1.基本工作原理

(1)添加金属元素

    为了改善高压汞放电灯的颜色特性,研究者们采用了这样一个方法:在放电管中加入其他金属元素,以平衡光谱和提高颜色特性。添加的金属元素应具备以下特性:

①在电弧管壁工作温度下,该金属有足够高的蒸气压强,使它能对灯的辐射光谱有显著的贡献。

②在可见光谱区域,能形成具有很大振子强度的共振谱线。

③非共振光谱线有接近于基态的低激发态,平均激发态能量尽可能地比汞光谱线的平均激发态能量低。

(2)加入金属卤化物

      但金属添加物没有足够的蒸气压,研究发现,可以在汞蒸气放电中加人某些金属卤化物以提高灯的显色性,并提高灯的光效。在所有高强度气体放电光源中,金属卤化物(metalhalide，MH)灯具有最好的显色特性。通过选择填充剂,就能得到优良显色特性的全光谱(白光)光源,又具有高光效和紧凑的尺寸。由于其输出光谱线可以通过添加元素来控制,不仅推动普通照明的白色光源的发展,还促进了用于电影业的日光色光源、用于印刷以及紫外医疗的紫外光源等的发展。技术的通用性使得光源从几十瓦发展到数千瓦,尺寸从几个毫米的紧凑型发展到数十厘米的长度。根据不同应用场合的需要,这些光源可用各种结构形式封装,可以有或没有外壳,可为单端或双端插头。

      当金属卤化物灯最初点燃的时候,随着电弧管壁温度的升高,卤化物开始熔化并蒸发通过扩散和对流作用,卤化物蒸气被输运到电弧管的高温区域。电弧的高温使卤化物分解成卤素原子和金属原子。在高温电弧核心,金属原子受激产生本征光谱辐射。金属原子继续扩散,经过电弧空间并在较冷的电弧管壁区域与卤素重新复合生成卤化物。这个循环过程是非常重要的,可以避免碱金属对电弧管壁的侵蚀。能促进上述循环作用的金属卤化物的特性归纳如下:

①通常在1000K时,它们的蒸气压强大于133Pa,这对产生有效辐射来说已经足够高了。

② 在电弧管壁温度下,卤化物是稳定的,除了氟化物以外,都不会与石英玻璃发生明显的化学作用。

③在电弧中心的高温区域(4000~6000K),卤化物分子分解,自由金属原子辐射特性谱线,在弧中心的金属原子压强与壁上卤化物压强一致。

     在周期表上的所有金属的碘化物都满足上述这些标准。考虑进一步选择标准后,大约有50种金属碘化物被用作添加剂。因为碘相对溴和来说,更不容易与电极起反应,所以它是最理想的卤素。从来不使用氟,因为它会和电极及电弧管材料起反应。

     尽管添加剂的压强一般为几百帕,汞蒸气的压强为1~20atm,但添加金属的平均激发能大约为4eV,相对于汞的7.8eV要低得多,所以添加金属光谱的总辐射功率比汞光谱辐射的功率大得多,这都可以用玻尔兹曼定律来论证。相对汞灯而言,添加光谱的作用就是提高显色性和提高金属卤化物灯的光效。

      添加物可以分为两种类型:一种可使电弧收缩(如稀土金属),它们可导致灯工作不稳定:另一种是使电弧扩展(如碱金属元素)。选择添加剂成分不仅要根据光谱的改善要求还要确保灯在整个使用寿命期内有稳定的工作特性。通常,利用两种类型添加剂的混合,常常能改善灯的工作性能,保持灯的稳定性。

     金属卤化物灯一般被划分为两种:一种是主要发射线光谱的;另一种是发射连续光谱的。第一种灯,通常是由灯内最普通的添加剂名来命名的:有钠-铊-铟碘化物灯、钠-钪-钍碘化物灯、钠-稀土金属碘化物灯和铯-稀土金属卤化物灯;第二类型灯包括:锡灯和锡-钠卤化物灯。在这些灯中,除了碘化物外还包含有溴或氯的化合物。溴化锡和氯化锡在高温状态下比碘化物还稳定,不易分解,从而确保锡成分的分子辐射达到最大值,提高灯的光效。当填充剂与电弧管壁发生反应(尽管很慢)时,电弧形状在寿命期间也随之发生变化填充剂中金属成分的反应导致自由卤原子增加,引起电弧收缩。在水平点燃灯中,电弧的查曲最终将变得很明显。电弧的弯曲使电压升高(增加了弧长),更致命的是,当临近弯曲电的管壁温度超过管壁材料的承受极限时,电弧管壁将爆裂,从而使灯过早地损坏。在垂直点燃灯中,由于自由卤素原子的堆积,电弧将变得不稳定,呈现出与众不同的明显的“晃动”,电弧失去管壁稳定性特性。

