固汞的特性及应用讲解

10固汞的特性及应用佛山市柯维光电 佛山市灵柯照明器材2023-5-5修改稿一、固汞的优缺点二、固汞的分类三、固汞的特性四、如何选择固汞五、直管型荧光灯用固汞七、螺旋管裸灯用固汞〔In〕网十、完毕语一、固汞的优缺点将迎来空前进展，随着削减有害物质排放标准严格实施，荧光灯降低汞污染的形势将更加紧迫。液汞由于外表张力难于微量准确称量，微量液汞粒难于注入灯内，液汞耗散在生产场地难以清理干净，不利环保；液汞在高于603.0Pa，光输出明显降低。固汞能准确掌握灯内的注汞量，简洁注入灯内，能有效降低生产场地的汞污染，降低灯寿命期完毕后对环境造成的污染；局部固汞能使高管壁负载的紧凑型荧光灯获得高光效。固汞取代液汞是目前较抱负的选择，也是进展的方向，国内外制灯企业正加快固汞取代液汞的步伐。固汞也有一些缺点：本钱高，光输出爬升慢等。二、固汞的分类多种制造方法。灯用汞齐有：Zn-Hg、Bi-Pb-Sn-Hg、Bi-In-Hg等，也包括Zn、Ni、Hg圆柱体汞齐。、Cu等金属与汞组成的圆柱体固态汞，该固态汞中也含极少局部汞齐，这种固态汞汞蒸汽压温度特性几乎与液汞完全一样。我们将汞齐和固态汞统称为固汞，固汞常温下呈固体态。1、Bi-Sn-Hg、Bi-Pb-Sn-Hg、Bi-In-Hg、In-Pb-Hg等球丸；压制法，颗粒常为圆柱体，产品有Zn、Ni、Hg圆柱体汞齐，Fe、Cu、Hg圆柱体固态汞。2、固汞按掌握汞蒸汽特性可分为两大类：一类是非掌握汞蒸汽压型，包括固态汞和局部汞齐。这类固汞特点：1。90%100%波动对应的连续的工作温度区域——下称ΔT9018℃，光输出从ΔT9513℃，缺乏一个使光输出稳定的较宽的工作温度区域。③低温或常温下饱和汞蒸汽压略小于液汞。这类固汞一般均不需要关心In网帮助启动，用于代替液汞。、Bi-In-Hg、In-Pb-HgT5、T4PT4〔T4Po〕四周，In网帮助启动。常用非掌握汞蒸汽压型固汞及掌握汞蒸汽压型固汞如下：3、固汞按熔融温度凹凸分为：高熔融温度固汞〔180℃固汞〔180℃。常用高熔融温度固汞及低熔融温度固汞如下：三、固汞的主要性能固汞的主要性能参数包括：1、汞蒸汽压温度特性曲线：常用固汞汞蒸汽压温度特性曲线见以下图1：1〔汞蒸汽压随固汞温度变化特性曲线〕〔注：CWAIBZn-Sn-Hg，CWISBSn-Hg，CWORB主要成分为Bi、Pb、Sn、Hg，CWRTB主要成分为Bi、In、Hg，CWOTB主要成分为In、Pb、Hg，后面的数字表示含汞比例〕2、汞的有效率。汞的有效率指特定的工作温度下，固汞能不断释放的汞量占固汞含汞量的百分比。3Sn-Hg〔含Hg20%〕50PT4Zn-Hg(Hg50%)Zn-Sn-Hg(Hg48%)PT4同一固汞在不同温度下，到达饱和汞蒸汽压所需的时间也不同。液相点温度表示该温度及超过该温度固汞完全为液态，熔融温度指固汞熔融变形温度，熔融温度低于液相点温度。，释放一局部汞后的固汞汞蒸汽压温度特性会发生变化，不同固汞变化状况不同。如：含30%Zn-Hg，释汞前后汞蒸汽压温度特性有差异。制灯企业在设计、选择、使用固汞时均要考虑，使用固汞的灯，其光衰由灯固有的光衰〔只考虑使用液汞时，杂质气体、荧光粉等与固汞无关的工艺因素打算、汞原子的迁移过程、固汞特性变化引起的光衰综合打算。下回吸量和回吸速度也不同。