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荧光粉与灯 上海 刘义成
摘要:荧光灯色度参数 — 发光色坐标(包含相关色温)、显色指数、光通、光效及光衰等,不仅与荧光粉性能相关,还与制灯工艺及灯的其它材料有关。本文探讨荧光粉与制灯工艺对灯质量的影响。
一 问题由来
同样红粉、绿粉,按72.2:27.8比例配制成的荧光粉,送多家制灯公司制成“毛管”。他们传送来的0小时及100小时测试数据汇总于表一,坐标图见图一。
表一 各制灯公司2700K灯的0与100小时测试数据
CCT x Y Ra η0 η100 衰% x100 y100 W 备注 粉体 2386 .5120 .4530 81.7 R:G = 72.2:27.8 D50=5.7 1 2699 .4644 .4183 81.7 66.1 63.8 3.5 .4652 .4191 14W 2 2772 .4588 .4181 81.1 70.5 70.2 0.4 .4591 .4178 11W 两U管 3 2638 .4686 .4178 82.4 72.8 69.6 4.4 .4702 .4186 18W 3n*12*95管 4 2667 .4644 .4134 82.4 71.3 68.8 2.2 .4657 .4129 17W 3n*12*95管 5 2772 .4566 .4130 81.0 65.9 65.6 0.8 少此数据 13W 两U管 6 2775 .4602 .4200 81.2 72.4 69.4 3.2 .4618 .4206 17W 3n*12*95管 7 2815 .4608 .4277 81.6 61.5 57.9 5.8 .4626 .4279 13W 单色粉自配
图一 表一各灯的色坐标图
可见,同样荧光粉在不同制灯公司所制成灯的数据有较大差异。光效差异可能是“光通标准灯”不一致的关系,但灯的发光色坐标、光衰、色坐标漂移方向的差异就不能说是荧光粉的原故。
图二 红绿蓝荧光粉、汞谱及灯圈的色坐标
图中R为红粉、G为绿粉、B1为单峰蓝粉、B2为双峰蓝粉、H为汞谱(采于无粉石英管灯)色坐标点,从右到左六个椭圆分别为2700K至6400K的灯圈。
说明:除非色坐标在黑体轨迹上,否则应该称相关色温(CCT),因为通俗称“色温”,本文也入俗称之为“色温”。
二 汞光谱
节能灯所用荧光粉由红、绿、蓝粉按一定比例混合而成,制成灯后增加了汞的光谱。
汞可见光与荧光粉的光,透过灯管成为灯的发光光谱,参见图二、图三,可以说“灯的光谱是由汞与红、绿、蓝四基色组成”。
其中任何一种基色的色坐标、强度(或相对亮度)改变都会影响灯的光谱,从而影响色坐标、色温、显色指数等等。
粉的光谱由单色粉性能及混合比例决定,汞的可见光强度与制灯工艺相关。当荧光粉、灯管型确定后,可通过检查435nm汞线相对最高峰强度的比来考察制灯工艺的稳定性。例如图三的灯光谱中,扣除蓝粉谱线的435nm汞线的相对强度约49%。
影响435nm相对强度的制灯工艺有:冷端温度(温度低则低),荧光粉涂层厚薄(厚则低);排气程度(未排净则低);充氩气量(多则低) ;加汞剂量(少则低) 等等。它对灯参数影响下文讨论。
汞谱有多根窄线光,短波长的主要是254、365(三邻近光统称)nm,可见光有405、436、546、578(两邻近光统称)nm。当汞气压增高,其光谱短波强度降低,长波强度增大。
节能灯所用的荧光粉主要由254nm激发,365nm对红粉几乎无效,对绿粉激发效率低,对蓝粉效率高。图四是按日本版“实用荧光灯”中插图 图三 粉与汞谱组合成灯的光谱
描出的红、绿、蓝粉激发光谱。为使三种粉均衡,汞气压不可高。
图四 灯用三基色红、绿、蓝粉激发光谱
据资料⑴称,汞气压在0.8Pa左右为好。汞气压过低,电能转换成汞辐射能效率低,光效低;过高,使得荧光粉有效激发源254nm降低,光效也降低。
灯的交流电源频率越高(电子镇流器),汞谱线中254nm短波强度增大,长波强度降低,故而光效提高,显色指数也提高。
三 显色指数
较高色温灯显色指数容易偏低,以产量较多的6400K灯为例,有三方面因素影响这种色温灯的显色指数。
(一)可见汞线强度。
在一九九几年就发现,此类灯光谱中,汞谱强则显色指数低。
使用电子镇流器显色指数提高,就因为灯中可见汞谱强度降低。
举一例:6400K灯用荧光粉 x=.3259 y=.3455 CCT=5805 Ra=89.9
所用双峰蓝粉的y=.1346。添加汞谱线,组成灯光谱,x=.3102 y=.3340
CCT=6651 Ra=81.6, 离黑体轨迹距离 Re=.0070uv 。
以扣除蓝粉谱线的435nm汞线相对最高峰强度,作为汞谱强度的表征:1
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