Ⅰ概述

　　當(dāng)前巨額的能量消耗已經(jīng)對(duì)世界、對(duì)人類構(gòu)成了極大的威脅，此起彼伏的旱澇災(zāi)害，百年難遇的嚴(yán)寒酷暑和暴風(fēng)驟雨，千百萬人的家破人亡、流離失所，銹蝕萬物的無情酸雨、經(jīng)年如常的蒙蒙灰天、萬里奔襲的狂風(fēng)黃塵等已使人類受盡苦難。生態(tài)的變化、物種的絕滅更不知要為子孫后代帶來怎樣的災(zāi)禍。不可再生的巨大能源的耗費(fèi)是所有這些災(zāi)禍的根源。如何改善這種狀態(tài)，已成如今的燃眉之急，節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境是刻不容緩的世界課題。

　　在人們耗費(fèi)了巨大能源生產(chǎn)的巨大電能中有約14%用于照明，這是一項(xiàng)巨大的能耗，為此排放的CO2、SO2的量也是非常驚人的。當(dāng)前使用的照明光源中仍存在大量最低能效的白熾燈和鹵鎢燈，如果將此類光源用節(jié)能光源替代，則照明用電可以減少2/3，這樣我國現(xiàn)在消費(fèi)的總電量可以減少9%， 而CO2和SO2的排放量亦將相應(yīng)降低。

　　億萬年來太陽一直不間斷的以光輻射的形式向地球輸送能量，據(jù)估算太陽無休止地向地球投射的總輻射功率約為170萬億千瓦，經(jīng)過大氣層的吸收和散射到達(dá)地球表面時(shí)總輻射能仍有約80萬億千瓦，其中投射到我國國土上的功率不下2萬億千瓦，即使利用其中的萬分之一，也有2億千瓦，按每日8小時(shí)日照計(jì)全年可利用的太陽能約折合6000億千瓦時(shí)，可見太陽能的利用具有極為巨大潛在價(jià)值。

　　植物的光合作用吸收了太陽輻射到地球表面的部分能量，其余部分則為地球表面土地和海洋吸收，轉(zhuǎn)化為熱能并引起了地球表面的各種變化，如四季的呈現(xiàn)、如風(fēng)雨雷電的形成等，這為地球創(chuàng)造了生機(jī)，造就了億萬種的生物包括人類文明，但同時(shí)也為人類制造了大量災(zāi)禍。多年來人類一直在利用的水力、風(fēng)力和潮汐力包括陽光暴曬等也都是太陽能量的直接和間接利用，這樣的利用太少了。而煤炭、石油等則是億萬年來地球儲(chǔ)備的太陽能的現(xiàn)代應(yīng)用，這種應(yīng)用又太過分了。按照人類目前掌握的技術(shù)水平，人們已經(jīng)能把太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，最簡單的方法就是利用專門制作的某種物質(zhì)如經(jīng)特殊處理(摻雜)的半導(dǎo)體材料硅片，當(dāng)陽光照射到這種硅片上的某一面時(shí)將產(chǎn)生光伏效應(yīng)，在二面之間形成一定的電勢(shì)差，這樣的硅片就成了為人類提供電力的所謂光電池。

　　上述摻雜的硅片的n型與p型半導(dǎo)體之間的p-n結(jié)構(gòu)成了阻擋層，n型半導(dǎo)體在光照下吸收光子后，其施主(雜質(zhì))能級(jí)上的電子躍遷到導(dǎo)帶中變?yōu)樽杂呻娮硬⒕奂砻?，使之帶?fù)電。這時(shí)n型半導(dǎo)體與另一側(cè)未受光的p型半導(dǎo)體之間產(chǎn)生電勢(shì)差、這就是所謂光伏效應(yīng)。外線路接通時(shí)光電子將從n型半導(dǎo)體通過負(fù)載流向p型半導(dǎo)體、注入其中的受主能級(jí)(正穴)并通過阻擋層再流入n型半導(dǎo)體回到施主能級(jí)、并在陽光照射下再次進(jìn)入導(dǎo)帶，從而向負(fù)載源源提供電力。太陽是人們所處環(huán)境中的最大的輻射源，利用太陽輻射的光伏效應(yīng)自然就成了人們理想的能源。在這種能源的產(chǎn)生過程中不會(huì)排放任何廢物，所以這是一種潔凈能源。

