高压钠灯使用手册

高压钠灯使用手册1

高压钠灯的基本知识高压钠灯使用时发出金白色光，它含有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿公司、公园、庭院照明及植物栽培。高显色高压钠灯重要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场合照明。1.1

工作原理当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基戊无限循环，多出的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡。由于气体放电灯泡的负阻特性，如果把灯泡单独接到电网中去，其工作状态是不稳定的，随着放电过程继续，它必将造成电路中电流无限上升，最后直至灯光或电路中的零、部件被过流烧毁。1.1.1

伏—安特性高压钠灯同其它气体放电灯泡同样，工作是弧光放电状态，伏—安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降。在恒定电源条件下，为了确保灯泡稳定地工作，电路中必须串联一含有正阻特性的电路无件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器、电感受器等均肯有限流作用。电阻性镇流器体积小，价格便宜，与高压钠灯配套使用会发生启动困难，工作时电阻产生很高的热量，需有较大的散热空间、消耗功率很大，将会使电路总照明效率下降。它普通在直流电路中使用，百交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。电容性镇流器即使不象电阻性镇流器本身消耗功率很大，温升低，在电源频率较低时，电容器充电时，会产生脉冲峰值电流，对电极造成极大损害，灯光闪烁，影响灯泡使用寿命；在高频电路中工作，电压波动能达成抱负状态，成为抱负的镇流器。电感性镇流器损耗小，阻抗稳定，阻抗菌素性偏差小，使用寿命长，灯泡的稳定度比电阻性镇流器好，现在与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器。其缺点较苯重及价格偏高。另外，电子镇流器已经开始出现，现在其价格昂贵，可靠性还不能与高压钠灯相匹配，除特殊场合使用外，普通状况下极少被采用。因此，高压钠灯必须串联与灯泡规格对应的镇流器后方可使用。高压钠灯的点灯电路是一种非线性电路，功率因数较低，因此在网路上考虑接赔偿电容，以提高网路的功率因数。1.2

构造和材料

1.2.1

电弧管电弧管是高压钠灯的核心部件。电弧管工作时，高温高压的钠蒸气腐蚀性极强，普通的抗钠玻璃和石英玻璃均不能胜任；而采用半透明多晶氧化铝和陶瓷管做电弧管管体较为抱负。它不仅含有良好的耐高温和抗菌素钠蒸气腐蚀性能，尚有良好的可见光穿越能力。另外，单晶氧化铝陶瓷管在耐高温、抗菌素钠蒸气腐蚀和透光率等性能均优于多晶扪化铝陶瓷管；因其价格昂贵，因此现在极少被采用。电弧管是把电极、多晶扪化铝陶瓷这、帽、焊料环装配在一起，加入钠汞齐进入封接炉封接；同时充入少量氙气，以改善灯泡的启动特性。电极是用高纯钨丝绕成螺旋状，在螺旋孔中插入芯杆，浸渍电子粉，然后将电极芯杆一端和铌管封闭端焊接成一体。多晶氧化铝陶瓷管（帽）是选用多晶氧化铝陶瓷粉经混粉、喷泉雾干燥、等静压成形、素烧、高温烧结和切割等工序制成。高压钠灯的光、电参数与电弧管的内径和弧长（两电极之间距离）有着亲密联系。1.2.2

灯芯灯芯是采用金属支架将电弧管、消气剂环等固定在芯柱上，电弧管两端电极分别与芯柱上两根内导丝相连接。芯柱由导丝、排气管和喇叭经高温火焰熔融成一体。金属导丝与玻璃封接部分的膨胀系数应与匹配，可避免因二种封接材料的膨胀系数不相似，造成封接处玻璃产生应力而爆裂或灯泡慢性漏气。1.2.3

玻壳玻壳是选用高温的硬料玻璃制造。玻壳与灯芯的喇叭口经高温火焰熔融封口，然后抽真空或充入惰性气体后，再装上灯头整个灯泡基本成型。由于电弧管在高温状态下工作，其外裸的金属极易氧化、变

脆，就必须将电弧管置于真空或惰性气体的外壳内。这样还可减少电弧管热量损失，提高冷端温度，提高发光效率。1.2.4

灯头灯头的作用是方便灯泡与灯座、电路相连接。长寿命灯泡规定灯头与玻壳连接应牢固，不能有松动和脱落现象。因此，现在普通采用螺纹机械紧固技术，可避免焊泥自然老化而脱落。制造灯头的材料普通采用黄铜带，它可与灯座保持较小的接触电阻，减轻金属表面氧化层。如灯泡在特殊环境中使用，还能够在黄铜灯头表面涂覆铬层或镍层。其规格型号有：E27、E40二种。1.2.5

消气剂玻壳内经抽真空后，其真空度仅为6.6X10-2Pa，仍可使金属零件氧化，影响灯泡稳定地工作；因此在玻壳内放置适量消气剂，可将灯泡内真空度提高到1.4X10-4Pa高真空状态。现在，高压钠灯普通采用钡消气剂，它是把钡钛合金置于金属环内，再将其固定在消气剂蒸散后不影响光输出的位置。灯泡经抽真空工序后，采用高频感应加热金属环，使环内钡钛合金受热后蒸散，在蒸散过程中吸取残存有害气体，同时在玻壳颈部形成

