光源原理 考題答案

1、考試信息 時(shí)間：1 月 19 日上午 8:3010:30地點(diǎn)：HGX210 題型：判斷, 選擇, 填空, 名詞解釋, 簡答, 計(jì)算 答疑： 1 月18 日下午1:304:30, 電光源樓207 2009-01-08源原理與設(shè)計(jì), 復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章 光源的特性參量光波長的劃分區(qū)域（P1）表111光的各個(gè)波長區(qū)域光光丿光光丿波反區(qū)域(單位：nm、1200藝 0050030038038。他0420450450490490560560590590620620780 7801500 1500100(*0100001000000區(qū)域名何 真空紫外區(qū)遠(yuǎn)紫外區(qū)紫外區(qū)近紫外區(qū) 紫 藍(lán) 青 綠 黃 橙 紅 近紅外區(qū)

2、， 中紅外區(qū)紅外區(qū) 遠(yuǎn)紅外區(qū).2.輻射度量和光度量，以及它們之間的關(guān)系（輻射度量P14，光度量P812）（一）輻射度量1輻射能量Q e定義：光源輻射出來的光（包括紅外線、可見光和紫外線）的能量稱為光源的輻射能量。單位： J 焦耳。2輻射通量（輻射功率巴定義：在單位時(shí)間內(nèi)通過某一面積的輻射能量稱為經(jīng)過該面積的輻射通量,而光源在單位時(shí)間內(nèi)輻射岀去的總能量就叫做光源的輻射通量。輻射通量也可稱為輻射功率。單位： W 瓦。3輻射強(qiáng)度丨e定義：光源在某一方向上的輻射強(qiáng)度丨是指光源在包含該方向的立體角Q內(nèi)發(fā)射的輻射通e量P與該立體角Q之比：I =P/Qee e單位： W/sr當(dāng)光源在空間各個(gè)方向發(fā)岀的輻射通

3、量均勻分布時(shí)，I =P/4ne e輻射出（射）度M和輻照度EeeM定義：一個(gè)有一定面積的光源，如果它表面上的一個(gè)發(fā)光面積S在各個(gè)方向（在半個(gè)空間e內(nèi)）的總輻射通量為P，則該發(fā)光S超的輻射出（射）度為M =P /See e單位： W/m2E定義:表示物體被輻射程度的量稱為輻照度E。它是每單位面積上所接收到的輻射通量數(shù),ee即E =dP /dS （s表示接收器的面積元）ee輻射量度 Le定義：光源在給定方向上的輻射亮度L（Q，0 ）是光源在該方向上的單位投影面積、在單位e立體角中的輻射通量即L（Q，0 ）= P（Q，0 ） / （S*cos0 *Q）S代表發(fā)光面的面積，0e是在給定方向和發(fā)光面法線

4、之間的夾角，Q是給定方向的立體角，P（Q，0 ）是在該立體e角內(nèi)的輻射通量。單位: W/（m（射）度M =dM （入）/d入，單位：W/m3入e光譜輻射量度定義：光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射亮度為光譜輻射量度（射）度M =dM （入）/d入，單位：W/m3入e光譜輻射量度定義：光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射亮度為光譜輻射量度la，即入L =dL （入）/d入，單位：W/（m3*sr）入e（二）光度量光通量0定義：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源光通量0單位：lm（流明），相當(dāng)于W光強(qiáng)度 Ivv定義：光源在給定方向上單位立體角內(nèi)輻射的光通量I， I=d0/dw 單位：坎德拉 cd

5、如果光源是各向同性的，=4nl照度E定義：單位面積上受到的光通量數(shù)，即E=0/S單位：勒克斯（lx）出度M 定義：光源上每單位面積向半個(gè)空間內(nèi)發(fā)出的光通量。單位： lm/m2光照度與光岀度M=p E, p是小于1的系數(shù)，稱為漫反射率。亮度L 定義：光源在某一方向上的單位投影面、在單位立體角中發(fā)射的光通量 單位： cd/m2， 1cd/m2=1lm/（m2*sr）對于余弦輻射體，有M=n L光量 Q 定義：光源在單位時(shí)間段內(nèi)所發(fā)出的光的總和稱為（該時(shí)間段內(nèi)的）光量。單位： lm*s， lm*h TOC o 1-5 h z L（Q，0 ）通常與方向有關(guān)，若L（Q，0 ）不隨方向而變，則I，0 ）正

