宽频镇流器与纳米特制陶瓷阴极荧光灯_secret

1、宽频镇流器与纳米特制陶瓷阴极荧光灯摘 要：巴邢定律为百年来气体放电光源的设计提供了主要的参考工具，尤其是在低气压放电灯的领域，准确率高，非常有价值。纳米特制陶瓷阴极材料在一定区域内吸附电子，成为稳定负离子的特性使巴邢定律失去了准确率。关键字：气体放电 原子碰撞 频率补偿一气体放电灯点燃启动气体放电灯点燃启动，一直是影响灯寿命的关键因素。早在1889年，巴邢就已经发现了非常有实用价值的巴邢定律：气体放电灯在其他条件不变的情况下，着火电压Vs主要受气压P和极间距离L的影响，即Vs是PL的函数。巴邢定律用数学表达式为：Vs=C2(PL)/A+(PL)式中 A=C1/ (1+1/r) ，C1 、C2

2、是实验确定的常数。巴邢定律为百年来气体放电光源的设计提供了主要的参考工具。在荧光灯领域，一直是准确率高、非常有价值。但是，对纳米特制陶瓷阴极荧光灯的领域，就不是那么理想了。这是因为纳米特制陶瓷阴极结构特殊，其荧光灯的点燃启动条件与其它荧光灯不同，影响着火电压的因素较多，在这诸多的因素中PL的影响相对来说变为次要因素，其它条件则成为主要因素，这样巴邢定律就失去了准确率。比如在一定区域内纳米特制陶瓷阴极材料会吸附电子成为稳定负离子特性，巴邢定律就无法确定其对着火电压的影响值。因此，按巴邢定律设计的镇流器，无法让纳米特制陶瓷阴极荧光灯工作在最佳状态，也就是说其设计变量相对不足。荧光灯点燃启动的瞬间是

3、阴极由辉光放电至弧光放电的转化过程；是灯管内阴极由冷态放电至热态放电的转化过程。纳米特制陶瓷阴极荧光灯的阴极材料属非金属材质，启动初期无法借外力预热阴极，阴极不可能在瞬间有热电子发射。纳米特制陶瓷阴极中元素复杂，其荧光灯管充气压力低，第一能量激发不易。因此，按传统制造工艺生产的电子镇流器或电感镇流器，不能充分启动纳米特制陶瓷阴极荧光灯管。为了让纳米特制陶瓷阴极荧光灯特点得到充分的展现，经反复实验，发现用电子宽频镇流器可有效地启动纳米特制陶瓷阴极荧光灯，同时还发现如用电子宽频镇流器启动其它荧光灯，比其它镇流器效果更好。二宽频镇流器设计理念 气体放电光源中观测到的所有物理现象，如气体的热导率、辐射

4、、热损失等，是在放电时间内，气体体积中和有限的气体表面上，发生在管壁和阴极上的各种基本过程总和的具体体现。这些过程表现为电子碰撞。原子外层电子吸收能量，由原来的基态能级跃迁到较高能，当电子从较高能级回到原能级时，多余的能量变为电磁波辐射能的形式放出，激发出光子。在气体放电光源器件中，电子碰撞、辐射及其相互作用的过程是气体放电的电导辐射的主要形式。宽频镇流器设计的基本理念就是要充分提供、补充启动过程中所需的能量，使各种碰撞过程顺利进行，且状态最佳。要做到这些，试想设计的镇流器可做到以下两点：1.提供高次数和宽幅的电流脉冲我们知道目前荧光灯有两种启动工作方式：一种是电子镇流器产生高频窄幅辐射电流脉

5、冲启动方式，另一种为电感镇流器产生低频宽幅辐射电流脉冲启动方式。电子镇流器得到脉冲次数，就损失了脉冲宽度；而电感镇流器得到脉冲宽度，就损失了脉冲次数。这两种镇流器都无法同时满足脉冲次数和宽度的启动工作要求。灯管启动导通以后，镇流器处于低电平电位，不能为灯管提供任何余量补偿。应用时必需与特定灯管相匹配，才能确保荧光灯顺利启动点亮。实际应用中，因误用不匹配镇流器，使灯管两端烧黑，镇流器烧毁的事，时有所闻。宽频镇流器可以解决这一技术难题，其高频脉冲能有效地提高电子激发速度，增加亚稳态原子的数量，中频脉冲能有效地扩大电子激发宽度，增加亚稳态原子产生的概率。高频、中频脉冲共生，产生增益效果：提高激发、电