　　目前人們利用太陽能的光伏效應(yīng)所能提供的電力有限。整個(gè)照明的總能耗雖然巨大，而照明是很分散的，單個(gè)照明系統(tǒng)很小、耗電不多，完全可以利用不大的太陽能發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立供電，目前的技術(shù)水平完全可以實(shí)現(xiàn)。例如在開闊地域、每個(gè)家庭甚至每盞燈就是一個(gè)獨(dú)立的照明系統(tǒng)，對(duì)于這種容量的系統(tǒng)，幾片不太大的光電池板、適當(dāng)容量的儲(chǔ)能電池和簡單的控制電路就能保證可靠的夜晚照明。

　　光伏效應(yīng)在人類技術(shù)史上已經(jīng)應(yīng)用了近百年，最早的硒和氧化亞銅光伏電池并不是向人們提供電能，而是作為檢測(cè)光的信號(hào)、根據(jù)轉(zhuǎn)換電壓的高低判定光強(qiáng)。直到約40年前，硅光伏電池開始用于為某些小型電器如計(jì)算器等提供電能。利用光伏效應(yīng)作能源的應(yīng)用則是從人造衛(wèi)星開始的，在遙遠(yuǎn)的太空除太陽能外，不可能方便地能獲得其他能源，這時(shí)人們學(xué)會(huì)了如何利用太陽能的光伏效應(yīng)向人造衛(wèi)星長期不間斷地提供運(yùn)行所必須的電能，自此光伏電池得以快速發(fā)展。人造衛(wèi)星的太陽能光伏電池是由單晶硅片制作的，它的光電轉(zhuǎn)換效率較高，也較為昂貴。為提供足夠電力，衛(wèi)星用單晶硅光電池都做得十分龐大、十分昂貴。人造衛(wèi)星是不計(jì)成本的，這一應(yīng)用的成功推動(dòng)了太陽能光伏電池的快速發(fā)展。

　　隨著科技的發(fā)展，人們制造光伏電池的方法已經(jīng)大幅改進(jìn)，簡化了工藝，成本大幅降低，并已開始了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，但即使如此目前其發(fā)電成本也比常規(guī)火力發(fā)電貴十倍以上。

　?、?光伏照明光源的選擇

　　當(dāng)前的單晶硅電池產(chǎn)品的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到16%左右，但因價(jià)格較高只用于某些特殊場(chǎng)合。多晶硅光伏電池產(chǎn)品的光電轉(zhuǎn)換效率約為13%，因成本較低，是一種正在推廣的產(chǎn)品。非晶硅光伏電池生產(chǎn)工藝較簡單，但轉(zhuǎn)換效率較低，約10%以下，且壽命較短仍在改進(jìn)中。

　　目前情況下，多晶硅光伏電池用于照明比較適合，而最經(jīng)濟(jì)的單元規(guī)模為20W~50W。若以每天工作8小時(shí)計(jì)這種照明系統(tǒng)每天耗電0.16KWh0.4KWh，若以儲(chǔ)備三天電能計(jì)，則儲(chǔ)能電池必須儲(chǔ)存0.5 KWh1.2 KWh的電能，并配備相應(yīng)容量的太陽能光伏電池板。

　　為適應(yīng)如上所述的光伏電池的特征和要求，宜選擇50W以下的高效、節(jié)能光源以設(shè)施光伏照明。對(duì)于照明距離較遠(yuǎn)的照明系統(tǒng)如高桿路燈、大廳吊燈、吸頂燈等可選用35W、50W的燈型，而且每一支燈就是一個(gè)獨(dú)立照明系統(tǒng)，對(duì)于室內(nèi)或庭園照明以采用20W光源為宜。當(dāng)前可供選擇的光源有：

