1、,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,第七章 鈉燈 (Soidum Lamp）,7.1 低壓鈉燈,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,一、工作原理 1、低氣壓鈉蒸汽放電的特性 a)有很高的共振輻射效率 共振電位 b)共振輻幅的最佳條件,PNa=0.4Pa時(shí)，,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,最佳管徑,（汞有7種同位素）,P惰=10100Pa，兼顧壽命H，實(shí)際充（400-2103）Pa,或經(jīng)驗(yàn)公式,P惰=840/d(cm)(Pa),例：,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,J(最佳)=0.1 0.6A/cm2,c)共振輻射譜線在視見(jiàn)函數(shù)的靈敏區(qū)，高,2、最佳管壁溫度的保證（最佳PNa）,a)隔熱保溫法,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,

2、諸定昌,減少熱損耗的途徑,對(duì)D線有85%90%的透過(guò)率 對(duì)紅外有91%反射率,b)充Ne-Ar混合氣 （提高Tw，降低Vs）,c)異形截面,Sn+In2O3,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,3、鈉的經(jīng)向泵漏效應(yīng),平衡下,ni(r)=ni(0)(1-r2/ri2),Na,Na+,Na+,Na,ri 0 ri,ni(0),na(r),ri 0 ri,n,na,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,na表示軸上中性原子濃度的減少量,代入，得,i ni(0) ( )ri =+a na( )ri,kTe,e,kTg,e,-2r,ri2,-2r,ri2,令i a，,即na=10ni(0),若ni(0)/na(ri)=5

3、%(電離度),有 na/na(ri)=10ni(0)/na(ri)=50%,當(dāng)na=na(ri)時(shí) 臨界電流 耗空效應(yīng),光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,二、LPS的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì),a)U型放電管,b)外泡殼,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,三、LPS燈的應(yīng)用 1、光效高180lm/w 2、顯色性差Ra=20 3、單色光源：透霧性強(qiáng) 4、啟動(dòng)電壓高：漏磁變壓器+觸發(fā)器,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,7.2 高氣壓鈉蒸氣放電特性,一、高氣壓鈉蒸汽放電的特點(diǎn) 1. 與高氣壓汞蒸汽放電特性相似之處 a)電弧收縮 TeTg(LTE) ，大J值 b)隨PNa上升，共振吸收越來(lái)越強(qiáng) c)非共振譜線增強(qiáng)且放寬,光源原理與設(shè)

4、計(jì)鈉燈,諸定昌,2、與高氣壓汞蒸汽放電特性不同之處 共振譜線隨PNa增加，先自吸收，后自反，兩翼放寬并且加強(qiáng)，其輻射效率仍很高（40%）。,3、兩翼加寬的機(jī)理 a)自然寬度：10-5nm b)多普勒寬度：10-4nm,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,c)壓力放寬：,關(guān)鍵：in因同位素關(guān)系，其值在HPS中遠(yuǎn)大于在HPM中,Stark放寬10-3nm,共振放寬10-1nm,4. 影響共振線自反 不對(duì)稱的原因,a) 共振放寬屬對(duì)稱性,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,=r/ri,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,5. 特點(diǎn)的總結(jié),由于自反，共振輻射的能量仍占輸入電能 的40%左右 =125lm/w,光源原理與設(shè)計(jì)鈉

5、燈,諸定昌,b)共振輻射的放寬及其它可見(jiàn)譜線的加強(qiáng)（及連續(xù)譜）使Ra有所提高。,c)有高的功率密度（體積小，Tw高） HPS 400w di=8mm1arc=70-80mm Ws=19w/cm2 HPM 400w di=18mm1arc=65mm Ws=9-10w/cm2,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,二、高壓鈉電弧的熱導(dǎo)損失和電場(chǎng)強(qiáng) 度（半經(jīng)驗(yàn)）,三、高壓鈉電弧的溫度分布（半經(jīng)驗(yàn)）,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,7.3 高壓鈉燈（HPS）,1、放電管（arctube）,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,光源原理與設(shè)計(jì)鈉

6、燈,諸定昌,總結(jié)：增加管徑，提高Tw，選擇合理的Pl1值，并使=812nm時(shí)，可提高燈的光效（P電和X值確定）,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,d,larc,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,2、經(jīng)驗(yàn)公式（略）,3、顯色指數(shù)的改善方法,a)電弧管兩間包鉭箔 （提高Tcol,提高蒸氣壓）,Ra HPM HPS,=50 Ra=20,=120 Ra=2530,=APNari1/2,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,b)充高壓氙氣“范氏”放寬 Ra（d=8, Pxe=40kPa, Pl=360W） =Ra(d=12,Pxe=2.7kPa, Pl=360W)=50-60,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,c)改變幾何參數(shù),Larc d (ri ),WsTcolPNa,Ex) 400w d=8 d=13 larc使 Tcol=700oC Tcol=850oC,PNa=27kPa PNa=67kPa,(Ra=88, =60lm/w H=9103hrs) 室內(nèi)“白光HPS”,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,d),Ws,Larc d,高亮度白光HPS,ex) 100w真空d=5, 1arc=21, Ws=33 Tc=2500K,100w,50kPa N2，d=3.5，larc=10, Ws=91 Tc=2700K L2=2L1 , Ra80, =45lm/w,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌,光源原理與設(shè)計(jì)鈉燈,諸定昌