CN103811242B - 无极荧光灯模拟制灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无极荧光灯模拟制灯装置，包括模拟无极荧光灯内部光谱组成的石英紫外激发源、模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件、测量分析设备；薄片状玻璃部件处在所述石英紫外激发源和测量分析设备中的亮度计之间。本发明还提供了无极荧光灯模拟制灯方法。利用本发明可以简化获得实际的无极灯三基色荧光粉配比的过程，在每次试验过程中，不再需要制造实际的光源，不必再重复泡壳涂粉、烤管、添加汞齐、接入真空系统、排气、充入隋性气体、割管这样复杂的制灯过程，经过简单的工艺就能摸似光源的试制，节约大量材料，降低研发成本，提高工作效率节省开发费用和研制时间。这一技术也可被荧光粉制粉工厂应用，可为用户快速提供荧光粉产品。

Description

无极荧光灯模拟制灯装置

技术领域

本发明涉及无极荧光灯模拟制灯装置。

背景技术

直管荧光灯、节能灯和无极荧光灯都属于气体放电灯，无极荧光灯是新一代气体放电灯。随着照明需求的增加，在荧光灯的实际应用中，对其性能提出了更高的要求。例如：为了提高视频图像的清晰度，需研究开发具有高显色性、长寿命、高光效的无极荧光灯照明光源，其高显色特性对于有效提高动态视频图像的清晰度、分辨率及颜色复现特性具有重要意义。

根据色度学原理，R、G、B即红、绿、蓝的不同比例组合可以形成任何颜色，适当的R、G、B三基色荧光粉组合在紫外线激发下会产生白光，各种物体颜色在这一白光照明下颜色外表是否失真，是研制光源的重要指标。国际照明委员会（CIE）应用试验色方法来评价光源的显色性，将R、G、B三基色荧光粉组合产生的白光作为待测光源，分析在它的照明下，颜色外表与标准光源（如日光）照明下的颜色是否有差别，差别越大说明显色性差，可用一般显色性指数Ra来评价待测光源对颜色还原的特性，CIE推荐了14种评价光源显色性Ri的颜色标准样品，规定标准照明体的显色指数为100，辐射源(光源)显色指数由下式计算；

Ri=100-4.6ΔEi

其中ΔEi为被测辐射源(光源)和相同色温下的标准照明体照明14种试验色之间的颜色差异，将前8种显色指数的平均值定义为该辐射源的一般显色指数Ra：

当Ra>90说明颜色还原特性好。钠灯一般显色性指数Ra约为23，所以在钠灯照明下颜色会失真，被照目标图像将分辨不清。为了研制高显色性的无极荧光灯，需调整R、G、B荧光粉配比或添加更多品种的荧光粉。

在荧光灯的制灯过程中，荧光粉的配制比例对提高荧光灯的性能有重要的影响，要获得高显色性无极灯光源光谱分布目前都应用常规制灯技术完成，应用如图1所示的结构可分析R、G、B三基色性荧光粉组合配方。

将配好的荧光粉104压制在荧光粉容器101中，在45°方向上设制253.7nm紫外线激发源102，RGB混合荧光粉吸收253.7nm紫外辐射后发出可见光103，导光纤维105将可见光导入光谱分析系统106，数据经过处理后，在计算机107屏幕上显示可见光光谱组成，计算荧光粉发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性，其中Ra为一般显色性指数，如果试验的配方Ra大于90，可以作为试验用配方。配好的荧光粉需加入诸如粘接剂，分散剂等等辅助材料，经过泡壳涂粉、烤管、添加汞齐、接入真空系统、排气、充入隋性气体、割管，制成一个实际的光源，在联接激励电源后，光源发光。

以上试验仅仅是一次，实际运用中需要多次调整配方才能满足要求，因此需经多次重复进行泡壳涂粉、烤管、添加汞齐、接入真空系统、排气、充入隋性气体、割管，才能得到符合实际的实际的R、G、B三基色性荧光粉组合配方，需消耗很多时间和材料。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种无极荧光灯模拟制灯装置，能大大简化获得无极灯应用的荧光粉配比的试验过程，可快速、精确地获得无极灯应用的精确荧光粉配比，节省研发费用和时间。为此，本发明采用以下技术方案：