　　1、 大功率白光LED：通常選擇單燈功率為0.5W或1W為宜，也有采用0.3WLED的，其光效約50lm/W此類 LED已達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模(雖然這種器件的實(shí)驗(yàn)室水平已超過150lm/W，但工業(yè)產(chǎn)品尚遠(yuǎn)未達(dá)到)。目前普遍認(rèn)為LED是光伏照明的優(yōu)選光源，在多所城市均已建立了樣板工程。一支20W的LED照明燈需采用20只1W的LED，可以產(chǎn)生約1000lm光通量，對(duì)于三米以下高度的庭園燈及室內(nèi)照明這也差強(qiáng)人意了。但是對(duì)于6~8米高的小區(qū)路燈照明則至少需要50W即約2500lm左右的光通量，這需采用50只1W白光LED或100只0.5W的LED。對(duì)于這樣的設(shè)計(jì)一則成本太高、二則燈具較難設(shè)計(jì)，所以還是選用其他更為經(jīng)濟(jì)的光源為好。我們所參觀的LED光伏照明的實(shí)際效果并不理想，不僅成本太高、光效較低、而且由于LED有一定的光發(fā)射角必須進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)否則將出現(xiàn)斑馬效應(yīng)，即二燈之間的三分之一以上的路面完全沒有光，加以光衰太快，雖然其壽命號(hào)稱50000小時(shí)以上，但在使用了1000~2000小時(shí)甚至幾十小時(shí)后效果已經(jīng)很差，這是由于在此類實(shí)施中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)LED的p-n極溫度太高，造成熒光粉光衰所致，所以部分公司已將LED從他們的光源候選名單中排除。

　　2、 緊湊型熒光燈：這是一種非常成熟、非常廉價(jià)的產(chǎn)品，已經(jīng)普及到家庭和各種應(yīng)用場(chǎng)合，推廣極為方便。3W~20W的各類緊湊熒光燈的光效在50lm~80lm/瓦之間，壽命約5000~8000小時(shí)。一支燈泡的價(jià)格與一粒1W的白光LED相仿或更低，成本非常低廉，燈具設(shè)計(jì)簡單，目前在光伏照明樣板工程中已被廣泛試用。例如二只12W緊湊型熒光燈可以產(chǎn)生1600lm的光通量，對(duì)于一般家庭室內(nèi)照明和庭園照明已經(jīng)差強(qiáng)人意了。

　　3、 小功率金鹵燈：20~50W之間的小功率型金鹵燈，由于光效較高(70~85lm/W)，顯色性好(>70)，壽命約3000~4000小時(shí)，發(fā)光體小(點(diǎn)光源)加以這是一種成熟的光源，較易通過常規(guī)燈具獲得所需要的光分布，滿足不同應(yīng)用的需要。但是此種小功率照明金鹵燈的制作十分困難，必須是在特殊條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品才能達(dá)到所述指標(biāo)，用目前市售普通照明金鹵燈的裝備生產(chǎn)的此類超小功率金鹵燈的各種性能指標(biāo)是非常差的，加以光衰太大、壽命短，最簡單的方法是了解一下他們生產(chǎn)裝備，如果是在純Ar手套箱體中生產(chǎn)，則質(zhì)量較為可靠，否則很難超過500小時(shí)，選用時(shí)切宜慎重。

　　4、 大功率高壓鈉燈也是光伏照明的燈源選項(xiàng)之一。雖然其光效很高但由于顯色性過低，只適宜于路燈照明。

　　5、 小功率陶瓷金鹵燈：20~49W型小功率陶瓷金鹵燈的光效可達(dá)85~100lm/W以上，初始光效甚至超過100 lm/W，光通維持率很好，具有很高的顯色指數(shù)(85~95)，而壽命則在8000~10000小時(shí)之間或更長。與目前可能用于光伏照明的各種高效小功率光源相比，小功率陶瓷金鹵燈當(dāng)屬最佳燈選。但是制造小功率陶瓷金鹵燈電弧管必須在完全沒有空氣、水氧含量在百萬分之一以下的純惰性氣體中進(jìn)行，不僅要求非常高的工藝技術(shù)和極好的裝備，燈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、所選用的材料以及陶瓷電弧管殼更是質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　Ⅲ 小功率陶瓷金鹵燈

