熒光燈光衰機(jī)理分析與高光通量維持率
對(duì) 策 研 究
青島法蘭克微電子有限公司
高頻率節(jié)能燈設(shè)計(jì)工程師 韓儉榮
1360 630 6833 0532—8876 0830
韓儉榮：專注于氣體放電物理和固體發(fā)光理論與技術(shù)的應(yīng)用研究。服役于青島法蘭克微電子有限公司，自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)、自主生產(chǎn)、自主推廣應(yīng)用，照明節(jié)能，合同能源管理專用高頻率節(jié)能燈。
摘 要：熒光燈光衰現(xiàn)象其產(chǎn)生的技術(shù)機(jī)理較為復(fù)雜，涉及到氣體放電與光致發(fā)光兩個(gè)基本的物理過(guò)程，深?yuàn)W繁繁。限于篇幅，本文僅從指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用的角度，淺入淺出地對(duì)熒光燈光衰現(xiàn)象，產(chǎn)生的技術(shù)機(jī)理和提高光通量維持率的對(duì)策，進(jìn)行概括性闡釋。僅供業(yè)界參考。
關(guān)鍵詞：熒光燈，光衰，光通量維持率，氣體放電，光致發(fā)光，雜相雜質(zhì)，粉體劣化，鞘層電場(chǎng)，金屬汞（Hg）離子，轟擊能，復(fù)合能，紫外輻射能，點(diǎn)燃溫度光衰
一、概述
熒光燈屬低氣壓汞放電光致發(fā)光電光源。其發(fā)光機(jī)理涉及到氣體汞放電與光致發(fā)光兩個(gè)基本的物理過(guò)程。
熒光燈由節(jié)能熒光燈管和電子鎮(zhèn)流器（驅(qū)動(dòng)功率源）兩部分構(gòu)成。節(jié)能熒光燈管和電子鎮(zhèn)流器（驅(qū)動(dòng)功率源），在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，相互影響、互相作用，構(gòu)成了熒光燈諸如發(fā)光等多項(xiàng)宏觀技術(shù)特性。光衰，即是熒光燈多項(xiàng)宏觀技術(shù)特性之一。
在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，熒光燈的光衰，是氣體汞放電與光致發(fā)光兩個(gè)基本的物理過(guò)程中的，一個(gè)復(fù)雜的量變過(guò)程。在這個(gè)量變過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管內(nèi)部微觀領(lǐng)域中的一系列的理化運(yùn)動(dòng)過(guò)程是內(nèi)因，電子鎮(zhèn)流器（驅(qū)動(dòng)功率源）的電學(xué)特性是外因。內(nèi)因是主導(dǎo)，外因是條件。外因通過(guò)內(nèi)因產(chǎn)生作用。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
因此，熒光燈的光衰，主要來(lái)自于節(jié)能熒光燈管內(nèi)的雜相雜質(zhì)產(chǎn)生的光衰、熒光粉粉體產(chǎn)生的光衰、燈管玻璃產(chǎn)生的光衰，和電子鎮(zhèn)流器（驅(qū)動(dòng)功率源）輸出特性導(dǎo)致的光衰四個(gè)方面。
在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，上述四個(gè)方面的因素是同時(shí)存在的。并且四個(gè)方面的因素互相影響。啟輝點(diǎn)燃時(shí)間段不同，啟輝點(diǎn)燃狀態(tài)不同，對(duì)光衰起主導(dǎo)作用的方面和因素不同。
二、熒光燈雜相雜質(zhì)產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
（一）、雜相雜質(zhì)的來(lái)源途徑分析
節(jié)能熒光燈管內(nèi)的雜相雜質(zhì)，主要來(lái)源于燈用原材料和生產(chǎn)過(guò)程兩個(gè)途徑。
1、原材料的技術(shù)性能與相純度不夠的方面
（1）、充入的惰性氣體：如氪（Kr）氣、氬（Ar）氣氣體純度不夠，含有雜相雜質(zhì)。
（2）、充入的金屬汞（Hg）純度不夠，在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，釋放雜相雜質(zhì)。
（3）、陰極導(dǎo)絲、燈絲，在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，產(chǎn)生理化反應(yīng)，釋放雜相雜質(zhì)。
（4）、熒光粉或熒光粉涂層含有雜相雜質(zhì)，在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，游離于節(jié)能熒光燈管管內(nèi)。
（5）、電子粉純度不夠，在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，有雜相雜質(zhì)游離于節(jié)能熒光燈管管內(nèi)。
