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表2-39W陶瓷金卤灯电弧管光电参数测试结果
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表3-39W陶瓷金卤灯成品灯光电参数测试结果（与表2为同一电弧管）
图5-裸电弧管及成品灯的温度分布照片
三、陶瓷电弧管管壳是灯质量的关键
在陶瓷金卤灯的实际工作条件下，灯中电弧温度高达6000K，而管壁温度达1500K，工作气氛在
20个大气压以上。
点灯时含有大量金属卤化物分子、金属原子以及强腐蚀性的卤素原子的高温气流图
6-某公司泡壳数千小时后的晶界表面
不断冲刷电弧管内壁，即使高度稳定的陶瓷壳也难以承受。
图6表明了某著名公司的品牌产品在
使用数千小时后的陶瓷壳壁内表面晶界因腐蚀而产生的沟槽及子晶表面蚀洞，该图所示情况还是好的案例。
国内一些陶瓷泡壳研制单位采用国产材料并完全按照高压钠灯的配方和工艺制作陶瓷金卤灯泡壳，这是一个原则性错误。
高压钠灯陶瓷管的材料配方是为抵御碱性气体的腐蚀而设计的，用这种配方制造陶瓷金卤灯泡壳必然难以抵御高温、强腐蚀酸性气流的冲刷，结果不但污染灯中气氛造成光衰、
发黑等现象，同时还削弱管壳的强度，在使用过程中灯色温较大的改变，电弧管漏气和炸裂自然也就可以找到。
图7-某公司炸裂泡壳原因了，图7、图8。
图8-炸断的灯照片
原材料纯度将直接影响到陶瓷的子晶的结构和性能，其中特别是Fe、Ca、Mg、Si、Na等的含量
必须予以控制，因为这些杂质含量超标时将破坏AI2O3陶瓷的六方晶系的正常生长，影响陶瓷的透光
率和强度。
图9给出了因Ca污染而造成的AI2O3子晶不能正常发育的照片。
图9-Ca污染AI2O3子晶图
Fig.4
超纯并且杂质含量、粒径和粉粒形状均符合要求且受到控制的AI2O3粉体是制成好的陶瓷泡壳必
不可少的前提。
目前国产陶瓷粉的问题是厂家给出的成份与实际差异很大，他们给出的杂质含量往往比相近牌号进口粉还少得多，而实际恰恰相反。
国产粉料的形态均呈絮状而非颗粒形，图10a，调配
时分散性很差，用这样的粉很难制成质地均匀、透明度高的多晶氧化铝陶瓷壳，其晶粒尺寸亦难控制。
作为对比图10b示出了国外某厂的颗粒状AI2O3粉体。
a国产粉b国外粉（图10）
除了杂质含量和粒径符合要求的超纯氧化铝外，严格定量的用以控制晶粒生长和抗酸性腐蚀的各种掺杂添加材料也是十分重要的，否则晶粒过分长大将导致陶瓷机械强度大幅下降。
图11-大晶粒陶瓷晶体结构图
图11给出了大晶粒陶瓷晶体结构图。
正常情况下陶瓷晶粒尺寸要求均匀并以20-30^m为佳，这
既能保证有足够机械强度、透光率也好。
当陶瓷晶粒生长到数百微米即接近于陶瓷管壁厚度时其机械
强度将大幅度降低，这样的陶瓷管壳是不能用的。
a陶瓷中气泡引起的光折射b陶瓷中的气泡（图12）
合适的工艺装备是制造陶瓷泡壳的又一难点，各公司均有自己的工艺和方法，但不外等静压法、挤压法、压铸法、注浆法、热等静压法等。
这涉及到大量技术机密问题，没有任何公司公开他们的方法细节。
陶瓷的整个烧制过程是十分重要的，这决定了陶瓷的结晶形态、晶粒大小以及其中的微气泡含量。
如所周知，多晶氧化铝陶瓷中的微气孔将引起光的散射和损失，并影响光的透过率特别是直线透过率。
烧制不良的产品中会出现大量微气泡，图12表明了这样的陶瓷的断面照片，微气孔较多时直观的陶瓷
透明度将明显下降，当然这时光的总透过率也将相应降低。
某些公司研发的五组件圆柱形泡壳制成灯后灯容易发黑、光衰大，端盖与圆柱交接部位很易断裂。
多组件泡壳各组件之间的密封完全依赖于烧结时的各组件不同收缩率，外套件紧箍内件，二者界面二侧晶体相互生长而成一体，但如匹配不当，其间存有气泡气线则可能放气漏气而造成早期发黑，如收缩过紧则可能断裂，这种结构常常严重影响灯的质量。
我们曾购买5只某著名公司迷你”型20瓦陶瓷金卤灯，实测光效约80lm/W，显色指数85〜90,采用三只灯进行寿命试验，点灯100小时，光衰18〜23%，陶瓷泡壳均已显著发黑，点燃至150小时,
