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节能灯基础知识培训
前 言
20世纪70年代世界发生能源危机后，人们相继开发成功高光效的发光材料——三基色稀士荧光粉和相应的各种新型节能荧光灯，特别是1980年出现了紧凑型节能荧光灯，其体积小、光效高、成为替代高能耗白炽灯的新型照明光源。进入90年代电子镇流器广泛用于荧光灯，它的体积缩少与白炽灯相近，发光效率为白炽灯的5倍以上，寿命为8倍。
节能灯是当前照明的最重要光源之一，绿色照明就是要节能能源、节约资源、保护环境，是照明行业可高效持续发展的必由之路，绿色照明也是节能减排的主要途径之一，节能荧光灯是我国重点研究、开发、推广的节能环保产品是电光源产业的发展方向。
电光源行业随着产品质量的要求越来越高，机械化生产水平的不断提高，必须采用新材料，新工艺、新技术、新装备，则要求生产管理人员和员工技能水平有较快进步，我公司为此面向企业员工结合生产实际给大家介绍节能灯基础知识。
第一章：市场前景和光源基础知识
一、市场前景：
1-1、我国的节能灯生产总量约占全球产量的80%以上，由于节能灯要用到稀士金属，我国稀士资源丰富，并制造出价廉物美，品种繁多的节能灯，成为全球的供货基地。
1-2、国内、国际都在推行节能能源，减少有害物质排放，推动绿色照明，那么必然要推行节能灯。
1-3、美国、澳大利亚、欧盟、加拿大40多个国家计划从09年到2015年逐步淘汰白炽灯，那么节能灯的需求必然加大。
1-4、全球每年将增长3—5亿支节能灯，这种增长大约持续到2015年。
二、光源基础知识：
2-1、光的产生：光是电磁波的一种形式，光线的方向是波动传播的方面，照明光源产生的可见光占极小部分，可见光范围内从380mm—780mm种波长人类都可以凭眼睛的颜色感觉加于区分它的光色有红、橙、黄、绿、蓝、青、紫、小于380mm称紫外光，大于780mm的光称红外光。
二、节能灯的结构和原理
在玻璃管内壁涂有荧光粉层，其两端封接有螺旋状的钨丝阴极，钨丝表面涂覆有电子发射材料，灯管中充入氩、氪等惰性气体以及少量汞粒。通过将玻管内的荧光粉，阴极灯丝分解激活除气，达到一定的真空度，再通过镇流器输出一个稳定电流，当电流接通后，让阴极具有热电子发射能力，镇流中感应电势产生瞬时脉冲高电压，两电极间在脉冲高压的作用下，将灯管内气体击穿电离，引起弧光放电，此后大量的汞原子被激发电离，随之产生较强的254nm的紫外线，紫外线照射到荧光粉层后，荧光粉受激发而发出可见光。
三、节能灯的主要参数：
3-1、光通量：通俗的说就是指灯的高度，用流明来表示，节能灯光通量越大，用于照明时我们会觉的越亮。
3-2、发光效率：就是灯的光通量和灯的功率之比，用每瓦流明表示，
3-3、相光色温：用来表示节能灯的颜色，比如6500K表示日光灯色、2700K表示白炽灯色、灯的色温越高发光的颜色越白直到发青，灯的色温越低其发光的颜色越带黄色、彩色灯、红光约1400K——1500K、绿光色温约6000K，蓝光色温3万K左右。RR（日光色6500K）、RZ（中性白光色5000K）、RL（冷白色4000K）、RB（白色3500K）、RN（暖白色3000K）、RD（白枳灯色2700K）
3-4、显示指数：通俗的讲就是人造光源（节能灯）让物体在其照明下复现物体的真实颜色的能力，显色指数最大值为100，即我们白天自然光看到的真实颜色。
3-5、电参数：电参数指灯管工作的电压，工作电流，启动电压，功率等、电参数和光参数主要通过相关的仪器测试出来。
3-6、光衰：通俗的讲随灯的点亮的时间增加，亮度衰减的程度，光衰是判定节能的一个重要参数。除制灯工艺、荧光粉等因素有关，还主要以下因素有关1：主要与汞被荧光粉的吸收。2：与玻管作用形成钠汞齐使荧光粉发光亮度衰减。3：管内的残余杂气。
3-7、寿命：1：全寿命指灯不能再点亮为止的累计点亮时间，主要是阴极电子粉耗尽或汞的耗尽。2：有效寿命：通常指灯的亮度衰减到初始亮度的70%、影响节能灯寿命的两个方面主要原因是以下两个：a:制灯工艺：氩气量、汞量多少、电子粉多少、真空度的高低。B:使用方面：镇流器匹配的好坏、电流大小是否匹配。
