气体放电光源的特点及其改进

摘 要重点介绍了气体放电光源的特点，指出了其存在的缺点，并提出了行之有效的改进措施。 关键词气体放电光源；双向晶闸管；改进电路 1.引言 　　随着近代照明光源的飞速发展，越来越多的新型光源涌现出来，其中气体放电光源因其发光功率大，功效高而独树一帜。应用最多的当属日光灯，霓虹灯，高压汞灯，高压钠灯，金属卤化物灯等，因其所充金属蒸汽的不同，各种光源会表现出不同的光学特性，如光效及显色性（光谱范围）等。气体放电光源虽有以上优点，但是启动电路较复杂，光源的光弧易抖动且易造成电磁干扰，这些是由气体的伏安特性决定的，其特性类似电弧的伏安特性，如图1所示： 2.气体放电灯的特点及不足 　　气体放电灯的启动方式有多种，有热起动（如日光灯），辅助电极起动（如高压汞灯），高压冷起动（如高压钠灯）等。 气体放电灯具有冷态阻抗大，起动后阻抗又急剧变小的特点，其特性类似于电弧特性。因此，这类灯具在起动时都要设法产生一个脉冲高电压或采用起动电极，使气体游离导电。由于起动后内阻太小，又不得不采用限流措施，即所谓用镇流器来限制电流，这就使得灯具的接线较白炽灯麻烦得多。 　　气体放电灯由于其非线性的内阻特性，在交流电路中，在限流电感和分布电容的作用下，灯具两端会出现高频振铃现象，严重干扰通讯设备和其它电子设备的正常工作。由于采用电感限流，功率因数较低，谐波含量高，对电网易造成污染。另外，在电源过零点时，灯具不发光，成为每秒100次的脉冲光源，这对视力是极其有害的。值得注意的是，在工厂车间，如果使用气体放电灯，当机器转速达到某一特定值（光源闪烁频率的整数倍）时，在视觉上机器就和没有转动一样，这种错觉对安全生产来说是一种隐患。 　　由于气体放电光源的上述缺点，有必要对其进行改进。现在已有用灯丝代替镇流器的自镇流汞灯，对电能的利用率较高。基于其灯丝的热惯性，也部分补偿了灯芯的抖动光，但并未彻底改变气体放电灯的性质。虽然日光灯近来普遍采用电子镇流器，也采用了干扰抑制措施，但还是采用电感镇流方式，只是提高了光源的抖动频率(38KHz左右)，而且如果灯管接触不良或损坏，镇流器内产生的高压极易使其电子元件击穿损坏。 3.气体放电灯的改进措施 　　由于以上原因，对电感镇流器式气体放电灯的性能改造，提出以下改进措施：①起动时仍然采用传统的电感——脉冲高压起动方式，以克服冷态的高内阻，使灯芯内金属蒸汽形成游离条件；②起动后改为采用低压直流供电，以适应起动后内阻的降低，并彻底消除干扰、闪烁和抖动。至于两种状态的过渡，现代电子技术完全可以实现，如图2所示。 　　设计一个电压检测电路，检测灯具两端电压。当灯具起动后，其两端电压下降，证明起动完成，这时可发脉冲触发晶闸管整流电路，输出可调低压直流电，供给灯具使用，同时关闭双向晶闸管的触发脉冲，使交流电源被关断。电感线圈可对负载电流滤波，使流过灯的电流更平滑。 4.结束语 　　由于电子器件的集成化以及电子产品成本的日益降低，以上方案完全可以在实际中普遍采用，这将使气体放电光源在使用上更加经济，更加有利于人们的身心建康，使人们的安全更有保障。这种经过改进后的气体放电灯才是真正意义上的“绿色光源”，完全能够满足人们对“绿色照明”的追求，其前景非常光明。