荧光灯——增长的光源.doc

成为实际意义上的商品。从此，荧光灯以其光效高、光色可选、热辐射小、寿命长等优点，成为室内照明的主要光源，并广泛用于工业、农业、医疗、信息、显示等领域。
中国照明网技术论文·电光源　　七十年来，荧光灯的光效、显色性和寿命不断改进，品种不断发展。七十年代的两次能源危机加快了荧光灯的发展进程，具有窄带光谱的稀土荧光粉的发明和灯用电子学的进展，使得荧光灯得到飞速的发展。七十年代中期开始了无极荧光灯的研制，后期开发了T8(Ф26mm)细管径荧光灯，八十年代初开发了紧凑型荧光灯，八十年代后期出现了高频荧光灯，九十年代又推出了T5(Φ16mm)细管径荧光灯。到了二十一世纪，荧光灯则在进一步提高光效、减少汞等有害物质的用量、进一步缩小管径提高紧凑化程度、改进电子镇流器调光性能实现智能控制等方面取得了较快的发展。至今，荧光灯产品琳琅满目：灯的功率小到lW，大到400W;灯管的长度短自40mm,长至2400mm;灯管的直径细自Φ1.6mm，粗至Φ54mm;灯管的色温从2000K到10000K，甚至17000K：灯输出的光通量从101m到300001m;而形状则多种多样，有点状(U形、∏形、螺旋形等紧凑型)、线状(直管型)、面状(球形、环形、方形、平面形)等。
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　　荧光灯产品技术七十年的进展主要有以下几个方面：
中国照明网技术论文·电光源　　(1)缩小管径，提高紫外辐射、提高光效
　　荧光灯的管径从T12缩小到T8、T5;在T8灯管内充填ArKr混合气，降低功率，提高光效。
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　　(2)紧凑化，缩小体积，以期取代白炽灯节约能源
中国照明网技术论文·电光源　　荧光灯管径进一步缩小至T4、T3，乃至T2，并多次弯曲折叠，不缩短正柱区而缩小体积，达到紧凑化。近几年世界上许多国家提出了淘汰白炽灯的时间表，进一步推动了荧光灯的紧凑化，除了T2的热阴极紧凑型，T1的冷阴极螺旋灯也进人了普通照明。
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　　(3)三基色稀土荧光粉的应用，提高了光效、光通维持率和显色性能
　　稀土荧光粉具有窄带光谱、抗185nm辐射，制作的荧光灯不仅光效高、显色性好，而且寿命期的光通维持率也高，从而使得荧光灯管径的缩小以及紧凑化得以实现。当加入第四、第五种波长的稀土荧光粉时可以同时提高光效和显色性。
中国照明网技术论文·电光源(4)使用水涂粉、涂覆Al2O3，保护膜等技术，降低光衰
中国照明网技术论文·电光源　　聚氧化乙烯等水溶性胶的应用改善了烤胶的工艺条件，降低了光衰，而且保护了环境。涂覆Al2O3，保护膜能够阻挡钠汞齐的生成，防止汞离子进入玻璃形成黑化，不仅减小了光衰，还可以减少汞的消耗，从而减少用汞量。
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　　(5)采用利于储存电子粉的带芯丝的三螺旋灯丝，浸涂耐轰击电子粉提高寿命
中国照明网技术论文·电光源　　带芯丝的三螺旋灯丝，以及类似结构的双丝三螺旋等灯丝浸涂电子粉，更能耐离子的轰击，加上改进了的电子粉，提高了荧光灯的寿命。
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　　(6)应用汞齐，控制汞蒸气压，提高光效
　　带罩的紧凑型荧光灯、功率较大的荧光灯，特别是无极荧光灯，工作温度都偏离了最佳汞蒸气压所需要的温度范围。选择由汞以不同比例和不同金属组成的汞齐合金可以得到相应温度的最佳汞蒸气压，从而获得最大的发光效率。目前，汞齐的品种多达10多种，适用温度范围从40℃～130℃，选择的余地较大。
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　　(7)电子镇流器的应用提高了荧光灯的性能
