HID的发展前景及展望_毕业论文.doc

丽水学院2012届学生毕业论文 丽水学院毕 业 论 文（2012届）题 目 hid的发展前景及展望 诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文hid的发展前景及展望均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 指导老师（签名）： 2012年2月19日总 目 录1 毕业论文任务书3（共2页）2 毕业论文开题报告6（共4页）3 毕业论文文献综述 11（共3页）4 毕业论文正文14（共16页）5 外文文献翻译（附原文）30（共8页）6 毕业论文中期检查表30（共1页）7 毕业论文指导记录31（共3页）8 毕业论文答辩资格审查表34（共1页）9 毕业论文评审答辩表35（共2页）10毕业论文成绩评分表37（共3页）丽 水 学 院毕 业 论 文 任 务 书（2012届）题 目 hid的发展前景及展望 指导教师 吴 红 玉 院 系 理学院 专 业 物 理 学 班 级 物 理 081 学 号 4 2 姓 名 翟 学 山 2011年9月10日至2012年05月20日一、 论文方向通过参阅相关文献，了解hid技术在照明行业的发展过程，学习其工作原理，结合hid产业的发展及hid在各个领域的应用，探讨hid的发展前景。重点针对led在汽车照明、特殊照明、普通照明等方面，阐述hid在未来的发展和趋势。二、 主要参考资料：1 陈家斌,陈蕾.电气照明实用技术m.郑州:河南科学技术出版社,2008.59-79.2 苏更林,苏璐晓，李锐.走进绿色照明m.北京:中国电力出版社,2010.3 陈传虞,陈家桢.绿色照明-新型集成电路m.北京;人民邮电出版社,2010.254-257.4 俞丽华.电气照明m.上海:同济大学出版社,2011.65-70.5 周太明.光学原理与设计m.上海:复旦大学出版社,2000.6 沈季平.绿色照明应大力推广高强气体放电灯j.光源与照明,1997(2-3)7 韦课常.电气照明技术基础与设计m.北京:水利电力出版社,1980.8 杨正明.绿色照明、固体照明和光伏照明j.电气照明,2008(2)9 沈淼森.高强度气体放电灯电子镇流器关键技术研究d.杭州;浙江大学,200310 王建新,林国庆.一种hid灯用电子镇流器控制方法的研究j.电气应用;2008(5)11 刘晨阳.气体放电灯电子镇流器关键技术的研究d.杭州;浙江大学,200512 王尔镇.新型高压放电灯的开发和应用j.照明工程学报,2003(3)13 何新松.高强度气体放电灯镇流器关键技术研究j.电工电气,2010(7)14 张斌.基于汽车的高强度气体放电灯研究d.上海;上海交通大学,200815 沈季平.高强度气体放电灯的发展动态j.光源与照明,2000(1)三、 课题的内容和任务要求：课题内容：本毕业设计从三大个方面综合论述：电光源的分类及特性、hid的结构及工作特性、hid在各个领域的应用任务要求：（1） 必须检索并认真阅读参考文献不少于15篇；（2） 须列出论文的撰写提纲；（3） 完成开题报告和文献综述，字数均要求在2000以上；（4） 外文译文字数要在2000以上；（5） 摘要必须中英文摘要；（6） 正文在8000字以上。四、毕业论文进度安排起 讫 日 期工 作 内 容备 注2011年9月15日11月30日在指导教师的指导下，根据自己专业和个人兴趣确定好自己的论文题目，指导教师下达任务书，学生撰写并通过论文开题报告2011年12月01日2012年03月31日在指导教师的指导下，设计研究方案和实验方法，开展实验研究，撰写文献综述，完成中英文翻译。2012年04月01日04月30日根据论文提纲，撰写论文，提交毕业论文初稿2012年05月01日05月19日根据指导教师反馈修改意见，补充论文缺陷，反复修改毕业论文，提交毕业论文定稿。2012年05月20日05月31日毕业论文答辩学生（签名）： 年 月 日指导教师（签名）： 年 月 日系意见：系主任（签名） 年 月 日 二级学院（直属系）审核意见：主管领导（签名） 年 月 日 注：1.指导教师填写，任务下达人为指导教师，指导教师和接受任务的学生均应签字。2.此任务书最迟必须在学生毕业论文开始前下达给学生。丽水学院毕业论文开 题 报 告 （2012届） 题 目 hid的发展前景和展望 指导教师 吴 红 玉 院 系 理学院 班 级 物 理 081 学 号 4 2 姓 名 翟 学 山 二一一年 十一 月 二十 日一、选题的意义随着全球性的环境污染和能源短缺问题日益突出，人们连续提出了“绿色照明”、“低碳照明”的环保概念，迫切希望应用高效节能、环保、安全、舒适照明新技术，高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。