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荧光灯的发黑及其对策 河南安彩照明有限公司 邮编：455000 李振华 摘 要 本文对荧光灯生产及燃点过程中在灯管阴极附近内管壁上出现的发黄发黑现象的机理进行了一些分析和探讨。尤其针 对紧凑型荧光灯管的生产中发黄发黑的控制进行了详细论述。 关 键 词 荧光灯 阴极 紧凑型 发黄发黑 一. 概述 荧光灯发黄发黑是荧光灯生产及燃点过程中经常出现的一种现象，只要生产疑难阴极式的荧光灯，无论直管型或紧凑型，都可能产生黄黑现象。它在荧光灯阴极附近内管壁上产生，不仅影响荧光灯的外观质量，而且也有害于灯的内在质量，降低光通维持率和灯的寿命。 随着我厂紧凑型荧光灯生产线的逐步正常生产，灯管阴极附近的黄黑现象，也成为提升产品品质的一个很大的困扰。分析其产生的原因及解决方法，成为确保荧光灯的外观及内在质量的关键。 自从荧光灯问世有许多研究人员论述这类现象的机理。但这类现象仍然不能得到完美的解决和控制。如何使灯在全寿命中减少发黄发黑是灯管制造的一项关键技术。一般认为发黄发黑是灯内化学反应的结果。 二. 发黄发黑的分类 针对我厂紧凑型荧光灯生产的灯管在点燃的不同阶段会出现不同的发黄发黑。本文重点讨论四种情况。 出现在靠近阴极热点附近的管壁上的黑点； 出现在法拉第暗区正柱边缘的环形暗区附近的管壁上的黑头； 管壁大面积发黄； 管壁局部发黄。 下面重点对以上几种情况的形成原因进行分析。 三. 灯管设计与镇流器的匹配 尽管发黑发黄是灯内化学反应结果，而它的起因却是物理现象即汞蒸气低气压放电。所以，和放电特性有关的灯管参数是很重要的。例如灯管电流密度，阴极及阳极位降，汞原子紫外线自吸收和管壁的复合都影响化学反应的程度。与这些有关的灯管参数必须仔细选灯管直径，阴极结构，所充气体种类及压力都是重要的参数。 对我厂紧凑型荧光灯灯管而言，其高光效、长寿命的设计，更是凸现了与镇流器的匹配的重要意义。即灯管的发黑发黄现象受到外部的工作条件的影响。 四. 黑点与黑头 无论黑点与黑头它们都发生在阴极附近。这两种发黑都是阴极的发射（或释放）材料与汞所产生的化学反应。这两种发黑出现的先后因灯而异。有些灯先后出现黑点经长时间点燃后出现黑头，而有的灯先是端部发黑随后是黑点。 有一种发黑的机理认为，形成发黑的材料是从发射材料沉积出来的Ba及汞的化合物。所以发黑的程度决定于因蒸发或溅射钡游离出来的程度。发射材料通常是Ba、Sr、Ca的碳酸盐与少量金属锆或氧化锆的混合物。在三种碱土材料中的钡蒸发的重要原因是阴极的热点温度。而热点温度是由灯电流，钨灯丝设计，阴极和阳极位降决定。 灯管内充气压力也直接影响钡的蒸发速率。气体压力越高，钡的蒸发速率越低。生产过程的试验表明，对我厂现在生产的紧凑型荧光灯灯管而言，3.2——4.5mbar的氩气压力是一个经过长期摸索和实践的合适参数。 1. 自由Ba生产的机理 荧光灯灯管启动和维持放电都要求有自由钡存在。自由钡产生的过程如下： ① 氧化钡与钨反应。钡的主要来源是氧化钡在钨表面有如下的还原反应： 6Ba0+W→ Ba3W06+3Ba (1) ② 汞离子轰击阴极表面从氧化钡中分解出来。在高频下阴极温度低故不存在阳极位降，但导致阴极位降（峰值电压）升高以补偿得到较高的轰击能量。所以为防止或减少黑点，控制公式（1）钡的产生及减少汞离子轰击影响是至关重要的。就灯管设计而言，钨灯丝粗细，气体种类是很重要的。在钨与发射材料（钨酸介面）之间有阻挡层存在是产生黑点的另一个重要因素。下面还要仔细讨论介面的问题。 黑头的成分 形成黑头的主要材料是Hg0及汞的复合物。氧的来源是氧化钨，导丝上金属氧化物及发射材料。黑头的产生与钨酸 介面的存在有极大关系。当阴极分解时加热电流过大，分解开始时气压过高都容易产生黑头。 发射材料分解 荧光灯要分解的发射材料是钡锶钙的三无碳酸盐，少量金属锆或氧化锆的混合物，这些粉末通常用有机溶剂及硝棉作成悬浮液。排气时发射材料分解为碱土金属氧化物的混合物，钨酸盐。同时发生的化学反应形成锆酸盐。化学反应如下：（为简化起见用钡的碳酸盐及氧化物作代表，对于锶及钙情况是相同的） 3BaCO3 → 3BaO+3CO2 （2） 3CO2+W → WO3+3CO （3） 3BaO+WO3→ Ba3WO6 （4） BaO+ZrO2 → BaZrO3 （5） 在正确的分解电流加热条件下，按公式（2）到（5）进行碳酸盐的分解和生成钨酸盐和锆酸盐。按照上述反应顺序