     与其他 HID灯一样,金属卤化物灯的启动分3个基本阶段:第一阶段是启动气体(通常是惰性气体,如氩气),从不导电状态转变到导电状态;紧接的阶段是冷阴极辉光放电,并加热电极;最后阶段是热电子电弧放电。一个设计良好的灯就是要使辉光放电阶段尽量短,因为辉光放电会使电极材料发生溅射,电极材料因溅射覆盖到电弧管壁上会导致光输出降低。

    与高压汞灯相比较,金属卤化物灯要求灯的启动电压高得多。这可以归因于碘化物,特别是汞和氢碘化物的存在,以及由离解的电子俘获过程形成的带负电的碘离子。这些因素

    实际上降低了放电空间的电子可用性,使产生所需的电子雪崩非常困难。

    作为一种杂质存在于电极中或石英管壁里,或受潮的填充剂中的元素,是非常有害的。就带外泡壳的灯而论,通常在外泡壳内放置消气剂以减少电弧管中的氢气压强(在灯工作温度下,氢可以透过二氧化硅电弧管壁迅速扩散出来)。通常采用的消气剂材料,如锆-铝16、锆和铁、钡或过氧化钡等。实际上,选择的消气剂与外泡壳环境有关。

     通过点灯电路和灯两者的综合改进,往往可以较好地克服灯的击穿电压过高的缺陷电路改进包括利用脉冲触发器或变压器,以提供一个比电源网络线电压高得多的峰值电压为了改善放电空间中的自由电子的利用率,灯中可含有放射性同位素,如“Kr,它作为微量的惰性气体充入灯中。也可以使用其他的固体同位素,如"Pm。此外,石英电弧管承受紫外辐射会产生光电离现象。只要在灯的外玻壳中装置一个很小的电容耦合辉光放电管,就能达到使灯易于启动的目的,这个辉光放电管是由外部触发器启动的。另一种方法是,采用一个与用在高压汞灯中一样的辅助电极装置。

    一旦热电子放电确立,填充剂中的汞就开始蒸发,金属卤化物灯以与高压汞灯同样的方式达到正常的工作状态。在获得整个寿命期间的良好特性方面,阴极的设计起到重要的作用。如果电极温度过高,则钨溅射到电弧管壁上,致使电弧管黑化,从而光输出减少。同时管壁温度升高,加速了填充剂与电弧管的反应。采用功函数较低的电极,在较低的电极温度下能提供所需数量的电子发射,因而改善了灯在整个寿命期间的性能。在某些设计中,通过用钍钨材料制造电极,可达到降低功函数的效果,也有用钍和氧化钍材料来活化灯的电极在用稀土元素为填充剂的金属卤化物灯中,电极上加稀土氧化物涂层,也能起到同样的作用。电极材料或电极活性材料的选择,应取决于使用的碘化物种类。电极材料的一个重要选择因素,是考虑该材料在灯内化学活性很高的气氛中工作几千小时的承受能力。

    金属卤化物灯的主要不足在于:灯与灯之间内在的一致性不同和颜色在寿命期间稳定性的改变。随着电弧管新材料和制灯工艺的发展,这个不足正在逐步克服。

    电弧管冷端温度决定了蒸气压大小、卤化物混合物气压和灯的光色。因此,应严格控制冷端温度,尽可能减少灯之间的结构和充填物质的差异,以达到良好的光色一致性。在灯的寿命期间,其冷端温度的变化也会影响光色的稳定性。电弧管中钨与包含的杂质,如氧、氢、水和碳的化合物的反应会造成钨迁移,从面使冷端温度发生变化。另外,卤化物填充与电弧管壁、电极之间的反应和钠损失也会造成颜色不稳定。

