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氣體放電燈是由氣體、金屬蒸氣或幾種氣體與金屬蒸氣的混合放電而發(fā)光的燈。 通過氣體放電將電能轉(zhuǎn)換為光的一種電光源。氣體放電的種類很多,用得較多的是輝光放電和弧光放電(見電弧放電）。輝光放電一般用于霓虹燈和指示燈。弧光放電可有很強(qiáng)的光輸出,照明光源都采用弧光放電。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈是應(yīng)用最多的照明用氣體放電燈。

氣體放電燈放電發(fā)光的基本過程分 3個階段：
①放電燈接入工作電路后產(chǎn)生穩(wěn)定的自持放電,由陰極發(fā)射的電子被外電場加速,電能轉(zhuǎn)化為自由電子的動能；
②快速運動的電子與氣體原子碰撞,氣體原子被激發(fā),自由電子的動能又轉(zhuǎn)化為氣體原子的內(nèi)能；
③受激氣體原子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài),將獲得的內(nèi)能以光輻射的形式釋放出來。

上述過程重復(fù)進(jìn)行,燈就持續(xù)發(fā)光。放電燈的光輻射與電流密度的大小、氣體的種類及氣壓的高低有關(guān)。一定種類的氣體原子只能輻射某些特定波長的光譜線。低氣壓時,放電燈的輻射光譜主要就是該原子的特征譜線。氣壓升高時,放電燈的輻射光譜展寬,向長波方向發(fā)展。當(dāng)氣壓很高時,放電燈的輻射光譜中才有強(qiáng)的連續(xù)光譜成分。

氣體放電燈可分為：

1、低氣壓放電燈：熒光燈（低壓汞燈）、低壓鈉燈、無極燈

2、高強(qiáng)度氣體放電燈：熒光高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、陶瓷金屬鹵化物燈

其中熒光燈是應(yīng)該最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結(jié)構(gòu)簡單、光效高、發(fā)光柔和、壽命長等優(yōu)點。熒光燈的發(fā)光效率是白熾燈的4-5倍,壽命是白熾燈的3-8倍,是高效節(jié)能光源。

高強(qiáng)度氣體放電燈：由于管壁溫度而建立發(fā)光電弧,其發(fā)光管表面負(fù)載超過3W/cm2 的放電燈。如高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。

其中,金屬鹵化物燈是在高壓汞燈和鹵鎢燈工作原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型高效光源,其基本原理是將多種金屬鹵化物的方式加入到高壓汞燈的電弧管中,使這些金屬原子像汞一樣電子、發(fā)光。充入不同的金屬鹵化物,可以制成不同特性的光源。

各種氣體放電燈都由泡殼、電極和放電氣體構(gòu)成,基本結(jié)構(gòu)大同小異。泡殼與電極之間是真空氣密封接,泡殼內(nèi)充有放電氣體。氣體放電燈不能單獨接到電路中去,必須與觸發(fā)器、鎮(zhèn)流器等輔助電器一起接入電路才能啟動和穩(wěn)定工作。放電燈的啟動通常要施加比電源電壓更高的電壓,有時高達(dá)幾千伏或幾萬伏以上。采用漏磁變壓器,或用啟動器可以滿足上述要求。電弧放電一般都具有負(fù)的伏-安特性,即電壓隨電流的增加而減小。如將放電燈單獨接入電網(wǎng),燈泡或電路元件將被過電流毀壞。放電燈和鎮(zhèn)流器串聯(lián)起來使用才能穩(wěn)定工作。鎮(zhèn)流器可以是電阻、電感或電容。通常在直流電源時用電阻鎮(zhèn)流、低頻交流電源時用電感鎮(zhèn)流,高頻時用電容鎮(zhèn)流。

氣體放電燈具有以下特點：
①輻射光譜具有可選擇性。通過選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)光物質(zhì),可使輻射光譜集中于所要求的波長上,也可同時使用幾種發(fā)光物質(zhì),以求獲得最佳的組合光譜。
②具有高效率,它們可以把25～30%的輸入電能轉(zhuǎn)換為光輸出。
③壽命長。使用壽命長達(dá)1萬小時或2萬小時以上。
④光輸出維持特性好,在壽命終止時仍能提供60～80%的初始光輸出。

氣體放電燈在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究領(lǐng)域的用途極為廣泛。除作為照明光源之外,在攝影、放映、曬圖、照相復(fù)制、光刻工藝、化學(xué)合成、塑料及橡膠老化、熒光顯微鏡、光學(xué)示波器、熒光分析、紫外探傷、殺菌消毒、醫(yī)療、生物栽培、固體激光等方面都有廣泛應(yīng)用。