陶瓷金卤灯、 led 灯的比较和未来发展方向

陶瓷金卤灯、陶瓷金卤灯、LEDLED 灯的比较和未来发展方灯的比较和未来发展方向向

------ 节能减碳尽快为地球降温是我们目前科技发展的核心

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佛山市陶瓷研究所

目录目录

• 一．表征光源的重要参数• 二．金卤灯• 三．陶瓷金卤灯• 四．大功率陶瓷金卤灯是未来的方向• 五．陶瓷金卤灯关键技术• 六． LED 小功率照明将成为未来发展方向• 七．在我国发展陶瓷金卤灯、 LED 灯的意义及市场• 八．打破国外在陶瓷金卤灯垄断我方已用自己知识产权的技术成功生产出一体化陶瓷金卤灯放电管

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11 ．．表征光源的重要参数表征光源的重要参数

• 光强度单位 cd﹙烛光﹚是光度量学的基本单位，即：在 101325N/m2 的压力下，处于纯白金凝固温度的黑体的 1／ 6×105m2 表面的垂直方向的光强度为 1cd， 1cd 的点光源在单位立体角发射出的光通量为 1lm﹙流明﹚。

• 光源的特性一般用 2 个参数来表征：

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11 ．．表征光源的重要参数表征光源的重要参数

• 1. 发光效率即：光源所发出光通量与光源所消耗电能之比。单位 lm／W 。此参数越高说明此光源光效越好，越利于节能。

• 2. 光源的色表和显色性；色表和显色性。色表就是人眼直接观察光源时所看到的颜色；显色性是指光源的光照射到物体所产生的客观效果﹙光源使被照有色物体的颜色再显现出来的能力﹚。如果一个颜色物体受照效果和标准光源﹙黑体﹚照射时一样则认为该光源显色性好，其值为 100﹙最大﹚，反之受照后颜色失真，则该光源显色性差，其值小于 100 。

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11 ．．表征光源的重要参数表征光源的重要参数• 举例说明：道路灯采用高压汞灯，

从远处看去发出的光亮而白，但看到被照射的人的面孔时好像人的面孔是青灰色，说明高压汞灯的色表不错，但显色性不好。这里还要说明的是：色温，指：当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体对应的温度就称为该光源的色温。

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表一：主要光源的技术指标表一：主要光源的技术指标FCRIFCRI

光源种类光效﹙ lm／W ﹚

显色指数﹙ Ra ﹚

色温﹙ K ﹚ 寿命﹙ h ﹚

普通白炽灯 15 100 2800 1000

卤钨灯 25 100 3800 2000-5000

普通荧光灯 70 70 10000

高压汞灯 50 45 3300-4300 6000

高压钠灯 100-120 23 1950 24000

低压钠灯 200 1750 28000

高频无极灯 55-95 85 3000-4000 40000-80000

金卤灯 75-95 65-90 4500-5600 6000-20000

LED 灯 10-100 80 60000

二、金卤灯二、金卤灯

• 全卤灯就是在装有特别电极的放电管内充有金属卤化物，有时也充氙气等惰性气体。当接通电源，电极通过金属卤化物放电，产生光效应的照明器具。

• 金属卤化物种类很多，如：镝﹙ Dy﹚、钠﹙ Na﹚、铊﹙ TI﹚、铟﹙ In﹚、钪﹙ Sc﹚、钬﹙ Ho﹚、锂﹙ Li﹚，不同的金属卤化物可产生出不同颜色的金卤灯。

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二、金卤灯二、金卤灯

• 从“表一”可以看出金卤灯光效高，显色性好，寿命长。多种色温，多种颜色，是其它灯具品种不可比的。

• LED 灯的光效从很低到很高，这与生产工艺 ,散热有关。但其光谱几乎集中在可见光频段。

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三．三．陶瓷金卤灯陶瓷金卤灯

• 金卤灯的各种优点被人们逐步认识到，特别是在节能，体积小，兼有白炽灯和荧光灯的双重优点，为世人属目，有极大的生命力，很快在世界范围，特别欧洲发展成各种门类众多的品种，这是其它光源不可比的，被认为：