正在兴起的hid照明产业，以其鲜明的绿色照明和低碳照明特征而受社会各界关注。2011年1月份开始，荧光粉价格连续走高，从每公斤550元一路涨到4月底的900元，被业内人形容为“坐直升机，近期更是突破1500元，且市场上有价无货，也就是说，有钱也买不到。彩光lde的发光，并不需要荧光粉的转化。然而照明应用最广的白光led,却必须要用荧光粉，而这类荧光粉不是传统的以卤磷酸钙为基础的荧光粉，为了提高led的发光效率，必须使用有稀土元素激活的荧光粉。这样，稀土的价格涨跌就传导到了led照明行业，这正是hid发展的大好时机！hid自1991年发明以来，由于其高亮度、超长寿命和省电高效率，一经推出便成为顶级奔驰配置，迅速风靡全球，已成为整车市场的标准配置，被誉为二十一世纪革命性汽车照明产品。除此之外，hid灯还能够广泛应用于场馆、展厅、道路、住宅等场合，具有高照度高光效的特点，性能稳定，使用寿命长，尤其在大规模照明场合起到无法替代的作用。二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）照明产业作为电能消费的大户，低碳照明不仅仅是我们兑现减排承诺的现实选择，而且也是我国倡导低碳生活的风向标。hid作为第三代新型光源一直走在时代的前！本文通过对新型光源hid的学习和了解，结合当今照明产业发展趋势探讨hid照明发展前景。通过对比传统光源，从当今hid的特点出发，探讨hid的技术瓶颈，并探索在汽车照明、室外照明和普通照明三方面讨论hid发展前景。三、研究（工作）步骤、方法及措施（思路）研究（工作）步骤：11.09.0111.09.30 根据自己专业与指导老师商量确定论文题目。仔细研讨参考文献，收集所要翻译的外文资料。11.10.0111.11.30 广泛查阅资料，根据任务书有关要求，明确任务要求并撰写开题报告。12.12.0112.02.29 撰写文献综述，修改外文翻译，撰写论文初稿。12.03.0112.04.29 根据指导老师的建议进一步修改。论文定稿，装订成册，按时完成其它各项任务，准备答辩。研究方法及措施：1.文献研究法：根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。能得到现实资料的比较资料。有助于了解事物的全貌。2.信息研究法：信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法，就是根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识，并应用于实践，以实现新的目标。3.描述性研究法：描述性研究法是将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证，给予叙述并解释出来。4.总结法：对每个阶段的研究工作及时总结，以便及时发现、解决问题，为下一步工作的研究指明方向。四、毕业论文提纲目录摘要（中英文摘要）1. 引言（随着全球性的环境污染和能源短缺问题日益突出，人们接连提出了“绿色照明”、“低碳照明”的环保概念，迫切希望应用高效节能、环保、安全、舒适照明新技术，高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。正在兴起的hid照明产业，以其鲜明的绿色照明和低碳照明特征而受社会各界关注）2. 电光源的分类及特性 2.1 电光源的主要参数 2.2 热辐射光源 2.3 荧光灯 2.4 hid（高压气体放电灯）3. hid灯的结构及工作特性 3.1 hid灯的结构 3.2 hid的工作原理 3.3 hid灯电子镇流器的特点4. hid在各个领域的应用 4.1 汽车照明 4.2 特殊照明 4.3 普通照明 5. 总结和讨论（ 总之，目前的市场环境，企业要想在hid行业得到稳定发展，性价比高的产品、良好的有保障的服务、稳定的合作伙伴、企业的综合实力，都是必不可少的，对国家的法规和政策的把握也是很重要的，同时差异化的、明确的定位也是企业生存和发展的关键。即使在led已经得到更广泛应用的今天，hid照明产品也有望获得进一步增长。这些照明技术的关键问题是它们具有很高的初装成本。但其稳定性决定了投资回报的速度，以及每种技术日后在市场得到进一步应用的速度。)五、主要参考文献1 陈家斌,陈蕾.电气照明实用技术m.郑州:河南科学技术出版社,2008.59-79.2 苏更林,苏璐晓，李锐.走进绿色照明m.北京:中国电力出版社,2010.3 陈传虞,陈家桢.绿色照明-新型集成电路m.北京;人民邮电出版社,2010.254-257.4 俞丽华.电气照明m.上海:同济大学出版社,2011.65-70.5 周太明.光学原理与设计m.上海:复旦大学出版社,2000.6 沈季平.绿色照明应大力推广高强气体放电灯j.光源与照明,1997(2-3)7 韦课常.电气照明技术基础与设计m.