     金属卤化物灯中的闪烁通常与灯的燃点位置有关,垂直燃点的闪烁要高。在水平或垂直燃点灯时,能引起闪烁的是电极行为的不对称所致,这种不对称性在灯燃点开始时就存在,或在灯整个寿命期问电弧形状逐步改变所造成。但是,这类闪烁往往可以由改进电极的设计来降到最小程度。在垂直燃点的灯中,出现的情况更为复杂。通过分离和电泳过程，发射物在轴向上分布不均匀,从而导致闪烁。遗憾的是,为提高灯光效而选择钠元素作为填充剂成分时,其不利影响更显著。

    完全消除可见闪烁的最佳方法是灯的工作频率高于85Hz。采用电子镇流器可达到这一效果。

2.制造技术

     金属卤化物灯的一般制造工艺与高压汞灯相当一致,但其使用的卤化物的特性在制灯工艺技术上有一定的要求。

     许多被使用的卤化物都易吸湿潮解,因此在充填操作过程中,必须在湿度低于1ppmn的非常干燥和净化的环境下进行。如果忽略这点,水蒸气或从吸潮填充剂中释放出来的氢气会造成金属卤化物灯的击穿电压升高,同时使电弧管表面发黑而降低性能,尤其表现为不良的流明输出维持率和电弧管吸收更多辐射使其温度上升。充填的卤化物混合物必须防止表面沾污所使用的电弧管石英材料必须是比用于高压汞灯的纯度更高的熔融二氧化硅,特别是石英材料中羟基含量必须要小于5ppm,最好达到1ppm。要达到达个纯度,必须要求二氧化硅材料在真空里高温1000℃烘烤40h以上。此外,由于用于一般灯电极涂敷的氧化物发射层会与卤素起化学反应,因此这类氧化物不能做钠-钪灯类型的金属卤化物灯的电极,取而代之的是使用钍金属或钍钨金属做电极,以降低电极功函数,从而有助于金属卤化物灯的启动。

     金属卤化物灯的辐射特性很大程度上依赖于卤化物的蒸气压高低,也就是电弧管的冷端温度,因而控制电弧管确切的几何尺寸和允许公差的范围要比高压汞灯严格得多。在单端金属卤化物灯中,电极燃点的位置是极其重要的,它可以灯头朝上或灯头朝下的方式加以燃点。电弧相对位置的改变会引起冷端位置和温度分布的改变,从而导致灯在两个方位燃点时有明显的光色差异。同样,轴向电极的灯在水平燃点时,电极相对于电弧管轴的位置对灯的工作性能影响也很大,其原因是由于在电弧管内,改变了电弧核心的同心度,并因而改变了温度分布轮廓。如果要获得性能一致的金属卤化物灯,其关键是要有优良的生产环境高纯度的原材料,以及严格控制电弧管的几何尺寸和正确的使用方法。

3.金属卤化物灯的灯型和应用

(1)普通照明用金属卤化物灯

     常用金属卤化物灯的功率是35~400W,灯头是螺旋型(150W以下是E26/E27,高功率的为E39/E40),电弧管装在椭球型或管型硬玻璃外壳内。

普通照明用的金属卤化物灯比特殊用途金属卤化物灯的功率负载要小,因此其寿命较长,可达到12000~20000h。和高压汞灯一样,经荧光粉转换部分紫外辐射为可见光是可能的,然而荧光粉层对可见光的吸收使得光效并没有增加。通常,荧光粉的使用是为了改善光色而非提高光效。因此,为获得最大光效而设计的灯选用透明的外泡壳。

     为了预防金属卤化物灯在燃点时可能发生的爆裂,它需放在设计有热碎片安全防护的灯具中。作为例外的是,目前逐渐流行应用在家庭照明中的金属卤化物灯,其特殊的设计伟在电弧管爆裂的情况下,仍能保持外泡壳的完整性。这类金属卤化物灯的结构是在其电弧管周围装有一两层用二氧化硅材料制成的透明的厚护套,并且人们还能根据这护套的结识别它们是否适用于开放式灯具中。

     金属卤化物灯的其他形状特征,如图3.3.17所示。特别注意的是,在钠-钪灯中应用了分离式框架装配结构,这种结构有利于减少光电流,否则,贯穿电弧管壁的电蚀将引起钠的损失,最后导致电弧管损坏;触发极电路中的热开关是用来消除启动器和主电极之间的电位差,从而达到类似的目的。

图3.3.17 典型金属卤化物灯的结构(单位:mm)