与0小时相比光通量下降25%以上严重发黑，停止试验。
分析其原因为电弧管中杂质太多，并且可能存在H20，所以大量钨蒸到泡壳内壁引起明显光衰。
对于此类超小型灯其电弧管内部容积<0.1cm3，面积/容积比>10cm-1，因此内壁释放的少量杂质可能在灯中形成非常高的杂质浓度，对灯寿命产生致命性影响，所以小功率、超小功率灯的制作难度很大，需要对生产环境给予十分重视，对所有原材料的成分和处理工艺必须十分严格。
一些公司的光源产品参数很差，例如某大公司生产的400W陶瓷金卤灯，以名牌同功率电感镇流
器点灯，灯压降仅81.2V，输入功率仅335.6W，光通量31431.21m，显色指数85.1，其光效仅为93.7lm/W。
此类大功率陶瓷金卤灯的光效应在110lm/W以上，如此差的参数显然是由于泡壳设计不佳所致。
同一公司生产的250W陶瓷金卤灯以上述同一公司生产的同规格电感镇流器点灯，灯压降为
99.4V，灯功率250W，其辐射光通量仅为18494.51m，显色指数84.3，实际光效只有73.98lm/W，该
灯的电参数完全正常，但光参数如此之差则是令人惊奇的。
后者的问题不仅在于泡壳设计，其工艺材
料也存在严重缺陷，这些缺陷完全破坏了灯的正常工作条件，以致不能正常高效发光了。
但奇怪的是，这样的产品竟然在市场上广泛流通，一些其他规格的名牌产品的性能参数和寿命也是名实不符的。
四、陶瓷金卤灯运用领域的拓宽
陶瓷金卤灯以其优异性能和高技术含量而为人重视，其高昂的价格更使得人们认为此种光源只适用于高级商业照明，如豪华酒店、宾馆、高档服装专卖店、珠宝首饰店、高级会议厅等。
但是随着人们对事物认识的展宽和加深，很多观点在迅速变化，陶瓷金卤灯的应用领域也在不断拓展。
（一）道路照明
图13-高压钠灯光谱图
近50年来高压钠灯以其高光效、长寿命、价格低廉和应用技术成熟而占领了道路照明的几乎全部
市场，但近年来发现高压钠灯对于道路照明并非十分完美。
夜晚人眼视觉最灵敏的波长将从555nm蓝
移到510nm，因此高压钠灯辐射光谱的实际视觉效果大幅下降。
按人眼白天视见函数校正的照度计或
光测系统所测试的高压钠灯光通数据实际上是远远高于夜晚人眼视觉神经的实际感受。
其情况由图13
所示高压钠灯的实际光谱和人眼明、暗视见函数相对位置的比较可以清楚了解。
该图显示高压钠灯的辐射谱带与人眼暗视觉视见函数曲线的相互重叠的面积很小，从而证明夜晚时高压钠灯的实际的流明效率是不高的。
在不很明亮而又严重缺乏红、蓝光谱的暗谈昏黄的高压钠灯光照射下，物体的色彩不能清晰分辨、
这必然加深视觉模糊，可能导致因对物体、物体的位置及与观察者之间的距离分辨不清而招致事故。
显然，认为道路照明光源不需要高显色光源的观点是片面的，高压钠灯用于道路照明存在明显的缺陷。
陶瓷金卤灯用于道路照明是有很大优越性的。
飞利浦公司与复旦大学合作对此进行了专门研究，
2008年已得到肯定结论。
2007年初雪莱特公司已和无锡尚德公司在小功率陶瓷金卤灯光伏道路照明方面进行了大量试验，结论也是肯定的。
图14-陶瓷金卤灯光谱图
采用陶瓷金卤灯作道路照明的实际效果比预期更好，主要得益于陶瓷金卤灯的高显色性和特定的
光谱分布，图14给出了雪莱特公司研发的3000K陶瓷金卤灯光谱。
该光谱的特点是在可见光谱区能
量分布基本对称，连续光谱占很大比重，灯的显色指数（＞90）和光效均很高（＞110lm/W）。
此种基本对称
光谱分布使得明、暗视见函数曲线与光谱曲线的重叠面积接近，因此在此种光源照射下，人眼白天和
夜晚对物体的视感差别较小。
图15-飞利浦道路照明实影
最典型的实例是飞利浦在南京、上海所完成的实际道路照明样板工程和雪莱特完成的若干道路照明、光伏照明样板工程。
图15所示的是飞利浦在南京环陵路的照明实影照片，他们以140W的陶瓷金卤灯代替了原来
250W的高压钠灯。
图16表明了雪莱特在广东南海狮山新誉洞村以150W陶瓷金卤灯代替原250W高