第二章：节能使用的材料及制造工艺
一、节能灯使用的材料主要以下几方面及相关知识
1-1玻璃
1、玻璃的结构：SiO2:67.5±1.0%、AL2O3:1.0±0.5%、 Pb0:11.0±0.5%、 Ca0:3.5±0.3%、Na2O10.5±0.5% 、
K2O±0.5% Be2O31.0±0.2%
2、玻璃的物理特性：
软化温度580±10、 热稳定性≥120°、退火上限：470±10、退火下限：330±10、比重2.55±0.05、
3、玻璃应力的产生与消除：
当玻璃制品通过高温加热后，内部分子结构产生变化，当快速冷却分子结构来不及均匀扩散分布应力就会产生，应力产生后，如果在玻璃加工后在应力部位，用软火均匀地加热，应力可以减小，完全消除必须加热到软化温度保温一段时间，再缓慢冷却。
4、玻璃冷炸和应力产生主要原因：
A、末完全烧熔。B、打气冷却速度太快太大。C、烧制温度不均匀。D、冷管与热管放在一起或接触了冷的铁模具。E、碰撞和夹具造成玻璃加工过程中，象我们的弯管工序，弯脚工序等要有一个预热过程，用火焰加工要用火的中外焰进行加工，以免有发黑、发黄的现象。
1-2、电极材料（灯丝和电子粉、芯柱）
电极是节能荧光灯的重要组成部分，灯丝的作用是储存发射材料和提供热阴极发射时所需要的温度，电子粉的材料主要是三元碳酸盐（CaCO3、SrCO3、BaCO3）、芯柱主要的材料、由镍丝和杜美丝、玻璃加工成的。我们使用的灯丝是钨丝作为基金属，灯丝的结构有单丝、三螺旋、缆索式三螺旋、主辅式三螺旋、灯丝在自然光下呈银灰色，出现黄色（WO3）或褐色（WO2）为不合格品。冷阻偏差应控制在±5%、不允许螺距不匀、并圈、重叠、变形、芯丝残留、氧化污染、电子粉我们采用浸涂法。将电子粉浆涂复在钨丝上。涂电子粉时，两端各留1-1.5mm不涂电子粉，内导丝上不得沾上电子粉，大螺旋之间不能有结粉现象，由于在阴极分解时，这些部位的温度较低，达不到碳酸盐的分解温度，CaCO3600℃开始分解、SrCO3800℃开始分解、BaCO3950℃开始分解、电子粉量一致性好坏直接影响到灯管的寿命。
芯柱是由传输电流的金属导丝直接穿越玻璃所组成，内导丝（镍丝）和外导丝（杜美丝）焊接熔烧压制在玻璃中，形成不漏气的密封状态。杜美丝是一种铁镍铜的合金属能和玻璃封接起来，洁净的纯金属表面与玻璃无法封接起来的。
1-3、荧光粉、及辅助材料（粘结剂、分散剂、表面活性剂乙醇胺）荧光粉受外能激发可以发光，我使用的节能灯荧光粉多数采用三基色、卤磷酸钙荧光粉、三基色荧光粉的基质材料有铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等。稀士激活剂有铕 （EU2+、EU+3）、铽（Tb3+）、铈（Ce3+）、稀士荧光灯的开发成功，不仅实现了高光效、高显色性荧光灯的目标，更为突出的优越性在于使荧光灯向细管径、紧凑型、高光效、长寿命方向发展。
粘结剂（聚氧化乙烯）：粘结剂有两个作用①在涂覆前，使荧光粉均匀弥散于悬浮在浆液中，不沉积；②涂覆于灯管内壁后，能让荧光粉牢固又均匀地粘附于管壁。
分散剂：可使大量矿物质溶液具有高流动性，为粉粒的均匀分散，防止粉粒的凝聚。
表面活性剂：ArkopalN-080：作用是改变表面张力、阻泡、起润湿、消泡，还可与油污生成水共溶的物质。
乙醇胺：调节粉浆的PH值，量多PH值增大。
氧化铝：它的作用起包裹、改善涂层结构，提高附着力填充荧光粉粒子间缝隙，降低荧光粉轰击能量，阻止Hg向粉层、管壁扩散，减少汞在粉层的吸附及形成汞氧化及汞齐的机会，降低光衰。
亲水剂：具有润湿、渗透、乳化、分散、消泡、除垢等作用，但用量不宜多，否则会产生较大气泡。
1-4、填充气体（氩气、氪气）和汞
荧光灯一般选用氩气作为填充气体、氩气的作用有，使加大电子与汞原子的碰撞机会，有利于汞原子的激发点亮，氩气压力的增大，会使灯管的起动电压升高，但可以抑制电子发射材料蒸发和溅射，延长灯管的寿命，有利于光通维持率以及减轻两端发黑。考虑到灯管寿命和光维持率，一般充入压力3乇左右。下面是压力换算关系：
1乇=133.324帕 1帕=7.5006×10-3乇 1mba=100pa
