光源原理与设计
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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. 光源原理与设计 — 低压水银荧光灯. 诸定昌. electrode. filling gas. Hg Ar. glass tube. 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] P Hg =0.8Pa. η∝ηuv 荧光粉转换效率. P Hg ↓→n↓→P Hg ↑→n* ↑→ηuv↑. →P Hg ↑↑→n* 禁锢 ↑→ n**↑→ηuv↓.

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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


光源原理与设计—低压水银荧光灯

诸定昌

electrode

filling gas

Hg Ar

glass tube


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 ↑

+


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


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


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


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)


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↓


光源原理与设计—低压水银荧光灯

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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


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