（6）、燈絲和電子粉，在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，因離子轟擊濺射出Ba、W元素及氧化物。
（7）、玻璃明管的技術(shù)品質(zhì)，不能滿足制燈工藝技術(shù)要求，在制燈過(guò)程和熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，堿金屬鈉（Na）離子析出量過(guò)高。 （青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
2、生產(chǎn)過(guò)程工藝控制不嚴(yán)的方面
（1）、生產(chǎn)過(guò)程工藝控制不嚴(yán)，對(duì)燈用原材料產(chǎn)生污染。如：玻璃明管沖洗不干凈，粉漿制備或涂粉過(guò)程中混入雜質(zhì)，燈絲繃絲和粘電子粉過(guò)程中產(chǎn)生污染，
（2）、節(jié)能熒光燈管，烤管不徹底，或烤管后產(chǎn)生二次污染。
（3）、電子粉分解、激活不徹底，在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，有雜相雜質(zhì)游離于節(jié)能熒光燈管管內(nèi)。
（4）、節(jié)能熒光燈管排氣真空度不夠，燈管內(nèi)存有殘留雜質(zhì)。
（二）、節(jié)能熒光燈管管內(nèi)雜相雜質(zhì)的種類
在熒光燈啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管內(nèi)雜相雜質(zhì)，主要有以下幾種。
1、氫（H2）。
2、氧（O2）。
3、水（H2O）。
4、一氧化碳（CO）。
5、二氧化碳(CO2)。
6、碳?xì)浠衔?CH4)。
7、重氧（O3）
8、Ba、Sr、Ca、W游離元素。
9、堿金屬鈉（Na）離子。
（三）、節(jié)能熒光燈管內(nèi)雜相雜質(zhì)的存在形式
節(jié)能熒光燈管在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，內(nèi)部微觀領(lǐng)域表現(xiàn)出以下理化特性。
1、節(jié)能熒光燈管內(nèi)的溫度高于環(huán)境溫度，并且在燈絲附近溫度較高。
2、節(jié)能熒光燈管內(nèi)的空間處于一定強(qiáng)度的交變電場(chǎng)的激發(fā)之中。
3、節(jié)能熒光燈管內(nèi)的雜相雜質(zhì)亦具有一定的溫度，并處于交變電場(chǎng)的激發(fā)之中，具有一定的能量。
4、在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，節(jié)能熒光燈管內(nèi)的9中雜相雜質(zhì)，一部分以重粒子的形式，與其它離子發(fā)生碰撞。一部分會(huì)分解為氫（H2）分子，氧（O2）分子和碳（C）原子，氧（O）原子等，游離于節(jié)能熒光燈管內(nèi)與其它粒子發(fā)生各種理化反應(yīng)。
（四）、節(jié)能熒光燈管內(nèi)雜相雜質(zhì)的理化微循環(huán)
在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，節(jié)能熒光燈管內(nèi)的各種雜質(zhì)元素，會(huì)產(chǎn)生各種復(fù)雜的元素—化合物等理化微循環(huán)。
1、氧（O2）分子在交變電場(chǎng)的作用下，分解為兩個(gè)氧（O）原子。氧（O）原子被氧（O2）分子捕獲生成重氧（O3）離子。而重氧（O3）離子的壽命很短暫，又會(huì)分解為氧（O2）分子和氧（O）原子。這種氧（O2）—重氧（O3）離子的微循環(huán)，在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，實(shí)際上一直是在連續(xù)不斷的在進(jìn)行著。
2、氫（H2）分子和氧（O2）分子，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，化和生成水（H2O）。水（H2O）又會(huì)分解為氫（H2）分子和氧（O2）分子。形成元素與水的微循環(huán)。
3、氧（O2）分子和碳（C）原子，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，化和生成一氧化碳（CO）或者二氧化碳(CO2)《高溫的地方會(huì)生成一氧化碳（CO），溫度低的地方會(huì)生成二氧化碳(CO2)》。一氧化碳（CO）或者二氧化碳(CO2)，又會(huì)分解為氧（O2）分子和碳（C）原子。這種碳（C）原子氧（O2）分子，與化合物的微循環(huán)實(shí)際上也是存在的。
節(jié)能熒光燈管內(nèi)雜相雜質(zhì)的理化微循環(huán)的存在，使得雜相雜質(zhì)的影響和相互作用變的瞬息多變。各種理化反應(yīng)也更為復(fù)雜、多變，極具暫態(tài)性和循環(huán)性。
