金屬鹵化物燈

電弧管內(nèi)充有汞、惰性氣體和一種以上的金屬鹵化物。工作時(shí)，汞蒸發(fā)，電弧管內(nèi)汞蒸氣壓達(dá)幾個(gè)大氣壓（零點(diǎn)幾個(gè)兆帕）；鹵化物也從管壁上蒸發(fā)，擴(kuò)散進(jìn)入高溫電弧柱內(nèi)分解，金屬原子被電離激發(fā)，輻射出特征譜線。當(dāng)金屬離子擴(kuò)散返回管壁時(shí)，在靠近管壁的較冷區(qū)域中與鹵原子相遇，并且重新結(jié)合生成鹵化物分子。這種循環(huán)過程不斷地向電弧提供金屬蒸氣。電弧軸心處的金屬蒸氣分壓與管壁處鹵化物蒸氣的分壓相近，一般為 1330～13300Pa。通常采用的金屬平均激發(fā)電位為4eV左右，而汞的激發(fā)電位為7.8eV。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。充填不同種金屬鹵化物可改善燈的顯色性（平均顯色指數(shù)Ra為70～95）。汞電弧總輻射中僅有23%在可見光區(qū)域內(nèi)，而金屬鹵化物電弧的總輻射則有50%以上在可見光區(qū)域內(nèi)，燈的發(fā)光效率可高達(dá)120lm/W以上。

金屬鹵化物與電極、石英玻璃之間以及鹵化物相互之間在高溫下都會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)。金屬鹵化物容易潮解，極少量水的吸入可造成放電不正常，使燈管發(fā)黑。電極電子發(fā)射物質(zhì)系采用氧化鏑、氧化釔、氧化鈧等，以防止發(fā)射物質(zhì)與鹵素發(fā)生反應(yīng)。電弧管內(nèi)有些金屬（如鈉）會(huì)遷移，結(jié)果會(huì)使鹵素過量，導(dǎo)致鹵素負(fù)電性極強(qiáng)，引起電弧收縮和啟動(dòng)電壓、工作電壓升高。金屬鹵化物燈僅靠觸發(fā)電極的作用是不能可靠啟動(dòng)的，一般采用雙金屬片啟動(dòng)器，或者采用有足夠高啟動(dòng)電壓的漏磁變壓器，也有采用電子觸發(fā)器的。金屬鹵化物燈的點(diǎn)燃還需要限流器（即鎮(zhèn)流器），其工作電流比同功率高壓汞燈的要大一些。

金屬鹵化物燈研究與發(fā)展

金屬鹵化物充入電弧管內(nèi)，利用金屬原子電離激發(fā)發(fā)光的電光源。具有發(fā)光效率高、色溫高、顯色性好等特點(diǎn)。1911年，施泰因梅茨發(fā)現(xiàn)，在汞放電燈中加進(jìn)各種金屬碘化物時(shí)，放電電弧中就會(huì)產(chǎn)生這些金屬的光譜。但是，當(dāng)時(shí)的放電管溫度受玻璃軟化點(diǎn)的限制，其光譜強(qiáng)度微弱。1953年，制成放電中采用碘化釷、不需要電極的微波激發(fā)石英發(fā)光燈，它產(chǎn)生亮白色的釷發(fā)射譜線。50年代末，為了改進(jìn)高壓汞燈的光色，進(jìn)行了在汞電弧管內(nèi)充入各種金屬及金屬鹵化物的試驗(yàn)。1961年，第一支金屬鹵化物燈問世，燈內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)不再是汞，而是金屬鹵化物（鈉、鉈、銦的碘化物）。金屬鹵化物燈得到進(jìn)一步研究和發(fā)展。

金屬鹵化物燈按填充物分類

金屬鹵化物燈的分類方法很多，按填充物可分為4類：①鈉鉈銦類。具有線狀光譜，在黃、綠、藍(lán)區(qū)域分別有 3個(gè)峰值。②鈧鈉類。在整個(gè)可見光范圍內(nèi)具有近似連續(xù)的光譜。③鏑鈥類。在整個(gè)可見光譜范圍內(nèi)具有間隔極窄的多條譜線，近似連續(xù)光譜。④鹵化錫類。具有連續(xù)的分子光譜。還有充填單一金屬鹵化物的燈，它能發(fā)射特定波長(zhǎng)的光譜，如鉈燈具有535nm波長(zhǎng)光譜、綠色。

