固汞的特性與應(yīng)用

1、固汞的特性及應(yīng)用市柯維光電有限公司何志明市靈柯照明器材有限公司2008-5-5修改稿一、固汞的優(yōu)缺點(diǎn)二、固汞的分類(lèi)三、固汞的特性四、如何選擇固汞五、直管型熒光燈用固汞六、緊湊型熒光燈裸燈用固汞七、螺旋管裸燈用固汞八、帶罩緊湊型熒光燈用固汞九、銦（In ）網(wǎng)十、結(jié)束語(yǔ)一、固汞的優(yōu)缺點(diǎn)各國(guó)都在尋求降低能耗、減少有害物質(zhì)排放的辦法，緊湊型熒光燈作為成熟的高效光源， 將迎來(lái)空前發(fā)展，隨著減少有害物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格實(shí)施，熒光燈降低汞污染的形勢(shì)將更加緊 迫。液汞由于表面力難于微量準(zhǔn)確稱(chēng)量，微量液汞粒難于注入燈，液汞耗散在生產(chǎn)場(chǎng)地難以清 理干凈，不利環(huán)保；液汞在高于 60C溫度下，汞蒸汽壓大于 3.0Pa，光

2、輸出明顯降低。固汞 能準(zhǔn)確控制燈的注汞量，容易注入燈，能有效降低生產(chǎn)場(chǎng)地的汞污染，降低燈壽命期結(jié)束后 對(duì)環(huán)境造成的污染；部分固汞能使高管壁負(fù)載的緊湊型熒光燈獲得高光效。固汞取代液汞是 目前較理想的選擇，也是發(fā)展的方向，國(guó)外制燈企業(yè)正加快固汞取代液汞的步伐。固汞也有一些缺點(diǎn)：成本高，光輸出爬升慢等。二、固汞的分類(lèi)我國(guó)古代將“合金”稱(chēng)為“齊”，汞與其它金屬組成的合金叫汞齊。汞齊種類(lèi)很多，也有 多種制造方法。燈用汞齊有：Zn-Hg、Bi-Pb-Sn-Hg、Bi-In-Hg 等，也包括Zn、Ni、Hg圓柱體 汞齊。固態(tài)汞指汞大部分以微細(xì)汞粒形式吸附在載體中的含汞固體混合物。如：Fe、Cu等金屬與汞組成

3、的圓柱體固態(tài)汞，該固態(tài)汞中也含極少部分汞齊，這種固態(tài)汞汞蒸汽壓溫度特性幾 乎與液汞完全一樣。我們將汞齊和固態(tài)汞統(tǒng)稱(chēng)為固汞，固汞常溫下呈固體態(tài)。1、 固汞按制造方法、顆粒形狀分：熔融滴制法，顆粒為球體，產(chǎn)品有Zn-Hg、Sn-Hg Zn-Sn-Hg、Bi-Sn-Hg、Bi-Pb-Sn-Hg、Bi-In-Hg、In-Pb-Hg 等球丸；壓制法，顆粒常為圓柱體，產(chǎn)品有Zn、Ni、Hg圓柱體汞齊，F(xiàn)e、Cu Hg圓柱體固態(tài)汞。2、固汞按控制汞蒸汽特性可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是非控制汞蒸汽壓型，包括固態(tài)汞和部分汞齊。這類(lèi)固汞特點(diǎn)： 汞蒸汽壓隨固汞溫度變化的規(guī)律與液汞接近，溫度低，汞蒸汽壓低，溫度高，汞蒸汽壓高

4、， 參照汞蒸汽壓溫度特性曲線(xiàn)圖1。 光輸出從90雅V 100%動(dòng)對(duì)應(yīng)的連續(xù)的工作溫度區(qū)域一一下稱(chēng)T90約18C,光輸出從95%到100%動(dòng)對(duì)應(yīng)的連續(xù)的工作溫度區(qū)域一一下稱(chēng)T95約13C，缺乏一個(gè)使光輸出穩(wěn)定的較寬的工作溫度區(qū)域。 低溫或常溫下飽和汞蒸汽壓略小于液汞。這類(lèi)固汞一般均不需要輔助In網(wǎng)幫助啟動(dòng)，用于代替液汞。另一類(lèi)為控制汞蒸汽壓型，如：Bi-Pb-Sn-Hg、Bi-In-Hg、In-Pb-Hg等，這類(lèi)固汞適用于T5、T4,能在較寬的溫度區(qū)域?qū)⒐羝麎嚎刂圃赑T4 （T4管所需的最佳放電汞蒸汽壓 Po）附近，固汞工作于較高的溫度下仍可使燈獲得高光效。控制汞蒸汽壓型固汞隨各金屬元素組份

