我国金卤灯发展现状及未来展望.docx

1、我国金卤灯发展现状及未来展望我国金卤灯发展现状及未来展望李大明 贾铁军 张海波金继增 李汉军 (中国原子能科学研究院 北京 1 0241 3)摘要 30多年来，我国石英金卤灯发展迅速，是当今世界第一生产大国，但产品质量参差不齐。陶瓷金卤灯是目前综合技术性能最佳的高强度放电灯，几年来取得较好进展，但 尚未形成规模。国产PCA泡壳的质量与国外差距较大；封接工艺和检测方法有待完善； 对PCA配方、CMH灯点燃过程等热力学少有研究；企业缺乏中长期发展规划等问题严重 制约我国陶瓷金卤灯的快速发展。关键词金卤灯PeA泡壳CMH放射性监管豁免cosmo前言 我国石英金卤灯的生产已有30多年的历史。自1989

2、年原上海亚明灯泡厂引进美国先锋公司第一条钪钠金卤灯生产线以来，国内企业先后从美国、韩国、日本和德国等国 购买设备和工艺生产金卤灯、投影灯及汽车前大灯。国外先进的制灯设备和工艺对提升 我国金卤灯的质量起到了非常大的推动作用。东南大学、株洲德光、南京久和、南京恒 乐及常州博斯等单位经消化吸收和改进，自行研制的生产设备在性能上与进口设备相比 毫不逊色，且价格低廉。目前我国石英金卤灯的生产工艺已经成熟，产品质量有很大提高，是全球第一生产 大国。中国照协统计预测2010年全国金卤灯的产量将达5000万支。但我国能进入欧洲 和北美的高端金卤灯数量还较少，中档、中上档产品数量居多，低端乃至“垃圾灯有 一定消

3、费群体。我国陶瓷金卤灯的研发已有六、七年时问。由于起步晚、埘陶瓷金卤灯的技术含景、 生产设备和工艺的复杂性认识不足、研发不深入，以生产高压钠灯的思维研发陶瓷金卤 灯，致使起点低、反复大。总体看，我国陶瓷金卤灯的研发牛产进展缓慢，产品的质蕈、 产晕与国外芹别较大，距产龋质景稳定，大规模1ij虹尚需相当长的时问。一331石英金卤灯 我国生产的日光色照明金卤灯以Venture管型的钪钠(钍)灯为主，仿Philips HPI灯及仿OSRAM管型的金卤灯数量也很大。产品质量逐年提升，部分产品达到国际水平。 高端产品主要向北美和欧盟出口，销往南美、中东、东南亚、非洲、俄罗斯及东欧的数 量多，可悲的是低档灯

4、乃至以汞灯充金卤灯等“垃圾灯”有一定市场。近年来，我国石 英金卤灯的价格逐渐下降，劳动成本上升及部分原材料价格上涨导致利润率降低，十几 年前的风光不再。随着我国城市化进程的加快和西部大开发、振兴东北老工业基地战略的推进，广泛 用于商场商店、酒店、车站、广告等照明场合的35150W小功率日光色照明金卤灯用 量增大。在出口产品中亦占有相当大份额。彩色金卤灯的产量呈下滑趋势。东部一线城市的泛光照明光源多采用日光色金卤 灯、金黄色高压钠灯和色彩斑斓的LED灯；二、三线城市对彩色金卤灯的需求量大，特 别是绿灯。35W氙气汽车前大灯市场大。但我国这类产品的质量相差甚大，产品质量稳定可靠， 准入汽车制造厂的

5、企业没有几家。相关色温4 800K的灯受欢迎，大于6 000K乃至8 000K、 10 000K的灯，刺眼的眩光和蓝光辐射易对视力造成伤害，令人讨厌。与6年前相比， 成套灯的价格下降了80，利润已很薄，许多企业已改为大批量生产无排气管民用照明 灯。广泛用于影视拍摄及城市广场高杆照明的大功率金卤灯对光效、显色性及使用寿命 有严格要求。我国从国外进口的手封灯寿命超过l 000h，但价格昂贵。国内采用机制方 法生产的电弧管(灯)，初始光通量及显色性非常好，但光衰快、色漂移大，使用寿命 很少超过600h。用于舞台和娱乐场所的短弧椭球形金卤灯，对发光效率及光度特征要求低，对显色 性、相关色温乃至红色比有

