第七章 高壓鈉燈

第七章高壓鈉燈第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—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①PNa=0.4Pa時，第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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②最佳管徑（汞有7種同位素）③④P惰=10～100Pa，兼顧壽命H，實際充（400-2×103）Pa或經(jīng)驗公式P惰=840/d(cm)(Pa)例：第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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⑤J(最佳)=0.1～

0.6A/cm2c)共振輻射譜線在視見函數(shù)的靈敏區(qū)，η高2、最佳管壁溫度的保證（最佳PNa）a)隔熱保溫法～～第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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減少熱損耗的途徑對D線有85%~90%的透過率對紅外有91%反射率b)充Ne-Ar混合氣（提高Tw，降低Vs）c)異形截面Sn+In2O3第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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3、鈉的經(jīng)向泵漏效應(yīng)平衡下ni(r)=ni(0)(1-r2/ri2)NaNa+Na+Nari

0rini(0)na(r)ri

0rinna’第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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na’表示軸上中性原子濃度的減少量代入，得μini(0)()ri=+μana’()ri

kTeekTge-2rri2-2rri2令μi≈

μa，

即na’=10ni(0)若ni(0)/na(ri)=5%(電離度),有na’/na(ri)=10ni(0)/na(ri)=50%當(dāng)na’=na(ri)時臨界電流耗空效應(yīng)第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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二、LPS的結(jié)構(gòu)與設(shè)計a)U型放電管b)外泡殼第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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三、LPS燈的應(yīng)用1、光效高 180lm/w2、顯色性差 Ra=20 3、單色光源：透霧性強4、啟動電壓高：漏磁變壓器+觸發(fā)器第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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7.2高氣壓鈉蒸氣放電特性一、高氣壓鈉蒸汽放電的特點

1.與高氣壓汞蒸汽放電特性相似之處a)電弧收縮Te≈Tg(LTE)，大J值b)隨PNa上升，共振吸收越來越強c)非共振譜線增強且放寬第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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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，其輻射效率仍很高（40%）。3、兩翼加寬的機理a)自然寬度：10-5nmb)多普勒寬度：10-4nm第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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c)壓力放寬：關(guān)鍵：τin因同位素關(guān)系，其值在HPS中遠大于在HPM中Stark放寬10-3nm共振放寬10-1nm4.影響共振線自反不對稱的原因a)共振放寬屬對稱性第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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ρ=r/ri第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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5.特點的總結(jié)由于自反，共振輻射的能量仍占輸入電能的40%左右η=125lm/w第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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b)共振輻射的放寬及其它可見譜線的加強（及連續(xù)譜）使Ra有所提高。c)有高的功率密度（體積小，Tw高）HPS400w di=8mm 1arc=70-80mmWs=19w/cm2HPM400wdi=18mm 1arc=65mm Ws=9-10w/cm2第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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二、高壓鈉電弧的熱導(dǎo)損失和電場強度（半經(jīng)驗）三、高壓鈉電弧的溫度分布（半經(jīng)驗）第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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7.3高壓鈉燈（HPS）1、放電管（arctube）第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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總結(jié)：增加管徑，提高Tw，選擇合理的Pl1值，并使Δλ=8~12nm時，可提高燈的光效（P電和X值確定）第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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dlarc①②第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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2、經(jīng)驗公式（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）RaΔλHPMHPSη=50Ra=20η=120Ra=25~30Δλ=APNari1/2第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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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第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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c)改變幾何參數(shù)Larc↓↓d↑(ri↑)Ws↑→Tcol↑→PNa↑Ex)400wd=8d=13larc↓使Tcol=700oCTcol=850oCPNa=27kPaPNa=67kPa(Ra=88,η=60lm/wH=9×103hrs)室內(nèi)“白光HPS”第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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d)WsLarcd高亮度白光HPSex)100w真空 d=5,1arc=21,Ws=33Tc=2500K100w,50kPaN2，d=3.5，larc=10,Ws=91Tc=2700KL2=2L1,Ra≥80,η=45lm/w

第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四光源原理與設(shè)計—鈉燈

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