高強度氣體放電燈是高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈的統稱，是在白熾燈和螢光燈的基礎上發展起來的。其共同的特點是光效高、壽命長。各類燈型又具有各自特有的特點。
基本介紹
- 中文名：高強度氣體放電燈
- 外文名：High strength gas discharge lamp
- 別名：HID燈
- 特點：光效高、壽命長
- 性質：科學
高壓汞燈,構造與原理,性能與類型,高壓鈉燈,基本性能,金屬鹵化物燈,構造和原理,基本性能,
高壓汞燈
高壓汞燈又稱高壓水銀燈，是一種套用較廣的電光源。高壓汞燈具有發光效率高、壽命長、省電、耐振、耐熱等優點。
構造與原理
高壓汞燈由燈頭、石英放電管和玻璃外殼等組成。石英放電管內有2個主電極和1個輔助電極，抽成真空後除了充入一定量的汞外，同時還充人少量氬氣以降低啟動電壓和保護電極。工作時放電管內壓力可升高到2～6MPa。放電管一般封裝在橢圓形的外泡中，外泡殼除了起保溫作用外，還可防止環境對燈的影響。其內壁塗有螢光粉，以提高高壓汞燈的發光效率和改善光色。
圖1高壓汞燈
圖1高壓汞燈高壓汞燈的構造與工作原理如圖1所示，其中(a)結構；(b)工作原理。當電源接通時，首先在相距較近的主電極E1和輔助電極E3之間發生輝光放電，產生大量的電子，激發汞原子電離，然後引起主電極E1和E2間的弧光放電，使燈管啟燃。同時，汞原子電離通過外殼壁上的螢光粉將紫外線轉化成可見光。
性能與類型
普通照明用高壓汞燈的色溫約5500K，紫外線輻射較強，平均顯色指數為35～45，光效為30～50lm/W，平均壽命5000h。高壓汞燈由於顯色性差，只適用於街道、廣場、車站及施工工地等對顏色分辨要求不高的場所。近年來，發展的三基色螢光高壓汞燈改善了光色，提高了光效，可作為商場、庭院的照明。
電壓偏移對高壓汞燈正常工作影響較大，若電壓下降超過5%時，燈泡可能自熄。高壓汞燈可在任意位置點燃，在水平位點燃時，光通減少7%，電壓降低更易自熄。
高壓汞燈啟燃時間，即從接通電源後，輝光放電到弧光放電過程所需的時間為4～8min，再啟燃時間為5～10min。燈泡自熄後，經過冷卻後才能再次啟動，因而再啟燃時間比啟燃時間更長，頻繁開關對高壓汞燈壽命極為不利。
高壓汞燈的類型有：螢光高壓汞燈、自整流高壓汞燈、反射型高壓汞燈和紫外線高壓汞燈等。
高壓鈉燈
高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸汽放電的氣體放電燈，具有光效高、紫外線輻射小、透霧性好、壽命長、耐振、亮度高等特點。
高壓鈉燈的構造與高壓汞燈類似。因為鈉對金屬有較強的腐蝕作用，所以它的放電管採用半透明多晶氧化鋁陶瓷製成，兩端裝鎢絲電極，放電管內抽成真空後充人氙氣和鈉汞合金。
由於其放電管細而長，沒有可以幫助啟動的輔助電極，所以燈的啟燃必須由一個約6kV，10～100μs的高壓脈衝觸發。產生的高壓脈衝使放電管擊穿放電，剛開始時通過汞和氙氣進行放電，隨著放電管內溫度上升，汞和氙氣放電向高壓鈉蒸氣放電轉移，經過5min左右趨於穩定。
基本性能
高壓鈉燈的光色為黃色，色溫在2000～2100K，顯色性很差，Ra為20～25。它的光效很高，為90～150lm/W。高壓鈉燈的壽命很長，國外的可達20000h，國產的壽命也在10000h左右。
高壓鈉燈由點亮到穩定工作需4～8min，燈熄滅後不能立即點燃，再啟動時間為10～15min，電壓下降5%時，可能自熄。高壓鈉燈能在-40～100℃環境溫度下工作。與其配套的燈具應特殊設計，不能將大部分光反射回燈管，否則燈管因吸收熱量而溫度升高，破壞燈口的封接。
高壓鈉燈適用於需要高照度和高光效，且對顯色性要求不高的場所，如機場跑道、交通要道、航道、碼頭、車站等。其安裝時，一般為燈頭在上。燈頭在下時，燈管軸線與水平線夾角不宜超過20°。
金屬鹵化物燈
金屬鹵化物燈是20世紀60年代發展起來的第三代光源，其優點是光效高、光色好。與高壓汞燈相似，在放電管中除了充有汞和氬氣外，還添加了金屬鹵化物。
構造和原理
金屬鹵化物燈主要由一個透明的玻璃外殼和耐高溫的石英玻璃管組成。殼與管之間充人氮氣或其他惰性氣體，石英管內充有惰性氣體、汞蒸氣和金屬鹵化物。如果選擇幾種金屬鹵化物並控制它們的比例，可得到不同的光色。
金屬鹵化物燈的類型主要有：鏑燈、鈉鉈銦燈等。其發光原理與高壓汞燈相似，燈啟燃後，先由惰性氣體放電，待放電管內溫度升高后，轉為汞與金屬鹵化物蒸氣參與放電。
基本性能
金屬鹵化物燈光色較好，色溫為5500K，顯色性良好，Ra為60～90。與高壓汞燈相比，其發光效率更高，平均值為70～100lm/W，最高可達150lm/W，紫外輻射弱，但壽命比高壓汞燈低，且光通保持性及光色一致性較差。
由於金屬鹵化物的蒸發較汞困難，金屬鹵化物燈啟燃並達到完全穩定需15min。電源電壓變化對燈的光效與光色都有影響。電壓變化時，比高壓汞燈更容易引起自熄。因此，使用時要求電壓偏移不能超過5%。金屬鹵化物燈適用於要求高照度、高顯色性的場所。例如：印染車間、體育館等。
