超高壓銦燈金屬鹵化物的循環(huán)

在金屬鹵化物燈內(nèi)，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(huì)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(kuò)散。在這里，溫度高達(dá)4000K~6000K，擴(kuò)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(kuò)散，在接近管壁的相對(duì)溫度較低的區(qū)域又重新復(fù)合成金屬鹵化物分子，而這種鹵化物對(duì)石英玻璃幾乎不起作用。這就是金屬鹵化物的分解與復(fù)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(shí)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(zhǎng)壽命(5000h~20000h)、顯色性好(顯色指數(shù)Ra70~95)、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。它兼有熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)，尤其是光效高、壽命長(zhǎng)、光色好三大優(yōu)點(diǎn)，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(nèi)也填充有汞，汞是有毒物質(zhì)，處理不慎會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染，有損人類的身體健康。

金屬鹵化物燈，簡(jiǎn)稱金鹵燈，是在高壓汞燈的基礎(chǔ)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(xiàn)若在燈中加入某些金屬鹵化物，就可以達(dá)到改善光色的作用，由此產(chǎn)生并促進(jìn)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(shí)將金屬原子激發(fā)，就會(huì)輻射出金屬的特征譜線，以達(dá)到增加汞燈的紅色成分的目的。但是出現(xiàn)了兩個(gè)障礙，一個(gè)是如果金屬蒸汽壓太低，不能產(chǎn)生有效輻射;另一個(gè)是如果金屬蒸氣壓太高，又會(huì)與石英玻殼產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而損壞玻殼。而金屬鹵化物卻可以克服這兩個(gè)困難，同時(shí)起到改善汞燈光色的作用。

在高壓汞燈中，汞是發(fā)光物質(zhì)，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(qiáng)大得多，但汞的輻射所占比例卻很小。這是因?yàn)?，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(jié)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(kuò)散及復(fù)合速度很快，引起電弧中能量損失增大，導(dǎo)致燈的光效下降。加入汞后可以阻緩其擴(kuò)散和復(fù)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(nèi)氣壓，管壓降也隨之可以升高。

3、 有利于燈的起動(dòng)。燈內(nèi)充入汞，在室溫下汞的蒸氣壓很低，有利于起動(dòng)。

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(dá)3mm~5mm。燈內(nèi)還充有氬氣或氙氣，當(dāng)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(jìn)行，這時(shí)等的管壓降也很低，發(fā)出的光呈藍(lán)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(jié)構(gòu)形式的示意圖如圖1-1所示。

銦燈在低氣壓銦蒸氣放電時(shí)，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(xiàn)自吸收，同時(shí)復(fù)合發(fā)光的概率增加，連續(xù)譜背景加強(qiáng)，并且在長(zhǎng)波紅、橙色部分的譜線也得到加強(qiáng)，出現(xiàn)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(shù)在80以上，充汞后光效和色溫都會(huì)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(jìn)一點(diǎn)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。