歐普照明培訓教材-資料下載頁

　　

【正文】 發射材料是氧化鐿，低壓鈉燈和熒光燈用的是基于鈣、鋇和鍶的氧化物的發射材料。 塑料材料優點：多用性和設計的靈活性。缺點：降低了抗高溫性、抗化學腐蝕性、強度以及紫外線的穩定性不理想。特性和等級：兩種主要類型：熱塑性塑料（可重新熔融及循環使用） ，熱固性塑料（在工藝中不可逆） 。傳統使用熱固性塑料的附件如燈座已被熱塑性材料特別是聚碳酸酯所取代。塑料可耐約 200℃的高溫，但在更高溫度下，將硬化、脆化且發生顏色的變化，價格較貴，阻燃性好。應用：燈具本體、漫射器、折射器、反射器、端蓋、燈座、襯套、接線板和松緊螺旋扣。1）超高溫塑料（160℃~200℃）：聚苯硫醚（polyphenylene sulfide）不透明材料，表層能鍍鋁，常用于小燈具主體和反射器，有較好的阻燃性。聚醚胺（polyetherimide ）常用于高達 180℃的環境中，為半透明材料，表面能涂冷光膜，從而能透射紅外線與反射可見光（也稱冷光束） 。在此溫度范圍內，還有一些其他材料可應用，如聚醚砜（polyethersulfone） ，阻燃性好，但隨溫度升高，硬度下降，且外觀為淡黃色，所以不能用于折射器和反射器。2）高溫材料（130℃~160℃）玻璃增強聚酯（GRP）熱固性塑料，應用于大部分街道照明燈具及泛光照明燈具。可與鋁相媲美，并可組成片狀模塑組合物（SMC）或團狀模塑組合物（DMC） 。價格低、化學強度高，但易磨損且抗紫外輻射較差，應用于熱帶環境下，表面在短時間內變得無光澤。無固有的阻燃性，22 / 88但可通過添加劑獲得此性能。聚苯并噻唑（polybutylene terephthalate） （PBT）熱塑性塑料，相當于 SMC 和 DMC，有幾乎相同的耐溫性能。應用于大部分熒光燈的燈帽有護套，也用于制作聚光燈和室內裝飾燈的燈具，阻燃性好，防紫外輻射也令人滿意，同 SMC 和 DMC 相比，加工性能好。透明折射材料的最高工作溫度在 140℃~160℃之間。過去，抗紫外輻射的穩定性是一個問題，但現在聚酯碳酸酯（polyestercarbonate）的應用，在街道照明的碗形燈罩上提供了一個令人滿意的性能。3）中溫材料（100℃~130℃）聚碳酸酯（polycarbonate）在此溫度范圍內，是主要品種，抗沖擊能力強，通常以透明或有彩色形式做成燈具本體、漫射器、折射器、反射器和以阻燃性為先決條件的附件，如燈座。應用于反射器時，這種材料將被鍍鋁。相對于沖壓反射器和旋壓反射器而言，這類反射器更為節約，而且可生產更為復雜的反射器。在熱氣候的紫外輻射下，聚碳酸酯變黃的趨勢仍舊是一個問題，這種情況通常在高功率汞放電燈中牽涉到。在強烈的紫外輻射的場合，要把材料的工作溫度限制 15℃~20℃。聚碳酸酯已經成功地和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）混合成一種有光澤的合成材料，可用于裝飾性燈罩和燈具本體。聚丙烯（polypropylene）長久以來被當作“劣質”的工程材料，硬度低、易蠕變及紫外穩定性較差等特性，盡管它有較好的不易損壞的特性。現在這種材料的紫外穩定性已經有了很大提高，能用于街道照明的傘罩，帶來很大的經濟性。一般適用于受力不強的物件，如松緊螺旋扣、緊固板等。