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高压钠灯工作原理

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到稳定,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于正常工作状态。在正常工作条件下,整个启动过程约需 10 分钟左右。

电源电压的波动必将引起灯泡光、电参数的变化;如果电源电压上升将引起灯泡工作电流增大,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,造成灯泡寿命大大下降;反之,电源电压降低,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。所以,要求客户在灯泡使用时,电源电压的波动不宜过大,一般要求在额定值 +6% ~ -8% 范围之内变化。

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液钠汞气受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气,阴极发射的电子在向阳极运动过程中,撞击放电物质的原子,使其获得能量产生电离或激发,然后由激发态回复到基态;或由电离态变为激发态,再回到基态无限循环,此时,多余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,它必将导致电路中电流无限上升,最后直至灯管或电路中的零部件被过流烧毁。

高压钠灯同其他气体放电灯泡一样,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,为了保证灯泡稳定地工作,电路中必须串联一具有正阻特性的电路元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、电感应器等均有限流作用。 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。它一般在直流电路中使用,在交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。 电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大,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,电压波动能达到理想状态,成为理想的镇流器。 电感性镇流器损耗小,阻抗稳定,阻抗均速性偏差小,使用寿命长,灯泡的稳定度比电阻性镇流器好,与高压钠灯配套使用的镇流器均为电感性镇流器。其缺点较笨重及价格偏高。 另外,电子镇流器已经开始出现,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,一般情况下很少被采用。 所以,高压钠灯必须串联与灯泡规格相应的镇流器后方可使用。高压钠灯的点灯电路是一个非线性电路,功率因数较低,因此在网路上考虑接补偿电容,以提高网路的功率因数。

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