1mba=0.75mmHg 1乇≈7.69mm油柱 1pa=1.0×10-2mb
如果为了降低管压降，可以适量充入重原子Kr（氪气），使输入功率和光通量均会下降；如果为了提高壁温，可充入较多氖气（Ne）。
汞：汞的电离电位和激发电位低、电子激发产生254nm和185紫外线，当其照射到灯管壁面的荧光粉上时，就能够辐射出可见光，（节能荧光灯在无汞的状态下点不亮）
汞是荧光灯放电中辐射出紫外线254nm的工作物质，常温下为银白色的液态金属，室温下，蒸汽压很低；高温下，蒸汽压很高，20℃时蒸汽压是0.16pa，100℃时为36.39pa，是20℃的227倍。
1-5、镇流器：（电子镇流器和电感镇流器）
电子镇流器和电感镇流器比有一下优点：
①能耗低，效率高 ②光效高，光色柔和 ③重量轻，无闪烁、无噪声 ④有异常状态保护功能 ⑤易启动 ⑥具有高功率因素
节能灯制造工艺流程图：明玻管 弯管成型 洗管烘干
涂粉 刷粉擦口 烤管 封口 排气 割小头 封离 老练 包装检验 入库 。

第三章 节能灯关键工序重点影响质量的介绍
节能灯关键工序有：配粉、涂粉、烤管、排气、绷丝电子粉浸涂
一、排气对前道节能灯工序零部件要求:
1-1、灯丝结构与冷态电阻一致性，不能有灯丝吸潮，并圈、碰壁、歪丝等。
1-2、电子粉粉层均匀性、涂层重量一致性。
1-3、灯管涂粉粉重一致性。
1-4、电子粉不得受潮或中毒，灯管荧光粉涂层不得受潮。
1-5、玻管、芯柱、荧光粉、杂气、潮气、排气工艺之初必须排干净，大气烘烤是排气质量的保证，否则，一旦电离放电，杂质气体的活性提高，易于发生化学反应，导致阴极发射电子性能变差，光效降低，寿命缩短。
1-6、大气烘温度与时间，加热到300℃、保温10-15分钟可以完全消除。玻管、荧光粉、芯柱表面吸附的H2O、O2、CO、CO2、N2等。
1-7、阴极合理的通电范围、分解、激活、辉放。
1-8、定量充氩。
第四章：节能灯、节能等级、美国能源之星对紧凑型荧光灯
的性能要求
一、节能等级：
1-1：A级标准如下（功率/光通量）。
5W≥180Lm、 7W≥290Lm、 9W≥410Lm、 10W≥470Lm、
12W≥600Lm、 13W≥665Lm、 15W≥800Lm、 16W≥870Lm、
18W≥1010Lm、 20W≥1155Lm、 22W≥1300Lm、
23W≥1370Lm、 24W≥1445Lm、 26W≥1595Lm、
28W≥1750Lm。
二、美国能源之星对紧凑型荧光灯的性能要求：
2-1：光效要求：1、外露灯＜15W、光效≥45Lm/W
≥15W、光效≥60Lm/W。
2、罩灯＜15W、光效≥40Lm/W。
15-19W、光效≥48Lm/W。
20-24W、光效≥50Lm/W。
≥25W、光效≥55Lm/W。
2-2、流明维持率：在1000h时、10个灯的平均光通量不得不低于初始（100h）光通量的90%、在40%的额定寿命时，10个灯的平均光通量输出不得低于初始（100h）的80%。
2-3、启动时间：灯完全启动并保持点亮的时间≤1.0S。
2-4、显示指数：Ra≥80.
2-5、功效因数：10个灯的平均值应大于0.50。
2-6、启动温度：包装必须指明最低的启动温度。
2-7、相关色温：如色温不在2700-3000K应在包装上说明。
2-8、输入电压和频率：120V、60HZ。
2-9、灯的额定平均寿命应小于6000h。
2-10、工作频率不小于40KHZ。
2-11、快速开关试验：5min开、5min关、每开关1次相当于2h额定寿命，6个灯中必须有5个灯满足或超过最小开关次数。
2-12、按100h初始光通量与白炽灯等效瓦数。

2-13、数据来自GB19044-2003普通照明用自镇流荧光灯能效限定值及能效等级
标准功率围/W
初始光效/（Im/W）
能效等级
（色调：RR，RZ）
能效等级
（色调：RL，RB，RN，RD）
1
2
3
1
2
3
5～8
54
46
36
58
50
40
9～14
62
54
44
66
58
48
15～24
69
61
51
73
65
55
25～60
75
67
57
78
70
60