无极灯：亟待深度开发的节能新照明
2007-02-10
作者：admin
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摘要： 早在一个多世纪前，人们已经开始研究无极放电现象。1907年，第一盏无极灯获得了专利注册。近几十年来，国内外的不少公司和科研机构都投入了大量的精力来研究无极灯，因此，相关的成果也层出不穷。本文将就无极灯的发展状况加以阐述和探讨。
早在一个多世纪前，人们已经开始研究无极放电现象。1907年，第一盏无极灯获得了专利注册。近几十年来，国内外的不少公司和科研机构都投入了大量的精力来研究无极灯，因此，相关的成果也层出不穷。本文将就无极灯的发展状况加以阐述和探讨。
回顾：悄然崛起
所谓无极灯，顾名思义，就是没有电极的灯。这种灯的最主要优点在于，它消除了制约传统灯源寿命的关键因素——电极。在普通灯源中，随着灯的燃点，灯丝上的电子发射材料会不断消耗，电极的电子发射能力会因此逐渐下降。同时，一些电极材料也会溅射到灯管的内壁上。这就造成了在燃点的后期，灯的启动发生困难，并且光通输出也有很大的下降。而且，在工作电压下电极发射出的电子不足以维持放电，灯就会熄灭。而反观无极灯，由于消除了电极因素的影响，灯的寿命可以有极大的提高，同时灯的光通维持性也比传统灯源好很多。在不久的未来，随着电子科技的发展和进步，会出现更多的适用于无极灯的质优价廉的元件和具有特殊功能的电子电路。因此，我们有理由期待，无极灯将会替代传统灯源，成为照明光源的首选。
无极灯的商业化生产可以追溯到1991年，当时，日本松下公司在日本境内推出了一款无极灯，它是利用H型放电原理工作。在泡壳的赤道位置绕有空气芯感应线圈，同时还内置了镇流器。它的工作频率在13.56兆赫兹。对一盏27瓦的这种灯来说，其工作电压是交流100伏，相应的光通输出是1000流明，因此，光效为37.0流明/瓦。而它的平均寿命则高达40000小时。为了防止电磁干扰，这种灯的外面还罩有一个金属罩。
几乎同时，在1991年，荷兰飞利浦公司也推出了一款无极灯，它被称为“QL无极灯”。其构造是在一个棒状铁芯上绕有励磁线圈，灯的泡壳是密闭的，而且其一端凹进去，而绕有线圈的铁芯正好可以插入泡壳上的凹处。同时，为了解决散热问题，铁芯上面设有导热管。泡壳内有主副两个汞齐，副汞齐负责在灯的启动的时候提供合适的汞蒸汽压，以便让灯在短时间内达到比较高的光通输出；而主汞齐的作用则是在灯工作的时候保持泡壳内汞蒸汽压处于最佳范围。这种灯工作在2.65 兆赫兹的频率下。一个55瓦的QL灯的光通输出可以达到3500流明（光效为63.5流明/瓦）；而85瓦的光通输出可以达到6000流明。（光效为70.6流明/瓦）；灯的寿命高达60000小时。
1994年，美国GE公司推出了一款一体化紧凑型的无极灯。这种灯可以和白炽灯的反射器配套使用，形成类似PAR灯的结构。其原理和构造与飞利浦公司的QL灯相仿，也是利用了棒状铁芯励磁线圈；工作频率也是在2.65兆赫兹。在输入功率为23瓦的情况下，它的光通输出为1100流明，光效围48流明/瓦。平均寿命在15000小时左右。
德国的欧士朗公司在20 世纪后期，也推出了自己的无极灯产品，其型号定位ENDURA。与GE和飞利浦的无极灯不同，欧士朗公司的无极灯的放电管采用的是矩形形状。矩形的短边上各套有一个铁芯，上面绕有感应线圈。当线圈中有电流流过的时候，铁芯中便会感应出磁场，从而将能量耦合到放电管中，让灯发光。一个70瓦的这种灯的光通输出可以达到5600流明，光效高达80流明/瓦；其寿命为60000小时，而且断电后可以即时启动。它的光色既有暖白色的也有日光色的，其显色性在80到85之间。
近年来，国内很多企业也在研制和生产无极灯，上海宏源照明电器有限公司生产的LVD无极灯的构造和外形初看与欧司朗公司的类似，但其关键核心技术完全拥有自主知识产权，而且电弧管的形状除了矩形之外还有环形和其他一些形状的，价位上更是具有市场竞争和推广应用的潜力。宏源LVD无极灯内采用了多汞齐方案。在光电参数方面，宏源公司的LVD无极灯最小功率是15瓦，最大为300瓦；灯的工作频率为210千赫兹左右，工作电压为100伏到270伏；灯的光效为80流明/瓦，显色性在80以上；可以调光和数字化遥控工作；工作寿命高达10年以上。本文附表中分别列出宏源LVD无极灯的主要技术参数及其他国外公司产品的比较。
通过上面简要的浏览式回顾，可以看出，在近一个世纪里，无极灯行业有了飞速的发展；而且在这个领域里，国内的某些企业已经能和外资企业并驾齐驱并有所超越。但是，应该看到，无极灯的发展并没有到达一个顶端，而是还有着广大的空间，因此，人们还应在多方面继续下功夫，使无极灯更加完善。
展望：新世纪光源
无极灯性能的进一步改善可以分两部分来考虑——镇流器和光源。
首先来看一下镇流器方面可以做哪些努力。根据上面的分析可知，决定无极灯寿命的主要因素是它的电源。如果电源的寿命延长，那么整个灯的寿命也会相应提高。由于无极灯的电源是工作在比较高的频率下的，如果电源无法承受高频工作，或者在高频工作时极不稳定，必将会影响无极灯的使用。因此，依据近代电子学的最新科技成果，如芯片元件、集成电路等，来研发更加稳定，更加耐用的电源对于提高无极灯的质量是极有实际意义的。同时，由于绿色照明的节能需要，可调光的无极灯也必须提到议事日程。研究高效率的无极灯调光电路和工作电路会对将来绿色照明事业的发展起着很大的促进作用。
其次，在光源方面，无极灯可继续改进之处首先提高灯的光效方面，应在放电原理方面找出影响无极灯光效的因素，然后对现有的灯做适当的调整。一般来说，影响无极灯光效的主要因素有放电管充气压、惰性气体的种类、汞蒸汽压以及放电管的几何参数和冷端温度。同过实验，找到合理的充气压和惰性气体种类，找到合适的汞齐，确定在灯内充入Kr85同位数放射性气体的合适数量，确定更为合理的放电管几何参数是现阶段提高无极灯光效的主要方法。同时，对放电特性的研究特别是H型放电特性的研究也会有助于改进无极灯的性能。
此外，在工艺方面，厂家应当找出可以改进的因素。比如，降低填充气体中的杂质含量，选用性能优异的铁芯材料和导线，使用效率高且高温下性能稳定的荧光粉并且选用正确的烤粉工序等。
以上是对无极灯在光源和电器改进方面的一些讨论，另外，厂家还可以更多的从应用的角度来考虑无极灯的发展问题。比如，选用新的能取代汞的发光物质以制成无汞无极灯；进一步实现光源的小型化以便无极灯在更多的灯具中得以使用；开发新的无极灯灯具；开发和推广无极灯在生物、医药及其他领域的用途等。无疑，无极灯已经为人们所知的特有性质和有待发现的优点将会让它成为新世纪光源与照明及其他国民经济相关应用领域中受到人们重视的节能环保新产品。
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