节能灯制造过程中色容差的控制

1、期节能灯制造过程中色容差的控制魏冰(厦门通士达照明有限公司,福建厦门361100摘要色容差是节能灯颜色性能方面的一个重要指标。分析了节能灯制造过程中三基色荧光粉的配比及涂粉工艺对色容差的影响,提出了能较好地控制色容差和色参数一致性的配粉及涂粉方案。关键词三基色荧光粉色容差配比涂粉方式调整Discussion on Color Tolerance Control DuringCFL Manufacturing StageWei Bing(Xiamen Topstar Lighting Co,Ltd,Fujian Xiamen361100Abstract:Color tolerance is a

2、critical indication of color performance for energy efficient lampThe influence of tricolor phosphor proportioning and coating on color tolerance are analyzedThe proportions and coating techniques that can control color tolerance and uniformity well are proposedKey words:tricolor phosphor;color tole

3、rance;proportion;coating method;adjustment前言色容差是衡量节能灯颜色性能的一个重要指标,国家标准对其有明确的考核要求。影响节能灯色容差的有多方面因素,如荧光粉配比和涂覆工艺、灯管用汞种类、排气时的氩量控制、灯管和镇流器的匹配等等。本文从稀土三基色荧光粉的配比及涂粉工艺角度进行分析,探讨在节能灯生产过程中应如何控制灯的色容差及提高灯的色参数一致性。1标准色度坐标目标值及色容差1.1标准色度坐标目标值我国节能灯国家标准GB/T172632002规定的标准颜色灯的色品坐标目标值如表1所示。1.2色容差色容差是实测节能灯坐标值(x,y偏离标准色表1自镇流荧光灯

4、的标准颜色特征颜色代表符号TC(K色品坐标目标值度坐标目标值的距离。国家标准规定灯的色度坐标(x,y的初始读数距离标准色度坐标应在5SDCM之内,即色容差5。SDCM可由以下公式求得:g11x2+2g12xy+g22y2=(SDCM2式中,xx相对于目标坐标值的误差;yy相对于目标坐标值的误差;g11、g12、g22由标准颜色确定的系数(见表2。魏冰:节能灯制造过程中色容差的控制11表2标准颜色系数颜色g11g12g22F6500(日光色861044010445104F5000(中性白色561042510428104F4000(冷白色39.510421.510426104F3500(白色381

5、042010425104F2700(白炽灯色4410418.6104271042荧光粉配比对节能灯色容差的影响稀土三基色荧光粉是由发红色、绿色、蓝色光的三种单色粉根据制灯要求按不同比例混合而成的,所以它们的配比直接影响节能灯的色温和色容差。但荧光粉配比相同而灯管规格不同的荧光灯,由于灯管长度、管径、阴极发射强度不同,它们的色参数也会不同。2.1荧光粉配比对同规格节能灯色容差的影响目前紧凑型荧光灯普遍使用稀土三基色荧光粉,它们是发红光的Y2O3Eu3+(主峰值为611nm、发绿光的CeMg Al11O19Tb3+(主峰值为543nm、发蓝光的BaMgAl10O17Eu2+(主峰值为450nm,其

6、发射光谱曲线如图1所示。这三种单色荧光粉按一定配比混和可以制成色温从2700 7000K任意光色的荧光灯 。图1三种窄带荧光粉的发射光谱对于色温为2700K的节能灯可以不添加蓝粉。我们用不同配比的红粉和绿粉制成了20W T3螺旋灯管,测得灯管的色参数如表3所示。从表中可以看出不添加蓝粉的荧光粉的配比和色容差的关系:红粉的比例越高,荧光灯色坐标x值越大、y值越小,显色指数越高,色容差越小。表3不同红、绿粉配比的同规格灯管色参数红粉与绿粉的配比TC(K色坐标x y降低约0.003。表4红、绿、蓝粉配比不同的同规格灯管色参数红粉、绿粉、蓝粉的配比TC(K色坐标x ySDCM表5同种荧光粉配比的不同规

7、格灯管的色参数功率(WTC(K色坐标x y从表5数据可以看出,以同种荧光粉配比制成的20W灯的色坐标与11W灯的相差很大,x相差0.0111,y相差0.008;色容差相差高达几十倍。所以在节能灯生产中,要根据节能灯的规格确定相应的荧光粉配比,这样才能使制成的灯管色参数一致性较好,色容差符合要求。3涂粉工艺对节能灯色容差的影响制灯厂在确定了每个灯管规格的三基色荧光粉配比后,还不能保证能生产出色参数一致性良好的产品,涂粉工艺的控制也会对色参数产生影响。3.1涂粉方式对节能灯色容差的影响目前制灯厂所用的螺旋灯涂粉方式有吸涂、喷涂和圆涂。吸涂法和喷涂法都是将灯管垂直放置,粉浆从螺旋灯的一支脚喷入。二者

