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高强度气体放电灯基础知识培训教材本次培训主要议题：ØHID灯泡的分类ØHID灯泡结构与组成及零件功能ØHID灯泡标准与参数常见光源主要有：Ø白炽灯 普通白炽灯，卤钨灯Ø低气压放电灯 低气压汞灯： 直管荧光灯，节能灯，紫外线灯，无极灯，冷阴极荧光灯 低压钠灯 霓虹灯ØLED：发光二极管ØHID灯高强度气体放电灯(HID)主要有：Ø高压汞灯Ø高压钠灯Ø金属卤化物灯Ø 超高压汞灯，高压氙灯，高压汞氙灯………一，HID灯泡类别与区分：高压汞灯类别：高压汞灯自镇流高压汞灯紫外线高压汞灯高压汞灯自镇流高压汞灯高压汞灯：以汞蒸汽作为发光物质，电弧管内填充40乇 左右氩气和定量汞，利用氩-汞形成潘宁效应来降低 启动电压自镇流高压汞灯：用灯丝代替镇流器，所以使用方便；显色指数 提高；色温下降；但光效下降40%以上；灯泡 寿命下降50%左右高压汞灯：404.7，435.8，546.1，578nm 四条汞的 特征谱线。

自镇流高压汞灯：四条汞的 特征谱线+灯丝 光谱，增加了红光成分灯丝光谱荧光粉作用：一般涂敷发红光的荧光粉，将发出的紫 外线转换为红色可见光，提高光通和显色 指数，降低色温备注：1大气压=760mmHg=760乇=1000mbar=101325Pa=0.1MPa 高压汞灯类别：ü按外泡壳涂敷分类：清光，涂粉ü按灯头分类：E40，E39；E27，E26ü按功率分类ü按电源电压分类：特别是自镇流汞灯，不同 电源电压需要不同灯丝， 甚至结构都需要变化高压汞灯类别：按泡壳分类E型ED型BT型R型(反射型）E70E75ED90ED120BT90BT120BT180R135R180高压钠灯类别：lLU 钠灯 符合北美标准的高压钠灯lNG钠灯 符合IEC或国标的高压钠灯 高压钠灯是以钠为主要发光物质的HID灯，电弧管 内还充有汞和氙气（或氖氩混合气或氪气）。

汞主要作用是调整电参数氙气是启动气体 随着氙气压力提高，钠灯光效提高，但启动困 难 ，所以高光效需要辅助启动线来保证启动 钠蒸汽会腐蚀玻璃，所以采用多晶氧化铝 陶瓷管（简称PCA）作电弧管泡壳 钠的特征谱线：钠的特征谱线：589.0 nm 589.6nm589.0 nm 589.6nm高压钠灯类别：l标准钠灯 光效：80~120LM/W ， Ra=20l中显色钠灯 光效：标准钠灯的70%， Ra≥60l高显色钠灯 光效：标准钠灯的50%， Ra≥85 高压钠灯类别：按光效分类高光效钠灯标准钠灯高光效钠灯的电弧管有辅助启动线标准钠灯的电弧管没有辅助启动线高光效钠灯：高光效钠灯：充氙气压力充氙气压力25~3025~30乇提乇提高到高到250~360250~360乇后：乇后：光效提高光效提高10%10%以上；以上；流明维持率提高；流明维持率提高；寿命延长；寿命延长；启动困难一些。

启动困难一些高压钠灯类别：按结构分类双管钠灯普通钠灯双端钠灯双管钠灯：寿命提高80%光通下降3%热启动性能提高l高压钠灯类别（按启动方式分类）：普通钠灯内触发钠灯内触发钠灯：主要用于改造原高压汞灯照明场合，采用汞灯镇流器节约能耗也有叫汞灯替换型高压钠灯普通钠灯内触发钠灯l高压钠灯类别（按泡壳分类）：E型ED型ED18T型BT型E25T38T46T65R型(反射型）R135R180l高压钠灯类别（按用途分类）： 普通照明用高压钠灯 植物生长用高压钠灯（或称农用高压钠灯）植物用灯特殊参数光源种类功率(W)光效(Lm/W)生长辐射效率(%)par值(Mw/Lm)R/B比PPF效率uMol/Lx金卤灯一般40010019.52.90.561.320.0132高显色白光型4009523.73.51.21.550.0163高压钠灯高光效36014028.72.54.461.470.0126高光效66015228.72.54.461.90.0126高光效94015728.72.54.461.980.01261）数据来源日本岩崎2）对光源PPF值计算可以近似用光通量代替照度进行计算3）Par：光合成有效辐射能量；PPF：光合作用有效光子能量。