節(jié)能熒光燈管內(nèi)雜相雜質(zhì)的理化微循環(huán)的存在，使得雜相雜質(zhì)產(chǎn)生光衰的機(jī)理很難用定態(tài)的方法去分析。在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，產(chǎn)生光衰的因素更為多樣性。對(duì)光衰起主導(dǎo)作用的方面和因素，也更具有暫態(tài)性和多樣性。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
（五）、雜相雜質(zhì)產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
1、氫（H2）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
在節(jié)能熒光燈管的啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，氫（H2）是比較穩(wěn)定的，一般不與其它元素發(fā)生化合反應(yīng)。氫（H2）的存在，不會(huì)直接導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰。氫（H2）是通過(guò)改變節(jié)能熒光燈管的放電特性，引發(fā)其它的理化過(guò)程而產(chǎn)生光衰的。
機(jī)理如下：
節(jié)能熒光燈管的啟輝點(diǎn)燃，涉及到氣體放電的輝光放電和弧光放電兩個(gè)階段。啟輝過(guò)程就是一個(gè)由輝光放電向弧光放電過(guò)渡的過(guò)程。
輝光放電向弧光放電過(guò)渡，實(shí)質(zhì)是一個(gè)潘寧效應(yīng)的電子雪崩過(guò)程。在有氫（H2）存在時(shí)，氫（H2）與電子、氬(Ar)原子等粒子發(fā)生彈性碰撞，吸收并轉(zhuǎn)化了外加激發(fā)電場(chǎng)的激發(fā)能量，遲滯了電子雪崩效應(yīng)。
為維持放點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行，節(jié)能熒光燈管必然加大電子發(fā)射能量、提高電子溫度，補(bǔ)償氫（H2）吸收和轉(zhuǎn)化的能量。這一微觀過(guò)程導(dǎo)致燈絲陰極溫度提高，燈的啟輝電壓提高和由輝光放電向弧光放電過(guò)渡的時(shí)間增加。其結(jié)果是：燈絲陰極的蒸發(fā)與濺射加劇。
蒸發(fā)與濺射出來(lái)的氧化物粒子和金屬粒子，與燈內(nèi)的其它元素粒子產(chǎn)生化合物或者是直接沉淀于燈管內(nèi)熒光粉表面上，影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
2、氧（O2）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
在節(jié)能熒光燈管的啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，氧（O2）-重氧（O3）離子的微循環(huán)極具氧化活性。因此，氧（O2）在節(jié)能熒光燈管的啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，通過(guò)多種方式導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰。
一是：在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，氧（O2）與金屬汞（Hg）產(chǎn)生化合反應(yīng)，生成氧化汞（HgO）。沉積到熒光粉表面形成色斑，導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管光通量輸出降低，產(chǎn)生光衰。
二是：氧（O2）或重氧（O3）離子極具氧化活性，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，對(duì)燈絲鎢的侵蝕非常嚴(yán)重。也可致使燈絲中的摻雜元素暴露或氧化析出，金屬濺射加劇。
濺射出來(lái)的金屬鎢（W），一部分直接沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。另有部分與氧（O2）或重氧（O3）化合反應(yīng)，生成不同價(jià)態(tài)的氧化鎢（WO2、WO3、W2O3）。氧化鎢（WO2、WO3、W2O3）是難揮發(fā)的物質(zhì)，會(huì)沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
3、碳（C）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
一氧化碳（CO）和二氧化碳(CO2)， 可分兩種情況：第一、一氧化碳（CO）比較穩(wěn)定，會(huì)直接沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
第二、二氧化碳(CO2)，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，較容易分解為氧（O2）和碳（C）原子。氧（O2）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理，上面已經(jīng)分析分析。
