简析陶瓷金卤灯和石英金卤灯
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摘要：瓷金卤灯被国际照明界誉为“照明之王”以其光效高、显色性好、寿命长、能耗低著称，又因其最接近自然光源，在商业照明、道路照明、厂房照明领域市场前景十分广阔。
关键词：陶瓷金卤灯 石英金卤灯
1.引言
金卤灯可分为陶瓷金卤灯和石英金卤灯, 是电光源产品中重要的一员，和白炽灯相比，金卤灯在发光效率上有了很大的提高。但是色温的稳定性和一致性却很难保证。所以从上个世纪60年代开始，人们就一直在设想是否能够开发研制出一种集金卤灯的良好光色性能和钠灯优秀的发光效率于一身的光源--陶瓷金卤灯。直到90年代中期，陶瓷金卤灯才面世，但很多关键的技术尚未很好的解决，随着新工艺新技术的不断涌现，灯的结构形式、性能和寿命得到很大的提高。目前陶瓷金卤灯的生产和使用集中在欧洲和北美洲。国内厂商也在不断的研发陶瓷金卤灯的核心技术，目前国内市场上的陶瓷金卤灯以进口为主。
2.石英金卤灯的特性
石英金卤灯管壁材料采用石英管，在高温工作状态下钪或其它稀土和石英管壳会产生反应，形成硅酸盐和硅的卤化物。这样反应的结果使在管壳上形成Sc或稀土金属元素的硅酸盐，造成金属元素的减少，使颜色产生漂移，并影响管壳的透明度；分离出来的Si元素会融解于钨电极中，使电极的发射性能变坏；此外，由于过剩的卤素，使放电困难，并产生有害的卤钨循环，腐蚀电极，使管壁发黑，引起光衰。由于上述原因限制了石英管金属卤化物灯性能参数及寿命的提高，归纳起来石英金卤灯有以下特性。
a、影响石英金卤灯色温差因数有：电网电压，点灯角度，灯体内卤化物情况，环境等；
b、为保证石英金卤灯的色温和寿命，电网的电源电压要求在短时间内波动不得超过5％，长期波动不得超过3%，较大的电压变化会缩短光源的寿命及颜色的偏移，相与相之间的电压也会使石英金卤灯产生色温差；
c、石英金卤灯色温等其他性能问题相对稳定在点燃100小时之后才可靠；
在实际工程应用中，由于石英金卤灯存在以上特点，对于色温和显色性要求高的场所，不建议使用。
3.陶瓷金卤灯的特性
由于多晶氧化铝（PCA）陶瓷材料及其与金属封接工艺研究取得很大的突破，人们成功地制造出陶瓷外壳的性能明显地优于石英为玻壳的金属卤化物灯。采用陶瓷材料作外壳避免了灯内金属材料的损失，而且电孤管尺寸可以控制得非常精确，因此光电性能一致性和稳定性好，允许更高电弧温度。相对石英金卤灯，陶瓷金卤灯有以下特性：
a、钠金属不会通过陶瓷管迁移到放电管外；
b、陶瓷管在高温下化学稳定性好，即使出现铝金属元素也不会影响钨电极的性能（因为铝很难溶解于钨），使灯具有更长的寿命；
c、陶瓷管的几何尺寸精度高，因而使灯的性能一致性好；
d、电弧管可工作在更高的温度下，电弧内有更多的金属原子受激发，导致更好的显色性，更高的发光效率；
4.陶瓷金卤灯的优点
a、光源寿命长 （9000-15000小时），小功率石英金卤灯的寿命在6000－9000小时，而陶瓷金卤灯由于具有上述优点，所以其寿命可以达到9000－15000小时。
b、发光效率更高 （>90 lm/w）
近年来所提出的绿色照明概念就是为了响应有效利用能源而提出的。所以，尽管卤钨灯和白炽灯具有优秀的显色性，但是其在燃点过程中热能散失严重、寿命较短，显然不是一种理想的绿色照明产品。而陶瓷金卤灯的高光效可以更有效地提高能源利用，降低业主使用成本，其光效比卤钨灯、白炽灯提高了四到九倍，而同时在光色性能上，又远远地好于石英金卤灯，是一种集优秀的光色性能和高发光效率于一身的新型光源；
c、寿命期间色温稳定性能好 （在±200K之间），并且光源之间的色温一致性更好 ，陶瓷金卤灯从点燃起，直到寿命终结，其色温变化在200K之内，而一般石英金卤灯在寿命期间的色温变化要大于600K，所以陶瓷金卤灯解决了石英金卤灯的色差和色温的漂移问题；
d、稳定的流明输出
光源的流明输出会随着时间而衰退。陶瓷金卤灯的流明输出在小功率的金卤灯中是最高的，在寿命初期的流明输出就比一般的石英金卤灯要高10－20％，更重要的是它能一直维持这样水准的光源输出直到寿命结束。陶瓷金卤灯的流明维持率在80％以上，而石英金卤灯则是60－65％，而且其光衰较快；
e、光源几何尺寸更紧凑
能兼容现石英金卤灯的灯具和电器，易于推广和应用。 而且由于其发光体更小，有利于灯具的设计，对灯光的控制就更方便；
5.金卤灯在工程中的应用
金卤灯通常运用于体育场馆、商业照明、高大空间照明，展示照明。与陶瓷金卤灯相比，由于石英金卤灯存在色温漂移，寿命较短，性能不稳定等特点，只能使用于对色温和显色指数要求不要的场所。对那些照明质量要求较高的场合，特别是高大空间的照明，后期维护存在一定的困难的照明场合，使用陶瓷金卤灯是最佳的选择。虽然陶瓷金卤灯的造价高于石英金卤灯，但从使用的寿命和后期维护费用上考虑，选择陶瓷金卤灯的总体成本并不高于石英金路灯。相信随着陶瓷金卤灯不断发展和普及，并以其优质的性能参数，陶瓷金卤灯将逐渐取代石英金卤灯。
6.结语
综合以上两种光源的优缺点，以及现代人对光的品质的追求，我们不难看出陶瓷金卤灯的应用范围越来越广泛。但由于其工艺的复杂和较高的要求，目前在世界上只有少数几家技术力量雄厚的光源照明企业在生产，该产品的市场基本都被欧司朗、飞利浦、GE等国际照明巨头垄断。希望在不久的将来，中国的厂商也能通过不断的研发和创新，生产出优质的陶瓷金卤灯。
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