5、不同，其工作溫度區(qū)域 T90>A T95不同。 T90一般大于35E，A T95大于25C。控制汞 蒸汽壓型固汞一般均需要輔助In網(wǎng)幫助啟動(dòng)。常用非控制汞蒸汽壓型固汞及控制汞蒸汽壓型固汞如下：Zn. Ni. Hg圓柱體固汞Zn-HgZn-Sn-HgSn-HgBi-Sn-Hg周態(tài)汞 Fe. Cu, Hg圓柱體I剤汞廠(chǎng)非控制親蒸汽斥型周耒v （代替液汞型）低溫汞齊j固汞<、.Bi-Zn-Hg挫制汞蒸汽汗型周汞r中溫汞齊Bi-Pb-Sn Hg高溫汞齊j Bi-In llg1 In Pb-Hg3、固汞按熔融溫度高低分為：高熔融溫度固汞（一般指熔融溫度高于180C）,低熔融溫度固汞（一般指熔

6、融溫度低于180C）。常用高熔融溫度固汞及低熔融溫度固汞如下：C F化Oi. Hg圓柱體固痕 液相點(diǎn)330-CZn. Ni. Hg圓柱體固痕 液相點(diǎn)330°C廠(chǎng)烏熔融溫度固汞 （可用于自動(dòng)注 排機(jī)）；5H刖求幾（50%）l Sn Hglji丸（I號(hào)）Sn-Hg球丸（20%）Bi -Zn-Hg 球丸液和點(diǎn)330 *0液和戊280 '0液和點(diǎn)215X液相點(diǎn)280 "C液f |j<130*CM+H/X<105*Cr Bi-SiHfe 球丸低熔融溫度兇汞J Bi-?b-Sn-HgJ；K丸 （不宜用尸自功Bi-IrrHg球丸注東剛IT卜兒）L_ Tn Pb-Hg球

7、丸三、固汞的主要性能固汞的主要性能參數(shù)包括：1汞蒸汽壓溫度特性曲線(xiàn)：常用固汞汞蒸汽壓溫度特性曲線(xiàn)見(jiàn)下圖 1：為Bi、In、Hg, CWOT主要成分為In、Pb Hg，后面的數(shù)字表示含汞比例。）2、汞的有效率。汞的有效率指特定的工作溫度下，固汞能不斷釋放的汞量占固汞含汞量 的百分比。3、汞的蒸發(fā)速度。固汞因其結(jié)構(gòu)不同，合金性能不同，汞的蒸發(fā)速度也不同。如Sn-Hg（含 Hg20%在約50C時(shí)，達(dá)到飽和汞蒸汽壓 PT4的時(shí)間較長(zhǎng)，不宜放入燈使用，如放入燈使用， 需要烤汞。Zn-Hg（含Hg 50%） Zn-Sn-Hg（含Hg 48%達(dá)到飽和汞蒸汽壓 PT4的時(shí)間較短。同一 固汞在不同溫度下，達(dá)到飽

8、和汞蒸汽壓所需的時(shí)間也不同。4、固汞固、液相點(diǎn)溫度及熔融溫度。固相點(diǎn)溫度表示在該溫度及該溫度以下固汞為固態(tài)， 液相點(diǎn)溫度表示該溫度及超過(guò)該溫度固汞完全為液態(tài)，熔融溫度指固汞熔融變形溫度，熔融 溫度低于液相點(diǎn)溫度。5、固汞釋汞后汞蒸汽壓溫度特性。隨燈燃點(diǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，固汞中汞不斷被消耗，含汞比例減 少，釋放一部分汞后的固汞汞蒸汽壓溫度特性會(huì)發(fā)生變化，不同固汞變化情況不同。如：含 汞6%勺Bi-Pb-Sn-Hg與失去部分汞變成含汞 4%勺Bi-Pb-Sn-Hg，含汞50%勺Zn-Hg與失去部 分汞變成含汞30%勺Zn-Hg,釋汞前后汞蒸汽壓溫度特性有差異。制燈企業(yè)在設(shè)計(jì)、選擇、使 用固汞時(shí)均要考慮，使

9、用固汞的燈，其光衰由燈固有的光衰（只考慮使用液汞時(shí)，雜質(zhì)氣體、 熒光粉等與固汞無(wú)關(guān)的工藝因素決定）、汞原子的遷移過(guò)程、固汞特性變化引起的光衰綜合決定。&固汞吸汞特性。不同固汞對(duì)燈汞原子的回吸量和回吸速度不同，同一固汞在不同溫度下 回吸量和回吸速度也不同。固汞回吸燈的汞原子會(huì)導(dǎo)致再次燃點(diǎn)時(shí)燈光輸出爬升慢。7、固汞溢汞、表面粘連特性。固汞受溫度、振動(dòng)、氧化或其它因素影響，汞會(huì)溢出固汞表面，導(dǎo)致顆粒粘連。部分固汞存在一定程度的溢汞，含汞量高的Zn-Sn-Hg溢汞嚴(yán)重，需要表面處理，添加其它金屬可減少溢汞，但可能會(huì)降低固汞的汞有效率。8、其它需要綜合考慮的特性。如合金中各金屬的蒸汽壓、成本、耐