聚酰胺（尼龍，polyamide） ，聚甲醛（acetal） ，聚苯醚（polyphenylene oxide,PPO）適用于管索釘，夾子和松緊螺旋扣，阻燃能力較好，但紫外穩定性差。如果尼龍用在不適合的環境下，將發生褪色現象并且脆化。4）低溫材料（＜100℃）在此溫度范圍內，熒光燈照明中考慮到高透明性，折射器和漫射器主要使用聚甲基丙烯酸甲酯（acrylic,PMMA）和聚苯乙烯（polystyrene）前者較后者貴，但有較好的抗紫外特性和耐高溫特性（前者 90℃，后者 70℃） 。兩者均無阻燃性。聚氯乙烯（polyvinyl chloride,PVC）23 / 88有較好的阻燃性，但透射系數非常低 ABS、PVC 和不透光聚苯乙烯也常用于裝飾物，如燈座、蓋和低溫燈具體，PVC 還用于壓制導軌系統，除 PVC 外，其他材料的阻燃性都較差。5）塑料工藝注模成型是熱塑性塑料的一種主要成型方法，特別用在大批量生產中。注射成型可生產有復雜外形、薄壁且有較好外表層的產品。其他成型工藝還包括擠壓、漫射槽形的滾壓、吹塑和真空成形。產品的形狀決定了工藝的難易程度。擠壓和滾壓工藝的主要產品有丙烯酸和聚苯乙烯的棱鏡板。通過吹塑和真空技術，可將薄板進一步加工。最近幾年發展了一種新技術—塑料模型制造用的三維造型技術，電腦控制的激光在樹脂槽內加工出 3D 造型。用此方法生產的錯綜復雜的產品可與注模成型產品相媲美，這種技術對于小件復雜反射器或折射器非常有效。SMC 等熱固性塑料的制造要經過壓力成型過程。DMC 更適用于注模鑄造。 填料與封接材料傳統材料包括靛類，氯丁橡膠和 EPDM 泡沫橡膠，以及注塑時反應的聚氯酯泡沫，這些材料用于常規低溫（＜140℃）區域。高溫區域（＞200℃）使用擠壓或模壓或切割的硅樹脂。最新的革新是使用于注塑時反應的方法，能得到無接縫的高質量的密封。在燈工作數千小時壽命期間內和在相當寬的工作溫度范圍內，要求燈頭焊泥能提供對各種熱膨脹系數及其不同的燈用材料之間可靠的機械連接。用來將金屬燈頭固定在玻璃泡殼上的材料由約 90%的大理石粉充填物，摻雜加入酚醛的、天然的和硅酮的樹脂所組成。為了將陶瓷燈帽固定于熔融石英燈體上，需使用具有更高熔點的焊泥，主要由混有無機粘合劑如硅酸鈉的二氧化硅組成。 氣體燈用的主要氣體都是空氣的組成部分，通過分餾的辦法得到。常常用來控制各種各樣的物理和化學過程。還利用氣體本身的特殊性能來產生光。燈工作時，在達到高溫的條件下，很多燈用材料的化學活性會大大地增強。為了避免燈結構材料的嚴重破壞，必須嚴格控制氧化和腐蝕現象，這種控制方法是使燈內的工作環境由惰性氣體或非活性氣體組成。蒸發和濺射等物理過程常常會縮短燈絲、電極等重要組件的壽命。當充以惰性氣體且氣體密度以較大時，這種現象危害的程度會大大減弱。雖然在某些白熾燈內，可用密度較氬氣高的氪氣來減少熱的傳導和更好地抑制鎢絲的蒸發，以延長燈的壽命，但在實際應用中，往24 / 88往通過在燈內充入氬氣來達到這個目的。氮分子具有能遏制燈內帶有不同電位的組件之間形成破壞電弧的能力，所以燈泡的充填氣體一般由氮或氮和惰性氣體氬和氪組成的混合氣體。在氣體放電燈中，所用的單分子氣體是氬、氖和氙。作用是幫助放電啟動和在主放電區承擔緩沖氣體的角色。因為潘寧效應的混合氣體能幫助氣體放電的啟動，因此它對氣體放電光源顯得尤其重要。在潘寧效應的混合氣體中占 99%成分的主要氣體亞穩態能量必須較低，其值應高于摻雜的少量氣體的電離電位能，這樣才能滿足產生潘寧效應的要求。