摘要：金鹵燈可分為陶瓷金屬鹵化物燈(簡稱: 陶瓷金鹵燈)和石英金屬鹵化物燈(簡稱: 石英金鹵燈),從金鹵燈的特性來說明集良好光色性能和鈉燈優秀的發光效率于一身的光源--陶瓷金鹵燈。
關鍵詞：陶瓷金鹵燈；石英金鹵燈；色溫
1、引言
高強度氣體放電燈（英文簡稱：HID）是電光源產品中重要的一員，和白熾燈相比，高強度氣體放電燈在發光效率上有了很大的提高。然要保持色溫的穩定性和一致性卻不是那么容易做到的。所以從上個世紀60年代開始，人們就一直在設想是否能夠開發研制出一種集金鹵燈的良好光色性能和鈉燈優秀的發光效率于一身的光源--陶瓷金鹵燈。由于技術上的困難，如陶瓷材料、電極的封接工藝和電極發射性能等一直都無法得到良好解決，所以直到90年代初期陶瓷金鹵燈仍然只是人們的一個夢想。
2、石英金鹵燈的特性
金屬鹵化物燈放電管的管壁材料對其性能具有重要的影響，通常放電管的管壁材料采用石英管，在高溫工作狀態下鈧或其它稀土和石英管殼會產生反應，形成硅酸鹽和硅的鹵化物。這樣反應的結果使在管殼上形成Sc或稀土金屬元素的硅酸鹽，造成金屬元素的減少，使顏色產生漂移，并影響管殼的透明度；分離出來的Si元素會融解于鎢電極中，使電極的發射性能變壞；此外，由于過剩的鹵素，使放電困難，并產生有害的鹵鎢循環，腐蝕電極，使管壁發黑，引起光衰，另外，有些金屬離子（如鈉離子）在燈的壽命燃點過程中逐漸地通過管壁滲漏，也會使燈的光電性能變壞。由于上述原因限制了石英管金屬鹵化物燈性能參數及壽命的提高，歸納起來石英金鹵燈有以下特性。
a、影響石英金鹵燈色溫差因數有：電網電壓，點燈角度，燈體內鹵化物情況，環境等；
b、為保證石英金鹵燈的色溫和壽命，電網的電源電壓要求在短時間內波動不得超過5％，長期波動不得超過3%，較大的電壓變化會縮短光源的壽命及顏色的偏移，相與相之間的電壓也會使石英金鹵燈產生色溫差；
c、石英金鹵燈單個光源在使用過程顏色的差異和逐漸漂移是正?，F象，特別是對于低色溫（如3000K）更為明顯，在5000K時，人的眼睛對色溫感覺下降，使人感覺色溫的一致性有所改善，因為國內產品均以鈉鈧金鹵泡為主，它們的色溫在4000K左右（即美標金鹵泡）,所以在色溫一致性很難保證。雖然國家標準在這方面的色溫偏差是+/-300K,但這個偏差數值很容易讓人看到色溫的差異。按國標標稱合格色溫的石英金鹵燈，從光源的兩端看起來有色溫差，多個光源亮燈后進行對比也會有色溫差；
d、廠家生產石英金鹵燈，出廠時點燈老煉一般只有30分鐘之內，而石英金鹵燈色溫等其他性能問題相對穩定在點燃100小時之后才可靠；
e、為了保證光源的壽命要求每周至少對石英金鹵燈關燈一次；
f、為了保證光源的色溫一致性，建議用戶在同一支路上并聯的光源不多于4個，以減少電壓的變化。
3、陶瓷金鹵燈的特性
隨著社會科技的進步，陶瓷金鹵燈的問世是HID光源在近年發展中最引人注目的成果。由于多晶氧化鋁（PCA）陶瓷材料及其與金屬封接工藝研究取得很大的突破，人們成功地制造出陶瓷外殼的性能明顯地優于石英為玻殼的金屬鹵化物燈。采用陶瓷材料作外殼避免了燈內金屬材料的損失，而且電孤管尺寸可以控制得非常精確，因此光電性能一致性和穩定性好，允許更高電弧溫度。1994年，國外光源廠家成功首創了陶瓷金屬鹵化物燈，成為電光源發展歷史上一個重要的里程碑。
相對石英金鹵燈，陶瓷金鹵燈有以下特性：
a、鈉金屬不會通過陶瓷管遷移到放電管外；
b、陶瓷管在高溫下化學穩定性好，即使出現鋁金屬元素也不會影響鎢電極的性能（因為鋁很難溶解于鎢），使燈具有更長的壽命；
c、陶瓷管的幾何尺寸精度高，因而使燈的性能一致性好；
d、電弧管可工作在更高的溫度下，電弧內有更多的金屬原子受激發，導致更好的顯色性，更高的發光效率；
e、 放電管體積小，發光體亮度高；
f、 色溫的一致性好，無論電源電壓的變化，電燈位置的變化，以及燈壽命過程，燈的色溫變化很小。
4、陶瓷金鹵燈的優點
a、光源壽命長 （9000-15000小時）
一般而言，小功率石英金鹵燈的壽命在6000－9000小時，而陶瓷金鹵燈由于具有上述優點，所以其壽命可以達到9000－15000小時，比傳統的石英金鹵燈提高了30％－50％；
b、發光效率更高 （>90 lm/w）
目前，由于全球面臨著能源危機問題，所以人們非常重視有效地利用能源，在照明行業也是一樣，近年來所提出的綠色照明概念就是為了響應有效利用能源而提出的。所以，盡管鹵鎢燈和白熾燈具有優秀的顯色性，但是其在燃點過程中熱能散失嚴重、壽命較短，顯然不是一種理想的綠色照明產品。而陶瓷金鹵燈的高光效可以更有效地提高能源利用，降低業主使用成本，其光效比鹵鎢燈、白熾燈提高了四到九倍，而同時在光色性能上，又遠遠地好于石英金鹵燈，是一種集優秀的光色性能和高發光效率于一身的新型光源；
c、壽命期間色溫穩定性能好 （在＋/－200K之間），并且光源之間的色溫一致性更好 ??