10、轟擊特性等。有的金屬蒸汽壓大，過(guò)高的溫度長(zhǎng)時(shí)間烤汞可能對(duì)燈參數(shù)有影響，如金屬Zn。金屬的蒸汽壓：PZn>PBi> PIn > P Sn四、如何設(shè)計(jì)選擇固汞？1、選擇固汞前應(yīng)明確： 最佳發(fā)光效率對(duì)應(yīng)最佳汞蒸汽壓 Pc。253.7nm輻射效率與汞蒸汽壓有關(guān)，當(dāng)汞蒸汽壓小 于最佳汞蒸汽壓Po,隨汞蒸汽壓升高，汞原子碰撞機(jī)會(huì)增多，253.7nm的輻射效率提高，當(dāng) 汞蒸汽壓高于最佳汞蒸汽壓 Po,隨汞蒸汽壓升高，汞原子產(chǎn)生的 253.7nm輻射被相鄰汞原子 吸收，即共振吸收，253.7nm輻射效率降低。 管徑、管電流密度不同的燈，需要的最佳汞蒸汽壓 Po值不同。不同規(guī)格的燈使用同一固

11、汞其光輸出隨汞蒸汽壓變化的規(guī)律不同。 固汞和液汞的汞蒸汽壓在低氣壓氣體放電燈中均為飽和汞蒸汽壓，不同固汞飽和汞蒸汽 壓為為同一 Po值所對(duì)應(yīng)的溫度不同。 隨固汞的放置位置、燃點(diǎn)方向不同，燈的汞原子分布存在梯度，汞原子會(huì)向更低汞蒸汽 壓的冷端遷移。2、固汞使用原則：能用低溫固汞的不用中溫固汞，能用中溫固汞的不用高溫固汞。一方面是啟動(dòng)爬升性能： 低溫固汞優(yōu)于中溫固汞，中溫固汞優(yōu)于高溫固汞。另一方面是成本：低溫固汞低于中溫固汞， 中溫固汞低于高溫固汞。選擇使用固汞的步驟：1、確定固汞的類(lèi)型。 管徑、電流密度決定最佳汞蒸汽壓 Po。 固汞放置的位置、燈的結(jié)構(gòu)決定了固汞的溫度。 燈的離散性、燃點(diǎn)方式及相

12、應(yīng)的參數(shù)要求，決定了固汞的工作溫度區(qū)域。如要同時(shí)保證 燈頭朝上與燈頭朝下燃點(diǎn)的光通輸出，應(yīng)選擇工作溫度區(qū)域?qū)挼墓坦?確定固汞的類(lèi)型要同時(shí)分析清楚燈除固汞外的控制、影響汞蒸汽壓的控制源，這種控制 作用給燈帶來(lái)什么影響，避免多個(gè)控制源引起燈長(zhǎng)時(shí)間不穩(wěn)定。工作溫度與對(duì)應(yīng)固汞選擇表工作溫度對(duì)應(yīng)固汞備注35-60 CZn-Hg、Zn-Sn-Hg、Bi-Zn-Hg、Sn-Hg> Bi-Sn-Hg、Zn-Ni-Hg、Fe-Cu-Hg。T8、T5 不宜用 Sn-Hg、 Bi-S n-Hg50-75 CBi-Pb-Sn-Hg (12%65-95 CBi-Pb-Sn-Hg (4.5 )由于熔融溫度的原因建

13、議不 超過(guò)95 C使用65-100 CBi-Pb-Sn-Hg (3.5%)由于熔融溫度的原因建議不 超過(guò)100C使用75-110 CBi-I n-Hg (5%由于熔融溫度的原因建議不 超過(guò)110C使用100-135 CIn-Pb-Hg (4%135C以上In-Pb-Hg注：（）的百分?jǐn)?shù)表示含汞百分比。2、確定固汞的大小和粒數(shù)。 根據(jù)排氣管的大小，確定固汞的大小。 燈注汞量及每個(gè)固汞顆粒含汞量決定固汞的顆粒數(shù)。一般固汞不宜放入燈，避免劃粉。如將固汞放入燈應(yīng)使用小顆粒，避免小顆粒熔融變成大 顆粒，固汞放入燈還應(yīng)考慮固汞的耐轟擊特性。3、制定配套工藝。包括固汞注入方式及保證排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度。 固汞的型

14、號(hào)決定了其熔融溫度。 熔融溫度高的固汞可采用固汞上注入的全自動(dòng)圓排氣機(jī)， 熔融溫度低的固汞不宜采用固汞上注入的全自動(dòng)圓排氣機(jī)，排氣管朝上的全自動(dòng)圓排氣機(jī)由 于燈管離開(kāi)烘箱后排氣管溫度仍然很高，固汞下落并存放于排氣管中，熔融溫度低的固汞會(huì)軟化變形、熔融掉入燈。使用熔融溫度低的固汞建議使用排氣管朝下的圓排氣機(jī)生產(chǎn)，固汞 采用機(jī)械或人工預(yù)注入方式。 固汞置于排氣管中，固汞溫度與排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度和固汞限位方式密切相關(guān)，制燈工藝應(yīng) 滿(mǎn)足排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度和放置方便的需要。從生產(chǎn)場(chǎng)地環(huán)境及固汞保護(hù)考慮，固汞自動(dòng)注入裝置應(yīng)加冷卻水套將溫度控制在 25C以下, 并同時(shí)采用惰性氣體密閉保護(hù)，可減少汞向生產(chǎn)場(chǎng)地?cái)U(kuò)散，避