北京:水利电力出版社,1980.8 杨正明.绿色照明、固体照明和光伏照明j.电气照明,2008(2)9 沈淼森.高强度气体放电灯电子镇流器关键技术研究d.杭州;浙江大学,200310 王建新,林国庆.一种hid灯用电子镇流器控制方法的研究j.电气应用;2008(5)11 刘晨阳.气体放电灯电子镇流器关键技术的研究d.杭州;浙江大学,200512 王尔镇.新型高压放电灯的开发和应用j.照明工程学报,2003(3)13 何新松.高强度气体放电灯镇流器关键技术研究j.电工电气,2010(7)14 张斌.基于汽车的高强度气体放电灯研究d.上海;上海交通大学,200815 沈季平.高强度气体放电灯的发展动态j.光源与照明,2000(1)指导教师意见：签名： 年 月 日系意见： 签名： 年 月 日二级学院(直属系)意见：签名： 年 月 日文献综述hid的发展前景和展望在哥本哈根世界气候峰会上，温家宝总理做出了“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%”的庄严承诺，这标志着中国从此进入了一个以“低碳”为特征的崭新时代1。照明产业作为电能消费的大户，低碳照明不仅仅是我们兑现减排承诺的现实选择，而且也是我国倡导低碳生活的风向标。作为第三代新型光源的hid一直响应着这个号召！随着全球性的环境污染和能源短缺问题日益突出，人们接连提出了“绿色照明”、“低碳照明”的环保概念，迫切希望应用高效节能、环保、安全、舒适照明新技术，高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染3。正在兴起的hid照明产业，以其鲜明的绿色照明和低碳照明特征而受社会各界关注。2011年1月份开始，荧光粉价格连续走高，从每公斤550元一路涨到4月底的900元，被业内人形容为“坐直升机，近期更是突破1500元，且市场上有价无货，也就是说，有钱也买不到5。彩光lde的发光，并不需要荧光粉的转化。然而照明应用最广的白光led,却必须要用荧光粉，而这类荧光粉不是传统的以卤磷酸钙为基础的荧光粉，为了提高led的发光效率，必须使用有稀土元素激活的荧光粉。这样，稀土的价格涨跌就传导到了led照明行业，这正是hid发展的大好时机！hid是high intensity discharge 高压气体放电灯的英文缩写，是汞、钠、金、氙灯的统称，即汞灯、钠灯、金卤灯、氙灯7。 无论全球还是中国市场，从技术到应用，当前照明行业正处于革命性更新换代时期，白炽灯行将被淘汰，节能灯如日中天，hid方兴未艾。hid自1991年发明以来，由于其高亮度、超长寿命和省电高效率，一经推出便成为顶级奔驰配置，迅速风靡全球，已成为整车市场的标准配置，被誉为二十一世纪革命性汽车照明产品8。除此之外，hid灯还能够广泛应用于场馆、展厅、道路、住宅等场合，具有高照度高光效的特点，性能稳定，使用寿命长，尤其在大规模照明场合起到无法替代的作用。近些年来高亮度led领域喜报频传，各家照明公司都在宣传这类产品在高流明/瓦特和长寿命方面的优势。然而，led却需要很高的投入成本用于led照明安装和解决技术问题10。同时，其它照明技术仍然占领着照明行业的各个环节。例如，由于高密度放电（hid）的灯泡可提供高流明，良好的显色性和长电池寿命，在户外应用和零售方面仍然非常普遍。与早期的卤照明技术相比，hid可以提供更高的效率。hid灯在效率方面是白炽灯的5倍，寿命是白炽灯的20倍。一直以来hid灯都是通过笨重、庞大、低效的电磁镇流器供电，而且会出现闪烁11。因此，采用更高效的电子镇流器取代电磁镇流器，对于现有的hid类型的市场和新装设备而言，将会节省大量能源。然而hid要全面取代目前普遍使用的白炽灯、荧光灯，还有一些技术上难题需研究解决:1. 对于高压钠灯（hps）来说，它具有高光效（1201lm/w）、低能耗、长寿命（12000h）等许多优点，但是它只能发射钠光谱，色彩单调，缺乏红、蓝色光谱，显色性差（ra30）,只适用于不需要很好分辨物体颜色和细节的场所照明，例如城郊道路、机场、码头等室外照明，但是大城市衷心的色彩缤纷的场所不宜采用高压钠灯，以免失色。如何提高高压钠灯的显色性是我们研究的一大瓶颈4。2. 金属卤化物灯具有很高的光效和显色性，例如钠-铊-铟等为白色光源，镝灯乐死日光色等。他可以将灯做成电极间距离短、亮度高、发光密度大而体积很小的点光源，除用它做普通照明用于商场、宾馆、酒楼、会馆中心外还可以用作特殊光源，如探照等、汽车前照灯等。但是金卤灯采用的半透明的多晶氧化铝陶瓷做放电管，目前存在的问题是陶瓷放电管制造工艺复杂，成本居高不上，使推广收到一定的限制6。3. hid等的启动过程比较复杂，从点火到正常工作，要经过接续阶段和电压升高阶段，在接续阶段，灯电压下降，并在灯内形成一个导电通道。为防止灯冷却，需要一定的电流，如电流太小或灯电压太低，灯有可能熄灭，需要重新触发，而重新触发需要很高的电压12。