波斯特對應問題

[拼音]：jinshu luhuawudeng

[英文]：metal halide lamp

將金屬鹵化物充入電弧管內，利用金屬原子電離激發發光的電光源。具有發光效率高、色溫高、顯色性好等特點。

簡史

1911年，施泰因梅茨發現，在汞放電燈中加進各種金屬碘化物時，放電電弧中就會產生這些金屬的光譜。但是，當時的放電管溫度受玻璃軟化點的限制，其光譜強度微弱。1953年，製成放電中採用碘化釷、不需要電極的微波激發石英發光燈，它產生亮白色的釷發射譜線。50年代末，為了改進高壓汞燈的光色，進行了在汞電弧管內充入各種金屬及金屬鹵化物的試驗。1961年，第一支金屬鹵化物燈問世，燈內的發光物質不再是汞，而是金屬鹵化物（鈉、鉈、銦的碘化物）。此後，金屬鹵化物燈得到進一步研究和發展。

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、藍區域分別有 3個峰值。

（2）鈧鈉類。在整個可見光範圍內具有近似連續的光譜。

（3）鏑鈥類。在整個可見光譜範圍內具有間隔極窄的多條譜線，近似連續光譜。

（4）鹵化錫類。具有連續的分子光譜。此外還有充填單一金屬鹵化物的燈，它能發射特定波長的光譜，如鉈燈具有535nm波長光譜、綠色。

按燈的結構可分為3類：

（1）石英電弧管內裝兩個主電極和一個啟動電極，外面套一個硬質玻殼（有直管形和橢球形兩種）的滷鎢燈。這類燈主要用於體育場、道路、廠房等處的普通照明。

（2）直管形電弧管內裝一對電極，不帶外玻殼，可代替直管形滷鎢燈，用於體育場等地區泛光照明。

（3）不帶外玻殼的短弧球形滷鎢燈、單端或雙端橢球形的滷鎢燈。主要用於電影放映和電影、電視的拍攝照明。

一般來說，帶硬質玻璃外玻殼（也可採用石英外玻殼）的滷鎢燈，發光效率約75～120lm/W，壽命從數千小時至兩萬小時；直管形電弧管滷鎢燈的發光效率約 90lm/W，壽命1000～2000小時；短弧球形滷鎢燈的發光效率為90～120lm/W，壽命為數百小時。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。

工作原理

電弧管內充有汞、惰性氣體和一種以上的金屬鹵化物。工作時，汞蒸發，電弧管內汞蒸氣壓達幾個大氣壓（零點幾個兆帕）；鹵化物也從管壁上蒸發，擴散進入高溫電弧柱內分解，金屬原子被電離激發，輻射出特徵譜線。當金屬離子擴散返回管壁時，在靠近管壁的較冷區域中與滷原子相遇，並且重新結合生成鹵化物分子。這種迴圈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。通常採用的金屬平均激發電位為4eV左右，而汞的激發電位為7.8eV。因此，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。因此，充填不同種金屬鹵化物可改善燈的顯色性（平均顯色指數Ra為70～95）。汞電弧總輻射中僅有23％在可見光區域內，而金屬鹵化物電弧的總輻射則有50％以上在可見光區域內，燈的發光效率可高達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引起化學反應。金屬鹵化物容易潮解，極少量水的吸入可造成放電不正常，使燈管發黑。電極電子發射物質系採用氧化鏑、氧化釔、氧化鈧等，以防止發射物質與鹵素發生反應。電弧管內有些金屬(如鈉)會遷移，結果會使鹵素過量，導致鹵素負電性極強，引起電弧收縮和啟動電壓、工作電壓升高。金屬鹵化物燈僅靠觸發電極的作用是不能可靠啟動的，一般採用雙金屬片啟動器，或者採用有足夠高啟動電壓的漏磁變壓器，也有采用電子觸發器的。此外，金屬鹵化物燈的點燃還需要限流器（即鎮流器），其工作電流比同功率高壓汞燈的要大一些。

金屬鹵化物燈還有一些問題要解決，如光色不一致性，需要附加裝置（觸發器、鎮流器）等。但總的來說，由於金屬鹵化物燈能很好地符合照明要求（見圖和表），它的發展將在照明技術中引起重大的突破。