金卤灯工作原理

电弧管内充有汞、惰性气体和一种以上的金属卤化物。工作时，汞蒸发，电弧管内汞蒸气压 达几个大气压(零点几个兆帕);卤化物也从管壁上蒸发，扩散进入高温电弧柱内分解，金属原子被电离激发，辐射出特征谱线。当金属离子扩散返回管壁时，在靠近管壁的较冷区域中与卤原子相遇，并且重新结合生成卤化物分子。这种循环过程不断地向电弧提供金属蒸气。电弧轴心处的金属蒸气分压与管壁处卤化物蒸气的分压相近，一般为 1330~13300Pa。通常采用的金属平均激发电位为4eV左右，而汞的激发电位为7.8eV。金属光谱的总辐射功率可以大幅度超过汞的辐射功率。结果，典型的金属卤化物灯输出的谱线主要是金属光谱。充填不同种金属卤化物可改善灯的显色性(平均显色指数Ra为70~95)。汞电弧总辐射中仅有23%在可见光区域内，而金属卤化物电弧的总辐射则有50%以上在可见光区域内，灯的发光效率可高达120lm/W以上。 金属卤化物与电极、石英玻璃之间以及卤化物相互之间在高温下都会引起化学反应。金属卤化物容易潮解，极少量水的吸入可造成放电不正常，使灯管发黑。电极电子发射物质系采用氧化镝、氧化钇、氧化钪等，以防止发射物质与卤素发生反应。电弧管内有些金属(如钠)会迁移，结果会使卤素过量，导致卤素负电性极强，引起电弧收缩和启动电压、工作电压升高。金属卤化物灯仅靠触发电极的作用是不能可靠启动的，一般采用双金属片启动器，或者采用有足够高启动电压的漏磁变压器，也有采用电子触发器的。金属卤化物灯的点燃还需要限流器(即镇流器)，其工作电流比同功率高压汞灯的要大一些。

金属卤化物充入电弧管内，利用金属原子电离激发发光的电光源。具有发光效率高、色温高、显色性好等特点。1911年，施泰因梅茨发现，在汞放电灯中加进各种金属碘化物时，放电电弧中就会产生这些金属的光谱。但是，当时的放电管温度受玻璃软化点的限制，其光谱强度微弱。1953年，制成放电中采用碘化钍、不需要电极的微波激发石英发光灯，它产生亮白色的钍发射谱线。50年代末，为了改进高压汞灯的光色，进行了在汞电弧管内充入各种金属及金属卤化物的试验。1961年，第一支

金属卤化物灯问世，灯内的发光物质不再是汞，而是金属卤化物(钠、铊、铟的碘化物)。金属卤化物灯得到进一步研究和发展。 金属卤化物灯的分类方法很多，按填充物可分为4类:①钠铊铟类。具有线状光谱，在黄、绿、蓝区域分别有 3个峰值。②钪钠类。在整个可见光范围内具有近似连续的光谱。③镝钬类。在整个可见光谱范围内具有间隔极窄的多条谱线，近似连续光谱。④卤化锡类。具有连续的分子光谱。还有充填单一金属卤化物的灯，它能发射特定波长的光谱，如铊灯具有535nm波长光谱、绿色。

按灯的结构可分为3类:①石英电弧管内装两个主电极和一个启动电极，外面套一个硬质玻壳(有直管形和椭球形两种)的金卤灯。这类灯主要用于体育场、道路、厂房等处的普通照明。②直管形电弧管内装一对电极，不带外玻壳，可代替直管形金卤灯，用于体育场等地区泛光照明。③不带外玻壳的短弧球形金卤灯、单端或双端椭球形的金卤灯。主要用于电影放映和电影、电视的拍摄照明。

带硬质玻璃外玻壳(也可采用石英外玻壳)的金卤灯,发光效率约75~120lm/W，寿命从数千小时至两万小时;直管形电弧管金卤灯的发光效率约90lm/W，寿命1000~2000小时;短弧球形金卤灯的发光效率为90~120lm/W，寿命为数百小时。金属卤化物的最大功率为10kW，最小的可低到25W，供家庭照明使用。

