什么是氣體放電燈?什么是HID汽車高壓氣體放電燈？
H.I.D.英文全稱是HighIntensityDischargeLamp，這種含有氙氣的新型汽車照明前大燈，又稱高強度放電燈或氣體放電式汽車氙氣照明大燈系統(tǒng)（中文簡稱:氙氣大燈）。氙燈亮度高，發(fā)出的亮色調(diào)與太陽光比較接近，消耗功率低，可靠性高，不受車上電壓波動影響，大幅度提高了夜間行車的可視度。目前，只有新款車才配置使用了這種新型前大燈。這種燈采用高科技將氙氣灌入石英管內(nèi)，再透過精密的高壓包將12V電瞬間提高至23000V，通過高壓電激發(fā)管內(nèi)的氙氣，在兩極間產(chǎn)生一束*的高色溫電弧光。使發(fā)光效率和亮度提高了3倍，壽命使用提高了10倍，與汽車使用壽命差不多。H.I.D.燈被譽為二十一世紀(jì)革命性汽車照明產(chǎn)品，HID氙氣燈取代傳統(tǒng)鹵素?zé)魧⑹瞧嚢l(fā)展的大勢所趨。
氣體放電燈電極
HID色溫色溫（Co1orTemperature）單位：溫度（Kelvin,K）色溫度以溫度K來表示，是將一標(biāo)準(zhǔn)黑體（例如鉑）加熱，溫度升高至某一程度時顏色開始由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛（藍(lán)紫）、紫，逐漸改變，利用這種光色變化的特性，其光源的光色與黑體的光色相同時，我們將黑體當(dāng)時的溫度稱之為該光源的色溫度。色溫度在3000K左右時，光色偏黃。色溫度在5000K以上時，光色偏藍(lán)。不同色溫度的光，具有不同的照明和視覺效果。不同色溫對應(yīng)不同顏色的光如上圖。不同的波長給人眼造成不同的顏色感覺，從紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛（藍(lán)紫）、紫。眼睛的敏感度隨波長的變化而強烈變化。例如，在很好的照明條件下，眼睛對550nm波長的光（黃光）的敏感程度是紅光或藍(lán)光的20倍。這也是為什么大部分車的霧燈和馬路的路燈采用黃光的一個重要原因。色溫是度量顏色溫度的標(biāo)準(zhǔn)，并不是度量燈的亮度。鹵素?zé)舻纳珳乜梢杂?300K到7000K；HID燈的色溫由4200K到超過8000K；燈的色溫越高，它對霧和雨的穿透力越差。
不同色溫的表現(xiàn)
光色溫光效果3000K黃色光，強穿透力4200K白中帶黃，原車配氙氣燈5000K光全白，歐規(guī)zui高色溫
6000K光全白，略帶藍(lán)色6500K陽光下的白天7000—8000K白中明顯帶藍(lán)8000K以上藍(lán)光，穿透力極差推薦：6000K左右的色溫正好是zui白略微開始轉(zhuǎn)藍(lán)的色溫，人眼容易接受，不易疲勞，提高安全性，而鹵素?zé)魟t較差。
照明常用術(shù)語
綠色照明：通過科學(xué)的照明設(shè)計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明器產(chǎn)品，zui終達(dá)到、舒適、安全、經(jīng)濟、有益于環(huán)境和改善人們身心健康并體現(xiàn)現(xiàn)代化文明的照明系統(tǒng)。
節(jié)能燈：指消耗較少的電能而達(dá)到較高的光照效果的照明產(chǎn)品，如熒光燈、環(huán)型燈、直管型熒光燈、緊湊型熒光燈等。
光通維持率
燈在規(guī)定的條件下燃點，燈在壽命期間內(nèi)一特定時間的光通量與該燈的初始光通量之比，以百分?jǐn)?shù)來表示。國標(biāo)要求：2000h不小于78%。*水平：2000h不小于90%。美國能源之星：40%額定壽命時不小于80%。國內(nèi)水平：注重質(zhì)量的企業(yè)，并采用保護(hù)膜工藝，基本都能達(dá)到國標(biāo)。
