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新一代绿色节能光源—金属卤化物灯

作者:李大明来源:中国原子能科学研究院浏览:2009-06-04 15:08:50

自1972年慕尼黑奥运会第一次使用金属卤化物灯作为体育场馆照明以来,世界各国特别是GE、Philips、OSRAM等世界著名光源公司对金属卤化物灯的开发和生产始终热度不减,年增长速度高达15%。我国上海亚明灯泡厂于上世纪九十年代,引进了美国先锋公司的第一条金卤灯生产线生产灯泡,既保证了90年亚运会体育场馆照明之用,也带动了光源照明全行业对金卤灯的开发和生产。九十年代初全国年生产20万灯泡,2003年全国金卤灯的产量已超过了1200万只,我国已成为名副其实的金卤灯生产大国,金卤灯生产厂家获得了巨大的经济效益和社会效益。

金卤灯有何魅力让光源企业如此舍得投入、大量生产并被市场所接受?这要从金卤灯的工作原理、性能及应用范围说起。

严格说,金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上并与高压钠灯相结合发展起来的。高压汞灯发光效率低,光色偏青、缺黄红光谱,而高压钠灯发光效率高达1 10Lm/w,但显色指数低,发出的光为黄色,光谱中缺蓝绿光谱。研究者们设想,如在汞灯弧光管中添充不同金属,利用他们不同的本征光谱组合,能否生产出发光效率高、显色指数也高的发光管?研究初期发现,要么合乎需要的金属添加物没有足够的蒸汽压,要么是与熔融的SiO2电弧管材料发生强烈反应。直到二十世纪六十年代,研究者们发现,在汞蒸汽放电中加入某些金属卤化物可以提高灯的显色指数和发光效率。理论上讲,元素周期表中所有的卤化物都可充当发光物,但经过认真筛选只有大约50种金属碘(溴)化物被用作添加剂。添加剂的平均激发能大约为4.0eV,比汞的激发能7.8eV低得多,所以添加光谱的总辐射功率比汞辐射功率大的多,尽管添加剂的压强一般只有10-100Torr,而汞蒸汽的压强高达0.1-2Mpa,相对汞灯而言,添加光谱的作用就是提高显色性和发生效率。

历经30余年的开发研究,金属卤化物灯的生产工艺日臻成熟,商用金卤灯的品种高达千种,应用范围十分广泛,既可民用也可军用。既有用于城市广场、车站、机场、码头、体育场馆、街道、建筑工地、高大厂房、影视拍摄、捕鱼等场合照明的日光色金卤灯;也有用于城市亮化美化的红、绿、蓝等泛光照明金卤灯;既有管形石英金卤灯,也有用于舞台、影视、摄影的短弧球形金卤灯;既有高达数千瓦乃至上万瓦的大功率金卤灯(如捕鱼灯、印刷烘干灯等),也有35w汽车氙气金卤灯,32瓦、24瓦、2l瓦、10瓦、5瓦车用及军警用小功率金卤灯。过去只用石英材料生产金卤灯弧光管,近几年研发生产的多晶氧化铝陶瓷金卤灯,以其优良的品质和性能为金卤灯家族增光添彩;用于光化学、光生物、辐射改性、固化、光刻、印刷、复印等行业的特殊金卤灯市场前景亦不可小视。

综上所述,金属卤化物灯以其高光效、高显色性及寿命长以及在国民经济中应用广泛等优点为世界各国所青睐,是绿色节能的优良灯种。我国照明用电约占全国发电量的13-15%,开发生产和推广使用金卤灯对节约能源造福社会和人类是有益的。(完)

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