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浅谈大功率氙气灯在城市道路照明中的推广与应用

发布于：2016-04-20 11:19:20 来自：电气工程/照明工程 [复制转发]

目前，全球城市道路照明市场上主要是高压钠灯，少部分为LED、金卤灯、汞灯等，至今已有接近五十余年历史。随着时代和社会的发展变迁，人类对电光源照明提出了更高的要求，尤其在城市照明这些能耗高、社会效应大的领域里需要更节能、更环保的产品，大功率氙气灯将以节能能力高、光照效果好、产品使用寿命长，特别是对高压钠灯进行升级换代成本极低等产品超卓性能，将成为城市道路照明和景观照明的全新选择。

一、氙气灯发光原理与优势

我们知道干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体，这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。常见的高压钠灯、金卤灯、氙气灯都是在管泡内进行电弧放电的光源，主要区别在于管泡内所填充的惰性气体成份不同。

氙气是惰性气体中原子序数较大的元素（也就是较重的元素），原子半径较大，在放电中，相比于其他惰性气体，在同样气体压力下，氙与电子的碰撞几率较大，同时，由于电子与气体发生弹性碰撞损失的能量同气体的原子量成反比，所以与其他惰性气体相比，氙气弧光放电时能量的碰撞损失和热导损失都较小，于其他发光金属粒子碰撞时，能量转移的几率较高；同时，氙气的电离电势较低，放电时电极附近的电压较小，与其他惰性气体相比，可以有效延长电极的寿命。

东南大学电光源研究中心曾做过氙气灯与氩气灯（即“金卤灯”）的对比测试实验，采用相同的UPS椭球形状泡壳、电极、金卤丸等原材料，分别填充氙气和氩气，用同一台排气机制作出两种功率的电弧管，从试验结果看出，充入氙气的电弧管在光效、寿命、光衰等指标上，都能达到较高的水平，均优于充入氩气的电弧管。

二、大功率氙气灯产品的世界性技术关隘

氙气灯最早诞生于1923年，先后应用于相机闪光灯、电影放映机、投影仪、汽车照明等领域，这些氙气灯都是小功率氙气灯产品，产品最高寿命不超过2000小时，并且都是没有接入电网的单灯模式产品，这些产品采取的全部是电子式镇流器，无一例外。

由于惰性气体的质量越大，就越难被电流击穿，氙气的分子量在惰性气体中大于金卤灯的氩气分子量，通常情况下，150W以下氙气灯的启动电压要高达23000V，远高于氩气（金卤灯）的5000V以内，并且，氙气灯功率越大，启动电压的要求越高，150W以上大功率氙气灯的启动电压就要高达40000V。

超高启动电压不仅会对产品寿命带来致命影响，对公共电网也会带来严重影响。另外，超高电压也迫使配套电器附件只能采用大功率户外照明产品中不太采用的电子镇流器，而且因为150W是氙气灯启动电压的分水岭，目前的电子镇流器民用级技术只能生产150W以内的合格产品，致使合格大功率氙气灯产品的最高功率难于超越150W。

通过以上描述，我们可以看出：从单灯模式的小功率电子式氙气灯到群灯模式的大功率电感式氙气灯，必须克服“降低启动电压、延长产品寿命”两大世界性技术难关，合格的大功率氙气灯工业民用产品必须达到启动电压低于5000V，产品寿命必须超过6000小时的基本产品技术参数要求。2012年，世界照明四大品牌企业东芝照明发布了其大功率氙气灯产品，该公司利用新材料技术解决了大功率氙气灯的寿命问题，但是由于启动电压高的问题没有得到解决，致使该公司的大功率氙气灯至今无法大面积使用。

三、天雄大功率氙气灯的横空问世

随着汽车氙气灯进入国内市场，国内多家企业从克隆汽车小功率单灯模式氙气灯技术起步，试图研发可以低压启动、寿命超过6000小时的大功率氙气灯。2012年，常州天雄照明科技有限公司经过三年多近万次试验，一举解决了大功率氙气灯启动电压高和使用寿命两大技术难关，成为目前世界唯一一家能大规模生产合格大功率氙气灯的生产厂家，并且是电感式产品。天雄大功率氙气灯的研发成功，打破了百余年来电光源技术全部由老外发明的格局，也正因为这项电光源技术完全由国人自主研发持有，天雄氙气灯成为了真正意义上的“中国创造”。

天雄氙气灯现在已经获得了20项国家专利，党和政府对天雄大功率氙气灯也给予了大力支持，为此天雄照明也获得了诸多荣誉，包括代表我国节能产品最高殊荣的国家发改委的“国家重点节能低碳技术推广目录”、国家科技部的“国家重点新产品”、国家交通运输部的“全国交通运输绿色循环低碳建设技术推广目录”、江苏省省委组织部“双创人才”、江苏省科技厅的专项“科技资金”支持、常州市的“领军人才重点创业企业”等等。目前，天雄大功率氙气灯现已实现大规模量产，产品已经被广大用户所采用，天雄氙气灯产品参数性能稳定，平均光效达110LM/W以上、显色指数达75Ra、7色全光谱、平均寿命10000小时以上，且能与高压钠灯、金卤灯通用电器和灯具。

四、大功率氙气灯城市照明应用前景

作为城市公共市政建设的一部分，城镇化的建设将直接推动城市照明行业的发展。近年来，我国城镇化进程快速推进，城镇化率逐步提高，在2005-2014年10年间，我国的城镇人口已从5.62亿增长到7.49亿，城镇化率从42.97%增长到54.75%，年均增长1.18 个百分点。根据预测，到2020 年我国城镇化率将达到60%左右，2030 年将进一步达到66%。

在城镇化快速推进的背景下，国家对于道路建设的持续投入已连续多年增加。国家统计局的数据显示，2004年，我国年末实有道路长度为22.3万公里，到2013年已达33.6万公里，年均增长率4.66%；年末实有道路面积从2004年的35.30亿平方米上升到2013年的64.42亿平方米，年均增长率为6.91%。实有道路长度和道路面积的持续增加，直接带动了每年城市道路照明路灯数量的增加。与此同时，随着城市车辆与人口的增加，越来越多的城市进行大规模道路拓宽改造工程，并进行城市风貌改善，以提升城市景观品味。城市照明作为彰显城市文化特征、改善人民居住环境的重要手段，将随着城市道路的建设获得更大的发展。因此，未来几年，在政府政策支持的大背景下，节能环保型城市照明替代传统照明将成为城市照明行业新的增长点。

天雄照明的大功率氙气灯较传统高压钠灯节能40%以上，且能通用其灯具，且光照效果自然清晰，对高压钠灯的升级换代和改造优势非常显著。2015年底，广西桂林市政府对老城区进行亮化改造，在63条城市主干道上采用天雄氙气灯对原有高压钠灯进行同功率置换，一夜间，让桂林的百姓感受到了整个城市亮了一倍多的惊喜和振奋，这不仅仅改善了老百姓生活起居的照明环境，而且极大了亮化了桂林这个著名旅游城市。我们有理由相信：不久的将来，天雄大功率氙气灯必将走出国门，让全世界人民深切感受到我国民族制造业“中国创造”的力量！

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