    在商业用灯上有3种主要的填充剂系统:钠-钪、钠-铊-铟和稀土元素(通常以镝为基础再添加如铊、钬、铯、铥等)。这些填充物类型的典型性能比较,见表 3.3.3。

表3.3.3 各种金属卤化物灯的性能比较

填充物类型	光效/（lm•W-1）	显示指数R0	相关色温/K
钠-钪
简单电弧管设计	80-90	70-80	3600-4200
改进电弧管设计	100-110	70-75	3800-4500
钠-铟-铊	70-80	70-75	3800-4200
稀土	75-80	80-95	3800-5600

 

     钠-钪系统具有最高光效,但这是以牺牲显色指数(灯中即使用荧光粉涂层,其显色指数R。也不高于70)和流明维持特性(钠-钪系统比别的系统差)为代价而获得的。

     一些制造厂商通过在钠-钪灯中采用异形电弧管来使光效达到极大值。这类灯是为横点或竖点工作而设计的。用在这些灯中的异形电弧管有助于在整个电弧长度内保持电弧与电弧管壁之间的距离,从而提高温度的均匀性,并改善灯的性能。水平工作的金属卤化物灯对旋转定位有进一步的限制并应用特制的灯头或灯座,以提供正确的方位，(2)宽广区域的泛光照明

     在这方面应用的金属卤化物灯一般分成3大类:管形或球形灯、管状灯和短弧灯。管形或椭球形灯可以考虑为管用使用型灯的系列扩展,它具有较长的寿命、对灯具和控制装置的要求简便等优点。其配置灯具趋向于大体形以能容纳电弧灯管,但由于缺乏控光装置及高位上的抗风能力,因此往往限制了它可能的应用范围。

     管状灯主要适用于泛光照明,它采用精确的光控系统,在这个系统中灯成为灯具的一个整体的部分。填充剂组合成分既可选用钠-钪,它可给出高光效但显色性受到限制;也可以

     选用稀土元素,这样灯的光效较低但显色性有较大提高。这种管状灯有200mm的弧隙长度,而且通常没有外泡壳。它们必须保持水平工作状态,以避免灯内填充剂沿着电弧路径形成轴向分离。灯具本身就是灯的外泡壳,从而为电弧管提供了一个适宜的热环境。这种灯较易调节到反射器的焦点位置上,这样就能精确地控制光束。在设计和生产上要控制反射器的紧贴程度,以防止工作时在其表面产生光电流,这种光电流会使填充剂透过电弧管壁扩散,导致灯提前损坏。由于长电弧管内填充剂的分离将引起灯发光颜色的变化,我们可以用砂的外表面,使色变效应减至最小。双端电弧管结构有助于热再启动性能,即达到瞬时启动,但必须配用30~50kV的高触发电压才能予以实现。这种设计的缺点是灯在工作时其封接部位将暴露于空气中,因此,我们必须严格控制灯的工作温度,以避免和防止灯封接部位元件的氧化。

     短弧型灯在缩小尺寸和光控方面能达到极限,这在利用一个透镜或反射镜的光学系统中是非常有用的。在20世纪60年代中后期,由于彩色电视转播对照明的要求,从而导致广泛地开始采用这类短弧金属卤化物灯。短弧长仅为10~15mm,高电场和高负载功率使得灯有高的电弧亮度,而且提高了灯的光效和显色性。无论是单端还是双端短弧型灯都可应用于抛物面铝反射器(paraboloid aluminium reflector,PAR)PAR64 型中,且具有热再启动性能。单端灯工作时,填充剂完全处于蒸气状态。对于低色温灯可使用镓-铊-钠填充剂,而对5500K的高色温灯,填充剂可用锡-钢。这两种类型灯的发射光谱都是密集线的组合,在整个可见光区域连续分布,这使得显色指数R大于80。镓-铊-钠灯的紫外辐射比例较大(输人功率的 4%),对等光强度其紫外含量与太阳辐射相同。这种性质与同样比例的红外辐射一起,使得这些灯被广泛地用于太阳模拟器。

