高压汞灯初期阶段

1906年研制成汞蒸气压约为0.1MPa的高压汞灯。30年代初，高压汞灯在以下几个方面获得发展：①引进激活电极代替液汞电极；②掌握金属丝和硬质玻璃或金属箔和石英玻璃的真空封接工艺；③选择适当的汞量使之在灯充分燃点后全部蒸发，改进了灯的启动性能和稳定性。40年代高压汞灯进入实用阶段。50年代后采用了适合高压汞灯所发射的、以 365nm长波紫外线为主并补充红色光谱的荧光粉。1965年采用稀土荧光粉，大幅度提高了显色性和发光效率。高压汞灯的发展为高强度气体放电灯奠定了技术基础。

高压汞灯发展阶段

80年代，世界上高压汞灯的年产量约3000万支。中国于60年代试成高压汞灯,1987年年产量已超过550万支。自从1879年白炽灯问世以来，人们便与电灯结下了不解之缘。电光源家族中新灯辈出，大放光彩。高压汞灯也是一种效率高、寿命长的电光源。它由荧光泡壳和放电管两部分组成。放电管又细又短、只有人的手指大小、内装高压水银蒸气，放电管外面有一棉球形的荧光泡壳。通电后放电管产生很强的可见光和紫外线，紫外线照射在荧光泡壳上，发出大量可见光。利用汞放电时产生的高压 (0.2～1MPa)汞蒸气获得可见光的电光源。发光效率可达35～50lm/W,广泛用于环境温度为 -20°～40℃的街道、广场、高大建筑物、交通运输等场所作为室内外照明光源。

高压汞灯组成结构

高压汞灯指汞蒸气压力为51～507kPa，主要发射波长在365.0nm，相当能量为327.3kJ/mol的汞蒸气弧光灯。

高压汞灯是紫外固化的标准灯，发热大，要用空气或水冷却，但功率高，适用于要求固化速率快的光固化涂料、油墨涂覆流水线。高压汞灯是一种效率高、寿命长的电光源。它由荧光泡壳和放电管两部分组成。放电管又细又短、只有人的手指大小、内装高压水银蒸气，放电管外面有一棉球形的荧光泡壳。通电后放电管产生很强的可见光和紫外线，紫外线照射在荧光泡壳上，发出大量可见光。 高压汞灯工作时，电流通过高压汞蒸气，使之电离激发，形成放电，管中电子、原子和离子间的碰撞而发光。放电时波长 253.7nm的共振线(辐外光谱)被吸收,可见谱线强度增加,主要辐射的是404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0～579.0nm的可见谱线,此外还辐射较强的365.0nm的长波紫外线。灯工作时，其发光管内汞蒸汽分压在105Pa以上的汞气体放电灯。外玻壳有透明的和带荧光粉涂层的，后者叫荧光高压汞灯，从灯丝电阻代替工作电路中的镇流器，与发光管串联，共同装在外玻壳内。这种混光灯(汞灯与白炽灯混合)方便，光色也好，但其光效和寿命大大降低。普通400W的荧光高压汞灯色温约为5000K，一般显色指数40左右，光效60lm/W，寿命6000小时。汞灯的汞蒸汽泄漏以及灯管使用报废后被打碎而成玻璃屑中含有一定量的汞，后者称为“汞渣”，不加适当处理会污染土壤、水体危害作物、果蔬或被摄入动物、人体而受害。

高压汞灯点燃时汞蒸气压为2～5个大气压，内管用石英玻璃。高压汞灯辐射的紫外线光谱加宽，且偏蓝绿，可用于光化反应、光刻机、紫外线探伤及荧光分析等。高压汞灯是紫外固化的标准灯，发热大，要用空气或水冷却，但功率高，适用于要求固化速率快的光固化涂料、油墨涂覆流水线。

高压汞灯典型结构

照明高压汞灯的典型结构高压汞灯的典型结构。灯中心部分是放电管，用石英玻璃制成。管内充有一定量的汞和氩。用钨作主电极并填充碱土金属氧化物电子发射物质。电极和石英玻璃用钼箔实现非匹配气密封接。启动一般采用辅助电极，它通过一个40～60κΩ的电阻和不相邻的电极连接。外壳除起保护作用外还可防止环境对灯的影响。外壳内表面涂以荧光粉，成为荧光高压汞灯。荧光粉的作用是补充高压汞灯中不足的红色谱线，同时提高灯的光效。现已采用铕激活的钒酸钇(YVO□:Eu)荧光粉。

