荧光灯产生光衰的原因.doc

荧光灯产生光衰的原因荧光灯的光衰，主要来自于节能荧光灯管内的杂相杂质产生的光衰、荧光粉粉体产生的光衰、灯管玻璃产生的光衰，和电子镇流器（驱动功率源）输出特性导致的光衰四个方面。在荧光灯启辉点燃过程中，上述四个方面的因素是同时存在的。并且四个方面的因素互相影响。启辉点燃时间段不同，启辉点燃状态不同，对光衰起主导作用的方面和因素不同。二、荧光灯杂相杂质产生光衰的机理分析（一）、杂相杂质的来源途径分析节能荧光灯管内的杂相杂质，主要来源于灯用原材料和生产过程两个途径。1、原材料的技术性能与相纯度不够的方面（1）、充入的惰性气体：如氪（Kr）气、氩（Ar）气气体纯度不够，含有杂相杂质。（2）、充入的金属汞（Hg）纯度不够，在荧光灯启辉点燃过程中，释放杂相杂质。（3）、阴极导丝、灯丝，在荧光灯启辉点燃过程中，产生理化反应，释放杂相杂质。（4）、荧光粉或荧光粉涂层含有杂相杂质，在荧光灯启辉点燃过程中，游离于节能荧光灯管管内。（5）、电子粉纯度不够，在荧光灯启辉点燃过程中，有杂相杂质游离于节能荧光灯管管内。（6）、灯丝和电子粉，在荧光灯启辉点燃过程中，因离子轰击溅射出Ba、W元素及氧化物。（7）、玻璃明管的技术品质，不能满足制灯工艺技术要求，在制灯过程和荧光灯启辉点燃过程中，碱金属钠（Na）离子析出量过高。 （青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有人将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）2、生产过程工艺控制不严的方面（1）、生产过程工艺控制不严，对灯用原材料产生污染。如：玻璃明管冲洗不干净，粉浆制备或涂粉过程中混入杂质，灯丝绷丝和粘电子粉过程中产生污染，（2）、节能荧光灯管，烤管不彻底，或烤管后产生二次污染。（3）、电子粉分解、激活不彻底，在荧光灯启辉点燃过程中，有杂相杂质游离于节能荧光灯管管内。（4）、节能荧光灯管排气真空度不够，灯管内存有残留杂质。（二）、节能荧光灯管管内杂相杂质的种类在荧光灯启辉点燃过程中，节能荧光灯管内杂相杂质，主要有以下几种。1、氢（H2）。2、氧（O2）。3、水（H2O）。4、一氧化碳（CO）。5、二氧化碳(CO2)。6、碳氢化合物(CH4)。7、重氧（O3）8、Ba、Sr、Ca、W游离元素。9、碱金属钠（Na）离子。（三）、节能荧光灯管内杂相杂质的存在形式节能荧光灯管在启辉点燃过程中，内部微观领域表现出以下理化特性。1、节能荧光灯管内的温度高于环境温度，并且在灯丝附近温度较高。2、节能荧光灯管内的空间处于一定强度的交变电场的激发之中。3、节能荧光灯管内的杂相杂质亦具有一定的温度，并处于交变电场的激发之中，具有一定的能量。4、在温度和交变电场的作用下，节能荧光灯管内的9中杂相杂质，一部分以重粒子的形式，与其它离子发生碰撞。一部分会分解为氢（H2）分子，氧（O2）分子和碳（C）原子，氧（O）原子等，游离于节能荧光灯管内与其它粒子发生各种理化反应。（四）、节能荧光灯管内杂相杂质的理化微循环在温度和交变电场的作用下，节能荧光灯管内的各种杂质元素，会产生各种复杂的元素化合物等理化微循环。1、氧（O2）分子在交变电场的作用下，分解为两个氧（O）原子。氧（O）原子被氧（O2）分子捕获生成重氧（O3）离子。而重氧（O3）离子的寿命很短暂，又会分解为氧（O2）分子和氧（O）原子。这种氧（O2）重氧（O3）离子的微循环，在启辉点燃过程中，实际上一直是在连续不断的在进行着。2、氢（H2）分子和氧（O2）分子，在温度和交变电场的作用下，化和生成水（H2O）。水（H2O）又会分解为氢（H2）分子和氧（O2）分子。形成元素与水的微循环。3、氧（O2）分子和碳（C）原子，在温度和交变电场的作用下，化和生成一氧化碳（CO）或者二氧化碳(CO2)高温的地方会生成一氧化碳（CO），温度低的地方会生成二氧化碳(CO2)。一氧化碳（CO）或者二氧化碳(CO2)，又会分解为氧（O2）分子和碳（C）原子。这种碳（C）原子氧（O2）分子，与化合物的微循环实际上也是存在的。节能荧光灯管内杂相杂质的理化微循环的存在，使得杂相杂质的影响和相互作用变的瞬息多变。各种理化反应也更为复杂、多变，极具暂态性和循环性。