是 21 世纪人类应用最广泛，最有前途的光源之一。

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三．三．陶瓷金卤灯陶瓷金卤灯• 通常金卤灯的放电管是采用石英﹙ SiO2﹚ 材料制成，在

放电的高温状态下，金属卤化物会与石英产生反应。生成硅酸盐和硅的化合物 , 造成金属卤化物减少：

7SiO2+4ScI3→2Sc2Si2O7+3SiI4

SiI4→Si+4I Si+W→SiW

• 颜色产生漂移，影响透明度，分离出来的硅元素会融解于电极中，使电极发射性能变质 , 放电困难；有些金属离子在灯的寿命过程中逐渐通过管壁渗透，使光源性能变坏。

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三．三．陶瓷金卤灯陶瓷金卤灯• 为了克服这一难题，人们从 20 世纪 60年代就开始研究新的放电

管。 1982年第一只透明多晶氧化铝陶瓷放电管诞生。大量实践证明采用多晶氧化铝陶瓷材料作为放电管比石英材料有如下优点：

• 1. 多晶氧化铝陶瓷在与金属卤化中的金属在 1250℃ 以下不发生任何化学反应，相应陶瓷金卤灯的管壁工作温度能比石英﹙最高950℃﹚增高 300℃ ，于是有效提高卤化物的蒸气压，使灯的光效和显色指数上升。

• 2.由于钠﹙ Na+﹚原子不会因管壁电场的作用而穿透管壁损失掉，因此在整个寿命期间有很好的光电参数﹙光效、显色性、管电压﹚及稳定性。

• 3.陶瓷放电管的几何参数易精确控制，从而使用同一规格灯的参数一至性好。

• 4. 电网电压变化时，灯的色温变化相对要小很多。• 5. 灯的功率变化时光通量和显色指数的变化相对小。• 6. 小功率灯可做成紧凑型，种类多，使用范围广。

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四．大功率陶瓷金卤灯是未来照明四．大功率陶瓷金卤灯是未来照明的方向的方向

• 目前人类光源通常有三大种类： ( 表二 )• 通过金属导体产生光的白炽灯。光效最低，不节能。• 通过晶体产生光的 LED 灯。光效高，结温控制难度大，成本

相对高。• 通过气体放电产生光的 HID 灯。光效高，显色性好，节能。• LED 是目前人们强烈宣传的另一种节能灯，经过几年的实践

人们认识到 LED 灯有很多优点但还需努力克服如何降低结温的问体， LED 灯没有紫外和红外线，没有辐射热，这样人们就自然认为 LED 灯是绿色光源。其实 LED 灯自身没有发光的能量以结温的方式出现 , 要靠传导的方式散出来，结温不控制LED 灯亮度就要下降。现在单只 LED 灯的功率都不能做高，控制结温是主要问题。

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• 正如我国照明专家杨正名先生指出的：• 1. LED 本身性能指标上现在还难以满足要求。• 2. LED 光学系统还不成熟，还需要做大量工作。

• 3. LED冷却系统昂贵。• 4. LED配套控制电路可靠性不高。• 5.整个 LED 照明系统成本太高。• 6.LED 灯在人们的不断努力下会有很快发展的。

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• 表二：三种光源的对比光源特点

金属导体发光

简单、价格低、光效低、不节能

气体放电发光

复杂、光效高、节能、价格适中

晶体发光复杂、光效高、成本高、不成熟

• 通过气体放电产生光的光源统称 HID 灯泡。 HID 灯有如下种类：

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表三：气体放电光源表三：气体放电光源﹙﹙ HID﹚HID﹚ 种种类和特点类和特点

