汽车氙气大灯(H.I.D)的组成

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发布时间 2008-10-31

  H.I.D.英文全称是 High Intensity Discharge Lamp,这种含有氙气的新型汽车照明前大灯,又称高强度放电灯或气体放电式汽车氙气照明大灯系统(中文简称:氙气大灯)。氙灯亮度高,发出的亮色调与太阳光比较接近,消耗功率低,可靠性高,不受车上电压波动影响,大幅度提高了夜间行车的可视度。目前,只有新款高档车才配置使用了这种新型前大灯。这种灯采用高科技将氙气灌入石英管内,再透过精密的高压包将12V电瞬间提高至23000V,通过高压电激发管内的氙气,在两极间产生一束超强的高色温电弧光。使发光效率和亮度提高了3倍,寿命使用提高了10倍,与汽车使用寿命差不多。H.I.D.灯被誉为二十一世纪革命性汽车照明产品,HID氙气灯取代传统卤素灯将是汽车发展的大势所趋。

  HID色温

  色温 ( Co1or Temperature ) 单位:绝对温度 ( Kelvin, K ) 色温度以绝对温度 K 来表示,是将一标准黑体(例如铂)加热,温度升高至某一程度时颜色开始由红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫)、紫,逐渐改变,利用这种光色变化的特性,其光源的光色与黑体的光色相同时,我们将黑体当时的温度称之为该光源的色温度。色温度在 3000K 左右时,光色偏黄。色温度在 5000K 以上时,光色偏蓝。不同色温度的光,具有不同的照明和视觉效果。不同色温对应不同颜色的光如上图。不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉,从红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫)、紫。眼睛的敏感度随波长的变化而强烈变化。例如,在很好的照明条件下,眼睛对 550nm 波长的光(黄光)的敏感程度是红光或蓝光的 20 倍。这也是为什么大部分车的雾灯和马路的路灯采用黄光的一个重要原因。 色温是度量颜色温度的标准,并不是度量灯的亮度。卤素灯的色温可以由2300K到7000K;HID灯的色温由4200K到超过8000K;灯的色温越高,它对雾和雨的穿透力越差。 以下是不同色温的表现:

  光色温 光效果 3000K 黄色光,强穿透力 4200K 白中带黄,原车配氙气灯 5000K 光全白,欧规最高色温6000K 光全白,略带蓝色 6500K 阳光下的白天 7000—8000K 白中明显带蓝 8000K以上 蓝光,穿透力极差 推荐 :6000K左右的色温正好是最白略微开始转蓝的色温,人眼容易接受,不易疲劳,提高安全性,而卤素灯则较差。

  照明常用术语

  绿色照明:通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明器产品,最终达到高效、舒适、安全、经济、有益于环境和改善人们身心健康并体现现代化文明的照明系统。

  节能灯:指消耗较少的电能而达到较高的光照效果的照明产品,如荧光灯、环型灯、直管型荧光灯、紧凑型荧光灯等。

  光通维持率:灯在规定的条件下燃点,灯在寿命期间内一特定时间的光通量与该灯的初始光通量之比,以百分数来表示。 国标要求:2000h不小于78%。 国外先进水平:2000h不小于90%。 美国能源之星:40%额定寿命时不小于80%。 国内水平:注重质量的企业,并采用保护膜工艺,基本都能达到国标。

  功率因数:交流电路中电压有效值与电流有效值的乘积为视在功率,而有功功率只是其中的一部分。功率因数是灯管的有功功率与视在功率之比。 功率因数低,则电流中的谐波含量越高,对电网产生污染,破坏电网的平衡度,无功损耗增加。

  照明技术就如同其它任何技术和科学学科一样,有其专有之术语。此些特殊用语及观念被用来定义灯及灯具之特性并将测量单位统一化,以下为一些重要之照明用语:

  光及辐射 (Light and radiation) 光是指人眼可以感知为明亮之电磁辐射,也可以说是整个电磁辐射光谱中人眼可以看见之部份;这部份之波长分布在360到830nm,只占已知之电磁辐射光谱中之非常微小之部份。

  光通量 (Luminous flux,Φ)单位为:流明 (lumen, lm) 由一光源所发射并被人眼感知之所有辐射能称之为光通量。

  光强度 (luminous intensity,I ) 光源在某一方向立体角内之光通量大小。 单位:坎德拉 (candela,cd) 一般而言,光源会向不同方向以不同之强度放射出其光通量。在特定方向所放出之可见光辐射强度称为光强度。