功率因數(shù)：交流電路中電壓有效值與電流有效值的乘積為視在功率，而有功功率只是其中的一部分。功率因數(shù)是燈管的有功功率與視在功率之比。功率因數(shù)低，則電流中的諧波含量越高，對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，破壞電網(wǎng)的平衡度，無功損耗增加放電燈
在放電燈中，當(dāng)電流通過密封在放電管內(nèi)的氣體等離子體或金屬蒸氣等離子體時，就會產(chǎn)生光。根據(jù)填充氣體材料的氣壓大小，放電燈可以分為兩種類型：高氣壓放電燈和低氣壓放電燈。
高壓放電燈
這類光源中zui常見的就是金屬鹵化物燈。在高氣壓（~10bar）下，通過電子激發(fā)使氣態(tài)的填充物質(zhì)直接發(fā)射可見光。控制“稀土元素”的添加劑量，能夠影響光的顏色和顯色特性
低壓放電燈
低壓汞燈和低壓鈉燈之間存在著差別。雖然填充氣壓只有幾毫巴，但是低壓鈉燈與高氣壓放電燈相類似，能夠直接發(fā)射可見光，不過主要是波長585nm的可見譜線。
另一方面，在低壓汞燈（熒光燈和緊湊型熒光燈）中，電子碰撞造成汞原子發(fā)射紫外輻射。而這些紫外輻射經(jīng)由放電管內(nèi)涂覆的熒光粉轉(zhuǎn)化為可見光。
編輯本段氣體放電燈原理
highpressuremercurylamp
利用汞放電時產(chǎn)生的高壓（0.2～1MPa）汞蒸氣獲得可見光的電光源。發(fā)光效率可達(dá)35～50lm/W,廣泛用于環(huán)境溫度為-20°～40℃的街道、廣場、高大建筑物、交通運輸?shù)葓鏊鳛槭覂?nèi)外照明光源。
除作普通照明用的高壓汞燈外，還有在外殼上加反射膜的反射型燈（HR），適于300～500nm重氮感光紙的復(fù)印燈，廣告、顯示用的黑光燈，有紅斑效應(yīng)的醫(yī)療用太陽燈，作尼龍原料光合化學(xué)作用和涂料、墨水聚合干燥的紫外線硬化用的汞燈等。
簡史1906年研制成汞蒸氣壓約為0.1MPa的高壓汞燈。30年代初，高壓汞燈在以下幾個方面獲得發(fā)展：①引進(jìn)激活電極代替液汞電極；②掌握金屬絲和硬質(zhì)玻璃或金屬箔和石英玻璃的真空封接工藝；③選擇適當(dāng)?shù)墓渴怪跓舫浞秩键c后全部蒸發(fā)，改進(jìn)了燈的啟動性能和穩(wěn)定性。40年代高壓汞燈進(jìn)入實用階段。50年代后采用了適合高壓汞燈所發(fā)射的、以365nm長波紫外線為主并補充紅色光譜的熒光粉。1965年采用稀土熒光粉，大幅度提高了顯色性和發(fā)光效率。高壓汞燈的發(fā)展為高強度氣體放電燈奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
80年代，世界上高壓汞燈的年產(chǎn)量約3000萬支。中國于60年代試成高壓汞燈,1987年年產(chǎn)量已超過550萬支。
編輯本段工作原理
高壓汞燈工作時，電流通過高壓汞蒸氣，使之電離激發(fā)，形成放電管中電子、原子和離子間的碰撞而發(fā)光。放電時波長253.7nm的共振線（輻外光譜）被吸收,可見譜線強度增加,主要輻射的是404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0～579.0nm的可見譜線,此外還輻射較強的365.0nm的長波紫外線。結(jié)構(gòu)照明高壓汞燈的典型結(jié)構(gòu)如圖1。燈中心部分是放電管，用石英玻璃制成。管內(nèi)充有一定量的汞和氬。用鎢作主電極并填充堿土金屬氧化物電子發(fā)射物質(zhì)。電極和石英玻璃用鉬箔實現(xiàn)非匹配氣密封接。啟動一般采用輔助電極，它通過一個40～60кΩ的電阻和不相鄰的電極連接。外殼除起保護(hù)作用外還可防止環(huán)境對燈的影響。外殼內(nèi)表面涂以熒光粉，成為熒光高壓汞燈。熒光粉的作用是補充高壓汞燈中不足的紅色譜線，同時提高燈的光效?，F(xiàn)已采用銪激活的釩酸釔（YVO4:Eu）熒光粉。
