建筑照明-高强度气体放电灯(HID灯)
气体放电灯能效限定值及能效等级
气体放电灯能效限定值及能效等级一、引言气体放电灯是一种利用气体放电发射光的照明装置，常见的气体放电灯包括荧光灯、高强度气体放电灯（HID灯）等。
随着照明技术的不断发展，气体放电灯在照明领域扮演着越来越重要的角色。
然而，为了保障用户的照明质量和能源利用效率，各国纷纷制定了气体放电灯的能效限定值及能效等级标准，以规范市场和保护环境。
本文将从深度和广度出发，探讨气体放电灯的能效限定值及能效等级，并分析其对照明产业的影响。
二、能效限定值的意义1. 节能环保气体放电灯的能效限定值是指在规定的功率下，灯具所能输出的光通量。
通过设定能效限定值，可以促进照明产品的节能和减排，降低能源消耗，减少温室气体的排放，符合现代社会对环保和可持续发展的追求。
2. 保障用户权益制定能效限定值同时也是为了保障消费者的权益。
合格的气体放电灯能够提供更好的照明效果，减少能源费用支出，提高使用体验，降低使用成本。
3. 规范市场通过设立能效限定值，可以规范市场，防止一些低质量、低效率的产品流入市场，降低市场竞争力，保护消费者利益和公司利益。
三、全面评估1. 国家标准我国《气体放电灯能效限定值及能效等级》国家标准是GB 30255-2013，其中对气体放电灯的能效限定值、能效等级、测试方法等进行了详细规定。
该标准细化了气体放电灯的能效限定值测量方法，保障了气体放电灯在不同使用环境下的稳定性能。
2. 能效等级划分按国标GB 30255-2013的规定，气体放电灯的能效等级分为1级至5级，其中1级为最高能效等级，5级为最低能效等级。
能效等级的划分基于灯具的光效和功率，可以帮助用户快速选择具有较高能效的气体放电灯产品。
3. 测试方法标准对气体放电灯的能效测试方法进行了细致的规定，包括测试环境、测试设备、测试步骤等。
采用标准测试方法可以有效评估气体放电灯的能效水平，为用户提供真实可靠的选择参考。
四、文章撰写在实际的照明领域中，气体放电灯的能效限定值及能效等级是核心的评价指标。
气体放电灯泡
种类
气体放电灯可分为：
1、低气压放电灯：荧光灯（低压汞灯）、低压钠灯、无极灯
2、高强度气体放电灯：荧光高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、陶瓷金属卤化物灯
其中荧光灯是应该最广泛、用量最大的气体放电光源。
它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长等优点。
荧光灯的发光效率是白炽灯的4-5倍，寿命是白炽灯的3-8倍，是高效节能光源。
高强度气体放电灯：由于管壁温度而建立发光电弧，其发光管表面负载超过3W/cm2 的放电灯。
如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。
其中，金属卤化物灯是在高压汞灯和卤钨灯工作原理的基础上发展起来的新型高效光源，其基本原理是将多种金属卤化物的方式加入到高压汞灯的电弧管中，使这些金属原子像汞一样电子、发光。
充入不同的金属卤化物，可以制成不同特性的光源。
原理
气体放电灯放电发光的基本过程分3个阶段：
①放电灯接入工作电路后产生稳定的自持放电，由阴极发射的电子被外电场加速，电
能转化为自由电子的动能；
②快速运动的电子与气体原子碰撞,气体原子被激发,自由电子的动能又转化为气体
原子的内能；
③受激气体原子从激发态返回基态，将获得的内能以光辐射的形式释放出来。
上述过
程重复进行，灯就持续发光。
放电灯的光辐射与电流密度的大小、气体的种类及气
压的高低有关。
一定种类的气体原子只能辐射某些特定波长的光谱线。
低气压时，
