金屬鹵化物燈原理詳解

　　金屬鹵化物燈以其發(fā)光效率高、體積小而廣受人們關(guān)注,本文試對金屬鹵化物燈的方方面面作簡要介紹。

　　一、金屬鹵化物燈的發(fā)光過程

　　金屬鹵化物燈內(nèi)充有少量金屬鹵化物和氣體,從觸發(fā)到正常發(fā)光需一分多鐘,大致分為三階段。

　　1.觸發(fā)階段。金屬鹵化物燈內(nèi)無燈絲,只有兩個電極,直接加上工作電壓不能點(diǎn)燃,必須先加高壓使燈內(nèi)氣體電離。高壓由專用觸發(fā)器產(chǎn)生。

　　2.著火階段。燈泡觸發(fā)后,電極的放電電壓進(jìn)一步加熱電極,形成輝光放電,并為弧光放電創(chuàng)造條件。

　　3.正常發(fā)光階段。在輝光放電的作用下,電極溫度越來越高,發(fā)射的電子數(shù)量越來越多,迅速過渡到弧光放電。隨著溫度進(jìn)一步升高,燈的發(fā)光越來越強(qiáng)直到正常,全部過程需一分多鐘,如果啟動電流大,電源啟動性能好,此過程可短些。

　　二、金屬鹵化物燈的發(fā)光機(jī)理

　　金屬鹵化物燈主要依靠金屬鹵化物作為發(fā)光材料,金屬鹵化物以固體形態(tài)存在燈內(nèi)。因此,燈內(nèi)必須充有少量的引燃?xì)怏w氫或氙,以便點(diǎn)燃燈泡。燈點(diǎn)燃后,首先工作在低氣壓弧光放電狀態(tài),此時燈兩極電壓很低,約18~20V,光輸出也很少,這時主要產(chǎn)生熱能,使整個燈體加熱,引入燈中的金屬鹵化物隨溫度升高不斷蒸發(fā),成為金屬鹵化物蒸氣,在熱對流的作用下,不斷向電弧中心流動,一部分金屬鹵化物被電弧5500~6000K高溫分解,成為金屬原子和鹵素原子,在電場的作用下,金屬原子被激發(fā)發(fā)光;另一部分金屬鹵化物不被電弧高溫所分解,在高溫和電場雙重作用下,直接激發(fā)形成分子發(fā)光。

　　由于各種金屬鹵化物蒸發(fā)溫度不同,因此,這些粒子陸續(xù)蒸發(fā)參與發(fā)光,所以有不同的原子光譜相繼出現(xiàn),隨著溫度的逐漸升高,電弧中金屬原子密度逐漸增加,產(chǎn)生共振吸收,原子特征光譜逐漸減弱直至消失,并向長波段擴(kuò)展,由于燈溫進(jìn)一步提高并建立熱平衡,于是全部金屬鹵化物蒸發(fā),分子光譜隨之出現(xiàn),光色及亮度也趨于穩(wěn)定,燈內(nèi)氣壓可達(dá)幾十個大氣壓,燈內(nèi)電弧由低壓弧光放電轉(zhuǎn)為高壓弧光放電,燈兩端電壓由18~20V上升并逐漸穩(wěn)定到100V左右,進(jìn)入正常發(fā)光狀態(tài)。

　　燈的發(fā)光效率與燈的外形尺寸、工藝結(jié)構(gòu)和所含金屬種類有關(guān)。

　　三、金屬鹵化物燈的優(yōu)缺點(diǎn)

　　金屬鹵化物燈的最大優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光效率特別高,光效高達(dá)80~90Lm/W,正常發(fā)光時發(fā)熱少,因此是一種冷光源。由于金屬鹵化物燈的光譜是在連續(xù)光譜的基礎(chǔ)上迭加了密集的線狀光譜,故顯色指數(shù)特別高,即彩色還原性特別好,可達(dá)90%。另外,金屬鹵化物燈的色溫高,可達(dá)5000~6000K,專用投影機(jī)燈可達(dá)7000~8000K。在同等亮度條件下,色溫越高,人眼感覺越亮。

　　金屬鹵化物燈因亮度高、體積小,故相對壽命較短,由于材料、工藝的限制,目前國產(chǎn)金屬鹵化物燈壽命仍低于1000小時,進(jìn)口的金屬鹵化物燈壽命可達(dá)幾千小時。

　　金屬鹵化物燈的另一個缺點(diǎn)是啟動困難,必須用專門的觸發(fā)器。啟動后亮度系逐漸增加,如果啟動能量過大,啟動速度過快,會影響燈泡壽命,在電路設(shè)計時應(yīng)充分考慮。