金屬鹵化物燈按燈的結(jié)構(gòu)分類

按燈的結(jié)構(gòu)可分為3類：①石英電弧管內(nèi)裝兩個(gè)主電極和一個(gè)啟動(dòng)電極，外面套一個(gè)硬質(zhì)玻殼（有直管形和橢球形兩種）的鹵鎢燈。這類燈主要用于體育場(chǎng)、道路、廠房等處的普通照明。②直管形電弧管內(nèi)裝一對(duì)電極，不帶外玻殼，可代替直管形鹵鎢燈，用于體育場(chǎng)等地區(qū)泛光照明。③不帶外玻殼的短弧球形鹵鎢燈、單端或雙端橢球形的鹵鎢燈。主要用于電影放映和電影、電視的拍攝照明。

帶硬質(zhì)玻璃外玻殼（也可采用石英外玻殼）的鹵鎢燈，發(fā)光效率約75～120lm/W，壽命從數(shù)千小時(shí)至兩萬(wàn)小時(shí)；直管形電弧管鹵鎢燈的發(fā)光效率約90lm/W，壽命1000～2000小時(shí)；短弧球形鹵鎢燈的發(fā)光效率為90～120lm/W，壽命為數(shù)百小時(shí)。金屬鹵化物的最大功率為10kW，最小的可低到25W，供家庭照明使用。

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)80～120Lm/W。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，Ra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)7000～20000K。在同等亮度條件下，色溫越高，人眼感覺越亮。由于材料、工藝的限制，國(guó)產(chǎn)金屬鹵化物燈壽命在8000小時(shí)。

適用于要求照度高、顯色性好的場(chǎng)所，如體育館、美術(shù)館、展覽館等。采用混光照明的方法可以獲得高光效，光色也可得到改善。適用于路燈照明，繁華街道照明。投光燈或高桿照明，高桿照明可設(shè)置在立交橋、廣場(chǎng)、車站、碼頭等處。

有高掛條件并需要大面積照明的場(chǎng)所宜采用金屬鹵化物燈。當(dāng)氣體放電燈供電電壓瞬間波動(dòng)下降較大時(shí)，燈管會(huì)自行熄滅，這對(duì)某些熄滅后不能馬上再啟動(dòng)的光源尤其要注意。應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)，使電網(wǎng)瞬間電壓變化不低于某一允許值。氣體放電燈多采用電感鎮(zhèn)流器，功率因數(shù)均小于1。在大面積采用氣體放電燈照明時(shí)，為節(jié)省有色金屬并提高設(shè)備利用率，應(yīng)考慮補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，一般采用集中補(bǔ)償方法比較方便。在選擇導(dǎo)線截面和照明變壓器容量時(shí)，不僅要計(jì)算光源所消耗的電功率，而且應(yīng)計(jì)入鎮(zhèn)流器的損耗功率。 2100433B

金屬鹵化物燈（簡(jiǎn)稱金鹵燈）有兩種，一種是石英金鹵燈，其電弧管泡殼是用石英做的，另一種是陶瓷金鹵燈，其電弧管泡殼是用半透明氧化鋁陶瓷做的，金鹵燈是世界上最優(yōu)秀的電光源之一，它具有高光效（65～140lm/w），長(zhǎng)壽命（5000～20000h），顯色性好（Ra65～95）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，金鹵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).因此金鹵燈發(fā)展很快，用途越來(lái)越廣。市場(chǎng)上的金鹵燈同其它氣體放電燈一樣，燈內(nèi)的填充物中有汞，汞是有毒物質(zhì)，制燈注汞時(shí)，處理不慎，會(huì)造成對(duì)生產(chǎn)環(huán)境污染，有損工人的身體健康，電弧管排氣時(shí)，有微量的汞蒸氣排出，若處理不當(dāng)，會(huì)直接排入大氣，當(dāng)使用的燈破損，皆會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