碳（C）是一種難揮發(fā)的物質(zhì)，且也不易與氫（H2）發(fā)生反應(yīng)。一種情況是直接沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。還有一種情況是在高溫條件下與金屬鎢（W）生成碳化鎢（WC、WC2），碳化鎢（WC、WC2）也是難揮發(fā)物質(zhì)，會(huì)沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
4、水（H2O）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
因?yàn)樗℉2O）會(huì)分解為氫（H2）和氧（O2）。因此，水（H2O）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理，其實(shí)質(zhì)是：氫（H2）和氧（O2）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰的機(jī)理。
5、重氧（O3）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
重氧（O3）會(huì)分解為氧（O2）和氧（O）。因此，重氧（O3）包括氧（O）對(duì)節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰的機(jī)理，同氧（O2）導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析。
6、碳?xì)浠衔?CH4)導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
碳?xì)浠衔?CH4)在節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，分解為碳（C）和氫（H2）。造成節(jié)能熒光燈管光衰的機(jī)理，同碳（C）和氫（H2）的機(jī)理。
7、Ba、Sr、Ca、W游離元素導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
Ba、Sr、Ca、W游離元素是濺射出來(lái)的重粒子，第一種情況是：沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。第二種情況是：與金屬汞（Hg）進(jìn)行理化作用，生成金屬汞（Hg）齊。第三種情況是：與氧（O2）化合生成氧化物粒子。均會(huì)沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
8、堿金屬鈉（Na）離子導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰機(jī)理分析
堿金屬鈉（Na）離子，是節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，從玻璃管中游離出來(lái)的。與金屬汞（Hg）生成鈉汞齊，沉積于燈管內(nèi)熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
9、要說(shuō)明的是：由于氧（O2）、Ba、Sr、Ca、W游離元素和堿金屬鈉（Na）離子等等重粒子，不斷地消耗金屬汞（Hg）。在達(dá)到一定程度后，必會(huì)影響節(jié)能熒光燈管內(nèi)的飽和汞蒸汽壓。影響光致發(fā)光物理過(guò)程中的光激發(fā)能量，將會(huì)嚴(yán)重影響光通量輸出，導(dǎo)致光衰嚴(yán)重。
三、熒光燈熒光粉產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
在節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，導(dǎo)致熒光粉產(chǎn)生光衰的因素涉及到較多方面。并且，各單色粉的光衰機(jī)理也有差異。但是歸納起來(lái)熒光粉的光衰，主要來(lái)自于粉體自身產(chǎn)生的光衰和生產(chǎn)工藝因素產(chǎn)生的光衰兩個(gè)方面。表現(xiàn)為：熒光粉本體雜相雜質(zhì)光衰、表面光衰、涂層質(zhì)量光衰和生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的熒光粉光衰。這其中深層次上的熒光粉粉體劣化，是導(dǎo)致熒光粉產(chǎn)生光衰的本質(zhì)因素。
（一）、熒光粉本體雜相雜質(zhì)產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
這里講的雜相雜質(zhì)指的是熒光粉粉體本身的。節(jié)能熒光燈管使用的鋁酸鹽系列三基色熒光粉中，通常含有的雜相雜質(zhì)有：Al2O3、MgAl2O4和Ba Al2O4。節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，Al2O3會(huì)形成色心或者是晶格缺陷，吸收253.7nm紫外激發(fā)光能量和可見(jiàn)光能量。降低光通量輸出，導(dǎo)致光衰。