編輯本段光電特性
基本參數(shù)當(dāng)燈加上電源電壓后，主電極和輔助電極間產(chǎn)生輝光放電,瞬時轉(zhuǎn)移到主電極間,形成弧光放電，幾分鐘后汞蒸氣達(dá)穩(wěn)定態(tài)。燈熄滅后，須自然冷卻，待蒸氣壓下降至一定值后才能再啟動，時間約需5～10分鐘。當(dāng)電源電壓變動時，燈參數(shù)的變動情況如圖2。高壓汞燈的發(fā)光效率隨單位電弧長度功率增大而提高。一般顯色指數(shù)（Ra）為40～45,光譜分布如圖3所示,壽命為12000小時。改進(jìn)型的400W熒光燈高壓汞燈光通量為23500lm，色溫2350K，一般顯色指數(shù)為53，壽命達(dá)20000小時。
編輯本段克服缺點
普通高壓汞燈有負(fù)阻特性，使用時必須外接相應(yīng)的鎮(zhèn)流器。為克服這一缺點，可利用裝在高壓汞燈外殼內(nèi)部的、與放電管串聯(lián)的燈絲來代替外接鎮(zhèn)流器，相應(yīng)的光源稱為自鎮(zhèn)流高壓汞燈。這種燈利用混光改進(jìn)了普通高壓汞燈的顯色性，彌補了普通高壓汞燈紅光不足的缺點，同時減少了升溫啟動時間。但在啟動和升溫時間縮短的同時,燈絲壽命也相應(yīng)縮短,因而自鎮(zhèn)流高壓汞燈的壽命主要取決于燈絲壽命；由于高發(fā)光效率的放電功率與低發(fā)光效率的燈絲功率比不利，自鎮(zhèn)流高壓汞燈總的發(fā)光效率從外鎮(zhèn)式的35～50lm/W下降到18～25lm/W。自鎮(zhèn)流高壓汞燈使用方便。80年代，中國自鎮(zhèn)流高壓汞燈的產(chǎn)量約占高壓汞燈總產(chǎn)量的50%。
編輯本段高壓汞燈
high-pressuremercurylamp
采用汞蒸氣放電發(fā)光的一種氣體放電燈。
種類高壓汞燈有以下幾種
①紫外線高壓汞燈
不但能發(fā)出一定的可見光，而且能發(fā)出強烈的紫外線?？捎糜跁駡D、保健、日光浴理療、化學(xué)合成、老化試驗、探傷等方面
?、跓晒飧邏汗療?/p>
采用二層泡殼，在外殼內(nèi)壁涂敷熒光粉,使燈的一部分紫外線轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?增加了光色中紅色成分，改善了光色，提高了光效，因而適合室外和高大廠房、建筑物等場所的照明。中國目前使用的道路照明光源主要是這種燈
③自鎮(zhèn)流高壓汞燈
把鎢絲封入高壓汞燈的玻殼內(nèi)，作為燈的鎮(zhèn)流器，燈一開啟就亮。其壽命長，使用方便，但光效偏低一些。主要用于室內(nèi)照明
?、艹邏汗療?/p>
工作時的汞蒸氣壓力達(dá)到10～50atm,是一種高亮度光源。用于光學(xué)儀器、光刻照明、制版等方面。原理高壓汞燈放電管內(nèi)充有啟動用的氬氣和放電用的汞。照明用高壓汞燈通電后，燈內(nèi)輔助電極和相鄰的主要極之間的氣體被擊穿而產(chǎn)生輝光放電，從而導(dǎo)致兩主電極放電。放電初始階段是由氬氣和低氣壓的汞蒸氣放電，所產(chǎn)生的熱量使得管壁溫度升高，汞蒸發(fā)氣化，逐步過渡到向高氣壓放電，并在數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定放電。在放電過程中，受激的汞原子不斷地從激發(fā)態(tài)向基態(tài)或低能態(tài)躍進(jìn)，將多余的能量以光的形式輻射出來。紫外線高壓汞燈一般不用輔助電極，使用時采用電容放電進(jìn)行啟動。超高壓汞燈，采用觸發(fā)器進(jìn)行啟動。
結(jié)構(gòu)高壓汞燈的放電管由耐高溫的透明石英玻璃制成，管內(nèi)充有一定量的汞和少量氬氣，采用鎢制陰極。電極和石英玻璃靠鉬箔實現(xiàn)氣密封接。為了啟動，通常采用輔助電極。外殼除保濕作用外，還可防止周圍環(huán)境對燈的性能影響。如在外殼內(nèi)壁涂以熒光粉，則構(gòu)成熒光高壓汞燈。
