UV燈管內(nèi)汞蒸氣壓與UV能量的關(guān)系

UV燈管內(nèi)汞蒸氣應(yīng)是非飽和狀態(tài)。UV燈管的工作電壓在正常弧光放電時(shí)是不變的,即使外界變壓器的電壓較高,燈管兩端電壓仍維持在工作電壓附近作很小范圍波動(dòng)。這是因?yàn)闊艄苤泄空舭l(fā)后處于非飽和狀態(tài),燈內(nèi)全部的汞都處于導(dǎo)電和放電的工作狀態(tài),沒有多余的汞原子凝結(jié)在管壁上或在管壁附近低溫區(qū)處于休眠狀態(tài)。此時(shí)燈在如圖1所示的EF段。如果改變UV燈管電流,可通過(guò)調(diào)整電容來(lái)改變UV燈電流,UV燈工作電壓不發(fā)生改變,若發(fā)生變化說(shuō)明燈內(nèi)的汞填充量不正確。

氣體放電的全伏-安特性曲線

圖1氣體放電的全伏-安特性曲線

汞的蒸氣壓與UV燈UV光能量的輻射有很大關(guān)系,下式為工作在非飽和狀態(tài)下的高壓汞燈的蒸氣壓強(qiáng)。

汞的蒸氣壓與UV燈UV光能量的輻射關(guān)系式

式中:

ρ ? ? -- 燈工作時(shí)燈內(nèi)汞的蒸氣壓強(qiáng)(大氣壓),Pa;

P0 ? -- 燈單位弧長(zhǎng)輸入功率,W/cm;

d內(nèi) -- 燈管內(nèi)直徑,cm;

m ? ?-- 燈單位長(zhǎng)度的充隸量,mg/cm。

從上式可看出,當(dāng)燈內(nèi)充汞量m越多、燈管直徑d內(nèi)越小和輸入功率密度P0越大時(shí),汞的蒸氣壓強(qiáng)越大。

UV光強(qiáng)度與汞蒸氣壓的關(guān)系

圖2 UV光強(qiáng)度與汞蒸氣壓的關(guān)系 (注:1Torr=133.322Pa)

圖2所示為UV光的能量輸出與汞蒸氣壓的關(guān)系。圖2(a)(b)為相同直徑燈管輸入功率不同,則汞蒸氣壓強(qiáng)不同情況下303nm、313nm、365nm三條譜線強(qiáng)度的變化。圖2(a)中d內(nèi)為 16mm、P0為50W/cm;圖2(b)中d內(nèi)為16mm、P0為84W/cm。

從圖2中看出,當(dāng)輸入功率密度為50W/cm時(shí),365nm波長(zhǎng)的光的能量輸出為0.2W/(單位立體角?厘米);而輸入功率密度為84W/cm時(shí),即增加68%,而光的能量輸出為0.4W/(單位立體角?厘米),增加100%。因此高功率燈管UV光效率高,目前美國(guó)GE公司生產(chǎn)的無(wú)極微波UV燈功率密度可達(dá)400W/cm,UV光輻出效率非常高。