     将单端灯电弧管封装在PAR密封反射器中可延长其使用寿命,同时反射器也能过滤掉有害的紫外辐射。

     双端灯是用稀土镝-铥-钬系统作为填充剂,而发出与太阳光类似的光谱。这些填充剂的连续谱辐射有助于获得严格的颜色控制,并提供高显色指数(R>90)。在这类灯中,椭球形电弧腔体装配在用两个长的钼箔封接的管脚之间,这种结构有利于减少灯密封处金属元件的氧化,并同时能维持电弧管壁必要的高温。虽然如此的结构设计可使灯在工作时,其密封处温度较低,但对超过灯长度的两端电接触的要求,就意味着对灯具和反射器的设计和尺寸要做某种牺牲。然而,最近在德国已经出现和发展了更紧凑的灯型。(3)舞台、演播室及娱乐场照明

     满足这些地方使用要求的灯的特性是紧凑性、高亮度、高色温、良好的显色性,以及在灯调暗时能保持相对稳定的色温。这些特性在前面提到的短弧型灯中都可容易地达到,单端型和双端型也都可用。

     使用锡或稀土元素的填充剂系统都可获得高色温。在单端锡-铟灯中,锡卤化物填充剂有相对较低的熔点和高的蒸气压,将导致发射光谱对功率消耗不敏感。这意味着,发射光谱并不随电源电压的波动而改变。测量数据显示,直到功率降低到正常值的50%,这类灯的温仍能保持相对稳定。

     稀土双端灯现在也可以生产成单端灯形式,这类灯也可提供以下特性:偏移小的色控制范围((5600士400)K)、高的光效和高的电弧亮度,以及功率降低到50%正常值时色温恒定。由于灯内选用稀土元素填充剂系统,能使灯产生高度连续的光谱辐射,从而能保证灯在相当大的范围内维持良好的显色性。在这类灯中,双端电弧管垂直地安装于单灯头的硬玻璃外泡壳之中,在灯底座为G22型号的双插头时,工作于冷启动方式,启动电压需要大于9kV的脉冲高压;而在灯底座为C38型号的双插头时,往往工作于能热启动方式,这情况下需要30kV的脉冲启动高压。

     在娱乐业和社交场所(如迪斯科舞场),对低功率(150~500W)的金属卤化物裸泡产品已形成一定批量的需求,人们对它的光度特性要求较低,但要其仍能保持紧凑光源的优点。

     当短弧型金属卤化物灯与精密光学系统配用时,这种灯内填充的发光材料由于分子量的不同导致的分层问题很突出,它能通过两种方式显现出来:电弧管中发光材料分层导致电弧在不同位置的颜色出现不同;或者发光材料在电弧管壁上凝结,形成阴影效果。借助于光学系统的细致设计,上述问题可以被控制在最小范围。一般来说,为了获得均匀的混合光束,我们可采用抛物面的反光器;而要求获得发散光束,就需要利用一些有刻度加工或表面纹理的反光面。对窄光束反光器,其表面也应当有些刻度或表面纹理。用于各种类型的舞台、演播室及娱乐场所的照明用灯,如表 3.3.4所示

表 3.3.4 用于舞台、演播室的金属卤化物灯

用途	充填物	外形	功率范围/W	光效/（lm•W-1）	色温/K	显示指数	可调光
舞台、演播室	钠铊镓	裸电弧管、单端	400-1000	80-90	4000	85
	锡铟	裸电弧管、单端	200-2500	70-80	5500	85	可
	稀土	外泡壳、单端	575-6000	85-95	5600	>90	可
	稀土	裸电弧管、双端	200-18000	70-105	5600-6000	>90	可
舞厅	锡钠铊	裸电弧管、单端	150	75	5000-5600	80/85
	锡铟	裸电弧管、单端	400	70	5400	85
	稀土	裸电弧管、单端	150	70	6900	85

 

(4)小功率金属卤化物灯用于展示照明

      由于32~150W范围的小功率紧凑型金属卤化物灯的开发成功,使金属卤化物灯的许多新应用成为可能。人们将设计重点放在追求紧凑的和光质特别优良的小功率金属卤化物灯上,甚至不顾及灯仅有6000~8000h的相对而言较短的寿命。为了适应用于展示照明市场的小型灯具,已千方百计地将灯的几何尺寸设计成允许的最小值。为了生产超紧凑类型的小功率金属卤化物灯,它的外泡壳材料必须选用石英玻璃,以使产品能承受高的工作温度。商业照明市场已有出售的单端或双端型小功率金属卤化物灯,它们的技术指标符合国际电工委员会文件(IEC1167,1992)的规定,如图 3.3.18所示