一层黑色镜面。必须指出

，消气剂放置位置非常重要，以黑色镜面不妨碍光线输出为宜；在使用过程中如发现黑色镜面部分或全部变成灰白色，它批示该灯泡已漏气，不能继续使用，必须调换新灯泡。1.2.6

汞汞常态时呈液态状，含有银白色镜面光泽。在电弧管中加入泵可提高灯管工作电压，减少工作电流，减小镇流器体积，改善电网的功率因数，增高电弧温度，提高辐射功率。1.2

7

钠该元素呈银白色金属，也称金属钠。它的理化性能有质软而轻，可溶于汞生齐。钠光谱特点为共振辐射线宽，偏向红色区，总辐射功率高；高压钠灯的光色和发光效率与钠蒸气压有关。现在，工业化生产的高压钠灯均采用钠汞齐添加入灯泡内，可简化生产工艺，同时使灯泡参数一致性有很大提高。1.2

8

氙氙气是一种稀有气体，它在灯泡中的作用是协助启动和减少启动电压。氙气压的高低还将影响灯泡的发光效率。1.3

显色性的改善白炽灯泡工作时发出暖色光，并且显色性极佳（显色指数Ra=100），从它诞生至今的相称长时间时里，仍然被人们广泛使用的照明光源。即使使用高压钠灯即使有许多优点，但是光色（Ra=30）、色温约K。为了保持高压钠灯的长寿命、高发光效率和暖色调氛围；在改善显色性方面，人们通过孜孜不倦地努力，已研制出符合上述规定的高显色高压钠灯（又称白光高压钠灯）。高显色高压钠灯是在高压钠灯的基础上，采用提高钠蒸气压和增大电弧管管径，同时在电弧管两端裹上一层铌箔，提高冷端温度等方法来改善显色性；另外，提高充入电弧管内氙气压力，使电弧中心部分温度升高，而其它放电部分温度较低，通过变化电弧温度分布的途径来改善显色性，其显色指数已提高到Ra

=70～80,发光效率可达80流明/瓦以上，可拓宽应用领域，为使用高显色高压钠取代白炽煤泡成为现实。2

高压钠灯的技术参数2.1

启动特性高压钠灯启动后，在初始阶段是汞蒸气和氙气的低气压放电。这时候，灯泡工作电压很低，电流很大；随着放电过程的继续进行，电弧温度渐渐上升，汞、钠蒸气压由放电管最冷端温度所决定，当放电管冷端温度达成稳定，放电便趋向稳定，灯泡的光通量、工作电压、工作电流和功率也处在正常工作状态。在正常工作条件下，整个启动过程约需10分钟左右。2.2

光和电参数2.2.1

高压钠灯的光和电参数2.2.2

高显色高压钠灯的光和电参数2.2.3

光通量维持率2.3

电源电压变化对光、电参数的影响电源电压的波动必将引发灯泡个、电参数的变化，由图2.3可见，如果电源电压上升将引发灯泡工作电流增大，促使电弧管冷端温度提高，汞、钠蒸气压增高，工作电压、灯泡功率随着增高，造成要泡寿命大大下降；反之。电源电压减少，灯光不能正常工作，发光效率下降，还可能造成灯泡不能启动或自行熄灭。因此，规定客户在灯泡使用时，电源电压的波动不适宜过大，普通规定在额定值+6%～-8%范畴之内变化。2.4

寿命2.4.1

高压钠灯的寿命2.4.2

高显色高压钠灯的寿命2.4.3

平均寿命平均寿命指一批受试灯泡样品点燃至50%数量损坏时之时数。3

高压钠灯的工作电路系统在高压钠灯的工作电路中除了灯泡外，还必须按内触发高压钠灯或外触发高压钠灯分别选用对应的工作电路，如灯泡+镇流器或者灯炮+镇流器+触发器的工作电路，方可达成高压钠灯正常工作的规定。3.2

外触发高压钠灯的燃点电路外触发高压钠灯的燃点电路中必须与配套镇流器串联使用外，还要在灯泡两端并联一种触发器后，高压钠灯方可正常使用。现在，高压钠灯触发器普遍由电子元件构成，亦称为电子触发器。它含有无机械触点、可靠性好、体积小、重量轻、使用方便等优点，而受到顾客的青睐。3.2.1

两端倍压式电子触发器的启动电路两端倍压式电子触发器的电原理图，其工作原理以下：电源电压在负半周时，电流通过V1、L1和L2向C2充电，同时，通过L1向C1充龟，当电源电压达成最大值220V×√2=311V时，C1和C2充电电压达成约300V，由于V1的单向导电特性，UC2电压值保持不变，而UC1逐步放电，直至电压为零；当电源电压在正半周时，又通过L1对L2的匝数比为10：1，通过L1升压后输出脉冲电压可达3000V，使灯泡启动点燃。两端倍压式电子触发器的电路简朴，因晶闸管的触发电流随温度为化较大，启动式电压会在很大范畴内漂移工作可靠生差。它是早期使用的高压钠灯电子触发器。3.2.2