无极荧光灯模拟制灯装置，其特征在于它包括模拟无极荧光灯内部光谱组成的石英紫外激发源、模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件、测量分析设备；

薄片状玻璃部件处在所述石英紫外激发源和测量分析设备中的亮度计之间。

进一步地，所述石英紫外激发源采用可透紫外UVC波段的石英玻璃为紫外灯管材料，灯管内设置有灯丝，所述石英紫外激发源设有电感镇流器、起辉器，电源通过电感镇流器、起辉器给灯丝加热，起辉器断开后，由镇流器产生的高压点燃灯丝；所述灯管内具有低压汞蒸气，使253.7nm紫外线强度最大；所述灯管连有汞齐导腔，汞齐导腔内设置固态汞齐，汞齐导腔外具有电热恒温装置。

灯管内可设置有辅汞齐。

本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种利用上述装置的无极荧光灯模拟制灯方法，能方便、快速地完成对无极荧灯应用的三基色荧光粉配方的试验确定。为此，本发明采用以下技术方案：

提供模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件，该薄片状玻璃部件采用平板玻璃片或弧形玻璃片，将配好的荧光粉加入辅助材料制成粉浆，涂在所述薄片状玻璃部件的第一面上，经高温烘烤后，将涂有荧光粉的薄片状玻璃部件置于石英紫外激发源的灯管前，涂荧光粉的那一面面向灯管，石英紫外激发源发出包括253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 在内的紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，并激发荧光粉；应用亮度计瞄准薄片状玻璃部件的另一面，将可见光导入测量分析设备的光谱分析系统，数据经过处理后，在计算机屏幕上显示可见光光谱组成，并获得由薄片状玻璃部件发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性Ri，如果参数还未达到设计要求，调整荧光粉配比和/或组份，重复上述试验。

为解决上述技术问题，本发明还可采用以下技术方案：

提供模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件，该薄片状玻璃部件采用玻璃泡壳，将配好的荧光粉加入辅助材料制成粉浆，涂在所述玻璃泡壳的内表面上，经高温烘烤后，将石英紫外激发源的灯管插入涂有荧光粉的玻璃泡壳内，石英紫外激发源发出包括253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 在内的紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，并激发荧光粉；应用亮度计瞄准玻璃泡壳，将可见光导入测量分析设备的光谱分析系统，数据经过处理后，在计算机屏幕上显示可见光光谱组成，并获得由泡壳玻璃片发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性Ri，如果参数还未达到设计要求，调整荧光粉配比和/或组份，重复上述试验。

由于采用本发明的技术方案，利用本发明所提供装置和方法可以大大简化获得实际的无极灯三基色荧光粉配比的过程，在每次试验过程中，不再需要制造实际的光源，不必再重复泡壳涂粉、烤管、添加汞齐、接入真空系统、排气、充入隋性气体、割管这样复杂的制灯过程，经过简单的工艺就能摸似光源的试制，节约大量材料，降低研发成本，提高工作效率节省开发费用和研制时间。这一技术也可被荧光粉制粉工厂应用，可为用户快速提供荧光粉产品。

附图说明

图1为获得初始荧光粉配比的光色测量原理结构图。

图2为本发明所提供的石英紫外激发源的示意图。

图3为利用本发明所提供的无极荧光灯模拟制灯装置进行无极荧光灯模拟制灯的实施例1的原理结构图。

图4为利用本发明所提供的无极荧光灯模拟制灯装置进行无极荧光灯模拟制灯的实施例2的原理结构图。

具体实施方式

本发明是一种快速完成无极荧光灯应用的三基色荧光粉配方的制灯技术，称为模拟荧光灯制灯技术。这一方法可以快速模拟荧光粉配比，并确定投入生产光源的光、色参数，可精确模拟批量生产高显色照明光源。以下参照附图具体说明。