固汞回吸灯内的汞原子会导致再次燃点时灯光输出爬升慢。，导致颗粒粘连。局部固汞存在肯定程度的溢汞，含汞量高的Zn-Sn-Hg溢汞严峻，需要外表处理，添加其它金属可削减溢汞，但可能会降低固汞的汞有效率。ZnPZn>PBi>PIn>PSn四、如何设计选择固汞？1、选择固汞前应明确：Po。253.7nm辐射效率与汞蒸汽压有关，当汞蒸汽压小Po，随汞蒸汽压上升，汞原子碰撞时机增多，253.7nm的辐射效率提高，当Po253.7nm辐射被相邻汞原子吸取，即共振吸取，253.7nm辐射效率降低。②管径、管电流密度不同的灯，需要的最正确汞蒸汽压Po值不同。不同规格的灯使用同一固汞其光输出随汞蒸汽压变化的规律不同。Po值所对应的温度不同。汽压的冷端迁移。2、固汞使用原则:能用低温固汞的不用中温固汞，能用中温固汞的不用高温固汞。一方面是启动爬升性能：中温固汞低于高温固汞。选择使用固汞的步骤：1、确定固汞的类型。Po。②固汞放置的位置、灯的构造打算了固汞的温度。灯头朝上与灯头朝下燃点的光通输出，应选择工作温度区域宽的固汞。作用给灯带来什么影响，避开多个掌握源引起灯长时间不稳定。工作温度与对应固汞选择表工作温度对应固汞备注35-60℃、Zn-Sn-Hg、Bi-Zn-Hg、Sn-Hg、Bi-Sn-Hg、Zn-Ni-Hg、Fe-Cu-Hg。Bi-Sn-Hg50-75℃65-95℃65-100℃75-110℃100-135℃

Bi-Pb-Sn-Hg〔4.5〕Bi-Pb-Sn-Hg〔3.5%〕Bi-In-Hg〔5%〕In-Pb-Hg

95℃使用100℃使用〔〕内的百分数表示含汞百分比。2、确定固汞的大小和粒数。①依据排气管的大小，确定固汞的大小。②灯内注汞量及每个固汞颗粒含汞量打算固汞的颗粒数。成大颗粒，固汞放入灯内还应考虑固汞的耐轰击特性。3、制定配套工艺。包括固汞注入方式及保证排气管留长长度。熔融温度低的固汞不宜承受固汞上注入的全自动圆排气机，排气管朝上的全自动圆排气机由于灯管离开烘箱后排气管温度仍旧很高，固汞下落并存放于排气管中，熔融温度低的固汞会软化变形、熔融掉入灯内。使用熔融温度低的固汞建议使用排气管朝下的圆排气机生产，固汞承受机械或人工预注入方式。满足排气管留长长度和放置便利的需要。25℃以下，并同时承受惰性气体密闭保护，可削减汞向生产场地集中，避开固汞由于高温、转动引起溢汞粘连。4、依据排气管的留长长度打算整灯的构造。不一一列出。以下就最常用的几种灯及所用固汞作一介绍。五、直管型荧光灯用固汞T5本钱低；缺点是灯在振动的储运过程中易划粉，选择这种工艺应考虑尽可能使用高含汞量、熔融温度高的小颗粒球丸固汞，放多粒，涂层加固着剂。用熔融温度高的固汞是为了避开固汞在全自动圆排机排气后粘连，小颗粒变成大颗粒。另一种方法是置于排气管中：1、确定固汞的类型。首先应测试排气管的温度，方法是在灯头中开小孔将点温探头固定在对应固汞位置的排气球丸，Zn-Sn-Hg球丸，45-55Bi-Zn-Hg球丸。T8、T5直管型荧光灯常温25℃下燃点，排气管内的温度较低，应选择使用工作温度低、低温下汞有效率高的固汞代替液汞。TT5Zn-H〔20-30、Zn-Sn-H〔如含20-35Hg50%)50℃、9090%，Zn-Hg(Hg20%)汞有效ZnSn结合成化合物，在测试温度下释放慢的原因。T8、T5Cu，Sn含量尽量低。2、确定固汞的大小和粒数。