灯种类型特点 Ra﹙显色﹚ 光效 lm∕w

高压汞灯透明型显色性光效差不能使用 14 40

荧光型利用荧粉改善显色和光效 40 55

超高压汞灯电弧管利用汞的连续光谱用作投影光源 - -

高压钠灯高效率型发光管内的高压封入 25 135-145

显色性改进型提高钠蒸汽压改善显色性 60 100

高显色性型进一步提高钠蒸汽压提高显色性 85 60

氙灯发射电弧型利用连续光以及与光仟维组合的 - -

无极灯高频微波硫蒸汽放电型 85 50

普通型﹙ In.TI.Na﹚

把汞之外的光普In﹙蓝﹚ TI﹙绿﹚Na﹙橙﹚

70 80

无极陶瓷金属卤化物灯

高效型﹙ Sc-Na﹚

利用 Na 提高光效 130 95

金属卤化物灯显色性改进型以Na. Na 为基础添加 In.TI.Li 改善闪烁 75 95

高显色型利用稀土元素﹙Dy.Ho等﹚的连续发光 ﹥90 70-80

陶瓷金属卤化物灯

高显色高效型发光管小型化改善发光效率 ﹥90 90-100

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行业及市场结论：行业及市场结论：

• 三种光源：白炽灯进入淘汰时期 LED 功率 5W 以上不成熟，成本高，未来研发。（见后祥细论述）

HID 是未来方向（见后详细论述） HID 灯中陶瓷金卤灯最有前途是发展方向。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术• 1. 陶瓷电弧管的材料：陶瓷金卤灯的高效率与节能是由高质量的放电管保证的，而

高质量的放电管是使用陶瓷材料代替传统的石英材料，使灯工作温度从 950℃提高到 1250℃ 。

陶瓷材料主要使用多晶透明氧化铝，单晶透明氧化铝，透明氮氧化铝。目前主要是多晶透明氧化铝材料，原因是多晶透明氧化铝材料价格相对低，工艺容易掌控。

多晶透明氧化铝材料的纯度要﹥ 99.99％。其中• ⑴． 0.0001％杂质含量应严格进行控制。• ⑵．粉体的粒度 D50 值要控制在﹤ 0.5μm 。• ⑶．在粉体中要加入一定含量的微量元素，以保证烧成后放

电管的平均晶粒不过份长大﹙﹤ 25μm﹚同时在高温下具有较强的抗腐蚀能力，否则要影响透光率和机械强度。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术 • 表四：多晶透明氧化铝粉体杂质含量

粉体平均粒径

﹙ um﹚

比表面 m2／ g Y Mg Ga Fe Ca La Si Zr Na

﹤0.5 3.5 4.5﹤ ﹤1 2 5 10 4 2 10 1 4﹤ ﹤ ﹤ ﹤ ﹤ ﹤ ﹤ ﹤

• 表五：多晶透明氧化铝陶瓷金卤电弧管的主要参数

烧结后原晶尺寸

﹙μm﹚

密度﹙ g∕cm2

﹚

热导率﹙ 1200℃ W/﹚(m.k)

热胀系数(×10-

6/℃ ）

硬度（ HRA ）

抗弯强度MPa

透光率（%）

直线透光率

25 3.99 ﹥×10-2 8 90 370 ﹥98 ﹥30

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术

• 多晶透明氧化铝陶瓷与单晶透明氧化铝陶瓷光通过时有很大差异，单晶透明氧化铝陶瓷几乎无反射，而多晶透明氧化铝陶瓷在子晶之间存在着界面之间的光的返射，同时如果有微小气泡存在，就会发生折射和反射，使光透过率和直线透过率降低。特别是汽泡含有量是衡量陶瓷放电管壳的重要指标。一般要求陶瓷放电管壳的汽泡体积含量不能超过总体积的 0.1% 。汽泡不仅影响光透过率，还严重降低管壳的机械强度。故在制做陶瓷放电管壳除去汽泡是关键之一。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术• 多晶透明陶瓷电弧管材料制作主要工艺点：• ⑴.粉体材料的纯度﹙必须﹥ 99.99%﹚其粒经、粒