（二）、熒光粉表面產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
熒光粉晶體表面，有化學(xué)鍵不完整、晶格缺陷時(shí)，熒光粉表面原子會(huì)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，熒光粉表面不穩(wěn)定的原子，會(huì)從它原來(lái)的位置上逃逸下來(lái)，導(dǎo)致局部晶格變的無(wú)序。無(wú)序的晶格引起熒光粉發(fā)生劣化，劣化的熒光粉表現(xiàn)為：吸收253.7nm紫外激發(fā)光能量和可見(jiàn)光能量。降低光通量輸出，導(dǎo)致光衰。
（三）、熒光粉涂層質(zhì)量產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
熒光粉涂層質(zhì)量，包括涂層的致密程度和涂層的厚度。
1、熒光粉涂層的均勻、致密、細(xì)膩程度，不僅是節(jié)能熒光燈管的外觀質(zhì)量，對(duì)節(jié)能熒光燈管的光通量輸出和光衰影響很大。
熒光粉涂層粗糙時(shí)，在溫度和交變電場(chǎng)的作用下，金屬汞（Hg）離子很容易通過(guò)熒光粉涂層的間隙轟擊玻璃管。會(huì)有一部分金屬汞（Hg）離子滲透到玻璃管內(nèi)，致使玻璃管產(chǎn)生黑化。另在金屬汞（Hg）離子的轟擊下，玻璃管會(huì)析出堿金屬鈉（Na）離子，在熒光粉表面生成鈉汞齊，致使節(jié)能熒光燈管的黑化。黑化的節(jié)能熒光燈管，降低光通量輸出，導(dǎo)致光衰。
2、熒光粉涂層的厚度，應(yīng)該有一個(gè)最佳值。熒光粉涂層的厚度過(guò)薄，紫外線特別是185nm的紫外線，會(huì)穿透熒光粉涂層，加速熒光粉發(fā)生劣化，降低光通量輸出，產(chǎn)生光衰。并且，啟輝點(diǎn)燃時(shí)間越長(zhǎng)，光衰幅度越大。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
（四）、生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的熒光粉光衰機(jī)理分析
這里講的生產(chǎn)工藝，指的是節(jié)能熒光燈管的生產(chǎn)工藝過(guò)程。生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的熒光粉光衰，主要來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程的制粉與涂粉、烤管、燈絲分解和排氣三個(gè)方面。
第一個(gè)因素是：烤管過(guò)程中熒光粉吸附殘留的黏結(jié)劑，致使在節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，熒光粉表面產(chǎn)生黑化，降低光通量輸出，產(chǎn)生光衰。
第二個(gè)因素是：烤管過(guò)程中溫度過(guò)高，致使熒光粉產(chǎn)生猝滅中心。在節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，熒光粉的猝滅中心受185nm紫外線輻射不斷地劣化，吸收253.7nm紫外激發(fā)光能量和可見(jiàn)光能量。降低光通量輸出，導(dǎo)致光衰。
其它的因素基本上，與節(jié)能熒光燈管內(nèi)雜相雜質(zhì)的機(jī)理相同。
（五）、熒光粉粉體產(chǎn)生劣化的機(jī)理分析
上面關(guān)于熒光粉產(chǎn)生光衰的分析中，涉及到了在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，熒光粉粉體劣化。科學(xué)研究也已經(jīng)表明，熒光粉粉體劣化，是導(dǎo)致熒光粉產(chǎn)生光衰的本質(zhì)因素。
在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管管壁上的熒光粉，承受著以金屬汞（Hg）離子為主的各種離子的轟擊和185nm紫外輻射。實(shí)驗(yàn)證明：離子轟擊和185nm紫外輻射，是熒光粉粉體產(chǎn)生劣化的重要因素。
現(xiàn)對(duì)離子轟擊和185nm紫外輻射，導(dǎo)致熒光粉粉體產(chǎn)生劣化的機(jī)理進(jìn)行概要的分析：
1、離子轟擊導(dǎo)致熒光粉粉體產(chǎn)生劣化的機(jī)理分析
（1）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管從管心到管壁之間靠近管壁上有一個(gè)鞘層。鞘層存在一個(gè)鞘層電場(chǎng)，電場(chǎng)方向從管心指向管壁。