15、免固汞由于高溫、轉(zhuǎn)動(dòng)引起溢 汞粘連。4、根據(jù)排氣管的留長(zhǎng)長(zhǎng)度決定整燈的結(jié)構(gòu)。選擇固汞一般可按上述順序設(shè)計(jì)，但前后順序又交互影響，要綜合考慮，整體設(shè)計(jì)，在此 不一一列出。以下就最常用的幾種燈及所用固汞作一介紹。五、直管型熒光燈用固汞目前國(guó)T8、T5直管型熒光燈固汞放置有兩種方式，一種是置于燈，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)方便，成 本低；缺點(diǎn)是燈在振動(dòng)的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中易劃粉，選擇這種工藝應(yīng)考慮盡可能使用高含汞量、熔 融溫度高的小顆粒球丸固汞，放多粒，涂層加固著劑。用熔融溫度高的固汞是為了避免固汞 在全自動(dòng)圓排機(jī)排氣后粘連，小顆粒變成大顆粒。另一種方法是置于排氣管中：1確定固汞的類(lèi)型。首先應(yīng)測(cè)試排氣管的溫度，方法是在燈頭

16、中開(kāi)小孔將點(diǎn)溫探頭固定在對(duì)應(yīng)固汞位置的排氣 管外壁，在燃點(diǎn)條件下測(cè)試排氣管外壁溫度，40-45 C可用Fe、Cu Hg固汞，Zn、Ni、Hg固汞，Zn-Hg球丸，Zn-Sn-Hg球丸，45-55 C可用Bi-Zn-Hg球丸。T8、T5直管型熒光燈常溫 25C下燃點(diǎn)，排氣管的溫度較低，應(yīng)選擇使用工作溫度低、低溫下汞有效率高的固汞代替液 汞。T8、T5直管型熒光燈不宜使用含汞量低的 Zn-Hg （如含汞20-30%）、Zn- Sn-Hg （如含汞20-35%），低含汞量的固汞工作溫度略高，低溫汞有效率低，不符合燈的需要。在試驗(yàn)條件下 我們測(cè)得：Zn-Hg（含Hg 50%）在 50C、90C汞有效率

17、約為90% Zn-Hg（含Hg 20%）汞有效率約 為55% Zn-Sn-Hg（含Hg 48%）汞有效率約為88%造成上述固汞汞有效率不能達(dá)到 100%!由 于一部分汞溶解在Zn中不能釋放，一部分汞與 Sn結(jié)合成化合物，在測(cè)試溫度下釋放慢的緣 故。T8、T5直管型熒光燈用固汞的金屬成分中應(yīng)避免使用Cu, Sn含量盡量低。2、確定固汞的大小和粒數(shù)。T10、T8、T5直管型熒光燈排氣管普遍較大，一般用一粒即可。 、采用夾扁排氣管使固汞置于排氣管的方法時(shí)，為保證排氣抽氣速率，夾扁不宜過(guò)深，同時(shí)又要阻止固汞掉入燈，應(yīng)選擇大顆粒固汞，可用Fe、Cuu Hg固汞，Zn、Ni、Hg固汞，這種方法芯柱制造成本

18、低，固汞成本略高； 、采用大排氣管置一短小排氣管使固汞置于排氣管的方法時(shí)，固汞顆粒可小些，可用Fe、Cu、Hg固汞，Zn、Ni、Hg固汞，也可用Zn-Hg球丸，Zn-Sn-Hg球丸，這種方法芯柱制造成本 高，固汞成本略低。3、制定配套制燈工藝。上述固汞熔融溫度均較高，可采用固汞上注入的全自動(dòng)圓排氣機(jī)生產(chǎn)，排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng) 使固汞溫度與固汞的工作溫度相適應(yīng)。4、根據(jù)排氣管的留長(zhǎng)長(zhǎng)度決定整燈的結(jié)構(gòu)。在粗管徑直管型熒光燈中排氣管溫度較低，如縮短排氣管的留長(zhǎng)長(zhǎng)度，仍不足以提高固汞 的溫度，可考慮對(duì)燈頭泥材料或燈頭上稍作改進(jìn)，進(jìn)一步提高固汞的溫度來(lái)提高光輸出?？紤]未來(lái)燈含汞量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步降低的發(fā)展趨勢(shì)，同