在电压升高阶段，等电压逐渐增加到其额定值。所以对驱动hid的电子镇流器提出了比荧光灯电子镇流器更为严格的hid电子镇流器。总之，目前的市场环境，企业要想在hid行业得到稳定发展，性价比高的产品、良好的有保障的服务、稳定的合作伙伴、企业的综合实力，都是必不可少的，对国家的法规和政策的把握也是很重要的，同时差异化的、明确的定位也是企业生存和发展的关键。 参考文献1 陈家斌,陈蕾.电气照明实用技术m.郑州:河南科学技术出版社,2008.59-79.2 苏更林,苏璐晓，李锐.走进绿色照明m.北京:中国电力出版社,2010.3 陈传虞,陈家桢.绿色照明-新型集成电路m.北京;人民邮电出版社,2010.254-257.4 俞丽华.电气照明m.上海:同济大学出版社,2011.65-70.5 周太明.光学原理与设计m.上海:复旦大学出版社,2000.6 沈季平.绿色照明应大力推广高强气体放电灯j.光源与照明,1997(2-3)7 韦课常.电气照明技术基础与设计m.北京:水利电力出版社,1980.8 杨正明.绿色照明、固体照明和光伏照明j.电气照明,2008(2)9 沈淼森.高强度气体放电灯电子镇流器关键技术研究d.杭州;浙江大学,200310 王建新,林国庆.一种hid灯用电子镇流器控制方法的研究j.电气应用;2008(5)11 刘晨阳.气体放电灯电子镇流器关键技术的研究d.杭州;浙江大学,200512 王尔镇.新型高压放电灯的开发和应用j.照明工程学报,2003(3)13 何新松.高强度气体放电灯镇流器关键技术研究j.电工电气,2010(7)14 张斌.基于汽车的高强度气体放电灯研究d.上海;上海交通大学,200815 沈季平.高强度气体放电灯的发展动态j.光源与照明,2000(1)论文目录1 引言162 电光源的分类及特性172.1 电光源的主要参数172.2 热辐射光源182.3 荧光灯192.4 hid(高压气体放电灯)203 hid灯的结构及工作特性213.1 hid灯的结构213.2 hid灯的工作特性223.3 hid灯电子镇流器的特点234 hid在各个领域的应用254.1 汽车照明254.2 特殊照明264.3 普通照明275 总结和讨论286 参考文献28hid的发展前景和展望理学院 物理081 翟学山 指导师：吴红玉摘要 无论全球还是中国市场，从技术到应用，当前照明行业正处于革命性更新换代时期，白炽灯行将被淘汰，节能灯如日中天，hid方兴未艾。本文通过对新型光源hid的学习和了解，结合当今照明产业发展趋势探讨hid照明发展前景。通过对比传统光源，从当今hid的特点出发，探讨hid在汽车照明、特殊照明和普通照明三方面的发展前景。关键词 电光源;hid;新型照明;发展前景; the development prospects and outlook of hidzhai xue-shan director: wu hong-yu abstract either global or chinese market, from technology to applications, the lighting industry is in a revolutionary update period. incandescent lamp will be eliminated, energy saving lamp as the day of cupola, hid is being just unfolding. in this paper, we use to learn and understand the new light hid，combined with the development trends of the lighting industry today, and discuss the development prospect of hid. by comparing with the traditional light source, from todays hid characteristics in automotive lighting, outdoor lighting and general lighting to discuss the development prospects of hid.keywords electric light source; hid; illumination; development prospect;1 引言随着全球性的环境污染和能源短缺问题日益突出，人们接连提出了“绿色照明”、“低碳照明”的环保概念，迫切希望应用高效节能、环保、安全、舒适照明新技术，高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。