由金屬蒸汽（例如汞）和鹵化物（如鏑、鈉、鉈、銦等元素的鹵化物）的分解物的混合物輻射而發(fā)光的氣體放電燈。具有添加金屬的特征光譜線，因而光色改善，也提高了光效。這類燈的相關(guān)色溫4000K左右，顯色指數(shù)70，光效在70lm/W以上。

金屬鹵化物燈產(chǎn)品參數(shù)采用國(guó)際領(lǐng)先的電弧管獨(dú)特橄欖狀外形設(shè)計(jì)，能夠帶來(lái)極佳的光色一致性。 有效地解決因光色漂移引起的色彩分布不均現(xiàn)象。 采用無(wú)焊點(diǎn)的支架安裝結(jié)構(gòu)，可以防止因高溫氧化或振蕩引起的支架焊點(diǎn)斷裂，更加提高了燈泡的可靠性。 電弧管不受燃點(diǎn)位置的限制，可以實(shí)現(xiàn)任意位置的燃點(diǎn)。 發(fā)光效率極高，比普通金鹵燈光效高20%。HPl400/ED/UP/4K的平均光效在110lm/w。 在合理的點(diǎn)燈線路上使用，對(duì)燈的電極有更好的保護(hù)作用，可以使燈的使用壽命更持久。最長(zhǎng)可達(dá)20000小時(shí)以上。 高光效和長(zhǎng)壽命，可以減少工程中使用光源、電器和燈具的數(shù)量，減少燈泡更換的次數(shù)，從而降低了整體維護(hù)成本。 適合垂直燃點(diǎn)和水平燃點(diǎn)，垂直燃點(diǎn)效果更好。 最適用于對(duì)光色一致性要求較高的廠房、大型賣場(chǎng)、購(gòu)物中心、建筑物、廣告、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所的照明。

在工業(yè)照明這一領(lǐng)域，選用節(jié)能環(huán)保的照明方案替代傳統(tǒng)高能耗光源仍是當(dāng)前的主行線。要進(jìn)行照明節(jié)能，節(jié)能燈并不是唯一能采用的光源。光源是否節(jié)能應(yīng)從光效，光通維持率，平均壽命這三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行衡量。在不同的照明環(huán)境中采用最合適的節(jié)能光源才能在照明節(jié)能改造中事半功倍。要在中高頂棚的工業(yè)照明環(huán)境取得最佳節(jié)能效果，專家建議是：金屬鹵化物燈是最好的選擇。

市場(chǎng)上的金鹵燈種類繁多，如何進(jìn)行選擇，同樣需要從光效、光通維持率和平均壽命來(lái)考慮。飛利浦的歐標(biāo)金鹵燈HPI能出色地創(chuàng)造出令人舒適和高效的光照環(huán)境，并有顯著的節(jié)能效果，成為了金鹵燈中的佼佼者。高光效是節(jié)能的根本，飛利浦HPI光效高達(dá)106 流明/瓦，并有優(yōu)異的光通維持率：用鈉燈配套件，12000小時(shí)后光通量維持率可達(dá)70%；而用汞燈/金鹵燈配套件，12000小時(shí)后光通量維持率還高達(dá)75%，優(yōu)異的光通維持率確保了整個(gè)運(yùn)行期間的照明效果。HPI 平均壽命高達(dá)20000小時(shí)，減少了替換和維護(hù)的費(fèi)用。

除了性能表現(xiàn)優(yōu)秀之外，飛利浦HPI金鹵燈還具有良好的系統(tǒng)兼容性，可在汞燈或鈉燈鎮(zhèn)流器系統(tǒng)上使用，輕松方便地替換鈉燈、汞燈，如：HPI-BUS型不需要觸發(fā)器就可以直接替換汞燈。因此工廠在不做任何電器改裝，節(jié)省額外成本的情況下，能立刻完成節(jié)能改造和提升照明環(huán)境。飛利浦HPI金鹵燈有多種色溫可供選擇，滿足工業(yè)照明對(duì)不同光色的要求，特別是6700K的高色溫HPI，照明效果如同白晝。另外，飛利浦HPI金鹵燈還有一大特點(diǎn)，啟動(dòng)電壓只有750V，更加安全。

《投影儀用金屬鹵化物燈(GB/T 22935-2008)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。