù)啟動(dòng),不會(huì)使燈管過早發(fā)黑
5)低溫、低壓?jiǎn)?dòng)性能好
6)無頻閃,燈管在高頻下工作時(shí),發(fā)光穩(wěn)定,人眼感覺不出光線的閃爍
7)避免工頻噪聲,有利于在安靜的環(huán)境中工作和學(xué)習(xí)
8)體積小、重量輕
9)容易實(shí)現(xiàn)智能控制,包括調(diào)光、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)
廢舊氣體放電燈對(duì)人體的危害
氣體放電燈(熒光燈、鈉燈、汞燈、金屬鹵化物燈)比白熾燈光效高、壽命長(zhǎng),在各種場(chǎng)所的照明中被大量使用。北京每年使用含有汞的各種氣體放電燈在2000萬支以上。按每支燈平均含汞30毫克,廢燈破損后可釋放出大量汞蒸氣。汞蒸氣不但對(duì)人體直接產(chǎn)生危害,而且滲入到土壤中的汞及其化合物不能被土壤中微生物消化分解,使農(nóng)作物被污染。經(jīng)檢測(cè):一支常溫下打碎的40W熒光燈瞬間可使周圍空氣中的汞蒸氣濃度高達(dá)10-20mg/m3,大大超過國(guó)家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)汞最大允許濃度0.01mg/m3的1000-2000倍。
人類置于含有濃度為1.2-8.5mg/m3的汞蒸氣的空氣中,即會(huì)引起急性汞中毒。目前,北京廢舊氣體放電燈的回收基本處于無人管理的狀態(tài),破碎的舊燈混在生活、工業(yè)垃圾中。為此,照明學(xué)會(huì)專家建議盡早解決廢舊氣體放電燈的回收和處理問題,具體建議如下:
一、大力進(jìn)行科普宣傳,提高環(huán)保意識(shí),讓大家了解廢舊氣體放電燈破碎后汞污染的危害性。對(duì)于使用過的廢舊氣體放電燈,嚴(yán)禁隨意砸碎投入垃圾箱。
二、在街道及各單位設(shè)立分類垃圾箱,將其廢舊氣體放電燈完整放入專用垃圾箱內(nèi),便于集中回收處理。
三、建立專業(yè)回收經(jīng)營(yíng)公司,有償回收各單位及街道分類存放的廢舊氣體放電燈,統(tǒng)一送到凈化處理廠。
四、建設(shè)凈化處理廠,對(duì)回收的廢舊氣體放電燈進(jìn)行綜合利用處理,回收廢舊燈中的汞,防止污染。
五、制定相關(guān)回收廢舊氣體放電燈的法規(guī),依法管理有毒有害的廢棄物。充分利用市場(chǎng)原則,實(shí)行以舊換新,鼓勵(lì)回收。
六、目前應(yīng)提倡使用汞齊熒光燈和T5熒光燈(即直徑為16mm的)代替液汞燈和T12熒光燈(即直徑為28mm以上的)。汞齊熒光燈破碎后擴(kuò)散在大氣中的汞只有液汞燈的1/5-1/10,T5燈用汞量只有T12的1/3左右,成本雖有一點(diǎn)提高,,但可大大減少汞的污染,同時(shí)可增大發(fā)光效率及延長(zhǎng)使用壽命。
氣體放電燈相關(guān)資訊
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本文編號(hào):198383
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