寬頻鎮(zhèn)流器與納米特制陶瓷陰極熒光燈_secret

1、寬頻鎮(zhèn)流器與納米特制陶瓷陰極熒光燈摘 要：巴邢定律為百年來氣體放電光源的設(shè)計提供了主要的參考工具，尤其是在低氣壓放電燈的領(lǐng)域，準(zhǔn)確率高，非常有價值。納米特制陶瓷陰極材料在一定區(qū)域內(nèi)吸附電子，成為穩(wěn)定負(fù)離子的特性使巴邢定律失去了準(zhǔn)確率。關(guān)鍵字：氣體放電 原子碰撞 頻率補償一氣體放電燈點燃啟動氣體放電燈點燃啟動，一直是影響燈壽命的關(guān)鍵因素。早在1889年，巴邢就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了非常有實用價值的巴邢定律：氣體放電燈在其他條件不變的情況下，著火電壓Vs主要受氣壓P和極間距離L的影響，即Vs是PL的函數(shù)。巴邢定律用數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Vs=C2(PL)/A+(PL)式中 A=C1/ (1+1/r) ，C1 、C2

2、是實驗確定的常數(shù)。巴邢定律為百年來氣體放電光源的設(shè)計提供了主要的參考工具。在熒光燈領(lǐng)域，一直是準(zhǔn)確率高、非常有價值。但是，對納米特制陶瓷陰極熒光燈的領(lǐng)域，就不是那么理想了。這是因為納米特制陶瓷陰極結(jié)構(gòu)特殊，其熒光燈的點燃啟動條件與其它熒光燈不同，影響著火電壓的因素較多，在這諸多的因素中PL的影響相對來說變?yōu)榇我蛩?，其它條件則成為主要因素，這樣巴邢定律就失去了準(zhǔn)確率。比如在一定區(qū)域內(nèi)納米特制陶瓷陰極材料會吸附電子成為穩(wěn)定負(fù)離子特性，巴邢定律就無法確定其對著火電壓的影響值。因此，按巴邢定律設(shè)計的鎮(zhèn)流器，無法讓納米特制陶瓷陰極熒光燈工作在最佳狀態(tài)，也就是說其設(shè)計變量相對不足。熒光燈點燃啟動的瞬間是

3、陰極由輝光放電至弧光放電的轉(zhuǎn)化過程；是燈管內(nèi)陰極由冷態(tài)放電至熱態(tài)放電的轉(zhuǎn)化過程。納米特制陶瓷陰極熒光燈的陰極材料屬非金屬材質(zhì)，啟動初期無法借外力預(yù)熱陰極，陰極不可能在瞬間有熱電子發(fā)射。納米特制陶瓷陰極中元素復(fù)雜，其熒光燈管充氣壓力低，第一能量激發(fā)不易。因此，按傳統(tǒng)制造工藝生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器或電感鎮(zhèn)流器，不能充分啟動納米特制陶瓷陰極熒光燈管。為了讓納米特制陶瓷陰極熒光燈特點得到充分的展現(xiàn)，經(jīng)反復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)用電子寬頻鎮(zhèn)流器可有效地啟動納米特制陶瓷陰極熒光燈，同時還發(fā)現(xiàn)如用電子寬頻鎮(zhèn)流器啟動其它熒光燈，比其它鎮(zhèn)流器效果更好。二寬頻鎮(zhèn)流器設(shè)計理念 氣體放電光源中觀測到的所有物理現(xiàn)象，如氣體的熱導(dǎo)率、輻射