正在兴起的hid照明产业，以其鲜明的绿色照明和低碳照明特征而受社会各界关注。2011年1月份开始，荧光粉价格连续走高，从每公斤550元一路涨到4月底的900元，被业内人形容为“坐直升机”，近期更是突破1500元，且市场上有价无货，也就是说，有钱也买不到。彩光led的发光，并不需要荧光粉的转化。然而照明应用最广的白光led，却必须要用荧光粉，而这类荧光粉不是传统的以卤磷酸钙为基础的荧光粉，为了提高led的发光效率，必须使用有稀土元素激活的荧光粉。这样，稀土的价格涨跌就传导到了led照明行业，这正是hid发展的大好时机！hid自1991年发明以来，由于其高亮度、超长寿命和省电高效率，一经推出便成为顶级奔驰配置，迅速风靡全球，已成为整车市场的标准配置，被誉为二十一世纪革命性汽车照明产品。除此之外，hid灯还能够广泛应用于场馆、展厅、道路、住宅等场合，具有高照度高光效的特点，性能稳定，使用寿命长，尤其在大规模照明场合起到无法替代的作用。近些年来高亮度led领域喜报频传，各家照明公司都在宣传这类产品在高流明/瓦特和长寿命方面的优势。然而，led却需要很高的投入成本用于led照明安装和解决技术问题。同时，其它照明技术仍然占领着照明行业的各个环节。例如，由于高密度放电（hid）的灯泡可提供高流明，良好的显色性和长电池寿命，在户外应用和零售方面仍然非常普遍。与早期的卤照明技术相比，hid可以提供更高的效率。hid灯在效率方面是白炽灯的5倍，寿命是白炽灯的20倍。一直以来hid灯都是通过笨重、庞大、低效的电磁镇流器供电，而且会出现闪烁。因此，采用更高效的电子镇流器取代电磁镇流器，对于现有的hid类型的市场和新装设备而言，将会节省大量能源。2 电光源的分类及特性2.1 电光源的主要参数光通量 luminous flux，单位：流明(lm)，光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。 光强 luminous intensity，单位：坎德拉(cd)，光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度,简称光强。 照度 i lluminance，单位：勒克斯(lx)，照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。 亮度 l uminance，单位：坎德拉每平方米(cd /m2)，光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。 光效 luminous efficacy of light source，单位：流明/瓦(lm/w)，光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率(瓦)的比值，称为该光源的光效。 平均寿命 a verage life，单位：小时(h)，指一批灯燃点，当其中有 50% 的灯损坏不亮时所燃点的小时数。 色温 ct-color temperatur e: 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度 k ( kelvin )表示。 相关色温 cct-correlated color temperature : 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时,黑体的温度就称为该光源的相关色温,单位为 k 。 由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。 显色指数 ( ra ) color rendering index：太阳光和白炽灯均辐射连续光谱,在可见光的波长( 380nm-760nm )范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、兰、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下，显示出它的真实颜色，但当物体在非连续光谱的气体放电灯的照射下，颜色就会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。为了对光源的显色性进行定量的评价，引入 显色指数的概念。以标准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。显色指数用ra表示，ra值越大，光源的显色性越好。 2.2 热辐射光源热辐射光源是一种非相干的光源，是发光物体在热平衡状态下，使热能转变为光能的光源，如白炽灯，卤钨灯等。白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源（如图所示）。白炽灯的灯丝材料是关键，要求熔化温度高、蒸发速率小、辐射选择性好、机械加工性能优良并在高温下可充分定型。