金鹵燈結構和工作原理

金屬鹵化物燈(以下簡稱金鹵燈）是一種氣體放電燈，通過一個產生光電弧通過氣化的氣體混合物的汞和金屬鹵化物 (具有金屬的化合物的溴或碘)。它是一種類型的高強度放電(HID)氣體放電燈。在20世紀60年代開發的，它們類似于汞蒸氣燈，但包含在附加的金屬鹵化物石英弧光管，其提高了效率和色彩還原的光。最常用的金屬鹵化物是碘化鈉。一旦電弧管到達其運行溫度時，鈉從碘離解，添加橙色和紅色從鈉D線的燈的光譜作為金屬電離。其結果是，金鹵燈具有較高的發光效率每瓦左右75-100流明，是汞的兩倍左右蒸氣燈和3至5倍的白熾燈，并產生強烈的白色光。燈泡壽命為6000至15000小時。由于采用的最有效的來源之一CRI白光，金屬鹵化物在2005年進行了照明行業中增長最快的領域。它們用于廣區頂部照明商業，工業和公共場所，如停車場，運動場，工廠和零售商店，以及住宅的安全照明和汽車前大燈(氙氣大燈)。

該燈由一小的熔融石英或陶瓷 電弧管，其中包含的氣體和電弧，封閉其具有一涂層，以篩選出一個較大的玻璃燈泡內的紫外光產生的。它們在之間的壓力下操作圖4和20個大氣壓，以及需要特殊的夾具安全地操作，以及電鎮流器。金屬原子產生大部分的光輸出。他們需要幾分鐘的預熱期達到全光輸出。

由于高CRI白光的最有效的來源之一，金屬鹵化物在2005年是照明行業中增長最快的領域。它們用于廣域頂燈商業，工業和公共場所，如停車場，運動場，工廠和零售商店，以及小區保安照明和汽車前大燈(氙氣大燈) 。

圖示出在385nm，422nm，497nm，540nm處，564nm，583nm(最高)，630nm的，和674nm峰值的典型的金鹵燈的輸出光譜。

金鹵燈路燈

金鹵燈被用于一般照明目的在室內和室外使用這兩種，汽車和特種應用。由于其廣泛的頻譜，它們用于室內應用的不斷增加，在體育設施，并與珊瑚礁很受歡迎友們，誰需要為他們的珊瑚高強度光源。

金鹵燈用于汽車頭燈，在那里它們被俗稱為“氙大燈”由于使用的氙在燈泡代替氣體氬典型地在其它鹵化物燈使用。他們產生更強烈的光比白熾燈頭燈。

為這種燈的另一個普遍的應用是在攝影照明和舞臺燈光裝置，其中，它們通常被稱為MSD燈和在150，250，400，575和1200通常使用瓦特額定值，尤其智能照明。

像其他的氣體放電燈，如非常相似汞汽燈，金鹵燈通過使產生光電弧中氣體的混合物。在金屬鹵化物燈，緊湊的弧光管中包含的高壓混合物氬或氙，汞，以及各種金屬鹵化物，如碘化鈉和碘化鈧,. 鹵化的特定混合物影響相關色溫和強度(使光更藍，或更紅，例如)。在燈的氬氣容易離子化，這有利于撞擊在兩個電極上的電弧電壓時首先施加于燈。由電弧產生的熱，然后汽化的水銀和金屬鹵化物，其產生光作為溫度和壓力的增加而增加。

電弧管內常見的工作條件是5-50大氣壓以上 (70-700 磅或500-5000 千帕)和1000-3000℃。如同所有其他氣體放電燈，金鹵燈有負電阻，并與自鎮流燈的罕見的例外與燈絲，需要一個鎮流器以提供適當的起動和操作電壓和調節燈的電流流動。約24%通過金鹵燈中使用的能量的產生光(65-115LM/W)，使它們基本上比更有效的白熾燈泡，其典型地具有范圍2-4%的效率。