6、较高要求。国内除太仓杰恩宝部分产品使用寿命超过l 000h 外，多数企业产品的寿命为300一-500h。虽然更换频次快，但市场容量不大。2kW以上的集鱼金卤灯，有石英外泡的，也有硬玻璃外泡的。这类灯对用于水上和 水下的照度和色温有严格的要求，能适应海上作业严酷的工矿环境非常关键。国内受季 节性捕鱼期限制，市场容虽有限。国外市场较人，急需开拓，利润厚。碘镓灯、铁灯、铁镓灯等是制版、熏氮复印、印刷等行、Ip优秀的光化学用会卤灯。_34-这类灯在近紫外区有丰富的辐射光谱和紫色光谱。特别是镓灯、锰灯在410nm附近有很 强的共振光谱线，与重氮感光板的峰值灵敏度相近，光化学作用十分有效。但我国产品 的光

7、通维持率差、使用寿命多在300-一500h左右，与进口设备原配灯的寿命相差甚大。2对含有放射性物质的金卤灯的监管和豁免使用钍(电极、金卤丸)和氪-85(启动剂)生产金卤灯是全球灯企业多年积累的 科技创新成果。金卤灯中添加微量放射性物质对灯瞬时点燃、发光效率和显色性的提高 及延长灯的使用寿命效果显著，为我国金卤灯质量档次的提升和节能减排做出了贡献。国际原子能机构(IAEA)和GB 18871规定，制灯材料中钍的比活度不能超过1Bqg， 85Kr的比活度不能超过105Bqg；一支灯中钍的活度值不得超过103Bq，85Kr的活度值不 得超过104Bq。我国金卤灯中钍的含量均在允许范围内，瞄Kr的含量

8、多数在基本限值内， 但比国外灯添加量多，部分产品甚至高出国外灯的几倍到几十倍，恐难获得豁免，产品 出口会有麻烦。2010年6月，由中国照明电器协会陈燕生理事长主持举办的中国照协一欧洲光源公 司联盟(ELC)国际科技研讨会上，欧盟代表(ARR0w团队)报告了IAEAELC对低辐射 水平光源的安全评价结果，指出从光源生产、运输、存储、使用到处置全过程产生的辐 射小于10 u Sv是安全的。欧盟希望得到中国同行的支持并联合呼吁IAEA修改标准、降 低门槛准予豁免。但欧洲的安全分析报告是以Philips、OSRAM、GE、Sylvania等大公 司金卤灯中所含狲232Th和85Kr的活度值作为分析评价

9、依据的，并不适合我国产品。根据欧美国家预定的路线图，2011年初欧美企业将在产品货包上张贴放射性危险标 志，我国灯企业怎样应对?鉴于各国越来越关注保护地球环境及各国复杂的国内法，监 管的力度会越来越大。国外经销商会要求国内企业提供产品的检测报告或在海关进行样 品抽检，取得当地政府相关部门的许可证方可通关经销。我国灯企业要认真对待，以免 影响企业的健康发展和出口。3陶瓷金卤灯31 陶瓷金卤灯以其高光效、优良的色还原性、使用寿命长及点燃期间最小的色漂移成为所有HID灯中综合技术性能最好的电光源。 其技术参数是：(35W、70W、150W) 发光效率：90-1 10 lmW显色指数：80-9635相

10、关色温：3 000K、4 200K 色漂移：200K 使用寿命：8 000-12 000h据笔者不完全统计，目前国内研制PCA泡壳的企业有8家，研发生产CMH灯的企业 有14家(含PCA泡壳的研制)。经过几年摸索，国内研发的PCA泡壳质量有很大提升， 部分产品的晶粒均匀度、平均晶粒尺寸、晶粒间清晰度等接近国外产品。但CMH灯的质 量参差不齐，海宁新光阳光电有限公司起点高、斥巨资引进美国3条CMH灯生产线，先 进的生产工艺辅以日本TOTO泡壳，产品质量达到国际水平，产品已出口到欧美、澳大 利亚、日本、韩国及台湾，目前日产3700支，预计今年产100万支。常州凯凯公司是 国内第一家研发生产PCA泡