一般采用钨丝做灯丝。灯丝结构主要有单螺旋和双螺旋，特殊用灯有时候采用三螺旋形式。它结构简单、成本低、显色性好、使用方便，还有良好的调光性能，适用于日常生活照明、工矿企业照明和剧场、舞台的布景照明。但普通照明灯泡的发光效率很低，一般只有7.3-18.6lm/w。在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分，即12%18%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。为了节能，为了环保，白炽灯泡将要寿终正寝了！ 卤钨灯（halogen lamp）是填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。在普通白炽灯中，灯丝的高温造成钨的蒸发，蒸发的钨沉淀在玻壳上，产生灯泡玻壳发黑的现象。1959年时，发明了卤钨灯，利用卤钨循环的原理消除了这一发黑的现象。利用卤素与钨的化学作用，使从钨丝蒸发出来并沉积在泡壳上的钨原子重新返回灯丝，提高灯的光效。在高温区，钨原子与卤素原子分解，在低温区，钨原子与卤素原子结合。 即：（低温区）wx w + x (高温区) 其中： w-钨 x-卤素原子。卤钨灯与白炽灯相比，具有体积小、功率集中、光通稳定、光色好、光效高（约21 lm/w）和寿命长等特点，其显色性好，色温特别适用于电视转播照明。缺点就是对电压波动比较敏感，耐震性较差。2.3 荧光灯荧光灯（fluorescent lamp）利用低压汞蒸气放电产生的紫外线激发涂在灯管内壁的荧光粉而发光的电光源。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。荧光粉不同，发出的光线也不同，这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由。由于荧光灯所消耗的电能大部分用于产生紫外线，因此，荧光灯的发光效率远比白炽灯和卤钨灯高，是目前节能的电光源。从荧光灯的发光机制可见，荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。20世纪50年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙，俗称卤粉。卤粉价格便宜，但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。1974年，荷兰飞利蒲首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇（发红光，峰值波长为611nm）、多铝酸镁（发绿光，峰值波长为541nm）和多铝酸镁钡（发蓝光，峰值波长为450nm）按一定比例混合成三基色荧光粉（完整名称是稀土元素三基色荧光粉），它的发光效率高（平均光效在80lm/w以上，约为白炽灯的5倍），色温为2500k-6500k，显色指数在85左右，用它作荧光灯的原料可大大节省能源，这就是高效节能荧光灯的来由。可以说，稀土元素三基色荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑。没有三基色荧光粉，就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的今天。但稀土元素三基色荧光粉也有其缺点，其最大缺点就是价格昂贵。根据灯管的外形，荧光灯课分为直管形、环形和紧凑型三种。直管形荧光灯是预热阴极低气压汞荧光灯，具有光效高、光色好、寿命长等优点。广泛用于家庭、学校办公室医院等照明。环形荧光灯有光源集中、照度均匀及造型美观等优点，可用于民用建筑、机车车厢及家庭居室照明。紧凑型荧光灯是20世纪80年代起国际上流行的最新节能产品，该灯采用三基色荧光粉，集白炽灯和荧光灯的优点，具有光效高、耗能低、寿命长、显色性好、使用方便等特点，他与各种类型的灯具配套，可制成造型新颖别致的台灯、壁灯、吊灯和装饰灯，适用于家庭、宾馆、办公室等照明。2.4 hid(高压气体放电灯)由于管壁温度而建立发放电弧，其发光灯管便面负载超过3w/cm2的放电灯称为高强度气体放电灯，英文缩写hid（high intensity discharge）。如高压汞灯、高压钠灯、氙气灯和金属卤化物灯等。其特点有：辐射光谱具有可选择性。通过选择适当的发光物质，可使辐射光谱集中于所要求的波长上，也可同时使用几种发光物质，以求获得最佳的组合光谱。具有高效率，它们可以把2530%的输入电能转换为光输出。寿命长。使用寿命长达1万小时或2万小时以上。 光输出维持特性好，在寿命终止时仍能提供6080%的初始光输出。3 hid灯的结构及工作特性3.1 hid灯的结构hid等的结构示意图如图所示，他们都有放电管、外泡壳和电极。