利用汞放電時產生的高壓 (0.2~1MPa)汞蒸氣獲得可見光的電光源。發光效率可達35~50lm/W,廣泛用於環境溫度為 -20°~40℃的街道、廣場、高大建築物、交通運輸等場所作為室內外照明光源。

  除作普通照明用的高壓汞燈外,還有在外殼上加反射膜的反射型燈(HR),適於300~500nm重氮感光紙的複印燈,廣告、顯示用的黑光燈,有紅斑效應的醫療用太陽燈,作尼龍原料光合化學作用和塗料、墨水聚合乾燥的紫外線硬化用的汞燈等。。

  簡史 1906年研制成汞蒸氣壓約為0.1MPa的高壓汞燈。30年代初,高壓汞燈在以下幾個方面獲得發展:①引進激活電極代替液汞電極;②掌握金屬絲和硬質玻璃或金屬箔和石英玻璃的真空封接工藝;③選擇適當的汞量使之在燈充分燃點後全部蒸發,改進瞭燈的啟動性能和穩定性。40年代高壓汞燈進入實用階段。50年代後采用瞭適合高壓汞燈所發射的、以 365nm長波紫外線為主並補充紅色光譜的熒光粉。1965年采用稀土熒光粉,大幅度提高瞭顯色性和發光效率。高壓汞燈的發展為高強度氣體放電燈奠定瞭技術基礎。

  80年代,世界上高壓汞燈的年產量約3000萬支。中國於60年代試成高壓汞燈,1987年年產量已超過550萬支。

  工作原理 高壓汞燈工作時,電流通過高壓汞蒸氣,使之電離激發,形成放電管中電子、原子和離子間的碰撞而發光。放電時波長 253.7nm的共振線(輻外光譜)被吸收,可見譜線強度增加,主要輻射的是404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0~579.0nm的可見譜線,此外還輻射較強的365.0nm的長波紫外線。

  結構 照明高壓汞燈的典型結構如圖1。燈中心部分是放電管,用石英玻璃制成。管內充有一定量的汞和氬。用鎢作主電極並填充堿土金屬氧化物電子發射物質。電極和石英玻璃用鉬箔實現非匹配氣密封接。啟動一般采用輔助電極,它通過一個40~60кΩ的電阻和不相鄰的電極連接。外殼除起保護作用外還可防止環境對燈的影響。外殼內表面塗以熒光粉,成為熒光高壓汞燈。熒光粉的作用是補充高壓汞燈中不足的紅色譜線,同時提高燈的光效。現已采用銪激活的釩酸釔(YVO4:Eu)熒光粉。

  光電特性和基本參數 當燈加上電源電壓後,主電極和輔助電極間產生輝光放電,瞬時轉移到主電極間,形成弧光放電,幾分鐘後汞蒸氣達穩定態。燈熄滅後,須自然冷卻,待蒸氣壓下降至一定值後才能再啟動,時間約需5~10分鐘。

  當電源電壓變動時,燈參數的變動情況如圖2。

  高壓汞燈的發光效率隨單位電弧長度功率增大而提高。一般顯色指數(Ra)為40~45,光譜分佈如圖3所示,壽命為12000小時。改進型的400W熒光燈高壓汞燈光通量為23500lm,色溫2350K,一般顯色指數為53,壽命達20000小時。

  普通高壓汞燈有負阻特性,使用時必須外接相應的鎮流器。為克服這一缺點,可利用裝在高壓汞燈外殼內部的、與放電管串聯的燈絲來代替外接鎮流器,相應的光源稱為自鎮流高壓汞燈。這種燈利用混光改進瞭普通高壓汞燈的顯色性,彌補瞭普通高壓汞燈紅光不足的缺點,同時減少瞭升溫啟動時間。但在啟動和升溫時間縮短的同時,燈絲壽命也相應縮短,因而自鎮流高壓汞燈的壽命主要取決於燈絲壽命;由於高發光效率的放電功率與低發光效率的燈絲功率比不利,自鎮流高壓汞燈總的發光效率從外鎮式的35~50lm/W下降到18~25lm/W。自鎮流高壓汞燈使用方便。80年代,中國自鎮流高壓汞燈的產量約占高壓汞燈總產量的50%。