　　1、陶瓷金鹵燈電弧管的結(jié)構(gòu)

　　Fig.1示出是最新一代高性能、高效、長壽命光源陶瓷金鹵燈，其主要參數(shù)已如前述。此種光源采用了半透明高純氧化鋁陶瓷作電弧管，管殼的透光率為96%。由于這種陶瓷材料化學(xué)性能十分穩(wěn)定，比石英能夠承受更高溫度，通常電弧管內(nèi)壁設(shè)計(jì)的工作溫度約1200℃~1250℃，加以陶瓷管殼的導(dǎo)熱性能較好，管殼溫度均勻，點(diǎn)燃時(shí)其冷端溫度比石英泡殼高得多，充入的各種金屬鹵化物得以充分蒸發(fā)，加以泡殼的形狀和尺寸的一致性很好，不僅燈的一致性很好而且在整個(gè)壽命過程中光譜結(jié)構(gòu)、光效、色溫和顯色指數(shù)等均十分穩(wěn)定。在大量使用同一種陶瓷金鹵燈的場(chǎng)所如大廳、機(jī)場(chǎng)、車站、大商場(chǎng)等處，燈的光色非常一致，不似石英金鹵燈那樣各燈呈現(xiàn)不同的光色。

　　決定陶瓷金鹵燈壽命的關(guān)鍵是陶瓷管殼與電極引線(鈮桿)之間的封接質(zhì)量，其間的密封依賴陶瓷玻璃焊料，這種焊料有很好的密封性能，但不耐高溫，更不能承受熱沖擊和高溫下液態(tài)酸性金屬鹵化物或其蒸汽的腐蝕，因此陶瓷金鹵燈都是在中心電弧管泡殼二端對(duì)稱設(shè)計(jì)二根細(xì)長陶瓷袖管作為電極引線道(Fig.2)，使得陶瓷鈮桿的封接部位遠(yuǎn)離高溫電弧區(qū)域，以保證封接部位的低溫(<800℃)和燈的長壽命。

　　陶瓷金鹵燈的另一有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)在于其電極結(jié)構(gòu)，廣東雪萊特陶瓷金鹵燈的電極設(shè)計(jì)[1]示如Fig.3，在電極引線鈮桿1之后與一根較細(xì)的鎢桿電極2連接，2的直接接受和發(fā)射離子和電子的頂端設(shè)置有鎢絲螺旋3，3的作用是接收電子和離子，調(diào)節(jié)電極溫度，保證電極的最佳工作狀態(tài)和長壽命。在鎢桿的靠近鈮桿的適當(dāng)段落密繞或疏繞鉬、鎢、鎳等金屬材料制成的螺旋4，其外再涂敷一層適當(dāng)厚度的Al2O3、SiC或BC等高溫陶瓷材料涂層5，對(duì)之進(jìn)行適當(dāng)處理使陶瓷化。當(dāng)然也可在鎢桿2外不繞金屬螺旋4而直接涂敷陶瓷材料或套以陶瓷或石英套管。陶瓷袖管中鈮桿與袖管內(nèi)壁之間為陶瓷玻璃封接材料6所融封。這種復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)可以保證有很好的導(dǎo)電率，但確具有較大的軸向和徑向熱阻。較長的電極引線和袖套管以及大的熱阻保證了封接處的低溫。這種結(jié)構(gòu)的電極填滿了電弧管袖管中的絕大部分空間，余留的空隙甚少，并有一定柔性，不致因熱沖擊或膨脹而撐破陶瓷袖管。

　　制成的電弧管第一次點(diǎn)燃時(shí)首先是汽化點(diǎn)較低的汞大量蒸發(fā)，當(dāng)放電使電弧管加熱后金屬鹵化物繼之蒸發(fā)，這些蒸汽隨即進(jìn)入溫度較低的袖套管與電極系統(tǒng)之間的細(xì)微縫隙并凝聚其中，數(shù)分鐘后將基本平衡。

