氙气灯应用于路灯照明的优势

一、概述


氙气灯应用于路灯照明的优势

一、概述

又称 氙气金卤灯， 氙灯。系气体放电灯中的一种，而又区别于金卤灯：

>94目前最接近日光的光源之一，No.1显色指数更高。大功率氙灯又称为“ 人造太阳”

No.2可瞬间启动。并发出80%光通量。

No.3系统利息较金卤灯略有增加。


[a]资料来源 森欧照明


资料来源 SOHID

所以下面以金卤灯和高压钠灯的比较为例，由于小功率短弧氙灯尚没有应用于城市道路照明。说明其技术特点和参数。

二、技术、参数比拟

少数采用金属卤化物灯(MH或高压汞灯(HPM.现道路照明常用的光源是高压钠灯(HPS.

光谱分析如图１所示。


几年来在各国所作的相关研究标明 , 道路照明对于降低夜间的交通事故发生率有着重要的影响 .良好的道路照明可减少约30%夜间交通事故 [1]

道路照明用电在一个国家照明总耗电中约占 20%30%比例.而光源的选择对道路照明的平安和节能都有着很大的影响。

哪种光源更适宜于道路照明?目前道路照明中推荐选用HPS灯的主要依据是其具有约120lm/W高光效。但这里的光效是明视觉(>3cd/m2条件下所得的数据, 从节能和安全的角度考虑.随着亮度水平的降低,人眼的视见函数会发生普尔金耶偏移,若采用明视觉条件下的光效来评价道路照明(处于中间视觉)条件下光源的效果,则会产生一定的误差 [2]

目前通行的光度学参数都是以明视觉2度视场条件下的光谱光视效率函数为基础计算出来的.为更严格地表述, 光谱光视效率函数Vλ)视觉的基础.把采用相应亮度水平下的中间视觉函数计算所得的光效称为有效光效。


W光源的额定功率;Φeλ是光谱辐射通量即单位波长间隔内的辐射通量, 式中.dλ是可见光范围内的单位波长间隔,Kλ)绝对光谱光视效率函数,即为光通量与辐射通量的比值;Km辐射的最大光谱光视效能,Vλ)相对)光谱光视效率函数。

根据式(13计算MH灯、HPS灯和HPM灯的有效光效及有效光效系数的变化趋势如图２和图３所示, L=10-52cd/m-2亮度范围内.具体数值如表２所示.


HPS和HPM不同亮度水平下的ηe和LEC表2MH.>


HPS灯的有效光效明显地下降, 当亮度水平降低时.而MH灯的有效光效反而有所增加。如选取MH灯、HPS灯和HPM灯的标称光效为80,116.和52lmW,则当亮度水平高于0.1cdm2时,HPS灯的有效光效虽有所下降,但仍高于MH灯;当亮度水平低于约0.1cdm2时,MH灯则具有较高的有效光效;暗视觉条件下,MH灯的有效光效大约是HPS灯的2倍。从图２可以看出,亮度小于1cdm2时相对光谱能量分布对光效的影响才开始表现出来,这与中间视视觉亮度范围(0.0013cdm2定义是符合的

综上。>

如果想得到相同的有效光效，1.暗视觉条件下。金卤灯只需高压钠灯50%电力，而氙气灯需要的电力则更低！

意味着灯光的污染越严重。钠灯较氙灯，2.无效的光效越高。光线污染严重。

接近日光，3.氙灯具有很高的显色指数。所以拥有“人造太阳”之称。

附录1:明视觉与暗视觉下相对视亮度函数

主要由人眼锥体细胞获得的视觉称明视觉或锥体细胞视觉；光刺激的亮度约在10-3尼特以下， 不同波长的光刺激在两种亮度范围内作用于视觉器官而产生的视觉现象。光刺激的亮度在约 3个坎德拉(cd以上时。即在暗适应情况下主要由杆体细胞获得的视觉称暗视觉或杆体细胞视觉。人眼视网膜中央凹内锥体细胞最多，视网膜边缘只有少数锥体细胞掺杂在杆体细胞中。杆体细胞主要分布在视网膜的边缘，中央凹内没有杆体细胞，而偏离中央凹 20°时，单位面积上的杆体细胞密度最大。明视觉主要是中央视觉，而暗视觉则是边缘视觉。因此在微光条件下，如想发现发光暗淡的星星，把目标保持在视觉注视中心反而不如以边缘视觉观察时清楚。

