浅析大功率氙气灯在城市道路照明中的推广与应用

韦少敏

摘 要：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，大功率氙气灯具有节能效果好、显色性好、产品使用寿命长等特点，是一种当今城市道路照明和景观照明的全新选择。

关键词：大功率；氙气灯；照明；推广；应用

中图分类号：TM923.34 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0052-01

1 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。

2 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2 000 h，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， 150 W以下氙气灯的启动电压要高达23 000 V，远高于氩气（金卤灯）的5 000 V以内，并且，氙气灯功率越大，启动电压的要求越高，150 W以上大功率氙气灯的启动电压就要高达40 000 V。

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150 W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150 W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150 W。

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5 000 V，产品寿命必须超过6 000 h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。

3 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%。大功率疝气灯在城市道路照明中部分应用实例，如图1所示。

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km，到2013年已达33.6万km，年均增长率4.66%；年末实有道路面积从2004年的35.30亿m2上升到2013年的64.42亿m2，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城市景观品味。

4 结 语

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。

参考文献：

[1] 叶峰.LED在道路照明中的应用现状与趋势[J].照明工程学报，2012，（4）.