Fig 5

　　市售陶瓷金鹵燈的電極結(jié)構(gòu)均為GE專利結(jié)構(gòu)[2]，該三段式結(jié)構(gòu)電極的中段鉬桿外的鉬螺旋外不加陶瓷涂層，直接插入袖管中，這樣不僅有較多的熱量傳給陶瓷袖管，而且電極中軸的鉬桿與鉬螺旋之間以及螺旋與陶瓷袖管之間存在較大縫隙，不僅點(diǎn)燈初期較多的汞和金屬鹵化物滲入并凝聚其中，而且在較長的時(shí)間中袖管內(nèi)外物質(zhì)將相互置換，需較長的時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài)。這一過程造成了早期燈光電參數(shù)的漂移。由于該電極引線與陶瓷袖管間縫隙較大，滲入物較多，因此早期的漂移較大、持續(xù)時(shí)間也長。雪萊特電極與陶瓷袖管間的縫隙小得多，滲入其中的物質(zhì)很少，最后滲入其中的是汽化點(diǎn)較高、蒸發(fā)較遲的金屬鹵化物。這些物質(zhì)凝結(jié)在電極與陶瓷袖管之間的縫隙的最外端，并滲入到陶瓷的孔隙中，阻斷了放電空間與袖管內(nèi)部的通道，燈的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中較少產(chǎn)生袖管內(nèi)外物質(zhì)的置換，因而燈的光電參數(shù)在整個(gè)壽命期間非常穩(wěn)定。

　　雪萊特陶瓷金鹵燈的另一特點(diǎn)是其陶瓷管殼的壁厚不是均勻的[3]，如Fig.3、Fig.4所示，在電弧管球泡的中部正對(duì)電弧的光輻射的主體部分是厚度薄而均勻透光率很高的多晶氧化鋁陶瓷薄殼，向二端陶瓷袖管過渡時(shí)泡殼的厚度逐漸增加。這樣的結(jié)構(gòu)雖然增加了泡殼制造的難度，但由于向二端的逐漸加厚提高了保溫效果，該處內(nèi)壁溫度相應(yīng)上升，從而降低了電極根部附近的冷端效應(yīng)，有利于光電參數(shù)的提高和穩(wěn)定。

　　我們采用的這種一體式球形、橢圓形或橄欖形陶瓷電弧管殼結(jié)構(gòu)，雖然在制造上難度較大，成本較高，但是這種泡殼結(jié)構(gòu)的光輻射均勻，沒有接頭機(jī)械溫度高，溫度場(chǎng)均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電弧管內(nèi)部的高溫、高壓、高腐蝕性氣流在泡殼內(nèi)回旋時(shí)均勻順暢，不產(chǎn)生熱沖擊力(Fig.4)，因此泡殼內(nèi)部腐蝕較輕微，壽命過程中從泡殼逸散到放電空間或泡殼從放電空間吸收的物質(zhì)很少，對(duì)燈參數(shù)的穩(wěn)定和壽命的延長頗有助益，陶瓷金鹵燈的長壽命記錄主要是此種圓形一體式電弧管創(chuàng)造的。

　　2、部分測(cè)試結(jié)果

　　測(cè)試了39W陶瓷金鹵燈及電弧管裸管的管殼溫度場(chǎng)及光電參數(shù)。Fig5 a、b、c為同一只39W陶瓷金鹵燈電弧管在完全相同的點(diǎn)燈條件下的熱象圖照片。Fig.5 a是豎直點(diǎn)燃的電弧管的溫度場(chǎng)圖，F(xiàn)ig.5 b、c則為水平點(diǎn)燃時(shí)的電弧管熱象照片。其中b是橫向側(cè)面拍攝、而c則是頂部俯視拍攝的熱象照片。Fig5三幅照片中都標(biāo)注了電弧管外表面各特征點(diǎn)的實(shí)際溫度。由圖可見電弧管運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)外表面溫度在900~1100℃之間。由于電弧管裸露在大氣中與周圍環(huán)境溫差很大，從下部快速上升的氣流對(duì)電弧管強(qiáng)烈冷卻(Fig6)。參照陶瓷管材料的熱導(dǎo)率可以估計(jì)在所述狀態(tài)下陶瓷管內(nèi)壁溫度比表面要高100℃左右，高溫部位內(nèi)外壁溫差更大一些，但低溫部位尤其下冷端則相差稍小。