6、比于cos0，即 eeeI（0，0 ）=I cos0。滿足上式的特殊輻射體稱為余弦輻射體，黑體就是這樣的輻射體。e0對于余弦輻射體，有M =n Lee光譜輻射量（輻射量的光譜密度）光譜輻射通量 定義：光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射通量稱為光譜輻射通量（簡稱 譜輻通，也可稱為輻射通量的光譜密度）P，P = P/入，單位：W/m入入e光譜輻射出（射）度 定義：光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射出度稱為光譜輻射出光度量單位輻射度量單位光誦暈 (luminous flux)lm輻誦 SF (radiation flux)W光強(qiáng)/ (hmiinous intensity)cd輻射強(qiáng)度 Ze(ra

7、diant intensity)W/Sr出度M (luminous emittance)lm/m2輻出度Mg (radiant emittance)W/m2照度 E (illuminance)lx輻照度乓(iiiadiance)W/m2亮度工(hniiinance)nt輻亮度乓(radiance)W/(Sr ill2)II$下面標(biāo)有橫線的關(guān)系式只適用于余弦輻射體3.光效計(jì)算公式(P1213)00光效率(efficiency):光源的輻射能量占輸入能量的百分比。山oO光效能(efficacy):光源的光通量與輸入能量的比值。=巧7光效能(efficacy):光源的光通量與輸入能量的比值。Km=

8、683 lm/W光效(efficacy):光源的光通量與輸入能量的比值。nv轉(zhuǎn)換成可見輻射的功率占總功率的比例K 輻射光效光源的色溫（P14）當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí),黑體的溫度就稱為該光源 的顏色溫度Tc,簡稱色溫（CT）。光源的顯色性（P13）光源的顏色有兩方面的意思：色表和顯色性。人眼直接觀察光源時(shí)所看到的顏色稱為光源的 色表。顯色性是指光源的光照射到物體上所產(chǎn)生的客觀效果。如果各色物體受照的效果和標(biāo) 準(zhǔn)光源（黑體或重組日光）照射時(shí)一樣，則認(rèn)為該光源的顯色性好（顯色指數(shù)高）；反之，如果 物體在受照后顏色失真，則該光源的顯色性就差（顯色指數(shù)低）。顯色性也稱演

9、色性或傳色性。光源壽命：全壽命、平均額定壽命和經(jīng)濟(jì)壽命（ P16） 全壽命燈點(diǎn)燃到不能工作的時(shí)間 平均壽命隨機(jī)抽取的光源樣品在額定條件下燃點(diǎn)時(shí)壽命的平均值,也即 50%的燈不能工 作時(shí)所燃點(diǎn)的時(shí)間 經(jīng)濟(jì)壽命（有效壽命）光源的光通維持率下降到某一百分比時(shí)所燃點(diǎn)的時(shí)間 （一般室外 70% , 室內(nèi) 80% 是可接受）一般有：經(jīng)濟(jì)壽命平均壽命全壽命第二章 普通白熾燈黑體的普朗克輻射 *斯忒藩-玻爾茲曼定律（P21）光譜輻出度対整個(gè)光譜區(qū)積分得黑體與環(huán)境有熱交換時(shí)3.維恩位移定律（P22）普朗克公式微分=0,得維恩位移定律AmT = b AmT = b = 2.90 (gm-kK)圖2. 1.4爲(wèi)與溫

10、度的關(guān)系(Um 76h4.大功率白熾燈需軟啟動(dòng)的原因（PPT17）對大功率熱輻射光源, 電流沖擊可能熔斷燈絲或燒毀電源。解決的方法：軟啟動(dòng), 使電壓或 電流緩緩上升到額定值。熱對流的產(chǎn)生內(nèi)摩擦：粘滯系數(shù)n燈絲溫度5白熾燈內(nèi)的Langmuir氣體層及充氣作用（P29熱對流的產(chǎn)生內(nèi)摩擦：粘滯系數(shù)n燈絲溫度氣體穩(wěn)定層朗（謬爾層）-緊貼燈絲.不流動(dòng)直徑bdf/2rb/2.只有對流.溫度耐的 n（T）溫度耐的 n（T） = D（77）rjV（，7）10-6（N s）/m2 粘滯系數(shù).一/丄 、燈絲直徑 常數(shù).溫度f吋的泡壁溫度7.57.7氣體密度充氣作用：總結(jié)：充氣可抑制鎢蒸發(fā) 充氣引起熱損耗 充入分子