4、、熱損失等，是在放電時間內(nèi)，氣體體積中和有限的氣體表面上，發(fā)生在管壁和陰極上的各種基本過程總和的具體體現(xiàn)。這些過程表現(xiàn)為電子碰撞。原子外層電子吸收能量，由原來的基態(tài)能級躍遷到較高能，當(dāng)電子從較高能級回到原能級時，多余的能量變?yōu)殡姶挪ㄝ椛淠艿男问椒懦?，激發(fā)出光子。在氣體放電光源器件中，電子碰撞、輻射及其相互作用的過程是氣體放電的電導(dǎo)輻射的主要形式。寬頻鎮(zhèn)流器設(shè)計的基本理念就是要充分提供、補充啟動過程中所需的能量，使各種碰撞過程順利進(jìn)行，且狀態(tài)最佳。要做到這些，試想設(shè)計的鎮(zhèn)流器可做到以下兩點：1.提供高次數(shù)和寬幅的電流脈沖我們知道目前熒光燈有兩種啟動工作方式：一種是電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生高頻窄幅輻射電流脈

5、沖啟動方式，另一種為電感鎮(zhèn)流器產(chǎn)生低頻寬幅輻射電流脈沖啟動方式。電子鎮(zhèn)流器得到脈沖次數(shù)，就損失了脈沖寬度；而電感鎮(zhèn)流器得到脈沖寬度，就損失了脈沖次數(shù)。這兩種鎮(zhèn)流器都無法同時滿足脈沖次數(shù)和寬度的啟動工作要求。燈管啟動導(dǎo)通以后，鎮(zhèn)流器處于低電平電位，不能為燈管提供任何余量補償。應(yīng)用時必需與特定燈管相匹配，才能確保熒光燈順利啟動點亮。實際應(yīng)用中，因誤用不匹配鎮(zhèn)流器，使燈管兩端燒黑，鎮(zhèn)流器燒毀的事，時有所聞。寬頻鎮(zhèn)流器可以解決這一技術(shù)難題，其高頻脈沖能有效地提高電子激發(fā)速度，增加亞穩(wěn)態(tài)原子的數(shù)量，中頻脈沖能有效地擴(kuò)大電子激發(fā)寬度，增加亞穩(wěn)態(tài)原子產(chǎn)生的概率。高頻、中頻脈沖共生，產(chǎn)生增益效果：提高激發(fā)、電

6、離能力，加大逐級激發(fā)、電離機(jī)率，創(chuàng)造優(yōu)越的啟動空間和條件，克服了其它電子鎮(zhèn)流器和電感鎮(zhèn)流器的缺點，使熒光燈啟動變得輕松、容易。寬頻鎮(zhèn)流器獨特的設(shè)計使在燈管啟動工作時含有500Hz-30KHz的脈沖。具有寬頻振蕩，寬頻放大、寬頻輸出的功能。其高頻脈沖電壓有利于使熒光燈管內(nèi)氣體電離導(dǎo)通，降低點燃啟動電位。而中頻脈沖電壓由于頻帶較寬，具有更大的連續(xù)脈沖能量，促使熒光燈管能有效地從輝光放電向弧光放電過渡。2. 在交流電過零點時提供功率補償我們知道電源電壓源于低頻交流市電（220V或110V、120V、130V等），電流波峰周期性變化，在一個周期內(nèi)兩次經(jīng)過零點，電流經(jīng)過零點時放電熄滅。雖然一般鎮(zhèn)流器中設(shè)

7、有電容器作補償，但難免整流濾波后的電流波峰出現(xiàn)低谷，串聯(lián)于回路之后的開關(guān)放大電路也會受交流電過零點因素影響，引起自激，造成瞬間停振等弊端。鎮(zhèn)流器最終提供給燈管工作的是脈沖電流，在啟動時，燈管陰極的溫升是燈管工作電流的函數(shù)，它不可能按指數(shù)變化。納米特制陶瓷陰極熒光燈管由于參與發(fā)光的元素很多，雖然點燃啟動時陰極也進(jìn)行熱電子發(fā)射，但由于陰極中的元素在轉(zhuǎn)態(tài)時，自熱能量小，瞬間能量需求高，又因電源電流過零點，陰極功率為零時，消耗了一部分熱能，熱電子發(fā)射量相對不足，就有可能使熒光燈極間的電流中斷。寬頻鎮(zhèn)流器利用電子元件的物理特性和楞次定律的反作用原理，在交流電壓過零點時，可為燈管陰極提供功率補償。這就使自