金鹵燈由具有電極的發光管，外燈泡和燈頭。

電弧管內側熔融石英 弧光管的鎢摻雜有電極釷，被密封到每個端和電流通過傳遞給它們鉬在熔融二氧化硅箔密封。這是光在實際建立電弧管內。

除了汞蒸氣，燈管中含有碘化物或有時溴化物不同的金屬。的鈧和鈉在某些類型的，使用鉈，銦和鈉歐洲三鹽使用的模型，以及更近的類型鏑的高色溫，錫為色溫較低，鈥和銩在一些非常高的功率影視燈光機型。鎵或鉛在特殊的高UV-A模型用于打印的目的。所使用的金屬的混合物限定了燈的顏色。某些類型的節日或戲劇效果使用鉈幾乎是純碘化物，綠色燈，銦，藍色燈。一個堿金屬(鈉或鉀)，幾乎總是加到減少電弧阻抗，允許電弧管可以做得足夠長，簡單的電鎮流器使用。一個惰性氣體，通常為氬氣，冷填充到電弧管在約2千帕的壓力，以促進放電的開始。充滿氬氣燈啟動通常很慢，需要幾分鐘才能達到全光的強度; 氙填充在汽車前照燈使用具有更好的啟動時間。

金鹵燈路燈

金鹵燈球場燈

電弧管的端部經常被外部涂覆有白色紅外線 -reflective 硅酸鋯或氧化鋯，以反映熱回到電極以保持熱和熱離子發射。一些燈泡對外部燈泡的內側的熒光體涂層，以提高頻譜和擴散的光。

在80年代中期，一種新型的金鹵燈被開發，其中代替作為汞蒸氣燈和以前的金屬鹵化物燈的設計中使用的石英(熔凝石英)弧光管，用一個燒結的 礬土類似于電弧管那些在使用高壓鈉燈。這一發展降低困擾熔融二氧化硅弧光管離子蠕變的影響。在其生命，鈉和其他元素趨向于遷移到石英管中，因為高紫外線輻射和氣體電離，從而產生了導致循環發光材料的消耗。燒結的氧化鋁電弧管不允許離子蠕變通過，保持更恒定的顏色在燈的壽命。這些通常被稱為陶瓷金鹵燈或CMH燈。

添加金屬碘化物的頻譜修改的概念(特別是： -黃色，鋰-紅，銦-藍色，鉀和銣-鈉深紅色，和鉈-綠色)汞弧放電創造了第一個金鹵燈可通過追蹤到專利US1025932在1912年查爾斯·斯坦梅茨變形的“通用電氣的精靈”。

水銀的使用量已經減弱多年來的進步。

金鹵燈球場燈

金鹵燈應用在棒球場外燈泡

大多數類型都配有一個外玻殼，以保護內部部件和防止熱量散失。外泡也可以用于阻斷一些或所有的紫外線通過水銀蒸氣放電產生的光，并可以由專門摻雜“紫外線停車”熔融二氧化硅。紫外線防護是單端(單堿基)模型和雙端模式，為人類附近的照明使用常用的。一些高動力的車型，特別是鉛，鎵UV印刷模型和用于某些類型的體育場館照明的模式不具有外部燈泡。使用裸電弧管的可允許的光學系統內的UV或精確定位的傳輸燈具。照明設備的護罩玻璃可以用來阻擋紫外線，并且也可以保護人們或設備如果燈應該由爆炸失敗。

燈頭

有些類型有愛迪生螺旋金屬基礎上，為10和18000瓦特之間的各種額定功率。其它類型的雙端，如上面所描述的，與陶瓷構成，具有發光管和外部的內部之間的金屬連接沿R7S-24堿基。這些是由具有的熱膨脹系數相匹配，該弧光管的各種合金(如鐵-鈷-鎳)組成。

金鹵燈鎮流器

電子鎮流器35W金鹵燈泡電弧中的金鹵燈，在所有氣體放電燈具有負電阻特性; 也就是說，只要通過燈泡的電流增加時，電壓兩端減小。如果燈泡是從一個恒壓源供電，如直接從交流布線，電流將增加，直到燈泡破壞本身; 因此，鹵化物燈泡需要電鎮流器限制電弧的電流。

有兩種類型：

電感鎮流器 -許多裝置使用一個電感鎮流器，也被稱為磁鎮流器，類似于那些與所用的熒光燈。這包括一個鐵芯的電感器。電感器提供了一個阻抗AC電流。如果通過燈的電流增加，電感減少，以保持電流受限的電壓。

電子鎮流器 -這些更輕，更緊湊。它們由一個的電子振蕩器，其產生高頻電流以驅動燈。因為他們有比電感鎮流器低電阻損失，他們是更節能。然而，高頻率操作不增加燈效率作為熒光燈。

