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传统光源和固体光源的综合评述[3]

2010-10-26  来源:中国照明网  作者:复旦大学电光源研究所 陈大华  有14645人阅读

  本文对传统光源和固体光源的特性,应用和发展趋势,加以综合评述,其中尤对传统光源中白炽灯的逐步被取代,包括无汞荧光灯和无极荧光灯的各类荧光灯优势依然,它们的发光在当前仍然占全球人工照明的85%的现状,还有HID光源中的各类金卤灯,高压钠灯,微波硫灯,陶瓷金卤灯,超高压汞灯和无极金卤灯的特性和作用都加以阐述。文中最后对固体光源中的LED和OLED崛起作了较详细的介绍,得出固体光源是21世纪人们所期盼光源的希望,它将带来新世纪照明的一场革命的结论,但同时也认为固体光源的成熟还需要时间,目前谈以固体...

  3. 冷阴极荧光灯( CCFL )的诞生

  随着背光照明在办公用笔记本电脑、等离子体显示器和家用电器如电视机、数码像机、摄像机等中的应用与日俱增,高亮度的冷阴极超细管径荧光灯为此应运而生。这类灯的管径为1.8mm ~ 3.0mm,普遍采用三基色荧光粉,通常采用Ni 、Ta 、Zr等金属作为冷阴极,在高的启动电压下形成辉光放电使灯管工作,据统计它近年来的销售量每年增加30%。其工作参数如表4所示。
  
表4  冷阴极细管径荧光灯技术参数

灯电流
(mA)
灯电压
(V)
灯功率
(W)
光通量
(lm)
光效
(lm/W)
亮度
(cd/m2
寿命
(h)
可开关
次数
2
540
1.1
60
53
15000
>105
>5×105
5
470
2.3
105
44
27000
>105
>5×105
10
430
4.2
155
35
40000
>5×104
>5×105

  灯电流
  (mA) 灯电压
  (V) 灯功率
  (W) 光通量
  (lm) 光效
  (lm/W) 亮度
  (cd/m2) 寿命
  (h) 可开关
  次数
  2 540 1.1 60 53 15000 >105 >5×105
  5 470 2.3 105 44 27000 >105 >5×105
  10 430 4.2 155 35 40000 >5×104 >5×105

  冷阴极荧光灯的另一个大的应用领域就是霓虹灯,我国2008年的霓虹灯产值为30亿人民币,厂家约万家,从业人员10万以上。在室内外的装饰照明工程中,它的瞬时点燃,可频繁开关,可动态调光,色彩鲜艳和长寿命等优点使它仍保持旺盛的生命力,得到广泛的应用。

  4. 无极荧光灯的发展

  随着电子学技术的发展,近年来实用型无极荧光灯发展很快,国际上现有产品是荷兰QL型,功率为55W和85W两种,光效约68lm/W,寿命60000h,工作频率2.65MHz;美国Genura型无极荧光灯,功率23W,光效48lm/W,寿命10000h,工作频率2.65MHz;日本Ever—Light型无极荧光灯,功率9W和27W,光效为41lm/W,寿命40000h,工作频率15.56MHz;还有德国Endura型无极荧光灯,功率100W和150W,光效80lm/W,寿命60000h,工作频率为250kHz。以及我国近年崛起的无极荧光灯的性能也达到国际同类型产品的先进水平,并已形成规模化生产和批量出口. 据不完全的统计,近年我国新增加近百家无极荧光灯的生产企业,生产和应用都出现热点。图1显示了常用的无极荧光灯的外形。



图1  无极荧光灯外形

  (三) 高强度气体放电光源( High Intensity Discharge)的成熟和进步

  1. HID光源优势明显

  高强度气体放电光源(HID)工作压强通常超过10个大气压强,其中高压汞灯的光效可达50lm/W,显色指数超过65,色温4000K-6000K,寿命也达到约10000h,功率规格形成35W-3500W系列化。高压钠灯发光效率达到120lm/W,显色指数为25,寿命达到24000h,规格有30W- 1000W,虽然其显色性仅20多,但其光效是所有常用的照明光源中最高的。近年来又开发出高显色高压钠灯,显色指数80左右,寿命8000h,但其光效下降30%左右。金属卤化物灯由于能兼具光效高(≥80lm/W)和光色好(Ra≥80)的优点,随着近年来等离子体模型理论和诊断技术不断完善和成熟,其中PICC/MCC模型方法使用更为广泛,其它流体模型,综合和模拟电路模型,以及杂交模型(Hybrid models)也得到应用。用模型和诊断技术来指导研制和生产金属卤化物灯,使金属卤化物灯性能有了极大的提高,其中35W-150W规格的小功率金属卤化物灯和它的一体化结构新产品已广泛地应用到室内照明和汽车前照灯。

  2. 陶瓷金属卤化物灯的进展

  陶瓷金属卤化物灯(CDM)的问世是HID光源在近年发展中最引人注目的成果之一。由于多晶氧化铝(PCA)陶瓷材料及其与金属封接工艺研究取得很大的突破,而且陶瓷电孤管尺寸可以控制得非常精确,并能避免灯内金属材料的损失和允许更高电弧温度,从而使人们成功地制造出性能明显优于石英为玻壳的陶瓷金属卤化物灯,其光电性能一致性和稳定性好,尤其在使灯的光效提高10%- 20%同时,能明显地改变金属卤化物灯色偏移现象;且还具有发光体小,亮度高,便于投影照明系统的设计。现有35W,70W和150W三种产品,结构为单端型,双端型及反射型,光效能超过90lm/W,显色指数达83以上,有效寿命达12 000h-15000h。另外,国外多家公司最近又推出用三部体结构工艺制造的250W和400W大功率陶瓷外壳金属卤化物灯,其应用范围将会有进一步扩大。图2显示了陶瓷金属卤化物灯的结构和外形.



图2 陶瓷金属卤化物灯的结构和外形

 

 

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