（2）、進(jìn)入鞘層的離子，在鞘層電場(chǎng)的加速下獲得能量，猛烈地轟擊著熒光粉涂層。其瞬間沖力是非常大的。離子轟擊熒光粉涂層的瞬間沖力，與離子的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。在離子質(zhì)量一定的前提下，離子在鞘層電場(chǎng)獲得的能量越大、運(yùn)動(dòng)加速度越大，離子的瞬間沖力就越大。
（3）、離子對(duì)熒光粉涂層的轟擊是一個(gè)連續(xù)不斷地過(guò)程。離子的轟擊過(guò)程對(duì)熒光粉的作用具有時(shí)間積累效應(yīng)，表現(xiàn)為動(dòng)量。離子的質(zhì)量越大，對(duì)熒光粉涂層的作用越強(qiáng)；離子在鞘層電場(chǎng)獲得的能量越大、速度越快，對(duì)熒光粉涂層的作用越強(qiáng)。離子轟擊熒光粉的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)熒光粉涂層的作用能量越大。
（4）、可見(jiàn)，離子對(duì)熒光粉涂層的轟擊，從作用瞬間來(lái)看表現(xiàn)為瞬間沖力。從作用過(guò)程來(lái)看，作用于熒光粉涂層上的本質(zhì)因素應(yīng)該是能量，即：轟擊能。例如：金屬汞（Hg）離子通過(guò)鞘層電場(chǎng)的加速，可以獲得約8eV的能量，作用到熒光粉涂層上。
（5）、同時(shí)作用于熒光粉涂層上能量，還有離子與電子復(fù)合時(shí)釋放出來(lái)的復(fù)合能。例如：金屬汞（Hg）離子與電子復(fù)合時(shí)，能夠釋放出約10.42eV的能量。
（6）、離子的轟擊能與復(fù)合能，共同作用于熒光粉晶體上。一是：必然會(huì)不同程度地使熒光粉晶體內(nèi)能發(fā)生改變。二是：必然會(huì)使熒光粉晶體表面晶格上原子的化學(xué)鍵遭到破壞。
（7）、在兩種破壞因素的共同作用下，熒光粉晶體表面晶格上的原子，獲得能量從晶格上逃逸出來(lái)。從晶格上逃逸出來(lái)的原子，在擴(kuò)散能的作用下做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。致使晶格和原子的排列，從原來(lái)的有序變成無(wú)序。經(jīng)過(guò)積累會(huì)在熒光粉晶體表面，產(chǎn)生一個(gè)晶格和原子的無(wú)序排列層。
（8）、晶格和原子的無(wú)序排列層，一方面吸收253.7nm紫外激發(fā)光能量后，并不是產(chǎn)生輻射躍遷，發(fā)出可見(jiàn)光。而是將吸收的 253.7nm紫外激發(fā)光能量，通過(guò)晶格振動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能。另一方面直接吸收可見(jiàn)光。兩個(gè)方面的因素共同作用，致使可見(jiàn)光能量輸出降低，產(chǎn)生光衰。
（9）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，晶格和原子的無(wú)序排列層，還會(huì)加大對(duì)金屬汞（Hg）和其氧化物的吸附，與無(wú)序?qū)又械慕饘僭由晒R。吸收的 253.7nm紫外激發(fā)光能量和可見(jiàn)光能量，致使可見(jiàn)光能量輸出降低，產(chǎn)生光衰。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
2、185nm紫外輻射導(dǎo)致熒光粉粉體產(chǎn)生劣化的機(jī)理分析
（1）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管中有253.7nm紫外輻射、185nm紫外輻射和部分可見(jiàn)光輻射。185nm紫外輻射總能量占得比例不是最大的，但是185nm紫外輻射的單個(gè)紫外光子的能量卻是最大的。
（2）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管中185nm紫外輻射是量子化的。但是，對(duì)節(jié)能熒光燈管管壁上熒光粉涂層的作用是連續(xù)不斷的過(guò)程。
（3）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管中的185nm紫外輻射，在高能量的驅(qū)使下，其每一個(gè)紫外光子的沖力是非常大的，并且連續(xù)不斷的猛烈地轟擊著熒光粉涂層。
（4）、與離子轟擊熒光粉涂層一樣，185nm紫外光子對(duì)熒光粉涂層的轟擊，從作用瞬間來(lái)看表現(xiàn)為紫外光子的瞬間沖力。從作用過(guò)程來(lái)看，作用于熒光粉涂層上的本質(zhì)因素亦應(yīng)該是能量，即：紫外輻射能。
（5）、185nm紫外輻射不僅僅作用于熒光粉涂層的表面，還有很大一部分能夠滲透到熒光粉晶體的深處，并且會(huì)有部分穿透熒光粉晶體。
（6）、在185nm紫外輻射的作用下，一是熒光粉晶體的內(nèi)能必然會(huì)有較大程度地改變，致使熒光粉晶體中激活劑產(chǎn)生不同程度地電子電離，產(chǎn)生晶體價(jià)態(tài)變化。二是：必然會(huì)使熒光粉晶體表面晶格上原子的化學(xué)鍵遭到破壞。三是在熒光粉晶體中發(fā)生紫外光化學(xué)反應(yīng)。