脈沖啟動的金鹵燈泡不包含起始電極，它撞擊弧，并且需要的點火器，以產生一個高電壓(1-5千伏冷擊，用在熱重燃30千伏)脈沖來啟動弧。電子鎮流器包括在一個包中的點火器電路。美國國家標準協會(ANSI)的燈鎮流器系統標準建立的所有的金屬鹵化物組分的參數(與一些較新的產品除外)。

自鎮流燈截至2012年，有幾家公司已經開始提供自鎮流金鹵燈直接取代白熾燈和自鎮流水銀燈。這些燈包括具有起動電極的電弧管，以及一個管狀的鹵素燈，其連接在串聯和用于調節在弧光管的電流。電阻提供限制的起始電極的電流。像自鎮流汞汽燈，自鎮流金鹵燈直接連接到主電源，并且不需要外部鎮流器。與此相反的前，這些燈通常具有明確的外部燈泡沒有涂層，使得在電弧管和鹵素燈管顯然從外部可見的。

色溫

由于所產生的更白，更自然光，金鹵燈最初首選的藍色水銀燈。隨著引進專業化金屬鹵化物混合物，金鹵燈，現已與相關色溫從3000 K至20000 K.色溫可以從燈稍有變化，以燈，并且這種作用是明顯的地方有許多的燈被使用。因為燈的色彩特性趨向燈的壽命期間改變，根據燈泡已被燒毀，100小時(調味)之后的顏色被測量的ANSI標準。較新的金屬鹵化物的技術，被稱為“脈沖啟動”，具有改善的顯色性和更可控的開爾文方差(±100至200開爾文)。

金鹵燈的色溫也可以通過電氣系統的供電在燈泡本身的燈泡和制造差異的電特性的影響。如果一個金鹵燈泡是因為較低的動力不足，操作溫度，其光輸出將是因為汞的單獨的蒸發的藍色。這種現象可以升溫期間中可以看出，當弧光管尚未達到整個工作溫度和鹵化物還沒有完全蒸發。它也與調光鎮流器非常明顯的。逆是真實的一個燈泡過于強大，但是，這個條件可能是危險的，可能導致電弧管爆炸，因為過熱和過壓。

啟動和預熱

通電后，400瓦金鹵燈不久“冷”(下操作溫度)的金鹵燈不能立即開始產生其充分的光量，因為在內側弧室中的溫度和壓力所需要的時間來達到完全的操作水平。啟動初始氬弧焊(或氙汽車)有時需要幾秒鐘，(取決于燈泡類型)的預熱期可長達五分鐘。在此期間，該燈顯示出不同顏色的各種金屬鹵化物在電弧室汽化。

如果電源中斷，甚至簡單地說，在燈的電弧熄滅，而存在于熱發光管的高壓力將防止再起弧的弧;與正常的點火器的5-10分鐘冷卻期將要求可重新啟動燈之前，但具有特殊點火器而特別設計的燈，電弧可以立即重新建立。在沒有瞬間重燃能力燈具，電源的瞬間損失可能意味著沒有光線幾分鐘。為安全起見，許多金鹵燈具有冷卻和再起弧期間工作備份鹵鎢燈的白熾燈。一旦金屬鹵化物restrikes和升溫，白熾燈光安全關閉。溫暖的燈也往往需要更多的時間比開始徹底的涼了一盞燈充分發揮其亮度。

所有的HID電弧管強度降低了他們的一生，因為各種因素，如化學腐蝕，熱應力和機械振動。隨著燈的老化電弧管變色，吸收光線和越來越熱。管將繼續成為弱直到它最終失敗，從而導致管的破裂。

盡管這樣的失敗與壽命的結束相關聯，電弧管可以在任何時候會失敗，因為看不見制造缺陷如顯微裂紋的甚至是新的時候，。然而，這是相當少見的。制造商通常“旺季”的新燈檢查這些缺陷燈離開制造商的房舍之前。

由于金鹵燈含有一顯著高壓氣體(最多至50psi)，電弧管的失敗是不可避免暴力事件。電弧管的片段被發射，以極高的速度，在所有方向上，引人注目的有足夠的力在燈的外燈泡以使其斷裂。如果燈具沒有二級防護(如鏡頭，碗或屏蔽)，那么碎片極熱片會掉下來砸到人員和財產的光線之下，有可能造成嚴重傷害，損壞，并可能造成重大建筑火災如果易燃物質存在。

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