無極燈的溫度特性研究

等組成，是把能量從高頻發(fā)生器耦合到燈泡內(nèi)的器件。磁芯和高溫線的作用是產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。通過中間的導(dǎo)熱棒，線圈產(chǎn)生的多余熱能和放電通過金屬底座傳導(dǎo)到外面。耦合器通常采用雙層繞制:一層輸送電流，另一層用來降低公共模式終端電壓的干擾。

　　燈泡是無極燈的發(fā)光器件，主要由泡殼、內(nèi)管、汞齊、熒光粉等組成。工作時(shí)，泡體內(nèi)除惰性緩沖氣體外，還有主、輔汞齊釋放出來的汞蒸氣。主汞齊位于泡殼底部的短管中，可提供穩(wěn)定工作時(shí)的汞原子。輔助汞齊放置在內(nèi)管壁的銦網(wǎng)上，提供啟動(dòng)時(shí)的汞原子，當(dāng)燈關(guān)掉時(shí)，銦網(wǎng)快速冷卻，收集了燈泡中的大部分汞原子，以準(zhǔn)備下次啟動(dòng)。無極燈采用的汞齊分低溫汞齊、中溫汞齊和高溫汞齊，選擇合適的汞齊能保證無極燈在一個(gè)較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的光輸出。熒光粉目前多采用三基色熒光粉，它能將汞原子激發(fā)躍遷產(chǎn)生的波長(zhǎng)為253. 7nm 的紫外線轉(zhuǎn)化為可見光。

　　2 無極燈的工作原理

　　無極燈的工作原理如圖2 所示。高頻發(fā)生器產(chǎn)生2. 65MHz 的高頻電壓、電流，當(dāng)高頻電流通過耦合器時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)高頻電磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)垂直于磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)( 見圖2 ( a) )。磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)加速燈泡內(nèi)部放電空間的電子，當(dāng)電子能量達(dá)到一定值時(shí)，電子與燈泡內(nèi)的惰性氣體和汞原子發(fā)生碰撞，使燈泡內(nèi)的氣體雪崩電離，形成等離子體。等離子體受激原子返回基態(tài)時(shí)，輻射出253. 7nm 的紫外光子，紫外光子激發(fā)燈泡殼內(nèi)壁的熒光粉產(chǎn)生可見光( 見圖2( b) )。

圖2 無極燈的工作原理圖

　　3 無極燈的溫度特性分析

　　無極燈泡體的溫度( 包括內(nèi)部氣體溫度) 通過影響無極燈的冷端溫度，即置于冷端的汞齊的溫度影響無極燈的汞蒸氣壓，從而影響光效。為了分析無極燈泡體的溫度特性，研究泡體溫度對(duì)冷端溫度的影響，我們采用美國(guó)FLIR 公司的ThermaCAM PM525E 型紅外熱像儀紅外熱像儀

　　紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。 [全文]

對(duì)150W 涂熒光粉和不涂熒光粉的無極燈的泡體溫度進(jìn)行了測(cè)量( 測(cè)量條件:距離2m，環(huán)境溫度21°C) ，結(jié)果如圖3 所示。

　　從圖3( a) 可以看出，點(diǎn)燈后，有熒光粉無極燈的溫度先迅速增加，在1min 達(dá)到70℃ 左右，在7min 左右達(dá)到第一次峰值( 約112℃) 后溫度稍有下降，隨后又繼續(xù)升高。燈點(diǎn)亮20min 左右，達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的極大值116℃。同樣，從圖3 ( b) 可知，點(diǎn)燈后，無熒光粉無極燈的溫度先迅速增加，在1min 達(dá)到70℃ 左右，在7min 左右達(dá)到第一次峰值( 約124℃) 后溫度稍有下降，隨后又繼續(xù)升高，在20min左右達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的極大值135℃。比較有、無熒光粉的無極燈溫升特性可知，它們具有相似形狀的溫升曲線，但溫升幅值不同，造成這種現(xiàn)象的原因是:無極燈點(diǎn)亮后，燈泡內(nèi)的電子在耦合器產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)，撞擊燈內(nèi)的氣體原子產(chǎn)生等離子體，等離子體與玻璃泡體內(nèi)壁(或熒光粉層等) 相互作用產(chǎn)生大量的熱。此外，鐵氧體磁芯和線圈也會(huì)產(chǎn)生大量的熱。這些熱量造成無極燈泡體的溫度升高。燈點(diǎn)亮7min 左右，金屬制成的底座開始散熱，使溫度下降。當(dāng)?shù)鬃@得的熱量與散出的熱量平衡時(shí)，溫度不再下降。而燈泡內(nèi)放電及耦合器產(chǎn)生的熱量繼續(xù)增加，使得放電產(chǎn)生的熱量大于底座散出的熱量，燈泡溫度繼續(xù)升高。

　　對(duì)于無極燈有、無熒光粉泡體溫升幅值相差較大的這種情況，可根據(jù)物質(zhì)的比熱容公式的變換形式Q= cmΔt (Q 是熱量，c 為物質(zhì)的比熱容，m 為物質(zhì)的質(zhì)量，Δt 為溫度的變化量) 來分析。由上述公式可知，當(dāng)放電產(chǎn)生相同的熱量時(shí)，由于熒光粉的存在，有熒光粉的系統(tǒng)比無熒光粉的系統(tǒng)存在更多的物質(zhì)，熒光粉也會(huì)從系統(tǒng)吸收熱量升高自身溫度，所以有熒光粉時(shí)，因熒光粉吸收部分熱量使得系統(tǒng)溫升幅值低于無熒光粉的系統(tǒng)。對(duì)于熄燈后的溫度特性，通過比較圖3( a) 和圖3( b) 中無極燈熄滅后的溫度曲線發(fā)現(xiàn)，2 者的溫度曲線非常接近。這表明，這種無極燈金屬底座的散熱效果基本一致。