气体放电灯
Aaron · 2010-08-05 19:58 · 38301 次点击
气体放电灯gasdischargelamp
通过气体放电将电能转换为光的一种电光源。气体放电的种类很多,用得较多的是辉光放电和弧光放电(见电弧放电)。辉光放电一般用于霓虹灯和指示灯。弧光放电可有很强的光输出,照明光源都采用弧光放电。荧光灯、高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯是应用最多的照明用气体放电灯。
原理气体放电灯放电发光的基本过程分3个阶段:①放电灯接入工作电路后产生稳定的自持放电,由阴极发射的电子被外电场加速,电能转化为自由电子的动能;②快速运动的电子与气体原子碰撞,气体原子被激发,自由电子的动能又转化为气体原子的内能;③受激气体原子从激发态返回基态,将获得的内能以光辐射的形式释放出来。上述过程重复进行,灯就持续发光。放电灯的光辐射与电流密度的大小、气体的种类及气压的高低有关。一定种类的气体原子只能辐射某些特定波长的光谱线。低气压时,放电灯的辐射光谱主要就是该原子的特征谱线。气压升高时,放电灯的辐射光谱展宽,向长波方向发展。当气压很高时,放电灯的辐射光谱中才有强的连续光谱成分。
结构各种气体放电灯都由泡壳、电极和放电气体构成,基本结构大同小异。泡壳与电极之间是真空气密封接,泡壳内充有放电气体。气体放电灯不能单独接到电路中去,必须与触发器、镇流器等辅助电器一起接入电路才能启动和稳定工作。放电灯的启动通常要施加比电源电压更高的电压,有时高达几千伏或几万伏以上。采用漏磁变压器,或用启动器可以满足上述要求。电弧放电一般都具有负的伏-安特性,即电压随电流的增加而减小。如将放电灯单独接入电网,灯泡或电路元件将被过电流毁坏。放电灯和镇流器串联起来使用才能稳定工作。镇流器可以是电阻、电感或电容。通常在直流电源时用电阻镇流、低频交流电源时用电感镇流,高频时用电容镇流。
特点和应用气体放电灯具有以下特点:①辐射光谱具有可选择性。通过选择适当的发光物质,可使辐射光谱集中于所要求的波长上,也可同时使用几种发光物质,以求获得最佳的组合光谱。②具有高效率,它们可以把25~30%的输入电能转换为光输出。③寿命长。使用寿命长达1万小时或2万小时以上。④光输出维持特性好,在寿命终止时仍能提供60~80%的初始光输出。
气体放电灯在工业、农业、医疗卫生和科学研究领域的用途极为广泛。除作为照明光源之外,在摄影、放映、晒图、照相复制、光刻工艺、化学合成、塑料及橡胶老化、荧光显微镜、光学示波器、荧光分析、紫外探伤、杀菌消毒、医疗、生物栽培、固体激光等方面都有广泛应用。