高压汞灯采用耐高温、高压的透明石英玻璃做放电管，管内充汞、压力为2666.44pa的氩气以降低启动电压和保护电极。放电管两端采用钼箔封接电极，用钨做主电极，并在其中填充有碱土氧化物作为电子发射物质。外泡壳有保持放电管工作温度、防止金属零部件氧化、切断有害的紫外线等作用。外泡壳内通常也充入数十千帕的氖气或氖氩做绝热用。其主要辐射来源于汞原子激发后产生的紫外线和可见光，荧光高压汞灯是采用涂有荧光粉的外玻壳将紫外线装化为可见光。高压钠灯放电管是采用半透明单晶或者多晶氧化陶瓷铝陶瓷管，它们能耐高温，对于高压的钠蒸汽具有稳定的化学性能。放电管内充入的钠和汞是以钠汞齐形式放入，并放入氙或氖氩混合气体作为启动气体以改善气动性能。其辐射来源是分子压力为104帕的金属钠蒸汽的激发。氙气灯由于小型石英灯泡、变压器和电子控制器组成。接通电源后，通过变压器，在几微秒内升到2万伏以上的高压脉冲电加在石英灯泡内的金属电极之间，激励灯泡内的物质（氙气、少量的水银蒸气及金属卤化物）在电弧中电离产生亮光。由于高温导致碰撞激发，并随压力升高使线光谱变宽形成带光谱。氙气灯灯泡的玻璃是用坚硬的耐温压石英玻璃（二氧化硅）制成，灯内充入高压氙气以缩短灯被点亮的时间，灯的发光颜色则由充入灯泡内的氙气、水银蒸气和少量金属卤化物所决定。电子控制系统由变压器和电子控制器组成，具用产生点火电压和工作电压两种功能。变压器将低电压变为高电压输出。电子控制器的主要功能是限制氙气灯灯泡的工作电流，向灯泡提供2万伏以上的点火电压和维持工作的低电压（80v左右）。金属卤化物灯在放电管中除充汞和稀有气体之外，还有金属卤化物作为发光物质。金属卤化物的蒸汽压比金属单体高得多，可满足使金属发光所要求的压力，同时可以抑制高温下金属单体与石英玻璃的反应。为了不使电极材料与卤素反应，采用钍和稀有金属氧化物作电极，但其逸出功比碱土金属高，使得金属卤化物灯的启动电压升高。为改善的灯的启动，放电管中充入较易电离的氖氩混合气体。为了提高管壁温度放电管设计成小型，同时为了控制最冷点温度，在管段部分涂以保护膜。放电管内设有辅助电极或外泡壳内设双金属启动片以帮助启动。其主要辐射来源来自各种金属（如铟、镝、铊、钠等）的卤化物在高温下分解后产生的金属蒸汽混合物的激发。3.2 hid灯的工作特性1灯的启动与再启动给灯施加电压，立即在主电极和辅助电极间产生辉光发电，瞬间转移到主电极间形成弧光发电。由于放电产生的热量使管内金属或金属卤化物数分钟后全部蒸发并达到稳定状态，称达到稳定状态所需的时间为启动时间或稳定时间。一般hid在熄灭之后，必须等到灯管冷却，汞蒸气气压下降后才能再点灯，这是由于灯熄灭后放电管内离子迅速复合，但灯管温度和蒸汽压力仍很高，不能使原子电离，所以不能形成放电。从灯熄灭后再点燃所需的时间成为再启动时间，一般需要510分钟左右。2电源电压变化的影响灯在使用中电源电压容许有一定的变化范围，但电压过低时灯可能熄灭或不能启动，光色也有变化，电压过高也会使灯因功率过高而熄灭。因此它对镇流器有特殊的要求，才能保证hid的稳定工作。3寿命与光通维持hid灯的寿命是很长的，一般能达到上万个小时。高压汞灯的寿命取决于管壁黑化而引起的光通衰减和电子电极损耗而使启动电压升高，直至不能启动，这与灯的点灭次数、发光管的设计、电流波形等因素有密切关系。金属卤化物灯的管壁温度高于高压汞灯，工作时放电管石英玻璃中含有的水分等不纯气体很容易释放出来。同时金属卤化物分解出来的金属和石英玻璃缓慢的化学反应，游离的卤素分子等都能使启动电压上升，所以对制造工艺要求较高。高压钠灯由于氧化铝陶瓷管在灯的工作过程中具有很好的化学稳定性，这使它寿命很长，国际上已做到20000h左右。高压钠灯寿命告终可能是由于放电管漏气、电极上电子放射物质耗竭和钠耗竭。4灯的点燃位置金属卤化物灯和高压钠灯、高压汞灯不同，当灯的点燃位置变化时，灯的光电特性有很大变化。点燃位置的变化，使放电管最冷点的温度跟着变化。与此对应，金属卤化物的蒸气压相应发生变化，这就引起了等电压、光效和光色也跟着变化。在灯工作过程中即使金属卤化物完全蒸发，但由于点灯位置不同，它们在管内的密度分布也不同，仍会引起特殊的变化。近期发展很快的陶瓷金卤灯，可以做到在不同的点灯位置时色温有很好的一致性。从hid灯发展的情况来看，荧光高压汞灯显色指数ra低（30-40），但由于其寿命长，目前仍为人采用。后起的金属卤化物灯显色指数高（60-85），目前国外的50w、70w的小容量灯泡已进入家庭住宅，随着技术的发展，寿命的提高，最终将取代荧光高压汞灯。高压钠灯光效之高居所有光源之首（达150 lm/w），但普通型高压钠灯显色指数很低（20-25），使它的使用范围受到了限制。目前采用适当降低光效以提高显色指数的办法，生产出了“改进显色性型高压钠灯”和“高显色性型高压钠灯”，以扩大其使用范围。3.3 hid灯电子镇流器的特点hid灯的启动过程比较复杂，从点火到正常工作，要经过接续阶段和电压升高阶段，在接续阶段，灯电压下降，并在灯内形成一个导电通道。