度分布比表面见表四• ⑵.粉体材料配料工艺“注 1”• ⑶. 制作粉体材料洁净环境• ⑷.原材料的除泡• ⑸. 成型工艺• ⑹.坯体材料的排胶、脱腊工艺• ⑺.坯体材料的烧结工艺• ⑻.毛坯烧成时晶粒尺寸控制。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术• 注 1 ：添加剂的做用是防止烧结过程中晶粒的过分长

大并得到晶粒大小均匀的结构﹙其晶粒尺寸最好﹤25μm﹚最常用的添加剂是 MgO2 ，添加量适可，其他的添加剂有氧化镧、氧化钇等，其主要功用：保证烧成之后晶粒不长大，晶粒尺寸均匀且晶界尽量薄，减少反射与折射，同时尽量使 MgO2扩散进入晶格内或存在于晶界中，减少尖晶石的生成，提高抗金属卤化物对陶瓷放电管的腐蚀能力。

• 粘结剂的选取非常重要，即要使陶瓷粉体形成具有适当粘度和流动性好坯料，坯料内部绝不能存在有任何气泡，又要使坯料在素烧脱胶后，有机聚会物﹙粘结剂﹚充分脱净，确保烧结后晶粒均匀无气孔，且机械强度高，透光。

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• 2. 陶瓷金卤灯放电管壳形状• 陶瓷金卤灯的另一关键技术是放电管形状问题。陶瓷

金卤灯放电管开始是采用高压钠灯一样的圆柱形，封接也雷同，这就造成了很多的问题：高压钠灯中主要填充物是钠碱性氧化铝材料，正好与之匹配。故高压钠灯上市很成功，不存在质量问题，对金卤灯却完全不一样。金卤灯是壁薄负荷大，壁温度很高，而金卤灯蒸气呈酸性。故封接工艺焊料与高压钠灯完全不一样。高压钠灯管壁负荷小，管壁温度低对形状就无非常要求。而陶瓷金卤灯的形状要求就非常高。

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• 早期放电管的形状： @

• 这种形状高低温端基本没有区分，封接的铌、钼、钨与高温区在一起使其很难承受在高温下的酸性蒸汽的腐蚀。为了降低封接处的高温，各国生产的放电管基本演变成中心为粗圆柱形或球形放电容器，两端为具有细长支撑电极用的套管，这种结构可以大大降低铌、钼、钨与陶瓷封接处的温度，从而保证了稳定可靠的封接后质量和长寿命。

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• 90年代中期，陶瓷金卤灯放电管已基本定为五件式：@

• 中部较粗位置是放电容器，两端用陶瓷塞封口，陶瓷塞中间再各封接支撑电极。

• 这种结构明显降低了两端电极引线封接处的温度，提高了铌杆与陶瓷套管封接的可靠性。但此种结构制做工艺复杂，成品率低，成本高。关键的问题是：陶瓷塞与管壳，电极与陶瓷套管封接处的高温及熔融或汽化的金属卤化物的腐蚀作用仍对焊料具有较大影响，很难满足长寿命的要求。特别是在陶瓷塞中心电极的周边温度较高，且有大量电荷积累和复合腐蚀较为严重。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术• 90年代后期出现 3件式： @

• 这种三件式即把陶瓷塞与电极引线陶瓷套管制成一体，或将放电容器两端管径变细，使与支撑电极的细陶瓷管套直接封在一起，这样就缩短了低熔点陶瓷﹙玻璃焊料﹚封接的周边长度，封接部位被腐蚀的几率减少，灯的的寿命得以延长。

• 三件式的陶瓷放电管加工工艺还是比较复杂，成品率低，成本高。高温金卤灯蒸汽对焊料的腐蚀还是比较严重，对金卤灯的寿命影响很大。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术• 进入 2000年以后，两件式陶瓷放电管出现了。• 两件式结构的放电管的封接部位在放电管的一端，陶瓷塞的内端面有设计平面，有设计成弧面的。封接的方法出现了根本性的改变，各封接面不再使用焊料，而是在素烧前就将各陶瓷组件装配在一起，烧结时利用收缩率的差异，使陶瓷体紧密相接，烧结时封接部位两侧晶粒生长而结合成一个整体结构，但还是接缝。

