金属卤化物灯
金属卤化物灯是由产生光的电灯电弧通过汽化的气态混合物汞和金属卤化物的(具有金属的化合物的溴或碘)。它是一种高强度放电(HID)气体放电灯。于1960年xxx发,它们类似于汞蒸气灯,但在石英弧光管中含有额外的金属卤化物化合物,可提高效率和显色性的光。最常用的金属卤化物是碘化钠。一旦弧光管达到其运行温度,钠就会从碘中解离出来,随着金属离子化,钠D线的灯光谱中会增加橙色和红色。因此,金属卤化物灯具有每瓦约75-100流明的高光效,大约是水银蒸汽灯的两倍和白炽灯的3到5倍,并产生强烈的白色光。灯泡寿命为6,000至15,000小时。作为最有效的高CRI白光光源之一,截至2005年,金属卤化物是照明行业增长最快的部分。它们用于商业、工业和公共场所的广域顶灯,如停车场、体育场馆、工厂和零售店,以及住宅安全照明和汽车前照灯(氙气大灯)。
金属卤化物灯的操作
与其他气体放电灯(例如非常相似的汞蒸气灯)一样,金属卤化物灯通过在电弧中电离气体混合物来发光。在金属卤化物灯中,紧凑型弧光管包含氩气或氙气、汞和各种金属卤化物(如碘化钠和碘化钪)的混合物。金属卤化物的特定混合物会影响相关色温和强度(例如,使光更蓝或更红)。启动时,灯中的氩气首先被电离,这有助于通过施加的启动电压保持两个电极之间的电弧。电弧和电极产生的热量然后将汞和金属卤化物电离成等离子体,随着温度和压力增加到工作条件,等离子体产生越来越亮的刺眼白光。
电弧管可在5-50atm或更高(70-700psi或500-5000kPa)和1000-3000°C的任何温度下工作。与所有其他气体放电灯一样,金属卤化物灯具有负电阻(带有灯丝的自镇流灯除外),因此需要镇流器来提供适当的启动和工作电压,同时调节电流通过灯。大约24%的金属卤化物灯使用的能量产生光(效率为65–115lm/W),使它们比白炽灯泡更有效,其效率通常在2-4%之间。
金属卤化物灯组件
灯具中的150瓦金属卤化物灯泡,预热中途
金属卤化物灯由带电极的弧光管、外灯泡和灯座组成。
色温
典型金属卤化物灯的输出光谱在385nm、422nm、497nm、540nm、564nm、583nm(最高)、630nm和674nm处显示峰值。
由于产生更白更自然的光,金属卤化物灯最初比蓝色汞蒸气灯更受欢迎。随着专门的金属卤化物混合物的引入,现在可以使用相关色温从3,000K到超过20,000K的金属卤化物灯。不同灯的色温可能略有不同,这种效果在灯多的地方很明显被使用。由于灯泡的颜色特性在灯泡的使用寿命期间往往会发生变化,因此根据ANSI标准,在灯泡燃烧100小时(老化)后测量颜色。较新的金属卤化物技术,称为“脉冲启动”,改善了显色性和更可控的开尔文方差(±100至200开尔文)。
金属卤化物灯的色温也会受到为灯泡供电的电气系统的电气特性以及灯泡本身的制造差异的影响。如果金属卤化物灯泡功率不足,由于工作温度较低,它的光输出会因为汞的蒸发而呈蓝色。这种现象可以在预热期间看到,此时电弧管尚未达到完全工作温度且卤化物尚未完全蒸发。调光镇流器也很明显。对于功率过大的灯泡,情况正好相反,但这种情况可能是危险的,可能会由于过热和过压而导致电弧管爆炸。
启动和热身
“冷”(低于工作温度)金属卤化物灯不能立即开始产生其全部光容量,因为内部电弧室的温度和压力需要时间才能达到完全工作水平。启动初始氩弧(或汽车中的氙气)有时需要几秒钟,而预热期可能长达五分钟(取决于灯的类型)。在此期间,随着电弧室中各种金属卤化物的蒸发,灯会呈现不同的颜色。
如果电源中断,即使是短暂中断,灯的电弧也会熄灭,热电弧管中存在的高压会阻止电弧重新引燃;使用普通点火器需要5-10分钟的冷却时间才能重新启动灯,但使用特殊点火器和特殊设计的灯,可以立即重新建立电弧。在没有即时再触发能力的灯具上,瞬间断电可能意味着几分钟内没有光。出于安全原因,许多金属卤化物灯具都有一个备用卤钨白炽灯,可在冷却和重新启动期间工作。一旦金属卤化物重新触发并升温,白炽安全灯就会关闭。与完全冷启动的灯相比,温暖的灯也往往需要更多的时间才能达到其xxx亮度。
大多数悬挂式吸顶灯往往采用被动冷却方式,结合镇流器和灯具;由于试图重新点亮灯泡的被动冷却灯泡镇流器的功耗和发热,在灯泡重新点亮之前立即为其恢复供电可能会使重新点亮的时间更长。