光电特性和基本参数　当灯加上电源电压后，主电极和辅助电极间产生辉光放电,瞬时转移到主电极间,形成弧光放电，几分钟后汞蒸气达稳定态。灯熄灭后，须自然冷却，待蒸气压下降至一定值后才能再启动，时间约需5～10分钟。

当电源电压变动时，灯参数的变动情况高压汞灯的电源电压变化与灯特性变化（使用电感镇流器点灯）。高压汞灯的发光效率随单位电弧长度功率增大而提高。一般显色指数(Ra)为40～45,光谱分布高压汞灯的光谱分布,寿命为12000小时。改进型的400W荧光灯高压汞灯光通量为23500lm，色温2350K，一般显色指数为53，寿命达20000小时。

普通高压汞灯有负阻特性，使用时必须外接相应的镇流器。为克服这一缺点，可利用装在高压汞灯外壳内部的、与放电管串联的灯丝来代替外接镇流器，相应的光源称为自镇流高压汞灯。这种灯利用混光改进了普通高压汞灯的显色性，弥补了普通高压汞灯红光不足的缺点，同时减少了升温启动时间。但在启动和升温时间缩短的同时,灯丝寿命也相应缩短,因而自镇流高压汞灯的寿命主要取决于灯丝寿命；由于高发光效率的放电功率与低发光效率的灯丝功率比不利，自镇流高压汞灯总的发光效率从外镇式的35～50lm/W下降到18～25lm/W。自镇流高压汞灯使用方便。80年代，中国自镇流高压汞灯的产量约占高压汞灯总产量的50%。

高压汞灯工作原理

有玻璃外壳的高压汞灯，这种汞灯通常用辅助电极帮助启动，辅助电极通过一只40～60千欧的电阻R与不相邻的电极相连接。当灯接入电网后，辅助电极与相邻的主电极之间加有交流220伏的电压。这两电极之间的距离很近，通常只有2～3毫米，所以它们之间有很强的电场。在此强电场的作用下，两电极之间的气体被击穿，发生辉光放电，放电电流由电阻R所限制。如R过小会使电极烧坏。主电极和相邻辅助电极之间的辉光放电产生了大量的电子和离子，这些带电粒子向两主电极间扩散，使主电极之间产生放电，并很快过渡到两主电极之间的弧光放电。在灯点燃的初始阶段，是低气压的汞蒸气和氢气放电，这时管压降得很低，约25伏左右；放电电流很大，约为5～6安培，称为启动电流。低压放电时放出的热量使管壁温度升高，汞逐渐汽化，汞蒸气压和灯管电压逐渐升高，电弧开始收缩，放电逐步向高气压放电过渡。当汞全部蒸发后，管压开始稳定，进入稳定的高压汞蒸气放电。

高压汞灯从启动到正常工作需要一段时间，通常为4～10分钟。高压汞灯熄灭以后，不能立即启动。因为灯熄灭后，内部还保持着较高的汞蒸气压，要等灯管冷却，汞蒸气凝结后才能再次点燃。冷却过程需要5～10分钟。在高的汞蒸气压下，灯不能重新点燃是由于此时电子的自由程很短，在原来的电压下，电子不能积累足够的能量来电离气体。

高压汞灯发光效率比较高，在35～65流/瓦以上，高压汞灯除了有高的发光效率外，还能发出强的紫外线，因而不仅可以照明，还可用于晒图，保健日光浴，化学合成，塑料及橡胶的老化试验、荧光分析、探伤等方面。由于高压汞灯有较高的光效，而且其发光体小，亮度高，适合于室外照明。但是它的光色偏蓝、绿，缺少红色成分，所以被照物不能完全显示原来的颜色。

如果高压汞灯中汞蒸气压大于10大气压时，就成为超高压汞灯，这时其发光效率将随之增加。

高压汞灯有较高的发光效率，但是亮度还不够高。在许多场合，例如各种光学仪器、投影系统中，则需要高达10～10熙提（Cd/cm）的高亮度光源，超高压汞灯就是这样一种光源。

高压汞灯是由石英电弧管，外泡壳（通常内涂荧光粉），金属支架，电阻件和灯头组成。电弧管为核心元件，内充汞与惰性气体。放电时，内部汞蒸气压为2-15个大气压，因此称为高压汞灯。高压汞灯，应用了先进的制灯工艺，使高压汞灯的光效更高，寿命更长。发白光，色温4100K左右，而且经济实惠，被广泛应用于室内外的工业照明，道路照明灯领域。

