定义
含有金属卤化物的气体放电灯。
金属卤化物灯是高压弧光灯（连续波气体放电灯），除了通常充气或氙气外，还使用一些金属卤化物。 人们可以混合多种金属，使用的卤素是溴或碘。 它们可以被认为是汞蒸气灯的改进类型。
金属卤化物灯的工作原理
金属卤化物灯的基本工作原理是气体放电灯。 由于放电，人们产生等离子体，等离子体在原子或离子激发后以自发发射的形式发光，例如通过电子轰击。 也可能有大量的热辐射。
等离子体还含有金属蒸气，由于电弧的高温，添加的金属卤化物蒸发和解离而形成。 金属原子或离子为获得的光谱带来特定贡献，还可以显着提高发光效率，从而提高灯的能源效率。 此外，使用的金属对灯阻抗有影响；钠或钾等碱金属通常用于保持足够低的阻抗。
卤素用于防止金属保持固体形式，特别是在灯罩上。
卤素原子对光发射的贡献很小。 它们的功能本质上是使金属完全蒸发并保持灯罩清洁（有点类似于卤素灯）。 如果只添加金属，它们就会沉积在灯罩上，不能再蒸发了，因为玻璃的温度不能高到足以做到这一点。 卤素可以在较低的温度下与金属发生化学反应，玻璃可以承受，从而使它们在放电中恢复工作。
等离子体压力通常至少为几个大气压，有时甚至为几十个大气压。 这导致高功率密度，并意味着电弧可能相对较短。 这些是高强度放电（HID）灯的特性。
玻璃外壳需要在足够高的温度下操作。 为了促进这一点，特别是对于低功率型号，人们经常使用包含气体和金属卤化物的内外壳，该外壳被提供一定程度的隔热的外部外壳包围。 外包膜可能具有附加功能，例如保护内包膜，并可能通过吸收过滤掉紫外线。 对于后一个目的，信封玻璃可以掺杂一些吸收紫外线的物质。 内灯外壳通常由熔融石英制成，非常耐高温，在某些情况下由透明陶瓷（通常是氧化铝）制成。
不同的金属可以贡献不同的颜色。
合适的金属混合物可用于获得发射光的所需光谱形状。 在许多情况下，人们希望具有具有一定色温和高显色指数的宽带白光发射；在其他情况下，一种旨在发射彩色光，例如红色，橙色，绿色或蓝光。 例如， 锂， 钾和铷贡献红光， 钠橙光， 铊绿光和铟蓝光.
惰性气体（通常是氩气或氙气）在启动阶段尤为重要，因为金属卤化物尚未对等离子体压力产生实质性贡献。
金属卤化物灯只能制成弧光灯，不能制成闪光灯，因为金属卤化物的蒸发需要一些时间。
光输出的特性
金属卤化物灯产生的光一般具有以下特点：
- 它可以具有很高的光通量。 例如，一盏 100 瓦的灯可以产生大约 10，000 流明的输出。
- 白光灯的发光效率可能相对较高 - 通常在80至100 lm / W左右，有时更高。 同时，显色指数可能非常高，使这些灯适用于该方面至关重要的应用（例如制作视频）。
- 光的体积相对较小，与高辐射通量一起导致高辐射度（例如，与长弧灯相比）。 因此，它可以合理地发送到某个方向（例如在探照灯中）或聚焦，尽管到目前为止不如激光源。
紫外线发射
发射光的很大一部分在紫外线区域。 不仅可能对人有害，还会导致降解，例如附近的塑料材料。
在不需要紫外线辐射的情况下，可以将其过滤掉，例如使用由掺杂紫外线吸收玻璃制成的灯罩或额外的保护玻璃。
汞含量
金属卤化物灯通常还含有大量的汞，这对健康和环境构成危害。 理想情况下，一盏灯在其使用寿命结束后将得到妥善处理，即其外壳在装有逸出汞的设施中被打破。 然而，其中一些灯在运行过程中会破裂或爆炸，经常在人旁边释放汞蒸气，即使灯罩完好无损，不幸的是，也不能总是保证正确处理。