11、量大的氣體可更好抑制蒸發(fā)和減小熱耗采用螺旋燈絲可使Pc下降采用螺旋燈絲可增加壽命（機(jī)械強(qiáng)度增大） 具體：（ fromP33）【（1）充氣能抑制鎢的蒸發(fā)，所充氣壓越高，效果越好。當(dāng)燈絲工作溫度 Tf 保持不變時(shí)， 充氣可以使燈的壽命 H 延長；而當(dāng)維持同樣壽命時(shí)，充氣可允許燈絲的工作溫度提高，這 時(shí)只要燈絲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，便可提高燈的光效。（2）因所充氣體的導(dǎo)熱作用，燈損失功率P ,當(dāng)壓強(qiáng)增加時(shí)，這部分功率損失也增加。這C一作用與充氣的前一效果是相反的。因?yàn)榘谉霟舻馁|(zhì)量常用燈泡的內(nèi)在質(zhì)量q=n H/7這個(gè)a 值來衡量，所以對一定的燈（指燈絲結(jié)構(gòu)和輸入功率一定），存在著一個(gè)最佳的充氣壓，這時(shí) qa最

12、大；當(dāng)氣壓再升高時(shí)，由前者獲得的壽命H的增益不足以補(bǔ)償后者引起的光效n損失， 結(jié)果反使q下降。a（3）所充惰性氣體的分子量越大，抑制鎢蒸發(fā)的效果越好，氣體的熱導(dǎo)損失也越小。因此燈中充氪氣比充氬氣好，充氙氣更好。但氪、氙等比氬更容易發(fā)生放電現(xiàn)象，因此對高壓燈 泡，還應(yīng)摻入一定比例的氮?dú)?，燈的?nèi)導(dǎo)絲之間的距離也不能太近。充氣燈中應(yīng)采用螺旋形燈絲，因?yàn)榭s短燈絲長度對延長燈的壽命和減小燈的熱導(dǎo)損失 都是有益的。】第三章 鹵鎢燈鹵鎢循環(huán)原理(P51)答：不同的溫度蒸發(fā)的鎢在泡殼溫度(Tw)下易形成易揮發(fā)的化合物W+nX WXn在燈絲溫度區(qū)域分解WXnW+nX反轉(zhuǎn)溫度 Tr：Kp(T)=1 對應(yīng)的溫度鹵鎢

13、循環(huán)劑的種類及特性(P52)碘，漠対燈絲絲腳、支架腐蝕很大現(xiàn)在常用循環(huán)劑漠化氫HBr漠卬烷CH3Br -對宇殖系統(tǒng)仃危害二滉甲烷CH2Br2 -常用漠仿CHBr3氯仿CHC13K3. 3.7 TiOt Si0,紅外反射.殖的光謂透過來曲線100rK3. 3.7 TiOt Si0,紅外反射.殖的光謂透過來曲線100r廠、紅外反射膜空邑圖川 爭層介質(zhì)干描腹的結(jié)構(gòu)示慰At)圖X 3.8采用紅外反射膜的鹵儕燈的光譜輻射功率分布I實(shí)線)多層介質(zhì)干涉膜空邑圖川 爭層介質(zhì)干描腹的結(jié)構(gòu)示慰At)圖X 3.8采用紅外反射膜的鹵儕燈的光譜輻射功率分布I實(shí)線)采用紅外反射膜可以將光效提咼15%20%第四章 氣體放電

14、燈的基本原理主要?dú)怏w放電光源的陰極電子發(fā)射機(jī)理(LS07 5)熱電子發(fā)射：加熱金屬使其中大量電子克服表面勢壘而逸出的現(xiàn)象正離子轟擊發(fā)射：指正離子轟擊陰極表面, 將能量傳遞給陰極中的電子, 使之克服勢壘 逸出。輝光放電的陰極主要發(fā)射方式正離子轟擊場致發(fā)射：又稱為冷電子發(fā)射, 指在金屬陰極表面施加一個(gè)強(qiáng)電場 , 使陰極表面勢壘降 低, 隧道效應(yīng)明顯, 大量電子得以渡越勢壘, 逸出陰極表面電子轟擊發(fā)射：如果轟擊電極的電子具有足夠的能量，它就有可能從電極打出電子。對 低氣壓高頻放電很重要光致發(fā)射：光電效應(yīng)氣體放電中主要的原子過程(LS07 11)碰撞、激發(fā)和電離。熱運(yùn)動(dòng)、遷移、擴(kuò)散、雙極擴(kuò)散。簡言之,