放电灯的辐射光谱主要就是该原子的特征谱线。
气压升高时，放电灯的辐射光谱展
宽，向长波方向发展。
当气压很高时，放电灯的辐射光谱中才有强的连续光谱
结构。
高强度气体放电灯镇流器的优缺点分析及改良应用
高强度气体放电灯镇流器的优、缺点分析及改良应用上海时代之光照明电器检测有限公司李妹、董金宝一、 前言随着照明电器方面新技术的发展，各种新的照明电器产品不断地涌现，照明用LED技术迅速进步更是给传统的照明电器的使用带来了挑战。
综合审视现有技术下的各种照明电器，可以看出，在很多照明场合，采用高强度气体放电灯与镇流器配合的方式仍具有广阔的应用前景。
但随产品标准的更新及各使用场合要求的提高，应分析此类产品的优、缺点，对现有技术和使用方式进行必要的改良，以使这类产品在保证符合新标准和使用功能要求的前提下，保持良好的性能/价格比。
二、高强度气体放电灯电子镇流器优、缺点及应用HID（高强度气体放电灯）电子镇流器，尤其是配合CDM（陶瓷管芯金卤灯）的35W---150W规格，基本采用高频（40 KHz—100KHz）或者低频（200Hz—400Hz）的方波。
1、HID（高强度气体放电灯）电子镇流器明显的优点：⑴这一小功率段的电子镇流器与电感镇流器比，自身功耗小。
⑵无频闪，由于陶瓷管芯金卤灯的高光效（90—100lm/w）和高显色性（>80）,所以特别适用于运动场合和摄影、摄像场合的照明。
⑶大部分HID电子镇流器因为其输入电路都采用占空比可调式IC，这不仅解决了功率因数和谐波问题，而且可以调光。
但是普通的石英管芯金卤灯在功率调低时，由于电弧管内的压力下降，造成其光输出中UV 波段的成分明显增加并且极易发生UV成分的超标，所以一般不适宜调光。
⑷因为大多数高强度气体放电灯所需要的维持正常工作的电压都比较高，所以在100V—120V的电网中电感镇流器只能采用超前顶峰式（CWA），超前顶峰式电感镇流器的最明显缺点是自身的功耗特别大。
各种规格的HID（高强度气体放电灯）电子镇流器在此类场合代替超前顶峰式（CWA）有明显的节能优势。
2、HID（高强度气体放电灯）电子镇流器缺点：⑴与传统的HID电感镇流器相比，野外抗雷电感应干扰(EMS)的能力差，在比较强的雷电过后，容易发生损坏。
现代灯具发展历程
现代灯具发展历程
灯具的发展历程可以追溯到人类使用火把和蜡烛的古代时期。
然而，随着技术的不断进步，现代灯具在设计和功能方面发生了巨大的变化。
以下是现代灯具的发展历程：
1. 白炽灯：白炽灯是最早的商用灯具之一。
它由一个灯泡和一个碳丝灯丝组成，通过通电使灯丝发热并发光。
这种灯具的优点是成本低，但能源效率较低。
2. 荧光灯：20世纪中期，荧光灯开始取代白炽灯成为主流照
明方式。
荧光灯可以通过气体放电来产生紫外线，然后紫外线激发荧光粉发光。
与白炽灯相比，荧光灯更节能且寿命更长。
3. 高强度气体放电灯（HID）： HIDs包括金卤灯、高压钠灯
和金卤钨灯等。
这些灯具使用气体放电技术来产生强烈的光线。
它们在效率和亮度方面比荧光灯更出色，因此常用于户外照明、体育场馆和大型室内空间。
4. LED灯：LED灯具是近年来最显著的灯具技术创新。
LED （发光二极管）使用半导体材料来发光，具有高效率、低能耗和长寿命的优点。
LED灯具可以提供可调节的亮度和颜色，
适用于各种用途，包括家居照明、舞台照明和车辆照明。
今天，灯具行业还在不断创新和发展。
新技术（如无线控制、智能灯具）以及可持续性要求对灯具设计和制造提出了新的挑战。
随着时间的推移，我们可以期待看到更加智能、节能和环保的灯具出现。
基于COMSOL的HID灯物理模型
基于COMSOL的HID灯物理模型【摘要】本文基于COMSOL，研究HID灯的物理模型。
在介绍了研究的背景、意义和目的。