因此，制造商越来越多地试图至少尽量减少汞含量；政府法规也越来越多地执行此类发展。 汞最小化或消除对于消费类灯（例如家用视频光束器）尤为重要，因为由于缺乏知识而导致不当处置的风险高于商业应用。 汽车氙气前照灯，实际上也是金属卤化物灯，现在完全不含汞。 与许多其他金属卤化物灯相比，它们仅使用少量卤化物（主要用于降低色温），并从氙气产生更多的光。
当然，汞并不是金属卤化物灯中唯一可能使用的问题材料；例如，铊也相当有毒，但至少没有这么高的蒸气压，导致吸入增加。
启动行为
打开金属卤化物灯后，需要一些预热时间（通常几分钟），直到达到全部光通量和最终色温。 在触发气体放电后，大多数金属卤化物尚未处于气体（或等离子体）阶段；它们需要蒸发并通过电弧的高温相关联，电弧最初主要发生在惰性气体（氩气或氙气）中。 汞的沸点相对较低，首先蒸发，然后是其他成分。 在预热期间，等离子体压力显着升高。 由于灯管压力和化学成分的不断变化，色调在启动阶段可能会发生重大变化。
许多这样的灯在关闭后需要一些重要的冷却时间才能再次启动。 这是因为当热灯中的压力很高时，触发电压要高得多。 这种行为在某些应用中可能是一个问题，例如汽车前照灯，但可以通过设计优化和合适的触发电路来避免或缓解。
灯具电源
对于各种其他类型的气体放电灯，对于金属卤化物灯，需要特殊的灯电源，提供稳定的直流电流和所需的触发功能。 或者，可以施加高频交流电流，通常具有矩形电压曲线，以避免放电的任何中断。
基于高频开关电子设备的现代电源可以提供精确的电流稳定、低噪声和优化的启动操作。 这有助于延长灯的使用寿命。 它们还可以以最小的功率损耗工作，从而实现有效的高发光效率。 此外，它们可以比涉及大型变压器和电感器的旧式解决方案更紧凑。
灯泡寿命；生命周期结束
在一些相对罕见的情况下， 灯管寿命以灯罩爆炸结束， 由于恶劣的操作条件，可能会变脆， 使其无法再承受较高的内部压力. 在其他情况下，维持电弧的电压变得过高。 这通常会导致循环行为：灯最初会启动，但当气体压力过高时很快就会停止运行。 与其一次又一次地尝试启动灯，不如在几次尝试后“放弃”。
如上所述，这种灯应该妥善处置，至少如果它们含有汞或其他有毒金属——在有疑问的情况下应该假设这一点。 此外，应小心处理它们，避免破坏它们，这会让汞逸出。
在良好的条件下（不频繁的开关，高质量的电源，正确的安装而没有太大的机械应力等），一些高质量的灯可以达到10，000小时的相当长的使用寿命。 然而，对于针对特别高功率密度进行优化的灯，使用寿命要短得多，例如只有几百小时。
金属卤化物灯的应用
由于如上所述的类似特性，金属卤化物灯适用于以下类型的应用：
- 它们广泛用于大功率照明（照明），例如在体育场馆、剧院、停车位和室内植物生长中。 在这里，高发光效率和相对较长的使用寿命很重要。
- 高亮度和高显色指数使这些灯也非常适合对颜色要求苛刻的应用，如艺术照明和视频生成。
- 彩色版本可用于剧院、电视节目等。
- 由于发射体积小，这些灯适用于产生定向光，例如用于探照灯和投影显示器。 它们广泛用于电影放映机，它们通常以千瓦的电力运行，但也用于小型家庭视频投影仪。
- 一些高价值汽车有“氙气灯”，实际上是金属卤化物灯（现在通常不含汞）。 这种汽车前照灯提供了卓越的道路照明，但不幸的是，它也增加了其他驾驶员的眩光效果。
