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常用电光源

时间:2022-07-16 百科知识 版权反馈
【摘要】:电光源按其发光原理的不同一般分为热辐射光源和气体放电光源两大类。新型荧光灯采用电子镇流器取代了老式的铁芯线圈镇流器和启辉器,使荧光灯无频闪,启动电压宽,节电,灯管寿命延长。常用的金属卤化物灯有钠铊铟灯和管形镝灯。电源接通后,电流流经加热线圈使双金属片受热弯曲而断开,产生高压脉冲,使灯管放电点燃;点燃后,放电的热量使双金属片一直保持断开状态,钠灯进入稳定的工作状态。

电光源按其发光原理的不同一般分为热辐射光源和气体放电光源两大类。热辐射光源是利用物体发热至白炽状后辐射发光的原理所形成的光源,如白炽灯、卤钨灯等;气体放电光源是利用击穿的气体持续放电,使电子、原子等碰撞而发光的原理所形成的光源,如荧光灯、高压汞灯等。

1.白炽灯

白炽灯是第一代电光源的代表。它主要由灯丝、灯头、玻璃支柱和玻璃壳等组成,如图8-1所示。灯丝由高熔点的钨丝绕制而成,并被封入抽成真空状的玻璃壳内,主要依靠钨丝白炽体的高热辐射发光,构造简单,使用方便。

电流通过白炽灯的灯丝时,由于电流的热效应,灯丝达到白炽状(钨丝的温度可达到2400~2500℃)而发光。但热辐射中只有2%~3%为可见光,发光效率低,平均寿命为1000h,经不起振动。电源电压变化对灯泡的寿命和光效有严重影响,故电源电压的偏移不宜大于±2.5%。

图8-1 白炽灯的构造

1—玻璃壳;2—玻璃支柱;

3—灯头;4—灯丝

2.卤钨灯

卤钨灯是白炽灯的一种,由灯丝和耐高温的石英管组成(图8-2)。灯丝由钨丝绕制,比白炽灯更密,因此工作稳定性更高,灯管内除充入惰性气体外,还充入适量卤族元素,如碘和溴等。

使用时,灯丝在高温下工作,蒸发出来的钨和卤素在管壁附近化合成卤化钨,使钨不会沉积在管壁上。当卤化钨向灯管中心扩散时,在灯丝高温作用下又分解成钨和卤素,从而在灯丝周围形成一层钨蒸气,一部分钨又重新回到灯丝上,有效地抑制了钨的蒸发。钨丝、卤化钨不断循环,将蒸发的钨不断送回钨丝,不仅避免了管壁发黑,还能保证灯管在较高温度下工作,从而提高了灯丝的使用寿命和发光效率。

图8-2 卤钨灯的构造

1—电极;2—封套;3—支架;

4—灯丝;5—石英管;6—碘蒸气

卤钨灯有碘钨灯和溴钨灯两种,溴钨灯比碘钨灯的发光效率高4%~5%。

3.荧光灯

荧光灯俗称日光灯,是应用很广泛的一种电光源。荧光灯主要由灯管、启辉器和镇流器组成(图8-3)。

图8-3 荧光灯的构造

(a)灯管;(b)启辉器;(c)镇流器

1—阴极;2—玻璃管;3—灯头;4—静触头;5—电容器;6—外壳;7—双金属片;

8—玻璃壳内充惰性气体;9—电极;10—外壳;11—线圈;12—铁芯;13—引线;14—水银

荧光灯发光效率高,为普通白炽灯的2~5倍,可达到50~60lm/W;节能,包括镇流器损耗在内,耗电仅仅是普通白炽灯泡的1/5;使用寿命长,长达2000~10000h;光线柔和,发光面积大,亮度低,没有强烈眩光。荧光灯受环境温度影响大,最适宜18~25℃的温度,环境温度过高或过低都会造成启辉困难和光效下降。荧光灯的缺点是有频闪效应,附件多,不宜频繁开关。

新型荧光灯采用电子镇流器取代了老式的铁芯线圈镇流器和启辉器,使荧光灯无频闪,启动电压宽,节电,灯管寿命延长。荧光灯的使用场合非常广泛,主要用于家庭、学校、商店等各类建筑物的室内照明。

4.高压汞灯

高压汞灯也称高压水银灯,主要由灯头、石英放电管和玻璃外壳等部件组成,如图8-4所示。

石英放电管抽真空后,充入一定量的汞和少量的氩气,管内有钨制成的主电极和辅助电极,工作时管内有较高的压力,因此称高压汞灯。玻璃外壳的内壁涂有荧光粉。高压汞灯有普通型和反射型两种。反射型高压汞灯在其玻璃外壳内壁上部涂有铝反射层,具有定向反射功能,使用时不用安装灯罩。使用外整流器的高压汞灯必须按规格选用。高压汞灯的玻璃外壳温度很高,配用灯具应考虑散热问题,否则会影响灯泡性能和使用寿命。玻璃外壳破损后,灯仍能点亮,但有大量紫外线射出,会灼伤人眼和皮肤。

高压汞灯的优点是:省电、耐振、寿命长、发光强;其缺点是:启动慢,需4~8 min,显色性差,主要用在道路、广场等场所。

5.高压钠灯

高压钠灯是利用管内高压钠蒸气放电发光的一种光源(图8-5),发光效率达120lm/W,是照明光源里最高的;使用寿命长,光通量输出衰耗到70%时,寿命约为12000h;节能,结构简单,坚固耐用;透雾性强,光色较好,为金白色。高压钠灯主要用于交通要道、机场跑道、航道、码头等要求高亮度和高光效的场所。

图8-4 高压汞灯的构造

1—灯头;2—玻璃壳;3—抽气管;

4—支架;5—导线;6—主电极;

7—启动电阻;8—辅助电极;

9—石英放电管

图8-5 高压钠灯的外形和结构

1—金属排气管;2—铌帽;3—电极;

4—放电管;5—玻璃壳体;6—双金属片

6.金属卤化物灯

金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上为改善光色而发展起来的一种新型电光源。它不仅光色好,而且发光效率高。在高压汞灯内添加某些金属卤化物,靠金属卤化物的不断循环,向电弧提供相应的金属蒸气,于是就发出表征该金属特征的光谱线。常用的金属卤化物灯有钠铊铟灯和管形镝灯。

(1)钠铊铟灯的接线和工作原理。图8-6所示为400W钠铊铟灯工作原理图。电源接通后,电流流经加热线圈使双金属片受热弯曲而断开,产生高压脉冲,使灯管放电点燃;点燃后,放电的热量使双金属片一直保持断开状态,钠灯进入稳定的工作状态。1000W钠铊铟灯工作线路比较复杂,必须加专门的触发器

(2)管形镝灯的接线及工作原理。因在管内加了碘化镝,所以启动电压和工作电压就升高了。这种镝灯必须接在380V线路中,而且要增加两个辅助电极(引燃极)3和4,如图8-7所示,使得接通电源后,首先在1、3与2、4之间放电,再过渡到主电极1、2间放电。

图8-6 钠铊铟灯工作原理图

1—加热线圈;2—双金属片;3—主电极;

4—开关;5—镇流器

图8-7 管形镝灯工作原理图

1、2—主电极;3、4—辅助电极;

5—镇流器;6—开关

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