　　對(duì)比Fig5中的a、b、c可以看出豎直點(diǎn)燃時(shí)管殼外表面最高溫度區(qū)域?yàn)樵陔娀≈行牟课黄咛幍碾姌O附近的一圈。這是由于電弧中向上的高溫氣流形成的。最低溫度點(diǎn)則在電弧管的下電極根部，該處溫度為792.6℃，而上電極根部則高出80℃達(dá)到872.6℃。這一差異也是由電弧管中沿?zé)糨S上升的高溫氣流形成的?？梢韵胍娫?000K的高溫?zé)犭娀〉淖饔孟拢想姌O要比下電極溫度要高出100℃或更多。這對(duì)電弧管的穩(wěn)定性、光衰和壽命不能沒有影響。Fig5 a所示電弧管溫度表明，裸電弧管豎直點(diǎn)燃時(shí)下冷端的溫度太低了，其內(nèi)壁溫度不會(huì)超過900℃，這一溫度下各種金屬鹵化物的蒸汽密度太低，因此表I所示豎直點(diǎn)燃的電弧管光電參數(shù)很差。

　　Fig5 b、c的熱象圖及各點(diǎn)標(biāo)定的溫度表明在這樣的運(yùn)行狀態(tài)下管殼溫度比豎直點(diǎn)燃時(shí)高而且更為均勻，這時(shí)泡殼頂部溫度達(dá)1094℃(Fig5 c)，底部溫度866℃，比電極根部的冷端溫度835℃更高?？梢娺@樣點(diǎn)燃時(shí)燈的冷端位于兩根電極的根部，而非球泡低部。但是這一溫度比豎直點(diǎn)燃時(shí)下電極根部(冷端)高出33℃。這兩種狀態(tài)下，冷端溫度的差異造成了放電參數(shù)的不同，表I所示實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明了冷端溫度的影響。該數(shù)據(jù)還表明陶瓷金鹵燈電弧管裸露工作時(shí)性能很不理想。

　　上表數(shù)據(jù)表明在兩種不同的點(diǎn)燃狀態(tài)下，同一電弧管的燈壓降與功率完全相同，但光效、色溫和顯色性則有一定差異。這是由于前者主要是由汞氣壓力決定，兩種點(diǎn)燃條件下，汞均已全部蒸發(fā)，所以燈壓降和燈功率沒有差別。但二者冷端溫度的不同使得充入電弧管的各類金屬鹵化物蒸發(fā)情況不同，蒸汽成份和密度不同，因而光效、色溫、顯色指數(shù)均產(chǎn)生了明顯差異。在點(diǎn)燃裸電弧管的情況下冷端溫度較高的水平點(diǎn)燃較豎直點(diǎn)燃為好。

　　將上述同一電弧管封入外石英罩殼(濾除紫外光石英玻殼)并將外罩殼抽空密封(Fig.1)，從而消除了電弧管外上升氣流的冷卻作用、四周氣體的傳導(dǎo)熱損失降到最低，這時(shí)的外殼溫度場(chǎng)照片示如Fig7，F(xiàn)ig7a為垂直點(diǎn)燃時(shí)的溫度場(chǎng)，而b、c則為水平點(diǎn)燃時(shí)的溫度場(chǎng)，其中圖c為俯視圖。由Fig5 a、b、c所示數(shù)據(jù)的對(duì)比可見豎直或水平點(diǎn)燃時(shí)其外殼溫度分布差異比電弧管要小也均勻得多，它的最高溫度不過250℃(Fig7 c)或230℃(Fig7 a)這個(gè)溫度與周圍空氣溫差甚小，沒有強(qiáng)烈上升氣流的冷卻作用。粗略估算可知在真空密封情況下，電弧管殼外壁溫度比裸露在大氣中時(shí)應(yīng)升高100℃~150℃，所以此時(shí)電弧管內(nèi)壁溫度應(yīng)在1200~1250℃之間，這一溫度是石英管難以長期承受的，而在這樣的溫度下各種金屬鹵化物得以充分蒸發(fā)，所以其性能比石英電燈為好。陶瓷金鹵燈電弧管加封外罩殼以后的光電參數(shù)的測(cè)試結(jié)果表明在表Ⅱ中。