正文中详细阐述了HID灯的工作原理、COMSOL在光学领域的应用、建立HID灯物理模型的方法、模拟和分析结果，以及参数优化和实验验证。
在讨论了COMSOL在HID灯物理模型中的应用前景、研究工作的意义和价值，以及未来研究展望。
通过本研究，可以更好地理解HID灯的性能和特性，为其设计和优化提供科学依据，具有一定的实际应用价值和推广意义。
【关键词】基于COMSOL、HID灯、物理模型、光学领域、建立方法、模拟分析、参数优化、实验验证、应用前景、研究意义、未来展望1. 引言1.1 研究背景【基于COMSOL的HID灯物理模型】高强度气体放电灯（HID灯）是一种常用的照明设备，具有高亮度、高光效和长寿命等优点，广泛应用于户外照明、汽车头灯等领域。
HID 灯在工作过程中存在能量损耗较大、光束分布不均匀等问题，影响了其照明效果和使用寿命。
通过建立基于COMSOL的HID灯物理模型，我们可以模拟HID灯在不同工作条件下的发光特性，分析光束的光强分布、照度曲线等重要参数，进而优化HID灯的设计参数，提高其照明效果和能源利用率。
研究基于COMSOL的HID灯物理模型具有重要的现实意义和应用价值。
1.2 研究意义【基于COMSOL的HID灯物理模型】基于COMSOL的HID灯物理模型研究还可以为节能减排和环境保护做出贡献。
通过优化HID灯的参数和结构，可以提高其能效比和光效率，减少能源消耗和光污染，从而达到节能减排的目的，符合可持续发展的要求。
基于COMSOL的HID灯物理模型研究在光源行业具有重要的理论和实际意义，可以促进HID灯的发展和应用，推动光学技术的创新和进步，为社会经济的可持续发展做出贡献。
1.3 研究目的【基于COMSOL的HID灯物理模型】研究目的是通过基于COMSOL的HID灯物理模型，深入探究HID 灯的工作原理和光学特性，为灯具设计与优化提供理论支持。
HID电子镇流器的远程控制与调光控制
HID电子镇流器的远程控制与调光控制高菊玲【摘要】HID灯是一种高效节能电光源,开发与其配套使用的符合绿色照明要求的电子镇流器,力求健康、高效、节能、环保,是当前人们对高质量照明的追求.以HID 电子镇流器为研究对象,设计基于dsPIC30F2020的电子镇流器的远程控制及调光控制系统.【期刊名称】《镇江高专学报》【年(卷),期】2013(026)001【总页数】4页(P69-72)【关键词】HID电子镇流器;远程控制;调光控制【作者】高菊玲【作者单位】江苏农林职业技术学院机电工程系,江苏句容212400【正文语种】中文【中图分类】TM923.61随着社会的不断进步和发展，世界各国日益关注节能问题。
节能降耗，减少污染，循环利用，可持续发展成为世界各国政府的共同目标;低碳、环保、节能成为社会的主要发展趋势。
高强度气体放电灯(High Intensity Discharge Lamp)，简称HID灯，是新一代节能电光源，具有诸多优点，如高光通量，高光效，长寿命，放电管小，等等，在绿色照明工程中扮演着非常重要的角色。
但由于其特殊的负阻抗特性，为了保证光源稳定工作，使用时必须添加镇流器件［1－2］。
长期以来，HID都是使用电感镇流器。
电感镇流器具有以下优点［3－4］:简单，可靠，加工制作比较方便，成本不高，等。
但是电感镇流器功耗大，功率因数低，体积大，质量大。
后来，发展到使用电子镇流器。
电子镇流器发光效率高，功耗低，并且质量小，还可以多盏灯共有1个镇流器等。
但模拟电子镇流器存在很多问题，如有相当数量的电子元器件，保证高可靠性、高功率因数及良好的电磁兼容效果的难度相当大，而且成本较高。
随着微电子技术和计算机技术的不断发展，特别是近几年来高性能、低成本数字信号处理器(DSP)的广泛应用，使电子镇流器的数字控制成为可能［5－7］。
