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金属卤化物灯工作原理

发布时间:2020-04-01   编辑:admin


  金属卤化物灯工作原理 金属卤化物灯以其发光效率高、体积小而广受人们关注,本文试对金属 卤化物灯的方方面面作简要介绍。 一、金属卤化物灯的发光过程 金属卤化物灯内充有少量金属卤化物和气体,从触发到正常发光需一分 多钟,大致分为三阶段。 1.触发阶段。金属卤化物灯内无灯丝,只有两个电极,直接加上工作电 压不能点燃,必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。 2.着火阶段。灯泡触发后,电极的放电电压进一步加热电极,形成辉光 放电,并为弧光放电创造条件。 3.正常发光阶段。在辉光放电的作用下,电极温度越来越高,发射的电 子数量越来越多,迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高,灯的发 光越来越强直到正常,全部过程需一分多钟,如果启动电流大,电源启 动性能好,此过程可短些。 二、金属卤化物灯的发光机理 金属卤化物灯主要依靠金属卤化物作为发光材料,金属卤化物以固体形 态存在灯内。因此,灯内必须充有少量的引燃气体氢或氙,以便点燃灯 泡。 灯点燃后, 首先工作在低气压弧光放电状态, 此时灯两极电压很低, 约 18~20V,光输出也很少,这时主要产生热能,使整个灯体加热,引 入灯中的金属卤化物随温度升高不断蒸发,成为金属卤化物蒸气,在热 对流的作用下,不断向电弧中心流动,一部分金属卤化物被电弧 5500~ 6000K 高温分解,成为金属原子和卤素原子,在电场的作用下,金属原 子被激发发光;另一部分金属卤化物不被电弧高温所分解,在高温和电 场双重作用下,直接激发形成分子发光。 由于各种金属卤化物蒸发温度不同, 因此, 这些粒子陆续蒸发参与发光, 所以有不同的原子光谱相继出现,随着温度的逐渐升高,电弧中金属原 子密度逐渐增加,产生共振吸收,原子特征光谱逐渐减弱直至消失,并 向长波段扩展,由于灯温进一步提高并建立热平衡,于是全部金属卤化 物蒸发,分子光谱随之出现,光色及亮度也趋于稳定,灯内气压可达几 十个大气压,灯内电弧由低压弧光放电转为高压弧光放电,灯两端电压 由 18~20V 上升并逐渐稳定到 100V 左右,进入正常发光状态。 灯的发光效率与灯的外形尺寸、工艺结构和所含金属种类有关。 三、金属卤化物灯的优缺点 金属卤化物灯的最大优点是发光效率特别高,光效高达 80~90Lm/W,正 常发光时发热少,因此是一种冷光源。由于金属卤化物灯的光谱是在连 续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱,故显色指数特别高,即彩色还 原性特别好, 可达 90%。 另外, 金属卤化物灯的色温高, 可达 5000~6000K, 专用投影机灯可达 7000~8000K。在同等亮度条件下,色温越高,人眼 感觉越亮。 金属卤化物灯因亮度高、体积小,故相对寿命较短,由于材料、工艺的 限制,目前国产金属卤化物灯寿命仍低于 1000 小时,进口的金属卤化 物灯寿命可达几千小时。 金属卤化物灯的另一个缺点是启动困难,必须用专门的触发器。启动后 亮度系逐渐增加, 如果启动能量过大, 启动速度过快, 会影响灯泡寿命, 在电路设计时应充分考虑。


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