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毛细管形超高压汞灯 日光灯创硕果

时间:2019-10-09    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

毛细管形超高压汞灯

超高压汞灯气压高,温度高,发光比高压汞灯接近日光,不必再用荧光

粉校正光色。即使这样,超高压汞灯和日光之间仍有相当大的差别,蓝绿色

的光还是比较强,显色性不够好。如果用来拍摄彩色显微照片或进行彩色投

影显示,色彩还是要失真。这种场合下,超高压汞灯就力不胜任了,要用后

面谈到的铟灯或高压氙灯。

除了汞以外,还有其他许多金属蒸汽也可以充在放电灯里,后面我们就

来谈其他金属蒸汽放电灯。

日光灯创硕果

日光灯——管壁涂有卤磷酸盐的荧光灯,光色仍然不够理想,颇有点名

不符实,人们于是总想找到一种光色更接近日光的光源。

这样的光源终于找到了,它就是氙灯。

第一只具有实用价值的氙灯是 1958 年诞生的。

氙是一种惰性气体,它在空气中的含量极少,只占总体积的一亿分之八,

英国化学家拉姆塞直到 1898 年才发现了它。


惰性气体有 6 种,氙的体重居第二,比同体积的空气重 3 倍多,所以充

氙气的气体放电灯的发光效率,要比充其他惰性气体的放电灯的发光效率来

得高。

氙灯有几种不同的类型,我们先来认识一下长弧氙灯。

同普通荧光灯一样,长弧氙灯也是管状的。灯管用耐高温和热膨胀系数

小的全透明玻璃制作。管内充有纯度很高的氙气,两头封接两个钍钨或钡钨

电极,灯管比一般荧光灯管还长。

长弧氙灯要用触发器来开动。因为灯的工作电压太低,不足以使灯内的

气体电离放电。触发器的作用就是产生一种高压脉冲加到灯的两极上,在灯

管里形成火花放电通道,同时加热电极发射大量热电子,灯就马上点亮发光

了。

灯点亮后触发器就停止工作,不用镇流器,直接接入电网便能形成稳定

的弧光放电。

由于氙原子结构的特点,氙气放电能发出很强的弧光,光谱跟日光非常

接近,这是它最重要的特点,人们因此称它为“人造小太阳”。

荧光灯的功率受到限制,一般在   5 到   100 瓦之间;氙灯的功率却可

以做得很大,少说几千瓦,大的可达几十万瓦。发光效率也高,使用寿命跟

荧光灯差不多。

功率越大,管壁温度越高,都要高到好几百度。这时光靠自然冷却是不

够了,需要强制冷却,或者用风冷,或者用水冷。水冷就是用循环水冷却管

壁,叫沿着水套流动的水把灯放出的热量带走。

当然,既要灯管,又加水套,既需供电,又得给水,水冷是挺费事的。

但是,水冷大大降低了灯管的温度,可以增加灯的功率,缩小灯的体积,延

长灯的使用寿命,提高灯的发光效率,总起来说仍然是很合算的。

这就是说,功率大,亮度强,光色好,光效高,这些都是长弧氙灯的优

点。

一只   5 万瓦的长弧氙灯,发出的光顶得上成千只   100 瓦的荧光灯或

成百只 400 瓦的高压汞灯,这样可以省下很多的灯具、灯柱和镇流器,管理

和维修也方便得多,非常适宜于市中心、体育场、公园、车站、港口、机场、

大型工地等处的大面积照明。

由于光色接近日光,长弧氙灯在彩色照相制版,布匹、织物的颜色试验,

药物、塑料的老化试验,植物栽培,以及光化学反应等方面也有相当的应用

价值。

既有长弧氙灯,相应地就有短弧氙灯。

短弧氙灯实际上是距离很近的两个电极在高压氙气中的弧光放电。正因

为两极相距很近,所以氙气电离后发出的弧光很强很短,称之为“短弧”是

名副其实的。

从实质上讲,长弧氙灯是高压氙灯,短弧氙灯是超高压氙灯。举例来说,

有一种电影放映用的短弧氙灯,灯内充有常温下 5~7 个大气压的氙气,工作

时灯内气压高达 20 个大气压。

一般的短弧氙灯多做成球形或椭球形,同高压汞灯相似。功率从几十瓦

到几万瓦,发光效率比长弧氙灯略高,光色接近日光,为已有的点光源所不

及。

短弧氙灯不但光色好,发光稳定,而且使用方便、清洁,没有烟尘,既


减少了电影放映系统的维修工作量,又有利于人体健康。

具有这么多明显的优点,难怪在短短二三十年内,短弧氙灯的生产和应

用就有了很大的发展,在彩色电影、电视的摄制、放映,以及舞台照明、照

相制版之外,小功率的短弧氙灯用到光学仪器上,大功率上万瓦的短弧氙灯

的最亮点甚至超过太阳,可以用到探照灯、成像极和太阳模拟器中。

短弧氙灯两个电极之间的距离很小,只有几毫米到十几毫米,灯管两端

的电压不高而电流很大。很大的工作电流会使阳极的损耗大大增加。必须保

证阳极有足够大的尺寸才能使热量散发出去,否则就容易烧毁。

光靠增加电极尺寸还不够,小功率的短弧氙灯可靠自然冷却,较大功率

的要用风冷,更大功率的要用水冷。水冷也不再是用水来冷却灯管,而是直

接用来冷却电极,特别是阳极,这样既可以缩小灯的尺寸,又给制造更大功

率的短狐氙灯创造了条件。

往灯管里充进少量的氢气和氦气,可以使短弧氙灯两端的电压增加,电

流减少,从而提高灯的发光效率,也使灯的亮度分布更加均匀。

把少量的水银充进灯里,得到了一种新的汞氙灯。新灯的发光效率高,

现在已被广泛地用做机车、船舶以及探照灯的光源。

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