具有智能控制功能的数字化电子镇流器不仅可以简化硬件电路设计，还为满足现代高质量的照明要求提供了可能，其相关研究已成为当今镇流器领域的研究热点。
氙气灯产品介绍
氙气灯产品介绍1：何为氙气灯氙气灯，又称高强度气体放电灯，英文简称HID。
汽车用氙气灯产品由氙气灯泡、变压安定器和绝缘导线组成。
其工作原理是，接通电源后，通过变压器，在瞬间内将12V电源升至2万伏以上的高压脉冲电压，激活氙气灯泡中的氙气在电弧中产生4200K--10000K色温度的强劲光芒，颜色呈晶钻白中略带紫蓝。
它彻底抛弃了传统的燃烧钨丝发光原理，是照明系统领域的革命性变革。
氙气灯由氙气气体放电照明，它的工作原理是没有钨丝，而是借助两个极间发出的电弧来发光。
电弧通常能够启动隋性气体氙气，从而促使金属盐发光。
前照灯用一个氙气气体放电灯作为其中心元件，可使最小的空间得到最大的照明强度，并使汽车前部具有空气动力风格，消耗同样的功率，发光效率高出三倍。
一个35W的放电大灯的通光量是一个55W的普通卤素灯的两倍，其色温高达4200K，与太阳光相似。
但含较多的绿和蓝成份，一般使用寿命1500-2500小时，相当於汽车平均使用周期内全部运行时间。
2：氙气灯的优点氙气车灯亮度大，发出的亮光与太阳光比较接近，消耗功率低，可靠性高，不受车上电压波动影响，大幅度提高了夜间行车的可视度。
ARL-HID氙气车灯采用高科技将氙气灌入石英管内，再透过精密的高压包将12V电瞬间提高至23000V，通过高压电激发管内的氙气，在两极间产生一束超强的高色温电弧光。
使发光效率和亮度提高了3倍，寿命使用提高了8倍，与汽车使用寿命差不多。
氙气车灯的主要特点：1．省电：功率35W，普通卤素灯的功率是55W；2．超亮度：亮度提高300％，达3200流明。
普通卤素灯为1500流明，并且越照越亮；3．高色温：疝气灯的色温与太阳光极为接近，使照射路面更加清晰；4．寿命长：寿命长达2000小时以上，是一般卤素灯泡寿命的六倍；5．超稳定：具有更高、更可靠的稳定性；6．安装方便：不破坏车身现有的线路和结构；7．多种选择：3300K-12000K的色温与各种灯型接口H1、H7、H4、D2S等。
HID灯的特点及应用介绍
HID灯的特点及应用介绍HID灯是一种高强度气体放电灯，它使用汞蒸气或金属卤化物蒸气作为光源。
HID灯具有以下几个特点：1.高亮度：HID灯的亮度非常高，一般比传统的白炽灯高几倍甚至几十倍。
因此，HID灯广泛应用于需要较高亮度的场所，如悬挂在高空的体育场馆照明、大型停车场等。
2.高效能：HID灯的能量利用率较高，可以提供更高的亮度，同时消耗较少的电能。
相比较而言，HID灯比传统的白炽灯和荧光灯更加节能，也更加环保。
3.长寿命：HID灯的寿命较长，一般可以达到数千至数万小时。
因此，在需要长时间使用照明的场所，如隧道、高速公路、工业厂房等，HID灯是最常见的选择。
4.色温可调：HID灯的色温可以根据需要进行调节，常见的有3000K、4200K和6000K等。
不同色温的HID灯适合用于不同的场所和需求，比如3000K的灯光较为柔和常用于室内照明，而6000K的灯光较为明亮适合户外照明。
5.良好的颜色还原性：HID灯具有较好的颜色还原性，能够准确还原物体的真实颜色。
这使得HID灯广泛应用于需要准确辨识颜色的场所，如图书馆、博物馆等。
HID灯广泛应用于各个领域，以下是一些常见的应用场景：1.道路照明：HID灯可以提供较高的亮度和较好的颜色还原性，常用于市区道路、高速公路和隧道照明。
其高亮度可以有效提高道路的可见性，增加行车安全。
2.商业照明：HID灯适合用于商业场所的照明，如商场、办公楼、酒店等。