节能荧光灯管内杂相杂质的理化微循环的存在，使得杂相杂质产生光衰的机理很难用定态的方法去分析。在启辉点燃过程中，产生光衰的因素更为多样性。对光衰起主导作用的方面和因素，也更具有暂态性和多样性。（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有人将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）（五）、杂相杂质产生光衰的机理分析1、氢（H2）导致节能荧光灯管产生光衰机理分析在节能荧光灯管的启辉点燃过程中，氢（H2）是比较稳定的，一般不与其它元素发生化合反应。氢（H2）的存在，不会直接导致节能荧光灯管产生光衰。氢（H2）是通过改变节能荧光灯管的放电特性，引发其它的理化过程而产生光衰的。机理如下：节能荧光灯管的启辉点燃，涉及到气体放电的辉光放电和弧光放电两个阶段。启辉过程就是一个由辉光放电向弧光放电过渡的过程。辉光放电向弧光放电过渡，实质是一个潘宁效应的电子雪崩过程。在有氢（H2）存在时，氢（H2）与电子、氩(Ar)原子等粒子发生弹性碰撞，吸收并转化了外加激发电场的激发能量，迟滞了电子雪崩效应。为维持放点继续进行，节能荧光灯管必然加大电子发射能量、提高电子温度，补偿氢（H2）吸收和转化的能量。这一微观过程导致灯丝阴极温度提高，灯的启辉电压提高和由辉光放电向弧光放电过渡的时间增加。其结果是：灯丝阴极的蒸发与溅射加剧。蒸发与溅射出来的氧化物粒子和金属粒子，与灯内的其它元素粒子产生化合物或者是直接沉淀于灯管内荧光粉表面上，影响光通量输出而产生光衰。2、氧（O2）导致节能荧光灯管产生光衰机理分析在节能荧光灯管的启辉点燃过程中，氧（O2）-重氧（O3）离子的微循环极具氧化活性。因此，氧（O2）在节能荧光灯管的启辉点燃过程中，通过多种方式导致节能荧光灯管产生光衰。一是：在温度和交变电场的作用下，氧（O2）与金属汞（Hg）产生化合反应，生成氧化汞（HgO）。沉积到荧光粉表面形成色斑，导致节能荧光灯管光通量输出降低，产生光衰。二是：氧（O2）或重氧（O3）离子极具氧化活性，在温度和交变电场的作用下，对灯丝钨的侵蚀非常严重。也可致使灯丝中的掺杂元素暴露或氧化析出，金属溅射加剧。溅射出来的金属钨（W），一部分直接沉积于灯管内荧光粉表面上，影响光通量输出而产生光衰。另有部分与氧（O2）或重氧（O3）化合反应，生成不同价态的氧化钨（WO2、WO3、W2O3）。氧化钨（WO2、WO3、W2O3）是难挥发的物质，会沉积于灯管内荧光粉表面上，影响光通量输出而产生光衰。3、碳（C）导致节能荧光灯管产生光衰机理分析一氧化碳（CO）和二氧化碳(CO2)， 可分两种情况：第一、一氧化碳（CO）比较稳定，会直接沉积于灯管内荧光粉表面上，使管壁黑化影响光通量输出而产生光衰。第二、二氧化碳(CO2)，在温度和交变电场的作用下，较容易分解为氧（O2）和碳（C）原子。氧（O2）导致节能荧光灯管产生光衰机理，上面已经分析分析。碳（C）是一种难挥发的物质，且也不易与氢（H2）发生反应。一种情况是直接沉积于灯管内荧光粉表面上，使管壁黑化影响光通量输出而产生光衰。还有一种情况是在高温条件下与金属钨（W）生成碳化钨（WC、WC2），碳化钨（WC、WC2）也是难挥发物质，会沉积于灯管内荧光粉表面上，使管壁黑化影响光通量输出而产生光衰。（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有人将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）4、水（H2O）导致节能荧光灯管产生光衰机理分析因为水（H2O）会分解为氢（H2）和氧（O2）。因此，水（H2O）导致节能荧光灯管产生光衰机理，其实质是：氢（H2）和氧（O2）导致节能荧光灯管产生光衰的机理。5、重氧（O3）导致节能荧光灯管产生光衰机理分析重氧（O3）会分解为氧（O2）和氧（O）。因此，重氧（O3）包括氧（O）对节能荧光灯管产生光衰的机理，同氧（O2）导致节能荧光灯管产生光衰机理分析。6、碳氢化合物(CH4)导致节能荧光灯管产生光衰机理分析碳氢化合物(CH4)在节能荧光灯管启辉点燃过程中，分解为碳（C）和氢（H2）。