低气压气体放电灯知识1

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。

低压汞灯的工作原理
低压汞灯，一种常见的气体放电灯，其工作原理主要基于低气压弧光放电的原理。

在低压汞灯中，汞蒸气压力较低，通常为1.3～13Pa（0.01～0.1mmHg）。

当灯被点燃时，汞蒸气压小于一个大气压，此时汞原子主要辐射波长为253.7nm 的紫外线。

这种紫外线辐射是低压汞灯的主要发光方式，不需要通过其他物质将紫外线转化为可见光。

在低压汞灯中，汞蒸气在通电后释放出紫外线。

这种紫外线具有杀菌作用，原因在于其独特的波长。

细胞对光波的吸收谱线有一个规律，在250~270nm的紫外线有最大的吸收。

被吸收的紫外线作用于细胞遗传物质即DNA，起到一种光化作用。

紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。

这一发现使得低压汞灯在医疗、卫生和日常生活等多个领域得到了广泛应用。

此外，低压汞灯的悬挂高度也会影响其工作效果。

悬挂过高或过低都会降低杀菌效果，因此在使用时需要根据实际情况调整悬挂高度，以达到最佳的杀菌效果。

低压汞灯的工作原理是基于低气压弧光放电的原理，通过释放具有杀菌作用的紫外线来实现杀菌效果。

同时，其悬挂高度也是影响杀菌效果的重要因素之一。

随着科技的不断发展，低压汞灯的应用领域将更加广泛，为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。

气体放电灯工作原理气体放电灯是一类利用气体放电产生光的照明设备。

常见的气体放电灯包括荧光灯、气体放电管和氙气灯等。

下面是这类灯的基本工作原理：1. 概述：-气体放电灯工作的关键是通过电流通入气体，激发气体原子或分子，使其处于激发态，当它们返回基态时释放出光。

这一过程称为气体放电。

2. 电离：-在灯管中充填有一种或多种气体，通常还包含一定量的汞蒸气或其他辅助物质。

当电流通过气体时，产生的电场引起气体分子的电离。

这些电离的分子和自由电子形成等离子体。

3. 激发态产生：-在等离子体中，气体分子的一些原子或分子被激发到高能级状态。

这个过程需要能量，通常是通过电流的能量传递来实现。

4. 激发态的衰减：-激发态的气体分子不稳定，它们会迅速返回到基态。

在这个过程中，释放出能量。

这个能量以光的形式发射，形成我们所看到的灯光。

5. 荧光物质的使用（荧光灯）：-在荧光灯中，灯管内壁涂有荧光物质（如荧光粉），这些物质能够吸收紫外线辐射并重新辐射出可见光。

因此，荧光灯中的光主要来自荧光物质的辐射。

6. 气体选择：-不同的气体和气压条件可以影响灯的颜色和光谱特性。

例如，氙气灯使用氙气来产生强烈的白色光。

7. 启动：-启动气体放电灯时，需要提供足够的电压，以克服气体的阻抗并引发放电。

启动方法可以包括电流冲击、电磁场激励、电子枪引导等。

8. 调光和稳定：-一些气体放电灯可以通过调整电流或电压来实现调光，而电子元件如镇流器可用于稳定电流和延长灯的寿命。

总体而言，气体放电灯通过电离气体、激发原子或分子、发射光辐射的过程实现光的发射。

这种技术在荧光灯、气体放电管、氙气灯等多种灯具中得到了广泛应用。

第二讲光伏照明的最佳光源小功率陶瓷金卤灯•照明是人类文明的重要部分、也是文明的标杆之一；•照明已发展到了非常高的水平；•照明用电占总发电量的12～14%，同时造成了大量环境问题；•绿色照明是更高文明的标志；•光伏发电、光伏照明是绿色照明的组成部分之一。