　　表II所示數(shù)據(jù)表明外罩殼使電弧管冷端溫度上升、更多金屬鹵化物蒸發(fā)，管內(nèi)氣壓上升，所以與裸電弧管相比，其燈電壓顯著提高，同時(shí)光效、顯色指數(shù)等參數(shù)均大幅度改進(jìn)、充分顯示出了陶瓷金鹵燈的優(yōu)越性能。表Ⅱ數(shù)據(jù)還表明成品陶瓷金鹵燈豎直點(diǎn)燃和水平點(diǎn)燃時(shí)性能差別不大，這是由于外罩殼使電弧管溫度特別是冷端溫度大幅度提升的結(jié)果，兩種情況下燈的冷端溫度均足以保證金屬鹵化物充分蒸發(fā)，使電弧管中的狀態(tài)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。但表II數(shù)據(jù)表明水平點(diǎn)燃時(shí)燈壓降還是提高了5V，光效和色溫略為降低，但顯色指數(shù)稍稍上升。這是由于與豎直點(diǎn)燃相比水平點(diǎn)燃時(shí)電弧管中的冷端溫度稍高，金屬鹵化物蒸發(fā)更為充分，蒸汽壓力相應(yīng)升高所至。

　?、?小功率陶瓷金鹵燈是當(dāng)前光伏照明的最佳燈選

　　實(shí)際測(cè)試表明目前陶瓷金鹵燈的光效僅次于高壓鈉燈，但是陶瓷燈的顯色指數(shù)則遠(yuǎn)高高壓鈉燈，通常都在85以上并且很容易做到90甚至95。陶瓷金鹵燈的壽命很長，即使最難做的20W、39W等超小功率燈種其壽命也能達(dá)到8000小時(shí)或以上。陶瓷金鹵燈雖然是一種超新型的高性能光源，但卻有十分傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其巨大光能集中在很小的中心發(fā)光體中，因此很容易與各種現(xiàn)有的成熟高效燈具匹配，產(chǎn)生非常好的照明效果。利用完全成熟的技術(shù)可以為這種高性能點(diǎn)狀光源很方便地設(shè)計(jì)出具有理想配光曲線的燈具取得最佳照明效果，例如用一支39W的小功率陶瓷金鹵燈配置在現(xiàn)有的150W的高壓鈉燈路燈燈具中，安裝在不同高度時(shí)的照明效果示如下表：

　　上表測(cè)試結(jié)果表明這對(duì)小區(qū)的道路照明是十分理想的。表Ⅱ數(shù)據(jù)還表明有外殼時(shí)點(diǎn)燃位置對(duì)燈參數(shù)影響不大，通常產(chǎn)品說明書大都標(biāo)明要求豎直燃點(diǎn)，但是我們的數(shù)據(jù)表明水平點(diǎn)燃略好一些?？紤]到電弧管內(nèi)部情況水平點(diǎn)燃對(duì)燈本身更為有利。

　　目前陶瓷金鹵燈的制造成本相對(duì)較高，但是由于燈的高效、節(jié)能和長壽命而使較高的價(jià)格得到了充分補(bǔ)償。光伏照明中的最大制約條件是電能，在這樣的條件下，最節(jié)能、壽命最長的陶瓷金鹵燈自然成為最佳燈選。

