超高壓銦燈汞在燈中的作用

在高壓汞燈中，汞是發(fā)光物質，但在金屬鹵化物燈中，盡管汞的蒸氣壓要比金屬原子的壓強大得多，但汞的輻射所占比例卻很小。這是因為，通常采用的金屬鹵化物中金屬的平均激發(fā)電位比汞的激發(fā)電位小得多，因而金屬光譜的總輻射功率可以大幅度超過汞的輻射功率。結果，典型的金屬鹵化物燈輸出的譜線主要是金屬光譜，在這種情況下，金屬鹵化物燈中的汞起以下作用。

1、 提高燈的發(fā)光效率。在燈中，金屬鹵化物的蒸氣壓并不高，因此，在電弧中心軸線的金屬和鹵素原子向管壁的擴散及復合速度很快，引起電弧中能量損失增大，導致燈的光效下降。加入汞后可以阻緩其擴散和復合，其緩沖作用，降低能量損耗而提高燈的光效。

2、 改善等的電特性。在金屬鹵化物中，金屬鹵化物的蒸氣分壓很低，電子遷移很大，因此管壓很低，而要提高燈的功率必須加大電流，加入汞正是為提升燈內氣壓，管壓降也隨之可以升高。

3、 有利于燈的起動。燈內充入汞，在室溫下汞的蒸氣壓很低，有利于起動。

在金屬鹵化物燈內，管壁和電弧中心的溫度相差很大。在管壁及其附近的溫度下，金屬鹵化物會大量蒸發(fā)，并向金屬鹵化物蒸汽濃度較低的電弧中心的高溫區(qū)擴散。在這里，溫度高達4000K~6000K，擴散到這里的金屬鹵化物被分解為金屬原子和鹵素原子，金屬原子被激發(fā)參與放電，輻射出特征譜線。這樣，在電弧中心區(qū)的金屬原子和鹵素原子濃度就較高，它們又向管壁擴散，在接近管壁的相對溫度較低的區(qū)域又重新復合成金屬鹵化物分子，而這種鹵化物對石英玻璃幾乎不起作用。這就是金屬鹵化物的分解與復合的循環(huán)過程，通過這種循環(huán)，不斷向電弧提供了足夠濃度的金屬原子參與發(fā)光，同時又避免了金屬在管壁的沉積。

金屬鹵化物燈是目前世界上最優(yōu)秀的電光源之一，它具有高光效(75lm/W~140lm/W)、長壽命(5000h~20000h)、顯色性好(顯色指數Ra70~95)、結構緊湊、性能穩(wěn)定等特點。它兼有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優(yōu)點，克服了這些燈的缺陷。金屬鹵化物燈匯集了氣體放電光源的主要優(yōu)點，尤其是光效高、壽命長、光色好三大優(yōu)點，因此金屬鹵化物燈發(fā)展很快，用途越來越廣。但金屬鹵化物燈內也填充有汞，汞是有毒物質，處理不慎會造成對環(huán)境的污染，有損人類的身體健康。

金屬鹵化物燈，簡稱金鹵燈，是在高壓汞燈的基礎上添加各種金屬鹵化物制成的高壓氣體放電光源。高壓汞燈的光效雖然較高，但光色較差，輻射光譜中缺少紅色成分，人們發(fā)現若在燈中加入某些金屬鹵化物，就可以達到改善光色的作用，由此產生并促進了金屬鹵化物燈的飛速發(fā)展。

在高壓汞燈中若加入金屬，放電時將金屬原子激發(fā)，就會輻射出金屬的特征譜線，以達到增加汞燈的紅色成分的目的。但是出現了兩個障礙，一個是如果金屬蒸汽壓太低，不能產生有效輻射;另一個是如果金屬蒸氣壓太高，又會與石英玻殼產生化學反應而損壞玻殼。而金屬鹵化物卻可以克服這兩個困難，同時起到改善汞燈光色的作用。

在超高壓銦燈里碘化銦的蒸氣壓很高，管壁溫度很高，因此石英管壁厚度達3mm~5mm。燈內還充有氬氣或氙氣，當燈被觸發(fā)器擊穿后，放電最初在氬氣或氙氣和低氣壓的碘化銦中先進行，這時等的管壓降也很低，發(fā)出的光呈藍紫色。隨著放電將石英管加熱，碘化銦的蒸氣壓升高，燈的管壓降也隨之增加，光色逐漸變白。

超高壓銦燈的一種結構形式的示意圖如圖1-1所示。

銦燈在低氣壓銦蒸氣放電時，輻射能量大部分集中在410.2nm和451.1nm兩條共振線上，隨著銦蒸氣壓的升高，兩條共振譜線加寬，并在譜線的中心位置出現自吸收，同時復合發(fā)光的概率增加，連續(xù)譜背景加強，并且在長波紅、橙色部分的譜線也得到加強，出現接近日光的輻射。

超高壓銦燈的光效40lm/W~50lm/W，色溫為5000K~6500K，顯色指數在80以上，充汞后光效和色溫都會有所提高。超高壓銦燈的光色比超高壓汞燈好得多，可以用于彩色顯示，特別是用它放映電影，銀幕上的畫面顯得色彩鮮艷。清晰度逼真。一般情況下，由于碘化銦蒸氣壓高，所以只需充進一點氬氣或氙氣作輔助氣體，不必充水銀(汞)，可免除汞的污染和毒害。