15、 雙極擴(kuò)散就是荷分離產(chǎn)生的 徑向電場使電子離子以相同速率向管壁擴(kuò)散。氣體放電的全伏安特性曲線(LS07)OA段：外致電離的帶電粒子在電場作用下，向電極運(yùn)動(dòng)形成電流。電場E f , IfAB段：E ff ,所有外致電離的電荷都到達(dá)電極 電流飽和BD段：雪崩放電。在C點(diǎn)使I指數(shù)式上升，而電壓基本不變：，放電從非自持向自持過渡 DE段：此時(shí)陰極通過增加發(fā)射面積使I陰增大，故V陰不變，但I(xiàn)已足夠大，V等匚故V IEF段：正常輝光放電。陰極電流密度J=const, I=JS, Sf , If。F點(diǎn)，所有陰極表面已用于發(fā)射FG段：I ff ,需J f，故V陰f , V陰 V等，故V f ,即反常輝光放電G

16、H段：I ff足夠大，電極溫度達(dá)到熱電子發(fā)射溫度ff V陰I - V等I - VI弧光放電輝光放電與弧光放電的區(qū)別輝光放電由陰極區(qū)、負(fù)輝區(qū)、法拉第暗區(qū)、正柱區(qū)、陽極區(qū)5 部分組成，而弧光放電由陰極 位降、正柱區(qū)和陽極位降3 部分組成；輝光放電工作于高電壓、小電流，而弧光放電工作于 低電壓、大電流；低氣壓弧光放電的正柱區(qū)除具有更高的帶電粒子濃度外，與輝光放電正柱 區(qū)的性質(zhì)基本一樣，但是，在高壓弧光放電中則有著不同的物理過程和性質(zhì)。線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜的形成原因(LS09 13)激發(fā)態(tài)原子自發(fā)躍遷到低能級- 線光譜激發(fā)態(tài)分子自發(fā)躍遷到低能級- 帶光譜正負(fù)帶電粒子復(fù)合- 連續(xù)譜譜線放寬機(jī)制(LS

17、10 4)輻射原子自身原因：自然寬度一不確定原理；多普勒寬度一多普勒效應(yīng)外界原因：壓力放寬一外部粒子對輻射的干擾；斯塔克放寬外部電場的影響輻射轉(zhuǎn)移方程的推導(dǎo)及其求解 *第五章 熒光燈汞在各種氣體放電燈中的作用 發(fā)光材料： 緩沖氣體： 啟動(dòng)氣體：無汞氣體放電燈的可行性 無汞時(shí)，電壓低。尋找材料替代汞的特性不同管徑低氣壓汞放電的最佳汞蒸氣壓38mm(T12)0.8Pa;稀有氣體在各種氣體放電燈中的作用 啟動(dòng)： 緩沖： 發(fā)光：稀有氣體作用閃應(yīng)厶 + 4ad + 只fall + 4eat緩沖氣體：化f咗QB) f -P說f% f7? = 0.8 Pa.化=5 cm.電子町能未經(jīng)碰撞就已運(yùn)動(dòng)到管壁而損失

18、掉充= 100 Pa. x e = 0.01 cm.使電子的碰撞次數(shù)大大增加%3*(11.57 V) 吃理(10.4 V). Ar基本不激發(fā)和電離潘寧效應(yīng)降低丿J動(dòng)電壓減小雙極性擴(kuò)散引起的 管壁損失工沏控制電導(dǎo)率減少電極物質(zhì)的損失充氣太多時(shí)增加彈性碰撞損失片關(guān)匸% i601 2厶（601 2厶（X133.3P 砧5低氣壓汞放電正柱的能量平衡方程(P145) 電子從電場獲得的能量=電離能量+彈性碰撞損失+紫外輻射+其他輻射6熒光燈的發(fā)光原理(P150) 與熱輻射相比熒光是一種產(chǎn)生具有很少熱量的光的過程。適當(dāng)?shù)牟牧衔崭吣茌椛?，接著?發(fā)出光，所發(fā)光子的能量比激發(fā)輻射的能量低。當(dāng)發(fā)光的材料是固體時(shí)

19、，該材料通常就稱為 熒光粉。激發(fā)熒光的高能輻射可以是電子或具有高速度的離子，也可以是從Y射線到可見光 范圍的光子，但其波長要比發(fā)射的光的波長要短。在熒光燈中，是靠放電產(chǎn)生的253.7nm 紫外輻射來激發(fā)熒光粉產(chǎn)生要求的可見光譜，因此是一種光致發(fā)光過程。7熒光燈的外徑由38 mm縮小到3 mm帶來哪些宏觀和微觀的變化？宏觀：縮小管徑，電場E增加微觀：電子溫度Te增加，Hg(6】P)濃度增加,185 nm輻照度增加，熒光粉光衰增大。8 熒光粉的發(fā)光原理( P150)熒光粉含有激活中心，它們都是特定的離子，或者是單個(gè)的陽離子，或者是絡(luò)陰離子。當(dāng)紫 外輻射入射到熒光粉上時(shí)，某一激活中心的束縛電子被激發(fā)