  照度 (Illuminance, E)单位:勒克斯 (Lux, lx) 照度是光通量与被照面之比值。1 lux之照度为1 lumen之光通量均匀分布在面积为一平方米之区域。

  辉度 (Luminance, L)单位:坎德拉每平方米 (cd/㎡) 一光源或一被照面之辉度指其单位表面在某一方向上的光强度密度,也可说是人眼所感知此光源或被照面之明亮程度。 重要之测光公式: I,光强度[cd] = 立体角内之光通量 / 立体角Ω[sr] E,照度[lx] = 落在某面积上之光通量[lm] / 此被照面面积[㎡]= 光强度[cd] / (距离[m] )2L, 辉度[cd/㎡]=光强度[cd] / 所见之被照面面积[㎡] η发光效率[lm/W]= 所产生之光通量[lm] / 消耗电功率[W] 发光效率 (Luminous efficacy,η) 单位:流明每瓦[lm/W] 代表光源将所消耗之电能转换成光之效率 色温 ( Co1or Temperature ) 单位:绝对温度 ( Kelvin,K ) 一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标准黑体 (black body radiator)”本身之绝对温度值,此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体之温度越高,其辐射出之光线光谱中蓝色成份越多,红色成份也就相对的越少。以发出光色为暖白色之普通白热灯泡为例,其色温为2700K,而昼光色日光灯之色温为6000K。

  光色 (Light color) 一个灯的光色可以简单的以色温来表示。光色主要可分成三大类: 暖色 :< 3300K 中间色:3300 至 5000K 昼光色:> 5000K 即使光色相同,灯种间也可能因为其发出光线光谱组成不同而有很大的演色性表现差异。

  演色性 (Color rendering )

  一般认为人造光源应让人眼正确地感知色彩,就如同在太阳光下看东西一样。当然这需视应用之场合及目的而有不同之要求程度。此准据即是光源之演色特性,称之为" 平均演色性指数(general color rendering index,(Ra)。平均演色性指数为对象在某光源照射下显示之颜色与其在参照光源照射下之颜色两者之相对差异。其数值之评定法为分别以参照光源及待测光源照在DIN 6169所规定之八个色样上逐一作比较并量化其差异性;差异性越小,即代表待测光源之演色性越好,平均演色性指数Ra为100之光源可以让各种颜色呈现出如同被参照光源所照射之颜色。Ra值越低,所呈现之颜色越失真。

  灯具效率 (Luminaire efficiency) 灯具效率(又称灯具光输出比)是用来评估灯具之能源效率的一项重要标准,其值是将装有光源的灯具所发出之光通量除以所装光源本身所发出光通量所得之商值。

  不可见光 (Invisible Light) 相对于可见光,波长在360到830nm以外的电磁辐射称为不可见光。波长小于360nm的电磁波最为一般人了解的是紫外线,其它还有x射线、r射线、宇宙线;大于780nm的电磁辐射则有红外线及无线电波等。

  光谱 (Spectrum) 光线依波长大小顺序之分布称为光谱。每种光源都可以依其波长组成而在光谱图上显示出其光谱能量分布图(Power Spectrum Distribution) 。太阳光及白炽灯泡之光谱能量分布为连续曲线,而一般放电灯为非连续曲线。

  白炽灯泡 (Incandescent lamp) 白炽灯泡为最早成熟的人工电光源,它是利用灯丝通电发热发光的原理发光。一般而言,白炽灯泡的发光效率较低,寿命也较短,但使用上较方便。

  气体放电灯 (Gas discharge lamp)此类光源之发光原理为其两电极间之气体受电子激发而发光。又可分为低压气体放电灯,如日光灯及高压气体放电灯,如水银灯、高压钠气灯及复金属灯。

  发光二极管 (LED) 发光二极管为特殊材质制成之p-n二极管。在顺向偏压下,电子在接合面流动时,会在再结合而消灭的过程中发光。体积小、发光效率原不高,但近年来发展迅速,适用场合已推广到交通信号灯、指示灯,甚至也适用于一些特殊场合之照明用途。

  照度:单位面积内入射的光通量,也就是光通量除以面积所得到的值。单位:勒克司(lux)。

  显色性:光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度。

  眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光。
 

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