光源知识培训-荧光灯.ppt

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1、光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌5.1低气压汞蒸汽放电的实验研究光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌electrodefillinggasHgArglasstube光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌一.低气压汞放电的最佳汞气压一定管径下存在对应的最佳汞气压T12[φ38]PHg=0.8Paη∝ηuv荧光粉转换效率PHg↓→n↓→PHg↑→n*↑→ηuv↑→PHg↑↑→n*禁锢↑→n**↑→ηuv↓n↑+光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌二.惰性气体的作用和充量1.作用a)BufferGas(缓冲气体)P=0.8Paλ=5cm可能有电子未经碰撞就已运动到管壁而损失掉PA

2、r=100Paλ=0.01cm充Ar使电子的碰撞次数大大增加V*min(Ar)>Vi(Hg)11.57V10.4V光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌b)PenningEffect降低启动电压气体HeNeArKrXeHgH2第一激发电位20.8616.6211.579.988.374.8611.1亚稳态电位19.7216.5711.499.868.284.66/一次电离电位24.521.515.714.012.110.415.4c)减小双极性扩散引起的带电粒子损失d)控制电导率e)减少电极物质的损失光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌2.惰性气体的种类选择与最佳充气压a)气体

3、种类对能损的影响碰撞能量损失以Kr的最小每碰一次的损失碰撞的几率Ar:Kr:Xe=(300/40):(400/84):(700/130)=7.5:4.8:5.4可见，充最好，但无法降低启动电压考虑PenningEffect充Ar光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌b)气压对能耗的影响当PAr=100Paηuv=ηuvmaxPAr↑→n*↑→ηuv↑PAr↑↑→n*↑→ηuv↑略上升→P弹↑↑→ηuv↓实际充200～660Pa(1.5～5torr)光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌三.放电管直径和长度对的影响1.某汞蒸气压下存在最佳管径d↑→禁锢↑→猝灭↑→ηuv↓d↓→双极

4、↑→E↑→Ee↑→n*↓→ηuv↓PHg一定光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌2.长度l越长，越高Pe=Il(E*lc+VAK)Pe一定lc↑→Il↓→P电↓→ηuv↑一般l=(1.2～2.4)m40W100W光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌四.电流密度J对ηuv的影响J↑→Il↑→ne↑→n*↑→ηuv↑J↑↑→ne↑↑→P弹↑→ηuv↓ηuv要求J不宜太大Ws要求J不宜太小J＝0.03～0.13A/cm5.2低气压汞蒸汽放电的正柱理论光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌已知参量：PeriPHgPArIl要求参量：Puv(ηuv)

5、E(Ve)光参数归结求参量：TeneEJ光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌一.基本假设1.放电中仅汞被激发和电离2.电子和离子的迁移率由惰性气体决定3.电子离子损失由双极性扩散决定4.Ve服从Maxwell分布，并且与Vi无关5.Hg由Hg*(6P)的逐次电离产生光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌二.基本方程1.激发态方程(求ne)总激发速率＝总消激发速率2.电离平衡方程(求Te)电子离子对的产生速率＝消失速率光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌3.能量平衡方程(求E)电场输入电子气的能量＝电子碰撞损失能量4.电导率方程(求J)电流密度×J＝eneμeE光源原理与设计—低

6、压水银荧光灯诸定昌5.3荧光粉的光学特性一.荧光粉的定义由紫外经过光致发光的粉状固体材料，称为荧光粉。盐＋激活中心(阳离子，络阳离子)光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌例卤磷酸钙粉Ca5(PO4)3(FCl).Mn.SbSb*→Sb+hν(λ=477nm)兰Mn*→Mn+hν(λ=585nm)橙红通常Cl(20%)F(80%)若Cl比例增加，发光中心向长波移动光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌二.对荧光粉的主要要求1.高的转换效率2.耐光子，电子，离子的轰击(光维持)3.对紫外有强的吸收，对可见有大的透射光源原理与设计—低压水银荧光灯诸

7、定昌三.荧光粉的种类1.卤粉特点：可配制成任意Tc的单一粉种转换效率高于一般的其他粉缺点：缺红色输出，Ra较低(加红粉提高Ra)光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌2.三基色粉分别发射兰，绿，红中心波长的三类粉优点：Ra好，η高耐185，辐射能力强(一般粉受185强紫外照射时，光效较低)缺点：价格是卤粉的50倍光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌5.4荧光灯的设计光源原理与设计—低压水银荧光灯诸定昌一.灯的几何尺寸和电参数1.几何尺寸(d和l)选定d=11～38(mm)l=150～2400(mm)Pl=