20、到比基態(tài)高得多的能級上但仍被 束縛于該特定的離子中。一部分吸收能量通過振動(dòng)能的形式轉(zhuǎn)移給周圍的固體離子，而該電 子則降低到它的最低激發(fā)態(tài)。電子在該激發(fā)態(tài)停留的時(shí)間從10嗎到長達(dá)10s之久，然后以 光子的形式輻射能量而回到基態(tài)。與熱輻射的連續(xù)光譜和氣體放電輻射的原子線光譜不同， 熒光粉的發(fā)射光譜是單個(gè)光譜帶，帶寬可在幾納米到160nm之間變化。9. 稀土三基色熒光粉為何能提高光效？ 光效計(jì)算公式如下=址WK可見增加 380nm780nm 的光可提高光效。稀土三基色熒光粉中心波長: 藍(lán)：455485 nm, 綠:525560 nm,紅:595620 nm,故可提高光效。為何細(xì)管徑熒光燈必須用三基色

21、粉？（P166167）（同7題微觀）管徑為38mm的普通熒光燈采用鹵磷酸鹽熒光粉。對管徑為26mm （T8）的 細(xì)管熒光燈，由于表面負(fù)載本身就比 T12 燈大，加之管徑細(xì)時(shí)電子溫度升高，使 185.0nm 紫外輻射的比例增加，因而T8燈的185.0nm輻照度是T12燈的2倍左右。這樣，就加速了 鹵磷酸鹽熒光粉的衰退過程。對于管徑為17mm和12mm的緊湊型熒光燈和T5熒光燈，由 于它們承受的185.0nm輻照度要比T12燈大6倍左右，因此必須采用稀土三帶熒光粉。熒光燈的尺寸和電參數(shù)計(jì)算（ P165）燈的尺寸計(jì)算公式燈電壓/畸變因子（查表）燈電流 ” 燈功率P=c（IM 已知片,厶,計(jì)算出燈電壓

22、/陰極位降（讀圖）電場強(qiáng)度（査表）I /*計(jì)算出正柱長度厶燈電壓耳+ /c*計(jì)算出正柱長度厶陰極區(qū)長度.2040 nmi關(guān)鍵：預(yù)先測定各種條件下的E, Fax為使燈穩(wěn)定工作，取FJW0.56匕=220X0.56 = 123 V12.熒光燈電極結(jié)構(gòu)和電子發(fā)射機(jī)理（P167168）結(jié)構(gòu)：電極包括陰極和陽極。交流工作時(shí)，電極既作陰極也作陽極。 電極需要能有效地發(fā)射和收集電子。陰極主要用于產(chǎn)生熱電子發(fā)射。陰極燈絲結(jié)構(gòu)：雙螺旋陰極.編織陰極.三螺旋陰極.棒狀陰極。 機(jī)理：陰極的餌螺旋上沾滿二元氧化物（CaO, SrO, BnO）作為電r 發(fā)射材料,功函數(shù)L6 eV,丄作溫度900-1000 C重量比Ca

23、O : SrO : BaO =10%: 40% : 50%陰極發(fā)射電/的活件物質(zhì)是何!原/層，6BaO + W Ba3WO6+ 3Ba陰極的制備：先涂覆二元碳酸鹽，再真空加熱分解控制熒光燈汞蒸氣壓的對策（P170）控制冷端溫度和使用汞齊（填空、選擇）高頻電子鎮(zhèn)流器的頻率范圍、選擇依據(jù)及其提高熒光燈光效的原因（P177181） 頻率范圍：熒光燈：2030kHz或4050kHz ;電視機(jī)、錄像機(jī)遙控器：3540kHz 提高熒光燈光效的原因：（1）在 50Hz/60Hz 下，放電中的大部分電子和離子在電流反向時(shí)由于燈消電離而喪失， 放電必須周期性地提供一定的能量以重復(fù)點(diǎn)火。但在高頻放電（高于10KH

24、Z）的條 件下，電流反向時(shí)燈內(nèi)仍有足夠的帶電粒子存在，不再需要花費(fèi)額外的能量來重復(fù) 點(diǎn)火。（用于重復(fù)點(diǎn)火的能耗減少）（2）高頻下，電極在作為陽極的半周內(nèi)振蕩的消失，減少了電極位降損耗。帶啟輝器的熒光燈的啟動(dòng)過程（P175）熒光燈最常用的工作電路是開關(guān)啟動(dòng)電路，如圖5力.1所示。當(dāng)電源接逋時(shí)，久20V電熒光燈幵關(guān)啟動(dòng)電路壓不能使燈啟動(dòng)，但能使啟輝器發(fā)生輝光放電。輝光放電時(shí) 產(chǎn)生的熱量加熱了雙金屬片；使雙金屬片向外彎曲并和固定 的電極接觸。于是電流便流過啟輝器、鎮(zhèn)流器加熱電極燈絲， 使其達(dá)到熱發(fā)射的溫度。當(dāng)雙金屬片-旦閉合，輝光放電就 停止,雙金屬片開始冷卻。冷卻到一定溫度后,兩電極又重新 斷開，