市场上选型还需注意两大类别:

金卤灯有欧标与美标两大类，二者的主要区别是内胆填充物不一样。

美标金卤灯系统，镇流器是个自耦变压器，靠电容充放电启动灯泡。美标金卤灯，内填充物质是钪和钠为主，称为钪钠系列金卤灯;

欧标金卤灯，内填充物质是钠和铊、铟等多种稀土元素，称为稀土系列金卤灯。

由于二者使用的填充物的不同，导致他们的发光相差很大，美标的光通量高，而欧标的显色性好，可根据两种灯具的特点选择不同的使用场合。

这是如今金卤灯里的两个典型系列。钪钠系列的灯为我国广泛采用，也是所谓美标系列的灯。钠铊铟系列的灯为欧洲广泛采用，即所谓欧标灯。

欧标金卤灯

1、4000-4500K的色温

2、显色指数，Ra65-70

3、光效高，寿命长，性能可靠

4、适用于泛光照明，户外广告牌，体育场馆照明等

美标金卤灯 1、需配套CWA镇流器使用，不需要触发器，抗电压波动能力强

2、寿命长，最长20000小时

3、光效高，而且无燃点位置限制

4、适用于户外泛光、广告牌、工业照明、体育场馆、高尔夫球场等

所谓的美标金卤灯就是按美国国家标准ANSIC78系列要求生产的金卤灯泡，所谓欧标金卤灯，主要指按欧共体国家相关标准(根据欧共体国家电网电压230V的特点)生产的金卤灯泡。两种标准的金卤灯泡从光参数及寿命等差别不太大，但对配套电器的要求是不同的。

金卤灯镇流器和灯泡的配套

美标金卤灯和欧标金卤灯的镇流器不同，欧标金卤灯可用钠灯线路或汞灯线路，即可用电感镇 流器加触发器;而美标金卤灯则应配置专用的CWA镇流器，即超前顶峰式(漏磁升压式)镇流器，否则将导致启动困难，降低光效，使色温不稳定，降低灯泡寿命。

欧标金卤灯只要配上汞灯镇流器或高压钠灯镇流器加触发器及补偿电容器在我国220V 50Hz电网上可以可靠工作。欧标金卤灯根据启动脉冲峰值电压的不同，可分为两种启动脉冲幅值为0.6KV-1.5KV如HPI灯，另一种4.0KV-5.0KV如HQI-T金卤灯。美标金卤灯就不能用欧标金卤灯的电器配置，欧标金卤灯电路中灯获得的最低启动有效值电压(≤240V)不能满足美标金卤灯中灯对电器的要求，所以美标的金卤灯泡必须用CWA的点灯电路配置(镇流器为LC顶峰超前式漏磁升压镇流器，输出电压有效值和波形因子可以满足灯的要求)，才能保证灯泡正常工作。

如上所述，许多金卤灯配套电器生产厂家和商家，因对各种类型的金卤灯性能不了解，及出于商业利益的需要，仅凭一些简单的试验(用几只灯泡和电器点点，灯泡能亮)就随便配置电器。这样将造就成许多不良后果。以市场上采用欧标电路电路点美标金卤灯为例，将会出现以下几个问题:

1、容易烧坏灯泡

因美标灯内管有触发极，当灯点到正常高亮度再断电后重新送电，因灯胆气压不能马上启动触发器产生的高压会将灯的触发极和主电极引线烧坏。

2、启动困难，严重减短灯寿命

因点灯电路不能满足灯启动的要求，所以有部分灯泡在开始或是灯的寿命期间不能正常启动，表现为灯内胆两电极之间始终在辉光放电，或是几分钟到十几分钟才能启动，象这样灯泡的寿命只有几天到几周，这种情况在灯的启动性能略差的批号中，或电网电压较低的情况下比较常见。

3、对灯泡的功率、光效、色温影响较大

通过相关测试可得出，两种点灯电路功率、光效、色温变化量，在测试中可以看出此电路的变化量要比LC点灯电路大的多。所以说不合理的电器配置不仅损害了用户的利益，造成资源浪费，还影响节能推广应用。