• 随着工艺的不断改进一体式的放电管出现了，一体式有椭球形、球形、圆柱形、橄榄形。一体式放电管壁厚均匀，没接缝是高光效，高透光率陶瓷金卤灯必不可少的。

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• 目前常用放电管形状基本是椭球形，这种形状接近温度线的分布形状， R为 2 个半径的球，L 为圆柱体。 @

• 这种放电管的主要几何尺寸由灯的功率而定。• 经验公式如下： R=0.368P0.543• A=0.544P+0.5646• A=2R+L• P 为灯的功率， R 为放电管内径， A 为放电

管内长度方向尺寸， L 为圆心间距离。

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五．陶瓷金卤灯关键技术五．陶瓷金卤灯关键技术• 为了改善灯的水平工作性能，一般灯的长度不超过直径的 1.5倍，一般设计成短粗形状。实践证明椭球形放电管比圆柱形放电管优点表现在如下各方面：

• （ 1）同样功率的陶瓷金卤灯放电管椭球形比圆柱形要轻。这就意味着椭球形放电管热容量小、成体低。

• （ 2）陶瓷金卤灯椭球形放电管预热时间和达到全通光所需时间短。

• （ 3）椭球形放电管可以避免液态金属卤化物聚集在冷端附近，减缓了对陶瓷放电管壳的腐蚀，使其寿命延常。

• （ 4）陶瓷椭球形放电管的表面温度要比圆柱形低，且温度梯度小，分布均匀。

• （ 5）陶瓷椭球形放电管与陶瓷圆柱形放电管相比，明显在光效，显色性，光通维持率要好。

• （ 6）陶瓷圆柱形放电管工艺过程比较复杂成品率低，而椭球形放电管制造，工艺先进，成品率高。

• 结论：发展陶瓷金卤灯应优先考虑一体化椭球形的透明陶瓷放电管。

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六．六． LEDLED 小功率照明将成为未小功率照明将成为未来发展方向来发展方向

• 1.LED 灯的机理• LED 是由Ⅲ一 IV族化合物，如 GaAs﹙砷化镓﹚、 GaP﹙磷化镓﹚， GaAsP﹙磷砷化镓﹚等半导体组成 . 其核心是 PN结， PN结有正向导通，反向截止，击穿特性。在一定条件下 PN结有发光的特性。

• 当 PN结晶片通电时，电子和空穴扩散运动大于漂移运动 ,N区带负电的电子移动到 P区与带正电的空穴复合，同时 P区带正电的空穴移动到N区与带负电电子复合，复合时产生的能量一部分产生光子，也就是发光。电子和空穴之间的能量﹙带隙﹚ Eg 越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应【入=1240／ Eg（mm）】可见光的频谱范围内蓝色光、紫色光携带的能量最高，桔色、红色光携带能量最少。

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• PN结发光过程包括三部分：• ◆注入的电子与价带空穴直接复合而发光• ◆光子被发光中心捕获到再与空穴复合发光。• ◆除了这种复合发光外，还有些电子被非发光中心捕获，而再与空穴复合。每次释放能量不大，不能形成可见光。

• 发光复合量相对于非发光复合的比例越大光量子效率就越高，由于复合是在电子扩散区内发光的所以光仅靠近 PN结面数 μm 内产生。当 LED 的环境温度升高，﹙就是 PN 的温度随功率增大而温升时﹚ PN结发光的波长就会红移，亮度会明显下降。发光的均匀性，一致性变差最后失去亮度。

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• 2. LED 照明存在很多优点：• ⑴． LED 低压驱动﹙ 3V-24V 之间﹚安全。• ⑵． LED 光谱基本在可见光范围，节电。• ⑶． LED 是电子光场晶体发光，寿命长。• ⑷． LED环保无害。• ⑸． LED 响应速度快。• ⑹． LED 颜色比较丰富。• 根据这些优点很多人士预言： 2010年 LED将全面取代白炽