压钠灯后的照明效果。
图17是39W小功率陶瓷金卤灯的光伏照明样板。
图16-雪莱特陶瓷金卤灯道路照明实影
图17-雪莱特陶瓷金卤灯的光伏照明样板实影
所有道路照明工程都是十分成功的，由图15、图16可见与原高压钠灯道路照明工程相比，换灯
后不仅节约能源40%而且照明效果更好，道路及两侧所有事物清晰可见、色彩鲜明，与白昼无大差异，
远高压钠灯照明效果。
这样的照明设计不仅大量节约电费，而且大大提高了行车的安全性。
图17显示
的以雪莱特小功率（39W）陶瓷金卤灯实施的光伏照明，也具有非常好的效果。
为适应道路照明需要，雪莱特公司专门设计了一种长圆柱形陶瓷金卤灯电弧管（图18）及相应的多种结
构道路照明用陶瓷金卤灯。
此种细管径、长极距陶瓷金卤灯的电弧管为管壁稳定型，因此放电及光辐射十分稳定。
与短极距
灯相比，长管灯的光效提高5%以上，显色指数不低于80，这种管状灯可以匹配原高压钠灯的非常成
熟的灯具设计，并可顾及宽阔道路中心的照明。
双电弧管结构的道路照明陶瓷金卤灯（图19），可用于调光，解决热启动问题以及多种其他设定的
特定用途。
图18-柱形陶瓷金卤灯电弧管
图19-双电弧管结构的道路照明陶瓷金卤灯
（2）厂房照明
图20-雪莱特陶瓷金卤灯厂房照明实影
通常认为厂房照明只需照亮，对光色质量要求不高，因而照明光源大多采用光效中等、价廉的管形日光灯、大功率紧凑型荧光灯、石英金卤灯，有的甚至还在用自镇流汞灯。
此类照明设计，虽然一次投资较少，但实际是很浪费的，这不仅在于常年累月的大额电费的支付，而且由于明亮、温馨、色彩清晰的照明可使工作人员精神更为集中、活跃、积极、从而使生产效率提升、产品质量提高、企业效益上升。
图20显示了雪莱特公司紫外线事业部生产厂房的照明情况，该车间面积为3600M2（60X60M2），总共安装陶瓷金卤灯106支，厂房主体部分灯功率为70W，二侧少量办公室灯
功率39W,与原先采用的120W紧凑型荧光灯相比节约电能40%，但照明效果大幅改善，特别是由于
该灯的高显色性，使得设备及产品的色彩更为逼真。
该照明设计对提高生产率、成品率及安全生产均大为有益。
（三）家用照明
有荧光涂层
一款家用小功率自镇流器荧光陶瓷金卤灯的结构示图21，这种灯是在普通白炽灯的芯柱上安装小
功率陶瓷金卤灯电弧管，并真空密封在普通白炽灯泡壳中，泡壳内壁涂敷适当厚度的荧光粉（或磨砂，
亦可采用明泡）并与电子镇流器安装在一起形成一体化荧光陶瓷金卤灯。
较薄的荧光粉涂层吸收了电弧辐射的紫外光，紫光并转化为波长更长的可见光，从而进一步降低色温并提高显色指数，其残余紫外光将为玻璃泡壳所吸收，所以此种陶瓷荧光灯为0紫外光输出。
图22示出了同一电弧管用滤除紫外光
的石英外罩壳及换用内涂荧光粉的普通灯泡泡壳的辐射能谱分布。
由二者比较可见，经荧光粉的光子能量转换后此种陶瓷金卤灯光谱更加健康。
此时陶瓷金卤灯的发光体已不是电弧管，而且整个外泡壳，
灯光更为柔和，此种光源的光色非常接近欧美家庭仍普遍使用的磨砂白炽灯或卤素灯。
它的90以上的
显色指数、3000K左右的低色温和人们熟悉的外观结构给人以更为温馨亲切的感觉，然而其光效却提高了9〜10倍。
图21-雪莱特自镇流器荧光陶瓷金卤灯
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图22-
荧光陶瓷金卤灯辐射能谱
五、结论
无庸置疑，陶瓷金卤灯是当前性能最为优异、性价比最高的新型光源，其优异性能使之以比当前所有光源更佳的效果、取代该种光源而应用于几乎所有场合，并在节能减排和营造更宜人的光环境方面作出巨大贡献。
大力开发推广陶瓷金卤灯的生产和应用应成为当前努力的重点，有关政府部门及相关企业事业单
位亦宜以此为重点组织有关力量进行配套推广，这样可以使得陶瓷金卤灯的生产迅速扩大、成本下降,从而更有利于推广普及，对我国的节能减排作出更大贡献。
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