（7）、在三種因素的共同作用下，在熒光粉晶體表層形成色心和猝滅中心。一方面吸收253.7nm紫外激發(fā)光能量后，并不產(chǎn)生輻射躍遷，發(fā)出可見(jiàn)光。而是將吸收到的 253.7nm紫外激發(fā)光能量，通過(guò)晶格振動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能。另一方面直接吸收可見(jiàn)光。兩個(gè)方面的因素共同作用，致使可見(jiàn)光能量輸出降低，產(chǎn)生光衰。
（8）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，熒光粉晶體表層的色心和猝滅中心，還會(huì)加大對(duì)金屬汞（Hg）和其氧化物的吸附，與熒光粉晶體表層的金屬原子生成汞齊。吸收的 253.7nm紫外激發(fā)光能量和可見(jiàn)光能量，致使可見(jiàn)光能量輸出降低，產(chǎn)生光衰。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
（9）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，185nm紫外輻射強(qiáng)度，與節(jié)能熒光燈管的管徑和啟輝點(diǎn)燃溫度有關(guān)。節(jié)能熒光燈管啟輝點(diǎn)燃溫度越高，185nm紫外輻射強(qiáng)度越高。節(jié)能熒光燈管的管徑越細(xì)，185nm紫外輻射強(qiáng)度越高。有實(shí)驗(yàn)估算：節(jié)能熒光燈管的管徑，由38mm減小到10mm左右時(shí)，185nm紫外輻射強(qiáng)度，會(huì)提高20倍左右。
3、導(dǎo)致熒光粉粉體產(chǎn)生劣化的主導(dǎo)因素的分析
在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，稀土三基色熒光粉涂層中的紅、綠、藍(lán)單色粉，粉體劣化的程度并不是完全一樣的，導(dǎo)致每一單色粉產(chǎn)生劣化的主導(dǎo)因素也是不同的。
理論分析和實(shí)驗(yàn)都表明：在低氣壓汞放電光致發(fā)光的熒光燈中，對(duì)于氧化釔銪紅粉來(lái)講，離子轟擊，即：轟擊能的破壞作用占主導(dǎo)地位，185nm紫外輻射，即：紫外輻射能的破壞作用占非主導(dǎo)地位。對(duì)于鋁酸（CAT）系列的綠粉來(lái)講，離子轟擊，即：轟擊能的破壞作用是主要因素，185nm紫外輻射，即：紫外輻射能的破壞作用相對(duì)小的多。對(duì)于鋁酸（BAM）系列的藍(lán)粉來(lái)講，離子轟擊，即：轟擊能的破壞作用和185nm紫外輻射，即：紫外輻射能的破壞作用，兩者都是很大的。
四、熒光燈管玻璃產(chǎn)生光衰的機(jī)理分析
熒光燈管玻璃產(chǎn)生光衰的機(jī)理相對(duì)比較簡(jiǎn)單。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
一是燈管玻璃中的堿金屬鈉（Na）離子，在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，從玻璃管中游離出來(lái)與金屬汞（Hg）離子生成鈉汞齊，沉積于玻璃管內(nèi)表面或熒光粉表面上，使管壁黑化影響光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
二是在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，金屬汞（Hg）離子在鞘層電場(chǎng)的加速下，以強(qiáng)大的沖力進(jìn)入到玻璃內(nèi)部。與堿金屬鈉（Na）離子生成鈉汞齊，使玻璃管黑化并吸收可見(jiàn)光，影響可見(jiàn)光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
燈管玻璃組分不同，堿金屬鈉（Na）離子的析出量不同。從玻璃中析出的堿金屬鈉（Na）離子的遷移運(yùn)動(dòng)，與熒光粉涂層中的黏結(jié)劑的理化特性有關(guān)。進(jìn)入到玻璃內(nèi)部的金屬汞（Hg）離子，其量和深度與節(jié)能熒光燈管內(nèi)微觀領(lǐng)域的理化特性有關(guān)，特別是微觀領(lǐng)域的電特性有關(guān)。
五、電子鎮(zhèn)流器（驅(qū)動(dòng)功率源）輸出特性導(dǎo)致光衰的機(jī)理分析
在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管內(nèi)部是局部平衡等離子體態(tài)。其微觀領(lǐng)域中每一形態(tài)的微觀運(yùn)動(dòng)，都產(chǎn)生每一對(duì)應(yīng)的微觀現(xiàn)象。諸多微觀現(xiàn)象，共同作用決定整體系統(tǒng)的宏觀現(xiàn)象。