6、离能力，加大逐级激发、电离机率，创造优越的启动空间和条件，克服了其它电子镇流器和电感镇流器的缺点，使荧光灯启动变得轻松、容易。宽频镇流器独特的设计使在灯管启动工作时含有500Hz-30KHz的脉冲。具有宽频振荡，宽频放大、宽频输出的功能。其高频脉冲电压有利于使荧光灯管内气体电离导通，降低点燃启动电位。而中频脉冲电压由于频带较宽，具有更大的连续脉冲能量，促使荧光灯管能有效地从辉光放电向弧光放电过渡。2. 在交流电过零点时提供功率补偿我们知道电源电压源于低频交流市电（220V或110V、120V、130V等），电流波峰周期性变化，在一个周期内两次经过零点，电流经过零点时放电熄灭。虽然一般镇流器中设

7、有电容器作补偿，但难免整流滤波后的电流波峰出现低谷，串联于回路之后的开关放大电路也会受交流电过零点因素影响，引起自激，造成瞬间停振等弊端。镇流器最终提供给灯管工作的是脉冲电流，在启动时，灯管阴极的温升是灯管工作电流的函数，它不可能按指数变化。纳米特制陶瓷阴极荧光灯管由于参与发光的元素很多，虽然点燃启动时阴极也进行热电子发射，但由于阴极中的元素在转态时，自热能量小，瞬间能量需求高，又因电源电流过零点，阴极功率为零时，消耗了一部分热能，热电子发射量相对不足，就有可能使荧光灯极间的电流中断。宽频镇流器利用电子元件的物理特性和楞次定律的反作用原理，在交流电压过零点时，可为灯管阴极提供功率补偿。这就使自

8、持放电区延长，节省了非自持放电能量，给各种元素转态提供足够的电流，明显缩短启动工作时间，减轻阴极负担，使阴极温升呈指数变化，热电子发射旺盛，提早进入稳定发光，为纳米特制陶瓷阴极荧光灯从点燃启动时的辉光放电到弧光放电过渡提供足够的功率补偿。三. 宽频镇流器应用特点1.有机结合电致发射、场致发射和热致发射宽频镇流器点燃启动纳米特制陶瓷阴极荧光灯初期，利用电致发射、场致发射建立辉光放电；而后由于阴极不断受电子轰击，阴极升温而发射热电子，建立弧光放电。表1宽频镇流器启动T5-28W纳米陶瓷阴极荧光灯工作状态测试表测试项目启动时间（S）管压(v)管流(mA)电极温度()光效（lm/W）0.2162.57

9、1.5347.5680.4105143670106本实验分析研究镇流器启动工作性能，故仅测量了荧光灯管电压、电流、光效、阴极温度变化数据。测试结果表明：宽频镇流器具有迅速使荧光灯管电压下降，电流提升，缩短启动时间的特点，结合电致发射、场致发射和热致发射，降低能耗。其它镇流器若在0.4S内不能完成启动工作,就会损坏或自动关闭，这就无法充分启动纳米特制陶瓷阴极荧光灯管并使其工作在最佳状态。2. 提高荧光灯的光效、寿命荧光灯管的光谱辐射及显色性能，强烈地取决于内置气体与汞齐的比例，在其它条件不变的情况下，汞齐多，荧光灯管的光谱辐射及显色性就好。汞齐储存在灯管的两端，在汞齐相同的条件下，释放汞的多少取

10、决于阴极的温度，而阴极温度直接受灯管电压和灯管电流的影响。由于内置气体和汞齐都工作在饱和状态，汞的损失会导致汞摩尔百分比减少，因而影响灯管工作特性。如果说阴极是灯的心脏，那么汞齐就是灯的肝脏。宽频镇流器能充分挖掘纳米特制陶瓷阴极丰富电子发射的潜能，从而提高荧光灯的光效；电子发射数量大幅度的增加，对汞的需求量相对减少，阴极温度也可相对降低，这样就改善了阴极的工作条件，使纳米特制陶瓷阴极的使用寿命无限长。电子发射的频带加宽使荧光灯的光谱展宽，显色性能改善。宽频镇流器当交流电压过零点时提供灯管阴极功率补偿，此补偿功率是可以计算控制的：PW=E( T2T / T1T )宽频镇流器使荧光灯得到了交流电过零点时的功率补偿，灯管阴极及气体温度不会因交流电过零点时而下降，从而无需要进一步加大电流提高阴极的温度：表2 T5-28W荧光灯管工作状态比较表镇流器荧光灯初始状态工作2000小时工作5000小时阴极温度光效lm/W光效lm/W光效lm/W普通钨丝阴极8506555.441陶瓷阴极7508282.478宽频钨丝阴极8206861.456陶瓷阴极670100.4100.798以上实验是宽频镇流器与