高强度气体放电灯
高强度气体放电（英语：High-intensity discharge，缩写：HID）灯泡包含了下列这些种类的电灯：水银灯、金属卤化灯、高压钠灯、低压钠灯、高压水银灯，以及较少见的短弧氙气灯。这些灯泡种类的发光元件是一颗置于耐高温灯管（弧光管）内安定的电弧放电器，及有超过3 W/cm² (19.4 W/in.²) 的发光能力。
构造原理
[编辑]
高强度气体放电藉著特殊设计、内部布涂石英或铝的灯管，并透过两端钨电极打出来的加压电弧，通过灯管后而发出光线。这些灯管内充满了气体和金属。气体帮助灯泡启动，而金属加热达到蒸发点，形成电浆态后而发出光线。
高强度气体放电种类包括：
- 水银灯（CRI范围 15-55）
- 金属卤化灯（CRI 范围 65-80，陶瓷卤化灯则可达 90 多）
- 低压钠灯（CRI 0，因其单色光）
- 高压钠灯（CRI 范围 22-75）
水银灯泡原本是用来产生碧绿色光线，也是第一颗商用化的高强度气体放电灯泡。在今日，这些灯泡已经可校正出更接近白色的光线。但水银灯已逐渐被更新型、发光效率更高的高压钠灯和金属卤化灯所取代。标准的低压钠灯在所有高强度气体放电中具有最佳的效率，但他们发出的光却是淡黄色的。高压钠灯现在已可以发出较白的光线，但却多少牺牲了些效率。金属卤化灯比较没那么有效率但却可以发出更白、更自然的光线，目前市面也有许多彩色的金属卤化灯可用。
辅助装置
[编辑]跟萤光灯一样，高强度气体放电需要一个镇流器来触发并维持内部的电弧，而触发电弧的方式各有不同：水银灯和有些金属卤化灯通常用第三个电极在其中一个主电极旁边来帮助启动，而其他灯种则通常使用高压脉冲的方式。
应用层面
[编辑]
高强度气体放电通常应用在大面积区域且需要高品质的光线时，或针对能源效率、光源密度等特殊要求时。这些地方包括体育馆、大面积的公共区域、仓库、电影院、户外活动区域、道路、停车场或巷子。最近高强度气体放电如金属卤化灯，常被用于零售店和住宅环境。高强度气体放电更实现到室内栽培上，特别是一些需要高品质强光的植物，如蔬菜和花卉。它们也可用于室内水族馆，重建近似于热带地区的强光。
有些高强度气体放电像水银灯会发出大量的紫外线，因此需要扩散板（diffusers）来阻挡紫外线的辐射。近几年来经常发生几个案件，因为瑕疵的扩散器，造成人们受到严重晒伤和电弧眼。现在均以规格来监控灯泡品质，否则灯泡会因为外层灯管破裂就马上烧掉。
最近高强度气体放电常被使用于汽机车的头灯。这项应用在汽机车业界仍有各种不同的意见，主要在于高强度气体放电有时会导致让人刺眼的强光。业界通常使用自动水平调整头灯（Automatic Self-leveling System）来降低此问题，惟这类的配备在大多车种都是昂贵的选配规格。然而，许多业者偏好使用这类光线，因为他们比较一般头灯发出比较清澈、明亮及自然的光线。
高强度气体放电也使用于高阶的自行车头灯，因为和一般卤素灯相比，同瓦特数下高强度气体放电能更亮。卤素灯光有时偏向于黄色；而高强度气体放电看起来稍微像蓝紫色。
高强度气体放电也常用于飞行器降落用和滑行灯。
寿命
[编辑]当高强度气体放电的产品寿命即将结束时，许多种会呈现出一种现象类似循环闪烁的效应。这些灯泡一开始以相对低的电压启动，但当灯泡加热到运作温度后，电弧管内的内部气压升高，而必须以更高的电压维持电弧放电。当灯泡老旧时，维持电弧的电压会逐渐提高直到超过电子镇流器所能提供的上限。当灯泡加热到这个点，电弧就会中断而灯泡就会熄灭。然后，当电弧消失后，灯泡又再度冷却下来，接著电弧管内的气压又下降了，此时镇流器可以再度导致电弧触发。这个效应就会使得灯泡看起来像亮了又灭，不断地闪烁。
更精密设计的镇流器会侦测到循环闪烁的现象并在几次闪烁后停止灯泡重新启动。若当电源移除并重新接上时，镇流器会启动一连串新的初始程序。
效能
[编辑]| 型式 | 光源效率 （LM/W） |
平均寿命 （小时） |
特性 | 使用范围 |
|---|---|---|---|---|
| 高压水银灯泡 | 40-61 | 1000-12000 | 效率高、寿命长、适当的演色性 | 住宅区之公共照明、运动场、工厂 |
| 自镇水银灯泡 | 60 | 寿命长、演色性佳、安装容易，效率较白炽灯泡高，可以直接取代白炽灯泡 | 用于小型工业场所、公共区域用植栽照明 | |
| 金属卤化物灯泡 | 66-108 | 4000-10000 | 效率高、寿命长、适当的演色性 | 适合彩色电视转播的运动场投光照明、工业照明、道路照明、植栽照明 |
| 高压钠气灯泡 | 68-150 | 8000-10000 | 效率高、寿命长、光输出稳定 | 道路、隧道等公共照明，投光照明、工业照明、植栽照明 |
| 低压钠气灯泡 | 99-203 | 12000 | 效率高、寿命长、明视度高，演色性差为单一色光 | 要求节约能源及效率而颜色不重要的各种场所。 |
延伸阅读
[编辑]参考资料
[编辑]- Waymouth, John. Electric Discharge Lamps. Cambridge, MA: The M.I.T. Press. 1971. ISBN 978-0-262-23048-3.
- National Highway Traffic Safety Administration. Glare from headlamps and other front mounted lamps. Federal Motor Vehicle Safety Standard No. 108. US Department of Transportation. [2006-01-23]. （原始内容存档于2011-09-27）.
