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              45.熒光燈管為什么越來越細?
              我們知道,熒光燈是靠燈管內低氣壓汞蒸氣電弧產生的253.7nm紫外線激發熒光粉而發光的。首先,用于熒光燈的熒光粉是鹵磷鈣熒光粉,鹵磷鈣熒光在受到波長為185nm紫外線轟擊時,會濺射和蒸發,發光效率下降,同時不耐高溫,在較高溫度下工作會很快失效。而低氣壓汞蒸氣電弧在發出253.7nm紫外線的同時,也產生少量的185nm紫外線。為減緩上述因素造成的熒光粉老化過程,因而采用較粗(直徑38mm)玻管制燈,以保證燈的光效和光衰不致過快。
              隨著稀土三基色熒光粉的出現,使熒光燈的光效和顯色性有了很大提高。由于三基色熒光粉耐185nm紫外線轟擊,同時又耐高溫,故可能使燈管管徑縮小并保證了燈的高光效,于是生產出細管徑熒光燈。細管徑稀土三基色熒光燈降低了原材料損耗,提高了光效和照明質量,是環保節能的綠色照明產品。
              原先,標稱功率為40W的直管形熒光燈,其玻管的標稱直徑有38mm,標注為T12。現T8燈管,其標稱功率為36W,管長約為1200mm,玻管的標稱直徑為26mm;而標稱功率為28W的直管形熒光燈(管長約為1154mm),其玻管的標稱直徑為16mm,則為T5燈管。

              46.什么是霓虹燈?為什么會有各種顏色?
              霓虹燈是一種低氣壓冷陰極氣體輝光放電光源。工作氣體一般均采用惰性氣體,工作在氣體放電的正常輝光放電區。
              霓虹燈早期是充氖氣的,英文名稱叫:“NEON LAMP”,直譯為“氖光燈”。由于“NEON”一詞的發音恰似漢語中的“霓虹”,而該燈又五光十色,燈光變幻莫測,意思形象十分貼切,于是“霓虹燈”成為絕妙的譯名,一直沿用下來。
              霓虹燈色彩艷麗,主要用于商業廣告、裝飾等方面,其顏色的獲得有以下幾種方式:
              1)早期的霓虹燈是原子輻射光譜型燈-----發射的是放電氣體自身特征的輻射光譜,燈色彩由充入燈內的惰性氣體決定:
              氦He:黃色;氖Ne:紅色;氬Ar:藍色;氪Kr:紫色;氙Xe:鮮藍色。
              2)為豐富霓虹燈的色彩,又制造出充汞熒光粉發光型霓虹燈----汞蒸氣在氣體放電中輻射出紫外線,紫外線激發熒光粉發光,發出的是熒光光譜,發光稱為光致發光。采用不同的熒光粉可以得到不同的顏色。
              3)后來為得到更豐富的色光,人們又采用彩色玻離制作霓虹燈,得到了更加豐富多彩的顏色。

              47.霓虹燈燈管兩端電壓有多高?對人身安全有危險嗎?
              霓虹燈是一種輝光放電燈。其特點是工作時工作電壓高,工作電流小。
              燈工作電流一般幾十毫安。工作電壓和燈管的種類與長度有關。
              充氖氣的燈管其兩端電壓為(350+470L~500+650L)V。L為燈管長度。也就是說1m長的燈在工作時其兩端電壓在820~1150V之間。充汞氬氣的燈管其兩端電壓為:(300+220L~400+400L)V。1m長的燈在工作時其兩端電壓在520~800V之間。
              霓虹燈在開始點燃時,需要施加高電壓擊穿燈管啟動工作,如1m長的燈在工作時其兩端電壓在520~800V之間。
              霓虹燈在開始點燃時,需要施加高電壓擊穿燈管啟動,如1m氖管啟動電壓可高達2000多伏。霓虹燈變壓器的輸出電壓一般都高達幾千伏到1萬多伏。因此,霓虹燈燈管及其點燈電路的電壓很高,如果人體直接接觸會危及人身安全,必須采取安全措施。