双向晶闸管触发器启动电路近年来，双向晶闸管触发器使用普遍电原理图，其工作原理以下：当电源电压正半周时，V2触发导通，C1通过L2和C2放电，L2上产生感应电动势，经L1耦合产生脉冲高压，使灯泡启动点燃；在电源负半周时，灯泡仍然能启动点燃。图3.43.3.3

三端电子触发器启动电路由于某些使用场合的局限性，往往灯泡与镇流器、触发器之间距离甚远，造成电子触发器输出的脉冲高压在输送至灯泡途中损耗很大，灯泡两端电压偏低不能启动。建议用刻使用三端式电子触发器和三端式镇流器构成的启动电路，就能够改善电路和启动特性。此电路特点：它运用镇流器的电感线圈作为脉冲变压器，使电感量增加，放电持续时间延长，有助于灯光启动。4

高压钠灯镇流器在高压风俗灯的工作电路中，与灯泡配套使用的镇流器有电感式镇流器和电子式镇流器两种。电感受式镇流器由电感线圈和矽钢片回路制成非封闭状，而专门留有很小间隙，使磁场处在非饱和状态，从而起到稳定电流的作用。电子式镇流器顾名思义它是有电子元件构成的阴流器件，也是近年来实施照明节电的产品，它含有功耗低、体积小、重量轻、功率因数高，灯泡瞬时启动等特点；现在在小功率气体放电灯（紧凑型节能灯）中应用较广泛，而在大功率气体放电灯方面，困难度较大，尚未达成推广应用阶段。4.1

普通规定镇流器是高压钠灯的重要配套件，它的性能和质量好坏直接对高压钠灯的寿命、发光效率和自熄产生影响。高压钠灯镇流器普通规定功率损耗小，安装方便、牢固，含有良好的防水、防腐蚀和安全性能，在环境温度-40～+45℃的条件下，能持续工作12小时以上。在额定电压下用镇流器测试灯泡功率与用规定的基准镇流器测试灯泡功率相对比，其偏差应在±7.5%范畴内。必须重申：不同规格的高压钠灯必须配用对应规格的镇流器，灯泡与镇流器不能任意配用，特别小功率灯泡配用大功率镇流器后，造成灯泡工作电流过大，缩短使用寿命，甚至会使灯泡烧毁。在煤泡整个寿命期间，镇流器的电压——功率特性曲线必须在规定的灯泡电压和功率极限范畴内变化。4.2

电压-功率特性曲线为了使镇流器符合灯泡的工作性能规定，灯泡电压在95～105%的范畴内任意变动，灯泡电压的极限线交点都应在功率极限范畴内，并且在灯泡电压的整个偏差范畴内始终保持在功率偏差范内。抱负的高压钠灯镇镇流器应为：在灯泡电压上升至上偏差极限点，灯泡功率反而下降。图中以250W高压钠灯为例：曲线A表达在高压钠灯整个寿命过程中，工作电压上升，灯泡功率变化较小，镇流器性能佳。曲线B表达在高压钠灯大部分工作时间处在过载状态，镇流器性能差。曲线C表达在高压钠灯寿命前期，工作电压上升，使灯泡功率上升很快，缩短灯泡寿命；在灯泡寿命后期，灯泡功率及发光效率急剧下降，同样也影响灯泡使用寿命，镇流器对灯泡功率限制作用太差，镇流器性能很差，不适宜采用。4.3

技术参数配套灯泡镇流器

型号电源

电压V电源

频率Hz工作

电流A阻抗

Ω温升

℃功率因数cosΦNG50T

NG70T

NG100T

NG110T

NG150T

NG215T

NG250T

NG360T

NG400T

NG100T1

NG1000T2NG50Z

NG70Z

NG100Z

G125Z

NG150Z

GGY250Z

NG250Z

GGY400Z

NG400Z

NG1000-1Z

NG1000-2Z220

220

220

220

220

220

220

220

220

220

38050

50

50

50

50

50

50

50

50

50

500.76

0.98

1.20

1.25

1.80

2.25

3.00

3.25

4.60

10.30

6.50246

188

150

134

99

71

60

45

39

16.8

46.780

80

80

65

80

65

80

65

80

80

80NGG150T

NGG250T

NGG400TNGG150Z

NGG250Z

NGG400Z220

220

22050

50

501.80

3.00

4.6099

60

3980

80

80灯泡型号功率（W）平均寿命（h)NGG150T

NGG250T

NGG400T150

250

4001

1

1灯泡型号功率（W）平均寿命（h)NG50T

NG70T

BG100T1

NG100T2

NG110T

NG150T1

NG150T2

NG215T

NG250T

NG360T

NG400T

NG1000T1

NG1000T250

70

100

100

110

150

150

215

250

360

400

1000

100018000

18000

18000

18000

16000

24000

24000

16000

24000

16000

24000

24000

16000灯泡型号功率

（W）电源电压

（V）启动电压

（V）工作电压

（V）启动电流

（A）工作电流

（A）光通量

（