太阳是取之不尽的能源•太阳是地球的主要能量源泉，而且是洁净的、可以再生的能源。

•太阳正在以170万亿千瓦的巨大功率无休止地加热地球和维持生命，到达地球表面时仍有不下80万亿千瓦的巨大功率用以维持植物的光合作用和加热山川、海洋和地表。

•植物、动物都是直接或间接依赖太阳能而生存和发展的。

•风、雷、雨、电以及长江、大河完全依赖太阳能，年复一年、周而复始地运作。

•煤、石油、天燃气等地下能源则是古代太阳能的储备。

太阳能光谱地球抚育了人类，人类背叛了地球•资源消耗：每年采挖数百亿吨的煤炭、石油和天燃气；每年以十亿M3计的森林被砍伐。

•废物排放：每年以千亿吨计的CO2；以十亿吨计的SO；2以亿吨计的其它各种有害物质。

•生态破坏，物种绝灭：风暴、水旱、雷电死伤以万计，财产损失每年以千百亿元计，每年绝种动植物以万计，而新产生的有害变异种群层出不穷。

•各种灾祸的主要根源在于大量资源主要是能源的无度消耗。

•拯救地球、拯救人类是迫不急待的任务，要节约资源首先节约能源是当务之急。

光伏发电是一种绿色能源•利用阳光照射到某些半导体材料上的光伏效应可产生电能供应照明——可再生无污染能源。

•可产生光伏效应的物质很多，当前用作光伏电池的主要材料是硅——单晶硅、多晶硅和非晶硅，适当掺杂制成光伏电池。

•光电池：φ为电子逸出功V F 为费米能级导(施(杂能受主(杂能级金属能带图绝缘材料能带图n 型半导体能带图p 型半导体能带图金属-n 型半导体组合光照下的金属-n 型半导体组合金属—n 型半导体光电池挡层挡层n 型半导体n 型半导体n 型半导体金属金属金属金属-p 型半导体组合光照下的金属-p 型半导体组合金属—p 型半导体光电池挡层挡层p 型半导体p 型半导体p 型半导体金属金属金属Si（p-n结）光电池e e e e e(p-n结)N PSi光电池当前Si光电池均采用p-n结结构。

第八讲气体放电中的基本过程和特征大气中粒子间的碰撞•微粒间的大多数碰撞为弹性碰撞，即碰撞前后动量守恒、动能守恒，没有内部能量的变化。

•很少一部分碰撞为非弹性碰撞，前提是粒子的动能或势能很大，引起了粒子间内能的交换。

•碰撞前后遵守总能量守恒、总动量守恒。

•非弹性碰撞的主要类型：激发碰撞、电离碰撞。

原子的能级•原子(价电子)的能级•激发跃迁•谐振能级•谐振激发•亚稳激发•跃迁辐射νν•激发几率ε激发几率123汞原子能级图•谐振能级：61P 1，63P 1•亚稳能级：63P 0，63P 2分子的能级分子的能级=分子中该原子价电子的能级+分子的振动态能级+分子的转动态能级三原子分子的振动原子间距分子的转动二原子分子的振动原子和分子的发射光谱原子振动转动对光谱的影响原子的线光谱多原子分子振动能级的影响能级展宽则出现连续光谱•电离：中性原子或分子分裂成正离子和电子。

Ø电子碰撞产生电离；Ø离子碰撞产生电离；Ø吸收光子的光电离；Ø热电离；Ø强电场电离；Ø激发原子产生的电离。

•电离几率汤生放电•离子轰击电极产生的二次电子发射数；•放电自持条件α：汤生第一电离系数，即电子在进程中在电场方向每厘米产生的电离数(电子对/cm)，决定于电子能量和气体种类和气压。

γ：汤生第三电离系数≈10-3电子/离子•原始电离：宇宙射线、地壳辐射形成数十离子对/cm 2；•汤生放电：原始电离引发；)1(−==do d xo e e n n e n n ααγ1)1(=−d e αγCA气体的击穿——巴刑定律•气体从绝缘体变成导电体的条件和过程；•气体中带电粒子密度>1011离子对，即为击穿；•击穿电压V=f（p.d）•P·d=常数V=常数•只要气压极间距离的乘积不变、击穿电压不变。

vCA汤生放电的发展•——放电平衡自持(巴邢定律)•离子质量大、速度慢，从阳极附近开始正电荷积累并向阴极发展。

四代光源情况介绍稿一：文字叙述1.第一代光源-白炽灯1879年,美国爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯,使人类从漫长的火光照明时代进入电气照明时代。

也宣告了第一代光源-白炽灯的诞生。

现代白炽灯是靠电流加热灯丝至白炽状态而发光。

其具有光谱连续，显色性好，结构简单，可调光，无频闪等优点，使得其在随后的数十年间取得了快速发展。

2.第二代光源-低气压气体放电灯20世纪30年代，荷兰科学家开发出第一支荧光灯，随后又开发出了集成镇流器于一体的紧凑型荧光灯。

由于其采用创新性的气体放电原理，即由受激发的汞蒸气放电时发出的紫外线激发管内荧光粉而发光。

其具有发光效率高，寿命长，光色好等优点，使得其在家居、办公、商业照明灯领域逐渐取代白炽灯成为使用最广泛、最成功的灯种之一。

近年来欧、美等发达国家以及古巴、菲律宾等发展中国家都颁布法令或制定逐步淘汰白炽灯的计划，大力推广高效节能的荧光灯。

同时也对荧光灯提出了更高的要求，要求更长的寿命，更高的光效，更紧凑的结构，更环保的固汞，更少的汞量等绿色环保节能要求。

在荧光灯开发成功的同时代，基于同样工作原理的紫外线灯，也成功开发出来应用在杀菌消毒，固化，验钞等领域，随着其工艺技术水平的不断提高，紫外线在其特殊的应用领域还将继续不断发挥其重要的作用。

3.第三代光源-HID高强度气体放电灯（High Intensity Discharge）20世纪40-60年代，科学家发现提高气体放电的工作压力表现出的优异特性，又不断地开发出高压汞灯，高压钠灯，金属卤化物灯等高强度气体放电灯,由于其具有功率密度高，结构紧凑，光效高，寿命长等优点，使得其在大面积泛光照明、室外照明、道路照明及商业照明等领域得到广泛应用。

目前陶瓷金属卤化物灯代表了HID灯技术发展的最高水平。

4.第四代光源-LED发光二极管（Light Emitting Diode）20世纪60年代，科学家开发出第一个实用可见光LED，随后又相继开发出各种单色光LED。