无灯丝热阴极紫外线灯管及制作方法[2]

　　二、无灯丝后紫外线灯管辐射效率提高机理的探讨

　　无灯丝后的各种型号规格的紫外线灯管经权威机构检测，其辐射效率大幅度提高，尤其5mm管径制作的U型24瓦灯管(图3中较长的灯管)，比较相同功率T5管径紫外线灯管提高了5倍左右。简直令人难以置信!

　　其实，我们在制作T2~T1超细管径螺旋节能灯时就发现荧光灯管径细化之后蓝光光谱辐射强度大大增加，如制作2700K色温普通带罩灯管的混合粉制作φ5.5~2.9mm灯管时色温会高达2900~3100K，而且管径越小色温跑得越高;虽然在光通球的普通光谱仪上无法观察到紫外线光谱能量，但从色坐标在X轴上平行向左拉出圈来推测，短于蓝光的紫外光谱能量也随灯管细化之后大大增强;因此，也萌发了制作超细管径紫外线灯管的意念。

　　另外，比较荧光灯与紫外线灯管，制作紫外线灯管的石英玻璃管的导热系数远高于普料玻璃，而且没有荧光粉层的隔热，紫外线灯管的工作时一般都偏低于获得最佳汞蒸气压力的灯管温度，那么减小管径增加管壁负载也是提高灯管紫外能效的因素之一。其次，细管径大大有利于紫外光子从管壁逸出的路径(减少其在灯管内弹性碰撞及非弹性碰撞的几率)和距离，提高辐射强度和照度。

　　进一步的我们从低压气体放电灯机理来探讨，将现有传统技术一条平丝过灯管内径圆心平行灯管直径设置，改变为沿灯管内壁面螺旋形状设置，从而改变了紫外线低压气体放电灯轴心放电机理为管壁放电机理。因为平丝设置时内导丝夹丝的两端不能够靠壁，灯丝上电子粉靠内导丝夹丝位置要预留2~3个螺旋不能够涂覆电子粉，真正能够担任放电只是阴极中间一段，这一段正好处于灯管管径的中心，所以，灯管两端电极有效工作，发射热电子流的阴极热点在灯管中心或者靠近中心的位置。根据这种放电现象，低压气体放电经典理论认为电子流(也有权威人士认为灯管工作是等离子体，是离子流在灯管两端运动，而且只有离子才有如此大的动能)在灯管内两端电极之间的来回运动近似乎赶蜂群运动，一会被赶向这边，一会又被赶向那边，前面飞走一大群，后面跟着飞，头一会变成尾，尾一会变成为头。依据该理论推导低压气体放电灯两端电极在驱动电源的驱动下工作形成的极间放电区没有中心场强。但根据我们的实际测试观察，发现改变为靠近管壁形成阴极发射热电子流之后，灯管的工作温度明显降低、紫外辐射效率显著提高，而且相同条件下灯管输入功率往下移，灯管实在功率却往上飘，明显是灯管自身损耗降低。直观认为阴极热点发射的热电子流，不是依据赶蜂群运动方式运动，而电子流运动遵循空气动力学、流体力学经典理论，有其中心场强，而且在一个业已形成的运动轨迹受到干涉之后会随机改变。电子流在灯管内的运动如同一场台风，有中心风力和边缘风力的极大差别;沿中心风力运动的轨迹就是电子流的场强区;台风中心运动中遇到一座大山脉会改变运动方向，电子流改变发射位置也会随之改变运动轨迹。无灯丝热阴极紫外线技术就是依据上述测试观察直觉思维推理之后通过改变阴极热点位置，把热电子流的中心场强移到贴近管壁运动，不仅仅灯管自身工作效率提高，更为关键的是热电子流运动中与汞原子碰撞的几率贴近管壁发生，退激发产生的最大量能的紫外光子逸出管壁因路径缩短概率大大提高。因此，本发明制作的直螺旋无灯丝紫外线灯管紫外辐射强度和照度是现有技术的几倍以上。

　　三、无灯丝紫外线灯管生产关键设备的研制

　　3.1紫外线灯管生产工序如下图所示。

　　3.2生产设备

　　根据紫外线灯管生产工艺，共涉及到4台关键设备，分别是涂膜烘干机、烤管机、夹封机、排气机。各台设备的主要功能、技术参数和主要结构的介绍见下表。

编辑：Cedar