灯、节能灯、高压钠灯。实际情况还不是这样：• 在北京、广州、佛山等地，用 LED 灯做为路灯示范道路照明，红移现向严重，明显 LED 灯温控有问题。

• 而陶瓷金卤灯在上海曹溪北路，七浦洛、重庆、中山四路照明试验，一年跟踪调查结果，安全性舒适度均有显著提高，且节能 40% 以上，反应很好。

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• 3. 为什么会产生这种情况？• LED 的致命问题在於“ PN结温升高”。 PN结温每升高 1℃ 就产生 1%0 光衰。虽然白炽灯的可见辐射只有 3%-5% 但红外线高达 80% 以上，白炽灯的热量可通过热辐射方式传出。

• 而 LED 几乎没有辐射红外线，热传导高达 50%-80% ，故 LED 的热负荷高过白炽灯，如果没有很好的散热就会造成 PN结和基底产生较大的温度，光效和寿命大辐下降。远远达不到理论上的指标。

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• 目前市场销售的大功率白光 LED芯片多数处于过负荷运转， PN结温在 100 -200℃ ℃ 之间，芯片本身性能下降，荧光粉受到灼伤，其实际寿命也只有2000-3000h ，光效实际也超不过 50-60lm/W 。

• 一个 10W的 LED 灯， 40% 4W﹙ ）能量转化成可见光， 60% 6W﹙ ﹚的能量加热 PN结，如果没有有效的降温手段， LED芯片很快就会烧毁。 5W 以上的LED 制做是非常困难的。

• 如果没有 5W 以上的大功率 LED ，光效达不到50lm/W 以上，单支 LED 光通量达不到 500lm 以上，做照明光源是无意义的。

• 且多粒 PN结芯片组装存在光学设计问题。• 如何能决 LED 的散热问题，是制作大功率 LED 灯的

瓶颈。解决这一瓶颈：结构陶瓷

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• 4.LED 灯的使用方向与散热方法：• （ 1）小功率的 LED 照明﹙手机背光、手电筒等﹚是可以的，

采用工程塑料压铸镀银，就可解决散热问题。• （ 2）中功率的 LED 照明﹙液晶电视背光、大型广告屏背光﹚使用陶瓷氧化铝支架，集中解决散热问题。（风冷）

• （ 3）大功率 LED 照明，不能使用铝、铜等金属材料散热，原因为金属和晶体热膨胀系数不一样，差异性很大，使 LED光效下降。大功率的 LED 照明从国际范围来分析，可采用高温烧结的高科技陶瓷氮化铝、铝基碳化硅材料来解决，但成本很高，如何大生产将低成本，是我们要做的重要工作。

• （ 4）当然人们在寻找各种其它能解决 LED 散问题 :改变 PN结自身功耗温升，增加光量的密度，采用超薄、高导热、高绝绿透明陶瓷作基﹙底﹚等等。

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• 5. 我们可以下这样的结论：• .LED 灯和陶瓷金卤灯是 21 世纪最有前景的两

类高效节能新光源，各有所长。• .LED 灯重点在于：降低结温，提高单支功率，取代节能灯、荧光灯、白炽灯在各种有背光显示的示窗上发挥作用。

• .陶瓷金卤灯使用重点，大中功率，展示照明的主体光源，大场合照明光源。取代高压钠灯、汞灯、石英金卤灯。

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七．在我国发展陶瓷金卤七．在我国发展陶瓷金卤灯、灯、 LEDLED 灯的意义及市场灯的意义及市场

• 照明耗电在每个国家的总发电量中占有不可忽视的比重。在我国这样的人口大国，照明耗电占全国总发电量的 10%-12% 。耗电达三峡水利发电工程全年总发电能力﹙ 840亿度﹚的两倍左右。在终端用电中仅次于电机居第二位。

