无臭氧紫外线杀菌灯及其长寿命技术

1、无臭氧紫外线杀菌灯及其长寿命技术冃前，市场上常用的低压紫外杀菌灯管有硼酸玻璃和石英玻璃两种。前者紫外输出能量较低，后者因制造工艺的限制，使用寿命普遍偏短，一般只有20003000小时，更换频繁, 也很不经济，且两种玻璃制成的灯都会产生臭氧。笔者与同仁们一起对用于高纯水净化的无 臭氧紫外线杀菌灯进行了分析和研究，以期提高灯的寿命。二、无臭氧紫外线杀菌灯的特点 无臭氧紫外线杀菌灯（以下简称无臭氧杀菌灯）属低气压弧光放电光源。它采用掺钛石英玻璃，可以滤掉灯燃点时产生臭氧的1850A光，使灯不产生或产生极少臭氧。当空气中的 臭氧浓度超过OSmg/n?时，人便会出现头痛、胸闷、胸痛等症状；浓度再高时，会

2、危及生命。 这对在纯水站工作人员的健康十分不利。同时，臭氧会破坏高纯水的电导率。电导率是衡量 水质的重要指标之一。由于生产石英玻管工艺的限制，较长的灯管管径一般不能做得太粗，因此无臭氧杀菌灯的外径一般只有1618mm左右。它比一般荧光灯管径（26mm,38mm）更细，制灯工艺要求更为严格。无臭氧杀菌灯常用的规格有220V30W, 220V40W,配以镇流器。电路较荧光灯略有不IIII同，见图1。这种电路采用电感、电容在串联谐振时产生高电压,将灯启动点燃O使用时，无臭氧杀菌灯被放置在通过式紫外光线杀菌装置里,见图2o启动电容K 220v丽器图1无臭氧杀菌灯电路图图2通过式紫外线杀菌装置87#1密

3、封装置2外壳3石英套管4紫外线灯管#三、彩响灯寿命因素的分析 众所周知，普通40W荧光灯寿命为8000小时，有的厂家甚至做到10000小时以上。而普通无臭氧杀菌灯寿命只有它的1/4-1/5,究竟是什么原因，我们认为值得研究。1. 压封工艺对灯寿命的影响荧光灯采用煤氧焰封口工艺，灯阴极在封口过程中几乎不受热辐射影响；无臭氧杀菌灯采用氢氧焰将石英玻璃烧熔，然后趁热与钮箔压在一起的工艺。此时熔融状的石英玻璃至少 在15001600°C左右，阴极离压封部位仅2025mm,处于受热发红状态，温度达800900°C。对F三元碳酸盐电子粉，此温度恰是分解温度，其反应方程式如下:CaCO3

4、CaO+CO2 tSrCO3SrO+CO2 tBaCO3BaO+CO2 t曲此看出，压封时，灯阴极已经受了一次高温分解的过程。这是影响灯寿命的因素之一。2. 灯丝构造对灯寿命的影响灯丝是灯的重要部件之一。灯丝作为电极发热源和电子粉的载体，其结构形式将直接影响到阴极热点温度、启动性能、电子粉的涂敷量和灯的寿命，特别是管径较细的无臭氧杀菌灯。从荧光灯原理得知：阴极除承担发射电子外，还承受离子流的轰击，而灯管直径和电流 密度有一定的比例关系，当电流和汞压力不变时，管径越细电流密度就越大。此时，阴极的 热量增加，导致溅射加剧，电子粉耗量增加，从而缩短灯寿命。这是影响灯寿命的另一因素。3. 不匹配封接灯

5、寿命的影响。这点往往被制造厂家所忽视。普通石英玻璃的膨胀系数为5.4X10-7/C,钮的膨胀系数为49X10VC,两者封接，膨胀系数相差近10倍。玻璃容易产生内应力，导致慢性漏气。无臭If氧杀菌灯用玻璃是掺钛石英玻璃，膨胀系数比普通石英玻璃更小，压封后的内应力更大，慢 性漏气率有时高达25%,严重地影响了灯的寿命。4. 石英玻璃的选择对类寿命的影响起初，我们使用的玻璃是气炼法生产的。这种玻璃含OH根高达200ppm, 1000°C释气量在1.2ml/100g以上。灯在燃点时杂质气体不断释放出来，导致灯寿命减短。四、措施及实验 前面，我们粗浅地分析了影响无臭氧杀菌灯寿命的一些原因。针对