1，首先需要制造一个类似于无极荧光灯内部光谱组成的石英紫外激发源，应用可透紫外UVC波段的石英玻璃为紫外灯管外壳材料，石英紫外激发源的灯管13是能应用固态汞齐的低汞蒸汽紫外灯管，对于石英紫外激发源还可应用专门设计的恒温器使固态汞齐工作在最佳工作状态，保证灯管内部汞蒸汽压在0.8Pa左右，根据低汞蒸汽压放电理论，汞蒸汽压在0.8Pa时，253.7nm紫外线强度最大。灯管内设置有辅汞齐8，辅汞齐8可使灯管起动速度提高；所述灯管13连有汞齐导腔6，汞齐导腔6内设置固态汞齐4，汞齐导腔外具有电热恒温装置。附图标号10为灯管内的电子粉。

石英紫外激发源和恒温器工作原理：

当220V电源接通后，电源通过电感镇流器11、起辉器9、给灯丝7加热，起辉器9断开后，镇流器11产生的高压点燃灯管。接通电源的同时，温度控制器工作，给功率三极管1供电，功率三极管1及相连的金属恒温座3温度上升，金属恒温座3作为电热恒温装置，汞齐导腔6插入在金属恒温座3中，金属恒温座3中具有温度传感器2，温度传感器2将温度参数反馈至温度控制器12，当金属恒温座3温度达到固态汞齐4工作温度时，功率三极管将停止供电，通过这一自动反馈电路，可保证固态汞齐4工作在最佳状态，使汞蒸汽压在0.8Pa左右。，金属恒温座3可具有PVC保温套5，PVC保温套5可减少金属恒温座3的热量散发。

其中温度控制器12中的控制器采用微处理器MSP430，温度传感器2为PT1000，通过PT1000测量恒温座3温度，并由微处理器MSP430中所集成的A/D转换器进行温度采集，并由微处理器MSP430某一输出管脚输出PWM控制信号，控制，功率三极管的导通和截止。

石英紫外激发源点亮后发出253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 等紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，它的光谱组成与无极荧光灯内部光谱组成相同。

2无极荧光灯模拟制灯：

在完成上述石英紫外激发源后，可以根据下述二种方法实现模拟制灯；方法I如图3所示：

在RGB荧光粉配比试验配方的基础上，将配好的荧光粉加入粘接剂、分散剂等辅助材料，配成粉浆，用常规的涂粉技术将粉浆涂在模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件的第一面上，本实施例中，模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件采用平板薄片玻璃14，经高温烘烤去除粘接剂等辅助材料后，将涂有RGB荧光粉的平板薄片玻璃14置于石英紫外激发源前，其第一面面向石英紫外激发源100。辅助材料的配方、高温烘烤方法与无极灯常规泡壳涂粉时的辅助材料配比、高温烘烤方法相同。

石英紫外线灯管发出包括253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 等紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，并激发三基色荧光粉，由于兰粉是宽带激光材抖，365nm，404.6nm，435.8nm将被兰粉吸收，并产生兰光光谱，叠加在253.7nm激发的可见光谱上，应用测量分析设备中的亮度计15瞄准平板薄片玻璃14的第二面，亮度计15采用光纤16作为光传到元件，将可见光通过光纤16导入测量分析设备的光谱分析系统17，数据经过处理后，在计算机屏幕18上显示可见光光谱组成，并获得由平板薄片玻璃14发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性Ri，其中Ra为一般显色性指数，这一测量结果包涵了253.7nm激发的荧光粉发射光谱、石英玻壳紫外线灯管13(低压汞灯)发射光谱的可见光部分光谱、365nm，404.6nm，435.8nm产生兰光光谱、546.1nm绿光、577nm，579nm黄绿光和玻璃片14透过特性在内的合成光谱，这就是将投入量产光源的光、色特性参数。如果参数还未达到设计要求，可调整三基色荧光粉配比或添加更多品种的荧光粉，重复上述试验，最后获得无极荧光灯应用的荧光粉配比。

所述的测量分析设备均可采用目前常用的光谱分析设备。

方法II如图4所示：

在RGB荧光粉配比试验配方的基础上，将配好的荧光粉加入粘接剂、分散剂等辅助材料，配成粉浆，用常规的涂粉技术将粉浆涂在模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件上，本实施例中，模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件采用玻璃泡壳14a，所述粉浆涂在玻璃泡壳14a的内表面上，经高温烘烤去除粘接剂等辅助材料后，将灯管13插入涂有RGB荧光粉的玻璃泡壳14a内，辅助材料的配方、高温烘烤方法与无极灯常规泡壳涂粉时的辅助材料配比、高温烘烤方法相同。

