金属卤化物灯的发光原理

　　一、金属卤化物灯的发光过程
　　
　　金属卤化物灯内充有少量的金属卤化物和气体，从触发到正常发光需要一分多钟，过程十分复杂。大致可分为三个阶段。
　　
　　1．触发阶段。由于灯内无灯丝，只有两个电极，如果直接加工工作电压点不着。只有先用高压把灯内的气体电离，形成火花放电，这个工作由专用的触发器来完成。
　　
　　2．着火阶段。灯泡被触发后，电源的启动电压进一步加热电极，扩展火花放电通道，变火花放电为辉光放电，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，电子发射量越来越大，便过渡到弧光放电，随着温度的进一步升高，灯的发光越来越强，逐步达到正常，整个过程需要一分多钟，如果启动电流大，电源起动性能好，这个过程要短一些。
　　
　　二、金属卤化物灯的发光机理。
　　
　　金属卤化物灯主要依赖于金属卤化物作为发光材料，但是金属卤化物都以固体方式存在于灯内。
　　
　　因此，在灯内充有少量的引燃气体氢或氙，以利灯的点燃，当灯接人电路点燃以后，灯首先工作在低气压的弧光放电状态，灯两端电压很低，只有18—20V左右，光的输出也很少，这时能量多由热量释放，正常靠这个热量，使整个灯体加热，引入灯中的金属卤化物也就随着这一温度升高而不断被熔化，蒸发成为金属卤化物蒸气，在灯内热对流的作用下，这部分金属卤化物蒸气，在灯内热对流的作用下，这部分金属卤化物蒸气不能向电弧中心流动，有一部分金属卤化物放电弧5500—6000K的高温所分解，成为金属原子和卤李原子，再在电场的作用下，其金属原子被激发显原子发光。另一部分金属卤化物不被电弧高温所分解，在高温和电场的双重作用下，直接被激发，成为分子发光。
　　
　　由于开始时各种金属卤化物熔点不尽相同，因此，陆续被蒸发而参与发光，这就会有各自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，产生了共振吸收，原子特征光谱逐渐减弱以致消失，并向长波段扩展，由于灯内的温度进一步提高，热平衡的建立，使全部金属卤化物被蒸发，分子光谱也相继出现，光色及亮度也趋于稳定，灯内的气压也达到十几到几十个气压，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上升并逐渐稳压在100V左右，灯处于正常发光状态。
　　
　　灯的发光效率与灯的外形尺寸，工艺和选择金属种类有关，通常灯刚点燃时，灯内金属卤化物的蒸气只有0.001～0.1个大气压，气压低，因而电弧中心金属原子和卤素原子向管壁扩散并复合的过程很快，金属卤化物分解时要吸收能量，复合时又要放电出能量，而且分解恰恰是在电弧中心发生，吸收了电弧的能量，而复合又在玻光附近的低温区发生，这时以热的形式释放所吸收的能量，这个过程越快，电弧能量损失就越大，因此发光效就越低。为了阻止这种扩数的强烈发生，在灯中充填汞升高缓冲气体，在常温下，汞是液态金属，因此，常温时灯内是负在。在点然以后汞全部气化，灯内气压升高，达几十个大气压，汞原子密度加大，加之它的原量大，导热系数很小，因此有效地阻上了电弧中发光金属的扩散，减小了电弧中能量的损失，提高了光效。另外汞的电离电位高于灯内其它金属，因此它对光谱影响也很小。
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