利用色温变化优化汞齐灯管的设计.doc

利用色温变化优化汞齐灯管的设计 扬州神珠电子器材厂总工程师朱升和汞齐是典型的节能环保电光源材料，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的位置温度。 在节能灯的设计中，汞齐有两种放置方式，即内置式和外置式。内置式适用于管壁温度较低的裸体直管型或国内紧凑型灯管，可以采用含汞量较高，粒径较小的汞齐，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。 本文重点介绍采用外置式汞齐灯管的设计、如何选用恰当的汞齐，并依据“色温的变化”，来修正光通量的曲线。 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，很容易地测出光通量、管流、管压对时间（即温度的）的变化曲线，并通过光通量、管流、管压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，以及如何修正光通量曲线。 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）。难以用来调整光通量曲线。但可以通过测定色温来判定主汞齐的设计是否洽当，并可用来修正光通量曲线。二、色温与灯管内汞气压的关系 节能灯的发光原理是依赖于汞原子释放的253.7nm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和不同的发光效率，因此灯管的光参数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253.7nm、185.0nm紫外线之外，同时还释放出两条可见光，435.8nm兰光和546.1nm绿光。我们所测定和观察到的色温，实际上是三基色荧光粉发光和435.8nm 兰光与546.1nm 绿光的综合。三基色荧光粉发光效率取决于253.7nm 紫外线的有效激发强度，当Ph=0.8Pa时，粉发光可以获得最强的253.7nm紫外线激发强度，光效最高；而此时435.8nm兰光和546.1nm绿光强度很低，大约占汞原子辐射总能量的4。 从图（1）可见：兰绿可见光色强度与灯管内的汞气压是成正比的，不同的汞气压产生的兰绿可见光的强度是不同的，对整灯色温的影响也是不同的。 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汞气压的变化；因此，可通过灯管色温的变化来判定灯管内汞气压的情况。 三、色温、光通量的理想曲线 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”的曲线正常为“双峰长平”曲线。 如图（2）所示： 曲线的启始亮度取决于灯管在室温下所保持的汞气压，随着辅汞齐大量放汞，汞原子逐步向正柱区扩散转移，使亮度逐步爬升。当亮度爬升到第一峰时，对应的汞气压为0.8Pa，此时色温亦为标准色温；当辅汞齐释放的汞原子，全部扩散到正柱区后，正柱区的汞气压就“纠往而过正”从欠汞状态变到汞原子过剩的状态，此时亮度降低，色温升高，形成了一个马鞍型的底部；随着主汞齐的控制力加强（吸收多于的汞原子）使得亮度逐步回升，色温逐渐降低到标准值，正柱区可以长时间保持在0.8Pa的汞气压，使灯管稳定在最高的亮度和标准的色温。 四、通过光通量和色温的曲线异常来修正汞齐灯管的设计 理想的光通量（对时间）的曲线，应为“双峰长平”曲线。若灯管的亮度恢复到第二峰后不能长时间保持，而又逐渐下降即是异常曲线，这表明汞齐灯管的设计是有缺陷的，可考察色温的变化作出判断。 如图（3）所示：  1.第二峰后，亮度下降，色温上升。表明正柱区的汞原子过剩，汞气压超过0.8Pa，可采取如下对策：降低主汞齐的位置温度，增加主汞齐与灯丝的间距（增长支撑玻杆），这可能受到整灯装配的限制；调换温度特性更高的汞齐来适应既定的位置温度。  2.第二峰后，亮度下降，色温也下降。表明正柱区处于欠汞状态，即主汞齐的特性温度太高，吸汞能力太强，既定的汞齐位置温度达不到主汞齐的需求，汞气压低于0.8Pa，可采取如下对策：提高主汞齐的位置温度，缩短主汞齐与灯丝的间距（缩短支撑玻杆）；调换温度特性较低的汞齐，适应既定的位置温度。 荧光灯中的色温，主要取决于三基色荧光粉的配比，同时也受到正柱区内汞气压的影响，色温与汞气压成正比关系；因此，可以通过色温的变化，来反映正柱区汞气压的大小。在汞齐灯管中，正柱区的汞气压取决于主汞齐的工作温度；因此，可以通过色温的变化，来判断主汞齐的设计是否恰当。