光源原理-lschap hpm第六章高压汞灯和超高压

光源原第六章高压灯 压端本次课放电的光效随气压的高气压高压2014-10- 端,光源原理,第六 放电的光效随气压的变ABpHgHg63P1)向高能级的激发高能级间跃迁可见光

BCpHgnHge-Hg弹性碰撞Tg>>Tamb,η↓.中压灯CDTg很高热电离和热激发DE:Tg=5500K,pHg=1~5电弧绳化高压灯EFpHg>100 2014-10- 端,光源原理,第六 高气压放电弧温通道模高气压电弧的蒸气高气压蒸气放电的2014-10- 端,光源原理,第六 电弧pHge-Hg碰撞→高压灯中2014-10- 端,光源原理,第六 电弧电弧的径向温度轮廓为抛物rT(r)T0(T0Tw)ri单位弧长等离子体通过管壁的热导损耗功Pc4π(T0Tw电流无关,因热导率λ与气压无关.Pc~10W/cm由电弧温度分布可以求得-电子浓度ne ←沙哈方-放电电流 ←电流密度积-辐射Pr←发射系数积

T(T(r)0

高压灯的径向温度分布:T0=5500K,TW=10002014-10- 端,光源原理,第六 二阶温度轮 0<r<reffTTeff放电通道,产生全部辐射reff<r<riTTw2014-10- 端,光源原理,第六 平均激发电定义 V 2014-10- 端,光源原理,第六 有效温

90500mTT9050017P101m)对HPMln(γC1)=17,Pc=10W/cm,高气压弧的有效温度其中P1为单位弧长功率(W/cm),m为 量2014-10- 端,光源原理,第六 (4)电场强P1/ mVi/4V1/EC4 (1

d3/EE1(1P1/1/3 3/dElenbaas确定Pc=9W/cm,C4=6.0,V=7.8已知P1ld,m,可算出IU,Pr,2014-10- 端,光源原理,第六 高气压HPM中充入的定 全部气化,工作于非饱和状→参与放电 原子数固定→灯的光电特性稳灯内的蒸气压(推导

d(r2)pHg

pHg=0.89作图法求积r2d(r2作图法求积r2d(r2i0TpHg0.75m0.9P0.25/d1Kd=4.1cmm=12mg/cm,P1=35W/cm代入pHg0.882014-10- 端,光源原理,第六 高气压蒸气放电的辐射可见区的谱线强度分光效

Hg,石4000K冷50 Wavelength/

与Vλ曲线相乘后的光度学辐射2014-10-

端光源原理第六

Wavelength/

6.1.4高气压蒸气放电的辐射线光描述线光谱的-中心波长:高气压下红移如546.1nm→550nm@300-谱线影响谱线强度的-单位弧长输入功率单位弧长充量m内直径-md恒定。P1Teff高能级浓度上能级高的光谱,强度增加速度比(P1-10)-P1,d恒定。m↑,Teff↓,上能级高的光谱线强度-P1,m恒定。线光谱强度与d无-更高气压,高能级与电离 ,上能级很高的线光谱变为连续2014-10- 端,光源原理,第六 6.1.4高气压蒸气放电的辐射光连续产生原 线放-电子和离子的复-分子辐单位弧长的光谱辐射