其高亮度和良好的颜色还原性，可以为商业场所创造明亮、舒适的环境。
3.公共场所照明：HID灯广泛应用于公共场所的照明，如广场、公园、体育场等。
其高亮度和长寿命使得HID灯能够提供持续稳定的照明效果，满足人们对于安全和舒适的需求。
4.工业厂房照明：工业厂房通常对照明要求较高，需要满足长时间连续工作的需求。
HID灯具有高亮度和长寿命的特点，适合用于工业厂房照明，提供稳定而高效的照明效果。
5.家居照明：HID灯也可以应用于家居照明，特别是需要高亮度和较好颜色还原性的场所，如厨房、书房、花园等。
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一、HID灯的结构
(一)荧光高压汞灯
1、灯头 2、起动电阻 3、起动电极 4、主电极 5、放电管 6、金属支架 8、辅助电极 9、外玻壳
图3-22 荧光高压汞灯的结构
5 高强度气体放电灯(HID灯)
① 放电管 耐高温、高压的透明石英管，管内充有一
定量的汞外，还有少量氩气以降低起动电压和 保护电极。
光源接通后，起动电流通过触发装置产生很高的脉 冲电压，使放电管击穿放电，开始放电通过氙气和汞 进行的，灯光为很暗的红白辉光。随着放电管温度上 升，向高压钠蒸气放电过渡，经过5min左右趋于稳定， 光色为白金色。
的蒸气气压高得多，可满足金属发光所要 求的压力； 金属卤化物(氟化物除外)都不和石英玻璃 发生明显的化学作用，可抑制高温下纯金 属与石英玻璃的反应。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
② 主电极 用“钍－钨”或“氧化钍－钨”作为电极，
并采用稀土金属的氧化物作为电子发射物质。 ③ 外泡壳
采用椭球形，涂有荧光粉，增加漫射，减 少眩光。 ④ 辅助电极(放电管内）
5 高强度气体放电灯(HID灯)
光电参数：见表
光效：高于高压汞灯 色温：较高，属冷色灯 光谱能量分布：具有较多的连续光谱成分 显色指数：较高
5 高强度气体放电灯(HID灯)
(三)高压钠灯
是利用高压钠蒸气放电发光的光源
4、主电极 5、放电管 6、金属支架 7、消气剂 8、辅助电极 9、外玻壳
9பைடு நூலகம்
图3-24 高压钠灯的结构
5 高强度气体放电灯(HID灯)
② 主电极 由钨棒和以此为轴重叠绕成螺旋的钨丝组
成，在钨螺旋内灌注氧化钡和氧化钙的化合 物作为电子发射物质。 ③ 外泡壳
采用椭球形、直管形和反射型。 为防止雨滴飞溅到工作中的钠灯管上而引 起炸裂，用耐热冲击的硼酸盐玻璃制作。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
④ 消气剂 泡壳内需要维持高真空，以保护灯的性
5 高强度气体放电灯(HID灯)
① 放电管 特殊制造的透明多晶氧化铝陶瓷管，多晶
氧化铝陶瓷管能耐高温、高压，对于高压下的 钠蒸气具有稳定的化学性能(抗钠腐蚀能力强)。 钠和汞是以“钠汞齐”形式放入(一种钠与汞 的固态物质)； 氩气可使“钠汞齐”处于干燥的惰性气体中； 氙气作为驱动气体改善起动性能。 小内径放电管可获得最高的光效。
荧光高压汞灯的主要辐射来源于汞原子
激发，以及通过泡壳内壁上的荧光粉将激
发后产生的紫外线转换为可见光。
光电参数：见表
•
光谱能量分布：连续光谱成分较大
•
色温：约5500K
•
显色指数：30~40
•
光效：50lm/W
•
寿命：国内5000～6000h，国际水平24000h
5 高强度气体放电灯(HID灯)
(二)金属卤化物灯
能及保护灯的金属组件不受放出的杂质气体 的腐蚀，采用钡或锆－铝合金的消气剂达到 高真空的目的。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