T10、T8T5直管型荧光灯排气管普遍较大，一般用一粒即可。Cu、Hg固汞，Zn、Ni、Hg固汞，这种方法芯柱制造本钱低，固汞本钱略高；②、承受大排气管内置一短小排气管使固汞置于排气管内的方法时，固汞颗粒可小些，可CuHgNiHg固汞，也可用Zn-Hg制造本钱高，固汞本钱略低。3、制定配套制灯工艺。使固汞温度与固汞的工作温度相适应。4、依据排气管的留长长度打算整灯的构造。汞的温度，可考虑对灯头泥材料或灯头上稍作改进，进一步提高固汞的温度来提高光输出。考虑将来灯内含汞量标准进一步降低的进展趋势，同时考虑同一圆排气机在不同时间使用10mg〕生产更替便利，建议使用Fe、Cu、Hg圆柱体固汞，Zn、Ni、Hg圆柱体固汞。这种固汞可以做到2.5mg、4.5mg、9.0mg的颗粒均为同一尺寸，使用时不会由于三基色粉和卤粉转换而Fe、Cr、Ni等金属粉使固汞性能不转变而颗粒变大，熔融法生产的球体固汞要保证固汞性能不转变而颗粒变大是难以实现的。条件要求高。Zn、Ni、Hg固汞外表不易溢汞，颗粒含汞量均匀，运输储存条件要求低，常温汞回吸比Sn-Hg要少，综合性能较好。球体的Zn、Ni、Hg固汞使用更便利，是我们期盼的一种较抱负球丸。六、紧凑型荧光灯裸灯用固汞紧凑型荧光灯由于排气管内径较小，一般使用球丸形固汞。1、确定固汞的类型。100In网，生产工序简单。是否肯定要用中、高温固汞呢？①在灯头朝上燃点时，固汞温度约100℃，我们可以将三U管分为六支直管来分析，放固汞的一支，固汞端为热端〔约100℃，另一弯管端为冷端〔如45℃，如使用低温固汞，热Po，在这支直管中汞蒸汽压呈梯度分布，发光效率略低，但另五支直管中汞蒸汽压受冷端掌握，发光效率高，灯总的发光效率接近液汞。这种状况下，尽管固汞温主要沉积在冷端，灯由微动态进入稳定态，完全可以用低温固汞。85℃，无适宜冷端，灯发光效率低，但可加长排气管的长度，降低固汞温度或另设置冷端，使固汞温度处于Po对应最正确工作温度，提高灯的发光效U紧凑型荧光灯类似。U、三U、双Π、三Π、双UΠ、三UΠ紧凑型荧光灯从灯发光效率考虑，在灯头本钱低。不同固汞工作温度不同，低温汞饱和蒸汽压也不同。23。23〔CWIRBBi-Sn-HgCWLSZNiHgCWISBSn-HCWARBZn-Sn-Hg〕10>CWIS-0CARB-1CAIB-48Zn-Hg50CWIRB-CWLS-02CWISB-0CAIB-8CARB-1CWLS-0CWIRB-5Zn-H50。Fe、Cu、Hg固汞外，目前全部固汞产品均存在汞易回吸现象，不同固汞回吸速度、回吸量不同，由于常温真实状Sn-Hg、Bi-Sn-HgSnHg原子Sn-Hg、Bi-Sn-Hg合金外表光亮致密，汞蒸Zn-Hg、Bi-Zn-Hg也43℃以下，ZnHg也有化合物，BiHg不会形成化合物，从形成化合物的角度看，Bi-Hg、Bi-Zn-H〔Z有待更多的测试数据证明。Bi-Sn-Hg存在类似Sn-Hg长期存放后光输出爬升慢的问题，局部Bi-In-Sn-Hg、Bi-Pb-Sn-HgIn网尤其要留意灯长期存放后的爬升特性，由于In、Pb吸汞力量更强。Zn-HZn-Sn-H〔Sn15Bi-Zn-H2、确定固汞的大小和粒数。1.4mmZn-HgBi-Zn-Hg由于含汞比例低，颗粒大。目前市场上这三种固汞的含汞量分别为：Zn-HgHg50%、Zn-Sn-HgHg40-50%、Bi-Zn-HgHg10-15%。