• 照明用电属于峰荷用电，我国照明电光源又是以传统低效白炽灯和光效低、材料消耗大、寿命短高压汞灯为主，高效照明器具：高压钠灯、金属卤化物灯灯应用的不多，普及率很低，主要用于大城市的路灯照明和部分商业照明。

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• 1993年我国的电光源产量为 37亿只， 2008年是 42亿只。其中白炽灯占 61% ，白炽灯与荧光灯的比例8.9 1﹕ 。而日本、法国等国家是 1 2.5﹕ 。随着经济的发展，人们对居住条件和生活环境的要求不断提高，对照明产品的要求也逐年增长。面对不断在增加的需要，如何引导消费者合理使用电能，节约照明用电，削减峰荷，减少火电厂的投入，加大环境保护措施已为当务之急。

• 目前我国 6MW及以上火电机组发电占用煤炭总产量的 32% 以上，火力发电已成为我国碳排量的最大的源头。火力发电每年对空气生产大量污染物： CO2、SO2、 NOX 等气体，以及大量的可吸入尖埃﹙见表﹚

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• 使用燃煤、油、天燃气火力发电 1 千瓦小时所生产的污染物

污染物燃煤油天燃气

CO2 Kg﹙ ﹚ 9 3.7 -

SO2 Kg﹙ ﹚ 1100 860 640

NOX Kg﹙ ﹚ 4.4 1.5 2.4

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• CO2 在大气中不断累积，吸收地面释放的红外辐射，形成大气的温室效应，导致地球变暖，冰山融化，海平面上升，改变生态环境，影响人类的生存空间。

• 大气中的 SO2、 NOX导致大气酸雨泛滥，地球表面材料加速腐蚀，破坏土壤和水的质量，影响植物、水生物的生长，进而影响人类的健康，产生各种呼吸道和其它怪异疾病。

• 照明是节能减排的一个主要渠道。节约照明用电，即可减少燃烧所带来的温室气体排放，又保证经济可持续发展。

• 照明节电投入少，见效快，是所有终端用电设备中节电率和发电污染物减排率最高，成本效益最好的一种节电技术措施。节约千瓦发电容量的投资只有新造电厂千瓦容量造价的 10-15% ，用电单位节电平均成本只相当于终端电价的 1／ 3左右，节电投资回收期平均不到一年。

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• 鉴于陶瓷金卤灯、 LED 灯在节能减排方面的重要作用，欧洲专门设立了由欧洲会议的发展项目资助的“ STARELIGHT”计划。该计划的主要目标就是要开发高强透明的氧化铝陶瓷金属卤素灯大量替代浪费能源的其它灯种。

• 该计划在欧洲实施可以带来 7×1012K..W.h 的节电效益，相当于一个排放 450万吨 CO2 的大型发电厂。许多科研机构，相关企业参加了此项目。

• 陶瓷金卤灯、 LED 灯是新型、高效、节能、减排的绿色光源在我国有着巨大的市场：体育场馆、车站码头、道路交通、建筑工地、宾馆商场、工厂车间、庭园草坪、建筑物、汽车等潜力极大。

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• 世界各大著名光源公司：美国 GE 、德国 OSRAN 、荷兰 Phillips美国 VLE 等不惜重金在开发陶瓷金卤灯、LED 灯工艺技术，他们一致认为：

• 陶瓷金卤灯 LED 灯是 21 世纪人类应用最广泛，最有前途的照明光源之一

• 我国虽然从 20 世纪七十年代就在金卤灯方面进行发展，但基本是 SiO2 放电管，陶瓷放电管是空白。

• 如何在我国实现生产金卤灯陶瓷放电管，已经是我国照明行业上重要课题。

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八．打破国外在陶瓷金卤灯垄断我方已用自八．打破国外在陶瓷金卤灯垄断我方已用自己知识产权成功生产出一体化陶瓷金卤灯放己知识产权成功生产出一体化陶瓷金卤灯放电管电管