高压钠灯类别： 按泡壳涂粉分类：清光，涂粉（漫反射用） 按灯头分类：E39，E40；E26，E27 按额定功率分类金属卤化物灯类别：n石英金卤灯： 钪钠系列； 稀土系列； 钠铊铟系列； 彩卤灯系列n陶瓷金卤灯石英金卤灯是在高压汞灯的基础上，添加金属卤化 物而制成 由于所添加的金属卤化物的金属元素 电离电位和激发电位都低于汞原子， 所以 发光光谱主要以金属卤化物中的金属为主钪钠系列钪：390.8，472，508，567 ；钠：589，589.6 ；汞的4条特征谱线稀土系列密集的线光谱，近似连续光钠铊铟系列铟-蓝光；铊-绿光；钠-黄光陶瓷金卤灯是在石英金卤灯的基础上，用氧化 铝陶瓷管代替石英管作为电弧管泡壳材料 陶瓷金卤灯优点主要有： 1）光效更高。

2） 显色指数更高 3） 色温一致性更好 4） 寿命期间色偏移更小 5） 理论上寿命更长，光衰更小石英金卤灯类别：触发启动（俗称欧规）脉冲启动 辅助电极启动（俗称美规）石英金卤灯类别：触发启动（俗称欧规）脉冲启动辅助电极启动（俗称美规） 750v触发器镇流器补偿电容启动电阻启动电阻超前顶峰式镇流器双金属短路开关 常规触发器补偿电容镇流器补偿电容镇流器 触发器石英金卤灯类别：脉冲金卤灯优点： 电弧管泡壳形状与电弧形状接近，所以泡壳温度分布更合理： 1）光效更高； 2） 色温一致性更好 由于电弧管充气压力较高（120乇以上）： 3） 光衰更小注意： UPS暂时只提供4K色温； l石英金卤灯类别（按泡壳分类）：ED型T型BT型TO型Par型G12 泡壳双端T型泡壳石英金卤灯类别：按照灯头分类G12R7SEX39E39E40E26E27l石英金卤灯类别（按色温）： 3K（WDL） ：黄白光 4K（NDL）： 自然白光 5K（DL）： 白光 6K： 带轻微青色或蓝色的白光 10k，20K等等。

石英金卤灯类别：按使用场合分类 商照金卤灯：G12单端: 70W,100W,150W色温： 3K,4K,5K,6KR7S双端: 70W,100W,150W色温： 3K,4K,5K,6KPar30: 70W色温： 3K,4K,5K•金属卤化物灯类别：按使用场合分类•普通照明用金卤灯：防爆金卤灯普通ED金卤灯普通T金卤灯HQI金卤灯HPI金卤灯•金属卤化物灯类别：按使用场合分类•特殊照明用金卤灯： 水族馆照明 舞台及影视光源 植物生长用金卤灯 渔业用灯 紫外线金卤灯（光刻，印刷，污水处理，杀菌等等）•陶瓷金卤灯类别（按电弧管泡壳）：T型电弧管泡壳: 35W,70W,150W色温： 3K,4K圆柱型电弧管泡壳（仿飞）: 70W,150W色温： 3K,4K•陶瓷金卤灯类别（按用途）：商照用G12单端: 35W,70W,150W色温： 3K,4KR7S双端: 35W,70W,150W色温： 3K,4KPar灯: Par20: 35WPar30:35W,70W色温：3K,4KG8.5单端: 35W,70W,150W色温： 3K,4KAR111: 35W,70W色温： 3K,4K•陶瓷金卤灯类别（按用途）：普通照明 35w~400w 陶瓷电弧管，外泡壳采用 T型，ED型等玻壳。