              48.什么是低壓鈉燈?
              低壓鈉燈是具有熱電極的低氣壓弧光放電燈。
              燈的管芯玻璃殼用抗鈉玻璃制成,以防止高溫工作時玻璃受鈉的腐蝕。燈管中充有5~10mm汞柱的氖氬混合氣(含氬氣1%)和金屬鈉滴。燈通電后,氖氣即放電,發出紅光,然后由于放電發熱使鈉滴逐漸蒸發產生鈉氣,逐漸代替氖氣放電,而輻射出強烈的黃光。為保持一定的鈉蒸氣壓,放電管表面要維持一定的溫度(250~300℃),所以在管芯外還有一外玻殼,外玻殼的內壁上涂有一層透明的紅外線反射材料(多用三氧化二錮),以使得放電管輻射的紅外線反射回放電管,減少熱輻射損耗,兩層中間抽真空。
              低壓鈉燈主要輻射589.0nm和589.6nm兩條譜線的單色光,所以燈顏色發黃且顯色性差,但發光效率高。

              49.什么是高壓汞燈?
              高壓汞燈屬于高強度氣體放電燈,放電類型為弧光放電。
              燈的放電管內抽真空后充以適理的汞和少量氬氣,其兩端各有一個主電極,其中一端還有一個引燃極。放電管和玻殼之間抽真空或充氮氣作為保護氣體。
              燈點燃初期,引燃極和鄰近主電極間的低氣壓汞蒸氣和氬氣放電發光,這時燈管電壓很低,電流很大,放電所產生的熱量使汞逐漸蒸發,約3min后,由于汞蒸氣壓增加,使燈管兩端電壓升高,電弧收縮,發光強度逐漸增強。約5min后,汞蒸氣壓達到(2~3)×105Pa時,達到平衡狀態。這時汞蒸氣放電所產生的熱量正好維持汞的高壓蒸氣狀態,高壓汞燈進入正常工作狀態。
              玻殼上涂有熒光粉的高壓汞燈稱為熒光高壓汞燈,熒光粉的作用是將部分紫外線(365nm紫外線)轉變為高壓汞燈缺少的紅光,以改善燈的光色。

              50.什么是高壓鈉燈?
              高壓鈉燈與高壓汞燈類似,是高強度氣體體放電燈。
              當接通電源后,燈內一小段電熱絲加熱雙金屬片,使雙金屬片經一定時間后變形,彈開觸點斷開電路。這時在鎮流器上產生一感應電動勢,與電源電壓疊加,產生1個1000多伏的脈沖電壓使放電管擊穿放電。
              當燈內不裝雙金屬片開關時,采用外觸發器觸發燈點燃。
              啟動后,首先是低氣壓的汞鈉蒸氣和氙(氬)氣放電,隨著溫度的升高,放電管內氣壓逐漸增加,電弧趨于穩定。與高壓汞燈一樣,高壓鈉燈需要一段啟動時間,約5--10min達到穩定工作狀態。

              51.什么是金屬鹵化物燈?
              在電弧管內填充了金屬鹵化物的高強度氣體放電燈稱為金屬鹵化物燈。
              金屬鹵化物燈是在高壓汞燈和鹵鎢燈工作原理的基礎上發展而成的高光效電光源。其發光電弧管中添加了金屬鹵化物和汞以及啟動氣體。燈點亮后電弧產生的熱量使附著在管壁的金屬鹵化物蒸發,向電弧中心擴散,當金屬鹵化物分子擴散進入高溫電弧中心后,鹵化物分子在電弧的高溫下分解成金屬原子和鹵素原子。金屬原子在電弧中受到激發而發出該金屬的特征光譜。電弧中的金屬原子和鹵素原子也向管壁擴散,而管壁溫度遠低于電弧中心溫度,金屬原子和鹵素原子在溫度低的管壁區相遇,再次化合形成金屬鹵化物。金屬鹵化物在燈內不斷地循環,維持電弧中金屬蒸氣的濃度,金屬原子周而復始地參與放電,使燈的光色、顯色性得到改善,發光效率有了大幅度提高。
              金屬鹵化物燈按燈內玻殼的材料分類,有石英金屬鹵化物燈和陶瓷金屬鹵化物燈。
              金屬鹵化物燈按外形分類,有單端和又端;有外玻殼和無外玻殼金屬鹵化物燈。
              金屬鹵化物燈按顏色分類,有高色溫、低色溫和彩色金屬鹵化物燈。