为防止灯冷却，需要一定的电流，如电流太小或灯电压太低，灯有可能熄灭，需要重新触发，而重新触发需要很高的电压。在电压升高阶段，灯电压逐渐增加到其额定值。为了防止灯熄灭，需要一个相对大一点的电流，但此电流也不能太大，以免灯电极熔化。hid电子镇流器，可广泛应用于照明领域，该技术的研发符合国家发改委发布的节能中长期专项规划中的“节能重点领域和重点工程”的要求，并与国家重点建设的“绿色照明工程”相配套。该镇流器具有高频率、高效率、高可靠性和等特点，采用高频技术有效克服了工频下的零点损耗，大幅度的减小了互感器等磁性元器件的体积和成本，并具有无频闪、无噪声、灯光舒适等特点；高效率主要体现在高功率因数、低谐波、节能、环保等特点上，其可靠性设计可保证灯具在电磁干扰等恶劣的环境下长寿命稳定可靠的运行。这种新型的电子镇流器，主要具有以下几点特性：1采用apfc电源控制技术和先进的ic芯片，一方面使得电源的功率因数高达0.97以上；另一方面使得高频发生器始终以高频恒电压的方式点灯。当输入的电源电压在一定范围内波动时，提供给灯的功率保持不变，其发光亮度不变，灯的电光转换无脉动，在同等光照的条件下，提高了效率和舒适度，延长了灯管的寿命。使用apfc校正前后的波形见图1和图2。2与传统电感式镇流器相比，节电30%以上；对电网输电损耗减少达80%；对供电系统的容量（va）需求减轻60%以上；由于通过有源功率因数校正技术控制电流波形为纯正弦波，对电网的污染程度减至最低，进线总电压畸变度小于3%。3电子镇流器可以提供稳定的光输出，灯的色温和亮度不随电压波动而变化，无频闪，保护了视力，保证了照明质量。4采用模块化设计，新颖的模块间无缝接口技术，通过模块间的配置使同一电子镇流器可适用于不同规格的光源；5具有开路、短路、过压、欠压、过流保护功能。6宽电压使用范围：温升低，在-25+85宽范围环境温度下能正常工作。7可靠性高，无低频噪声，降低环境噪声污染。（图1 apfc校正前波形） （图2 apfc校正后波形）8基础设施投资费用低，节约运行成本。9安装使用方便，相比于电感式无需外加触发器和补偿电容。安装方式对比见图3和图4。 （图3 电子镇流器安装图） （图4 电感镇流器安装图）上述要求看，开发hid等电子镇流器的难度远远高于荧光灯电子镇流器，而且还要考虑其性价比，要做到物美而价格也复合消费者可以接受的水平，更是充满了挑战。4 hid在各个领域的应用4.1 汽车照明随着近年来hid氙气前照大灯已经逐步成为爱好时尚的车主共同追逐的对象。hid氙气前照大灯最早应用在1995年出厂的新款奔驰e级轿车上，从那时起气体放电式前照大灯（hid氙气灯）开始逐步代替普通的卤素前照大灯成为高级轿车新的配置标准，与卤素灯泡不同的是，hid灯泡没有灯丝，它依赖电源稳定器产生的高压脉冲电压，激动灯泡内的惰性气体以放电的方式发出灿烂的白色光，hid氙气前照大灯35w的耗电量为普通卤素前照大灯的一半，可以为汽车电力系统减轻许多负担。此外，hid灯发出的光色正好是最白又略带紫蓝色、接近中午日光的颜色，提供给驾驶者较好的夜间行驶环境及更广宽的视野空间，减低夜间行车时眼睛的疲惫程度，提高夜间行车的安全系数。hid氙气前照大灯已经成为国际市场上中高档汽车的标准配置，例如奔驰全系列、bmw 全系列、福特rs mondeo、三菱pajero、日产infiniti、丰田lexus等车型都配置了hid氙气前照大灯。国内一汽丰田的reiz锐志、皇冠、上海大众passat领驭、华晨宝马全系列、北京奔驰e280、e200k、奇瑞东方之子等车型配置了hid氙气前照大灯，2005年，这些配置hid氙气照大灯的汽车产量约为25万辆，占我国汽车产量的4%。目前hid氙气前照大灯没有在整车配套市场上广泛应用的主要原因是价格比较高，hid氙气前照大灯的价格是普通卤素前照大灯的四五倍甚至更高（原装hid氙气前照大灯在市场上的零售价格需要四五千元）。在未来的几年里，随着hid氙气灯技术水平的提高，产品价格的下降，hid氙气前照大灯将会逐步成为中高档轿车的标准配置。在汽车售后维修零售市场，受到hid氙气前照大灯高亮度的吸引，用hid氙气前照大灯替换原先的普通卤素前照大灯已经成为零售市场热点之一。氙气灯是重金属灯，通过在抗紫外线水晶石英玻璃管内填充多种化学气体，如氙气等惰性气体，然后再透过增压器将车载12伏电源瞬间增至23000伏，在高电压下，氙气会被电离并在电源两极之间产生光源。汽车hid氙气灯与传统卤素灯不同，这是一种高压放电灯，它的发光原理是利用正负电刺激氙气与稀有金属化学反应发光，因此灯管内有一颗小小的玻璃球，这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属，只要用电流去刺激它们进行化学反应，两者就会发出高达4000k-12000k