汞齐与节能荧光灯

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1、汞齐与节能荧光灯前言    节能荧光灯由于管壁负载大，温度高而导致“温升光衰”严重，而固态汞可解决温升而造成的光衰问题，提高发光效率25～30％。同时，汞齐由于在常温下汞蒸汽压力很低，仅是液汞的1/10，又是固态状，所以采用汞合金铟汞、铋铟汞的汞丸、汞齐可消除灯管生产运输和使用过程中的汞污染。即使灯管破损，由于汞齐呈固态，在常温下不易流失，解决了环保问题。应用汞齐，不仅可以提高荧光灯管的品质，而且可达到节能环保、安全用汞的目的。因此，汞齐荧光灯管是环保节能的需要，是利国利民的“绿色照明”产品。 二、汞齐的主要功能是确保PH＝0.8

2、Pa，克服温升光衰。当灯管内的汞气压PH>0.8Pa（对应的管壁温度约40～45℃）时，随着管壁温度的上升，PH也升高，大约每升高1℃发光效率将下降0.8％，这种随管温上升而光通量下降的现象称为温升光衰。如何克服温升光衰是节能荧光灯研制开发中的主要课题。其关键就是如何使灯管内始终保持最佳汞气压PH＝0.8Pa。有些紧凑型荧光灯管在研制设计一个冷端（如H型灯），使灯管燃点时管壁温度始终保持在40～45℃达到控制PH＝0.8Pa的目的。但是大多数的节能灯都无法设计出“冷端”。特别是带密封灯罩的球灯、SL灯及大功率的3U、4U环形灯和无

3、极灯等都只能采用汞齐来控制汞气压，确保PH＝0.8Pa。1.汞齐的功能汞齐是由少量汞元素与Bi、In、Pb、Sn、Ag等金属元素形成的一元或多元合金。其金相结构与汞含量的关系甚大。图1为典型的T－X曲线（汞齐的金相结构及汞含量的关系曲线）图中Tm是不含汞时金属或合金的熔点；Xm是0℃时汞齐形成固态的最高汞含量。现以汞含量为X1的汞齐为例作一条纵线，可以看出：TT2时，汞齐呈液态；当T1

4、 现在，进一步观察汞齐的汞气压随着温度上升而变化的情况。图2为汞齐的汞气压与温度的关系曲线。从图2可见，汞齐的汞气压在固态和液态的温度区域内均随温度的升高而迅速上升，但是在固液共存态，即T1与T2之间的温度区域内汞气压的上升比较平缓，使整条曲线形成了一个较宽的“台阶”——非常有用的台阶现象。当然，并不是所有汞齐的“台阶”都能被有效地利用，只有那些在适当的温度范围内所形成的“台阶”，处于汞气压在0.8Pa（6×10－3乇）附近的汞齐才有实用价值。   目前在国际上获得广泛应用的是Bi－In－Hg和Bi－Pb－Sn－Hg两种汞齐。图3

5、液汞及各类汞齐的特性曲线 图3显示了目前国内外常用的各类汞齐及液汞的特性曲线。图中Tm为各类汞齐最佳工作温度区域的中心点。（1）①液汞Tm0.8Pa＝42～45℃②ZnHgTm0.8Pa＝45～48℃（无台阶特性）③B汞齐BiPbSnHg12％Tm0.8Pa＝55℃（±20℃）④A汞齐BiPbSnHg6％Tm0.8Pa＝65℃（±30℃）⑤G汞齐BiInHg4.5％Tm0.8Pa＝85℃（±35℃）⑥K汞齐BiInHg5％Tm0.8Pa＝90℃（±40℃）⑦M汞齐BiPbSnHg3％Tm0.8Pa＝72℃（±30℃）⑧O汞齐BiP

6、bSnHg15％Tm0.8Pa＝50℃（±10℃）注：O型熔点145℃低温特性接近液汞，适用于各类裸灯。（2）辅助汞齐、低温吸汞（熄灯吸汞）高温放汞（启跳放汞）帮助灯管起动，加速光通量建立。用量：每片2×7毫米，每支灯2～3片注：辅汞齐尽量离灯丝远一点，只要不碰玻璃即可。（3）主汞齐规格：Φ1.0±0.1毫米，Φ1.5±0.1毫米，Φ1.9±0.1毫米，Φ2.1±0.1毫米，Φ2.7±0.1毫米图4显示了各类汞齐及液汞在带罩3U灯中，光通量与温度的曲线。从图中可见，在3U20瓦、13瓦、7瓦三种灯管中液汞的最佳温度40～45℃，随

7、温度上升光衰加大。BiPbSnHg60％最佳温度65℃，有个比较宽的工作温度区域。BiInHg4.5％最佳温度85℃工作温度区域最宽。封闭泡壳内温度与灯管光输出的曲线图（高、中、低功率整灯测试）图4各类汞齐和液汞的发光效率与管壁温度的曲线图中：A－20瓦3U灯；B－13瓦3U灯；C－7瓦3U灯；A1B1C1采用BiInHg4.5％（G型汞齐）；A2B2C2采用BiInHg6％（A型汞齐）；A3B3C3采用液汞 2.辅汞齐的作用机理为什么要用辅汞齐呢？请看图5所示的SL灯的启动特性曲线，也就是灯管启跳点燃后光通量的上升与时间的关系曲

8、线。图中虚线是仅用主汞齐的特性曲线：实线是同时采用辅汞齐的启动特性曲线。从图5可见，若仅用主汞齐（Bi－In－Hg）灯管启跳后需要15分钟才能达到约90％的光通量。为了尽快亮起来，必须采用辅汞齐使灯管内的汞气压加速升高到最佳值，对灯管的启动特性曲线