光源原理与设计 — 低压水银荧光灯

1. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 5.1 低气压汞蒸汽放电的实验研究

2. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 electrode filling gas Hg Ar glass tube

3. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 一.低气压汞放电的最佳汞气压 一定管径下存在对应的最佳汞气压 T12[φ38] PHg=0.8Pa η∝ηuv 荧光粉转换效率 PHg↓→n↓→PHg↑→n* ↑→ηuv↑ →PHg↑↑→n* 禁锢↑→n**↑→ηuv↓ n ↑ +

4. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 二.惰性气体的作用和充量 1.作用 a)Buffer Gas (缓冲气体) P=0.8Pa λ =5cm 可能有电子未经碰撞就已运动到管壁而损失掉 PAr=100Pa λ =0.01cm 充Ar使电子的碰撞次数大大增加 V*min(Ar)>Vi(Hg) 11.57V 10.4V

5. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 b)Penning Effect 降低启动电压 气体 He Ne Ar Kr Xe Hg H2 第一激发电位 20.86 16.62 11.57 9.98 8.37 4.86 11.1 亚稳态电位 19.72 16.57 11.49 9.86 8.28 4.66 / 一次电离电位 24.5 21.5 15.7 14.0 12.1 10.4 15.4 c)减小双极性扩散引起的带电粒子损失 d)控制电导率 e)减少电极物质的损失

6. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 2.惰性气体的种类选择与最佳充气压 a)气体种类对能损的影响 每碰一次的损失 碰撞能量损失以Kr的最小 碰撞的几率 Ar : Kr : Xe=(300/40):(400/84):(700/130) =7.5 : 4.8 : 5.4 可见，充最好，但无法降低启动电压 考虑Penning Effect 充Ar

7. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 b)气压对能耗的影响 当PAr=100Pa ηuv=ηuvmax PAr↑→n*↑→ηuv↑ PAr↑↑→n*↑→ηuv↑略上升 →P弹↑↑→ηuv↓ 实际充200 ～660Pa(1.5 ～5torr)

8. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 三.放电管直径和长度对的影响 1.某汞蒸气压下存在最佳管径 PHg一定 d↑→禁锢↑→猝灭 ↑→ηuv↓ d↓→双极↑→ E↑→Ee↑→n* ↓→ηuv↓

9. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 2.长度l越长，越高 Pe=I l (E*lc+VAK) Pe一定 lc↑→Il↓→P 电↓→ηuv↑ 一般 l=(1.2 ～ 2.4)m 40W 100W

10. 光源原理与设计—低压水银荧光灯 诸定昌 四.电流密度J对 ηuv 的影响 J↑→ Il ↑→ ne↑→ n*↑→ ηuv↑ J↑↑→ ne ↑↑→ P弹 ↑→ηuv↓ ηuv 要求J不宜太大 J＝0.03～0.13 A/cm Ws要求J不宜太小