節(jié)能燈制造過程中色容差的控制

1、期節(jié)能燈制造過程中色容差的控制魏冰(廈門通士達照明有限公司,福建廈門361100摘要色容差是節(jié)能燈顏色性能方面的一個重要指標。分析了節(jié)能燈制造過程中三基色熒光粉的配比及涂粉工藝對色容差的影響,提出了能較好地控制色容差和色參數(shù)一致性的配粉及涂粉方案。關鍵詞三基色熒光粉色容差配比涂粉方式調整Discussion on Color Tolerance Control DuringCFL Manufacturing StageWei Bing(Xiamen Topstar Lighting Co,Ltd,Fujian Xiamen361100Abstract:Color tolerance is a

2、critical indication of color performance for energy efficient lampThe influence of tricolor phosphor proportioning and coating on color tolerance are analyzedThe proportions and coating techniques that can control color tolerance and uniformity well are proposedKey words:tricolor phosphor;color tole

3、rance;proportion;coating method;adjustment前言色容差是衡量節(jié)能燈顏色性能的一個重要指標,國家標準對其有明確的考核要求。影響節(jié)能燈色容差的有多方面因素,如熒光粉配比和涂覆工藝、燈管用汞種類、排氣時的氬量控制、燈管和鎮(zhèn)流器的匹配等等。本文從稀土三基色熒光粉的配比及涂粉工藝角度進行分析,探討在節(jié)能燈生產(chǎn)過程中應如何控制燈的色容差及提高燈的色參數(shù)一致性。1標準色度坐標目標值及色容差1.1標準色度坐標目標值我國節(jié)能燈國家標準GB/T172632002規(guī)定的標準顏色燈的色品坐標目標值如表1所示。1.2色容差色容差是實測節(jié)能燈坐標值(x,y偏離標準色表1自鎮(zhèn)流熒光燈

4、的標準顏色特征顏色代表符號TC(K色品坐標目標值度坐標目標值的距離。國家標準規(guī)定燈的色度坐標(x,y的初始讀數(shù)距離標準色度坐標應在5SDCM之內,即色容差5。SDCM可由以下公式求得:g11x2+2g12xy+g22y2=(SDCM2式中,xx相對于目標坐標值的誤差;yy相對于目標坐標值的誤差;g11、g12、g22由標準顏色確定的系數(shù)(見表2。魏冰:節(jié)能燈制造過程中色容差的控制11表2標準顏色系數(shù)顏色g11g12g22F6500(日光色861044010445104F5000(中性白色561042510428104F4000(冷白色39.510421.510426104F3500(白色381

5、042010425104F2700(白熾燈色4410418.6104271042熒光粉配比對節(jié)能燈色容差的影響稀土三基色熒光粉是由發(fā)紅色、綠色、藍色光的三種單色粉根據(jù)制燈要求按不同比例混合而成的,所以它們的配比直接影響節(jié)能燈的色溫和色容差。但熒光粉配比相同而燈管規(guī)格不同的熒光燈,由于燈管長度、管徑、陰極發(fā)射強度不同,它們的色參數(shù)也會不同。2.1熒光粉配比對同規(guī)格節(jié)能燈色容差的影響目前緊湊型熒光燈普遍使用稀土三基色熒光粉,它們是發(fā)紅光的Y2O3Eu3+(主峰值為611nm、發(fā)綠光的CeMg Al11O19Tb3+(主峰值為543nm、發(fā)藍光的BaMgAl10O17Eu2+(主峰值為450nm,其

6、發(fā)射光譜曲線如圖1所示。這三種單色熒光粉按一定配比混和可以制成色溫從2700 7000K任意光色的熒光燈 。圖1三種窄帶熒光粉的發(fā)射光譜對于色溫為2700K的節(jié)能燈可以不添加藍粉。我們用不同配比的紅粉和綠粉制成了20W T3螺旋燈管,測得燈管的色參數(shù)如表3所示。從表中可以看出不添加藍粉的熒光粉的配比和色容差的關系:紅粉的比例越高,熒光燈色坐標x值越大、y值越小,顯色指數(shù)越高,色容差越小。表3不同紅、綠粉配比的同規(guī)格燈管色參數(shù)紅粉與綠粉的配比TC(K色坐標x y降低約0.003。表4紅、綠、藍粉配比不同的同規(guī)格燈管色參數(shù)紅粉、綠粉、藍粉的配比TC(K色坐標x ySDCM表5同種熒光粉配比的不同規(guī)

