Ⅰ 引言

　　1879年愛迪生發(fā)明了以碳絲作輻射體、以電能作能源的真空白熾燈而震動科技界。隨后并以壽命更長、更易加工的鎢絲代替碳絲，制成了可供實用的鎢絲白熾燈泡，從而結(jié)束了人類文明史上延續(xù)了數(shù)萬年的燃燒照明時代，開創(chuàng)了電氣照明的先河。今天作為人類文明重要象征之一的電氣照明盡管與太陽并輝給了人類一半時間的光明，并且更加五光十色、無比輝煌、無所不在，但卻因為已經(jīng)如此普及、廉價、易得、而使如此偉大的科技成果，顯得如此平凡，不再為人們所矚目。

　　稍后于燈泡的發(fā)明，人類的另一項重要科技成果、現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的主要支柱之一的汽車進(jìn)入了人們的生活，和電氣光源一樣，汽車的出現(xiàn)本質(zhì)地改變了人們的生活、生產(chǎn)以及一切活動。很難設(shè)想當(dāng)今世界如果沒有電氣照明、沒有汽車，人們的生活、生產(chǎn)以至整個社會將是怎樣一種情況。

　　電氣照明和汽車看起來是兩個孤立的發(fā)明、但實際上卻已密切聯(lián)系在一起、相輔相成、相互促進(jìn)、成了推動社會發(fā)展的動力。電氣光源的出現(xiàn)為汽車的發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)，不能想象沒有車燈的汽車將如何行駛。同樣汽車的發(fā)展則向電氣照明提出了更高的要求、給電氣照明的發(fā)展提供了動力更多的發(fā)展機(jī)會和新的發(fā)展領(lǐng)域汽車照明。

　　1886年汽車問世之初，當(dāng)那些古老的老爺車以不到30公里/小時的速度在狹窄而崎嶇的馬路上慢條斯理地行駛時，它的古怪身影和動作、震耳的噪聲，特別是夜晚時搖晃不定的懸掛式汽燈曾經(jīng)引起過人們極大的好奇。當(dāng)時由于車速甚低、車輛更少，震耳的噪聲又傳播甚遠(yuǎn)，既無傷人之虞，更無撞車之險、一盞汽燈足以照亮它的前程、伴之作長夜之行。但就從那時開始，車輛和車燈已結(jié)下了不解之緣。

　　在汽車稍稍普及、車型略經(jīng)改進(jìn)，車速有所提高以后，路上熙熙攘攘的行人以及日漸增多的車輛已不再允許汽車僅靠一盞汽燈悠閑晃蕩了。這時光源工程師即時依托新興的鎢絲白熾燈為汽車設(shè)計了一雙錚亮的白熾燈眼睛、使能看清前進(jìn)途程中的事物，得以及時趨吉避兇、保證安全。當(dāng)然其時汽車工程師已給汽車配上了發(fā)動汽車所需要車載小型發(fā)電機(jī)、這是汽車電氣照明發(fā)展的前提。

　　在車輛日益增多、車速不斷提高的形勢下單是瞻前已經(jīng)不夠，還需左顧右盼、還須免除后顧之憂，從此不僅車前燈、各種車尾燈如行車燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、后霧燈等一系列燈種相繼發(fā)明問世，為避免夜晚行車的追尾或轉(zhuǎn)彎時的相撞起了關(guān)鍵作用。隨后前照燈又發(fā)展成近光燈、遠(yuǎn)光燈、前霧燈等多種燈種。一輛現(xiàn)代車輛的車前、車尾、車側(cè)及車內(nèi)已安裝了不下十余種不同功能的電氣照明裝置。

　　完善的車燈照明不僅給駕車人提供了方便和舒適，也給駕車人和行人提供了安全保證。完善的汽車照明使得車速得以大幅提升，從而增加了道路的汽車容量，給汽車的發(fā)展提供了更廣泛的空間，同時也為汽車照明工業(yè)提供了更充分的發(fā)展基礎(chǔ)和條件。