25、雙金屬片恢復(fù)原狀。兩電極閉合的一段時(shí)間也就是燈 絲的預(yù)熱時(shí)間，這一段時(shí)間的長短要適當(dāng)（約05丹），太長 會(huì)縮短燈絲的壽命，太短又會(huì)因預(yù)熱時(shí)間不夠使電子發(fā)射物熒光燈幵關(guān)啟動(dòng)電路質(zhì)損耗增大。燈絲經(jīng)過預(yù)熱，發(fā)射出大最電子，使燈的啟動(dòng)電壓大大降低、通?？山档偷轿?預(yù)熱時(shí)啟動(dòng)電壓的寺尋）。同時(shí)，在啟輝器兩電極斯開的瞬間，燈絲的加熱電流突然被切 斷，在鎮(zhèn)流器的兩端產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢。這個(gè)電壓與電源電床疊加后作用到燈上， 使燈開始放電，這樣燈就點(diǎn)燃。燈點(diǎn)亮后，加在啟輝器上的電壓（即燈兩端的電壓）只有約 100V,而啟輝器的熄滅電壓在130V以上，所以這時(shí)啟輝器不會(huì)發(fā)生動(dòng)作。這就是熒光燈 的預(yù)熱啟動(dòng)過程

26、。 .”-不同管徑熒光燈光電參數(shù)的特點(diǎn)比較（同7題）無極熒光燈的工作原理（P190）高頻電源通過感應(yīng)線圈耦合 , 在放電管中產(chǎn)生交變電磁場 , 從而使放電管中氣體電離和激 發(fā)。頻率足夠高時(shí), 放電管無需電極存在, 放電能持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。冷陰極熒光燈的工作原理與熱陰極熒光燈的區(qū)別：陰極電子發(fā)射方式不同，為冷陰極二次電子發(fā)射發(fā)光原理同熱陰極熒光燈第六章 高壓汞燈和超高壓汞燈在0.1 Pa300 atm氣壓范圍內(nèi)，汞蒸氣放電燈的光效變化及其原因(LS16 3)光效隨氣壓變化的原因：AB:t , Hg (6中J向高能級的激發(fā)f,高能級間躍遷t,可顯光可tt t , elg彈性碰撞 t , TT n CD

27、： 7g很高，熱電離和熱激發(fā)，n 幾低，電弧收縮T = 5500 K,pH = 1 5 atm, 點(diǎn)弧繩化2.用譜線發(fā)射系數(shù)估算譜線功率(P203式6.1.3)波爾茲曼定律：發(fā)射系數(shù)：pHg100 atm,超高壓汞燈2.用譜線發(fā)射系數(shù)估算譜線功率(P203式6.1.3)波爾茲曼定律：發(fā)射系數(shù)：功率：P=4n V(V為體積)高壓汞燈的溫度分布輪廓 *愛倫巴斯通道模型的基本思想(LS16 6)T=T-放電通道，產(chǎn)生全部輻射乜心T=T.,.無輻射影響高壓汞燈譜線強(qiáng)度的因素單位弧長輸入功率P1,單位弧長充汞量m,內(nèi)直徑d(1)m, d恒定。P1仁Teff仁高能級濃度仁上能級高的光譜，強(qiáng)度增加速度(P1

28、-10)快（2）P1, d恒定。mf, Teff I ,上能級高的光譜線強(qiáng)度/（3）P1, m 恒定。線光譜強(qiáng)度與 d 無關(guān)（4）更高氣壓, 高能級與電離態(tài)重疊,上能級很高的線光譜變?yōu)檫B續(xù)譜高壓汞燈中連續(xù)譜的產(chǎn)生原因1）共振線放寬2）電子和離子的復(fù)合 3）分子輻射HID燈的電極結(jié)構(gòu)和電子發(fā)射機(jī)理（未找到）LS18 11）結(jié)構(gòu): 內(nèi)螺旋為雙螺旋或三螺旋，減少電極熱容, 增加電子發(fā)射材料,燈易啟動(dòng), 長壽命高壓汞燈的啟動(dòng)過程熱啟動(dòng)等熱啟動(dòng)等36 min,冷卻到v200 PC才能再次啟動(dòng)-擊穿后,低氣壓Hg-A放電，勺小,力大 幾仁脳仁咐電弧收縮低溫啟動(dòng)-雙輔助電極 -Ar-Ne潘寧氣體 -降低啟動(dòng)