19、時(shí)考慮同一圓排氣機(jī)在不同時(shí)間使用三 基色粉（固汞含汞量小于 5mg和鹵粉（固汞含汞量小于 10mg生產(chǎn)更替方便，建議使用壓 制生產(chǎn)的固汞。女口 Fe、Cu Hg圓柱體固汞，Zn、Ni、Hg圓柱體固汞。這種固汞可以做到含汞 量2.5mg、4.5mg、9.0mg的顆粒均為同一尺寸，使用時(shí)不會(huì)因?yàn)槿酆望u粉轉(zhuǎn)換而需要 更換固汞裝置。這種固汞通過(guò)添加 Fe、Cr、Ni等金屬粉使固汞性能不改變而顆粒變大，熔融 法生產(chǎn)的球體固汞要保證固汞性能不改變而顆粒變大是難以實(shí)現(xiàn)的。Fe、Cu Hg固汞不易出現(xiàn)汞回吸，但表面易溢汞，引起顆粒含汞量不均勻，對(duì)運(yùn)輸儲(chǔ)存 條件要求高。Zn、Ni、Hg固汞表面不易溢汞，顆

20、粒含汞量均勻，運(yùn)輸儲(chǔ)存條件要求低，常溫 汞回吸比Sn-Hg要少，綜合性能較好。球體的Zn、Ni、Hg固汞使用更方便，是我們期盼的一 種較理想球丸。六、緊湊型熒光燈裸燈用固汞緊湊型熒光燈由于排氣管徑較小，一般使用球丸形固汞。1、確定固汞的類(lèi)型。當(dāng)固汞放于排氣管中，固汞溫度可能達(dá)到100C，使用中、高溫固汞成本高，需要輔助 In網(wǎng)，生產(chǎn)工序復(fù)雜。是否一定要用中、高溫固汞呢？ 在燈頭朝上燃點(diǎn)時(shí)，固汞溫度約100C，我們可以將三U管分為六支直管來(lái)分析，放固汞 的一支，固汞端為熱端（約 100°C），另一彎管端為冷端（如 45°C），如使用低溫固汞，熱端 汞蒸汽壓均遠(yuǎn)大于 Po,在這

21、支直管中汞蒸汽壓呈梯度分布，發(fā)光效率略低，但另五支直管中 汞蒸汽壓受冷端控制，發(fā)光效率高，燈總的發(fā)光效率接近液汞。這種情況下，盡管固汞溫度達(dá)到100C，但只要控制好冷端溫度，燈發(fā)光效率仍然很高，燈長(zhǎng)時(shí)間燃點(diǎn)后，固汞中的汞主 要沉積在冷端，燈由微動(dòng)態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定態(tài)，完全可以用低溫固汞。 在燈頭朝下燃點(diǎn)時(shí)，固汞溫度約 85C，無(wú)合適冷端，燈發(fā)光效率低，但可加長(zhǎng)排氣管的長(zhǎng)度，降低固汞溫度或另設(shè)置冷端，使固汞溫度處于Po對(duì)應(yīng)最佳工作溫度，提高燈的發(fā)光效率。雙U緊湊型熒光燈類(lèi)似。裸露式雙U三u、雙n、三n、雙un、三un緊湊型熒光燈從燈發(fā)光效率考慮，在燈頭 朝上燃點(diǎn)時(shí)，Zn-Hg、Zn-Sn-Hg、Bi-Z

22、n-Hg、Sn-Hg、Bi-Sn-Hg均可置于排氣管中使用，使用 成本低。不同固汞工作溫度不同，低溫汞飽和蒸汽壓也不同。在試驗(yàn)條件下，我們通過(guò)對(duì)T4管的測(cè)試，測(cè)得幾種代替液汞的固汞光輸出隨固汞溫度變化 特性曲線(xiàn)如圖2、圖3。圖2Lm01Q2030W5060TOt圖3ICC%go%(注：CWIRB為 Bi-Sn-Hg ，CWLS Zn、Ni、Hg 圓柱體固汞，CWISB為 Sn-Hg, CWARB 為Bi-Zn-Hg，CWAIB為Zn-Sn-Hg后面的數(shù)字表示含汞比例。)低溫汞飽和蒸汽壓：10 C飽和汞蒸汽壓：液汞> CWIS-20：CWARB-15>CWAIBZt8Hg (50%

23、>CWIRB-15>CWLS250飽和汞蒸汽壓：液汞CWISB-2(CWAIB-4©WARB-1CWLS-20CWIRB-15> Zn-Hg (50%。啟動(dòng)性能除了考慮低溫汞飽和蒸汽壓，還要考慮汞回吸的影響，除Fe、Cu Hg固汞外，目前所有固汞產(chǎn)品均存在汞易回吸現(xiàn)象，不同固汞回吸速度、回吸量不同，由于常溫真實(shí)狀態(tài) 下測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，目前測(cè)試數(shù)據(jù)不充分。理論上Sn-Hg Bi-Sn-Hg由于合金中Sn與Hg原子數(shù)之比較大，易形成化合物，汞較易回吸；另外Sn-Hg、Bi-Sn-Hg合金表面光亮致密，汞蒸發(fā)速度慢，燈如未經(jīng)烤汞釋汞，長(zhǎng)期存放后，易引起燈的光輸出爬升慢。Zn-