11、壳和CMH灯的企业，经过两年调整，目前PCA泡壳的质量接 近国外水平。CMH灯质量亦有很大提升、预计今年产量40万支。上海亚明照明电器有限 公司有多年生产HPS的经验、高素质的研发团队和先进的检测设备和手段，使其PCA泡 壳和CMH灯的质量好，目前月产泡壳及灯各1万多支。其他企业因种种因素处于研制和 小批量生产阶段。估计今年全国Cl肛-t灯的产量约为200万支。图1-6为海宁新光阳公司(日本TOTO泡壳)CMtt灯的测试结果。一 ”。t i 蠡；l -。屯，、毳q；飞，?，f限：|、焱一 、，弋!：；镰；。，；L；。；文；l，；嚣li目一 茹一。崩一36一：1口|M，m：t。”、 ?rV； l

12、t一 v； 矿 _ _ 、。，；、旷 l、，l 吖 、 k 一 八； * 。口 一 雌嘧-p日*血t- 二 |_；-_ 一图2 35W 4200K C删灯刁：929 lmwRa：903 Tc：4127K工：03705 F 03549一t o矗27一，J，- 一一 一一一 一一扎； 一lp0。、j ； ? j ，。 、， j ! ，?；，、，一， -。、 。一 一、，i。：；三： 一；蠢i，一一。+一 i矗_。一。 。：；一”。“。二二：一。“种h l珥 ”一；7：1024lmwRa：824 Tc：2979Kz：04398 ，：0407537一图4 70W4200K CMH灯7：997knwRa

13、：915 Tc：4159K工：03709，03608图5 150W 3000K C删灯刁：1111mw砌：82Tc：2948K工：043880401638一一 i|一 一 一 一一一 一。 ： 一托； 一 一，一；。“h；卜， ， r； 、 、士、致、 I ， ， ，、i!L；+钳lr救精一 二 j|一 一 一 ：；|：t 兰一 。! 一 !| 一一 一一 一 一 一 十 一一一 一 谳一 。 赢 一图6 150W 4200K OM8灯r：104 lmwRa：93 Tc：4129 K工：03753 虻03746图78为常州凯凯公司CMH灯(自产泡壳)的测试结果。邑 1! SD I， ：夕。 蕊

14、，。 17， f 十 l，Jf 再Lr彳：6-1-O440 r-o403 tr1000图7 70W 3000K CMH灯叩：1021mwRa：845 Tc：2978Kj|f：04371，：0401839一Tc：4398K图9lO为宁波亚茂公司c州灯的测试结果图9 70W 4200K c删灯(宁渡华诚圆柱形三件套泡壳)9：90 Lraw Ra：931 n：41 34Kj：03716，03606圈10 150W 4200K QIt灯(中科天一既柱形五件套泡壳)1：941mwRa：941Tc：3924KX：03805 v：0367232我国cMH灯生产中已基本解决的问题 生产设备：南京久和、南京恒乐

15、研制的凸电弧管生产设备己在多个企业使用t厂家反映较好：生产工艺：电弧管的封接工艺接近进VI设备的工艺水平：原材料：电极上海亚尔、南通华南，不同功率用二段或三段式； 金卤丸APL、原子能院g ”I(r启动剂原子能院、进口；焊料田y籼一A1t0一si仉系列3 3 c删灯生产尚未完全解决有待提高的方面fc泡壳的配方及质量；封接质量的检测方法完善及设备配套；封接炉容积的最小化(B5l【rAr利用率的晟大化)；汞替代物的寻找和筛选；中大功率cMH灯的研发。3 4影响我国c删灯发展的制约因素 我国光源企业多而分散，受体制和机制影响无法形成台力搞科技创新；企业缺乏中一4l一长期发展规划，研发经费投入少、起点