图3.3.18 紧凑型小功率金属卤化物灯

      双端灯的电弧管装在管状石英外泡壳内,每端带有电引线和夹扁密封。电弧管本身是双端结构,圆柱形或椭球形的几何尺寸被严格控制,以提供一致的灯性能。所有设计都采用位于电弧管末端的热反射层,以确保有足够的卤化物蒸气压,并规定灯必须在偏离水平面士45°的方位内燃点。

     单端灯设计也采用管状石英外泡壳,但只在单端夹扁密封,灯头为G12型双插头。电弧管既可以是双端也可以是单端结构,短弧隙允许灯燃点在任何方位上。单端电弧管可以是球形或椭球形的,通过设计可免去末端的热反射层,还可免去在石英电弧管旁边的一根旁路电导丝,这样能限制灯在寿命期间的钠损失,从而可有效地维持灯特性。

     今后几年随着制造技术的发展,在石英外泡壳材料中添加紫外吸收剂,就能抑制灯的紫外辐射。这些灯的色温有4个:3000K,3500K,4000K和5200K。光效在70~85 lm·W-之间,显色指数通常大于80。下面列举3种类型的灯内填充剂,主要是碘化物,有时也用碘

① 碱金属(钠或铯视色温而定)--稀土金属和碘化铊的混合物;化物与溴化物的混和物。②钠-锡与铊、钢混合物,可得到较高色温(4000K);

③ 钠-钪,通常显色指数仅为70左右,加上铊混合物可使显色指数达到 80。

     这类灯在高压钠灯电感镇流器下工作,启动需要附加触发高压脉冲。外泡壳的高温情况及紧凑尺寸限制了使用辅助启动的可能,实际应用的这类灯往往在充人启动氩气中加人极少量的放射性气体Kr,以保证灯容易启动。

4.金属卤化物灯的最新发展

(1)陶瓷电弧管的金属卤化物灯最近,小功率陈列照明灯的石英电弧管,开始被多晶氧化铝(PCA)陶瓷电弧管所替代,陶瓷管的主要优点在于提高了光色的均匀度及稳定性。很早以前就已考虑用多晶氧化铝材料做金属卤化物灯,它不易起化学反应,比石英管(950℃)有更高的允许工作温度(1150℃),可以提高电弧管几何参数精度。但它的封接技术不成熟,阻碍了金属卤化物灯更早地采用陶瓷电弧管。用于高压钠灯的常规铌引人线与玻璃料的封接,以及1982年开发的金属陶瓷封接工艺,都不具备充分的抗化学腐蚀的特性。

     陶瓷电弧管的金属卤化物灯颜色一致性的改善,其原因之一是能严格控制电弧管的几何尺寸,另一原因是可提高电弧管管壁的工作温度。在管壁温度很高的情况下,对某些金属卤化物充填剂,在其相关色温与管壁温度曲线上可观察到极小值。然而对熔融石英电弧管，这个区域出现在石英能承受的合理工作温度之上,至于陶瓷电弧管则完全能适应在这一相应色温极小值区域工作。当灯中填充剂为钠与稀土卤化物时,更高的工作温度能使灯具有优良的显色性(R>80),并提高了光效(大于90lm·W)。多晶氧化铝结构的另一个主要优点是在寿命期间,灯内钠金属损失大大减少,确保光色比传统的熔融石英电弧管的金属卤化物灯产品更稳定。

     到目前为止,仅有色温为3000K和功率为35~100W的陶瓷金属卤化物灯投入商业用途。这类灯寿命一般限制在小于10000h,其原因主要是因为管壁受到卤化物混合物的侵蚀。

图3.3.19 PAR38型金属卤化物反射灯

(2)PAR密封束射型金属卤化物灯

      金属卤化物灯的电弧管与PAR密封束射型反射器的结合是最近的一种趋势。功率范围在70~150的灯通常用在PAR38型中。这些类型灯中的填充物均以钠-钪填充剂系统为基础。结合陶瓷管的金属卤化物灯一般用于35 WPAR 20型和 70 WPAR 2型,以及 PAR 30型中。图3.3.19显示的是PAR 38型密封束射型金属卤化物灯。