              52.為什么金屬鹵化物燈有不同的顏色?
              金屬鹵化物燈因在電弧中的金屬原子電離和激發時發光,其光線具有自己的特征譜線,不同的金屬激發后的譜線是不同的,故在金屬鹵化物燈的電弧管中添加單一的,或多種不同的金屬鹵化物組合,其發光的顏色就不同,可制成各種單色燈,如:
              添加碘化鉈的金屬鹵化物燈(535nm譜線)發出綠色光;添加碘化銦的金屬鹵化物燈(451.1nm譜線)發出藍色光;添加碘化鋰的金屬鹵化物燈(690nm譜線)發出紅色光等。
              同一批金屬鹵化物燈的光色也會有差異。這是因為金屬鹵化物燈是按比例混合填充了多種金屬鹵化物,由多種金屬元素的放電光譜混合而成白色光。制造放電管時的任何微小偏差(充入鹵化物比例、數量、放電管的幾何尺寸、幾何形狀等)都會造成放電光譜的偏差。燈的標準中允許同一批金屬鹵化物燈的電、光、色參數有一定的誤差范圍,因此,即使是同一批電光源,其光色也會有一定的差異。
              在實際應用中,經常有多只金屬鹵化物燈同時使用而燈的光色有較大差異的情況,這是因為同一批金屬鹵化物燈燈管的安裝位置(橫向或豎向)及角度的偏差、金屬鹵化物燈配用鎮流器電參數的偏差及電網電壓的波動等多種原因而導致的現象。
              同一只金屬鹵化物燈在壽命期內,其燈管電壓將會發生變化,同一批金屬鹵化物燈,其燈管電壓變化速率是不一樣的,因而也會導致金屬鹵化物燈光色的差異。

              53.為什么高強度氣體放電燈啟動一定時間后才正常發光?
              高強度氣體放電燈啟動時有一個光電參數的過程,也就是弧光放電建立和放電管內熱平衡過程:剛啟動很短時間內形成弧光放電,此時燈電壓只有十幾伏;電弧使放電管內的汞首先蒸發并參與放電,管內溫度逐步升高;當放電管內達到一定溫度后,金屬鹵化物蒸發并逐步參與導電,管內溫度繼續升高,同時燈管電壓也在升高;直到金屬鹵化物蒸氣達到預定的壓力后,燈管內達到熱平衡,建立起穩定的弧光放電,燈管正常發光。這一過程時間約需5-10min.

              54.什么是紫外線燈?
              紫外線燈是不以產生可見光為目的,紫外線輻射特別強的燈。
              使用量最多的是紫外線低壓汞燈,主要用來殺菌和保健。紫外線的波長范圍是10-380nm.殺菌的紫外波段為220-300nm.其工作原理與日光燈一樣,只是玻殼不涂熒光粉,汞蒸氣發出的253.7nm的紫外線直接輻射出來。
              紫外線的種類很多,按其工作原理分類主要如下:紫外線低壓汞燈、紫外線高壓汞燈、紫外線金屬鹵化物燈、紫外線熒光燈及其他特殊用途的燈。

              55.什么是發光二極管(LED)?
              發光二極管(LED)是電致發光光源的一種。所謂電致發光光源是固體在電場作用下直接發光的光源。
              發光二極管(簡稱LED)是一種基于普通半導體二極管的p-n結特性,將電能轉換成光的器件,其基本工作原理是一個電光轉換的過程。自然界的物體根據導電性能的強弱可分為導體、絕緣體和半導體,單晶硅(Si)和單晶鍺(Ge)都是一種純凈的半導體。在一純凈的半導體上,通過摻入少量雜質,會使其導電能力發生顯著變化,可一邊形成P型導體,另一邊形成N型導體,在這兩種導電性能相反的半導體界面上,則形成的一個特殊的帶電薄層即p-n結。當一個正向偏壓施加在半導體p-n結兩端,p-n結正向導通。在發生載流子注入(電子注入p區或空穴注入N區)時,部分載流子被對方復合,其多余的能量則以光的形式向外輻射,有的半導體材料對應的發光波長正好處于可見光區域,這種發光稱為注入式場致發光,或p-n結發光。
              由于半導體材料的發光機理決定了單一LED芯片不可能發出連續光譜的白光,要獲得最有發展前景的白光,必須用其他方式合成白光。如在藍色LED芯片里涂敷高效黃色熒光粉,藍光及被藍光激的熒光粉發射的黃光經調控后可得到各種色溫的白光;或在紫色LED芯片里涂敷紅、綠、藍三基色熒光粉,熒光粉被紫外光激發產生白光等。
              隨著半導體材料及其工藝技術的不斷突破,LED不僅應用在指示或顯示領域,它有望成為繼白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈之后的新一代光源。