16、低；研发PCA泡壳和CMH灯的高端人才稀缺；无 专门机构研究诸如AI：0：；粉料纯度、形貌、PCA泡壳等课题；CMH灯卤钨循环、腐蚀及爆 裂原因等热力学课题的研究不足；PCA泡壳的质量也是CMH灯发展的瓶颈。4对我国金卤灯未来发展的展望41对今后10年石英金卤灯的发展充满信心 从我国经济的迅速发展和让生活更美好的全球理念出发，石英金卤灯作为优秀的节能光源仍有广阔的发展空间。 42陶瓷金卤灯异军突起，市场前景十分光明CMH灯是国务院规划十大振兴重点行业中的重点产品，如PCA泡壳质量过关实现国产化，性价比合理的CMH灯会部分取代石英灯。43 CMH灯作为道路照明光源有非常广阔的市场中国照协2007

17、年底统计全国公路通车里程353万公里，今年底接近400万公里。 全国道路照明用电约占全部照明用电的114，约l 100亿度。全国主干道照明灯杆约2800 万根，照明光源主要使用高光效长寿命的高压钠灯，每年新增和更换的光源至少500万支。近年来，欧洲和北美的研究结果表明，白光照明光源的光输出利用率比发金黄色光 的高压钠灯高48倍，在道路更亮更均匀的同时，节电效果十分显著。Philips近年推 出45W、60W、90W、140W cosmo系列金卤灯，是这类白色光源的代表。表l是Phi l ips cosmo white系列光源标称技术参数。表1 PhiI ips COSlll0 white系列光

18、源标称技术参数lI，赫型t。，。潞卜：；紫。、，警喊”篙替代的传嘲CosmoWhite CPO-TW 45W 96 2720 6030 000 70W高压钠灯CosmoWhite CPO-TW 60W 1 14 2730 66 30 000100W高压钠灯CosmoWhite CPO-TW 90W 116 2880 66 30 000 150W高压钠灯CosmoWhite CPo-TW 140W 1 18 2860 66 30 000 250W高压钠灯图1112是实测结果。一421 1o。啊佃 色客芷 69 8D啊I， ：Ot ，讥 ， n，I 一。U。 V 1 -一M面o “ 6 7 “oH

19、Inh-I z-063 y-0420 ggT00Ra：60 Tc：2700 Kl：0991x：04582 I，：04044图12 150W金卤灯镇流器 j7：117 lmw Ra：65Tc：2900 Kl：0822 x：04356，：03947-43-目前这类灯在中国市场的销售价格有些离谱，但笔者认为，Philips卖的是“技术 钱，稀为贵无可非议。如果我们中国企业研发成功并用于道路照明，不仅为节能减排作 贡献，道路照明质量的提高，安全感和驾车人的应变速度亦会提高，交通事故下降，是 造福社会的大好事。国内至少有三家企业在研发这类灯，其中一个企业研制的样灯的测试参数已接近国外灯的水平。140W

20、whi te CMH的技术参数尸1394W函：16120 lm刀：1156 lmWRa：591-_-Tc：2934 Kz：04462，朋04149 期望有更多企业研制这类灯用于道路照明。 文中不当之处敬请批评指正。致谢：笔者在成文过程中，对海宁新光阳光电有限公司、上海亚明照明电器有限公 司、常州凯凯照明电器有限公司、宁波亚茂照明电器有限公司、飞利浦中国(北京)投 资有限公司等提供的资料和测试报告深表感谢。参考文献 1杨正名陶瓷金卤灯桂林会议论文集，2009 2诸定昌陶瓷金卤灯的开发前景常熟会议论文集，2006 3陈佐兴陶瓷金卤灯封接和检测方法探讨桂林会议论文集，2009 4张岩城市白光照明的趋势和应用桂林会议论文集，2009 5JSturmGeneral outline ARROW project，History，participanrtCALIELC国际研讨会报告。2010-6 6李大明，贾铁军，张海波，等含有放射性物质的光源产品的监管和豁免中国照明电器，2010(8)44一