29、電阻9.影響高壓汞燈啟動(dòng)電壓的因素（LS18 17）g,潘寧效應(yīng)電極發(fā)射性能與幾何尺寸雜質(zhì)氣體:H?的危害（日2對石英有滲透效應(yīng)）H2+Af 2H + Ar 破壞潘寧效應(yīng)Hr+HX2H + Hg破壞逐級電離10超高壓汞燈的種類、結(jié)構(gòu)和特性（LS19 4）1球形超高壓汞燈：增加單位弧長對應(yīng)的表面積 a）球形超高壓汞燈結(jié)構(gòu)Hg+Ar8mm,對流穩(wěn)定型極距I larc8mm,*電極穩(wěn)定型b）特性E正比于PHgE和關(guān)系不明顯E=J/eneJJe II SaJJ基本不變i L的經(jīng)驗(yàn)公式毛細(xì)管超高壓汞燈d二 1 3mmfe/ / /管壁穩(wěn)定型燈管成毛細(xì)管石英11投影機(jī)對UHP的要求（LS19 8）高亮度、

30、長的壽命、壽命期間保持光色的穩(wěn)定性、安全和方便使用12光輻射機(jī)制比較：低氣壓汞放電燈，高壓汞燈，超高壓汞燈低氣壓（0.1 Pa）: 低壓汞燈, 熒光燈 大部分能量集中在254 nm, 高效率紫外燈可見光 56 lm/W 用熒光粉將紫外轉(zhuǎn)化為可見光, 高光效高氣壓（10 atm）: 高壓汞燈Tg = 5500 K, pHg = 15 atm,電弧繩化可見輻射增強(qiáng), 5060 lm/W超高氣壓（100 atm）:超高壓汞燈在高壓汞燈的基礎(chǔ)上，用增大電流密度或增大電場E的方法提高功率輸入密度7080 lm/W, 高亮度光源,第七章 鈉燈1、低壓鈉燈的發(fā)光原理, 為何具有最高光效？答：發(fā)光原理：利用低

31、壓鈉蒸氣放電。低壓鈉蒸氣在許多方面和低壓汞蒸氣放電相似，具有 典型的低壓金屬蒸氣放電的特性，放電時(shí)大部分輻射能量都集中在共振線上，適當(dāng)選取放電 條件可以獲得很高的共振輻射效率。（ P245）光效高：低壓鈉蒸氣放電所產(chǎn)生的鈉的共振輻射在可見光人眼比較敏感的區(qū)域，無需像熒光 燈那樣用熒光粉從而造成能量損失。鈉原子很輕，氣體溫度高，因而光譜線有較寬的多普勒 寬度，減少了輻射吸收的機(jī)會(huì)，得到部分補(bǔ)償。（ P246）2、潘寧氣體的工作原理和種類？答：原理：利用放電時(shí)的潘寧混合氣體的潘寧效應(yīng)，使著火電壓大大降低。（P255） 種類：氖、氬、氪、氙;氬-汞、氖-氬等。（ P256）3、高壓鈉燈顯色性比低壓鈉

32、燈好的原因？答：光譜分布，高壓鈉燈譜線自反。隨著鈉蒸氣壓的提高，鈉D線中心先出現(xiàn)自吸收然后 自反，近而自反線兩邊的極大值位置移開更遠(yuǎn)，因放寬了的共振線兩翼得到加強(qiáng)，燈的總輻 射強(qiáng)度仍保持很高，因而獲得很高的光效。（P262）4、高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)和電弧管封接方法？答：高壓鈉燈由封接材料、鍍鎳鐵絲框架、填充輔助氣體、電極、放電管（多晶氧化鋁）、 鈮帽或陶瓷塞、鈮管和鋇消氣劑組成。（P270）封接方法：在電弧管兩端各封入一個(gè)電極。在鎢電極螺旋中藏有包含氧化鋇和氧化鈣的化合 物作為電子發(fā)射材料。封接時(shí)電極和鈮管點(diǎn)焊，鈮管和陶瓷塞，以及陶瓷塞和陶瓷管之間采 用玻璃態(tài)焊料封接。為保護(hù)封接的部件，高溫封接爐中

