關鍵詞：節(jié)能熒光燈管
管內(nèi)雜質(zhì)
碰撞危害
化合反應危害
沉積危害
燈用吸氣劑

摘
要：本文簡要分析了節(jié)能熒光燈管管內(nèi)的雜質(zhì)種類、雜質(zhì)來源，對熒光燈管產(chǎn)生的危害及其技術機理。提出了消除節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)的技術方案。

一、概述

節(jié)能熒光燈管，是低壓放電電光源的放電發(fā)光體。由于生產(chǎn)原材料的物理化學特性、生產(chǎn)工藝技術水平的因素，在節(jié)能熒光燈管管內(nèi)，會產(chǎn)生各種金屬和氣體雜質(zhì)粒子。導致其放電發(fā)光特性變差和技術品質(zhì)降低。

二、節(jié)能熒光燈管技術結(jié)構與放電發(fā)光原理

為便于分析節(jié)能熒光燈管，管內(nèi)雜質(zhì)粒子的種類、以及雜質(zhì)粒子對節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生的影響。先對節(jié)能熒光燈管的技術結(jié)構和放電發(fā)光原理，（作者韓儉榮）進行簡要的技術分析。

(一)、節(jié)能熒光燈管技術結(jié)構

節(jié)能熒光燈管，由以下幾部分構成：

1、玻璃管，其形狀有直管形、U型、螺旋型、H型、環(huán)型等。

2、燈管電(陰)極，燈管電極又有導絲和燈絲組成。在燈絲上涂敷有三元碳酸鹽電子發(fā)射材料。

3、惰性工作氣體，如氬(Ar)氣、氪(Kr)氣。

4、金屬汞，分為液態(tài)汞和固態(tài)汞。固態(tài)汞又分為汞丸和汞柱(釋汞吸氣劑)。

5、稀土三基色熒光粉。

(二)、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)的基本粒子

從氣體放電物理學的角度看，節(jié)能熒光燈管在以下兩種狀太下，管內(nèi)分別有以下幾種基本粒子。

第一種狀態(tài)：節(jié)能熒光燈管兩端不施加激發(fā)電場

1、不帶電的中性粒子。

2、電子。

第二種狀態(tài)：節(jié)能熒光燈管兩端施加有激發(fā)電場

當節(jié)能熒光燈管兩端施加有激發(fā)電場，處于氣體放電狀態(tài)時。節(jié)能熒光燈管管內(nèi)有以下幾種基粒離子。

1、基態(tài)原子或分子

2、激發(fā)態(tài)原子或分子

3、光子

4、電子。

5、失去電子的正離子

6、獲得電子的負離子

（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）

(三)、節(jié)能熒光燈管放電發(fā)光原理

節(jié)能熒光燈管放電發(fā)光，是一個復雜的氣體放電物理過程。涉及到氣體放電物理學、量子力學、光源電化學、電子學等基本學科理論。深奧繁繁。本文僅從分析雜質(zhì)影響機理的角度，做以下概括性分析描述。

1、當在節(jié)能熒光燈管兩端施加有激發(fā)電場時，節(jié)能熒光燈管內(nèi)的電子在電場作用下，獲得動能加速運動。

2、獲得動能加速運動的電子與管內(nèi)惰性工作氣體氬(Ar)氣原子和金屬汞（Hg）原子，分別發(fā)生不同性質(zhì)的碰撞。

第一、電子與管內(nèi)惰性工作氣體氬(Ar)氣原子，發(fā)生的碰撞為彈性碰撞。電子交出動能給管內(nèi)惰性工作氣體氬(Ar)氣原子。管內(nèi)惰性工作氣體氬(Ar)氣原子，獲得能量由基態(tài)進入亞穩(wěn)能級態(tài)。

亞穩(wěn)能級態(tài)的氬(Ar)氣原子，具有較長的壽命周期。在激發(fā)電場作用下，又與金屬汞（Hg）原子發(fā)生第二類非彈性碰撞，將能量交給金屬汞（Hg）原子，金屬汞（Hg）原子獲得能量進于激發(fā)態(tài)（作者韓儉榮）。

處于激發(fā)態(tài)的金屬汞（Hg）原子，壽命周期較短，產(chǎn)生躍遷釋放出光子能量，產(chǎn)生254nm紫外線輻射。管內(nèi)熒光粉吸收254nm紫外線輻射能，進行量子轉(zhuǎn)換發(fā)出可見光。

第二、電子與管內(nèi)金屬汞（Hg）原子，發(fā)生的碰撞為非彈性碰撞。電子交出動能給金屬汞（Hg）原子。金屬汞（Hg）原子獲得能量進于激發(fā)態(tài)。

處于激發(fā)態(tài)的汞（Hg）原子，壽命周期較短，產(chǎn)生躍遷釋放出光子能量，產(chǎn)生254nm紫外線輻射。管內(nèi)熒光粉吸收254nm紫外線輻射能，進行量子轉(zhuǎn)換發(fā)出可見光。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）

3、從上述分析可知，節(jié)能熒光燈管放電發(fā)光為光致發(fā)光。其效率高低，與產(chǎn)生254nm紫外線輻射能量效率和熒光粉吸收254nm紫外線輻射能進行量子轉(zhuǎn)換效率，分別成正比關系。