3、制定配套制灯工艺。固汞熔融温度均较高，可承受固汞上注入式全自动圆排气机。灯头朝下燃点时，排气管留长长度尽量长，使固汞温度与固汞的工作温度相适应；也可另设4、依据排气管的留长长度打算整灯的构造。温度符合设计要求，固汞的温度不仅由灯的规格、排气管留长长度打算，也和电子整流器性能及整灯的构造有关。七、螺旋管裸灯用固汞我们可将螺旋管拉直为单U管来分析，单U管又可分成两支直管来分析：〔100℃〔如使用低温固汞，固汞端汞蒸汽压均远大于1.6Pa，在这支直管中汞蒸汽压呈梯度分布，但螺旋管不同于U型管，构造更紧凑，从热端至60℃端的发光段长较长，这一段发光效率很低，整支灯的发光效率也较低，只有最正确的88%-95%，具体每种灯规格不同，但普遍偏离最正确发光效率，色温也略高于荧光粉固有的色温。②灯头朝下燃点时，固汞的温度约为85℃，无适宜冷端，发光效率比灯头朝上燃点时更低，整支灯的发光效率只有最正确的83%-90%，远离最正确发光效率。需要设置另一冷端或加长排气管的长度，降低固汞温度，使固汞温度接近其最正确工作温度，提高灯的发光效率。如不能充分加长排气管的留长长度，要同时使灯头朝上〔UP〕,灯头朝下(DOWN)均获得高光通输出，在灯管上设计另一冷端是一种考虑，但加工制造困难 。另一方案是使用并加关心In网，但本钱提高，光输出爬升时间长。50℃。靠近固汞端的冷端在DOWN时无法降低至50℃，但应尽可能降低，另外加长排气管的留DOWN时间输出。Bi-Pb-Sn-Hg应承受排气管朝下的圆排气机生产，其它工艺设计配套参照紧凑型荧光灯裸灯。八、带罩紧凑型荧光灯用固汞这类灯固汞工作温度较高，普遍在80-140℃，没有适宜冷端，需要使用可掌握汞蒸汽压4：460-100℃PT4Bi-Pb-Sn-Hg4.5%Bi-Pb-Sn-Hg对T4管ΔT90为60-10ΔT95为65-93.5的Bi-Pb-Sn-Hg对T4管ΔT90为62-11℃、ΔT9565-100℃。Bi-Pb-Sn-HgT4管具有发光效率高Bi-In-Sn-HgIn量来Bi-In-Sn-Hg对T4管ΔT95Bi-Pb-Sn-HgBi-In-Sn-Hg，灯的离Bi-Pb-Sn-Hg11Bi-Pb-Sn-HgBi-Pb-Sn-Hg100℃使用，排气管特别打弯处理除外。80-140℃Bi-In-Hg4.5%Bi-In-HgT4管ΔBi-In-Hg有两大缺点：195-108℃内，汞蒸汽压会下降，存在拐点〔见图14，局部灯由于离Bi-In-Hg253.7nmBi-In-HgT4管具有较宽的ΔT-90区域，但缺乏较宽的ΔT95区域，光输出随固汞温度变化波动大。2、传统的Bi-In-Hg还存在各项光电参数急剧劣化。流入灯内的合金冷却成固态，在后工序或运输中易划粉，造成荧光粉层脱落。我们认为传统的Bi-In-Hg难以适应现快速进展的紧凑型荧光灯的需要。依据Bi-In-Hg的液相点温度和熔融温T4灯的全都性。Bi-In-Hg的问题，我们设计了另一系列的高温固汞，主要成份为In、Pb、Hg。这类ΔT95100-135℃，110-155℃，也可T4Po四周，T4管获得最正确的发光效率，提高产品的稳定性、全都性。