 二，HID灯结构及零件组成•自镇流荧光高压汞灯结构： 灯芯涂粉泡壳灯头=+++灯泡氩填充气+灯头泥+焊锡备注：灯泡氩-氩和氮混合气•荧光高压汞灯结构： 灯芯涂粉泡壳灯头=+++高纯氮填充气+灯头泥+焊锡•泡壳结构： 涂粉泡壳=+ 荧光粉 泡壳+活性剂芯柱支架 支架固定消气剂带灯丝固定挡粉板=+灯丝汞灯无汞灯无+红磷吸气剂灯芯电弧管++电阻内胆固定•灯芯结构： 芯柱：芯柱：和泡壳融封；密封元件；导电通道支架：支架：支撑电弧管；导电通道消气剂带：消气剂带：非蒸散吸气长期吸气八角或鞍架八角或鞍架 ：：灯丝支撑和固定灯丝：灯丝：电阻镇流；发光红磷：红磷：蒸散吸气短时间有效灯芯电弧管：电弧管：发光元件电阻：电阻：限制辅助极启动电流，防止烧毁辅助极•元件功能： 不锈钢片：不锈钢片：固定电弧管•汞灯电弧管结构：=石英管石英排气管+++汞氩气单电极组件双电极组件•汞灯电弧管电极组件结构： =++++钽粒电极组件有电子粉的电极辅助电极大小钼片单双钼钩•电弧管元件功能：石英管：石英管：密封成放电腔汞：汞：发光物质；形成放电；和氩形成潘宁气体控制管压。

氩气：氩气：启动气体；抑制电极蒸发电极：电极：发射电子；形成放电辅助电极：辅助电极：辅助启动；降低启动电压钼片：钼片：密封元件；导电通道钼钩：钼钩：导电通道•汞灯电弧管尺寸名称：=++玻壳灯芯灯头+灯头泥+焊锡•高压钠灯结构： +真空•高压钠灯灯芯结构： =+电弧管+++芯柱灯芯支架消气剂环支撑或连接件备注：也有不用消气剂环的，但工艺要求提高•灯芯元件功能： 电弧管：电弧管：放电及发光元件芯柱：芯柱：密封元件；导电通道支架：支架：支撑；导电通道消气剂环：消气剂环：蒸散出钡膜；长期吸气支撑或连接件：支撑或连接件：支撑电弧管；连接导电通道•高压钠灯电弧管结构： =+电弧管+++氧化铝陶瓷管钠汞齐氙气或氖氩混合气或氪气电极组件焊料环•电弧管元件功能： 氧化铝陶瓷管：氧化铝陶瓷管：与铌管密封成放电腔钠汞齐：钠汞齐：钠是发光物质；汞调整电参数氙气或氖氩混合气或氪气：氙气或氖氩混合气或氪气：启动气体；抑制电极蒸发，减少发黑。

启动特殊要求：氩氖混合气光效高：氙气成本低：氪气（不推荐）焊料环：焊料环：熔化后密封陶瓷管和铌管铌管：铌管：密封元件；导电通道电极：电极：发射电子；形成放电•高压钠灯电弧管尺寸名称： •高压钠灯和高压汞灯的差异： 高压汞灯的汞工作与不饱和状态（完全蒸发） 高压钠灯的钠和汞工作于饱和状态（不完全蒸发） 所以： 高压钠灯外玻壳一般抽真空，使电弧管各部位温度不 均匀，而且不受环境温度影响 高压汞灯外泡壳充氮气（自镇流充灯泡氩），氮气一 方面散热，另一方面气体循环，使电弧管放电腔各部位温度更加均匀 •普通照明金属卤化物灯结构： 灯芯 泡壳灯头=++高纯氮填充气或真空或氮氖混合气+灯头泥+焊锡+=++芯柱消气剂片电弧管固定固定圈支架飞丝（通导电）装架零件电弧管灯芯•金属卤化物灯灯芯结构： •金属卤化物灯芯结构： 灯芯=++芯柱消气剂片电弧管固定连接片双金属开关固定圈电阻支架装架零件电弧管飞丝（通导电）•防爆金属卤化物灯芯结构： =++芯柱消气剂片固定带连接片双金属开关固定圈电阻支架飞丝装架零件电弧管灯芯防爆石英管挡钩弹簧片•灯芯元件功能： 芯柱：芯柱：和泡壳融封；密封元件；导电通道。