24、Hg、Bi-Zn-Hg也存在汞回吸現(xiàn)象，在43C以下，Zn與Hg也有化合物，Bi與Hg不會(huì)形成化合物，從形成化合物 的角度看，Bi-Hg、Bi-Zn-Hg （少量Zn），燈常溫長(zhǎng)期存放后，汞不易回吸燈，這一點(diǎn)還有待 更多的測(cè)試數(shù)據(jù)證明。Bi-Sn-Hg存在類(lèi)似Sn-Hg長(zhǎng)期存放后光輸出爬升慢的問(wèn)題，部分企業(yè) 使用Bi-In-Sn-Hg、Bi-Pb-Sn-Hg，不加In網(wǎng)尤其要注意燈長(zhǎng)期存放后的爬升特性，因?yàn)镮n、Pb吸汞能力更強(qiáng)。綜合考慮我們建議緊湊型熒光燈裸燈使用Zn-Hg、Zn-Sn-Hg （含Sn應(yīng)低于15%、Bi-Zn-Hg。2、確定固汞的大小和粒數(shù)。排氣管徑大于1.8mm可選擇一粒

25、Bi-Zn-Hg，排氣管徑大于 1.4mm可選擇一粒 Zn-Hg或 Zn-Sn-Hg，排氣管徑小于1.2mm可選擇兩粒Zn-Hg或Zn-Sn-Hg。典型Zn-Hg、Zn-Sn-Hg由于 含汞比例高，顆粒小，典型 Bi-Zn-Hg由于含汞比例低，顆粒大。目前市場(chǎng)上這三種固汞的含 汞量分別為：Zn-Hg 含 Hg 50% Zn-Sn-Hg 含 Hg 40-50%、Bi-Zn-Hg 含 Hg 10-15%。3、制定配套制燈工藝。Zn-Hg、Zn-Sn-Hg、Bi-Zn-Hg固汞熔融溫度均較高，可采用固汞上注入式全自動(dòng)圓排氣機(jī)。燈頭朝下燃點(diǎn)時(shí)，排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度盡量長(zhǎng)，使固汞溫度與固汞的工作溫度相適應(yīng)；也

26、可另設(shè) 制一冷端。4、根據(jù)排氣管的留長(zhǎng)長(zhǎng)度決定整燈的結(jié)構(gòu)。在電子節(jié)能燈中，電子整流器線(xiàn)路板上應(yīng)留孔并滿(mǎn)足排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度的要求，保證固汞的 溫度符合設(shè)計(jì)要求，固汞的溫度不僅由燈的規(guī)格、排氣管留長(zhǎng)長(zhǎng)度決定，也和電子整流器性 能及整燈的結(jié)構(gòu)有關(guān)。七、螺旋管裸燈用固汞我們可將螺旋管拉直為單U管來(lái)分析，單U管又可分成兩支直管來(lái)分析： 燈頭朝上燃點(diǎn)時(shí)，放固汞的一支，固汞端為熱端（約100°C），另一端為冷端（如50°C），如使用低溫固汞，固汞端汞蒸汽壓均遠(yuǎn)大于1.6Pa，在這支直管中汞蒸汽壓呈梯度分布，但螺旋管不同于U型管，結(jié)構(gòu)更緊湊，從熱端至 60C端的發(fā)光段長(zhǎng)較長(zhǎng)，這一段發(fā)光效率很

27、低， 整支燈的發(fā)光效率也較低，只有最佳的 88%-95%具體每種燈規(guī)格不同，但普遍偏離最佳發(fā)光 效率，色溫也略高于熒光粉固有的色溫。 燈頭朝下燃點(diǎn)時(shí)，固汞的溫度約為 85C，無(wú)合適冷端，發(fā)光效率比燈頭朝上燃點(diǎn)時(shí)更 低，整支燈的發(fā)光效率只有最佳的 83%-90%遠(yuǎn)離最佳發(fā)光效率。需要設(shè)置另一冷端或加長(zhǎng)排 氣管的長(zhǎng)度，降低固汞溫度，使固汞溫度接近其最佳工作溫度，提高燈的發(fā)光效率。如不能充分加長(zhǎng)排氣管的留長(zhǎng)長(zhǎng)度，要同時(shí)使燈頭朝上（UP ,燈頭朝下（DOWN）均獲得高 光通輸出，在燈管上設(shè)計(jì)另一冷端是一種考慮，但加工制造困難。另一方案是使用 Bi-Pb-Sn-Hg，并加輔助In網(wǎng)，但成本提高，光輸出爬

28、升時(shí)間長(zhǎng)。螺旋管裸燈建議保證UP DOW光通輸出，使用Bi-Pb-Sn-Hg ;在放固汞的一端設(shè)計(jì)另 一冷端，兩個(gè)冷端均應(yīng)控制溫度約 50 C?？拷坦说睦涠嗽贒OW時(shí)無(wú)法降低至50C，但應(yīng)盡可能降低，另外加長(zhǎng)排氣管的留長(zhǎng) 長(zhǎng)度也可適量提高DOW時(shí)光輸出。當(dāng)使用Bi-Pb-Sn-Hg應(yīng)采用排氣管朝下的圓排氣機(jī)生產(chǎn)，其它工藝設(shè)計(jì)配套參照緊湊型熒 光燈裸燈。八、帶罩緊湊型熒光燈用固汞這類(lèi)燈固汞工作溫度較高，普遍在80-140 C,沒(méi)有合適冷端，需要使用可控制汞蒸汽壓型的中、高溫固汞。現(xiàn)有中、高溫固汞光輸出隨固汞溫度變化特性如圖4:圖4ACTOE-12Tcc-Te-tt4SEi-Tn-HB(3 確