为什么会产生上述情况，除了商家、用户对各种金卤灯性能不够了解，灯生产厂家技术服务不到位外，还有一个重要原因就是商业利益和用户追求低价心理。在日常的使用中我们可以对比出用欧标电灯电路配美标灯泡，成套价格是比较低的，所以使的这种配置方式在国内被大量使用。用户追求低价、降低投资成本是无可非议，关键是灯电器厂家和商家要给用户提供价低质优的产品，保证灯能正常工作。

金属卤化物灯(简称金卤灯)有两种，一种是石英金卤灯，其电弧管泡壳是用石英做的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的，金卤灯是目前世界上最优秀的电光源之一，它具有高光效(65~140lm/w)，长寿命(5000~20000h)，显色性好(Ra65~95)结构紧凑、性能稳定等特点。它兼有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的优点、克服了这些灯的缺陷，金卤灯汇集了气 体放电光源的主要优点。尤其是光效高、寿命长、光色好三大优点.因此金卤灯发展很快，用途越来越广。市场上的金卤灯同其它气体放电灯一样，灯内的填充物中有汞，汞是有毒物质，制灯注汞时，处理不慎，会造成对生产环境污染，有损工人的身体健康，电弧管排气时，有微量的汞蒸气排出,若处理不当，会直接排入大气，当使用的灯破损，皆会对环境造成污染。 由金属蒸汽(例如汞)和卤化物(如镝、钠、铊、铟等元素的卤化物)的分解物的混合物辐射而发光的气体放电灯。具有添加金属的特征光谱线，因而光色改善，也提高了光效。这类灯的相关色温4000K左右，显色指数70，光效在70lm/W以上。

金属卤化物灯产品参数采用国际领先的电弧管独特橄榄状外形设计，能够带来极佳的光色一致性。 有效地解决因光色漂移引起的色彩分布不均现象。 采用无焊点的支架安装结构，可以防止因高温氧化或振荡引起的支架焊点断裂，更加提高了灯泡的可靠性。 电弧管不受燃点位置的限制，可以实现任意位置的燃点。 发光效率极高，比普通金卤灯光效高20%。HPl400/ED/UP/4K的平均光效在110lm/w。 在合理的点灯线路上使用，对灯的电极有更好的保护作用，可以使灯的使用寿命更持久。最长可达20000小时以上。 高光效和长寿命，可以减少工程中使用光源、电器和灯具的数量，减少灯泡更换的次数，从而降低了整体维护成本。 适合垂直燃点和水平燃点，垂直燃点效果更好。 最适用于对光色一致性要求较高的厂房、大型卖场、购物中心、建筑物、广告、机场等场所的照明。

金卤灯内充有少量金属卤化物和气体，从触发到正常发光需一分多钟，大致分为三阶段。 1.触发阶段:金属卤化物灯内无灯丝，只有两个电极，直接加上工作电压不能点燃，必须先加高压使灯内气体电离。高压由专用触发器产生。 2.着火阶段:灯泡触发后，电极的放电电压进一步加热电极，形成辉光放电，并为弧光放电创造条件。 3.正常发光阶段:在辉光放电的作用下，电极温度越来越高，发射的电子数量越来越多，迅速过渡到弧光放电。随着温度进一步升高，灯的发光越来越强直到正常，全部过程需一分多钟，如果启动电流大，电源启动性能好，此过程可短些。

在工业照明这一领域，选用节能环保的照明方案替代传统高能耗光源仍是当前的主行线。要进行照明节能，节能灯并不是唯一能采用的光源。光源是否节能应从光效，光通维持率， 平均寿命这三个方面来进行衡量。在不同的照明环境中采用最合适的节能光源才能在照明节能改造中事半功倍。要在中高顶棚的工业照明环境取得最佳节能效果，专家建议是:金属卤化物灯是最好的选择。 市场上的金卤灯种类繁多，如何进行选择，同样需要从光效、光通维持率和平均寿命来考虑。市场上有的金卤灯能出色地创造出令人舒适和高效的光照环境，并有显著的节能效果，成为了金卤灯中的佼佼者。高光效是节能的根本，光效高达106 流明/瓦，并有优异的光通维持率:用钠灯配套件，12000小时后光通量维持率可达70%;而用汞灯/金卤灯配套件，12000小时后光通量维持率还高达75%，优异的光通维持率确保了整个运行期间的照明效果。平均寿命高达20000小时，减少了替换和维护的费用。

