什么是金鹵燈？怎么分類(lèi)？工作原理是什么？

  金屬鹵化物燈（英語(yǔ)：Metal halide lamp，簡(jiǎn)稱(chēng)：金鹵燈）是交流電源工作的，在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產(chǎn)生電弧放電發(fā)光的放電燈，金屬鹵化物燈是在高壓汞燈基礎(chǔ)上添加各種金屬鹵化物制成的第三代光源。照明采用鈧鈉型金屬鹵化物燈，該燈具有發(fā)光效率高、顯色性能好、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是一種接近日光色的節(jié)能新光源，廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、展覽中心、大型商場(chǎng)、工業(yè)廠房、街道廣場(chǎng)、車(chē)站、碼頭等場(chǎng)所的室內(nèi)照明。

(左)歐標(biāo)金鹵燈  (右)美標(biāo)金鹵燈

性能結(jié)構(gòu)

金屬鹵化物燈(簡(jiǎn)稱(chēng)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，金鹵燈是目前世界上**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、***、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(lèi)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*的電弧管**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。*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。 *適用于對(duì)光色一致性要求較高的廠房、大型賣(mài)場(chǎng)、購(gòu)物中心、建筑物、廣告、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所的照明。

金鹵燈優(yōu)點(diǎn)：金鹵燈啟動(dòng)時(shí)，需要內(nèi)部或外部裝置提供高壓觸發(fā)啟動(dòng)， 在高溫電弧管中，金屬鹵化物分解成金屬和鹵素原子（或分子），金屬原子參與發(fā)光，再管壁低溫處金屬和鹵素又生成鹵化物，如此循環(huán)。 金屬鹵化物燈由于光效高（可達(dá)65－140W／lm）、顯色性能好（Ra65-95）、理論壽壽命長(zhǎng)（5000小時(shí)至２萬(wàn)小時(shí)），由于材料、工藝的限制，目前國(guó)產(chǎn)金屬鹵化物燈壽命在8000小時(shí)。同時(shí)具有功率高、體積小、并具白幟燈與熒光燈的雙重優(yōu)點(diǎn)而為世人矚目。

金鹵燈缺點(diǎn)：不能熱啟動(dòng)不能隨光隨關(guān)，一般都要3分鐘冷卻后才能第二次發(fā)光，發(fā)熱量大點(diǎn)，這些做好散熱不成問(wèn)題，光衰也講下，光衰呢其實(shí)投影此燈在3000小時(shí)左右是可以接受的，再點(diǎn)到4000小時(shí)就衰減比較大了。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。

分類(lèi)

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，*支金鹵燈問(wèn)世，燈內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)不再是汞，而是金屬鹵化物（鈉、***、銦的碘化物）。金屬鹵化物燈得到進(jìn)一步研究和發(fā)展。 金屬鹵化物燈的分類(lèi)方法很多，按填充物可分為4類(lèi)：①鈉***銦類(lèi)。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(lèi)。在整個(gè)可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有近似連續(xù)的光譜。③鏑鈥類(lèi)。在整個(gè)可見(jiàn)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(lèi)。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***燈具有535nm波長(zhǎng)光譜、綠色。

　　按燈的結(jié)構(gòu)可分為3類(lèi)：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(lèi)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*大功率為10kW，*小的可低到25W，供家庭照明使用。

工作原理

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(guò)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*過(guò)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(jiàn)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(jiàn)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(guò)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。