29、)CVCTE-412D130140(T t)CVORE-4. 5 ?E3”5 C眼E“5 /z現(xiàn)有的中溫固汞泛指在60-100 C圍可將汞蒸汽壓控制在PT4的固汞，中溫固汞目前只有Bi-Pb-Sn-Hg，隨著各金屬組分不同，工作溫度區(qū)域不同，如含汞4.5%的Bi-Pb-Sn-Hg對(duì)T4管 A T90 為 60-100 C、 T95 為 65-95 C,含汞 3.5%的 Bi-Pb-Sn-Hg 對(duì) T4 管 A T90 為 62-110 C、 T95為65-100 C。Bi-Pb-Sn-Hg具有較穩(wěn)定控制汞蒸汽壓的特性，對(duì)T4管具有發(fā)光效率高的、穩(wěn)定的工作溫度平臺(tái)區(qū)域。國(guó)部分制燈企業(yè)使用Bi-I

30、n-Sn-Hg固汞，通過(guò)改變含In量來(lái)改變固汞的最佳工作溫度，我們經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)測(cè)試對(duì)比，Bi-In-Sn-Hg對(duì)T4管A T95小于20C， 穩(wěn)定控制汞蒸汽壓的特性不理想，無(wú)法獲得Bi-Pb-Sn-Hg的特性，使用Bi-In-Sn-Hg，燈的離散性偏大。盡管Bi-Pb-Sn-Hg可以工作到110C，但由于Bi-Pb-Sn-Hg熔融溫度一般低于100C， 所以Bi-Pb-Sn-Hg不宜超過(guò)100C使用，排氣管特殊打彎處理除外。高溫固汞通常是指工作溫度為 80-140 C的Bi-In-Hg。典型含汞4.5%的Bi-In-Hg對(duì)T4管A T90為70-125 C,在該工作溫度區(qū)域相對(duì)液汞具有較高的發(fā)

31、光效率。Bi-I n-Hg有兩大缺點(diǎn)：1、在中間溫度區(qū)域95-108 C,汞蒸汽壓會(huì)下降，存在拐點(diǎn)（見(jiàn)圖 1、圖4）,部分燈由于離散性 的原因Bi-In-Hg處于該溫度區(qū)域，在該溫度區(qū)域過(guò)低的汞蒸汽壓使253.7nm輻射效率降低，發(fā)光效率低，不同的金屬組分，拐點(diǎn)位置不同。傳統(tǒng)的 Bi-In-Hg對(duì)T4管具有較寬的A T-90 區(qū)域，但缺乏較寬的A T95區(qū)域，光輸出隨固汞溫度變化波動(dòng)大。2、傳統(tǒng)的Bi-In-Hg還存在 另一個(gè)缺點(diǎn)，熔融溫度低于110C，工作溫度超過(guò)110C時(shí)易熔融流入燈，引起燈的不穩(wěn)定， 各項(xiàng)光電參數(shù)急劇劣化。流入燈的合金冷卻成固態(tài)，在后工序或運(yùn)輸中易劃粉，造成熒光粉 層脫落

32、。我們認(rèn)為傳統(tǒng)的Bi-In-Hg難以適應(yīng)現(xiàn)快速發(fā)展的緊湊型熒光燈的需要。 根據(jù)Bi-In-Hg 的工作原理，我們?yōu)榇肆碓O(shè)計(jì)了一種對(duì)T4管工作溫度區(qū)域A T90為70-115 C，A T95為75-110 C的Bi-In-Hg，提高了拐點(diǎn)處的汞蒸汽壓，提高了 Bi-In-Hg的液相點(diǎn)溫度和熔融溫度， 提高了 T4燈的一致性。針對(duì)Bi-In-Hg的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了另一系列的高溫固汞，主要成份為In、Pb、Hg。這類(lèi)固汞對(duì)T4管具有一個(gè)較寬的工作溫度平臺(tái)區(qū)域，A T95分別為100-135 C，110-155 C,也可 以進(jìn)一步提高工作溫度。固汞在工作溫度區(qū)域能準(zhǔn)確地控制汞蒸汽壓在T4所需的Po附近

