荧光灯(Fluorescentlamp),也称为日光灯。
传统型荧光灯即低压汞灯,是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线,从而使荧光粉发出可见光的原理发光,因此它属于低气压弧光放电光源。
1974年,荷兰飞利浦首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉。三基色(又称三原色)荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑。
发光原理
从荧光灯的发光机制可见,荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。
荧光灯属于气体放电光源,气体放电光源的伏安特性如图所示。
霓虹灯是辉光放电,荧光灯是弧光放电。在荧光灯的点亮或电弧燃烧前,它具有很高的输入阻抗,因为此时基本上没有导电离子:这样高压Uns就会加在灯管上,这是点亮灯管的额定启动电压。在正常工作之后,加在灯管上的电压就会下降为工作电压Uop那么灯的工作电流就由xb(在工作频率下镇流器的阻抗)及下式得出:
式中的电压和电流指的是有效值,因而可以得出灯管所消耗的功率为
灯管在50°F时的额定启动电压由厂商给出,但是为了确保灯管在最坏的情况下也能点亮,实际的启动电压至少要加大厂商给定值的10%。美国国家标准机构(ANSI)在荧光灯的规范中指定了不同类型灯管的Uop和Iop值,这样厂商在制作时必须满足灯管的最大功率定额。
从ANSI规范可以得出所选类型灯管的Uop和Iop值,再从厂商那里得到所要的Uns值,就可以从上式确定出镇流器的阻抗Xb。而在电子镇流器里这个阻抗的值是由电容确定的,它可以由下式求得
式中的CbT是指与灯管串联的等效电容,因为灯管可能是由连接起来的两个电容驱动的。
通过选择不同阻抗的电容,可以使灯管在高于或低于该型号的额定功率下工作,也就是灯管可以在任意给定的功率下运行,包括极限值,这通过Uop和Iop的任意组合来实现。这样在任意的功率水平下,可以任意规定Iop并通过第一式计算Uop则电子镇流器的阻抗可以通过第一上式得出,电容值可以通过第二式得出。
虽然任何荧光灯都可以在此ANSI规范规定的该类型荧光灯额定功率更高的功率下工作,但是它的寿命会明显下降。灯管即使在规定的功率下工作,它的寿命也会小于预计的时间,这是因为预计的时间是厂商在一定的电流电压和温度环境下测试出来的。
型号分类
传统型
常见的荧光灯有:
(1)直管形荧光灯。这种荧光灯属双端荧光灯。常见标称功率有4W,6W,8W,12W,15W,20W,30W,36W,40W,65W,80W,85W和125W。管径用T5,T8,T10,T12。灯头用G5,G13。T5显色指数>30,显色性好,对色彩丰富的物品及环境有比较理想的照明效果,光衰小,寿命长,平均寿命达10000小时。适用于服装、百货、超级市场、食品、水果、图片、展示窗等色彩绚丽的场合使用。T8色光、亮度、节能、寿命都较佳,适合宾馆、办公室、商店、医院、图书馆及家庭等色彩朴素但要求亮度高的场合使用。
为了方便安装、降低成本和安全起见,许多直管形荧光灯的镇流器都安装在支架内,构成自镇流型荧光灯。
(2)彩色直管型荧光灯。常见标称功率有20W,30W,40W。管径用T4,T5,T8。灯头用G5、G13。彩色荧光灯的光通量较低,适用于商店橱窗、广告或类似场所的装饰和色彩显示。
(3)环形荧光灯。除形状外,环形荧光灯与直管形荧光灯没有多大差别。常见标称功率有22W,32W,40W,灯头用G10q。主要提供给吸顶灯、吊灯等作配套光源,供家庭、商场等照明用。
(4)单端紧凑型节能荧光灯。这种荧光灯的灯管、镇流器和灯头紧密地联成一体(镇流器放在灯头内),除了破坏性打击,无法把它们拆卸,故被称为“紧凑型”荧光灯。由于无须外加镇流器,驱动电路也在镇流器内,故这种荧光灯也是自镇流荧光灯和内启动荧光灯。整个灯通过E27等灯头直接与供电网连接,可方便地直接取代白炽灯。
这种荧光灯大都使用稀土元素三基色荧光粉,因而具有节能功能。下表列出节能荧光灯与光通量大体相同的白炽灯的对照。
按管径
(一)、直管型荧光灯管按管径大小分为:T12、T10、T8、T6、T5、T4、T3等规格。规格中“T+数字“组合,表示管径的毫米数值。其含义:一个T=1/8英吋,一英吋为25.4mm;数字代表T的个数。如T12=25.4mm*1/8*12=38mm。
(二)、荧光灯管管径与其电参数的关系:
1、荧光灯管,管径越细,光效越高,节电效果越好。
2、荧光灯管,管径越细,启辉点燃电压越高,对镇流器技术性能要求越高。
管径大于T8(含T8)的荧光灯管,启辉点燃电压较低。相对于220V、50Hz工频交流电,符合启辉点燃电压小于1/2电源电压定律。可以采用电感式镇流器,进行启辉点燃运行。
管径小于T8的荧光灯管,启辉点燃电压较高。相对于220V、50Hz工频交流电,不符合启辉点燃电压小于1/2电源电压定律。不能采用电感式镇流器,进行启辉点燃运行。管径小于T8的荧光灯管,必须匹配电子式镇流器。由电子式镇流器,产生启辉高压,将荧光灯管击穿点燃。尔后,由电子式镇流器,驱动荧光灯管点燃运行。
