金鹵燈

金鹵燈（Metal Halide Lamp）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生電弧放電發光的放電燈，金屬鹵化物燈是在高壓汞燈基礎上添加各種金屬鹵化物製成的第三代光源。照明採用鈧鈉型金屬鹵化物燈，該燈具有發光效率高、顯色性能好、壽命長等特點，是一種接近日光色的節能新光源，廣泛套用於體育場館、展覽中心、大型商場、工業廠房、街道廣場、車站、碼頭等場所的室內照明。

基本介紹

• 中文名：金鹵燈
• 外文名：Metal Halide Lamp
• 全稱：金屬鹵化物燈
• 種類：石英金、陶瓷
• 特點：發光效率高、顯色性能好、壽命長
• 套用於：大型室內照明

性能結構

金屬鹵化物燈(簡稱金鹵燈)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最優秀的電光源之一，它具有高光效(65～140lm/w)，長壽命(5000～20000h)，顯色性好(Ra65～95)結構緊湊、性能穩定等特點。它兼有螢光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈的優點、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點。尤其是光效高、壽命長、光色好三大優點.因此金鹵燈發展很快，用途越來越廣。市場上的金鹵燈同其它氣體放電燈一樣，燈內的填充物中有汞，汞是有毒物質，制燈注汞時，處理不慎，會造成對生產環境污染，有損工人的身體健康，電弧管排氣時，有微量的汞蒸氣排出,若處理不當，會直接排入大氣，當使用的燈破損，皆會對環境造成污染。 由金屬蒸汽（例如汞）和鹵化物（如鏑、鈉、鉈、銦等元素的鹵化物）的分解物的混合物輻射而發光的氣體放電燈。具有添加金屬的特徵光譜線，因而光色改善，也提高了光效。這類燈的相關色溫4000K左右，顯色指數70，光效在70lm/W以上。

金鹵燈

金屬鹵化物燈產品參數採用國際領先的電弧管獨特橄欖狀外形設計，能夠帶來極佳的光色一致性。 有效地解決因光色漂移引起的色彩分布不均現象。 採用無焊點的支架安裝結構，可以防止因高溫氧化或振盪引起的支架焊點斷裂，更加提高了燈泡的可靠性。 電弧管不受燃點位置的限制，可以實現任意位置的燃點。 發光效率極高，比普通金鹵燈光效高20%。HPl400/ED/UP/4K的平均光效在110lm/w。 在合理的點燈線路上使用，對燈的電極有更好的保護作用，可以使燈的使用壽命更持久。最長可達20000小時以上。 高光效和長壽命，可以減少工程中使用光源、電器和燈具的數量，減少燈泡更換的次數，從而降低了整體維護成本。 適合垂直燃點和水平燃點，垂直燃點效果更好。 最適用於對光色一致性要求較高的廠房、大型賣場、購物中心、建築物、廣告、機場等場所的照明。

分類

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。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）。金屬鹵化物燈得到進一步研究和發展。 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。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。

金鹵燈

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）的金鹵燈。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，可代替直管形金鹵燈，用於體育場等地區泛光照明。③不帶外玻殼的短弧球形金鹵燈、單端或雙端橢球形的金鹵燈。主要用於電影放映和電影、電視的拍攝照明。

帶硬質玻璃外玻殼（也可採用石英外玻殼）的金鹵燈,發光效率約75～120lm/W，壽命從數千小時至兩萬小時；直管形電弧管金鹵燈的發光效率約90lm/W，壽命1000～2000小時；短弧球形金鹵燈的發光效率為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。

市場上選型還需注意兩大類別：

金鹵燈有歐標與美標兩大類，二者的主要區別是內膽填充物不一樣。

美標金鹵燈系統，鎮流器是個自耦變壓器，靠電容充放電啟動燈泡。美標金鹵燈，內填充物質是鈧和鈉為主，稱為鈧鈉系列金鹵燈；

歐標金鹵燈，內填充物質是鈉和鉈、銦等多種稀土元素，稱為稀土系列金鹵燈。

由於二者使用的填充物的不同，導致他們的發光相差很大，美標的光通量高，而歐標的顯色性好，可根據兩種燈具的特點選擇不同的使用場合。

這是如今金鹵燈里的兩個典型系列。鈧鈉系列的燈為我國廣泛採用，也是所謂美標系列的燈。鈉鉈銦系列的燈為歐洲廣泛採用，即所謂歐標燈。
歐標金鹵燈
1、4000-4500K的色溫
2、顯色指數，Ra65-70
3、光效高，壽命長，性能可靠
4、適用於泛光照明，戶外廣告牌，體育場館照明等