例如：99%的氖加 1%的氬和少量低氣壓的汞蒸氣，就是很典型的潘寧效應混合氣體的實例。當氣體放電發生時，首先激發氣體成分的原子到亞穩態，這類激發到亞穩態的原子有相對較長的壽命，一旦它們與混合氣體中摻雜的少量氣體的原子相碰撞時，其所具有的亞穩態能量就足以將這些原子激發到電離態，從而完成電離過程。在鹵鎢燈里，有些氣體和蒸氣還發揮化學功能。活性氣體例如溴化氫、三溴甲烷、二溴甲烷、一糗甲烷等等摻雜到惰性氣體中起充入鹵鎢燈內，從而使鹵鎢燈形成鎢的輸運循環。另外，金屬鹵化物氣體充入氣體放電光源內，能發揮其特有的作用。由于燈的工作溫度很高，所以燈內某些重要組件對少量會產生氧化和摻碳的氣體的存在十分敏感。這類氣體是氧、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物和水蒸氣。這些氣體是相當普遍的沾污劑，可通過抽真空除氣處理盡可能地減小它們的危害和在封離后通過消氣劑的作用來縮小它們在燈內的活性。在大多數燈的填充氣體中，這類有害的雜質氣體只允許占總的充填氣體量的百萬分之幾。 消氣劑材料燈泡工作時，某些燈絲和電極一類的組件會達到很高的溫度，它們的性能對周圍的氣體十分敏感。它們很容易和殘留的氧、水蒸氣、氫和碳氫化合物起反應，從而影響燈的性能。因此，應該排除這些殘留氣體或者將其減少到不影響燈泡性能的水平。用于除去燈泡封口后殘留在泡殼或燈管內雜質氣體的材料稱為消氣劑。作用主要是依靠某些固體，通常是金屬，通過它們的吸收作用、吸附作用和化學反應來收集燈內的殘留氣體。其作用過程常常需要某種形式的加熱活化。使用時，可將消氣劑制成細絲和薄片狀放入燈內，或有選擇地沉積在某個組件表面上。常用作消氣劑的金屬是鋇、鉭、鈦、鈮、鋯及它們的某些合金。消氣劑的選用取決于必須除去的氣體和燈泡的種類。有一種非金屬消氣劑，它能有效地除去燈泡內常用的惰性氣體中的微量氧氣和水蒸氣，長期以來被廣泛使用，這種消氣劑就是磷。消氣劑通常有兩種形式：蒸散消氣劑和體積消氣劑。蒸散消氣劑的使用，是在真空器件封離后，通過對活性金屬迅速地加熱或瞬時蒸散，使它們以薄的沉積或膜的形式出現在選擇的組件上，從而起到消氣的作用。如磷、鋇、鎂就是這種蒸散消氣劑的典型例子。體積消氣25 / 88常以金屬絲、結構件以及半疏松的沉積物的形式置于燈內。當溫度升高時會吸收氣體，這種消氣劑在燈泡的整個壽命期間都有效。鈦、鉭、鋯和某些鋯鋁合金就是常用的體積消氣劑。 玻璃與石英玻璃商用生產的玻璃可以劃分為三大類:納鈣硅酸鹽、鉛堿硅酸磠和硼硅酸鹽。制燈工業中最常用的是鈉鈣硅酸鹽玻璃，因為這種玻璃只要將爐料的組成稍加改變即可以，用普通的白熾燈、熒光燈以及小功率放電燈的泡殼材料。普通燈泡和熒光燈管的內部玻璃組件、各類小的白熾燈泡殼，特別是采用楔型燈座的各燈燈泡是用鉛堿硅酸玻璃制造成的。鉛玻璃與 鈣玻璃相比，其優點之處在于它有高的電阻率，能防止夾封處發生電解作用。鉛堿玻璃很容易和鈉鈣玻璃泡殼封接，并比它的軟化點低，操作溫度范圍也比它寬，這些因素都有利于燈泡的生產。常規聚光燈的泡殼和大功率放電燈的外玻殼，因工作溫度太高，不宜采用鈉鈣硅酸鹽玻璃，而要采用硼酸鹽玻璃，它能承受較高的工作溫度和想當低的膨脹系數。普通玻璃不適合制造體積小、功率大的光源。因此都采用透明的硅石作為泡殼材料，這種材料基本上是純的二氧化硅，在燈泡工業中俗稱“石英玻璃” ，雖然它是玻璃狀的，但它不是晶體。