日光灯创新：接近日光的照明效果

日光灯创硕果

日光灯——管壁涂有卤磷酸盐的荧光灯，光色仍然不够理想，颇有点名不符实，人们于是总想找到一种光色更接近日光的光源。

这样的光源终于找到了，它就是氙灯。

第一只具有实用价值的氙灯是1958年诞生的。

氙是一种惰性气体，它在空气中的含量极少，只占总体积的一亿分之八，英国化学家拉姆塞直到1898年才发现了它。

惰性气体有6种，氙的体重居第二，比同体积的空气重3倍多，所以充氙气的气体放电灯的发光效率，要比充其他惰性气体的放电灯的发光效率来得高。

氙灯有几种不同的类型，我们先来认识一下长弧氙灯。

同普通荧光灯一样，长弧氙灯也是管状的。灯管用耐高温和热膨胀系数小的全透明玻璃制作。管内充有纯度很高的氙气，两头封接两个钍钨或钡钨电极，灯管比一般荧光灯管还长。

长弧氙灯要用触发器来开动。因为灯的工作电压太低，不足以使灯内的气体电离放电。触发器的作用就是产生一种高压脉冲加到灯的两极上，在灯管里形成火花放电通道，同时加热电极发射大量热电子，灯就马上点亮发光了。

灯点亮后触发器就停止工作，不用镇流器，直接接入电网便能形成稳定的弧光放电。

由于氙原子结构的特点，氙气放电能发出很强的弧光，光谱跟日光非常接近，这是它最重要的特点，人们因此称它为“人造小太阳”。

荧光灯的功率受到限制，一般在5到100瓦之间；氙灯的功率却可以做得很大，少说几千瓦，大的可达几十万瓦。发光效率也高，使用寿命跟荧光灯差不多。

功率越大，管壁温度越高，都要高到好几百度。这时光靠自然冷却是不够了，需要强制冷却，或者用风冷，或者用水冷。水冷就是用循环水冷却管壁，叫沿着水套流动的水把灯放出的热量带走。

当然，既要灯管，又加水套，既需供电，又得给水，水冷是挺费事的。

但是，水冷大大降低了灯管的温度，可以增加灯的功率，缩小灯的体积，延长灯的使用寿命，提高灯的发光效率，总起来说仍然是很合算的。(www.xing528.com)

这就是说，功率大，亮度强，光色好，光效高，这些都是长弧氙灯的优点。

一只5万瓦的长弧氙灯，发出的光顶得上成千只100瓦的荧光灯或成百只400瓦的高压汞灯，这样可以省下很多的灯具、灯柱和镇流器，管理和维修也方便得多，非常适宜于市中心、体育场、公园、车站、港口、机场、大型工地等处的大面积照明。

由于光色接近日光，长弧氙灯在彩色照相制版，布匹、织物的颜色试验，药物、塑料的老化试验，植物栽培，以及光化学反应等方面也有相当的应用价值。

既有长弧氙灯，相应地就有短弧氙灯。

短弧氙灯实际上是距离很近的两个电极在高压氙气中的弧光放电。正因为两极相距很近，所以氙气电离后发出的弧光很强很短，称之为“短弧”是名副其实的。

从实质上讲，长弧氙灯是高压氙灯，短弧氙灯是超高压氙灯。举例来说，有一种电影放映用的短弧氙灯，灯内充有常温下5～7个大气压的氙气，工作时灯内气压高达20个大气压。

一般的短弧氙灯多做成球形或椭球形，同高压汞灯相似。功率从几十瓦到几万瓦，发光效率比长弧氙灯略高，光色接近日光，为已有的点光源所不及。

短弧氙灯不但光色好，发光稳定，而且使用方便、清洁，没有烟尘，既减少了电影放映系统的维修工作量，又有利于人体健康。

具有这么多明显的优点，难怪在短短二三十年内，短弧氙灯的生产和应用就有了很大的发展，在彩色电影、电视的摄制、放映，以及舞台照明、照相制版之外，小功率的短弧氙灯用到光学仪器上，大功率上万瓦的短弧氙灯的最亮点甚至超过太阳，可以用到探照灯、成像极和太阳模拟器中。

短弧氙灯两个电极之间的距离很小，只有几毫米到十几毫米，灯管两端的电压不高而电流很大。很大的工作电流会使阳极的损耗大大增加。必须保证阳极有足够大的尺寸才能使热量散发出去，否则就容易烧毁。

光靠增加电极尺寸还不够，小功率的短弧氙灯可靠自然冷却，较大功率的要用风冷，更大功率的要用水冷。水冷也不再是用水来冷却灯管，而是直接用来冷却电极，特别是阳极，这样既可以缩小灯的尺寸，又给制造更大功率的短狐氙灯创造了条件。

往灯管里充进少量的氢气和氦气，可以使短弧氙灯两端的电压增加，电流减少，从而提高灯的发光效率，也使灯的亮度分布更加均匀。

把少量的水银充进灯里，得到了一种新的汞氙灯。新灯的发光效率高，现在已被广泛地用做机车、船舶以及探照灯的光源。