求真百科歡迎當事人提供第一手真實資料,洗刷冤屈,終結網路霸凌。

「光管」修訂間的差異檢視原始碼討論檢視歷史

事實揭露 揭密真相
前往: 導覽搜尋
(创建页面,内容为“光管,或称日光灯、灯管、荧光管、荧光灯,是一种照明装置,属于弧光灯的一种。它使用电力在氩或氖气中激发水银蒸气,…”)
 
行 1: 行 1:
光管,或称日光灯、灯管、荧光管、荧光灯,是一种照明装置,属于弧光灯的一种。它使用电力在氩或氖气中激发水银蒸气,形成等离子并发出短波紫外线,紫外线被磷质吸收后,磷会发出可见的光以照明,这样发出可见光的方式属于荧光。
+
''' 光管''' ,或称日光灯、灯管、荧光管、荧光灯,是一种照明装置,属于弧光灯的一种。它使用电力在氩或氖气中激发水银蒸气,形成等离子并发出短波紫外线,紫外线被磷质吸收后,磷会发出可见的光以照明,这样发出可见光的方式属于荧光。
概念 编辑 语音
+
== 概念==
 
 荧光灯(Fluorescent lamp),或称日光灯、灯管、荧光管、光管,是一种照明装置,属于弧光灯的一种。它使用电力在氩或氖气中激发水银蒸气,形成等离子并发出短波紫外线,紫外线被磷质吸收后,磷会发出可见的光以照明,这样发出可见光的方式属于荧光。
 
 荧光灯(Fluorescent lamp),或称日光灯、灯管、荧光管、光管,是一种照明装置,属于弧光灯的一种。它使用电力在氩或氖气中激发水银蒸气,形成等离子并发出短波紫外线,紫外线被磷质吸收后,磷会发出可见的光以照明,这样发出可见光的方式属于荧光。
 +
 
 一般的荧光管以玻璃制造,在两端装有插口以连接电源及固定荧光管的位置。
 
 一般的荧光管以玻璃制造,在两端装有插口以连接电源及固定荧光管的位置。
 +
 
 与电灯泡不同,荧光管必须设有镇流器,与启辉器配合产生让气体发生电离的瞬间高压。
 
 与电灯泡不同,荧光管必须设有镇流器,与启辉器配合产生让气体发生电离的瞬间高压。
 为了取代传统白炽灯,近年来发展出将灯管、镇流器、启辉器结合在一起,配合使用白炽灯灯座的改良型荧光灯泡,称为节能灯、“节能灯”或“悭电胆”,可以在不更换灯具基座的情况下,直接取代白炽灯使用。 [1]
+
 
原理 编辑 语音
+
 为了取代传统白炽灯,近年来发展出将灯管、镇流器、启辉器结合在一起,配合使用白炽灯灯座的改良型荧光灯泡,称为节能灯、“节能灯”或“悭电胆”,可以在不更换灯具基座的情况下,直接取代白炽灯使用。
 荧光管内充满了低压氩气或氩氖混合气体及水银蒸气,而在玻璃荧光管
+
== 原理==
图1.荧光管的光谱分析图
+
 荧光管内充满了低压氩气或氩氖混合气体及水银蒸气,而在玻璃荧光管的内侧表面,则涂上一层磷质荧光漆,在灯管的两端设有由钨制成的灯丝线圈。当电源接通后,首先电流通过灯丝加热并释放出电子,电子会把管内气体变成等离子(plasma),并令管内电流加大,当两组灯丝间的电压超过一定值之后灯管开始产生放电,使水银蒸气发放出253.7nm及185nm波长的紫外线,荧光管内侧表面的磷质荧光漆会吸收紫外线,并释放出较长波长的可见光。发出的光线颜色由磷质成分的比例控制,而玻璃管则避免有害的紫外线及其他有害物质如水银泄漏出来。
图1.荧光管的光谱分析图
+
 
的内侧表面,则涂上一层磷质荧光漆,在灯管的两端设有由钨制成的灯丝线圈。当电源接通后,首先电流通过灯丝加热并释放出电子,电子会把管内气体变成等离子(plasma),并令管内电流加大,当两组灯丝间的电压超过一定值之后灯管开始产生放电,使水银蒸气发放出253.7nm及185nm波长的紫外线,荧光管内侧表面的磷质荧光漆会吸收紫外线,并释放出较长波长的可见光。发出的光线颜色由磷质成分的比例控制,而玻璃管则避免有害的紫外线及其他有害物质如水银泄漏出来。
 
 
 荧光管的放电电流与导通电阻之间存在一个正反馈关系:当更多电流流进荧光管后使得更多气体被离子化,使得管内的导通电阻不断降低,如此便会令更多电流入荧光管内。如果将荧光管直接接到固定电压的电源,荧光管将会因电流不断上升而很快被烧毁,因此需要以一个辅助电路控制进入荧光管的电流在一固定水平,而这个电流控制电路通常被称为镇流器。传统镇流器实际上是一个电感,当导通电阻降到很低的时候,镇流器固定的感抗和铜耗使导通电流近似于定值,开始稳定工作。传统镇流器需搭配一个称为启辉器(Starter,俗称“士赖达”、“跳泡”)的小元件才能使灯丝间的压差达到使荧光管足以放电的程度,最新的电子式镇流器则不需要启辉器,因为启动工作已被包含在镇流器内。
 