              56.什么是激光?
              激光是由激光器產生的一種特殊形式的光,即單一波長而且是同相位的光。這種光稱為“相干”光。其特點是波長帶寬很窄,只有零點幾個納米。它不會像手電筒光束那樣擴散開來,而是集束光直線傳播。原因在于普通光是由許多不同波長的光組成的,它們互相“碰撞”或干擾,在傳播過程中逐漸擴散開來。相干光僅由一種波長的光組成,所以沒有那樣的干擾,也沒有擴散的傾向。
              激光器有氣體激光器和固體激光器,激光廣泛應用于通信、醫學、工業和軍事等領域。在景觀照明中,在一些特定的場合有時用激光照明,起到獨特的效果。

              57.為什么常說“燈下不觀色”?能做到燈下可觀色嗎?
              太陽光的光譜是連續的全光譜,它包含了赤、橙、黃、綠、青、藍、紫各種顏色的可見光。白天人們所觀察到的物體顏色,是物體將太陽光中與本身顏色相同的可見光反射而形成的,人們看到的是物體真實的顏色。
              電光源中,除白熾燈具有與太陽光光譜接近的、連續的可見光光譜外,許多近幾年光源發出的可見光都不是連續的,或多或少的缺失某些譜線。因此,在電光源照射下的物體,與該電光源中缺失的譜線顏色相同的顏色將不被反射,所以人們看到的物體顏色就失真了,出現了“燈下不觀色”的現象。
              科技人員已經制造出多種高顯色的全光譜電光源,其顯色性可達到95%以上(一般熒光燈、金屬鹵化物燈的顯色性為60%-80%),因此,在白熾燈及高顯色電光源的照射下基本上可做到“燈下可觀色”。

              58.氣體放電燈可以調光嗎?
              從氣體放電燈工作原理可知,改變氣體放電燈的工作電流,就可以調節氣體放電燈的光輸出。但是某些氣體放電燈(如普通照明金屬鹵化物燈)在改變光輸出的同時,其色溫、顯色性都發生變化,從而影響照明質量。因此,為保證照明質量,不是所有的氣體放電燈都適宜調光。
              氣體放電燈調光有兩種方法:即使使用電子鎮流器連續調光和使用電感鎮流器分擋調光。
              熒光燈可使用可調光交流電子鎮流器進行調光,調光范圍從0-100%。其色溫、顯色性基本不變,能滿足室內照明質量的要求。也可以使用電感鎮流器當擋調光。
              高壓鈉燈可使用可調光交流電子鎮流器進行調光,調光范圍從20%-100%。高壓鈉燈在道路照明中應用得很廣泛,在實際應用中一般采用比較經濟的電感鎮流器當擋調光。其色溫、顯色性基本不變,能滿足道路照明的要求。
              陶瓷金屬鹵化物燈可使用可調光交流電子鎮流器進行調光,調光范圍從50%-100%。其色溫、顯色性基本不變,能滿足室內、外照明質量的要求。
              普通照明金屬鹵化物燈(石英玻璃電弧管型)也可以按高壓鈉燈的調光方法進行調光,但是在調光時其色溫、顯色性將發生明顯的變化,影響照明質量,因此為保證照明質量,普通照明金屬鹵化物燈不宜進行調光。

              59.多數高強度氣體放電燈為什么要使用觸發器?
              高強度氣體放電燈在冷態時電弧管內氣壓較低,但也需要1kV以上的脈沖峰值電壓(脈沖峰值電壓的寬度因燈而異,一般情況下,高壓鈉燈需要1(微秒)的寬度、金屬鹵化物燈需要幾個微秒寬度)才能把高強度氣體放電燈電弧管內氣體擊穿,將燈引燃。
              升壓變壓器、漏磁變壓器、觸發器以及交流電子鎮流器等都可以產生引燃高強度氣體放電燈所需的脈沖峰值電壓,但是前兩種形式產將觸發啟動和限制穩定燈工作電流的兩種功能集中在一起而制造的鎮流器,因而其體積、重量較大而且效率很低。從綜合經濟效益和我國電網供電電壓的情況出發,我國絕大多數高強度氣體放電燈(高壓汞燈除外),采用了電感鎮流器加觸發器的點燈線路。觸發器只消耗很小的能量而產生較高的脈沖電壓,該電壓與鎮流器輸出電壓相疊加將燈引燃,燈引燃后觸發器停止工作。鎮流器限制、穩定燈的工作電流,其效率較高。
              近幾年研制開發的高強度氣體放電燈交流電子鎮流器,可產生引燃高強度氣體放電燈所需的峰值電壓而又具有較高的效率,因而具有較好的應用前景。