• 陶瓷金卤灯放电管的制作技术是比较复杂的，国外几个大公司：美国 GE 、荷兰 Philips 、德国 OSRAN 、日本 NGK 等把陶瓷金卤灯放电管技术基本垄断。几种重要的生产技术都已经注册了技术专利。我国也有部分企业申请了几个专利，但多数无实用价值，有使用价值的也基本被国外专利所覆盖，极易否定。

• 就我国目前的发展态势，和发达国家对我国的发展态度而言，我们要对各种知识产权严格对待，创出一条制造陶瓷全卤灯放电管的新方法，打破国外垄断。

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• 我方在仔细研究了国内外各公司的技术专利后经反复研究实践成功开发出具有自己知识产权的陶瓷金卤灯放电管生产技术工艺：

• .“油压法”生产陶瓷全卤灯放电管是国际上首创，具有中国特色的生产技术；

• “油压法”生产的一体化的陶瓷金卤灯放电管工艺先进、方法简单、尺寸精确、品质好、烧成后放电管的各种参数完全满足透明度的要求，适合大批生产的需要。

• 放电管的形状是比较特殊的，中部为中空球体，两端为毛细管，壁厚在0.4-1.2mm 之间，根据功率的不同而有所不同。

• 这种形状使制作技术要有较好的工艺性。

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• “ 油压法”工艺主要是由五大部分组成：• 1. 制粉• 使用纯度高于 99.99% 的氧化铝粉、平均粒径 D50≤0.5um 中添加

0.005%-0.5% 的氧化镁（MgO2）、 0.5% 的氧化钇（ Y2O3）、 0.5% 的氧化镧（ La2O3），精细混合、研磨后，得到参杂均匀的分体。

• 2. 粉坯料• 在粉体内添加有机粘结剂、分散剂，主要为： PEG、 PE、 SW、 PW ，总比例在 18%-23%

• 步骤：⑴ 均匀混合；⑵ . 除泡；⑶ . 熟化；⑷ . 制粒• 3. 制坯管• 用特制挤出机，挤出毛坯管；• 4. 油压成型• 用特制油压机，在特制的模具中油压成图纸要求的形状；• 5. 预烧和烧结• 预烧（ 400 -1200℃ ℃）脱净粘结剂，• 烧结在氢气炉中 1830℃烧成透明陶瓷。• “油压成型法”是我方经过长时间试验得出的工艺技术。

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八．打破国外在陶瓷金卤灯垄断我方已用自己八．打破国外在陶瓷金卤灯垄断我方已用自己知识产权成功生产出一体化陶瓷金卤灯放电管知识产权成功生产出一体化陶瓷金卤灯放电管

• 5 个重要工艺步骤与其它成形方法有很大的差别且独到，

• 表现在： (1)精细研磨使参杂均匀，确保抑制相经烧结后进入晶格；

(2)坯料中，低温骨架与高温骨架粘结剂有机配合确保生坯软化后不变形，方便成形；

(3)挤制坯体时，轴向应力均匀，变形一致，保证坯管中部凸起 10倍于原坯管直径而不破裂：

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• (4) 油压成型，力出均匀，与坯管有天然的受力面，在模具形状的控制下，内、外表面形成完好陶瓷放电管。液压油的流量、压力、温度均可调整，成形初期：坯管在模具温度的作用下软化，加入与之相同温度的特制油使坯管中部膨胀，达到所需尺寸。

• 在模具降温的同时，加大油压的压力，使放电管毛坯在油压的作用下，达到较好的密度。

• 这里要说明的是：成型媒介也可以使用气体，但气体有可压缩性，成型时压力不均匀放电管坯的形状不够准确（有回弹现象），厚薄不均。没有油做媒介质量好。

• (5) 脱蜡、排塑分开，确保毛坯管内的高、低温有机粘结剂全部排出，使之烧成后无气孔、透明。

• (6) 我公司对此项技术已申请发明专利，为此后进行大生产铺平了道路。

• 相信在国家的支持下，我们会尽早的拿出成批的合格的一体化陶瓷金灯放电管产品。

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陶瓷金卤灯、 led 灯的比较和未来发展方向

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