石英玻璃一個顯著優點是有高的透明度和好的抗熱沖擊性能，工作溫度高（達到900 攝氏度） ，光學透過特性好，不像普通玻璃只能透過少量的小于 300nm 波長范圍的輻射。純的石英玻璃的有效透射范圍從 160nm 的紫外線到 4000nm 的紅外線。選擇燈用玻璃材料的一個重要條件是能夠和其他材料氣密地封接，特別是和金屬的氣密封接。要和金屬有理想的無應力的氣密封接，玻璃應具有以下的性質：? 玻璃的熱膨脹系數應在相當大的溫度范圍內和金屬的膨脹系數相匹配，特別是從退火溫度到室溫的范圍內。? 在封接部位必須是可塑的。? 對空氣的腐蝕必須有足夠的化學抵抗力。? 它的電阻率、介電常數和介電損耗必需是令人滿意的。? 必須是完全勻質的，它的性質不隨批號而波動。 陶瓷1）光學陶瓷26 / 88含二氧化硅的玻璃在高溫與高壓下易受到堿金屬蒸氣的侵蝕，因此要求制造能在高溫和高壓下耐受化學侵蝕的泡殼材料，告別是高壓鈉燈的制造中需要這些材料。現代陶瓷技術的進展，已有可能制成幾乎達到理論密度的多晶金屬氧化物壞體。使用這種材料制成的產品基本上是無氣孔的，因此可透過絕大部分入射的可見光，再加上它所固有的耐熔性質，使它成為一種制造高溫電弧管的有效材料。氧化鋁、普通的尖晶石、氧化鎂、氧化鈹、氧化鋯、氧化釷、氧化釔以及各種稀土氧化物均可成為制造半透明和全透明的陶瓷材料。目前，在制燈中應用得最廣的是氧化鋁。除了各種礦石中含有氧化鋁之外，已發現天然剛玉、藍寶石和紅寶石都是較純凈的氧化鋁。它結晶有兩種不同的形式，一種是不完整的立方 r 相氧化鋁，僅在約 1000℃ 以下才保持穩定，在這溫度以上時就形成另一種穩定的 a 相氧化鋁，a 相氧化鋁是所有化合物中性能最穩定的，它幾乎不溶于強無機酸，不受大多數金屬（包括鈉在內）和無水鹵素的侵蝕，僅在高溫下能和堿類起某些反應。它的熔點為2050℃，具有良好的抗熱沖擊性能。多晶半透明氧化鋁（PCA）管也可用一般的陶瓷制造方法來生產，廣泛用于高壓鈉燈（HPS）的制造。壁厚為 1MM 的陶瓷管的可見光的總透過率可以超過 90%。全透明的氧化鋁陶瓷管直接從熔融的氧化鋁生長而形成所需尺寸。這些管子實際上是純單晶的藍寶石。這種材料雖有極好的耐熱性和化學特性，透明度也好，但目前它對可見光的總透過率并不比多晶氧化鋁高，另外，其各向異性的熱膨脹使得很難獲得這種材料的可靠和長壽命的封接。2）普通陶瓷雖然普通陶瓷包括有不同萬分和性質的材料，但是最普通的陶瓷主要由不同比例的氧化鋁和二氧化硅所組成。按其自身的力學、電學和熱學的性質而被選用。常被用作燈座和燈頭，具有良好的機械強度、抗熱沖擊的能力以及在工作溫度范圍內有良好的電絕緣性能和耐潮氣的侵蝕等。傳統的電氣絕緣陶瓷材料是電瓷，有相當高的介電損耗系數，只是它的抗熱沖擊性能不錯，但其電阻率卻隨著溫度的升高而迅速降低。這些缺點使電瓷在很大程度上被皂石材料代替。皂石價廉，容易由機器生產，它能被做成各種形狀以適用于不同燈泡的設計需要。以鋁礬土為基本材料的陶瓷含有鋁礬土約 90%，用作高強度氣體放電燈的基板，這類用途的陶瓷表面很有光澤，以免表面吸濕造成電擊穿。1 光控制用材料反射器：兩種類型：規則反射和鏡面反射，只包括反射角等于入射角的反射光；漫反射，包括所有反射的光。27 / 88折射器和漫反射：在選擇光控材料時，不僅要考慮其光學特性，而且要注意該材料的強度、韌性、抗