              60.鎮流器起什么作用?它有功率損耗嗎?
              鎮流器在氣體放電燈點燈線路中的主要作用是:限制燈的啟動電流,穩定燈的工作電流,保證燈的一定壽命。
              從氣體放電的工作原理可知,如果不限制氣體放電的電流,其電流將會無限地增大,直到將燈損壞,因而在燈的工作電路中必須有一個能限制電流無限增大的器件,用以限制燈的啟動電流,穩定燈的工作電流,這個器件稱為鎮流器。
              鎮流器的由鐵心、線圈或電子元件器組成的,根據能量守恒定律,電器中任何器件都要消耗能量,因此,鎮流器是有功率損耗的。不同功率、不同形式的鎮流器,其自身損耗占燈功率的比率有所不同。
              交流電子鎮流器的自身功率損耗占配套燈功率的3%-10%。
              電感鎮流器的自身功率損耗平均占配套燈功率的10%左右,燈功率越小,電感鎮流器的自功率損耗占配套燈功率的比例越大。20W以下氣體放電燈鎮流器的自身功率損耗占配套燈功率的20%-50%;20-40W氣體放電燈鎮流器的自身功率損耗約占配套燈功率的20%左右;40-150W氣體放電燈鎮流器的自身功率損耗約占配套燈功率的15%左右;250-400W氣體放電燈鎮流器的自身功率損耗約占配套燈功率的10%左右;1000W以上氣體放電燈鎮流器的自身功率損耗約占配套燈功率的5%-8%。

              61.交流電子鎮流器與電感鎮流器有什么不同?
              交流電子鎮流器與電感鎮流器有以下幾個方面的不同:
              1)工作原理、燈的工作頻率、燈的頻閃效應不同。交流電子鎮流器采用電子逆變、控制技術限制、穩定燈的工作電流,它改變了燈的工作頻率,使燈工作于幾百Hz(赫茲)或20-100Hz范圍內,因而人眼感覺不到光的頻閃。電感鎮流器利用感抗限制、穩定燈的工作電流,燈的工作頻率與電源頻率相同,人眼能感覺到光的頻閃(100次/s)。
              2)交流電子鎮流器的輸入電流諧波含量、輸入功率因數都大于電感鎮流器。電感鎮流器功率因數低,可以用電容補償。若交流電子鎮流器的輸入功率因數低時,不能單燈采用電容補償。
              3)結構形式、體積、重量不同。交流電子鎮流器由電子線路和電子元器件組成,體積小、重量輕。電感鎮流器主要由硅鋼片疊成的鐵心和銅線饒制的線圈組成,體積、重量均較大。
              4)使用壽命不同。電感鎮流器一般可使用10年以上,交流電子鎮流器使用壽命比電感鎮流器要短。
              5)價格不同。交流電子鎮流器的價格目前是電感鎮流器價格3倍以上(將來會降低)。
              6)自身功率損耗不同(見問題60)。

              62.電光源的壽命是如何計算的?
              電光源的壽命有全壽命和有效壽命之分。
              全壽命:當同一批在額定條件下試驗的電光源有50%不能點亮時的燃點時間。
              有效壽命:當同一批在額定條件下試驗的電光源中有50%的光輸出下降到初始光輸出的某一百分數時(50%中包括不能點亮的電光源)的燃點時間。
              白熾燈按全壽命計算,氣體放電燈按有效壽命計算。
              不同的氣體放電燈標準中,對有效壽命中“光輸出下降到初始光輸出的某一百分數”的要求不同:例如,對熒光燈規定的百分數是75%,高強度氣體放電燈為70%-80%。
              電光源的使用壽命除與燈的生產工藝有關外,在使用時電源電壓過高、頻繁開關以及鎮流器質量等其他因素都將會影響燈的使用壽命。
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