HTO－高压气体放电灯
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6、 电特性
高压气体放电灯和低压气体放电灯在电特性上有很多共同点，都需要一个整流器来提供工作电压，这个整流器保证了灯的电流控制在一定的范围内，同时需要一个起辉时的高电压。 因此，我们要单独在这一章里来讨论这两个特性：起辉和稳态。
然而，提到有关的电特性，对于高压气体放电灯还有一些特殊的特性，我们还要讨论这些特性中的一些。
6.1、起辉
所有的高压气体放电灯都有一个特性：他们只有在达到一定 的温度并建立了必须的汞电压后才能正常工作。为了成功了建立这样一个升温过程，电弧管内要充入一种稀有气体：启动气体。
启动气体的种类和压力决定了灯的起辉电压，为了保持底的起辉电压，起辉气体的压力要越低越好，起辉气体的一个很重要的功能就是在升温过程中保护电极，一个足够高的气体压力防止电极溅射。在实践上，我们选择一个折中的设置，充气压力为100torr左右。
6.2 、负的电流电压特性
相对于低压气体放电灯，高压气体放电灯有一个负极灯电压特性，这也就意味着增加灯电流就导致灯电压的 降低，这就是说，如果灯简单的接到一个供给的电压上面，灯的电流就会增加到毁坏的程度，高压气体放电灯的负特性可以这样简单的解释：随着灯电流的增加，等离子体中的能量吸收增加，所以温度升高，因为温度决定了电力程度，所以电子密度增加，根据公式3.9可以得出结论：导电率增加，从而灯的电压反而降低。
6.3 、再起辉峰值：
当高压气体放电灯工作在50HZ的电流下时，再起辉的峰值就是可以看见的，图6.1显示了Vla和Via是时间的函数，从这张图上 看出灯电压在通过0时马上达到最大值。然后在剩下的半个循环中基本保持稳定。
再起辉峰值的出现有两个原因，第一和电极有关，第二是等离子体的降温。
当灯电流改变方向，电极原来作为正极的，现在改为负极。在正、负极之间的温度平衡并不一直都相等，换句话说，当电极开始作为负极时，温度可能太低，电极fall升高，导致再起辉峰值。
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第二个原因是在零电流时，等离子体冷却下来，它的结果就是电子密度降低，所以电导率降低，电压升高。决定冷却特性的是温度平衡系数?。
在这中间
当然，在灯电流低的过程中的时间也是很重要的，这由电流对时间的比值所决定。这个比值越大，等离子体冷却下来的时间越短，再起辉的峰值就越小。
再起辉的结果可能是致命的，再起辉的峰值比灯电压高的时候（此时由整流器提供）灯就会窒息。
是热传导系数，
是密度，Cp是等离子体的比热。
6.4 、共振
大部分的高压气体放电灯使用传统的整流器（工作于50/60HZ），现在有一个很明显的趋势，选用电子整流器代替铜铁蒸馏器，这提供内一些优点，如果使用电子整流器，就没有必要一定要工作于50/60HZ，工作频率越高，蒸馏器就能做得越小。
但是，很明显高压气体放电灯并不能工作在所有的频率下。在一些频率下，电弧变得不稳定，这是由于在等离子体中一些柱波的存在。这种现象称之为共振。这种波的存在是由于灯的电能是周期变化的。所以等离子体的温度就会变化，导致压力的变化。
如果这些灯内的压力波动，电弧将会不稳定，电弧将在一些地方压紧管壁，在很多情况下会沿着电弧管扩散开，如果压力波动很强烈，灯就会窒息。这是因为共振的主要原因是温度的变化，它显示
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出在电弧管中更多的是由于功率的频率而不是电源的频率来测量共振的存在。对于正玄电流来说，功率的频率是电源频率的两倍。
在接下来的第二部分，我们将用一个简单的模型来计算在圆柱形电弧管中的柱波发生的频率，需要更多的信息，读者可以参考[Dorleijn 1980] and [Denneman 1981].
为了计算在电弧管中柱波会在什么频率下出现，下面的波方程必须解答：
公式中p是电弧管中的压力，c是等离子体中声音的速度。这个关于电弧管的方程的解答是很难的，然而通过介绍一些简化，问题还是可以被解决的。
我们所关心的最重要的事情是电弧管轴线方向的波移动。如果我们用一个长为L的圆柱来近似代替电弧管，波在Z轴方向的移动可以通过下面的方程给出：
对于这个微分方程，它必须满足下面的边界条件：
那么，式6.3的解答就是：
频率f有下式给出：
公式中n是一个整数，我们可以通过将n设为0得到波可以发生的最低频率。方程6.6显示最小频率和电弧管的长度成反比。
在是实践中，我们假设灯是不可能工作在这个最低频率上的一个频率范围的，这是因为在这个范围内不仅所有共振的n都大于1，而且所有的光波和方波也都有共振。
例如，我们将计算MHN-70W的最低共振频率，灯的电极距离是7mm ,对于长度L,我们要用到这个数值，在点燃的灯中声音的速度大约400m/s，通过这些数字，我们可以计算共振频率为30KHZ，然而，这个计算的频率给出的是功率的频率，电流的频率是它的一半，所以，我们可以得到结论，MHN 70W灯可以工作在频率超过15KHZ的范围内。
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7 、高压汞灯
高压汞灯是用于照明的历史最悠久的高压气体放电灯，于19世纪30年代在市场出现，电弧管是用硬玻璃制成，汞工作压力为1atm。电弧管安装在一个透明的玻璃外玻壳内。
电弧管的硬料玻璃很快由石英玻璃代替，它能承受更高的温度，从而柱状长度上每厘米的功率更高，可以达到更高的效率。
接下来的一个改进就是在外波壳上涂荧光粉，它将相当一部分紫外线改变成可见光，因为高压汞灯几乎不产生红外线，所以选择红外发射的荧光粉。这就提高了光效，改善了色温。
对于高压汞灯来说，最简单的不同就是有一个清晰的外玻壳。Philips将这种灯命名为HP， 因为它是整个汞灯家族的基础，我们将进一步深入讨论。
7.1 、The HP lamp 汞灯
7.1.1 、 结构
下图是一个400W HP 内胆的结构：
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