支架：支架：支撑电弧管；导电通道消气剂片：消气剂片：非蒸散吸气长期吸气六角：六角：支撑和固定整个灯芯飞丝：飞丝：导电通道导电通道双金属开关：双金属开关：灯未启动时，主辅电极不通电灯启动后短路主辅电极防止电解发生电弧管：电弧管：发光元件电阻：电阻：限制辅助极启动电流，防止烧毁辅助极不锈钢片：不锈钢片：固定电弧管=电弧管+氧化铝粉或氧化锆粉已排气电弧管•普通照明金属卤化物灯电弧管结构： •金属卤化物灯电弧管结构： =电弧管石英管（或吹制泡壳）石英排气管+主电极组件金属卤化物汞+Kr85混合气或氖氩混合气辅助电极组件++触发启动的金卤灯一般不用辅助电极•电弧管元件功能： 石英管（或吹制泡壳）金属卤化物：金属卤化物：发光物质Kr85Kr85混合气或混合气或氖氩混合气：氖氩混合气：启动气体；抑制电极蒸发石英管：石英管：密封成放电腔汞：汞：形成放电；控制管压和氩形成潘宁气体电极：电极：发射电子；形成放电辅助电极：辅助电极：辅助启动；降低启动电压钼片：钼片：密封元件；导电通道钼杆：钼杆：导电通道•金属卤化物灯电弧管尺寸名称： 灯芯石英泡壳G12灯头=+++•商照金卤灯结构 ： +灯头泥高纯氮填充气灯芯=+++高纯氮填充气•双端 ： R7S瓷头导头石英管+灯头泥灯芯•G12 ： •商照金卤灯灯芯结构（G12） ： 陶瓷管消气剂片及连接片钼钩=+++钽粒+++钼片连接片钼支架电弧管灯芯 滤紫外石英泡壳G12灯头=+++灯头泥•商照陶瓷金卤灯结构 （G12） ： +真空消气剂片钼钩=+++钽粒•商照陶瓷金卤灯芯结构 （G12） ： ++钼片铌主支架电弧管铌下支架=+•陶瓷金卤灯电弧管结构 ： 氧化铝陶瓷泡壳陶瓷金卤灯电极组件+金属卤化物+水银+焊料环+Kr85混合气•总结 ：一，HID成品灯泡都有：外泡壳，灯芯和灯头。

二，灯芯主要由装架零件，电弧管和密封用元 件组成Ø装架零件主要功能是通电和支撑电弧管Ø装架零件一般还有吸收杂质气体用的消气 环，消气带和消气片等等Ø密封元件主要是芯柱和钼片三，根据需要，外泡壳中还会充入适量的惰性 气体或保持真空 根据需要，外泡壳会涂有荧光粉或漫反射粉层•总结 ： 电弧管都有：电极组件，泡壳，工作物质 和惰性气体Ø电极组件主要由电极，密封元件和外导线组成（有时外导线和密封元件采用同一元件）Ø电弧管泡壳主要用石英或氧化铝陶瓷制成Ø工作物质：高压汞灯是汞； 金属卤化物灯是金属卤化物+汞； 高压钠灯是钠+汞Ø常用惰性气体：氩；氙；氪；氩+氪85；氩+氖混合气 主要作用：用于启动和降低电极溅射三，HID灯泡参数与标准介绍 HID灯泡参数：一，尺寸参数： 尺寸参数主要有：整灯长度；光中心高度；最大泡壳直径；灯头型号；电弧长度（极距）；同轴度：灯头轴线与泡壳轴线的夹角， 又称歪头度。

HID灯泡电参数： V1---电源电压；A1---电源电流 V2---灯泡管压（或灯泡工作电压）；A2---灯泡工作电流V2*A2*功率因数=灯泡功率W1；V1*A1=系统功率W2W1/W2=能效自镇流无镇流器和触发器，基本不用补偿电容，A1=A2；V1=V2部分金卤灯和内触发钠灯不用触发器HID灯泡电参数： 金卤灯：Vmin---最小电压：灯刚启动几秒，灯电压下降到最小时电压值Vp （或Vrs）---再启动尖峰电压：在灯启动阶段，由于电弧管内化学 作用而出现的宽度小于50ns的电压尖峰Vr---再启动电压（或再启动峰值电压）：在灯稳定工作时，灯电压最 大峰值HID灯泡电参数：启动电压： 采用规定的配套电器和线路，在规定 的试验条件下，在规定时间内，灯应 启动时的电源电压 具体启动电压数值请参考相关标准熄灭电压： 采用规定的配套电器和线路，在规定 的试验条件下，在0.5S内将电源电压 调整到90%，灯泡应不熄灭，并能维 持燃点5S以上。

