文档介绍：陶瓷金属卤化物灯
陶瓷金属卤化物灯
杨龙
(欧司朗中国)
不同的无机材料具有不同的光学性能。陶瓷材料与玻璃材料相比，具有更好 的抗化学腐蚀的能力。根据这个特点，可以选择合适的陶瓷材料替代石英玻璃用 于光学用途，从而创造出更好的照明效果和扩大光源的适用范围。正文部分将介 绍光学用途陶瓷材料的基本特性及其在金卤灯中的具体应用。
1光学用途陶瓷材料的基本特性
陶瓷用于光学用途其实早在60年代就开始了，如将能够承受上千度的高温， 并且能耐钠蒸气腐蚀的透明氧化铝陶瓷应用于高压钠灯内管上。虽然高压钠灯由 于其具有光效高、使用寿命长等优点广受人们的青睐，但它的低显***和低色表 却使其应用领域受到了很大的限制。石英内管金属卤化物灯(HQI)虽然大大的改 善了色表和显***能，但由于石英玻璃耐金属卤化物的腐蚀能力比较弱(故HQI 灯的颜色漂移也比较大，在整个灯的寿命期间这种表现尤为明显。为了有效的改 善金卤灯(HQI)的颜***能，并进一步提高光效，很早以前国际上就考虑用陶瓷 材料取代石英材料作为金卤灯内管，但只有在充分解决了透光性问题和完善了封 接工艺后，陶瓷内管金卤灯才于1993年进入实用阶段。
1(1陶瓷材料的透光性能 陶瓷材料用于光学用途，最大的一个挑战是解决其透
光性的问题。作为一种
无机材料，陶瓷是一种多晶多相体系，内含杂质、气孔、晶界、微裂纹等缺陷， 光通过陶瓷材料时会遇到一系列的阻碍。所以，一般的陶瓷不象晶体、玻璃体那 样透光。多数陶瓷看上去是不透明的，这主要是由于散射造成的。
材料的透光性是个综合指标，即入射光透过材料后，剩余光能所占的百分比。如图1所示
(1(m)2抽„(8“n
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当强度为I。的光束垂直入射厚度为X、反射系数为m、吸收系数为a、散射系 数为S的透明薄片时，在扣除反射损失、吸收损失和散射损失后，透过材料的光强 度为I。(1一n1)2e““”。可见，材料的吸收系数、反射系数和散射系数是影响材料透 光性能
的最主要因素。
对于陶瓷、玻璃等电介质材料，材料在可见光范围内的吸收率或吸收系数是 很低的，对透光率的影响不大。材料与周围环境的折射率相差越大，则其反射系 数也越大，并且材料的表面光洁度也会影响其透光性能。最影响陶瓷材料透光率
的是散射系数，产生的主要原因有:
?材料的宏观和显微缺陷 材料中的夹杂物、掺杂、晶界等对光的折射性能
的影响与主晶相不同，因而
在不均匀界面上形成相对折射率。此值越大则反射系数越大，散射因子也越大，从而散射系数也随之变大。
?晶粒排列方向的影响 如果材料不是各向同性的立方晶体或玻璃态，则存在
有双折射的问题，与晶轴
成不同角度的方向上的折射率均不相同。由多晶材料组成的无机材料，晶粒与晶 粒之间，结晶的取向不一定都一致。因此，产生于晶粒之间的折射率的差别，会 引起晶界处的反射及散射损失。
?气孔引起的散射损失 存在于晶粒之内的以及在晶界玻璃相内的气孔、孔
洞，从光学上讲构成了第
二相。其折射率n(可视为1，与基体材料之n。相差较大，所以相对折射率n。。也较大。由此引起的反射损失、散射损失远较杂质、不等向晶粒排列方向的影响等因
u u m)， 素大。一般陶瓷材料的气孔直径大约在l Ill，均大于可见光波长(