8、的区别在于吸涂法是粉浆从另一支脚吸出,喷涂法是粉浆从另一支脚自然流出,然后送隧道式烘箱加热烘干。吸涂法和喷涂法的工艺特点都会使粉浆由于重力原因较多地沉积在每一螺旋圈的下半部,上部较少,这两种涂粉方式是有积粉涂粉方式。圆涂法是指灯管水平放置,将适量的粉浆从螺旋灯的一支脚打入,螺旋管绕轴心转动,边旋转边进入烘箱烘干。在圆涂工艺中,灯管水平放置,粉浆在螺旋管中边旋转边烘干,不存在螺旋圈下半部积粉的问题,整个灯管粉层厚度较均匀。粉浆是由三基色荧光粉加入辅料配制而成,三基色粉的相对密度不同(红粉为5.18,绿粉为4.22,蓝粉为3.85,其中红粉相对密度最大,比较容易沉积。吸涂法是用负压将粉浆从另一支脚

9、吸出,红粉的流速更快,沉积最多,造成积料带红粉较多,非积料带的整个涂层红粉含量较少。因此同样配比的荧光粉,用吸涂法生产的灯红粉含量最少,色坐标值最低。表6是用同种配比荧光粉以不同涂粉方式制成的T3螺旋20W灯管的色参数。表6同种荧光粉配比、不同涂粉方式的灯管色参数涂粉方式TC(K色坐标x yR a SDCM从表6数据看出,同样的灯管规格及荧光粉配比,用吸涂法的灯色坐标最低,从而色容差也较大。所以在节能灯生产中,要明确不同的涂粉方式,使用不同的荧光粉配比,才能有效地控制节能灯的色容差。例如,对于同样规格和色温的灯管,用吸涂涂粉方式时需适当提高红粉的配比以减小色容差。3.2粉层厚度对节能灯色容差的

10、影响节能灯是根据低气压放电原理制成的。大家所看到的节能灯的发光光谱实际上是由荧光粉在紫外线激发下的发光光谱与汞发出的可见光区光谱(特别是蓝色谱线叠加而成的。因而荧光粉在制成灯管以后,灯管的色坐标(x,y值与粉的色坐标相比会出现偏小的现象。粉层太薄,紫外辐射转换可见光的效率低,可见光区发光的汞光谱(特别是蓝色谱线相对较强,则灯管的色坐标(x,y值比正常值偏低;粉层太厚,会引起可见光被吸收,灯管光输出也减少,则灯管的色坐标(x,y值也会变化。我们以不同的粉层厚度做成T2螺旋灯管进行测试,测得色参数见表7。表7不同粉层厚度的灯管色参数序号粉重(g/只色坐标x ySDCM注:粉层厚度用荧光粉的粉重衡量

11、。从表7数据看出,粉层越薄,灯管的色坐标(x、y值越低。所以在节能灯涂粉过程中,粉层厚度的控制非常重要,特别是批与批之间,粉层厚度不能差异太大,这样才能保证生产出来的灯管色参数一致性好,色容差符合要求。4色容差的调整在节能灯生产中,如果灯色坐标偏离标准色度坐标,我们需要调整色坐标,使色容差符合国家标准要求(SDCM5。在节能灯大量生产前,我们先对投产的规格根据经验值做个小样测试,测出色坐标为(x1,y1,根据该颜色的标准色度坐标(x,y(见表1算出色坐标漂移x=x1x,y=y1y。通过大量经验数据得出,单色粉的增加比例与色坐标漂移程度的关系如表7所示。则根据表8可以算出要得到标准色度坐标需要添

12、加的单色粉的比例。表8色坐标漂移幅度与单色粉增加比例的关系添加1%的单色粉x轴漂移y轴漂移红粉0.003 0.0050.003 0.005绿粉0.003 0.0050.003 0.005蓝粉0.003 0.0050.003 0.005(下转第20页(2光输出过于分散灯具光强角过大,可能造成黑板上沿太亮、下沿太暗的情况,不能满足要求。如图7配光的灯具在270 0方向和0 90方向光强变化不明显,射向黑板上沿和黑板下沿的光强基本相同,按图4安装尺寸,根据照度、距离、光强三者之间的关系可算得黑板上、下沿照度的差距为3倍左右,最终得到的照度均匀度在0.5左右,很难达到0.7的要求 。图7光输出过于分散

13、的黑板灯具配光曲线(3配光合适、照度过低灯具配光形状符合要求,但使用光源的总光通量过低,则整个黑板的平均照度值过低,可能连最低标准500lx都达不到。4结论(1教室灯具的种类很多,选择灯具的关键是要把灯具和使用场所的特点结合起来,合理地选用灯具才能发挥出灯具的最大特点,提高灯具的利用效率。(2黑板灯具要在设计阶段充分考虑灯具的光强分布,把光反射到需要的地方去。黑板灯具的灯具效率值不能完全反映灯具实际的使用效果,还应根据使用要求,看它的50%最大光强角大小是否合理。参考文献1周太明,周详,蔡伟新光源原理与设计(第二版M上海:复旦大学出版社,2006,122GB500342004建筑照明设计标准S3GBJ13390民用建筑照明设计标准S4上海市中小学校教室专用灯具及现场照明技术要求(2009年修订版(上接第12页例如,对于T3螺旋13W2700K灯,根据经验值配比先配一个荧光粉试样,做成灯管后测得灯的色坐标为(0.4550,0.4270,由表1中2700K标准色度坐标算出偏差x=0.008,y=0.007,即x值需增加0.008,y值需减小0.007。然后根据表7算出约要加2%的红粉既可达到此色温的色坐标目标值。再按调整后的配比做一个小样确认,就可以确定该规格灯大量生产