陶瓷金鹵燈從點燃起，直到壽命終結，其色溫變化在200K之內，而一般石英金鹵燈在壽命期間的色溫變化要大于600K，所以陶瓷金鹵燈解決了石英金鹵燈的色差和色溫的漂移問題；
d、穩定的流明輸出 ?
?
光源的流明輸出會隨著時間而衰退。陶瓷金鹵燈的流明輸出在小功率的金鹵燈中是最高的，在壽命初期的流明輸出就比一般的石英金鹵燈要高10－20％，更重要的是它能一直維持這樣水準的光源輸出直到壽命結束。陶瓷金鹵燈的流明維持率在80％以上，而石英金鹵燈則是60－65％，而且其光衰較快；
e、光源幾何尺寸更緊湊 ??
能兼容現石英金鹵燈的燈具和電器，易于推廣和應用。 而且由于其發光體更小，有利于燈具的設計，對燈光的控制就更方便；
f、具有3000K和4200K兩種色溫可供選擇，光源顯色性好 （Ra 80－90）顯色性的好壞還和電弧管的管壁溫度有關。
一般來說，管壁溫度越是高，其顯色性也越好。陶瓷金鹵燈的電弧管管壁溫度可以達到1150度，而石英金鹵燈的電弧管管壁溫度只能達到800度左右，所以陶瓷金鹵燈的顯色性要遠遠好于石英金鹵燈。而同時，管壁溫度還影響者光源的色溫差。就如同我們剛才所講到的，石英金鹵燈由于其最大管壁溫度只能達到800度，而管壁溫度的高低同色溫差成反比，所以其最終的色溫差也要大于陶瓷金鹵燈。
以下是石英金鹵燈和陶瓷金鹵燈相關參數的對比：
|
|
價
格 |
色溫
穩定性 |
顯色指
數（Ra） |
光源
壽命 |
流明
維持率 |
發光
效率 |
對電網電壓的要求 |
應用
場所 |
|
石英金鹵燈 |
適中 |
色溫變化大于600K，色溫一致性較差 |
60－90 |
6000－9000小時 |
60－65％
光衰較快 |
大于
60
lm/w |
短時間波動<5%,長時間波動<3% |
工廠、學校、道路、公園、建筑物、紀念碑的泛光照明等 |
|
陶瓷金鹵燈 |
較高 |
＋/－200K之內，色溫一致性好 |
80－90 |
9000－15000小時 |
80％以上，能維持到壽命終結 |
大于90 lm/w |
電源電壓的變化對其色溫影響很小 |
對顯色性有嚴格要求的商店、展示、商業街道、廣告牌照明等 |
5、金鹵燈的頻閃效應
電光源在給人類帶來光明的同時，也由于電光源的頻閃，給人類帶來了新的危害，即頻閃效應，改進電光源頻閃的根本技術對策，是提高驅動電光源發光體發光的驅動電功率頻率，使其達到 40KHz以上。從宏觀技術角度上講，提高驅動電光源發光體發光的驅動電功率頻率的措施很多，但在現階段，有些技術措施根本不可能實現，或實現成本較高。最為可能、最為經濟，也是最為有效的途徑，是選擇具有交流－直流－交流（AC-DC-AC）頻率變換功能的新型電光源，所以在使用電感鎮流器起動的HID光源不可避免的存在頻閃效應，但為了減少使用電感鎮流器的頻閃效應，只能盡量控制好供電電壓允許偏差（如同一支路上并聯的光源不多于4個等）、頻率允許偏差、電網諧波以及三相電壓允許的不平衡度等。 現今的電子技術在低功率的HID電子鎮流器中把交流－直流－交流頻率變換功能應用的很完善。高功率電子鎮流器暫還存在些問題沒有解決，所以在低功率的HID燈具中，現今多數廠家建議用戶使用電子鎮流器，以便改善光源的頻閃效應。
6、結語
自從陶瓷金鹵燈上市以來，其產品種類不斷擴展，應用范圍也不斷延伸。由于其無與倫比的光源性能，人們希望能夠將其應用領域繼續拓展，所以陶瓷金鹵燈正向中高功率和更小功率兩個方向發展。隨著技術和產品系列的完善，價格的降低，這就會使陶瓷金鹵燈真正成為人們的首選光源，人類的智慧之光。