自镇流高压汞灯，由于该产品不需要外接镇流器，所以使用非常方便。其光效是白炽灯的2倍，寿命是白炽灯的10倍，而且经济实惠，被广泛应用于室内外的工业照明，庭院照明，街区照明等领域。

高压汞灯通常采用并联补偿电容的电感镇流器。另一种自镇流高压汞灯，由于在外泡壳内安装了一根钨丝作为镇流器，因此不必再外接镇流器而方便使用。

照明高压汞灯的典型结构高压汞灯的典型结构。灯中心部分是放电管，用石英玻璃制成。管内充有一定量的汞和氩。用钨作主电极并填充碱土金属氧化物电子发射物质。电极和石英玻璃用钼箔实现非匹配气密封接。启动一般采用辅助电极，它通过一个40～60κΩ的电阻和不相邻的电极连接。外壳除起保护作用外还可防止环境对灯的影响。外壳内表面涂以荧光粉，成为荧光高压汞灯。荧光粉的作用是补充高压汞灯中不足的红色谱线，同时提高灯的光效。现已采用铕激活的钒酸钇(YVO□:Eu)荧光粉。

光电特性和基本参数　当灯加上电源电压后，主电极和辅助电极间产生辉光放电,瞬时转移到主电极间,形成弧光放电，几分钟后汞蒸气达稳定态。灯熄灭后，须自然冷却，待蒸气压下降至一定值后才能再启动，时间约需5～10分钟。

当电源电压变动时，灯参数的变动情况高压汞灯的电源电压变化与灯特性变化（使用电感镇流器点灯）。高压汞灯的发光效率随单位电弧长度功率增大而提高。一般显色指数(Ra)为40～45,光谱分布高压汞灯的光谱分布,寿命为12000小时。改进型的400W荧光灯高压汞灯光通量为23500lm，色温2350K，一般显色指数为53，寿命达20000小时。

普通高压汞灯有负阻特性，使用时必须外接相应的镇流器。为克服这一缺点，可利用装在高压汞灯外壳内部的、与放电管串联的灯丝来代替外接镇流器，相应的光源称为自镇流高压汞灯。这种灯利用混光改进了普通高压汞灯的显色性，弥补了普通高压汞灯红光不足的缺点，同时减少了升温启动时间。但在启动和升温时间缩短的同时,灯丝寿命也相应缩短,因而自镇流高压汞灯的寿命主要取决于灯丝寿命；由于高发光效率的放电功率与低发光效率的灯丝功率比不利，自镇流高压汞灯总的发光效率从外镇式的35～50lm/W下降到18～25lm/W。自镇流高压汞灯使用方便。80年代，中国自镇流高压汞灯的产量约占高压汞灯总产量的50%。

紫外线高压汞灯属高强度气体放电灯，该灯光谱范围在350nm-450nm之间,主峰值为365nm，具有极高的功率密度和有效的紫外线波长，适用印刷制版，油墨干燥，光固化，软包装彩印，家具行业，扣板，木地板装饰材料，印制铁罐等表面涂料，纸张上光，高分子化合物老化，半导体，印制线路板，标牌等上面的光敏阻燃剂及光敏字符油墨的理想光源。自镇流汞灯产品简述：EHSY西域品质提供的自镇流汞灯内置镇流灯丝，不需要外接镇流器；光通量高，光通维持率好；采用新型电子材料，灯泡寿命长，维护费用低；白色灯光，光照环境良好。35-1000W阻抗式镇流器，主要用于高压钠灯和汞灯的照明。产品质量优异，体积小，损耗小，温升低，价格合理适用于工业照明，公共场所照明。作为众多知名品牌的合作伙伴，EHSY西域以其优良的品质和服务来保证阁下员工的职业健康，安全环境和美好未来。

为使高压汞灯在照明上得到应用，常采用以下两种方式改善它的光色：①在石英内管外面，再加一个玻璃壳，内壁涂耐较高温度的荧光粉，将紫外辐射转换成红色可见光，使高压荧光汞灯的辐射光谱接近于暖白色，且有较高的发光效率。②玻璃外壳内壁不涂荧光粉，而在壳内与石英灯管之间串联一钨丝，它既作为镇流器，又可辐射出高压汞灯所缺少的红光，以改善光色。这类高压白炽汞灯使用方便，可直接接到220伏交流电源上，发光效率低于高压荧光汞灯，但高于白炽灯。超高压汞灯点燃时汞蒸气压达10个大气压以上，具有体积小、亮度高，可见光和紫外线能量辐射很强等特点，可用作荧光显微镜、光学仪器及光刻技术的强光源。

