[發明專利]一種提高低壓汞放電燈環境適應性的方法、汞合金配方、制造方法、及其紫外線燈

有效

• 申請號: 202010919136.8
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112017943B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 何志明;付志敏;吳乾元;胡洪營;李夢凱;李文濤;強志民;區應初;謝懷建;陳海勇;易斐然
• 申請（專利權）人: 深圳柯維紫外技術有限公司
• 主分類號: H01J61/20
• 分類號: H01J61/20;H01J61/72;C22C7/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 季永康

本發明提供了一種提高低壓汞放電燈環境適應性的方法、汞合金配方、制造方法、及其紫外線燈，其中該提高低壓汞放電燈環境適應性的汞合金配方包括：In、Zn、Hg金屬元素，其中In/Hg質量比為：12?24，Zn/Hg質量比為：0.5?3，籍此以增大燈的ΔT90、ΔT95值，并提高燈的環境適應性。

技術領域

本發明涉及低壓汞放電燈技術領域，尤其涉及低壓汞放電燈的汞合金配方的改進以提高低壓汞放電燈及其低壓紫外線燈的環境適應性。

背景技術

低壓紫外線燈（以下簡稱燈）屬于低壓汞放電燈中的一類，低壓汞放電燈放電時，電子撞擊汞原子，汞原子受激發產生253.7nm紫外線、185nm紫外線。253.7nm、185nm紫外線輻射效率與汞蒸汽壓有關。以常用的253.7nm說明，當管徑、電流確定時，燈內電子密度在截面呈正態分布，軸心區電子密度遠高于管壁附近的電子密度，253.7nm主要在軸心區域產生，當汞蒸汽壓（對應汞原子濃度）較低時，隨汞蒸汽壓上升，產生的253.7nm光子數增加，即253.7nm紫外線輻射效率隨汞蒸汽壓上升而上升。另一方面，軸心區產生的253.7nm光子要穿越汞原子層才能輻射出來，穿越汞原子層時，受253.7nm輻射的汞原子在放電區域可能同時受其他電子作用發生電離、發出其他光子、放熱等作用，導致253.7nm光子損失，汞蒸汽壓汞越高，253.7nm光子穿越損失越大，當汞蒸汽壓上升到某一P₀值，253.7nm紫外線輻射效率隨汞蒸汽壓上升而下降，由此存在一個最佳汞蒸汽壓P₀值。

當環境條件變化時，燈內的溫度變化，汞蒸汽壓偏離P₀值，即使燈采用恒電流或恒功率工作，燈的紫外線輻射功率仍會出現不同程度的變化，有時是大幅變化。紫外線輻射功率90%-100%連續變化對應的環境工作溫度定義為ΔT90（如40℃,110℃-150℃），紫外線輻射功率95%-100%連續變化對應的環境工作溫度定義為ΔT95（如27℃,118℃-145℃）。ΔT90、ΔT95越大表示燈對環境溫度變化敏感度低，燈可適應的環境工作溫度范圍寬。

不同管徑、電流的燈，P₀值不同。采用同一種汞合金，不同管徑、電流的燈ΔT90、ΔT95范圍不同。大多數情形下，管電流密度（電流/管內截面積）越大，P₀值越大，ΔT90、ΔT95值越小，但不同參數設計，各種燈仍存在顯著差異，沒有固定的規律。

經過發明人測試，內徑大于22mm（簡稱大管徑）、管電流密度大于0.5A/cm2的低壓紫外線燈對應的P₀值在0.9Pa附近（0.8Pa-1.0Pa，不同管徑、電流有差別），內徑小于22mm（簡稱小管徑）、管電流密度大于0.5A/cm2的低壓紫外線燈對應的P₀值在1.2Pa-1.7Pa。

發明人將采用傳統的汞合金的紫外線燈用于水處理中進行測試，發現大管徑燈（典型如內徑29mm）ΔT90（水溫）值明顯小于小管徑燈（如內徑16.6mm）的ΔT90（水溫）值，253.7nm紫外輸出隨水溫變化波動幅度大。通過對傳統汞合金各金屬質量比的調整，就253.7nm紫外線輻射而言，無法做到ΔT90≥30℃或ΔT95≥20℃。

目前市場上，內徑29mm、燈電流6-7A（管電流密度0.9-1.06A/cm2）的燈，ΔT90≤20℃，ΔT95≤12℃。內徑35mm、燈電流7-8.5A（管電流密度0.73-1.04A/cm2）的燈，ΔT90≤20℃，ΔT95≤12℃。在水溫5℃-35℃范圍內，253.7nm紫外線輻射功率、效率波動大，水溫系數（紫外線輻射功率最小值與最大值之比）約為75%，可見紫外線輻射并不穩定。