33、，從而使T4管獲得最佳的發(fā)光效率，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、一致性。這種高溫固汞液相點(diǎn)溫度和 熔融溫度較高，通過(guò)部分制燈企業(yè)使用，固汞溫度在100-135 C圍時(shí)，燈的平均光輸出高于Bi-In-Hg，燈的一致性明顯優(yōu)于 Bi-In-Hg，也能滿(mǎn)足美國(guó)能源之星關(guān)于環(huán)境溫度升高后照度 標(biāo)準(zhǔn)要求。該固汞由于1、In 、Pb含量較高，低溫汞蒸汽壓遠(yuǎn)低于 Bi-In-Hg , 2、燈熄滅后In網(wǎng)吸汞不充分。再次燃點(diǎn)光輸出爬升特性不如Bi-In-Hg，需要In網(wǎng)及其它工藝的配套改進(jìn)。帶罩緊湊型熒光燈建議盡可能將固汞溫度降低：1、固汞溫度100C以下，使用Bi-Pb-Sn-Hg ;2、固汞溫度高于100C，低于11

34、0C用Bi-In-Hg ;3、固汞溫度高于110C用In-Pb-Hg。使用中高溫固汞注意事項(xiàng)：1、設(shè)計(jì)使用中、高溫固汞時(shí)，固汞溫度一定要與其工作溫度區(qū)域吻合，并盡可能使固汞溫 度處于其工作溫度區(qū)域中部，避免處于區(qū)域邊緣，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、一致性。2、中高溫固汞熔融溫度低，工作時(shí)固汞的溫度不宜高出固汞熔融溫度，避免固汞熔融掉入燈。對(duì)T3、T2燈暫無(wú)理想固汞，既要使固汞在其溫度下獲得最佳蒸汽壓Po,又要使固汞溫度不要遠(yuǎn)離固汞熔融溫度。3、采用雙玻?；虿Ｖ槎ㄎ?，固汞位置保證固汞溫度符合設(shè)計(jì)要求，降低每支燈固汞溫度的 離散性。4、排氣管燒尖、烤汞時(shí)應(yīng)避免固汞熔融流入燈或燒尖處，降低每支燈固汞溫度的離散

35、性。其它工藝設(shè)計(jì)配套參照緊湊型熒光燈裸燈。T4管中：Bi-Pb-Sn-Hg光輸出隨固汞溫度變化 特性如圖5,典型Bi-In-Hg和我司設(shè)計(jì)的CWRTB、CWOTB-光輸出隨固汞溫度變化特性如圖 6。圖5CttRTT-5 Brln-Hg (4.5%)CWTB-4Li ilOMt 回-60 K 7075 也 35 SO 951Q0 105 110 115 12C 125 130 135 140 145 15吐固汞在小功率帶罩緊湊型熒光燈中設(shè)計(jì)、應(yīng)用舉例：A、CWORB-4.在T3-9W螺旋管帶球泡燈中代替某 Bi-In-Hg固汞 類(lèi)別燃點(diǎn) 時(shí)間(h)燈頭 方向© (Lm)©平均

36、(Lm)功力率P(W)Lm/wRa色 溫(K)色容差某Bi-I n-Hg5hUp4944649.154.2982.627674.15hDow n4348.849.3282.827604.3100hUp4884709.054.2282.527664.3100hDow n4518.950.6782.727564.0CWORB-4.515hUp5295248.760.8081.828155.95hDow n5189.455.1182.427844.5100hUp5065068.658.8481.328396.7100hDow n5069.354.4182.527774.4注：以上UP DOW的數(shù)據(jù)為

37、6支燈的平均值CWORB-4.代替 Bi-In-Hg 的優(yōu)點(diǎn)：1、提高了 Up Down平均光通量、光效；2、Up Down的光通量均處于最大值附近，提高了 Up Down光通的一致性;3、CWORB-4.與 Bi-In-Hg相比，降低了固汞的成本。B、CWORB-3.在 T3-14W帶螺旋管帶球泡燈中代替某國(guó)產(chǎn) Bi-In-Hg固汞 類(lèi)另燃點(diǎn) 時(shí)間(h)燈頭 方向© (Lm)©平均(Lm)P(W)Lm/wRa色溫(K)色容 差Bi-I n-H5hUp78868914.454.7279.328505.85hDow n59015.644.2382.027042.3g100hU

38、p82777314.357.8378.928606.3100hDow n71815.546.3281.827052.9CWORB-35hUp80380914.655.0079.828325.05hDow n81516.050.9481.327331.5.5100hUp84285714.159.7979.528325.3100hDow n87216.054.5081.227292.1注：以上UP DOW的數(shù)據(jù)為6支燈的平均值CWORB-3.代替 Bi-In-Hg 的優(yōu)點(diǎn)：1、提高了 Up Down的平均光通量、光效；2、Up Down的光通量均處于最大值附近，提高了 Up Down光通的一致性;3、CWORB-3.與 Bi-In-Hg相比，降低了固汞的成本。C、CWRTB-在 T3-14W帶反光罩螺旋管中代替某國(guó)產(chǎn) Bi-In-Hg (85C)固汞類(lèi)別(Type)光通量© (Lm)功率P(W)光效n (Lm/w)顯色指,(Ra)數(shù)色勺溫(K)容差值(SDCIM)某 Bi-In-Hg71914.250.6881.427873.3CWRTBJ7421