几种主要大功率电光源特性及应用分析。
白炽灯效率低。尽管功率可以达到500W以上,但光通量小。所以本文不讨论白炽灯。
1. 高压汞灯
高压汞灯是第一代大功率电光源,成为60年代以后大功率电光源的主导产品。特别是70年代钒磷酸钇荧光粉的应用,使发光的红色比上升,达到12%以上,显色性提高。80年代末又出现了电子镇流器。
新技术的采用,使高压汞灯的启辉加快,工作稳定。频闪深度降低,整灯效率达到40LM/W以上,色温6000K,显色指数超过40,个别单显色品种显色指数可以达到52。成为大功率电光源主导产品。
90年代出现了超高压汞灯,显色性提高,显色指数可以达到50以上,但由于寿命,可靠性不好,影响了推广使用。
高压汞灯的显色性优于钠灯,价格低廉,应用广泛。主要用于街路照明、生产车间、仓库等。其缺点是光衰大。一般为1000小时20%左右,显色性差,照人的面部皮肤发青,使用中可以通过白炽灯等辅助光源提高显色性。
90年代,国内市场出现了自镇流高压汞灯,效率低,寿命短,得不到推广。
2. 钠灯
90年代初,一些厂商从美国进口了钠灯用氧化铝管封口机,钠灯进入国内照明市场。
在通常光源中,钠灯有最高的发光效率,达到120LM/W ,寿命长,光衰比高压汞灯小。
钠灯的显色指数极低,PHILIPS的高显色钠灯,显色指数为23左右。由于单色性,其还原颜色能力差,照明效果为黑黄对比,立体感、距离感差。
长春火车站通道采用钠灯照明,在升降台阶路段,如采用钠灯人们距离感不好,易摔跤,所以改为日光灯照明。
钠灯作为路灯照明,其光色黄,显色指数极低,立体感差,司机距离判断不准。所以欧美国家路灯极少采用钠灯,一般使用高压汞灯作为路灯,钠灯仅用于标志性灯塔。
3. 金卤灯
目前,金卤灯主要有绿色,白色二种,白色金卤灯应用较多。
由于卤素元素的腐蚀作用,金卤灯内壁氧化铝簿膜易损,同时,卤素存在使灯丝迁移,决定了金卤灯寿命较短。金卤灯是典型HID灯,功率密度大,波谱覆盖广,存在有害辐射,多数情况下不能裸露使用,一般配以投光灯灯具。
理论上白光光功当量为220LM/W对于金卤灯,金属—卤素体系正常工作温度高于600℃。其余功率用于等离子体,由于激发密度大,发光带覆盖红外、可见光、紫外波段。其理论效率很难达到80LM/W。
目前金卤灯市场均价为(400W含镇流器)400-2000元之间。一般能保证正常使用一年的产品价格为600-1000元。
金卤灯具有较高的光效,一般射光灯等投影光源多数采用3000K色温的金卤灯,金卤灯发光时等离子体直接发光,光色、显色性固定。光色不能通过荧光粉调整,相对固定。
长春龙嘉机场候机厅采用金卤灯泛光照明。金卤灯发光投向天棚的荧光反射板。灯光经过反射板反射照明,其优点是消除了眩光。并且灯光经散光板反射后光谱展宽,显色性改善。其缺点是反射过程中,光效损失。天棚必须保持清洁。并定期涂刷。此方法无法在工厂使用。
金卤灯的主打市场是大型广告牌和楼体照明。其功率大,易于与灯具配套,应用量大,几乎垄断了这类市场。
对于广告牌,金卤灯的主要缺点是光谱中缺色严重。例如一汽大众的广告牌,用金卤灯投光照明。广告上的商标为一蓝色图案,白天看起来很好。夜间使用金卤灯照明时,蓝色图案变黑,达不到理想广告效果。
楼体照明一般设计为主体照明,照明再充分显示楼体同时,根据楼体及周边环境烘托出氛围。由于金卤灯颜色固定,难以适应不同光色要求。
结论
理想大功率光源应该是光功率大、效率高、频闪小、光色好、显色指数高。目前的电光源难以达到要求。在高照明质量条件下,采用复合光源来解决。
另外,有大量小功率光源代替,如目前常见的灯树就使用上百只节能灯代替大功率光源,照明效果很理想。但就是灯的数量过多。成本上升,维护困难,不利于推广。