8、持放電區(qū)延長，節(jié)省了非自持放電能量，給各種元素轉(zhuǎn)態(tài)提供足夠的電流，明顯縮短啟動工作時間，減輕陰極負(fù)擔(dān)，使陰極溫升呈指數(shù)變化，熱電子發(fā)射旺盛，提早進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)光，為納米特制陶瓷陰極熒光燈從點燃啟動時的輝光放電到弧光放電過渡提供足夠的功率補償。三. 寬頻鎮(zhèn)流器應(yīng)用特點1.有機(jī)結(jié)合電致發(fā)射、場致發(fā)射和熱致發(fā)射寬頻鎮(zhèn)流器點燃啟動納米特制陶瓷陰極熒光燈初期，利用電致發(fā)射、場致發(fā)射建立輝光放電；而后由于陰極不斷受電子轟擊，陰極升溫而發(fā)射熱電子，建立弧光放電。表1寬頻鎮(zhèn)流器啟動T5-28W納米陶瓷陰極熒光燈工作狀態(tài)測試表測試項目啟動時間（S）管壓(v)管流(mA)電極溫度()光效（lm/W）0.2162.57

9、1.5347.5680.4105143670106本實驗分析研究鎮(zhèn)流器啟動工作性能，故僅測量了熒光燈管電壓、電流、光效、陰極溫度變化數(shù)據(jù)。測試結(jié)果表明：寬頻鎮(zhèn)流器具有迅速使熒光燈管電壓下降，電流提升，縮短啟動時間的特點，結(jié)合電致發(fā)射、場致發(fā)射和熱致發(fā)射，降低能耗。其它鎮(zhèn)流器若在0.4S內(nèi)不能完成啟動工作,就會損壞或自動關(guān)閉，這就無法充分啟動納米特制陶瓷陰極熒光燈管并使其工作在最佳狀態(tài)。2. 提高熒光燈的光效、壽命熒光燈管的光譜輻射及顯色性能，強烈地取決于內(nèi)置氣體與汞齊的比例，在其它條件不變的情況下，汞齊多，熒光燈管的光譜輻射及顯色性就好。汞齊儲存在燈管的兩端，在汞齊相同的條件下，釋放汞的多少取

10、決于陰極的溫度，而陰極溫度直接受燈管電壓和燈管電流的影響。由于內(nèi)置氣體和汞齊都工作在飽和狀態(tài)，汞的損失會導(dǎo)致汞摩爾百分比減少，因而影響燈管工作特性。如果說陰極是燈的心臟，那么汞齊就是燈的肝臟。寬頻鎮(zhèn)流器能充分挖掘納米特制陶瓷陰極豐富電子發(fā)射的潛能，從而提高熒光燈的光效；電子發(fā)射數(shù)量大幅度的增加，對汞的需求量相對減少，陰極溫度也可相對降低，這樣就改善了陰極的工作條件，使納米特制陶瓷陰極的使用壽命無限長。電子發(fā)射的頻帶加寬使熒光燈的光譜展寬，顯色性能改善。寬頻鎮(zhèn)流器當(dāng)交流電壓過零點時提供燈管陰極功率補償，此補償功率是可以計算控制的：PW=E( T2T / T1T )寬頻鎮(zhèn)流器使熒光燈得到了交流電過零點時的功率補償，燈管陰極及氣體溫度不會因交流電過零點時而下降，從而無需要進(jìn)一步加大電流提高陰極的溫度：表2 T5-28W熒光燈管工作狀態(tài)比較表鎮(zhèn)流器熒光燈初始狀態(tài)工作2000小時工作5000小時陰極溫度光效lm/W光效lm/W光效lm/W普通鎢絲陰極8506555.441陶瓷陰極7508282.478寬頻鎢絲陰極8206861.456陶瓷陰極670100.4100.798以上實驗是寬頻鎮(zhèn)流器與