超高壓汞燈，英文：super high pressure mercury lamp，超高壓汞燈指汞蒸氣壓力為10133～20265KPa(100～200atm)，主要發射波長在546.1nm(130atm)，相當的能量為219kJ/mol(52.3kcal/mol)的汞蒸氣弧光燈。
基本介紹
- 中文名：超高壓汞燈
- 外文名：super high pressure mercury lamp
- 縮寫：UHP
- 蒸氣壓力：10133～20265KPa
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簡介
超高壓汞燈（UHP）指汞蒸氣壓力為10133～20265KPa(100～200atm)，主要發射波長在546.1nm(130atm)，相當的能量為219kJ/mol(52.3kcal/mol)的汞蒸氣弧光燈。
用於產生液晶投影器的光源，原燈管通過電壓後，極間距間產生高電位差的同時產生高熱，將汞汽化，汞蒸氣在高電位差下，受激發而放電，內部的鹵素元素，就有催化及保護的功用；其優點為發光亮度強，使用壽命長，所以市面上的液晶投影儀多半是採用超高壓汞燈。
分類
超高壓汞燈有短弧超高壓汞燈和毛細管超高壓汞燈兩種。
短弧
短弧超高壓汞燈是一種裝有一對釷鎢(或鈰鎢)－鎢電極(直流型)，或裝有一對釷鎢(或鈰鎢)電極（交流型）的球形石英玻殼放電燈。玻殼內充少量啟動氬氣和定量的汞,極間距離0.2～8mm,功率50～4000W,工作時形成“電極穩定型”電弧, 電弧亮度為 (4.4～140)×107cd/m2。一般採用垂直燃點,自然冷卻。直流型燈的陽極端和交流型燈的一端塗有熱反射層，工作時，此端應置於下方, 以保證燈穩定工作。該燈呈負阻特性, 要接入相應的電阻或鎮流器，並且另加一個專用啟動器才能點燃並進入正常穩定工作。短弧超高壓汞燈的有效壽命為50～1000h, 直流型燈的壽命比同功率交流型燈的長約1倍。 短弧超高壓汞燈是輻射極強的長波紫外光和可見光的點光源，廣泛用於螢光顯微鏡、紫外分譜儀、全息照相等光學儀器，也用於積體電路光刻製版工藝。
毛細管
毛細管超高壓汞燈 因其石英玻殼是厚壁毛細管(內徑1.8～2mm)而得名。它的電弧充滿毛細管內壁,呈管壁穩定型。該燈工作氣壓5～20MPa，弧長12.5～25mm，電位梯度300V/cm，管壁負載1000W/cm2，需強制水冷或風冷。電弧亮度高達(0.25～4.8)×109cd/m2。燈的啟動電壓為1000V，工作電壓450～750V，使用交流電的燈需用漏磁變壓器限流和升壓。 毛細管超高壓汞燈主要用於照相製版和彩色顯像管塗螢光屏製版工藝。若將超高壓汞燈的啟動氣體改成氙氣，則可改善其啟動性能，使之適用於火車頭燈。
起源
由於講座和報告採用PPT的形式日益普遍，從而使投光系統的顯示儀理所當然受到人們的極大重視，其年產量增加率超過35%，而影響投影儀的尺寸和投影質量的關鍵配件是短弧光源，荷蘭飛利浦公司於1995年首先開發成功一種超高壓汞燈（Ultra High Pressure），極距約1.3mm，功率100W。在燈工作時，汞蒸氣壓可達200個大氣壓。由於汞蒸氣壓愈高，燈的亮度也越高，而且汞原子譜線寬度變大，分子連續譜與帶電粒子複合光譜也更強，特別是595nm以上的紅光輻射隨燈內工作壓強的升高而增強，從而使燈的顯色性提高。為了克服由於電極處於極高溫度造成鎢材料蒸發並沉積在球壁上造成光衰，工藝上對燈內充入微量鹵素達到有效清潔泡殼的作用，使燈的壽命達12000h。
性能
UHP光源的電弧亮度能超過小面積高效投影裝置所需的1Gcd/m，為了達到更好的集光效果，UHP光源的電弧極距減少到1.0mm，其壽命達10000h以上，功率為200W，配備於投影儀產品，重量4kg，體積不到2L，便於攜帶，其螢幕照度超過1100lx，能夠達到明亮的XGA顯示水平。由於它獨特的超高強度點光源優點，使它在投影儀系統中的套用幾乎獨霸天下。
因為一般的超高壓汞燈是電極穩定型電弧，電弧附著在電極尖端而穩定。但因UHP型超高壓汞燈氣壓太高，電弧在電極上強烈收縮，形成的附著點很小，使電極尖局部變形。電弧附著點就在電極頂部不斷跳動，一般跳動距離大致100μm，頻率為0.01Hz-10Hz，在套用時會發現螢幕亮度的閃爍變化，通常套用後沿脈衝電流供電，可抑制附著點跳動的這一現象。
另外，UHP光源的體積很小使自然剩餘電離獲得初始電子的數量極其有限，故燈的擊穿電壓很高（20kV）。為降低啟動電壓，在燈的外觸發電極與輔助放電腔中的電極引線間形成放電，產生波長短於270nm的紫外線，從而在主放電腔中產生光電離，這個裝置也常被稱為UV增強器，它能使燈的擊穿電壓降低。再則，還常在UHP型燈外繞制一金屬細絲作為天線，形成一個附加電場，通過這兩個措施，即使UHP光源被完全關閉和長久擱置以後，燈觸發的電壓也明顯低於5kV。如圖顯示UHP光源的外形。
UHP光源的外形