　　Ⅴ 光伏照明是一個(gè)急待開發(fā)系統(tǒng)工程

　　由于能源及環(huán)保問題，使得光伏照明成為一個(gè)十分迫切而又熱門的課題和話題，關(guān)心這個(gè)問題的機(jī)構(gòu)和人員不少，但是應(yīng)當(dāng)主要從其巨大而深遠(yuǎn)的意義和效果去考慮，不能單純將之看成是一個(gè)商機(jī)，目前有關(guān)無關(guān)的行業(yè)和人員都想插一腳，唯恐失去這個(gè)商機(jī)。這雖然也是一個(gè)商機(jī)，但必須到明天才能成為大的商機(jī)，這是一個(gè)涉及環(huán)境、涉及人類的生存和發(fā)展的千秋大業(yè)、涉及子孫萬代的重要課題和事業(yè)，必須把其真正的意義放在首位。目前這種照明還遠(yuǎn)未達(dá)到普及推廣的程度，例如目前這種電力的成本約為火力發(fā)電站的十倍，太昂貴了，需要進(jìn)行深遠(yuǎn)和長遠(yuǎn)的規(guī)劃并采取相應(yīng)措施，踏踏實(shí)實(shí)地去研究、開發(fā)、實(shí)踐，在確實(shí)成熟以后再穩(wěn)步地推廣，這個(gè)項(xiàng)目是不可能一蹴而就的。

　　光伏照明是一項(xiàng)高科技工程，有諸多環(huán)節(jié)緊緊聯(lián)系在一起，首先需要有高效能、長壽命、廉價(jià)的光電轉(zhuǎn)換器件光伏電池或類似器件，目前使用的硅光電池的轉(zhuǎn)換效率有待進(jìn)一步提高，成本有待下降，使用壽命和承受各種惡劣環(huán)境和條件的能力有待考驗(yàn);光伏照明還需要一種將白天的太陽輻射轉(zhuǎn)換得到的電能儲(chǔ)存起來供夜間照明用的高效率、低損耗、長壽命、廉價(jià)的蓄電池，這是一個(gè)比光電轉(zhuǎn)換器件難度更大，存在問題更多的瓶頸，處理失當(dāng)還會(huì)成為一個(gè)嚴(yán)重的污染源;它還需要一種高效率、高可靠、使用方便、廉價(jià)的能將蓄電池電能變換為可以直接點(diǎn)燈的電源的電器電子鎮(zhèn)流器或變壓器等轉(zhuǎn)換器件;它還需要有一種高性能、高效率、廉價(jià)的能將光源輻射的光能經(jīng)濟(jì)合理地分配到需要照明的區(qū)域的燈具;它還需要一些高效、可靠的控制器件，包括定時(shí)器、傳感器等。目前普遍使用的酸鉛電池必須要有可靠的充電保護(hù)電路，既不能充電過度(不大于14V)使用時(shí)又不能放電過度(不小于10.4V)，否則電池壽命將大受影響;當(dāng)然更關(guān)鍵的是它需要有一個(gè)高效率地將電能還原為光能的高性能器件這就是本文專門討論的光源，這個(gè)關(guān)鍵問題現(xiàn)在我們已經(jīng)很好地解決了，這就是小功率陶瓷金鹵燈。目前存在的突出的問題是鉛酸電池的不到兩年(或說4年)的壽命對(duì)于光伏照明太短了，這些廢衰的鉛酸電池如處理不當(dāng)，則將成為所實(shí)施的綠色照明中的一個(gè)嚴(yán)重污染源而使光伏照明的意義大幅度降低?？梢娕c光伏照明配套的一系列管理體制有待建立和完善。

　　從太陽光能轉(zhuǎn)換為電能，再從電能的轉(zhuǎn)換到光能的鏈條中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要我們進(jìn)行不懈的努力去思考、設(shè)計(jì)、大膽地試驗(yàn)，并持續(xù)地進(jìn)行改進(jìn)，不斷地逐步完善、完美，在這個(gè)偉大的任務(wù)取得扎實(shí)有成效的結(jié)果以后再大力普及、全面推廣。這項(xiàng)涉及人類千秋萬代的偉大、艱難而光榮的長期使命有待我們鍥而不舍地努力完成。

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