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光源原理与设计 — 金属卤化物灯

光源原理与设计 — 金属卤化物灯. 诸定昌. 第八章 金属卤化物灯. Metal Halide Lamp. 光源原理与设计 — 金属卤化物灯. 诸定昌. 8.1 金卤灯的基本原理. 光源原理与设计 — 金属卤化物灯. 诸定昌. 一 . 灯的基本结构与工作原理. 1. 外观 与 HPM 基本相似. Ar(Ar+Ne) 几十托 启动气体. 2. 填充物. Hg 几个 atm 缓冲气体. MXn 几百帕 发光物质 ~ 几千帕. 3. 启动过程. 光源原理与设计 — 金属卤化物灯.

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Presentation Transcript

  1. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 第八章 金属卤化物灯 Metal Halide Lamp

  2. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 8.1 金卤灯的基本原理

  3. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 一. 灯的基本结构与工作原理 1. 外观 与HPM基本相似 Ar(Ar+Ne)几十托 启动气体 2. 填充物 Hg 几个atm 缓冲气体 MXn 几百帕 发光物质 ~几千帕 3. 启动过程

  4. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 4. 输出光谱 稳定下 PHg/PMXn=100 gλ ∵Pλ=nλhυ/τ 又∵nλ=n0 e-eVex/KT g0 gλ ∴Pλ=n0 hυ e-eVex/KT /τ g0 =CP0 e-eVex/KT =CP0 e-11600Vex/T PλM=CMPM e-11600VexM/T PλHg=CHgPHg e-11600VexHg/T

  5. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 CM CM ∵ 比起指数项要小很多 令 =1 CHg CHg PλM ∴ PM = e11600(VexHg-VexM)/T PλHg PHg PM PM = e10=2.2×104 =220 PHg PHg 虽然主气压贡献是Hg，但谱线 主要贡献是金属M。

  6. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 讨论： 1. 光谱输出以添加金属的特征光谱为主 2. 添加特征光谱为红色区的金属可提高Ra 3. 添加总辐射能量中50%在可见区的金属， 可达到高η的效果 η=100 Ra≥65

  7. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 二. 有效利用金属添加剂的条件 Tw=1000K P≥100Pa 金属 Sr Mg Zn Cd Cs 后发现PMXn(Tw=1000K) ≥100Pa 一般都用碘化物，少量用溴化物

  8. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 1. 管壁温度下，有一定的蒸气压（P≥100Pa） 有碘化物，少量溴化物满足 2. Tw下稳定，T0区域分解 T0 MXn M+nX Tw T≥2500K下，碘化物和少量溴化物分解 T≤1000K下，碘化物和少量溴化物稳定 3. Tamb卤化物的蒸气压尽量低 MXn负电性

  9. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 三. 金属卤化物添加剂的种类 铍砷硒 剧毒 铜银金 Tw不太稳定 除去 钙锶钡极少量稀土金属 Tw下P偏低 硼铝 Tamb下P太高 启动电压高 每二种：有1225类 50余种金属 卤化物可用 每三种：有19600类 每四种：有230300类

  10. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 1. 按光谱特性要求 a) In 兰光 410.1和451.1nm b) Tl 绿光 535nm 彩色 金卤灯 c) Na 黄光 589.3nm d) Li 红光 670.7nm e) Ga 紫光 403.2/417.2/358.9nm f) Sc Dy Tn 大量线光谱在可见区

  11. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 2. 按照明要求 a) 发射特征光谱的若干金属卤化物的组合 Na-Te-In lamp b) 发射大量密集线光谱的卤化物 Dy灯→Osram Sc-Na灯→GE c) 分子发光（卤化锡，卤化铝），启动电压高 e) 超高压卤化物蒸气（超高压铟灯）

  12. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 四. 金属碘化物对电弧的影响 1. 电弧的收缩现象 添加发射密集线光谱的金属碘化物易造成 产生原因： Vex<<Vi电离主要发生在中心区 辐射转移能量使热激发和热电离 在靠近ri区下降。 一般规律： Vex/Vi>0.585 管壁稳定型 Vex/Vi<0.585 电弧收缩

  13. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 2. 电弧的放宽现象 碱金属 Li Na Cs，电弧稳定，I大 Vl T T0 NaI Tw CsI r 充量 ri

  14. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 3. 添加铟，铊，镓的碘化物，不会引起 电弧的收缩 原因：辐射的自吸收效应强 金卤灯填充物的配方依据： a. 光谱要求：光刻，捕鱼灯，彩色灯 b. 电弧的稳定性：放宽，收缩 c. 启动电压要求：加CsI或NaI d. 光效要求：P(λ)在V(λ)的中心 e. Tc的要求

  15. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 五. 汞在金卤灯的作用 1. Buffer gas function 2. 改善电特性 无Hg→μe↑→Vl↓→η↓ PHg>>PMXn→Vl主要决定于larc与PHg 3. 降低启动电压 a. Penning Effect

  16. 光源原理与设计—金属卤化物灯 诸定昌 b. 降低自由碘的蒸气压 Hg+2I=HgI2 I+e→I- HgI2+e→HgI- 例：PI2(Tamb)=0.4torr=53Pa PHgI2(Tamb)=2×10-5torr=2.7×10-3Pa c. 充Hg，启动时为低气压

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