　　电子与照明的结合，开发了电子镇流器，促进了高频荧光灯的研究，使得T5等更细管径的高效节能荧光灯得以顺利的发展。可调光电子镇流器的研制成功使得荧光灯照明的智能控制成为可能，新型的智能控制系统不仅可以分辨光线的明暗，还可以感应人的移动，并受红外遥控器的控制，经分析判断后，对光源发出指令，自动调节灯的光输出，有效地利用自然光使照明环境保持恒照度，自动关闭没有人员的区域的照明设备，带给办公室人员更好的精神状态和更多的创意空间，提升员工的工作效率。
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　　(8)控制汞量，降低有害物质的用量
　　欧盟RoHS指令以及世界上多数国家，包括我国都已制订了限制荧光灯等照明产品有害物质的标准。标准规定，三基色荧光灯的汞含量不得超过5mg(寿命在20000小时以上的可以放宽到8mg)。这个标准，直接使用液汞是达不到的。上述的汞齐不失为是个好方法，可以选用40℃～45℃的汞齐，如ZnHg丸。也可采用汞包(不锈钢包汞)、汞珠(玻璃包汞)等来预置需要放人的液汞量。现在已作出仅含1.4mg液汞的紧凑型荧光灯，就是用汞珠实现的。
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　　(9)回收报废的荧光灯产品，减少对环境的危害
　　报废了的荧光灯产品含有汞等有害物质，必须回收处理。现在已有多种能够处理回收的报废荧光灯的设备，有手工的、有半自动的，也有全自动的。全自动设备可以将荧光灯产品中的有用部分和有害物质分离开来。有用的金属、玻璃、荧光粉经过处理可以继续使用，而有害物质则可送往专门机构进行处理。
　　(10)中间视觉概念的引入推动了无极荧光灯的发展
中国照明网技术论文·电光源 　　二十世纪八十年代国际上对中间视觉的研究开始活跃起来，近年来，对于巾问视觉状态下人眼的光谱灵敏度研究，将陶瓷金卤灯、LED和无极荧光灯这些具有白色光谱和较高显色性的光源带进了一个新的应用领域。巾问视觉概念的引人推动了无极荧光灯的迅速发展，将荧光灯的应用范围扩大到室外照明领域。无极荧光灯用于隧道照明、道路照明等场合，已逐渐为人们所接受。
(11)自动化没备是荧光灯快速增长的基础
中国照明网技术论文·电光源　　F}1于产品的广泛应州，市场需求的扩大，各类荧光灯的生产工艺技术和装备也相应迅速发展。直管型荧光灯生产线的速度已达到7200只/小时，国内已普遍采用1650只/小时的自动生产线，最快已达3600只/小时。紧凑型荧光灯也达到2000只/小时以上，螺旋玻管自动成型设备已在我国研制成功。正是这些自动化设备成功地用于各类荧光灯的生产，荧光灯才得以在提高质量的同时快速增长。
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　　 (12)标准体系的完善
　　荧光灯产品已制订了安全、性能、能效、有害物质限量、回收利用以及检测上述相应指标的取样、检测方法等一系列国际标准。我国也已同步制订了相应的标准，多数标准等同采用了国际和国外先进标准，部分还优于国外先进水平。已制订并已颁布实施的荧光灯标准有：双端荧光灯、荧光灯电感镇流器、荧光灯交流电子镇流器、单端荧光灯、自镇流荧光灯的安全要求、性能要求和能效限定值及节能评价值，自镇流冷阴极荧光灯性能要求，单端无极荧光灯、单端无极荧光灯用交流电子镇流器、自镇流无极荧光灯的安全要求、性能要求，照明产品中有毒有害物质的限量要求，照明电器产品中有害物质检测样品拆分要求等。
　　随着荧光灯产品技术七十年的发展，汞一惰性气体放电理论也得到深入研究，建立了一系列放电理论模型，指导了产品的开发。而高频荧光灯和细管径荧光灯的发展又促使对传统的汞一惰性气体放电理论模型进行修正，反过来又推进了产品的发展。对无电极、低气压、高负载等条件下的汞一惰性气体放电进行了大量实验，验证并修正了经典的低压气体放电理论，给无极荧光灯的开发提供了理论基础。对介质阻挡放电深入研究开发的无汞荧光灯也进入实用阶段。