33、必須抽成真空或充以惰性氣體（P270） 第八章 金屬鹵化物燈1、HID 電弧管中金屬鹵化物的作用？答：利用金屬鹵化物循環(huán)，提咼蒸氣壓，提咼燈的光色。（P282）2、金鹵燈的分類？答：按光譜特性分類可分為 4 種：（1）選擇幾種發(fā)出強(qiáng)線光譜的金屬的鹵化物，把它們加在 一起，得到白色的光源。（2）利用在可見光區(qū)能發(fā)射大量密集線光譜的金屬，得到類似于日 光的白光。（3）利用高氣壓的金屬蒸氣放電或利用分子發(fā)光產(chǎn)生連續(xù)輻射獲得日光色的光。（4）利用具有很強(qiáng)的共振輻射的金屬產(chǎn)生色純度很高的光。（P286）3、金鹵燈中的鹵化物循環(huán)？答：其在電弧中心的高溫區(qū)域，金屬鹵化物分子分解為金屬原子和鹵素原子，金屬原子

34、參與 放電，產(chǎn)生輻射；由于電弧中心金屬原子和鹵素原子的濃度較高，它們又向管壁擴(kuò)散，接近 低溫有重新復(fù)合成金屬鹵化物分子。依靠這種循環(huán)，不斷向電弧提供足夠濃度的金屬原子， 同時(shí)又避免金屬在管壁上沉積。（P283）4、金鹵燈電極的材料和工作特點(diǎn)？答：（1）釷鎢電極：用于Sc-Na燈，不與MXn有明顯的反應(yīng)，逸出功2.6 eV； （2）稀土氧化 物電極：不能用于Sc-Na 燈,發(fā)射材料:Dy2O3, Y2O3,逸出功2.22.4 eV； （3）純鎢電極:2 kW 以上MH,逸出功4.5 eV, T電=2500 K； （4） ThO2電子粉，發(fā)射性能最好。（PDF的LS24第 8 頁）5、金鹵燈中鈉損

35、失機(jī)理？答：發(fā)自支架的光電子在管壁形成的負(fù)電場拉出Na+造成電弧管內(nèi)丨的過量。（LS24P10）6、金鹵燈中汞與金屬譜線強(qiáng)度比例的計(jì)算？答 ： 根 據(jù) 玻 爾 茲 曼 定 律 ， 處 于 激 發(fā) 態(tài) r 的 原 子 濃 度 為 nr=n0*gr/g0*exp（-eVr/kbT）=n0*gr/g0*exp（-11600Vr/T）T為電弧溫度，n0 為基態(tài)原子濃度，Vr 是該激發(fā)態(tài)的激發(fā)電位，g0和gr分別是兩個(gè)能級的統(tǒng)計(jì)權(quán)重。據(jù)上述公式，金屬原子和汞原子分別產(chǎn)生的輻射強(qiáng)度PXM和PXHg可以寫成為P入M=C1*pM*exp（-11600*VM/T）;P入Hg=C1*pHg*exp（-11600*

36、VHg/T）pM和pHg分別表示金屬和汞的蒸氣壓,VM和VHg分別是金屬和汞的激發(fā)電位。（P284）7、金鹵燈中鉈原子綠線強(qiáng)度的計(jì)算 *8、金鹵燈中發(fā)光分層現(xiàn)象？ 答：在電弧管中發(fā)生。有軸向和徑向分層，螺旋不穩(wěn)定性；在微重力下，無徑向分層，會(huì)發(fā) 生不穩(wěn)定。（PDF的LS25第3頁）9、金鹵燈中的電解現(xiàn)象？ 答：在有輔助電極時(shí)有電解現(xiàn)象：輔助電極正負(fù)半周的電流不同。正半周, 吸收電子流 Ie；負(fù)半周，吸收電子流li； leHli。（LS24P11）10、金鹵燈的重復(fù)著火電壓？答：Vrei:電極的發(fā)射性能的下降是造成Vrei升高的主要原因;Vrei與污染源種類有關(guān);Vrei與 鎮(zhèn)流器的電流輸出波形有關(guān)。電感鎮(zhèn)流器有電流過零熄滅時(shí)間，盡量縮短此時(shí)間。（LS24P18）11、金鹵燈能兼顧高光效和高顯色性的原因？答：因?yàn)榈戎刑畛溆邢⊥两饘俚饣铮?SnX, AlX 分子較高溫度下穩(wěn)定, 產(chǎn)生強(qiáng)連續(xù)光譜, 顯 色性好。（ LS25P4）12、金鹵燈的電弧收縮機(jī)理？答：金屬碘化物對電弧有影響。添加發(fā)射密集線光譜