高压气体放电灯-HTO(8)

2019-02-20 23:29

HTO-高压气体放电灯

可以识别以下部件:

灯头(1),馈线(2), 荧光粉(3),启动电阻(4)。辅助电极(5),电极(6)引线(7),电弧管(8),灯丝(9)和外玻壳(11)。

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8 、高压钠灯

大的尺寸和单频辐射是低压钠灯的最大缺点。很早以前我们就知道,单位长度上的功率可以通过增加钠的蒸汽压力来增加。辐射就没有了单频的特性,通过升高温度来得到一个比较高的钠蒸汽压力。但现在没有玻璃在这么高的温度下能够承受这么高的压力。

我们我发展一种新的材料,1960年出现了陶瓷管,它比较适合高压钠灯。陶瓷的软化点温度为2040,它对钠有很强的抵抗能力。没有软化范围。

8.1 、规格和结构

高压钠灯在philips内部的名称为SON,事实上,它也有一个大家族。最老的成员就是SON-T,另外:最新成员有SON Comfort 和white SON(SDW),这些新成员和标准SON不同,并不是在光学上有区别,而是在色温上更好。

下面我们将讲述SON-T的结构:

SON-T 400W如图8.1所示,电弧管如图8.2所示,电弧管是按照下面的流程做的:大约20个管子被垂直的放进一个炉子,每个管子的上端都有一个电极和密封环。在这里密封环被融合(第一次封接),然后将管子上下颠倒,放入汞齐,再次送入炉子里。同样带有电极和密封环。冲入正确压力的氙气,进行第二次封接。

电弧管被装在一个外玻壳内,外玻壳被抽真空同时装有Zr-Ar消气片。

钠灯的管壁温度大概是1500开氏度,这比PCA的溶解温度要低很多(2400K),因为在温度高于1500K时,PCA就会蒸发出蒸汽,这个蒸汽就会沉积在外玻壳上,降低他的传导率,而且,在比较高的温度下,PCA就会和钠发生反应。在一个灯中的压力是这样的:

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钠蒸汽压力大约100torr 汞蒸汽压力大约1000torr 氙气压力大约160torr

汞齐:16mg 汞和4mg 钠。

这些蒸汽压力表明只有0.07mg的钠和5.7mg的汞挥发,灯中的汞齐注入过量。这表明钠和汞的蒸汽压力有电弧管中最冷点的温度所决定,这位于电极后面-汞齐所处的位置,这个最冷点的温度大概在1025K。

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钠和汞共同组成汞齐,这表明这两种成分的蒸汽压力不仅决定于最冷点的温度,同时还决定于汞齐中这两种成分的比例。所以,在一个确定的温度下,汞气中汞过量时汞蒸汽压力比汞不足时的压力要高,图8.3给出了汞和钠蒸汽压力和他们比例成分的函数关系。

高压钠灯中汞齐过量是因为在电灯过程中,钠会因为和PCA及密封环发生化学反应而从电弧管中消失。

汞是作为缓冲气体注入的:

a. 增加电场强度,这样为了得到一个大约100V灯电压时所需的电极距离不至于太大。 在钠蒸汽压力为100torr和汞压力为0torr 时,电场强度为7.5E/CM

在钠蒸汽压力为100torr和汞压力为1000torr 时,电场强度为15E/CM

b.得到一个黑体辐射的色温点

c. 增加光效,因为汞的热传导效率是钠的一半,多余的 汞减低了等离子体的热传导,所以,传导损失降低而光效升高了,因为这些原因,氙气被用作启动气体,在所有的非放射性气体当中,氙气有最低的热传导率。大约和汞相当。在一个充有高压力氙气的灯中,不需要汞来增加光效,低的热传导率的另外一个好处就是,在电流为0时,等离子体的温度降低不是很多。当工作在50HZ下,再起辉的电压也就保持相对低。

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对于一般的钠灯,电弧管的尺寸是这样来选择的:内壁直径和电极距离要保证管壁温度在1500K,灯电压有一个期望值,而光效要最大。(钠的压力100torr)

另外,钠灯的显色性能通过增加钠蒸汽压力而得到很大改善(最大1大气压),光效就降低了,这称之为SON comfort,在这些灯中,对于管壁的最大温度的一个比较低的上限是可以接受的。当然,最低点的温度相对于标准钠灯也要稍高点(最大1200K),目的是为了得到高的钠蒸汽压力。

8.2 、光谱

图8.4显示了400W高压钠灯的光谱,光谱中值得注意的是:由低压钠灯发射的Na-D线所在的波谷位置(共振线:589.0nm和589.6nm),光谱中的这个波谷是由灯中线的加宽结合及自我吸收形成的,这种现象将在第4节讨论。

线的形状可以通过解答辐射传递方程来进行计算。参考. [J J de Groot and J A J M van Vliet]..

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