造成节能荧光灯管光衰的机理，同碳（C）和氢（H2）的机理。7、Ba、Sr、Ca、W游离元素导致节能荧光灯管产生光衰机理分析Ba、Sr、Ca、W游离元素是溅射出来的重粒子，第一种情况是：沉积于灯管内荧光粉表面上，使管壁黑化影响光通量输出而产生光衰。第二种情况是：与金属汞（Hg）进行理化作用，生成金属汞（Hg）齐。第三种情况是：与氧（O2）化合生成氧化物粒子。均会沉积于灯管内荧光粉表面上，使管壁黑化影响光通量输出而产生光衰。8、碱金属钠（Na）离子导致节能荧光灯管产生光衰机理分析碱金属钠（Na）离子，是节能荧光灯管启辉点燃过程中，从玻璃管中游离出来的。与金属汞（Hg）生成钠汞齐，沉积于灯管内荧光粉表面上，使管壁黑化影响光通量输出而产生光衰。9、要说明的是：由于氧（O2）、Ba、Sr、Ca、W游离元素和碱金属钠（Na）离子等等重粒子，不断地消耗金属汞（Hg）。在达到一定程度后，必会影响节能荧光灯管内的饱和汞蒸汽压。影响光致发光物理过程中的光激发能量，将会严重影响光通量输出，导致光衰严重。三、荧光灯荧光粉产生光衰的机理分析在节能荧光灯管启辉点燃过程中，导致荧光粉产生光衰的因素涉及到较多方面。并且，各单色粉的光衰机理也有差异。但是归纳起来荧光粉的光衰，主要来自于粉体自身产生的光衰和生产工艺因素产生的光衰两个方面。表现为：荧光粉本体杂相杂质光衰、表面光衰、涂层质量光衰和生产工艺产生的荧光粉光衰。这其中深层次上的荧光粉粉体劣化，是导致荧光粉产生光衰的本质因素。（一）、荧光粉本体杂相杂质产生光衰的机理分析这里讲的杂相杂质指的是荧光粉粉体本身的。节能荧光灯管使用的铝酸盐系列三基色荧光粉中，通常含有的杂相杂质有：Al2O3、MgAl2O4和Ba Al2O4。节能荧光灯管启辉点燃过程中，在温度和交变电场的作用下，Al2O3会形成色心或者是晶格缺陷，吸收253.7nm紫外激发光能量和可见光能量。降低光通量输出，导致光衰。（二）、荧光粉表面产生光衰的机理分析荧光粉晶体表面，有化学键不完整、晶格缺陷时，荧光粉表面原子会处于不稳定的状态。节能荧光灯管启辉点燃过程中，在温度和交变电场的作用下，荧光粉表面不稳定的原子，会从它原来的位置上逃逸下来，导致局部晶格变的无序。无序的晶格引起荧光粉发生劣化，劣化的荧光粉表现为：吸收253.7nm紫外激发光能量和可见光能量。降低光通量输出，导致光衰。（三）、荧光粉涂层质量产生光衰的机理分析荧光粉涂层质量，包括涂层的致密程度和涂层的厚度。1、荧光粉涂层的均匀、致密、细腻程度，不仅是节能荧光灯管的外观质量，对节能荧光灯管的光通量输出和光衰影响很大。荧光粉涂层粗糙时，在温度和交变电场的作用下，金属汞（Hg）离子很容易通过荧光粉涂层的间隙轰击玻璃管。会有一部分金属汞（Hg）离子渗透到玻璃管内，致使玻璃管产生黑化。另在金属汞（Hg）离子的轰击下，玻璃管会析出碱金属钠（Na）离子，在荧光粉表面生成钠汞齐，致使节能荧光灯管的黑化。黑化的节能荧光灯管，降低光通量输出，导致光衰。2、荧光粉涂层的厚度，应该有一个最佳值。荧光粉涂层的厚度过薄，紫外线特别是185nm的紫外线，会穿透荧光粉涂层，加速荧光粉发生劣化，降低光通量输出，产生光衰。并且，启辉点燃时间越长，光衰幅度越大。（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有人将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）（四）、生产工艺产生的荧光粉光衰机理分析这里讲的生产工艺，指的是节能荧光灯管的生产工艺过程。生产工艺产生的荧光粉光衰，主要来自于生产过程的制粉与涂粉、烤管、灯丝分解和排气三个方面。第一个因素是：烤管过程中荧光粉吸附残留的黏结剂，致使在节能荧光灯管启辉点燃过程中，荧光粉表面产生黑化，降低光通量输出，产生光衰。第二个因素是：烤管过程中温度过高，致使荧光粉产生猝灭中心。在节能荧光灯管启辉点燃过程中，荧光粉的猝灭中心受185nm紫外线辐射不断地劣化，吸收253.7nm紫外激发光能量和可见光能量。降低光通量输出，导致光衰。其它的因素基本上，与节能荧光灯管内杂相杂质的机理相同。（五）、荧光粉粉体产生劣化的机理分析上面关于荧光粉产生光衰的分析中，涉及到了在启辉点燃过程中，荧光粉粉体劣化。科学研究也已经表明，