人眼能分辨物体的细节， 明视觉的情况下。也能分辨颜色，但对不同波长可见光的感受性不同，因此能量相同的不同色光表现出不同的明亮水平。一般说来黄绿色看着最亮，光谱两端的红色和紫色则暗得多。不同波长的光的这种相对发光效率通常称作光谱相对视亮度函数（简称 Vλ)函数）或相对发光效率函数、视见函数等，可用光谱相对视亮度曲线表示（见图）Vλ）函数是人们看不同色光时发生同等亮度感觉所需要的能量的倒数，即 Vλ)=1/Eλ)式中：Vλ)为相应波长 λ的光谱视亮度函数值；Eλ)为波长 λ的单色光能量。目前通用的Vλ)函数主要是K.S.吉布森和 E.P.T.廷德尔用步进法与 W.科布伦茨和 W.B.埃默森用闪烁法测定结果的平均值.1924年为国际照明委员会（简称 CIE所采纳。其峰值在555纳米处。


非白种人的视亮度函数在短波段比 CIEVλ)低些。中国心理学家和生理学家近年来用闪烁法对Vλ)函数进行了测定， CIEVλ)函数是根据白种人眼的测定资料确定的后来有好几位学者对不同人种（埃及人、高加索人、中非人等）Vλ)函数进行过测定。结果标明。结果标明：

①中国人眼的Vλ）函数与 CIEVλ)函数很一致。目前尚无充分证据证明人种学上的差别影响Vλ)函数；

光谱短波一侧的Vλ)函数有降低的趋势，②随着年龄的增长。这主要是由于水晶体发黄所致。

比较集中的意见是短波段偏低。1951年 D.B.贾德提出对 CIEVλ）函数在短波段的修正值。随着气体放电光源和单色光源的发展， 近 60年来不断有人对CIEVλ)函数提出异议。CIEVλ)函数越来越不能满足需要。中国计量科学研究院和中国科学院心理研究所协作，用异色明度匹配法研究 Vλ)函数。实验数据已被国际照明委员会采纳，列入 1988年CIE第 75号出版物推荐的Vλ)

2°视场（简称 Vb12λ)和 Vλ)10°视场（简称 Vb110λ)国际平均值中。

实验条件和采用的研究方法均影响 Vλ)函数， 除年龄外。如在明视觉条件下，观察大面积外表时，由于黄斑色素的影响不同和杆体细胞参加，Vλ)曲线比2°视野的Vλ)曲线略有变动。

杆体细胞自身并不能产生彩色视觉， 就正常人眼来说。只产生无彩色的白、灰和黑的视觉，反以在微光条件下，一切物体呈中性色。暗视觉的光谱相对视亮度函数（简称V′(λ)函数）曲线较Vλ)曲线向短波方面偏移如上图。这说明对长波的感受性降低，而对短波的感受性提高了这种现象称为普尔金耶现象。

抚慰物离开中央凹超过5°时杆体细胞的平均光谱感受性。V′(λ)曲线的形状主要决定于杆体细胞的感光化学物质对不同波长的吸收特性。视紫红质的吸收曲线与V′（λ）曲线很相似。近年来中国心理学家用直接比较法测定了中国人的V′(λ)结果标明： CIEV′(λ)函数是1951年 CIE根据 B.H.克劳福德用直接比较法和G.沃尔德用阈限法所得结果推荐使用的其峰值在507纳米处。这条曲线代表 30岁以下经过完全暗适应的观察者.>

峰值稍向长波位移；1．V′(λ)曲线形状与 CIEV′(λ)曲线形状比较接近.

相应关系不时变化，2．年龄对函数也有影响。人眼对于亮度约为 10-33尼特的光刺激的感觉叫做间视觉。间视觉中杆体细胞和锥体细胞同时活动并相互作用。致使人们对颜色判断很不可靠。