1、前言

    高强度气体放电灯(HID)是继白炽灯、荧光灯后的第三代光源，是电光源发展史上的一大革命。HID使光源的光效得到大幅度提高，功率范围也显著扩大。几十年来，各种HID光源如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯都得到了长足的进展。

    HID光源离不开汞的使用，或者说现代光源包括高压汞灯、高压钠灯、金卤灯，乃至超高压汞灯在内的各种HID无一不是汞蒸汽的杰出效应。随着人们对汞危害认识的提高，对HID光源的使用也提出了疑问。并引出一系列相关问题：如何全面评价HID光源中的汞?从环保角度看含汞灯的汞含量是多少可以接受?如何评价无汞的HID光源?

    这些问题在社会上甚至在业界内引起了很大反响，有些学者把灯内无汞作为绿色光源的首要标志而不谈光效与寿命，某些权威部门甚至想出台限制含汞光源的措施。

    为此，本文就HID光源及其汞含量问题进行如下分析。

    2、HID光源中汞的来源

    污染环境的汞来自两个方面，一个当然是制灯消耗和灯废弃时灯内的汞;另一个未被大众所认识的来源是点灯耗电时，火电厂燃烧煤炭燃料中也有汞释放到大气中。而电光源在全寿命期间造成环境污染的总汞量为这二者之和。

    为了定量分析灯中对环境造成污染的汞主要来源，我们必须先计算电光源每消耗1kWh的电能，发电厂的排汞量，而这取决于每千克煤炭内的含汞量、每发1kWh电的耗煤量以及火力发电的比例(基本上认为非火力发电不存在汞的散发)。

    汞是煤炭中的伴生杂质，各种煤炭的汞含量也不尽相同，通常含量为0.096~2.67ppm，综合值为0.55ppm，即每燃烧1kg煤就有0.55mg汞排向大气。

    火力发电煤耗为0.337kg/kWh标煤(600MW机组)到0.406kg/kWh标煤(100MW机组)，平均标煤耗量为0.375kg/kWh。

    目前，中国火力发电占总发电量的比例为73.7%，(水力占24.55%，其他占1.75%)，这三者的乘积为：

    c=0.55×0.375×73.7%=0.152mg/kWh

    当然在不同的国家有不同的值。随着发电技术的进步和燃煤电站比例的减少，此值呈下降趋势。

    为了能够比较不同类型的光源，我们引入一个参数M，表示一个灯在单位时间内发出单位光通量的总释汞量。笔者用每千流明每千小时释汞的毫克数表示，称为总释汞度。

    总释汞度公式：M=H/LT+c/e

    式中:H—灯内的含汞量;

    L—该光源寿命期间的平均总光通量(kLm);

    T—光源的寿命(kh);

    c—每发1kWh电发电厂向大气排放的汞量为0.152mg/kWh;

    e—光源最基本的一个参数“发光效能”(Lm/W)。

    3、不同类型的HID有不同的总释汞度

    我们分别计算不同灯(也包括了无汞的白炽灯和荧光灯作为参照)的释汞度，结果如下表所示。