節(jié)能熒光燈管的外加電場(chǎng)，作用于每一形態(tài)的微觀領(lǐng)域，影響著微觀領(lǐng)域中每一形態(tài)的微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而控制整體系統(tǒng)的宏觀現(xiàn)象及物理狀態(tài)和特性。
因此，控制外加電場(chǎng)特性，就可以控制節(jié)能熒光燈管整體系統(tǒng)的宏觀現(xiàn)象及物理狀態(tài)和特性。
電子鎮(zhèn)流器是外加電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)功率源，其輸出特性直接影響著節(jié)能熒光燈管的光電特性和壽命。下面概要分析電子鎮(zhèn)流器（驅(qū)動(dòng)功率源）輸出特性導(dǎo)致光衰的技術(shù)機(jī)理。
（一）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，節(jié)能熒光燈管的特性表現(xiàn)為負(fù)阻抗特性。對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)功率源，表現(xiàn)出鮮明的頻率特性。即：對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)功率源的不同驅(qū)動(dòng)頻率，節(jié)能熒光燈管兩端的電壓波形和電流波形，一一對(duì)應(yīng)為不同的波形。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
（二）、作用于節(jié)能熒光燈管兩端的電壓波形和電流波形不同，節(jié)能熒光燈管的光電特性，就會(huì)表現(xiàn)出不同的光效、光衰、頻閃特性，并且有很大的差異。實(shí)踐證明：在電壓波形和電流波形，嚴(yán)重偏離正弦波形時(shí)，會(huì)通過(guò)其它的作用機(jī)理產(chǎn)生光衰。
（三）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，導(dǎo)入節(jié)能熒光燈管陰極的電流一分為二，即：燈絲電流和燈管電流。在燈絲電流和燈管電流分配一定時(shí)，燈管電流就正比于陰極電流。
燈管電流應(yīng)該有一個(gè)合理的最佳值，假如燈管電流不合理，特別是燈管電流過(guò)大。節(jié)能熒光燈管內(nèi)的電流密度就會(huì)超過(guò)合理值，微觀領(lǐng)域內(nèi)彈性碰撞的幾率提高，致使點(diǎn)燃過(guò)程中節(jié)能熒光燈管的點(diǎn)燃溫會(huì)高出合理范圍。
在交變電場(chǎng)和高溫的共同作用下，就會(huì)發(fā)生陰極粒子濺射、熒光粉粉體劣化、離子轟擊等等多種作用機(jī)理，導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管產(chǎn)生光衰。為便于描述，暫稱為：點(diǎn)燃溫度光衰。
（四）、在啟輝點(diǎn)燃過(guò)程中，導(dǎo)入節(jié)能熒光燈管陰極的電流一分為二，即：燈絲電流和燈管電流。在功率一定的前提下，燈絲電流和燈管電流的分配，應(yīng)該有一個(gè)合理的最佳值。
（五）、假如分配不合理，導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管光衰的表現(xiàn)有：
第一：燈絲電流過(guò)小，在啟輝階段由輝光放電向弧光放電過(guò)度的時(shí)間就會(huì)加長(zhǎng)。因輝光放電時(shí)，陰極電位降很高，會(huì)加大離子對(duì)陰極的轟擊，陰極粒子濺射加重。濺射出來(lái)的粒子，會(huì)附著于熒光粉表面，影響可見(jiàn)光通量輸出而產(chǎn)生光衰。
第二：燈絲電流過(guò)大，點(diǎn)燃過(guò)程中陰極工作溫度過(guò)高，陰極粒子蒸發(fā)、濺射加重。蒸發(fā)、濺射出來(lái)的粒子，會(huì)附著于熒光粉表面，影響可見(jiàn)光通量輸出而產(chǎn)生光衰。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有人將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
第三：燈絲電流過(guò)大，點(diǎn)燃過(guò)程中陰極工作溫度過(guò)高，電子發(fā)射量亦過(guò)大。亦會(huì)導(dǎo)致節(jié)能熒光燈管內(nèi)的電流密度超過(guò)合理值，微觀領(lǐng)域內(nèi)彈性碰撞的幾率提高，產(chǎn)生點(diǎn)燃溫度光衰。
六、熒光燈提高光通量維持率對(duì)策研究（限于篇幅本篇略）
（一）、燈用原材料的技術(shù)性能與相純度控制
（二）、生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)工藝研究與控制
（三）、整燈設(shè)計(jì)和電子鎮(zhèn)流器與燈管特性的技術(shù)匹配
七、結(jié)論（限于篇幅本篇略）
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