石英紫外线灯管发出包括253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 等紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，并激发三基色荧光粉，由于兰粉是宽带激光材抖，365nm，404.6nm，435.8nm将被兰粉吸收，并产生兰光光谱，叠加在253.7nm激发的可见光谱上，应用测量分析设备中的亮度计15瞄准玻璃泡壳14a，亮度计15采用光纤16作为光传到元件，将可见光通过光纤16导入测量分析设备的光谱分析系统17，数据经过处理后，在计算机屏幕18上显示可见光光谱组成，并获得由泡壳玻离14a发出的白光对14种试验颜色的显色特性Ri，其中Ra为一般显色性指数，这一结果将是实际制灯的光色参数。使高显色性无极灯的一般显色性指数Ra达90以上。应用此法还可估计光源的光通量。

如图1所示，RGB荧光粉配比试验配方可采用以下方法获得：

将按设计配方配成的荧光粉104压制在荧光粉容器101中，在45度方向上设制253.7nm紫外线激发源102，RGB混合荧光粉吸收253.7nm紫外辐射后发出可见光103，导光纤维105将可见光导入光谱分析系统106，数据经过处理后，在计算机107屏幕上显示可见光光谱组成，计算荧光粉发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性，其中Ra为一般显色性指数，如果试验的配方Ra大于90，可以作为试验用配方。

Claims (4)

1.无极荧光灯模拟制灯装置，其特征在于包括模拟无极荧光灯内部光谱组成的石英紫外激发源、模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件、测量分析设备；

薄片状玻璃部件处在所述石英紫外激发源和测量分析设备中的亮度计之间；所述石英紫外激发源采用可透紫外UVC波段的石英玻璃为紫外灯管材料，灯管内设置有灯丝，所述石英紫外激发源设有电感镇流器、起辉器，电源通过电感镇流器、起辉器给灯丝加热，起辉器断开后，由镇流器产生的高压点燃灯丝；

所述灯管内具有低压汞蒸气，使253.7nm紫外线强度最大；

所述灯管连有汞齐导腔，汞齐导腔内设置固态汞齐，汞齐导腔外具有电热恒温装置。

2.如权利要求1所述的无极荧光灯模拟制灯装置，其特征在于灯管内设置有辅汞齐。

3.利用权利要求1所述无极荧光灯模拟制灯装置的制灯方法，其特征在于包括以下步骤：

提供模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件，该薄片状玻璃部件采用平板玻璃片或弧形玻璃片，将配好的荧光粉加入辅助材料制成粉浆，涂在所述薄片状玻璃部件的第一面上，经高温烘烤后，将涂有荧光粉的薄片状玻璃部件置于石英紫外激发源的灯管前，涂荧光粉的那一面面向灯管，石英紫外激发源发出包括253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 在内的紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，并激发荧光粉；应用亮度计瞄准薄片状玻璃部件的另一面，将可见光导入测量分析设备的光谱分析系统，数据经过处理后，在计算机屏幕上显示可见光光谱组成，并获得由薄片状玻璃部件发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性Ri，如果参数还未达到设计要求，调整荧光粉配比和/或组份，重复上述试验。

4.利用权利要求1所述无极荧光灯模拟制灯装置的制灯方法，其特征在于包括以下步骤：

提供模拟无极灯泡壳玻璃的薄片状玻璃部件，该薄片状玻璃部件采用玻璃泡壳，将配好的荧光粉加入辅助材料制成粉浆，涂在所述玻璃泡壳的内表面上，经高温烘烤后，将石英紫外激发源的灯管插入涂有荧光粉的玻璃泡壳内，石英紫外激发源发出包括253.7nm，365nm，404.6nm，435.8nm，546.1nm，577nm，579nm 在内的紫外和可见光谱，其中253.7nm最强，并激发荧光粉；应用亮度计瞄准玻璃泡壳，将可见光导入测量分析设备的光谱分析系统，数据经过处理后，在计算机屏幕上显示可见光光谱组成，并获得由泡壳玻璃片发出的白光对红绿兰等14种试验颜色的显色特性Ri，如果参数还未达到设计要求，调整荧光粉配比和/或组份，重复上述试验。