美標金鹵燈
1、需配套CWA鎮流器使用，不需要觸發器，抗電壓波動能力強
2、壽命長，最長20000小時
3、光效高，而且無燃點位置限制
4、適用於戶外泛光、廣告牌、工業照明、體育場館、高爾夫球場等

所謂的美標金鹵燈就是按美國國家標準ANSIC78系列要求生產的金鹵燈泡，所謂歐標金鹵燈，主要指按歐共體國家相關標準（根據歐共體國家電網電壓230V的特點）生產的金鹵燈泡。兩種標準的金鹵燈泡從光參數及壽命等差別不太大，但對配套電器的要求是不同的。

金鹵燈鎮流器和燈泡的配套
美標金鹵燈和歐標金鹵燈的鎮流器不同，歐標金鹵燈可用鈉燈線路或汞燈線路，即可用電感鎮流器加觸發器；而美標金鹵燈則應配置專用的CWA鎮流器，即超前頂峰式（漏磁升壓式）鎮流器，否則將導致啟動困難，降低光效，使色溫不穩定，降低燈泡壽命。

金鹵燈

歐標金鹵燈只要配上汞燈鎮流器或高壓鈉燈鎮流器加觸發器及補償電容器在我國220V 50Hz電網上可以可靠工作。歐標金鹵燈根據啟動脈衝峰值電壓的不同，可分為兩種啟動脈衝幅值為0.6KV-1.5KV如HPI燈，另一種4.0KV-5.0KV如HQI-T金鹵燈。美標金鹵燈就不能用歐標金鹵燈的電器配置，歐標金鹵燈電路中燈獲得的最低啟動有效值電壓（≤240V）不能滿足美標金鹵燈中燈對電器的要求，所以美標的金鹵燈泡必須用CWA的點燈電路配置（鎮流器為LC頂峰超前式漏磁升壓鎮流器，輸出電壓有效值和波形因子可以滿足燈的要求），才能保證燈泡正常工作。

如上所述，許多金鹵燈配套電器生產廠家和商家，因對各種類型的金鹵燈性能不了解，及出於商業利益的需要，僅憑一些簡單的試驗（用幾隻燈泡和電器點點，燈泡能亮）就隨便配置電器。這樣將造就成許多不良後果。以市場上採用歐標電路電路點美標金鹵燈為例，將會出現以下幾個問題：
1、容易燒壞燈泡
因美標燈內管有觸發極，當燈點到正常高亮度再斷電後重新送電，因燈膽氣壓不能馬上啟動觸發器產生的高壓會將燈的觸發極和主電極引線燒壞。
2、啟動困難，嚴重減短燈壽命
因點燈電路不能滿足燈啟動的要求，所以有部分燈泡在開始或是燈的壽命期間不能正常啟動，表現為燈內膽兩電極之間始終在輝光放電，或是幾分鐘到十幾分鐘才能啟動，象這樣燈泡的壽命只有幾天到幾周，這種情況在燈的啟動性能略差的批號中，或電網電壓較低的情況下比較常見。
3、對燈泡的功率、光效、色溫影響較大
通過相關測試可得出，兩種點燈電路功率、光效、色溫變化量，在測試中可以看出此電路的變化量要比LC點燈電路大的多。所以說不合理的電器配置不僅損害了用戶的利益，造成資源浪費，還影響節能推廣套用。

為什麼會產生上述情況，除了商家、用戶對各種金鹵燈性能不夠了解，燈生產廠家技術服務不到位外，還有一個重要原因就是商業利益和用戶追求低價心理。在日常的使用中我們可以對比出用歐標電燈電路配美標燈泡，成套價格是比較低的，所以使的這種配置方式在國內被大量使用。用戶追求低價、降低投資成本是無可非議，關鍵是燈電器廠家和商家要給用戶提供價低質優的產品，保證燈能正常工作。