6、这些因素，我们采取了一哇措施并用实验验证。】.用新型电子粉代替常用的三元碳酸盐电子粉，可以克服以上缺点。实验发现，将碳酸锁等儿种碳酸盐同某一种氧化物经800-1000°C和13001400°C高温烧制后，再经200小时的 球磨，可制得新型耐高温电子粉。其性能情况见表1。表1两种电子粉性能对比名称制灯涂敷与灯丝耐髙温耐中毒耐离子轰数量方法的附着力击性能三元碳酸盐电子粉耐髙温电泳法牢固不耐高温浸涂法牢固耐高温有轻度中毒现象无中毒91#电子粉2.改变灯丝结构。实验表明，用双芯丝制成的三螺旋结构的灯丝无论从启动性能、电子粉涂敷量还是耐离子轰击情况，均优于紫外线杀菌灯常用的双螺旋灯丝

7、。特别是电子粉的涂 敷量，双螺旋灯丝为78mg（灯丝涂满圈），三螺旋灯丝可达10llmg,无疑对无臭氧杀菌灯 寿命的提咼十分有利。h降低慢性漏气率 a.改变钳箔厚度。钮箔同石英玻璃封接，靠铠片经退镀后两边形成的刃边同石英玻璃密封。鋁箔太厚，刃边不易密封，且内应力较大，产生慢性漏气；钮箔太簿，易压断钮箔，形u成断路，造成制灯废品。一般厂家采用的钮箔厚度为0.0350.040mm。通过实验，我们采用 的厚度为0.0280.032mm,效果十分明显。b选用掺钛量适中的石英玻璃。实验表明，石英玻璃中钛的含量越多，玻璃的膨胀系数越小.见图3,这对压封密封性能不利。实验还表明，玻璃中钛含量越多，对截止紫外

8、光波长就越长，甚至可能会滤掉有用的2537A光，见图4。这对灯的紫外能量输出不利，减弱灯的杀菌效果。但是玻璃中掺钛量过E 200ppm 以下,少，灯产生的臭氧量就多，起不到无臭氧的目的。目前, 其透紫外性能经国家建材部建材料研院测试，符合要求。膨胀系数(x 10*7/c)10080604020015002000250030003500X auJ 23456掺钛量(%)图4三种石英玻璃的透射曲线图3 TiCh含量对石英玻璃的影响(10 100 °C)1.掺钛量为0的石英玻璃2.掺钛量为0.02%的石英玻璃3.掺钛量为2%的右英玻璃20002500.30003500X(A)5掺钛石英玻璃

9、的光谱投射率曲线4.选用真空熔融法生产的掺钛石英玻璃。据测试，采用此法生产的掺钛石英玻璃，°H 根含量低于9ppm, 1000°C释气量在0.25ml/100g以下。较气炼法相比，OH根含量低20多倍, 释气量也低近5倍。五、效果将以上几种改进技术，综合用于无臭氧杀菌灯，并对批量生产的200V 40W灯的性能参数进行了测试。1.寿命：6000小时，比普通石英管杀菌灯提高23倍。2.紫外能量输出：经厂计量检测中心对10支样灯检测，0小时紫外输出比用三元碳酸盐电子粉的石英管杀菌灯低1.18%o分析原因，这是耐高温电子粉本身的特性所决定的。100 小时紫外输出比三元碳酸盐电子粉的

10、石英管杀菌灯提高5,71%。3.杀菌能力:这是杀菌灯的重要指标之一a.测试方法：杀菌率同杀菌装置的水流量有关。水流量大，水中的细菌（例如枯草芽胞杆菌、大肠杆菌等）受紫外光线照射的时间短，杀死率不高；但水流量太小，又会影响水量 的正常供应。测试的流速为2n?/小时，测试的水温为15°COb.测试结果：经取样送检水样分析的指定单位江苏省化工研究所检测，细菌杀灭率在99%以上，符合电子工业生产的杀菌要求。4.电导率：高纯水电导率0.1微姆/厘米，符合生产要求。六、结语无臭氧紫外杀菌灯长寿命技术的研究，有助于生产成本的降低和利用率的提高。但是作 为低压气体放电光源来讲，影响灯的因素很多。例如：填充气体的种类、气压大小、排气工 艺的不同等等，都有很多工作可做。相信经过光源同行的共同努力，无臭氧紫外线杀菌灯会 达到个更新更高的水平。（胡进）C波段紫外线的灭菌作用1紫外线1802年德国物理学家里特（Ritte）发现一种人眼看不见的光线，它位于可见光谱的紫光区的外侧，被称为紫外光或紫外线。紫外线一