HID灯泡光参数： 光通量：光源在单位时间内发出的光量，单位是Lm 初始光通：灯在规定条件下燃点100小时后，所测得 的光通量值 光效：在规定条件下，灯发出的光通量与所消耗电功 率的比值，单位是Lm/W 显色指数：被照物体原有颜色在光源下还原颜色的程度 太阳为100 色表：人眼直接观察光源发出光的颜色，称为色表 色容差：测量值偏离目标值的距离（一般指色坐标偏离 值） HID灯泡光参数：色温，相关色温与色坐标 黑体色温线黑体色温线放大放大放电放电灯相灯相关色关色温线温线色温（CT）：当光源发出的光的能量分布与黑体某温度下发出光相同时，黑体 的这个温度就叫光源所发光的色温单位：K相关色温（CCT）：气体放电灯所发出的光与黑体某温度下发出光最接近，此温 度就是该光源发光的色温。

即如上图：垂直黑体色温线相关色温是粗糙的，是一相关色温是粗糙的，是一条线，有无数的点条线，有无数的点色坐标是精确的色坐标是精确的X= X= ，，Y=Y=代表一个点代表一个点 色坐标：色坐标：HID灯泡其他参数： 灯头扭力矩：单位N*M 泡壳允许最高温度； 灯头允许最高温度：限制了灯泡长度，光中心高 和泡壳直径 灯印清晰度和牢固度 HID灯泡参数：光通维持率和寿命 光通维持率：灯泡在规定条件下燃点一段时间后 的光通量与初始光通量的比率 寿命： 个别寿命：在规定条件下燃点，个别灯泡 失效时的燃点时间 经济寿命：在规定条件下燃点，灯泡光通 维持率小于规定值（如75%） 时的燃点时间。

平均寿命：在光通维持率达到要求前提下 ，50%灯泡失效的燃点时间 残存率：灯泡在规定燃点时间后能正常工作灯泡 的比例HID灯泡标准介绍： 高压汞灯： 国内：GB/T21093 北美：ANSI C 78.40 欧洲：IEC60188 主要差异： 1）国标根据IEC标准起草 2）ANSI标准采用E39和E26 灯头，整灯长度有较大差异 3）ANSI标准对应每规格有一个标准号：如H37：250W 4）ANSI标准对应的灯规格的额定功率差异较大 5）只有国标明确了光通量欧洲光参数在EC245内 HID灯泡标准介绍： 自镇流 高压汞灯： 国内：QB/T2050 （无国标） 北美：ANSI C 78.45 欧洲： 主要差异： 1）北美用120V电压，所以启动和熄灭电压和国内差异很大。

2）ANSI标准采用E39和E26 灯头，整灯长度有较大差异 3）ANSI标准对应每规格有一个标准号：如B87：160W HID灯泡标准介绍： 高压钠灯： 国内：GB/T13259 北美：ANSI C 78.42 欧洲：IEC60662 主要差异： 1）国标根据IEC标准起草 2）ANSI标准采用E39和E26 灯头，整灯长度有较大差异， 采用的泡壳形状有较大差异 3）ANSI标准的小功率钠灯管压范围有很大差异 4）ANSI标准对应每规格有一个标准号：如S50：250W 5）ANSI标准未对光通量规定，欧洲在EC245规定了光效， 光通维持率和残存率，国标规定了光通量和寿命 HID灯泡标准介绍： 金卤灯： 国内：GB/T18661：钪钠系列 GB/T24457：稀土系列 GB/T24333：钠铊铟系列 GB/T24458：陶瓷金卤灯 QB/T……： 彩色金卤灯 北美：ANSI C 78.43 单端金卤灯 ANSI C 78.44 双端金卤灯 欧洲：IEC61167 HID灯泡标准介绍： 金卤灯标准差异： 1）国内标准更详细。

2）IEC标准仅针对35W~250w双端和G12IEC标准 的为高显色指数金卤灯，并且严格规定了色坐标 ， G12尺寸 为OSRAM款的单端电弧管所以尺 寸比国内要短，差异非常大 3）ANSI标准每个规格都有对应的标准号：如C98： 单端陶瓷70W，M98：单端70W 4）ANSI标准的单端灯头用E26，E39 ，灯泡尺寸有 较大差异 5）ANSI标准规定了防爆金卤灯的标注方法。