浅析节能灯光衰现象及其技术机理

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2、设计工作室合同能源管理机制推进事业部高频光源事业部高频光源设计工程师韩俭荣摘要：荧光灯管光衰现象，其产生的技术机理较为复杂。涉及到电子学、材料学、气体放电发光等基本理论，深奥繁繁。本文仅从指导实际应用的角度，浅入浅出。对荧光灯管光衰现象产生的技术机理进行概括性阐释。供业界参考。关键词：荧光灯管，光衰现象，光通量维持率，气体电离，紫外线辐射，量子转换一、概述荧光灯管，属低压气体放电发光的新型电光源。因具有光效高、节能、显色性能高等技术特点，被制做成U型管、螺旋管、环型管、细管径直管等形状的节能灯，广泛地应用于室内外环境照明。但是在实

3、际照明中，荧光灯管的亮度会慢慢地变暗，照明质量降低。这种现象实际上就是荧光灯管光衰现象。二、荧光灯管的结构及其放电发光原理为能科学简要地分析荧光灯管一光衰现象及产生的技术机理。先讨论一下荧光灯管的结构和放电发光原理。（一）、荧光灯管分类：荧光灯管按气体放电性质来划分：有热阴极弧光放电型和冷阴极辉光放电型两大类型。应用于照明领域的荧光灯管，都属于热阴极弧光放电型荧光灯管。（二）、荧光灯管结构：荧光灯管有：玻璃管、灯头、灯管阴极、发光荧光粉、放电气体五大部分组成。1、玻璃管：玻璃管是荧光灯管的主体，也是荧光灯管的外壳。其内壁用于涂敷发

4、光荧光粉。2、灯头：灯头主要用于固定支撑灯管阴极，和实现荧光灯管与灯架的电气连接。3、灯管阴极：灯管阴极又有导丝、灯丝、电子粉三部分组成。灯管阴极主要功能，是预热荧光灯管、发射电子、促使放电气体电离，启辉点燃荧光灯管。4、发光荧光粉：发光荧光粉主要是吸收紫外线，通过量子转换，将紫外线辐射转换为可见光。5、放电气体：放电气体由氪（Kr）、氩（Ar）和汞（Hg）惰性气体组成。主要用于荧光灯管，通过气体电离产生紫外线辐射。（三）、荧光灯管放电发光原理：荧光灯管放电发光原理：荧光灯管通交流电后，由阴极灯丝产生交变电场。管内的汞（Hg）气体

5、，在交变电场和阴极灯丝发射的电子共同作用下。汞（Hg）气体原子不断地获得能量，从原始基态被激发成激发态，产生汞（Hg）气体原子电离。带正电的汞（Hg）离子在电场作用下，向阴极加速运动。遇到阴极灯丝发射出来的电子相复合，便由激发态返回到原始基态。汞（Hg）气体在这个基态－激发态－基态，能量变换过程中。将交变的电场能量转变为253.7nm的紫外线辐射（同时产生185nm的紫外线辐射）。荧光灯管内壁上的发光荧光粉，吸收253.7nm的紫外线辐射能量。通过量子转换，将253.7nm紫外线辐射转换为可见光。三、荧光灯管光衰现象及光通量维持率

6、（一）、荧光灯管光衰现象：从荧光灯管放电发光原理可知，荧光灯管放电发光的过程，是一个能量转换的过程。即通过气体电离和量子转换，将电能转换成光能。由于荧光灯管，所采用原材料的技术品质和荧光灯管生产的技术工艺，以及驱动荧光灯管的电功率源的技术参数，等等技术因素的差异。不同生产厂家生产的荧光灯管，其将电能转换成光能的效率（即：光效）是不一样的。同一根荧光灯管，在其初始阶段和启辉点燃一段时间后，将电能转换成光能的效率（即：光效），也是不一样的。荧光灯管，这种初始阶段和启辉点燃一段时间后，将电能转换成光能效率（即：光效）的差异变化，我们称之

7、为荧光灯管的光衰现象。荧光灯管光衰现象的实质，是荧光灯管光效降低。（二）、荧光灯管光通量维持率：为直观描述荧光灯管光衰现象，我们引入光通量维持率的概念。光通量维持率是一个纯数字物理量，它表征的是荧光灯管，在一个规定时间（X小时）内光衰的程度。其数学表达式为：X小时光通量维持率=规定时间的光通量÷初始光通量×100％荧光灯管光通量维持率越高，荧光灯管技术品质越高，性能越稳定。在现阶段，各荧光灯管生产厂家，由于所采用的原材料技术品质和生产工艺技术水平差别较大。市场上的荧光灯管，光通量维持率差别悬殊。有的荧光灯管，在100小时的光通量维

8、持率仅为85％。更有甚者仅为80％以下。有部分技术品质较好的荧光灯管，2000小时的光通量维持率在85％左右。只有少数具有技术势力的生产商的荧光灯管，10000小时的光通量维持率可达90％。四、荧光灯管光衰现象的技术机理荧光灯管产生光衰现象的技术因