淺析大功率氙氣燈在城市道路照明中的推廣與應用

韋少敏

摘 要：目前，全球城市道路照明市場上主要是高壓鈉燈，少部分為LED、金鹵燈、汞燈等，至今已有五十余年歷史。隨著時代和社會的發展變遷，人類對電光源照明提出了更高的要求，尤其在城市照明這些能耗高、社會效應大的領域里需要更節能、更環保的產品，大功率氙氣燈具有節能效果好、顯色性好、產品使用壽命長等特點，是一種當今城市道路照明和景觀照明的全新選擇。

關鍵詞：大功率；氙氣燈；照明；推廣；應用

中圖分類號：TM923.34 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0052-01

1 氙氣燈發光原理與優勢

我們知道干燥氣體通常是良好的絕緣體，但當氣體中存在自由帶電粒子時，它就變為電的導體，這時如在氣體中安置兩個電極并加上電壓，就有電流通過氣體，這個現象稱為氣體放電。常見的高壓鈉燈、金鹵燈、氙氣燈都是在管泡內進行電弧放電的光源，主要區別在于管泡內所填充的惰性氣體成份不同。

氙氣是惰性氣體中原子序數較大的元素（也就是較重的元素），原子半徑較大，在放電中，相比于其他惰性氣體，在同樣氣體壓力下，氙與電子的碰撞幾率較大，同時，由于電子與氣體發生彈性碰撞損失的能量同氣體的原子量成反比，所以與其他惰性氣體相比，氙氣弧光放電時能量的碰撞損失和熱導損失都較小，于其他發光金屬粒子碰撞時，能量轉移的幾率較高；同時，氙氣的電離電勢較低，放電時電極附近的電壓較小，與其他惰性氣體相比，可以有效延長電極的壽命。

東南大學電光源研究中心曾做過氙氣燈與氬氣燈（即“金鹵燈”）的對比測試實驗，采用相同的UPS橢球形狀泡殼、電極、金鹵丸等原材料，分別填充氙氣和氬氣，用同一臺排氣機制作出兩種功率的電弧管，從試驗結果看出，充入氙氣的電弧管在光效、壽命、光衰等指標上，都能達到較高的水平，均優于充入氬氣的電弧管。

2 大功率氙氣燈產品的世界性技術關隘

氙氣燈最早誕生于1923年，先后應用于相機閃光燈、電影放映機、投影儀、汽車照明等領域，這些氙氣燈都是小功率氙氣燈產品，產品最高壽命不超過2 000 h，并且都是沒有接入電網的單燈模式產品，這些產品采取的全部是電子式鎮流器，無一例外。

由于惰性氣體的質量越大，就越難被電流擊穿，氙氣的分子量在惰性氣體中大于金鹵燈的氬氣分子量，通常情況下， 150 W以下氙氣燈的啟動電壓要高達23 000 V，遠高于氬氣（金鹵燈）的5 000 V以內，并且，氙氣燈功率越大，啟動電壓的要求越高，150 W以上大功率氙氣燈的啟動電壓就要高達40 000 V。

超高啟動電壓不僅會對產品壽命帶來致命影響，對公共電網也會帶來嚴重影響。另外，超高電壓也迫使配套電器附件只能采用大功率戶外照明產品中不太采用的電子鎮流器，而且因為150 W是氙氣燈啟動電壓的分水嶺，目前的電子鎮流器民用級技術只能生產150 W以內的合格產品，致使合格大功率氙氣燈產品的最高功率難于超越150 W。

通過以上描述，我們可以看出：從單燈模式的小功率電子式氙氣燈到群燈模式的大功率電感式氙氣燈，必須克服“降低啟動電壓、延長產品壽命”兩大世界性技術難關，合格的大功率氙氣燈工業民用產品必須達到啟動電壓低于5 000 V，產品壽命必須超過6 000 h的基本產品技術參數要求。

2012年，世界照明四大品牌企業東芝照明發布了其大功率氙氣燈產品，該公司利用新材料技術解決了大功率氙氣燈的壽命問題，但是由于啟動電壓高的問題沒有得到解決，致使該公司的大功率氙氣燈至今無法大面積使用。

3 大功率氙氣燈城市照明應用前景

作為城市公共市政建設的一部分，城鎮化的建設將直接推動城市照明行業的發展。近年來，我國城鎮化進程快速推進，城鎮化率逐步提高，在2005～2014年10年間，我國的城鎮人口已從5.62億增長到7.49億，城鎮化率從42.97%增長到54.75%，年均增長1.18 個百分點。

根據預測，到2020 年我國城鎮化率將達到60%左右，2030 年將進一步達到66%。大功率疝氣燈在城市道路照明中部分應用實例，如圖1所示。

在城鎮化快速推進的背景下，國家對于道路建設的持續投入已連續多年增加。

國家統計局的數據顯示，2004年，我國年末實有道路長度為22.3萬km，到2013年已達33.6萬km，年均增長率4.66%；年末實有道路面積從2004年的35.30億m2上升到2013年的64.42億m2，年均增長率為6.91%。實有道路長度和道路面積的持續增加，直接帶動了每年城市道路照明路燈數量的增加。

與此同時，隨著城市車輛與人口的增加，越來越多的城市進行大規模道路拓寬改造工程，并進行城市風貌改善，以提升城市景觀品味。城市照明作為彰顯城市文化特征、改善人民居住環境的城市景觀品味。

4 結 語

城市照明作為彰顯城市文化特征、改善人民居住環境的重要手段，將隨著城市道路的建設獲得更大的發展。因此，未來幾年，在政府政策支持的大背景下，節能環保型城市照明替代傳統照明將成為城市照明行業新的增長點。

參考文獻：

[1] 葉峰.LED在道路照明中的應用現狀與趨勢[J].照明工程學報，2012，（4）.