利用色温变化优化汞齐灯管的设计.doc

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1、利用色温变化优化汞齐灯管的设计朱升和  前言：汞齐是典型的节能环保的光源材料，目前汞齐类型已发展到十多种，每种汞齐都有相应的工作温度区域，选用汞齐的关键参数是汞齐在灯管中位置温度—T。在节能灯的设计中，汞齐有2种放置方式，即内置式和外置式。内置式适用于管壁温度较低的直管型或裸点的紧凑型灯管，可以采用含汞量较高，粒径较轻的汞齐，直接投入灯管内，制灯工艺比较简便；外置式：适用于高功率、高负载的灯管，戴有密封灯罩的紧凑型灯管，此类灯管的管壁温度很高，一般都选用含汞量较低的中、高温汞齐，置于排气管内，为

2、了弥补高温汞齐亮得慢的缺点，一般都配用辅汞齐，焊于灯丝附近，帮助灯管起跳，并加速光通建立。本文的重点是介绍采用外置式汞齐灯管的设计和如何选用恰当的汞齐，并依据“色温的变化”，来调整、修正光通量的曲线。  一，主辅汞齐灯管的光电参数曲线。   测试的样管必须装配在实际“应用的灯具中”（或模拟实际应用环境），熄灯8小时以上（使辅汞齐吸收足够的汞原子），然后放进测光球，测定光电参数。对于使用电感镇流器的整灯，可以很容易地测出，光通量ф、管流Ia、管压Va对时间（即温度的）的变化曲线，并通过光通量ф、管

3、流Ia、管压Va三者之间的趋势走向，来判断主汞齐的类型和位置是否确当，以及如何调整、修正光通量曲线。（以前已有文章介绍）   对于使用电子镇流器的整灯，所测出的“灯电流”和“灯电压”数据（非管电流和管电压）。难以用来指导，调整、修正光通量曲线。但可以通过测定色温Tc，来判定主汞齐的设计是否确当，并可用来指导，调整、修正光通量曲线。  二，色温Tc与灯管内汞气压Ph的关系。   节能灯的发光原理是依赖于汞原子释放的253.7nn紫外线，激发荧光粉发光，不同的三基色荧光粉的配比，可以得到不同的色温T

4、c和不同的发光效率，因此灯管的光参数（Tc、ф），主要取决于三基色荧光粉的配比。   但是在“汞原子的能级图”中，除了释放出253.7nn、185.0nn紫外线，同时还释放出二条可见光，435.8nn（兰光）和546.1nn（绿光）。我们所测定的和观察到的Tc，实际上是三基色荧光粉发光和435.8nn（兰光）及546.1nn（绿光）的综合。三基色荧光粉发光效率取决于253.7nn的有效激发强度，当Ph=0.8Pa时，粉发光可以获得最强的253.7nn激发强度，光效最高；而此时435.8nn和54

5、6.1nn强度很低，大约占总的汞原子辐射能量的4％。   从上图（１）可见：兰绿可见光色强度与灯管内的汞气压Ph是成正比的，不同的汞气压Ph产生的兰绿可见光的强度是不同的，对整灯的Tc的影响也是不同的。灯管的标准色温应该是在Ph=0.8Pa条件下测出的，灯管光电参数变化，实际上也反映了灯管内的汞气压的变化；因此，我们可以通过灯管的色温Tc的变化来判定灯管内汞气压Ph的情况。  三，Tc、ф的理想曲线。   采用主辅汞齐的灯管，熄灯存放8小时后，在测光球中连续测试100分钟，测到的“光通量对时间”

6、的曲线正常为“双峰长平”曲线。   见下图（２）所示：纵坐标：Φ、Tc。横坐标：时间是主汞齐位置温度的函数。　　　Ф0   是灯管的起始瞬间光通量，取决于灯管在温室下所保持的汞气压Ph(受主汞齐控制)。t0→t1辅汞齐释放汞，使正柱区汞气压Ph上升，光通量爬升，Tc也逐渐爬升。t1    正柱区汞气压Ph=0.8Pa，获得最高光通量和基准的Tcm。t1→t2辅汞齐放出的过量汞原子继续向正柱区扩散，Ph超过最佳值。随着Ph的上升，光通量Ф逐渐下降，色温Tc逐渐上升。t2    正柱区的汞气压最高（

7、辅汞齐释放的汞原子扩散完毕），光通量Ф最低，色温Tc最高。t2→t3由于主汞齐的吸收,正柱区的汞原子逐渐减少，Ph下降，Ф回升，Tc下降。t3    正柱区汞气压Ph=0.8Pa，由主汞齐吸收了多余的汞原子使正柱区汞气压Ph恢复到最佳值，Ф回升到第二峰，Tc也回到标准值Tcm。t3→t4主汞齐的位置温度达到了最佳工作区域，并长时间稳定，光通量在最佳值保持不变，Tc也长期稳定于标准值Tcm。上面是一条汞齐设计合理的“双峰长平”曲线，通常情况下，t1=5分钟、t2=15---30分钟、t3=60分钟

8、、t4=100分钟。  四，通过Ф、Tc曲线的异常来修正汞齐灯管的设计。  如上所述，理想的光通量曲线（Ф→t）是“双峰长平”。一般情况，t4时的Ф４≥Ф１95%，即认为是正常曲线，此时稳定的光通量大于第一峰的95%；若　t3以后，Ф逐渐下降，则表明主汞齐的设计有缺陷，可以考察Tc的变化作出判断。  见下图（3）所示：   图３Ａ　t3以后，若Tc逐步升高（即t4时），Tc值高于标准值，即表明正柱区的汞气压太高，主汞齐的位置温度已超过其最佳工作区域，可作如下2方面修正：①降低位置温度，增加主汞齐