3、 低压钠灯和HID灯的能量分析
400W高压汞灯的总可见光辐射和热损失的能量平衡见表4。
表4 400W高压汞灯的能量平衡 |
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灯功率400W |
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正柱功率370W |
电表损失 30W |
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辐射190W |
正柱区损耗180W |
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可见辐射57W |
紫外辐射73W |
红外辐射60W |
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10W-20W |
50W-60W |
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总可见辐射70W-80W |
热损失320W-330W |
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从表4可以看出,400W高压汞灯,可见光辐射占17.5%-20%,红外辐射占15%,热损失占80%-82.5%。
100W超高性能光源的可见光辐射、红外辐射、传导和对流损失等的能量平衡见表5。
表5 100W UHP灯的能量平衡 |
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输入功率100W |
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电极损耗24W |
传导和 对流损失11W |
辐射65W |
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辐射12W |
传导到基点12W |
紫外6W |
可见25W |
红外34W |
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从表5可以看出,100W UHP灯,可见光辐射占25%,红外辐射占34%,传导和对流损失占11%。
400W高压钠灯的可见光辐射、红外辐射、电极损失、气体热损失和吸收的能量平衡见表6。
表6 400W高压钠灯的能量平衡 |
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400W高压钠灯 |
电极 损失 |
红外 辐射 |
气体 热损 失和 吸收 |
可见 辐射 |
Vs |
η (lm/W) |
Ra |
Tc (K) |
标准型(Δλ=10nm, pXe=4kPa) |
6% |
25% |
38% |
31% |
0.57 |
120 |
23 |
2000 |
高压氙型(Δλ=10nm, pXe=40kPa) |
6% |
26% |
32% |
36% |
0.57 |
140 |
29 |
2000 |
白光型(Δλ=45nm, pXe=4kPa) |
6% |
30% |
33% |
31% |
0.34 |
72 |
85 |
2400 |
Ne-Ar型(Δλ=10nm, Ne99.7%-Ar0.3%, pNe-Ar=4kPa) |
6% |
20% |
49% |
25% |
0.57 |
98 |
23 |
2000 |
从表6可以看出,各种类型的400W高压钠灯,可见光辐射占25%-36%,红外辐射占20%-30%。
500W钠-铊-铟灯和高压汞灯的可见光辐射、红外辐射、非辐射等的能量平衡见表7。
表7 500W钠-铊-铟灯和高压汞灯的能量分配数据 |
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灯种 |
放电辐射(W) |
非辐射部分(W) (括号内为估计的电极损耗) |
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紫外 |
可见 |
红外 |
吸收 |
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钠-铊-铟灯 (500W) |
44 |
120 |
151 |
— |
185(45) |
高压汞灯 (500W) |
112 |
73 |
75 |
110 |
110(40) |
从表7可以看出:500W钠-铊-铟灯,可见光辐射占24%,红外辐射占30.2%,紫外辐射占8.8%,非辐射部分占37%;500W高压汞灯,可见光辐射占14.6%,红外辐射占15%,紫外辐射占22.4%,吸收辐射占22%,非辐射部分占22%。
400W钠-铊-铟灯的可见光辐射、红外辐射、紫外辐射、非辐射的能量平衡见表8。
表8 400W钠-铊-铟灯的能量分配数据 |
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灯种 |
放电辐射(W) |
非放电辐射(W) (因传导和对流引起的热损失) |
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紫外 |
可见 |
红外 |
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钠-铊-铟灯 (400W) |
12.5 |
95.4 |
148.1 |
144 |
高压汞灯 (400W) |
7 |
61 |
57 |
275 |
从表8可以看出:400W钠-铊-铟灯,可见光辐射占23.9%,红外辐射占37.0%,紫外辐射占3.1%,非辐射部分占36%;400W高压汞灯,可见光辐射占15.2%,红外辐射占14.3%,紫外辐射占1.8%,非辐射部分68.7%。
400W透明玻壳的高压汞灯的能量平衡的例子如图3所示。
1. 放电正柱功率360W; 2. 电极热损失40W; 3. 可见光辐射50W;
4. 来自放电正柱的紫外辐射90W; 5. 来自放电正柱的红外辐射60W;
6. 放电正柱的热损失160W; 7. 紫外辐射10W; 8. 红外辐射80W;
9. 总的红外辐射260W; 10. 传导和对流80W。
图3 400W透明玻壳的高压汞灯的能量平衡
从图3可以看出,400W透明玻壳的高压汞灯,可见光辐射占12.5%,紫外辐射占2.5%,红外辐射占65%,传导和对流占20%。
400W涂荧光粉玻壳的高压汞灯的能量平衡的例子如图4所示。

1. 放电正柱功率370W; 2. 电极热损失30W; 3. 来自放电正柱的可见光辐射59W;
4. 来自放电正柱的紫外辐射73W; 5. 来自放电正柱的红外辐射60W;
6. 放电正柱的热损失178W; 7. 来自荧光粉层的可见光辐射8W;
8. 紫外辐射15W; 9. 红外辐射50W; 10. 总的可见光辐射67W; 11. 总的红外辐射226W; 12. 传导和对流92W。
图4 400W涂荧光粉玻壳的高压汞灯的能量平衡
从图4可以看出,400W涂荧光粉玻壳的高压汞灯,可见光辐射占16.8%,紫外辐射占3.7%,红外辐射占56.5%,传导和对流占23%。
160W自镇流高压钠灯的能量平衡的例子如图5所示。
1. 放电管功率50W; 2. 灯丝功率110W; 3. 放电正柱功率24W; 4.电极热损失26W;
5. 来自灯丝的红外辐射37W; 6. 传导和对流损失67.5W;
7. 来自灯丝的可见光辐射5.5W; 8. 来自放电的可见光辐射7.5W;
9. 来自放电的紫外辐射9W; 10. 来自放电的红外辐射7.5W;
11. 来自荧光粉层得可见光辐射1.5W; 12. 红外辐射7W;
13. 来自放电加上灯丝的总的红外辐射70.5W; 14. 总的可见光辐射14.5W;
15. 紫外辐射0.5W; 16. 总的红外加上传导和对流145W。
图5 160W自镇流高压钠灯的能量平衡
从图5可以看出,160W自镇流高压钠灯,可见光辐射占9.1%,紫外辐射占0.3%,红外辐射占48.4%,传导和对流占42.2%。
典型的三种光谱金属卤化物灯的能量平衡的例子如图6所示。
1. 放电正柱功率364W; 2. 电极热损失36W; 3. 可见光辐射97W;
4. 来自放电的紫外辐射15W; 5. 来自放电的红外辐射98W;
6. 放电正柱的热损失154W; 7. 紫外辐射5W; 8. 红外辐射10W;
9. 总的红外辐射237W; 10. 传导和对流61W。