超高压汞灯有短弧超高压汞灯和毛细管超高压汞灯两种。

超高压汞灯短弧

短弧超高压汞灯是一种装有一对钍钨(或铈钨)－钨电极(直流型)，或装有一对钍钨(或铈钨)电极（交流型）的球形石英玻壳放电灯。玻壳内充少量启动氩气和定量的汞,极间距离0.2～8mm,功率50～4000W,工作时形成“电极稳定型”电弧, 电弧亮度为 (4.4～140)×107cd/m2。一般采用垂直燃点,自然冷却。直流型灯的阳极端和交流型灯的一端涂有热反射层，工作时，此端应置于下方, 以保证灯稳定工作。该灯呈负阻特性, 要接入相应的电阻或镇流器，并且另加一个专用启动器才能点燃并进入正常稳定工作。短弧超高压汞灯的有效寿命为50～1000h, 直流型灯的寿命比同功率交流型灯的长约1倍。 短弧超高压汞灯是辐射极强的长波紫外光和可见光的点光源，广泛用于荧光显微镜、紫外分谱仪、全息照相等光学仪器，也用于集成电路光刻制版工艺。

超高压汞灯毛细管

毛细管超高压汞灯 因其石英玻壳是厚壁毛细管(内径1.8～2mm)而得名。它的电弧充满毛细管内壁,呈管壁稳定型。该灯工作气压5～20MPa，弧长12.5～25mm，电位梯度300V/cm，管壁负载1000W/cm2，需强制水冷或风冷。电弧亮度高达(0.25～4.8)×109cd/m2。灯的启动电压为1000V，工作电压450～750V，使用交流电的灯需用漏磁变压器限流和升压。 毛细管超高压汞灯主要用于照相制版和彩色显像管涂荧光屏制版工艺。若将超高压汞灯的启动气体改成氙气，则可改善其启动性能，使之适用于火车头灯。

超高压汞灯（UHP）指汞蒸气压力为10133～20265KPa(100～200atm)，主要发射波长在546.1nm(130atm)，相当的能量为219kJ/mol(52.3kcal/mol)的汞蒸气弧光灯。

超高压汞灯的光亮度较大可作为点光源使用，应用在探照灯方面。另外超高压汞灯的寿命一般较高压汞灯的使用寿命低。

用于产生液晶投影器的光源，原灯管通过电压后，极间距间产生高电位差的同时产生高热，将汞汽化，汞蒸气在高电位差下，受激发而放电，内部的卤素元素，就有催化及保护的功用；其优点为发光亮度强，使用寿命长，所以市面上的液晶投影仪多半是采用超高压汞灯。

high-pressuremercurylamp

采用汞蒸气放电发光的一种气体放电灯。

种类高压汞灯有以下几种

①紫外线高压汞灯

不但能发出一定的可见光，而且能发出强烈的紫外线。可用于晒图、保健、日光浴理疗、化学合成、老化试验、探伤等方面

②荧光高压汞灯

采用二层泡壳，在外壳内壁涂敷荧光粉,使灯的一部分紫外线转变为可见光,增加了光色中红色成分，改善了光色，提高了光效，因而适合室外和高大厂房、建筑物等场所的照明。中国使用的道路照明光源主要是这种灯

③自镇流高压汞灯

把钨丝封入高压汞灯的玻壳内，作为灯的镇流器，灯一开启就亮。其寿命长，使用方便，但光效偏低一些。主要用于室内照明

④超高压汞灯

工作时的汞蒸气压力达到10～50atm,是一种高亮度光源。用于光学仪器、光刻照明、制版等方面。原理高压汞灯放电管内充有启动用的氩气和放电用的汞。照明用高压汞灯通电后，灯内辅助电极和相邻的主要极之间的气体被击穿而产生辉光放电，从而导致两主电极放电。放电初始阶段是由氩气和低气压的汞蒸气放电，所产生的热量使得管壁温度升高，汞蒸发气化，逐步过渡到向高气压放电，并在数分钟内达到稳定放电。在放电过程中，受激的汞原子不断地从激发态向基态或低能态跃进，将多余的能量以光的形式辐射出来。紫外线高压汞灯一般不用辅助电极，使用时采用电容放电进行启动。超高压汞灯，采用触发器进行启动。

结构高压汞灯的放电管由耐高温的透明石英玻璃制成，管内充有一定量的汞和少量氩气，采用钨制阴极。电极和石英玻璃靠钼箔实现气密封接。为了启动，通常采用辅助电极。外壳除保湿作用外，还可防止周围环境对灯的性能影响。如在外壳内壁涂以荧光粉，则构成荧光高压汞灯。