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摘 要：讨论了车用氙气金卤灯与普通商用金卤灯特征的不同及启动状态的差异，分析了氙气金卤灯的放电发展过程和流光理论模型，给出了放电发展过程的测试结果。
关键词：氙气金卤灯、场致发射、流光放电、热启动
Ⅰ 概述
对于商用充氩金卤灯[1]，其启动过程通常都被描述为是首先产生低气压氩—钨辉光放电，由于电极是一对直径较细的钨棒，回路阻抗很小，启动后电流迅速增大，电极上的电流密度很大，电极迅速加热，阴极的电子发射迅速从辉光放电的二次电子发射转化为热电子发射，同时放电模式相应转化为低气压、热阴极弧光放电，此时放电压降由低气压的氩、汞混合气形成的低气压弧光放电决定，通常在15伏左右。随着汞及随后金属卤化物的蒸发，放电逐步转入高气压弧光放电，灯压降亦随之相应升高。
在前述放电发展过程中从放电起始到辉光放电建立的第一阶段是由触发脉冲完成的。随后从辉光放电向弧光放电过渡的初始阶段，在放电压降仍高于电源电压的情况下其发展仍需靠触发脉冲支持。当放电发展到电弧压降低于电源电压以后，其继续发展直到稳定弧光放电的建立则是由点灯电源自动完成的。放电发展的前期过程持续在毫秒量级，所以触发脉冲持续时间至少需能满足前期放电发展过程的需要，否则将不可能建立稳定的弧光放电。在高压触发脉冲宽度不够的情况下放电电流将不可能持续增加，阴极将不能升温到产生足够热电子发射的程度，弧光放电将不可能建立。因此此类放电的建立对触发脉冲宽度有一定要求，否则放电一闪即灭。多种型号触发器之所以不能可靠地触发金卤灯，大部分不是由于脉冲幅度不够，而是脉冲宽度不足以保证每次触发都能使放电发展为稳定的弧光放电所致。
上述放电发展过程适用于高压汞灯、高压钠灯、商用金属卤化物灯以及超高压汞灯等初始气体压力较低的弧光放电灯，但对于初始气压很高的灯种如高气压脉冲氙灯，充有高压氙气的金属卤化物灯等的放电发展过程将完全不同。
Ⅱ 流光放电过程
氙气金卤灯中的冷态氙气压力在6个大气压以上，这种状态下气体的击穿电压约数万伏（例如车用氙气金卤灯中要求的气体压力为6大气压，相应的触发电压为23KV）。这种状态下辉光放电击穿理论已完全不能适用，这时的放电发展过程与大气中雷电的形成过程相似[2]。
雷电形成区域通常在离地面5KM以下的低层空间，这一范围的气压在0.8~1大气压之间。雷电的形成过程可以由所谓流光放电理论说明。在二片带不同电荷的云层之间或带某种电荷的云层与地面或地面的突出物之间可能出现数十万伏以至数百万伏的电位差，形成很强的电位梯度。这时空间出现的或从负电荷云层中发射的电子向正电荷云层加速运行时在强电场作用下，在高密度介质中将产生强烈的激发和电离并按雪崩规律迅速发展形成放电通道。这种放电通道头部为密度很高的电子云，并快速向正电荷云推进，同时产生大量激发、电离并向四周辐射光子。所辐射的光子在离开放电通道后或远或近的地方可能产生光电离或光激发。
在快速发展的放电通道背后质量较重、速度较慢的正离子将停留在空间形成充满正电荷的通道，在该通道形成过程中强烈的电离激发使通道周围或远或近处产生的大量新的光电子，这些光电子在放电通道中的正电荷或正电荷云的加速下发展为新的次级雪崩放电，其中较近的将很快归并到主放电通道中，使主通道迅速加宽、加强。较远的次级放电则向主通道发展，最后形成放电分支（Fig.1）。负云层中的大量负电荷则涌向正电荷通道，快速向正电荷云层推进而更加速了放电通道的发展。当放电通道贯穿了二个云层之间或该云层与地面之间的空间时，则强烈的放电过程立即通过放电通道发展，云层所携全部电荷瞬间释放，形成了数万度以上的高温通道并伴之以强烈的气体膨胀，出现了强烈的电闪雷鸣。由此可见雷电发展过程可分为二步，第一步是放电通道的建立，该步骤是由串联并联在一起的大量雪崩放电完成的，第二步则是大量电荷通过放电通道的释放，这取决于积聚的电荷量与通道状态。