这种高温固汞液相点温度和100-135℃范围内时，灯的平均光输出高1、In、PbBi-In-Hg，2、灯熄灭后带罩紧凑型荧光灯建议尽可能将固汞温度降低：1100Bi-Pb-Sn-Hg；Bi-In-Hg；使用中高温固汞留意事项:度处于其工作温度区域中部，避开处于区域边缘，提高产品的稳定性、全都性。T3、T2Po，又要使固汞温度不要远离固汞熔融温度。离散性。其它工艺设计配套参照紧凑型荧光灯裸灯。T4管中：Bi-Pb-Sn-Hg光输出随固汞温度变化光输出随固汞温度变化特性6。56固汞在小功率带罩紧凑型荧光灯中设计、应用举例：固汞类别燃点时间(h)灯头方向φ(Lm)平均φ(Lm)固汞类别燃点时间(h)灯头方向φ(Lm)平均φ(Lm)功率P(W)Lm/wRa色温(K)差注：以上UP、DOWN的数据为6支灯的平均值CWORB-4.5Bi-In-Hg、Down平均光通量、光效；某5h5hUpDown4944344649.18.854.2949.3282.682.8276727604.14.3Bi-In-Hg100h100hUpDown4884514709.08.954.2250.6782.582.7276627564.34.0CWORB-4.55hUp5295248.760.8081.828155.95hDown5189.455.1182.427844.5100h100hUpDown5065065068.69.358.8454.4181.382.5283927776.74.4Up、Down光通的全都性；相比，降低了固汞的本钱。B、CWORB-3.5T3-14WBi-In-HgBi-In-Hg5h5h100hUpDownUpDown78859082771868977314.415.614.315.554.7244.2357.8346.3279.382.078.981.82850270428602702.9CWOR5h5hUpDown80381580914.616.055.0050.9479.881.3283227335.01.5B-3.5100h100hUpDown84287285714.116.059.7954.5079.581.2283227295.32.1固汞类别光通量功率光 效显色指数色 温容差值注：以上数据为6固汞类别光通量功率光 效显色指数色 温容差值注：以上数据为6支灯的平均值。固汞类别燃点时间(h)灯头方向φ(Lm)平均φ(Lm)P(W)Lm/wRa(K)差UPDOWN6CWORB-3.5Bi-In-Hg、Down的平均光通量、光效；Up、Down光通的全都性；CWORB-3.5Bi-In-Hg(Type)φ(Lm)P(W)η(Lm/w)(Ra)(K)(SDCM)Bi-In-Hg71914.250.6881.427873.3CWRTB-574214.351.9081.327993.9CWRIT-5代替传统Bi-In-Hg的优点：CWRIT-5代替传统Bi-In-Hg的优点：2、CWRTB-5九、铟〔In〕网In网是以不锈钢、镍、钼网作为基体镀铟而形成的镀铟网。In网通称关心汞齐，在未装配入灯管前不是汞齐，装配到灯内经过烤汞或燃点冷却后，由于In具有较主汞齐更强的吸汞力量，In网吸附汞原子，In网吸汞后产生肯定量的In-Hg合金，变成汞齐，再次燃点时，靠近灯丝的In网受热释放出汞，弥补灯内汞原子的缺乏，快速提升光输出。使用Bi-Pb-Sn-Hg、Bi-In-Hg的灯，冷却后，残留灯内游离的汞原子浓