除了性能表现优秀之外，金卤灯还具有良好的系统兼容性，可在汞灯或钠灯镇流器系统上使用，轻松方便地替换钠灯、汞灯，如:HPI-BUS型不需要触发器就可以直接替换汞灯。因此工厂在不做任何电器改装，节省额外成本的情况下，能立刻完成节能改造和提升照明环境。飞利浦HPI金卤灯有多种色温可供选择，满足工业照明对不同光色的要求，特别是6700K的高色温HPI，照明效果如同白昼。另外，金卤灯还有一大特点，启动电压只有750V，更加安全。

一.先将灯胆外表用眼镜布仔细擦拭干净，不要留下污渍，以免在开灯后，高温在玻璃上留下污渍(最好戴手套)。

二.在灯胆中间找到个小突起，将小突起面向反光罩方向。

三.将灯胆的其中一个角卡在灯脚上面，注意灯胆上的凹槽，要正确的卡在灯脚上的突起，然后稍用力向外侧挤压，将灯胆的另一边同样卡在灯脚上面。然后轻晃灯胆，检查是否两边都正确的嵌入灯脚的突起上面.否则将会影响启动.

四.将玻璃防护罩安装到位，开灯。注:玻璃防护罩尽量安装，一方面可以隔绝一部分辐射热量，另一方面也会保护不会有水珠溅入灯胆，导致爆炸。

金属卤化物灯的最大优点是发光效率特别高，光效高达80~90Lm/W，是一种热光源。由于金属卤化物灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱，故显色指数特别高，即彩色还原性特别好，可达90%。另外，金属卤化物灯的色温高，可达5000~6000K，专用投影机灯可达7000~20000K。在同等亮度条件下，色温越高，人眼感觉越亮。金属卤化物灯因亮度高、体积小，故相对寿命短，由于材料、工艺的限制，如今国产金属卤化物灯寿命在8000小时。

氙气金卤灯按照其结构与启动方式等的差别而分别，分别是"短弧氙气金卤灯"和"长弧氙气金卤灯"

我公司生产的JLY系列金卤灯应急电子镇流器(与电池组成金卤灯应急装置)，以其设计技术完备，电路组合全面，性能稳定，寿命长，功率因数高等特点，深受广大用户欢迎。

陶瓷金卤灯受到照明业界的十分重视并非偶然，经过十余年的实践考验，其高超性能如高光效、高显色和长寿命已为人们所认同。虽然市售陶瓷金卤灯中即使最著名品牌也出现不少瑕疵，但这并不能掩盖其优点。陶瓷金卤灯的应用正在各个领域开拓和普及，相应的各种与专用功能相适应的灯型结构正在不断开发，无论生产或是应用在我国必有大的突破。

陶瓷金卤灯的开发和应用在我国起步较晚，一则是由于这是一种高技术被垄断的产品、产量不多、售价奇贵，人们常常不敢问津。由于这种灯生产技术要求很高、装备复杂昂贵、投资巨大也使很多投资者望而却步，这些因素延缓了陶瓷金卤灯在我国的发展。

陶瓷金卤灯在欧美已逐步普及，我国的应用也开始扩大，很多照明界的科技人员和企业家已把注意力集中到这一产品上。然而由于这确实是一种技术难度很大的产品，与我国当前的技术与装备水平有较大差距，对原辅材料和工艺的了解不多，一些开拓者也常常只是套用高压钠灯装备、材料和技术来制造陶瓷金卤灯，因而其产品的性能参数和寿命很难达到应有水平。

事实上不只我国企业，甚至某些最著名的大型跨国公司的产品也仍存在不少问题、甚至严重质量问题，由此可以说明其质量与技术确实不易掌控。