原理：
高压钠灯为冷启动，没有辅助电极，启燃时工作电 极之间要有1000~2500V的高压脉冲。必须附设启燃触 发装置。内触发（双金属片、电阻、触头）
高压钠灯主要辐射来源于分子压力为104Pa的金属 钠蒸气的激发。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
“高强度气体放电灯(HID－High Intensity Dischange)是高压汞灯、金属卤化 物灯和高压钠灯的统称，其放电管的管壁 负荷大于3W/cm2(即3×104W/m2)，工作期 间蒸气压在10132.5~101325Pa(0.1~1atm)之 间。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
5 高强度气体放电灯(HID灯)
原理：当开关S合上， 首先在辅助电极和主电极 之间发生辉光放电，产生 大量的电子和离子，从而 引发两个主电极间的弧光 放电，灯管启燃。
辉光放电电流受到起 动电阻R(40～60kΩ)的限 制，使主、辅电极之间的 电压远低于辉光放电所需 的电压，所以弧光放电后 辉光放电立即停止。
20世纪60年代在高压汞灯基
础上发展起来的新型光源。
2、起动电阻
3、起动电极 4、主电极 5、放电管 6、金属支架 7、消气剂 9、外玻壳 10、保温膜
9
图3-23 金属卤化物灯的结构
5 高强度气体放电灯(HID灯)
① 放电管 透明石英管、半透明陶瓷管。管内充气体 汞不仅提高光效、改善电特性还利用启动。 易电离的氖－氩混合气体(改善灯的启动)。 依靠金属(如铊、铟、镝、钪、钠等)原子的辐 射发光，以金属卤化物的形式存在原因： 金属卤化物的蒸气气压一般比纯金属本身
双金属启动片(泡壳内)
5 高强度气体放电灯(HID灯)
⑤ 消气剂 灯长期工作，支架等材料的放气，使泡壳
内真空度降低，在引线或支架之间会产生放 电。采用氧化锆的消气剂以保护灯的性能。
⑥ 保护膜 为提高管壁温度，防止冷端(影响蒸气压力)
的产生，需在灯管两端加保温涂层，常用二 氧化锆、氧化铝。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
5 高强度气体放电灯(HID灯)
在启燃的初始阶段，放 电管内的气压较低，放电 只在氩气中进行，产生的 是白色的光。
随着放电时间的增 加，放电管的温度不断升 高，汞蒸气的压力也逐渐 上升，放电也逐渐转移到 在汞蒸气中进行，发出的 光由白色变为更明亮的蓝 绿色。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
原理：
② 主电极 由钨杆及外面重叠绕成螺旋的钨丝组成，并
在其中填充碱土氧化物作为电子发射物质。
5 高强度气体放电灯(HID灯)
③ 辅助电极(启动电极) 通过起动电阻和另一主电极连接，有助于灯
的顺利起动。 ④ 外泡壳 ✓ 抽成真空，还充入数十千帕的氖气或氖－氩混 合气体作绝热用。 ✓ 采用椭球形，起保温作用，防止环境对灯的影 响。 ✓ 内壁上涂敷荧光粉，将灯的紫外辐射或短波长 的蓝紫光转变为长波的可见光，提高光效，改 善光色。
原理：
金属卤化物灯主要辐射来自于各种金属(如铊、 铟、镝、钪、钠等)的卤化物在高温下分解后产生的 金属蒸气(和汞蒸气)混合物的激发。
灯起动点燃后，灯管放电开始在惰性气体中进 行，灯只发出暗淡的光，随着放电继续进行，放电管 产生的热量逐渐加热玻壳，使玻壳温度升高，汞和金 属卤化物迅速蒸发，扩散到电弧中参与放电，当金属 卤化物分子扩散到高温中心后分解成金属原子和卤素 原子，金属原子在放电中受激发而发出该金属的特征 光谱。