无汞金卤灯的研究进展

　　当前提出的代替汞的另一类物质是金属卤化物如ScI2、ZnI4等，这些物质的充入可以使无汞金卤灯工作在40-70伏的灯压降下，但是这种金卤灯灯压降的提高不是由于高气压下电子遭遇大量弹性碰撞形成的，而是由于放电时在电弧区及附近金属卤化物分子离解出现了大量游离的Br或I原子造成的，这类负电性卤素原子很容易被电子吸附形成负离子，大量负离子的空间电荷作用使空间的电位梯度上升形成了较高的灯压降。在这样的状态下参加电离激发的电子数量减少，而能量偏大，电离激发效率降低，光效偏低同时电弧弯曲度上升。大量游离卤素原子的出现还将对灯中部件起腐蚀作用使灯寿命降低，因此完全用金属卤化物来代替汞并非上策。

　　雪莱特无汞金卤灯的研发雪莱特研发无汞金卤灯采取了与前述专利不同的途径，雪莱特用以替代汞的是元素形态物质硒(Se)。硒是人体必须的一种微量元素，据说每人每天若补充200ugse可以预防癌症，太多当然就有毒了。Se的原子价为±2，4，6价，原子量为78.96，有6种非放射性同位素，在元素周期表中位居34，属第6族，是一种半导体材料，常温下很稳定，Se的电离电位9.75V(略低于Hg的10.4V)，谐振电位为5.95V和6，30V(汞为4.67和6.70V)；相应的谐振辐射谱线为207.4nm和196nm(Hg为253.7nm、185nm)，所有这些参数与Hg相去不远，更重要的是Se与钨、钼不起任何化学反应，而Se的沸点温度仅为688~(2，虽高于汞的356.6~C但比很多灯用金属卤化物低，比锌更低得多，在金卤灯电弧管的正常工作温度下很容易全部汽化，形成足够高的Se蒸汽压力，从而保证接近充汞灯的缓冲蒸汽密度和主要工作参数，例如这种的灯压降约50~70V，光效约70-80Lm/w。

　　Se通常以Se2、Se8的形态出现，在激励状态下可能出现S，＼S：……等多原子分子，因此在以Se代汞的条件下将出现各种硒分子的激发光谱(分子光谱与原子光谱的叠加)，因而出现了丰富的连续光谱和红外光谱，采用硒代替汞后光效的降低就是由于丰富的红光和红外辐射造成的。而大量连续光谱的出现则使灯的显色性明显提高。

　　雪莱特光电研发了两类无汞金卤灯，一类是充有高压氙气的35W小功率车用硒金卤灯，对不同色温金卤灯的研究结果表明以硒代汞后色温、光效和灯压降均略有降低，而显色指数和红色比均明显上升。

　　雪莱特光电研发的另一类无汞金卤灯是中功率的250W舞台用的充低压氩气的硒金卤灯，其相关情况与35V/氙气硒金卤灯相似。在所研制的此类无汞灯的谱中还残留了一点汞光谱痕迹，这是由于为保持良好的卤钨循环而加入了微量HgBr所至。在找到纯净的HgBr2后，完全可用以取代HgBr而制成绝对无汞灯。无论车用硒氙气金卤或舞台用硒氩气金卤灯均与充汞灯结构相近(Figl、Pig2)。

　　雪莱特光电还研发了一种以化合物Hgse[7]代替Hg的无元素汞的金卤灯，这种灯的各项参数介于充汞金卤灯与以硒代汞的各类金卤灯之间，nig5中表明了充有低压氩气的250W的以化合物Hgse代替元素Hg的舞台金卤灯光谱曲线，由于高温电弧区中Hgse分解为Hg原子和Se原子，所以在以Hgse代替汞的无汞灯中出现了明显的Hg；光谱当然同时还出现了硒的光谱。

　　无汞金卤灯的开发已列入日程，雪莱特在这一领域率先迈出了探索的步伐，在目前已出现的多种无汞灯方案中我们的方案具有明显的现实性和优越性。这一方案中用以置换汞的是一种无毒、化学性能稳定的硒、这种材料不与灯中任何材料发生反应，汽化温度较低，汽化后为中性单原子或多原子分子纯硒蒸汽，可以成为一种性能良好的缓冲气体并可保证能长期稳定工作。

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