2530P 4m/d

(31m/d2

100150 2014-10- 端,光源原理,第六 充Hg,2014-10- 端,光源原理,第六 放电-石英泡-Hg+Ar填充-自热式电极+辅助电支架:电引线+启动电阻产生电子,放电建立外壳硬玻加荧光粉→荧光高压既可提高光效,又可提高显色指2014-10- 端,光源原理,第六 高压灯光电参N-ML-WK2014-10- 端,光源原理,第六 高压灯的类明泡高125~400W,电弧适宜控荧光高压50~2000W,用于工厂、车库 、街道反射型高压125~1000W,由于反射涂层 ,不易 适用于工业、矿井、采石场等作高杆照自整流高压160W,适宜于室内植物照2014-10- 端,光源原理,第六 高压的工作特灯的辐射集中在蓝绿区域缺少红色色温高受外部环境的影响较小受电源电压变化的影响较小2014-10- 端,光源原理,第六 启动阶段HPM光电参数随时间t↑,2014-10- 端,光源原理,第六 6.2设计要制工作特2014-10- 端,光源原理,第六 高压灯的设计灯管电参数的选Pl给出Vl选定,IlPllVl lVlVAKVl↑→η功率因数镇流器尺寸电极损耗例400WHPM,电源220V50HzVl=135Il2014-10-

4000.9135

3.3端,光源原理,第六 6.2.1高压灯的设计灯的几何尺寸选定管壁负载

W

W/

电弧管内弧无湍流充

m10d1/m10d1/dd 24/lπWs(VlVAK)larcVlVAKd29/46pHg0.75m0.9P0.25/d12014-10-

2~6~端光源原理第六

6.2.1高压灯的设计量的估

E12m7/12Vld3/ V

m AKd3/2 总充量Mm(larc0.75d生产中先计算出灯的参数2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.1高压灯的设计电极的设计电子发射材料的碱土逸出功1.6eVBaZrO3(1.63常用

<2.07电极尖-钍钨电极2200~2500-钡钨类电极1500~19002014-10- 端,光源原理,第六 6.2.1高压灯的设计电极的设计电极的几何-芯杆直径伸出钨圈长-钨圈(热辐射体,贮电子粉):直径,圈合理的电极尖端温度和辐-电极反应:2BaWO6+W→3BaWO4-辐射体温度太高→蒸发-芯杆伸出太长→T尖高,Ba损失-芯杆伸出太短→电弧接触钨圈部位,蒸加辅助电极(可降低50%的Vs值2014-10- 端,光源原理,第六 高压灯的设计荧光粉的选提高η的荧光粉卤粉,254nm489提高Ra的荧光粉氟锗酸镁粉NUV625~675提高η和Ra的粉钒酸钇粉NUV618YAG:Ce铝酸钇436nm5602014-10- 端,光源原理,第六 高压灯的设计透明泡壳21.4klm,Ra

光谱功率分布高压vs荧光高压YVO4:22.9klm,Ra23.9klm,Ra

YVO4:Eu+YAG:23.7klm,Ra2014-10- 端,光源原理,第六 高压灯的电弧管的加-耐温800℃工作温度600~750双辅助电-提升低温启动性2014-10- 端,光源原理,第六 高压灯的电极的加材-芯杆钨结构-减少电极热容,增加电子发射材料-灯易启动工-浸渍法加电子发射材料,还原气氛分-小功率灯用烧结式电极(钨粉+电子发射材料2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.2高压灯的排气装电弧管抽填-Ar20~25-高纯(3次蒸馏提纯填充量 量决定灯管电-pAr太高难启动,pAr太低光通维持率2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.2高压灯的外泡壳的封接,外泡壳封入装架好的电-P>125W,0.9荧光高压灯2014-10- 端,光源原理,第六 (4)外泡壳的封接排2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.3高压灯的工作启动正常-击穿后低气压Hg-Ar放电Vl小Il-TwpHgVlIl电弧收-等3~6min冷却到<200℃才能再次启低温-双辅助电-Ar- 气-降低启动电2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.3高压灯的工作特启动特2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.3高压灯的工作启动影响Vs的因 杂质气体:H2的危害(H2对石英有渗透效应H2+Ar*→2H+H2+Hg*→2H+

破 效破坏逐级电一般Es=4Vcm-1Torr-1400W灯larc=6.5cm,PAr=20Torr,Vs=5202014-10- 端,光源原理,第六 6.2.3高压灯的工作光特2014-10- 端,光源原理,第六 6.2.3高压灯的