UV燈管內汞蒸氣壓與UV能量的關系

UV燈管內汞蒸氣應是非飽和狀態。UV燈管的工作電壓在正?;」夥烹姇r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。這是因為燈管中汞全部蒸發后處于非飽和狀態,燈內全部的汞都處于導電和放電的工作狀態,沒有多余的汞原子凝結在管壁上或在管壁附近低溫區處于休眠狀態。此時燈在如圖1所示的EF段。如果改變UV燈管電流,可通過調整電容來改變UV燈電流,UV燈工作電壓不發生改變,若發生變化說明燈內的汞填充量不正確。

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系,下式為工作在非飽和狀態下的高壓汞燈的蒸氣壓強。

汞的蒸氣壓與UV燈UV光能量的輻射關系式

式中:

ρ ? ? -- 燈工作時燈內汞的蒸氣壓強(大氣壓),Pa;

P0 ? -- 燈單位弧長輸入功率,W/cm;

d -- 燈管內直徑,cm;

m ? ?-- 燈單位長度的充隸量,mg/cm。

從上式可看出,當燈內充汞量m越多、燈管直徑d越小和輸入功率密度P0越大時,汞的蒸氣壓強越大。

UV光強度與汞蒸氣壓的關系

圖2 UV光強度與汞蒸氣壓的關系 (注:1Torr=133.322Pa)

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

從圖2中看出,當輸入功率密度為50W/cm時,365nm波長的光的能量輸出為0.2W/(單位立體角?厘米);而輸入功率密度為84W/cm時,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GE公司生產的無極微波UV燈功率密度可達400W/cm,UV光輻出效率非常高。