7、格燈管的色參數(shù)功率(WTC(K色坐標x y從表5數(shù)據(jù)可以看出,以同種熒光粉配比制成的20W燈的色坐標與11W燈的相差很大,x相差0.0111,y相差0.008;色容差相差高達幾十倍。所以在節(jié)能燈生產(chǎn)中,要根據(jù)節(jié)能燈的規(guī)格確定相應的熒光粉配比,這樣才能使制成的燈管色參數(shù)一致性較好,色容差符合要求。3涂粉工藝對節(jié)能燈色容差的影響制燈廠在確定了每個燈管規(guī)格的三基色熒光粉配比后,還不能保證能生產(chǎn)出色參數(shù)一致性良好的產(chǎn)品,涂粉工藝的控制也會對色參數(shù)產(chǎn)生影響。3.1涂粉方式對節(jié)能燈色容差的影響目前制燈廠所用的螺旋燈涂粉方式有吸涂、噴涂和圓涂。吸涂法和噴涂法都是將燈管垂直放置,粉漿從螺旋燈的一支腳噴入。二者

8、的區(qū)別在于吸涂法是粉漿從另一支腳吸出,噴涂法是粉漿從另一支腳自然流出,然后送隧道式烘箱加熱烘干。吸涂法和噴涂法的工藝特點都會使粉漿由于重力原因較多地沉積在每一螺旋圈的下半部,上部較少,這兩種涂粉方式是有積粉涂粉方式。圓涂法是指燈管水平放置,將適量的粉漿從螺旋燈的一支腳打入,螺旋管繞軸心轉動,邊旋轉邊進入烘箱烘干。在圓涂工藝中,燈管水平放置,粉漿在螺旋管中邊旋轉邊烘干,不存在螺旋圈下半部積粉的問題,整個燈管粉層厚度較均勻。粉漿是由三基色熒光粉加入輔料配制而成,三基色粉的相對密度不同(紅粉為5.18,綠粉為4.22,藍粉為3.85,其中紅粉相對密度最大,比較容易沉積。吸涂法是用負壓將粉漿從另一支腳

9、吸出,紅粉的流速更快,沉積最多,造成積料帶紅粉較多,非積料帶的整個涂層紅粉含量較少。因此同樣配比的熒光粉,用吸涂法生產(chǎn)的燈紅粉含量最少,色坐標值最低。表6是用同種配比熒光粉以不同涂粉方式制成的T3螺旋20W燈管的色參數(shù)。表6同種熒光粉配比、不同涂粉方式的燈管色參數(shù)涂粉方式TC(K色坐標x yR a SDCM從表6數(shù)據(jù)看出,同樣的燈管規(guī)格及熒光粉配比,用吸涂法的燈色坐標最低,從而色容差也較大。所以在節(jié)能燈生產(chǎn)中,要明確不同的涂粉方式,使用不同的熒光粉配比,才能有效地控制節(jié)能燈的色容差。例如,對于同樣規(guī)格和色溫的燈管,用吸涂涂粉方式時需適當提高紅粉的配比以減小色容差。3.2粉層厚度對節(jié)能燈色容差的

