[科普中国]-高强度气体放电灯

高强度气体放电灯是高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯的统称，是在白炽灯和荧光灯的基础上发展起来的。其共同的特点是光效高、寿命长。各类灯型又具有各自特有的特点。1

高压汞灯高压汞灯又称高压水银灯，是一种应用较广的电光源。高压汞灯具有发光效率高、寿命长、省电、耐振、耐热等优点。

构造与原理高压汞灯由灯头、石英放电管和玻璃外壳等组成。石英放电管内有2个主电极和1个辅助电极，抽成真空后除了充入一定量的汞外，同时还充人少量氩气以降低启动电压和保护电极。工作时放电管内压力可升高到2～6MPa。放电管一般封装在椭圆形的外泡中，外泡壳除了起保温作用外，还可防止环境对灯的影响。其内壁涂有荧光粉，以提高高压汞灯的发光效率和改善光色。1

高压汞灯的构造与工作原理如图1所示，其中(a)结构；(b)工作原理。当电源接通时，首先在相距较近的主电极E1和辅助电极E3之间发生辉光放电，产生大量的电子，激发汞原子电离，然后引起主电极E1和E2间的弧光放电，使灯管启燃。同时，汞原子电离通过外壳壁上的荧光粉将紫外线转化成可见光。1

性能与类型普通照明用高压汞灯的色温约5500K，紫外线辐射较强，平均显色指数为35～45，光效为30～50lm/W，平均寿命5000h。高压汞灯由于显色性差，只适用于街道、广场、车站及施工工地等对颜色分辨要求不高的场所。近年来，发展的三基色荧光高压汞灯改善了光色，提高了光效，可作为商场、庭院的照明。

电压偏移对高压汞灯正常工作影响较大，若电压下降超过5%时，灯泡可能自熄。高压汞灯可在任意位置点燃，在水平位点燃时，光通减少7%，电压降低更易自熄。

高压汞灯启燃时间，即从接通电源后，辉光放电到弧光放电过程所需的时间为4～8min，再启燃时间为5～10min。灯泡自熄后，经过冷却后才能再次启动，因而再启燃时间比启燃时间更长，频繁开关对高压汞灯寿命极为不利。

高压汞灯的类型有：荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、反射型高压汞灯和紫外线高压汞灯等。1

高压钠灯高压钠灯是利用高压钠蒸汽放电的气体放电灯，具有光效高、紫外线辐射小、透雾性好、寿命长、耐振、亮度高等特点。

构造与原理高压钠灯的构造与高压汞灯类似。因为钠对金属有较强的腐蚀作用，所以它的放电管采用半透明多晶氧化铝陶瓷制成，两端装钨丝电极，放电管内抽成真空后充人氙气和钠汞合金。

由于其放电管细而长，没有可以帮助启动的辅助电极，所以灯的启燃必须由一个约6kV，10～100μs的高压脉冲触发。产生的高压脉冲使放电管击穿放电，刚开始时通过汞和氙气进行放电，随着放电管内温度上升，汞和氙气放电向高压钠蒸气放电转移，经过5min左右趋于稳定。1

基本性能高压钠灯的光色为黄色，色温在2000～2100K，显色性很差，Ra为20～25。它的光效很高，为90～150lm/W。高压钠灯的寿命很长，国外的可达20000h，国产的寿命也在10000h左右。1

高压钠灯由点亮到稳定工作需4～8min，灯熄灭后不能立即点燃，再启动时间为10～15min，电压下降5%时，可能自熄。高压钠灯能在-40～100℃环境温度下工作。与其配套的灯具应特殊设计，不能将大部分光反射回灯管，否则灯管因吸收热量而温度升高，破坏灯口的封接。1

高压钠灯适用于需要高照度和高光效，且对显色性要求不高的场所，如机场跑道、交通要道、航道、码头、车站等。其安装时，一般为灯头在上。灯头在下时，灯管轴线与水平线夹角不宜超过20°。1

金属卤化物灯金属卤化物灯是20世纪60年代发展起来的第三代光源，其优点是光效高、光色好。与高压汞灯相似，在放电管中除了充有汞和氩气外，还添加了金属卤化物。1

构造和原理金属卤化物灯主要由一个透明的玻璃外壳和耐高温的石英玻璃管组成。壳与管之间充人氮气或其他惰性气体，石英管内充有惰性气体、汞蒸气和金属卤化物。如果选择几种金属卤化物并控制它们的比例，可得到不同的光色。1

金属卤化物灯的类型主要有：镝灯、钠铊铟灯等。其发光原理与高压汞灯相似，灯启燃后，先由惰性气体放电，待放电管内温度升高后，转为汞与金属卤化物蒸气参与放电。1

基本性能金属卤化物灯光色较好，色温为5500K，显色性良好，Ra为60～90。与高压汞灯相比，其发光效率更高，平均值为70～100lm/W，最高可达150lm/W，紫外辐射弱，但寿命比高压汞灯低，且光通保持性及光色一致性较差。1

由于金属卤化物的蒸发较汞困难，金属卤化物灯启燃并达到完全稳定需15min。电源电压变化对灯的光效与光色都有影响。电压变化时，比高压汞灯更容易引起自熄。因此，使用时要求电压偏移不能超过5%。金属卤化物灯适用于要求高照度、高显色性的场所。例如：印染车间、体育馆等。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学