按光色
(一)、直管型荧光灯管按光色分为:三基色荧光灯管,冷白日光色荧光灯管,暖白日光色荧光灯管。
(二)、荧光灯管光色与其技术品质的关系:
荧光灯管所涂荧光粉和所填充气体种类不同,荧光灯管所表现的光色就不同。其技术品质也有很大差别。
1、荧光灯管涂卤素荧光粉,填充氩气、氪氩混合气体。荧光灯管光色为:冷白日光色荧光灯管,暖白日光色荧光灯管。
这两种光色的荧光灯管,显色性能较低,显色指数R值小于40。远远小于太阳光,显色指数R=100的标准值。观看彩色物体表面颜色,产生色偏。色彩偏青、偏灰,色彩暗淡不鲜艳。
这两种光色的荧光灯管,发光效率也比较低。光效一般为每W电功率:30流明(Lm)至40(Lm)。
这两种光色的荧光灯管,光谱中含有较多的不可见光,有效瞳孔流明(有效视觉光效)倍数也比较低。有效光效较低,有效照度低。
这两种光色的荧光灯管,荧光灯管启辉点燃寿命也比较短,一般在5000小时至6000小时之内。
以上两种光色的荧光灯管,不属于高效节能电光源,不符合绿色照明技术要求。
2、荧光灯管涂三基色稀土荧光粉,填充高效发光气体。荧光灯管光色为,三基色合成的高显色性太阳光色。和无极灯光色相近。
三基色稀土荧光粉荧光灯管,显色指数R值大于80,接近太阳光色(太阳光的显色指数R=100)。
三基色稀土荧光粉荧光灯管,光视效能也比较高,一般为每W电功率65流明(Lm)以上。
荧光灯管实际光效高低,与所采用的镇流器技术性能,和镇流器与荧光灯管匹配程度等技术要素,有直接关系。
三基色稀土荧光粉(LVD无极灯也采用此类荧光粉)荧光灯管,启辉点燃寿命也比较长,一般在8000小时以上。如匹配技术性能先进的高性能电子镇流器,启辉点燃寿命会增加至15000小时――20000小时。
无极型
无极荧光灯即无极灯,它取消了对传统荧光灯的灯丝和电极,利用电磁耦合的原理,使汞原子从原始状态激发成激发态,其发光原理和传统荧光灯相似,有寿命长、光效高、显色性好等优点。
无极荧光灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成。它是通过高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内,使灯泡内的气体雪崩电离,形成等离子体。等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线。灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光。
选用原则
1、任何情况下,应采用细管径(管径≤26mm)灯管,即T8、T5等类型,取代T12灯管,有明显的节能环保效果。
2、任何情况下,都应采用三基色荧光灯,不应再选用卤粉荧光灯。三基色灯管具有光效高、显色好、寿命更长的优势。虽价格贵(约贵一倍),但由于其光效高,不仅节能效果好,降低了运行成本;而且由于使用灯数减小,节省了灯具及镇流器的费用,反而使照明系统的总初建费用降低。
3、采用大功率灯管:在功能照明场所(除外装饰性要求),应选择不小于4呎(近似1200mm)长灯管,即T8型36W、T5型28W,其光效更高。
4、一般情况宜采用中色温灯管:光源的色表(用相关色温表示)选择,除建筑色彩特殊要求外,一般可根据照度高低确定:简单说,高照度(>750lx)宜用冷色温(高色温),中等照度(约200～1000lx)用中色温,低照度(≤200lx)用暖色温(低色温)。因为暖色温光在低照度下使人感到舒适,而在高照度下就感到燥热;而冷色温光在高照度下感到舒适,在低照度时感到昏暗、阴冷。多数场所的照度在200～750lx之间,用中色温光源更好;而且中、低色温的荧光灯光效比高色温灯更高,也有利节能。
保养
1、不要过于频繁的开关灯。过于频繁的点灯会导致灯管的两端过早的变黑,影响灯管的输出功率,而且要注意在关灯后重新启动灯要等5—15分钟。
2、如果电压很低,灯管的两极会在点亮的开始阶段发射出钨,从而让灯管内部产生许多点状的污染物,成为灯管损害的原因之一,所以,建议尽量在高电压的条件下开灯。
3、荧光灯的线路较多,需要辅助器件,因此必须与相应的变压器、电容器等配合使用,以保证灯管启动到适合的功率。
4、注意要保持一个通风的环境,不只是带走灰尘,也可以降低灯管的温度,以便延长灯管的寿命。
清洁
1、荧光灯发热容易吸引灰尘,准备清洁时要关闭电源,然后尽量让室内空气流通,用拧干了的抹布沾上一点清洁剂轻轻的擦拭灯管,然后再使用干净的干布把清洁剂擦干净。
2、如果条件允许,可以使用防静电掸子来清除灯管表面的灰尘,然后用干的抹布擦拭脏污,不可太过用力。
3、按照荧光灯的时候要用纸巾清洁好双手,不要在灯管上留下痕迹,而平时也可以用酒精擦拭灯管的表面来保持清洁。
荧光灯的价格和品牌
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