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鹵原子相遇，並且重新結合生成鹵化物分子。這種循環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。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。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，也有採用電子觸發器的。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。

金鹵燈

發光過程

金鹵燈內充有少量金屬鹵化物和氣體，從觸發到正常發光需一分多鐘，大致分為三階段。 1.觸發階段：金屬鹵化物燈內無燈絲，只有兩個電極，直接加上工作電壓不能點燃，必須先加高壓使燈內氣體電離。高壓由專用觸發器產生。 2.著火階段：燈泡觸發後，電極的放電電壓進一步加熱電極，形成輝光放電，並為弧光放電創造條件。 3.正常發光階段：在輝光放電的作用下，電極溫度越來越高，發射的電子數量越來越多，迅速過渡到弧光放電。隨著溫度進一步升高，燈的發光越來越強直到正常，全部過程需一分多鐘，如果啟動電流大，電源啟動性能好，此過程可短些。

種類選擇

在工業照明這一領域，選用節能環保的照明方案替代傳統高能耗光源仍是當前的主行線。要進行照明節能，節能燈並不是唯一能採用的光源。光源是否節能應從光效，光通維持率，平均壽命這三個方面來進行衡量。在不同的照明環境中採用最合適的節能光源才能在照明節能改造中事半功倍。要在中高頂棚的工業照明環境取得最佳節能效果，專家建議是：金屬鹵化物燈是最好的選擇。 市場上的金鹵燈種類繁多，如何進行選擇，同樣需要從光效、光通維持率和平均壽命來考慮。市場上有的金鹵燈能出色地創造出令人舒適和高效的光照環境，並有顯著的節能效果，成為了金鹵燈中的佼佼者。高光效是節能的根本，光效高達106 流明/瓦，並有優異的光通維持率：用鈉燈配套件，12000小時後光通量維持率可達70%；而用汞燈/金鹵燈配套件，12000小時後光通量維持率還高達75%，優異的光通維持率確保了整個運行期間的照明效果。平均壽命高達20000小時，減少了替換和維護的費用。

金鹵燈

除了性能表現優秀之外，金鹵燈還具有良好的系統兼容性，可在汞燈或鈉燈鎮流器系統上使用，輕鬆方便地替換鈉燈、汞燈，如：HPI-BUS型不需要觸發器就可以直接替換汞燈。因此工廠在不做任何電器改裝，節省額外成本的情況下，能立刻完成節能改造和提升照明環境。飛利浦HPI金鹵燈有多種色溫可供選擇，滿足工業照明對不同光色的要求，特別是6700K的高色溫HPI，照明效果如同白晝。另外，金鹵燈還有一大特點，啟動電壓只有750V，更加安全。

安裝說明

一．先將燈膽外表用眼鏡布仔細擦拭乾淨，不要留下污漬，以免在開燈後，高溫在玻璃上留下污漬（最好戴手套）。

二．在燈膽中間找到個小突起，將小突起面向反光罩方向。

三．將燈膽的其中一個角卡在燈腳上面，注意燈膽上的凹槽，要正確的卡在燈腳上的突起，然後稍用力向外側擠壓，將燈膽的另一邊同樣卡在燈腳上面。然後輕晃燈膽，檢查是否兩邊都正確的嵌入燈腳的突起上面．否則將會影響啟動．

四．將玻璃防護罩安裝到位，開燈。註：玻璃防護罩儘量安裝，一方面可以隔絕一部分輻射熱量，另一方面也會保護不會有水珠濺入燈膽，導致爆炸。

優缺點

金屬鹵化物燈的最大優點是發光效率特別高，光效高達80～90Lm/W，是一種熱光源。由於金屬鹵化物燈的光譜是在連續光譜的基礎上迭加了密集的線狀光譜，故顯色指數特別高，即彩色還原性特別好，可達90%。另外，金屬鹵化物燈的色溫高，可達5000～6000K，專用投影機燈可達7000～20000K。在同等亮度條件下，色溫越高，人眼感覺越亮。金屬鹵化物燈因亮度高、體積小，故相對壽命短，由於材料、工藝的限制，如今國產金屬鹵化物燈壽命在8000小時。