利用鈉放電時產生的高壓 (0.01MPa以上)鈉蒸氣獲得可見光的電光源。普通型高壓鈉燈發光效率高達 130lm/W,相當於螢光高壓汞燈的2倍,僅低於低壓鈉燈。

  簡史 高壓鈉燈的研製始於20世紀30年代,當時是為瞭改善低壓鈉燈單色性太強、顯色性很差、放電管過長等缺點。研製過程中遇到兩個主要問題:一是放電管材料問題。要提高鈉蒸氣壓,使蒸氣壓強達到2.67×104Pa左右,管壁溫度須維持在700℃以上,這時燈的顯色性大為改善,亮度提高。但是,高溫高壓工作的鈉蒸氣將加速腐蝕玻璃,因此必須找到一種既能耐受高溫、又能抗鈉腐蝕的透明管材。經過長期努力,1956年美國通用電氣公司的R.L.科佈爾研究成功半透明多晶氧化鋁陶瓷管,為高壓鈉燈的研制成功創造瞭先決條件。第二個問題是金屬與陶瓷的封接問題。由於陶瓷被加熱到一定溫度時會很快從固體融化成液體,在固態和液態之間無膠粘狀態,所以必須用特殊方法與金屬電極進行封接。1958年J.F.魯斯成功地將陶瓷與鈮帽封接在一起,但這項技術首次用於氙燈而不是高壓鈉燈。直到1961年,美國通用電氣公司才正式試制成功世界上第一隻高壓鈉燈。

  結構 高壓鈉燈的結構見圖1。放電管是燈的關鍵部件,直接影響燈的光電參數及壽命,多采用耐高溫、耐高壓、抗鈉腐蝕的半透明多晶氧化鋁陶瓷管制作,兩端采用金屬陶瓷封接工藝,通過鈮管(或鈮絲)將電極與外引線導通;放電管內充入鈉、汞和惰性氣體。高壓鈉燈的放電管有鈮帽結構和陶瓷帽結構、鈮管結構和鈮絲結構、有排氣管結構和無排氣管結構之分,其中陶瓷帽、鈮管、無排氣管的為較理想的結構。

  光譜特性 低壓鈉蒸氣放電由鈉D線構成,其光譜在可見區主要隻有兩條共振譜線(波長589.0和589.6nm),因此光色很差。在高壓鈉燈中,隨著鈉蒸氣壓的升高,由於共振輻射的自吸收而使鈉 D線發光減弱。但當鈉蒸氣壓繼續增加時,鈉D線兩側光譜連續、發光加強,形成一個較寬的光譜帶,同時在長波段部位也出現輻射,燈的發光效率仍然很高(圖2),從而使光色得到改善。光譜加寬的原因主要是由於鈉原子的相互碰撞而使共振加寬。

  分類 高壓鈉燈分類方法很多。一般根據顯色性分為普通型(標準型)、改進型和高顯色型。各類型的基本特性參數見表。

高壓鈉燈特性參數

  普通型(標準型)高壓鈉燈適用於街道、廣場、車站、港口、機場等場所大面積照明;改進型高壓鈉燈用於一般室內照明;高顯色型高壓鈉燈適用於要求高顯色、高照度的場所照明。

  現狀及發展趨勢 20世紀60年代以後,高壓鈉燈發展極為迅速。普通型高壓鈉燈已進入技術成熟階段。80年代,微機控制的高壓鈉燈自動化生產線的生產能力高達100萬隻/年;世界平均年產量在2000萬隻以上。中國80年代末年生產能力為 200萬隻。今後是重點發展小功率(70W以下)和高顯色型高壓鈉燈,開發它在室內照明領域的應用,同時解決普通型高壓鈉燈原材料及其配套成本過高、不利於推廣應用等問題,積極開拓市場,力求在較大程度上取代目前仍在使用的發光效率較低的高壓汞燈,實現照明節能。