高强度放电灯

高强度放电灯（HID灯）是一种类型的电气体放电灯，其通过一个来产生光电弧之间的钨电极容纳在半透明或透明的内部熔融石英或熔融氧化铝电弧管。该管充满惰性气体，通常还含有合适的金属或金属盐。惰性气体使电弧的初始触发成为可能。一旦电弧开始，它就会加热并蒸发金属混合物。它在电弧等离子体中的存在对于给定的功率输入，电弧产生的可见光强度xxx增加，因为金属在光谱的可见部分有许多发射光谱线。高强度放电灯是弧光灯的一种。

与荧光灯和白炽灯相比，全新的高强度放电灯每单位消耗的电能产生更多的可见光，因为与红外线相比，它们的辐射中有更大比例是可见光。但是，高强度放电灯的流明输出在超过10,000小时的燃烧时间后会下降多达70%。

许多现代车辆使用HID灯泡作为主要照明系统，尽管现在一些应用正在从HID灯泡转向LED和激光技术。

根据所需的光强度、相关色温、显色指数(CRI)、能效和寿命特性，高强度放电灯的弧光管中使用了各种类型的化学物质。高强度放电灯的种类包括：

• 汞蒸气灯
• 金属卤化物(MH)灯
• 陶瓷MH灯
• 钠蒸气灯
• 氙气短弧灯

这些灯类型的发光元件是包含在壁负载超过3W/cm²(19.4W/in²)的耐火外壳弧光管内的良好稳定的电弧放电。

汞蒸气灯是最早的商用HID灯。最初它们产生蓝绿色光，但最近的版本可以产生颜色不太明显的光。然而，汞蒸气灯正在失宠，取而代之的是钠蒸气灯和金属卤化物灯。

金属卤化物和陶瓷金属卤化物灯可以发出中性白光，适用于对正常颜色外观至关重要的应用，例如电视和电影制作、室内或夜间体育比赛、汽车前照灯和水族馆照明。

低压钠蒸气灯非常高效。它们产生深橙黄色光，有效显色指数接近于零；在它们的光线下观察的物品看起来是单色的。这使得它们作为摄影安全灯特别有效。高压钠灯往往会产生更白的光，但仍具有典型的橙粉色色偏。现在可以使用新的颜色校正版本，产生更白的光，但为了改善颜色而牺牲了一些效率。

与荧光灯一样，HID灯需要镇流器来启动和保持其电弧。用于最初引弧的方法各不相同：汞蒸气灯和一些金属卤化物灯通常使用靠近主电极之一的第三个电极启动，而其他灯类型通常使用高压脉冲启动。

已经对HID灯中有毒汞的替代品进行了调查，并且正在进行研究。实验显示出有希望的结果，并有望在未来得到广泛的应用。

一些HID灯使用放射性物质，如氪85和钍。这些同位素有助于启动灯并改善灯的工作特性。

Krypton-85是一种气体，被发现与氩气混合，后者位于灯的弧光管中。钍是一种固体，用于电极。

这些同位素产生电离辐射的阿尔法和贝塔类型。这种辐射会导致灯内高度电离，而无法从灯中逸出。高电离使通过汤森雪崩起弧更容易。此外，电极中钍的存在降低了功函数，这再次导致更容易起弧和维持。

可以从灯中逸出的同位素产生的伽马辐射量可以忽略不计。

高强度放电灯通常用于需要在大面积上提供高亮度的情况，以及需要能源效率和/或光强度的情况。这些区域包括体育馆、大型公共区域、仓库、电影院、足球场、户外活动区、道路、停车场和通道。最近，由于低流明灯泡的进步，高强度放电灯已用于小型零售店甚至住宅环境。超高性能(UHP)HID灯也用于LCD或DLP投影电视机或投影显示器。

高强度放电灯使室内园艺变得实用，特别是对于在其自然栖息地需要大量直射阳光的植物而言；HID灯，特别是金属卤化物灯和高压钠灯，是室内花园的常用光源。它们还用于为室内水族箱再现热带强度的阳光。

大多数HID灯会产生大量的紫外线辐射，并且需要紫外线阻挡过滤器来防止紫外线引起的灯固定组件退化和灯照射的染色物品褪色。暴露于使用有故障或缺少紫外线阻挡过滤器的HID灯会导致人类和动物受伤，例如晒伤和弧光眼。许多HID灯的设计目的是在其外部防紫外线玻璃外壳破裂时迅速熄灭。

从1990年代初开始，HID灯已在汽车前照灯中得到应用。氙气或高强度放电(HID)照明可提供更明亮的前照灯，并提高标准卤素照明留在阴影中的许多xxx物体（例如路牌和行人）的可见度。

HID灯用于高性能自行车头灯，以及手电筒和其他便携式灯，因为它们每单位功率产生大量光。由于HID灯使用的功率不到等效卤钨灯的一半，因此可以使用更小、重量更轻的电源。

作为传统着陆灯和滑行灯的替代品，HID灯在许多飞机上也变得很普遍。

HID灯也用于水下潜水灯。与卤素灯相比，HID灯的效率更高，这意味着对于给定的电池尺寸和光输出，燃烧时间更长。

磨损因素主要来自开/关周期与总准时。当HID燃烧器仍然很热并且在金属盐重结晶之前点燃时，磨损最严重。

在使用寿命结束时，许多类型的高强度放电灯都会出现一种称为循环的现象。这些灯可以在相对较低的电压下启动。然而，当它们在操作过程中变热时，电弧管内的内部气压升高，需要更高的电压来维持电弧放电。随着灯的老化，维持电弧所需的电压最终会上升到超过电子镇流器提供的电压.当灯加热到这一点时，电弧失效，灯熄灭。最终，随着电弧熄灭，灯再次冷却，电弧管中的气体压力降低，镇流器可以再次引起电弧放电。这样做的效果是灯会发光一段时间，然后反复熄灭。更复杂的镇流器设计检测循环并在几个循环后放弃尝试启动灯。如果移除并重新接通电源，镇流器将进行一系列新的启动尝试。

与HID灯磨损和老化相关的另一种现象是发出的光束变色（“衰减”）。通常，可以观察到向蓝色和/或紫色的转变。这种转变一开始是轻微的，更普遍的是灯被“损坏”的迹象，同时仍处于良好的整体工作状态，但在其使用寿命结束时，HID灯通常被认为只产生蓝光和紫光.根据普朗克定律，这是维持电弧所需的电压增加和温度升高的直接结果。

有时，含汞的石英管会在UHP灯中爆炸。当这种情况发生时，多达50毫克的汞蒸气会释放到大气中。这一数量的汞具有潜在毒性，但破碎灯的主要危害是玻璃割伤，偶尔接触破碎的灯预计不会产生不利影响。飞利浦建议在处理损坏的灯泡时使用水银真空吸尘器、通风或呼吸保护装置、眼睛保护装置和防护服。汞灯还需要特殊的废物处理，具体取决于位置。