產(chǎn)生254nm紫外線輻射能量的效率高低，與總有效碰撞截面、非彈性碰撞幾率、碰撞頻率成正比。

熒光粉吸收254nm紫外線輻射能進行量子轉(zhuǎn)換的效率高低，決定于熒光粉的技術品質(zhì)。

三、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)種類及其來源

（一）、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)的來源

節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)，來源于原材料純度不夠和生產(chǎn)工藝控制不嚴兩個方面。

1、原材料純度不夠的方面

（1）、充入的惰性氣體，如氬(Ar)氣純度不夠。

（2）、充入的金屬汞（Hg）純度不夠。

（3）、陰極導絲產(chǎn)生氧化釋放雜質(zhì)。

（4）、熒光粉純度不夠，有雜質(zhì)游離于熒光燈管管內(nèi)。

（5）、燈絲及電子粉純度不夠，有雜質(zhì)游離于熒光燈管管內(nèi)。

2、生產(chǎn)工藝控制不嚴的方面

（1）、熒光燈管烤管不徹底。

（3）、燈絲電子粉激活分解不徹底。

（3）、熒光燈管排氣真空度不夠。

（二）、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)的種類

熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)，主要有以下幾種。

1、氫（H2）氣。

2、氧（O2）氣。

3、水（H2O）。

4、一氧化碳（CO）。

5、二氧化碳(CO2)。

6、碳氫化合物(CH4)。

四、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)的危害及技術機理

（一）、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)的存在形式

節(jié)能熒光燈管在啟輝點燃過程中，管內(nèi)的物理空間表現(xiàn)出以下物理特性。

1、管內(nèi)的溫度高于環(huán)境溫度，并且在燈絲附近溫度較高。

2、管內(nèi)的空間處于一定強度的交變電場的激發(fā)之中。

因此，熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)亦具有一定的溫度，并處于交變電場的激發(fā)之中。在溫度和交變電場的作用下，熒光燈管管內(nèi)的6中雜質(zhì)，一部分以重粒子的形式，游離于熒光燈管管內(nèi)，一部分會分解為氫（H2）分子，氧（O2）分子和碳（C）原子游離于熒光燈管管內(nèi)。對熒光燈管的啟輝特性和技術品質(zhì)產(chǎn)生影響。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）

（二）、雜質(zhì)的碰撞危害及其技術機理

在電場作用下，電子和亞穩(wěn)能級態(tài)的氬(Ar)氣原子，會與雜質(zhì)重粒子和分解為氫（H2）分子，氧（O2）分子和碳（C）原子的雜質(zhì)發(fā)生彈性碰撞。被碰撞的雜質(zhì)重粒子和氫（H2）分子，氧（O2）分子和碳（C）原子吸收能量。

雜質(zhì)重粒子和氫（H2）分子，氧（O2）分子和碳（C）原子吸收能量后，并不產(chǎn)生紫外線輻射能量，而是與燈管陰極和管壁發(fā)生碰撞轉(zhuǎn)換為熱能。對節(jié)能熒光燈管的啟輝點燃產(chǎn)生以下影響。

1、導致節(jié)能熒光燈管的啟輝點燃特性變差。

2、導致節(jié)能熒光燈管的啟輝點燃效率降低。

3、導致節(jié)能熒光燈管的啟輝點燃溫升提高。

4、加大了對燈管陰極的轟擊，導致陰極燈絲濺射加劇。

5、導致節(jié)能熒光燈管的啟輝點燃壽命縮短。

（三）、雜質(zhì)的化合反應危害及其技術機理

1、在溫度和交變電場的作用下，氧（O2）分子與金屬汞（Hg）產(chǎn)生化合反應，生成氧化汞沉積到熒光粉表面形成色斑，導致節(jié)能熒光燈管光效降低。

氧（O2）分子與金屬汞（Hg）的化合反應，一直進行到其中一項耗盡為止。如金屬汞（Hg）消耗太多，節(jié)能熒光燈管的啟輝點燃特性將嚴重變差。

2、在溫度和交變電場的作用下，氧（O2）分子與燈管陰極產(chǎn)生化合反應，生成金屬氧化物沉積到熒光粉表面形成色斑，導致節(jié)能熒光燈管光效降低。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）

（四）、雜質(zhì)的沉積危害及其技術機理

雜質(zhì)中的碳（C）原子，一般不與其他物質(zhì)產(chǎn)生化合反應。但是，會沉積到熒光粉表面形成色斑，特別是會在靜電場的作用下，積聚到燈管陰極附近形成黑色環(huán)狀斑。導致節(jié)能熒光燈管光效降低。

五、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)的消除對策

消除節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜質(zhì)，涉及到材料學、工藝學等。深奧繁多，限于篇幅，不再展開討論。僅簡要介紹一下，既常用又成熟的技術方案：燈用吸氣劑。

燈用吸氣劑，是安放在燈內(nèi)的一種化學材料。在燈啟輝點燃過程中，與燈管內(nèi)的各種雜質(zhì)發(fā)生物理和化學吸附，除去燈管內(nèi)雜質(zhì)。

光源不同，管內(nèi)雜質(zhì)不同，物理和化學吸附過程也不同。因而，燈用吸氣劑也分有不同種類。

現(xiàn)階段，低氣壓節(jié)能熒光燈管，成熟的技術方案是采用鋯鋁16吸氣劑。在使用方法上，通常與鈦汞齊結(jié)合一起使用。

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1、可登陸：中國照明網(wǎng)---論壇---韓儉榮專欄