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第六章高压汞灯光源原理与设计—高压汞灯光源原理与设计—高压汞灯6.1高压汞蒸气放电特性光源原理与设计—高压汞灯光效Φin(内径)=27mmI=4APHg不同时η变化ABCDEFPHg(Torr)η60201010-210-1110102103104光源原理与设计—高压汞灯6.2高压汞灯光源原理与设计—高压汞灯一.结构1.放电管石英泡壳Hg+Ar填充物自热式电极+辅助电极光源原理与设计—高压汞灯3.外壳硬玻璃（软玻璃）加荧光粉——荧光高压汞灯即可提高光效，又可提高显色指数2.支架电引线+启动电阻主电极和辅电极间先被击穿，产生电子，放电建立。光源原理与设计—高压汞灯二.高压汞灯的设计1.选定工作气压PHg照明灯(2～4)atm紫外辐射灯(0.5～0.6)atm光源原理与设计—高压汞灯2.选定电参数（Pl给出，Vl选定，Il可知）Pl=VlIlαl(αl=0.9)Vl=VAK+ELarca)VAKb)Vl锆酸钡电子粉电极12～13V纯钨电极17VVl↑→η↑Vl↑↑→不稳定Vl=(1/2～2/3)Vn=(110~140)V光源原理与设计—高压汞灯3.选定管壁负载Ws=Pl/πdlarc----------------------Ws照明灯9～10w/cm2紫外灯5.5～6.5w/cm22三.高压汞灯的启动f稳定时间4~10分FItPlTwPHgPHg(max)光源原理与设计—高压汞灯2.影响Vs的因素a)TambPenningEffectb)电极发射性能与几何尺寸c)杂质气体H2的危害(H2对石英有渗透效应)H2+Ar*2H+Ar破坏Penning效应H2+Hg*2H+Hg破坏阶梯电离一般Es=4v/cm•Torr400wlarc=6.5cmPAr=20TorrVs=520v光源原理与设计—高压汞灯3.降低Vs的措施a)主电极的合理设计①电子发射材料的选择碱土逸出功1.6eVBaZrO3(1.63eV)Ba3WO6Ba2CaWO6+Ba2CaMoO6常用2.07钡钨类电极(T电=1500~1900oC)电子粉圈杆(钍)钨dl光源原理与设计—高压汞灯②电极的几何尺寸芯杆：直径、伸出钨圈长度钨圈（热辐射体，贮电子粉）：直径、圈数辐射体保证足够高的温度使2BaWO6+W3BaWO4+3Ba辐射体温度太高，蒸发大光源原理与设计—高压汞灯芯杆伸出太长，T尖高，Ba损失大；伸出太短，电弧接触钨圈部位，蒸发大合理的尖端温度和辐射体温度b)加辅助电极(可降低50%的Vs值)辅助电极(1~2mm)R30~40kΩc)改善低温启动的措施充Ne-Ar潘宁气体，降低限流电阻R=10kΩ，双辅助电极，加吸气剂光源原理与设计—高压汞灯四.影响寿命的因素1.启动时阴极溅射造成的emitter损耗a)电极材料与几何尺寸b)启动电流的大小Is----启动电流Io---工作电流Is=1.5Ioc)电源的频率2.正常燃点时的蒸发光源原理与设计—高压汞灯3.惰性气体的影响(Pd关系)4.管壁负载Ws的影响Tw不能太高（析晶），Ws=9~10W/cm25.工艺的影响水汽H2oH+O电极处理Quartz质量光源原理与设计—高压汞灯五.用途1.大面积照明优点：η=50，发光体小，价格便宜缺点：光色偏蓝紫Ra=15~202.强紫外光源253.7365.0312.1296.7nm光源原理与设计—高压汞灯光源原理与设计—高压汞灯6.3荧光高压汞灯与自镇流高压汞灯一.荧光HPMa)提高η粉：卤粉253.7489nmb)提高Ra粉：氟锗酸镁粉：625.0~675.0nmc)提高η和Ra粉：钒酸钇粉618nmYAGCe铝酸钇(蓝)435.8560(黄)光源原理与设计—高压汞灯二.自镇流荧光HPM优点：光色改善，使用方便，成本低缺点：光效低，H短光源原理与设计—高压汞灯热辐射+GD光源原理与设计—高压汞灯6.4超高压汞灯光源原理与设计—高压汞灯一.投影系统中亮度是光源的第一重要指标.提高功率输入密度增加J增加E(正比于PHg)二.超高压汞灯的结构超高压HPM与一般HPM灯结构与特性不同的原因光源原理与设计—高压汞灯a)球形超高压汞灯结构larc8mm,对流稳定型larc8mm,电极稳定型极距Hg+Ar1.球形超高压汞灯：增加单位弧长对应的表面积光源原理与设计—高压汞灯E正比于PHgE和关系不明显E=J/eneµeISarcJ基本不变L的经验公式b)特性c)启动加速方法：充0.5~2atm的Xe球形横点椭球形竖点光源原理与设计—高压汞灯2.毛细管超高压汞灯石英d=1~3mm管壁稳定型灯管成毛细管钨组玻璃过渡玻璃Hg+Ar5kPa石英漏磁变压器