(3)金属卤化物灯在光纤和汽车前照灯中的应用用在光学系统(如光导纤维系统)或汽车前照灯气体放电灯

     系统中的灯,最基本的要求就是光源儿何尺寸小,亮度高。20世纪80年代,有精确尺寸的低动率小型石英金属卤化物灯在设计和生产两方面都获得了突破。特别是,现已经产生出功惠为20-60W、弧为2~4mm,光效为70~90lm·w一的灯。

     对这些灯的一个特别要求(尤其是汽车前照灯),则是必须能瞬时发光。这既可用充人几个大气压的高压氙气作为启动气体来达到这一目的,也可通过应用电子镇流器,使得很快加热灯,并让灯进人到稳定工作状态。此时,灯辐射的大部分光来自灯内卤化物填充剂。灯内充人氙气的技术,也有助于这些器件的瞬时热再启动性能。

     对于光导纤维光学系统的应用情况,运用一个60W的充氙金属卤化物灯,将灯永久性地封装在一个紧凑的匹配反射器之中,然后将此灯以35Im·w一的效率转换得到的光传递到一个12mm的孔径中。只要我们在电弧管前装置紫外光过滤器,就可有效地避免光导纤维受紫外线辐照的损害。

     目前,人们已经把这类照明器件商品化,并应用到汽车前照灯系统中。由于产品成本问题,它们目前的使用仍限制在豪华型汽车行业。汽车前照灯应用小功率金属卤化物灯,有如下超过过去袭用的卤钨灯的优点，

②通过更多的光输出和增加光源亮度,使照射可见区域增大,道路及障碍的视见度提高;

①使利用更小尺寸的汽车前照灯成为可能,从而改善汽车空气动力学性能;

③汽车前照灯的功率损耗降低

④由于延长了灯的使用寿命,以及灯的光输出缓馒衰退,而非突然性损坏,从而改善了交通安全性,同时降低了维护和保险费用。

(4)无极金属卤化物灯

     在金属卤化物灯的寿命期间,引起光衰的主要原因是电极中钨溅射到电弧管壁。如果放电是由无线电波或微波激发的,则溅射因素可完全排除。这一领域的最近研究表明,生产带有高显色特性的高频感应放电光源,其电弧光效超过200lm·W,而整个系统光效(灯+镇流器)高于135lm·W一是可以实现的。

     显然在低功率金属卤化物灯中,对光色一致性和稳定性要求的提高,将驱使电弧管技术向使用陶瓷管方向发展。假如在花费成本增加十分有限的条件下,我们能使现存陶瓷技术继续取得明显提高,可以预见,不用几年时间,陶瓷电弧管将逐步替代石英电弧管。尤其是低功率的金属卤化物灯目前已呈现势在必行的发展趋势,当然这个趋势还极大地依赖于整个系统的设计结构,包括要求设计特殊的电子镇流器,以配用这类功率非常低的陶瓷金属卤化物灯。在高功率金属卤化物灯的应用中,陶瓷电弧管的推广还受到一定的制约。例如,在要求高亮度光源照明的场所,由于多晶氧化铝陶瓷材料是半透明的,而非全透明,因此石英电弧管的金属卤化物灯仍将被人们广泛采用。

(5)未来趋势

     无极灯的出现,使得原来用现有技术制造的光源难以突破的光源性能,尤其是光源的寿命,能得到极大的改进和提高。但为了使无极灯工艺技术趋向完善,还要克服现存的某些重要障碍。例如,无极灯的电源设计和制造技术,以及灯、镇流器和灯具组成的整个照明系统的配合问题。

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     SSC-OPM1000型光辐照计是一款便携式自动量程的测试仪器。采用专业的光电探测探头，选用高精度低功耗数字芯片，探测器经过严格的光谱及角度特性校正，性能稳定，适用性强，并采用温度校正，提高精准度。可以用来测量太阳光（300-1100nm）的辐照度，也可以用于测试太阳光模拟器、模拟日光氙灯，LED光源、氙灯、卤素灯、单色光等。

SSC-OPM1000光辐照计特点：

● 光谱及角度特性经严格校正

●  数字液晶显示结果，含温度校正

●  一键开关，自动量程切换

●  数字输出接口（可充电）

●  采用锂电供电

●  测量范围0-700mW/cm2，300-1100nm 

SSC-OPM1000光辐照计包括主机、探测探头两部分，测量结果直接由7寸触摸显示器显示。便于观察记录。