T5熒光燈問世后很快受到照明行業的重視,國際電工委員會已于1997年12月將T5熒光燈系列納入IEC60081標準,對燈的尺寸、啟動特性、電特性、陰極特性等作了規定。2002年5月,我國發布的GBPT10682 —2002《雙端熒光燈性能要求》國家標準也收納了T5 燈管系列內容。從參數指標上看,光參數、壽命等指標與國外大公司尚有一定差距,這也客觀反映了國內多數廠家的制燈工藝水平。這里就幾項主要性能指標加以分析,并提出相應控制方法。
1、電參數及其控制
T5 熒光燈分為高光效(HE) 和高亮度(HO) 兩大系列。IEC60081 和GBPT10682 —2002 中規定了T5 HE系列燈管的額定電流、燈端電壓等電參數。兩個標準的相關參數完全一樣,所不同的是IEC60081 規定測試溫度為35 ℃,而GBPT10682 —2002 規定測試溫度為25 ℃。實際上在不同溫度下,電參數特別是燈端電壓是有一定變化的。對于T5 (HE) 熒光燈,其顯著特點是無論額定功率為何種規格,燈的額定電流都一樣,從而使該系列各種規格燈管的陰極特性完全一樣,簡化了陰極設計,更便于大規模生產中的品種調整。對于T5 HO 系列熒光燈,是在與HE 熒光燈管長相等的條件下,通過提高工作電流增加燈的功率以獲得更大光輸出的。標準規定,不同規格的燈管,工作電流不同,因此陰極的設計也不相同。在燈管的設計尺寸和燈電流確定后,燈端電壓和燈功率很大程度上取決于燈管的真空度以及充入惰性氣體的種類和壓力。有資料介紹,T5 HE 燈管采用純氬作填充氣體,目的是防止充填氪氬混合氣低溫下易產生的“條紋放電”現象。但實際上,如充填純氬燈端電壓和功率接近甚至超過標準規定上限,無法達到額定值。由理論計算和實際制燈試驗可知,要達到IEC 標準規定的電參數額定值仍可采用氪氬混合氣。從理論上講,氣體的原子量越大,電子與它碰撞截面越大,碰撞幾率增加。在等量氣體下,帶1ev 能量的電子與氬氣和氪氣碰撞幾率之比為300∶400 ,這使電子在氪氣中遷移率比在氬氣中小了不少,電子和汞離子的雙極擴散也變小,管壁損失下降,故充氪熒光燈的正柱電位梯度較小;加之氪氣的電離電位比氬氣低,陰極位降相應降低,所以燈端電壓比充氬熒光燈低。但是,氪氣的亞穩級電位決定了它無法象氬氣那樣與汞組成潘寧氣體,產生潘寧效應。這就使得燈的啟動電壓增高,造成啟動困難。為了兼顧電參數和啟動性能,可在燈管內充填按一定比例混合的氪氣和氬氣。T5 28W燈管實測燈端電壓與氪氬混合比例的關
2、光通量及其控制
光通量是燈管的主要性能指標。
與國外的水平之間存在著一定差距,這是由材料、設備、制燈工藝水平所決定的。要縮小這些方面的差異應從以下幾方面著手:
(1) 選用優質三基色熒光粉。由于國內熒光粉生產廠受到設備條件和工藝水平的制約,熒光粉的純度與國外先進水平有較大差距,粉中雜質含量如α—Al2O3 等雜相和金屬雜質Na 、Fe 等比國外產品高1～2 個數量級。這些雜質的存在,在燃點產生的185nm紫外線作用下吸收254nm 紫外線和熒光粉轉換的可見光輻射,造成燈的光通量大幅下降。同時,工藝差異造成的粒度控制、熱穩定性、化學穩定性和輻射穩定性方面的差距也進一步影響了燈管的發光效率。我們曾用國內幾個主要熒光粉生產廠家的6400K三基色熒光粉與日本日亞、東芝的同類產品進行制燈試驗比較,結果光效相差5 %～10 % ,個別廠家甚至高達14 %以上。因此,要生產出高光效T5 熒光燈,選用高質量的熒光粉是非常必要的。
(2) 優化粉管制備工藝。首先是熒光粉層的厚度問題。從理論上講要使98 %以上的紫外線被涂層吸收,應有相當四顆熒光粉微粒厚度的涂層重量密度,否則會使紫外線轉換可見光的效率下降;但涂層過厚則本身對可見光的吸收也增加,從而導致光輸出降低。因此涂層的最佳厚度應通過試驗加以確定。值得一提的是,T5 熒光燈采用了Al2O3 保護膜技術后,由于保護膜對紫外線有反射作用,可將透過粉層的紫外線反射到熒光粉上,這樣就提高了轉換效率。所以采用保護膜技術的燈管,熒光粉涂層稍薄些也不致影響光效。其次,在烤管時由于粉管管徑比T8 、T12 燈管小得多,有機粘結劑分解時產生的CO2 、NO2 、H2O 等氣體不易分解和排出,必須通入足量經加熱的空氣或氧氣,促使粘結劑徹底分解和排除。由于保護膜所用的材料Al2O3 極易吸潮吸氣,所以烤好的粉管要及時封口、排氣,以免管內吸附的水氣不能完全排出,而在燈管早期燃點時產生氧化汞,吸附于粉層內壁,造成光輸出下降。
(3) 采用氪氬填充氣體提高燈管光效。由于氪氣體原子量大,與電子產生彈性碰撞的幾率高于氬氣,比值為400∶300 。
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