10、影響節(jié)能燈是根據(jù)低氣壓放電原理制成的。大家所看到的節(jié)能燈的發(fā)光光譜實際上是由熒光粉在紫外線激發(fā)下的發(fā)光光譜與汞發(fā)出的可見光區(qū)光譜(特別是藍色譜線疊加而成的。因而熒光粉在制成燈管以后,燈管的色坐標(x,y值與粉的色坐標相比會出現(xiàn)偏小的現(xiàn)象。粉層太薄,紫外輻射轉換可見光的效率低,可見光區(qū)發(fā)光的汞光譜(特別是藍色譜線相對較強,則燈管的色坐標(x,y值比正常值偏低;粉層太厚,會引起可見光被吸收,燈管光輸出也減少,則燈管的色坐標(x,y值也會變化。我們以不同的粉層厚度做成T2螺旋燈管進行測試,測得色參數(shù)見表7。表7不同粉層厚度的燈管色參數(shù)序號粉重(g/只色坐標x ySDCM注:粉層厚度用熒光粉的粉重衡量

11、。從表7數(shù)據(jù)看出,粉層越薄,燈管的色坐標(x、y值越低。所以在節(jié)能燈涂粉過程中,粉層厚度的控制非常重要,特別是批與批之間,粉層厚度不能差異太大,這樣才能保證生產(chǎn)出來的燈管色參數(shù)一致性好,色容差符合要求。4色容差的調整在節(jié)能燈生產(chǎn)中,如果燈色坐標偏離標準色度坐標,我們需要調整色坐標,使色容差符合國家標準要求(SDCM5。在節(jié)能燈大量生產(chǎn)前,我們先對投產(chǎn)的規(guī)格根據(jù)經(jīng)驗值做個小樣測試,測出色坐標為(x1,y1,根據(jù)該顏色的標準色度坐標(x,y(見表1算出色坐標漂移x=x1x,y=y1y。通過大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)得出,單色粉的增加比例與色坐標漂移程度的關系如表7所示。則根據(jù)表8可以算出要得到標準色度坐標需要添

12、加的單色粉的比例。表8色坐標漂移幅度與單色粉增加比例的關系添加1%的單色粉x軸漂移y軸漂移紅粉0.003 0.0050.003 0.005綠粉0.003 0.0050.003 0.005藍粉0.003 0.0050.003 0.005(下轉第20頁(2光輸出過于分散燈具光強角過大,可能造成黑板上沿太亮、下沿太暗的情況,不能滿足要求。如圖7配光的燈具在270 0方向和0 90方向光強變化不明顯,射向黑板上沿和黑板下沿的光強基本相同,按圖4安裝尺寸,根據(jù)照度、距離、光強三者之間的關系可算得黑板上、下沿照度的差距為3倍左右,最終得到的照度均勻度在0.5左右,很難達到0.7的要求 。圖7光輸出過于分散

13、的黑板燈具配光曲線(3配光合適、照度過低燈具配光形狀符合要求,但使用光源的總光通量過低,則整個黑板的平均照度值過低,可能連最低標準500lx都達不到。4結論(1教室燈具的種類很多,選擇燈具的關鍵是要把燈具和使用場所的特點結合起來,合理地選用燈具才能發(fā)揮出燈具的最大特點,提高燈具的利用效率。(2黑板燈具要在設計階段充分考慮燈具的光強分布,把光反射到需要的地方去。黑板燈具的燈具效率值不能完全反映燈具實際的使用效果,還應根據(jù)使用要求,看它的50%最大光強角大小是否合理。參考文獻1周太明,周詳,蔡偉新光源原理與設計(第二版M上海:復旦大學出版社,2006,122GB500342004建筑照明設計標準S3GBJ13390民用建筑照明設計標準S4上海市中小學校教室專用燈具及現(xiàn)場照明技術要求(2009年修訂版(上接第12頁例如,對于T3螺旋13W2700K燈,根據(jù)經(jīng)驗值配比先配一個熒光粉試樣,做成燈管后測得燈的色坐標為(0.4550,0.4270,由表1中2700K標準色度坐標算出偏差x=0.008,y=0.007,即x值需增加0.008,y值需減小0.007。然后根據(jù)表7算出約要加2%的紅粉既可達到此色溫的色坐標目標值。再按調整后的配比做一個小樣確認,就可以確定該規(guī)格燈大量生產(chǎn)