　　為在不降低白熾燈壽命的前提下提高燈絲工作溫度和發(fā)光效率，上世紀(jì)50年代光源專家們發(fā)明了充氣白熾燈泡，隨后60年代又發(fā)明了在充氣白熾燈中加入鹵素、利用鹵鎢循環(huán)以減少鎢絲蒸發(fā)使燈壽命延長的鹵素?zé)?或稱鹵鎢燈)。當(dāng)時這類先進(jìn)光源很快都在汽車上使用。由于鹵素?zé)糁谐淙氲牡?溴)甲烷、碘(溴)乙烷或碘(溴)化氫等鹵素化合物使蒸發(fā)到泡殼上的黑色鎢層變成鎢的鹵化物。當(dāng)燈泡工作時，高溫使泡殼上鎢的鹵化物蒸發(fā)回到空間，在3000K左右的高溫鎢絲附近鹵化鎢分解成鹵素原子和鎢原子，使得鎢絲附近的鎢蒸汽密度增加，鎢的蒸發(fā)減少，同時還消除了玻殼上黑色鎢層的吸光作用，明顯提高了燈的工作溫度并使光效從白熾燈的9-10lm/W提高到20lm/W甚至達(dá)到25lm/W。 20世紀(jì)70年代，鹵素?zé)舸笠?guī)模替代了白熾燈用于汽車照明、至今仍然是汽車前照燈中占統(tǒng)治地位的燈種。用于汽車前燈照明的鹵鎢燈的光效達(dá)到20lm/W時燈壽命可保持在200-300小時之間。一些更高光效燈的壽命可能降低到100小時，甚至50小時，而光效可升到25lm/W到30lm/W。

　　經(jīng)歷了30多年的輝煌之后，鹵鎢燈輻射的光通量、光效和壽命已難滿足現(xiàn)今高速車輛的照明要求，特別是隨著車速提高，為給駕車者以足夠時間因應(yīng)前方各種突發(fā)事件，車輛的有效前照距離必須延長，這時照明科技工作者又為汽車設(shè)計了一種更為先進(jìn)的高效、高亮度、長壽命前照光源車用氙氣金鹵燈。

　　Ⅱ 車用氙氣金鹵燈

　　車用氙氣金鹵燈是一種超小型金鹵燈，點亮?xí)r利用其短隙、超亮的電弧作為發(fā)光體，光效可高達(dá)90lm/W以上，壽命長達(dá)3000hr。此種光源中充有6大氣壓的高壓氙氣，點燈時氙氣除作啟動氣體外還保證燈中立即形成高氣壓弧光放電，并以更快的速度加熱燈泡，在秒的量級使燈亮到足夠照明的程度。高壓氙氣的充入使燈的著火電壓大幅提高，必需有23KV的高觸發(fā)脈沖才能使燈點燃。Fig.1所示D1S型35W車用氙氣金鹵燈的燈頭中就裝置了這樣的高壓觸發(fā)器，當(dāng)然還需要一個高性能鎮(zhèn)流器配合，才能保證這種燈的長壽命穩(wěn)定工作。一只典型的35W車用氙氣金鹵燈可以發(fā)射3200lm的光通量，為傳統(tǒng)55W鹵素車燈的3倍，后者光通量為1100lm。

　　鹵素?zé)魺艚z螺旋的長度為5.5mm，而車用氙氣金鹵燈的極間距離為4.2mm，其發(fā)光體比鹵素?zé)舳?，更接近點狀光源。采用此種光源將簡化燈具設(shè)計，光利用率更高。

　　車用氙氣金鹵燈的工作原理和特性與傳統(tǒng)的車用白熾燈或鹵素?zé)敉耆煌?，后者的發(fā)光體是鎢絲繞制的螺旋，在電流通過時被加熱到3000K左右、產(chǎn)生熾熱發(fā)光，它的大部分能量轉(zhuǎn)化為紅外輻射，所以光效不高。

　　車用氙氣金鹵燈是放電燈，沒有燈絲，泡殼中除一對電極外還充有高氣壓氙氣、填充有汞和金屬鹵化物，其結(jié)構(gòu)示如Fig.1。工作時電極間產(chǎn)生強(qiáng)弧光放電，電弧溫度高達(dá)6000K，電弧管壁溫度約1000℃,這時充入燈中的所有物質(zhì)包括汞和各種金屬鹵化物全部汽化，金屬鹵化物分子在高溫電弧附近離解為鹵素和金屬原子如汞、鈉、鏑、鈧、鉈、銦等和鹵素原子，除汞外此類金屬元素原子的諧振電位多在1.9~3電子伏特之間，換言之其諧振輻射都在可見光區(qū)。這些原子在電弧中被激發(fā)時產(chǎn)生高效率的可見光輻射，并且其色溫和顯色指數(shù)很容易通過調(diào)整充填的金屬鹵化物成分和比例加以控制。正是因為其中充入了多種稀土或堿土或堿金屬的碘或溴的化合物作為主要發(fā)光物質(zhì)，所以這種燈被稱為金屬鹵化物燈或簡稱金鹵燈。通常照明用金鹵燈中充入的啟動氣體是低壓氬氣，而作為汽車前照燈光源的金鹵燈中充入的則是高壓氙氣，所以此種車用燈最恰當(dāng)?shù)拿Q是車用氙氣金鹵燈。