人造小太阳超高压汞灯

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1、人造小太阳——超高压汞灯　　超高压汞灯里的气压，现在可以做到超过100个大气压。两个放电的电极距离很近，只有几毫米到十几毫米，在这样小的区域里加进很大的电流，温度比高压汞灯高得多，发出的光又强又集中。气压在100个大气压以上的超高压汞灯，随功率不同，亮度有一些差别。总的说来，亮度和太阳差不多，你戴上深色墨镜还嫌太亮。　　亮度高低怎样来判别，是不是灯的功率越大就越亮呢？不一定，高压汞灯可以做到几千瓦，但是还不如几百瓦的超高压汞灯亮。电筒里的小电珠功率不到1瓦，因为加有反光罩，它的亮度是指光源在单位面积上，向某一方向的单位立体角内发射的光功率。通

2、俗一点讲，就是光功率的集中程度。同样的光功率，发光区越小，越集中，发射出去的范围越小，亮度越大。超高压汞灯就是因为发光集中，所以亮度特别高。当然，在一个大小固定的发光区域内，光功率越强，亮度也越大。我们后面要讲到的脉冲氙灯就是发光区较大的强光源。　　制造超高压汞灯碰到的困难之一是放电温度太高，即使用石英也要熔化。怎么办呢？人们想了两种办法：一是缩短电极距离，放电区域只有像黄豆那么一点大，而把泡壳做成像乒乓球大小的球形，让泡壁远离放电区域，便成了球形超高压汞灯；二是把灯管做成毛细管，就像一只短的温度计，外面通水冷却，这就是毛细管超高压汞灯。　　

3、球形超高压汞灯，现在已经广泛用在机车上作车头灯，用在船舶上作照明灯和探照灯。毛细管超高压汞灯的光效比较高，约60～65流明/瓦。但是工作寿命短，只有30～100小时，有待进一步提高。毛细管形超高压汞灯　　超高压汞灯气压高，温度高，发光比高压汞灯接近日光，不必再用荧光粉校正光色。即使这样，超高压汞灯和日光之间仍有相当大的差别，蓝绿色的光还是比较强，显色性不够好。如果用来拍摄彩色显微照片或进行彩色投影显示，色彩还是要失真。这种场合下，超高压汞灯就力不胜任了，要用后面谈到的铟灯或高压氙灯。　　除了汞以外，还有其他许多金属蒸汽也可以充在放电灯里，后面

4、我们就来谈其他金属蒸汽放电灯。金光洒满街——高压钠灯　　每当夜幕降临，繁华、美丽的首都北京就亮起了万盏明灯，宽阔的长安大街更是笼罩在一片金色光芒之中，这光来自60年代的一种新光源——高压钠灯。　　霓虹灯和氙灯里充的是惰性气体，汞灯里装有液态的水银，现在呢，连固体的钠金属也居然进入了灯管。　　钠灯和汞灯几乎是同时发展起来的气体放电光源。汞灯有高压、低压之别，钠灯也分高压、低压两类从历史发展的角度来看，高压钠灯是低压钠灯的“弟弟”。　　早在1932年，欧洲一些国家就用低压钠蒸汽放电制成了低压钠灯。　　低压钠灯里充的是少量的金属钠和由氖、氩组成的混

5、合气体。钠灯一通电，氖气首先放电，发出红光。放电产生的热量使钠熔化，蒸发变成钠蒸汽，并且逐步代替氖气放电发光。　　要使固体的金属钠变成蒸汽，可不像使水银变成蒸汽那么容易，必须尽量减少热量的损失。或者给放电管做一个玻璃外套，就像给人穿上一件大衣那样；或者把放电管弯成“U”形；或者改变灯管的横截面形状，总之要使灯管管壁保持一定的温度——3000℃左右。　　人们早就知道发光效率高是钠灯突出的特点，尤其是低压钠灯发出的光中黄光占了绝大部分，而黄光又是人眼最敏感的色光，所以低压钠灯的实际发光效率要比白炽灯高出十几倍。　　不过，由于低压钠灯发出的光几乎全

6、是黄光，使它大多仅用在光学仪器里，作为偏振计、旋光计、折光仪等的单色光源。又因为黄光穿透云雾的能力很强，所以低压钠灯也可用于船舰信号以及港口、机场照明。在电影制片方面，有时还用钠灯作特技摄影。　　当时人们也知道，随着钠蒸汽压的增大，钠灯的光色会由黄色变成金白色，只是钠蒸汽在高温高压下腐蚀性很强，各种类型的玻璃都对付不了，所以很长时间内没有造出高压钠灯。　　你认识钠吗？它是一种银白色的化学性质非常活泼的碱性金属，温度不到100℃就熔化，放在空气中会很快跟氧化合，遇到水将发生强烈反应，甚至发生爆炸。　　钠蒸汽有很强的腐蚀作用。用玻璃做钠灯的灯管，

7、钠会同玻璃中的二氧化硅发生化学反应，使玻璃变成褐色，透明度变坏，灯光逐渐昏暗。后来化学家找到了一种二氧化硅含量比较低的特种玻璃球铝硼玻璃，这才初步解决了腐蚀问题。　　但是，钠蒸汽的腐蚀作用是随着温度和压力的提高而增强的。一般来说，低压钠灯还比较好办，钠蒸汽压比较小，温度不过二三百度，上面提到的抗钠玻璃还勉强能顶得住。而在高压钠灯里，钠蒸汽压大大增加，灯管工作温度高到上千度，高温高压的钠蒸汽几乎能腐蚀所有的玻璃，不仅石英玻璃顶不住，就连抗钠玻璃也抗不了，用不多久便会被腐蚀得灯管变黑，部件损坏。　　随着陶瓷技术的发展，直到1957年，美国人科里尔

8、才研制出了一种用高纯多晶氧化铝，再加氧化镁添加剂烧结而成的半透明陶瓷。这种材料的熔点高达2040℃，经得起1600℃高温钠蒸汽的腐蚀，且能透过90％以上的可见光。有