　　经过七十年的发展，荧光灯已由早期光效只有28lm/W，寿命仅1000小时提高到现在的106lm/W光效，24000h寿命，其中无极荧光灯的寿命超过8万小时。荧光灯的显色指数Ra也提高到80以上。可以制作出光效为65lm/W，Ra达到95～98的荧光灯专用于需要高显色性的场所。作为特殊用途的，Ra最高达到99，光效为59lm/W。
　　荧光灯是所有电光源产品中发出光通量最多的光源，也是增长最快的光源。根据中国照明协会多年来统计的资料，从2000年到2008年9年时间我国电光源的产量从53.48亿只增长到131.38亿只，增长了2.46倍。而其中荧光灯则增长了4.53倍，从不到10亿支，增长到55.11亿支，与白炽灯的比例从l:3变为l:0.8。荧光灯自身的品种结构也在发展中日趋合理，在直管型荧光灯中节能的T8、T5发展最快;而可取代白炽灯的紧凑型荧光灯的发展则更快。
　　进人二十一世纪，人们对于生态环境对人类的重要性的认识越来越深刻，人类消耗的能源越来越多，而自然能源却越来越少，节能减排已成为世界各国的共识。同时，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对照明的要求，已不停留在一个“亮”字上。人的生理日夜节奏、身体健康、工作安全和效率、生活质量和保障、交通安全以及业余活动和生活享受都需要在照明中得到体现。这些题目正是荧光灯，乃至所有照明产品发展所追求的目标。
　　七十年荧光灯产品技术的发展已打下了基础，未来的十年荧光灯仍将是发展最快的光源。
　　①朝着更紧凑化的方向发展，以取代白炽灯;
　　②进一步减少有害物质汞的用量，将汞量控制在2mg以下，以降低对环境的污染;
中国照明网技术论文·电光源　　③改善荧光粉表面特性，改进保护膜涂覆材料和工艺，减少燃点过程中汞的消耗，保证汞含量的有效减少;
　　④改进电子镇流器的性能，包括调光性能，使得荧光灯照明系统实现智能化;
中国照明网技术论文·电光源　　⑤继续改进无极荧光灯的设计和工艺，使无极荧光灯的光效达到80～90lm/W，并设计适合无极荧光灯的灯具，在CIE中间视觉函数确定时，大步进入隧道、道路等照明领域;
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⑥进一步提高稀土三基色荧光粉的高温性能，开发宽温度特性的高温汞齐以助无极荧光灯实现高光效;
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⑦开发更有效的全自动回收报废荧光灯的设备，加强回收，控制污染;
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⑧加强准分子放电巾非平衡态等离子体特性及相匹配的脉冲电源的研究，开发非254nm光子激发的荧光粉，继续寻找能够代替汞放电的无害物质，开发实用的无汞荧光灯;
　　⑨继续研究量子效率大于l的荧光粉，提高荧光灯，特别是无汞荧光灯的光效;
中国照明网技术论文·电光源　　⑩继续研究荧光灯的光谱特性、显色性能等，开发用于动植物生长、人体医疗保健、信息产业等国民经济领域，以及满足人们对照明舒适性需求的各种特种荧光灯。
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　　荧光灯是一种高效、经济的光源，自问世以来发展很快，与白炽灯的产量比例越来越高，应用领域越来越广。荧光灯的理论最大光效，白色为280Lm/W，高显色性的为220Lm/W。在二十一世纪随着科学技术的进步，荧光灯产品技术将会得到进一步发展。我们要不失时机，紧紧跟踪国际上荧光灯产品技术的发展动向，深入探讨低压气体放电机理，加强先进诊断技术的应用，改进荧光灯的设计和工艺，改进电子镇流器的设计，在新材料和新工艺的支撑下，不断提高荧光灯的品质，并开发出新一代的产品，以满足国民经济和人们对照明的视觉环境舒适化越来越高的要求。