 荧光管的放电电流与导通电阻之间存在一个正反馈关系:当更多电流流进荧光管后使得更多气体被离子化,使得管内的导通电阻不断降低,如此便会令更多电流入荧光管内。如果将荧光管直接接到固定电压的电源,荧光管将会因电流不断上升而很快被烧毁,因此需要以一个辅助电路控制进入荧光管的电流在一固定水平,而这个电流控制电路通常被称为镇流器。传统镇流器实际上是一个电感,当导通电阻降到很低的时候,镇流器固定的感抗和铜耗使导通电流近似于定值,开始稳定工作。传统镇流器需搭配一个称为启辉器(Starter,俗称“士赖达”、“跳泡”)的小元件才能使灯丝间的压差达到使荧光管足以放电的程度,最新的电子式镇流器则不需要启辉器,因为启动工作已被包含在镇流器内。
规格 编辑 语音
+
== 规格==
 日光灯管如果照直径来分类,可分成T2、T3.5、T4、T5、T6、T8、T9、T10、T12等规格,所谓的T5就是直径为5/8英寸(约16毫米)的日光灯管;T8直径为1英寸(约25毫米);T9直径为9/8英寸(约29毫米)的日光灯管。 [2]
+
 日光灯管如果照直径来分类,可分成T2、T3.5、T4、T5、T6、T8、T9、T10、T12等规格,所谓的T5就是直径为5/8英寸(约16毫米)的日光灯管;T8直径为1英寸(约25毫米);T9直径为9/8英寸(约29毫米)的日光灯管。
白炽灯的比较 编辑 语音
+
== 白炽灯的比较==
优点
+
=== 优点===
 
T8、T9荧光管与同一光度的传统电灯泡(白炽灯)相比有更高的发光效率,因为更高比例的电能被转化为可见光,所以同一亮度的荧光管比白炽灯温度要低。白炽灯一般只能把大约2%的输入能量转化为可见光,同一亮度的T8、T9荧光管一般只需前者消耗的约1/3至1/4的电能,使用寿命亦较传统灯泡更长。
 
T8、T9荧光管与同一光度的传统电灯泡(白炽灯)相比有更高的发光效率,因为更高比例的电能被转化为可见光,所以同一亮度的荧光管比白炽灯温度要低。白炽灯一般只能把大约2%的输入能量转化为可见光,同一亮度的T8、T9荧光管一般只需前者消耗的约1/3至1/4的电能,使用寿命亦较传统灯泡更长。
 +
 
 荧光灯管可以提供多种色温选择,相较于白炽灯及卤素灯色温多介于2700~3300k之间,荧光灯还可以买到6500k、5500k、5000k、4000k等多种色温。
 
 荧光灯管可以提供多种色温选择,相较于白炽灯及卤素灯色温多介于2700~3300k之间,荧光灯还可以买到6500k、5500k、5000k、4000k等多种色温。
 +
 
 虽然T8、T9荧光灯的购买成本略高于白炽灯,但它可节省更多能源及电费,较长的寿命亦令其更换成本相对下降,对商业而言亦可节省更换灯泡的人力成本。
 
 虽然T8、T9荧光灯的购买成本略高于白炽灯,但它可节省更多能源及电费,较长的寿命亦令其更换成本相对下降,对商业而言亦可节省更换灯泡的人力成本。
缺点
+
=== 缺点===
 
 荧光管未能提供稳定的光源,而是闪烁的光源,其闪烁频率与驱动电压的频率有关,虽然人眼不易察觉,但可产生闪光灯效应(strobe effect),在一些工作环境可能造成危险,例如转动的风扇,假如其频率与荧光管相同,就会看似停止不动。荧光管亦会令摄录机拍摄的片段出现闪烁,虽然传统灯泡亦会出现闪烁,但其强度则较低。荧光管亦不能使用标准的亮度调节开关。
 
 荧光管未能提供稳定的光源,而是闪烁的光源,其闪烁频率与驱动电压的频率有关,虽然人眼不易察觉,但可产生闪光灯效应(strobe effect),在一些工作环境可能造成危险,例如转动的风扇,假如其频率与荧光管相同,就会看似停止不动。荧光管亦会令摄录机拍摄的片段出现闪烁,虽然传统灯泡亦会出现闪烁,但其强度则较低。荧光管亦不能使用标准的亮度调节开关。
 
 电子式镇流器已经基本解决这个问题。传统的电感式镇流器采用市电(频率为50~60Hz)直接驱动荧光管,而电子式镇流器采用高频振荡反馈式镇流(高频开关切换式谐振电路限流),其输出的驱动电压频率已大大提高,荧光管的闪烁频率也相应提高,人的肉眼已经不会被这种高频闪烁影响。
 
 电子式镇流器已经基本解决这个问题。传统的电感式镇流器采用市电(频率为50~60Hz)直接驱动荧光管,而电子式镇流器采用高频振荡反馈式镇流(高频开关切换式谐振电路限流),其输出的驱动电压频率已大大提高,荧光管的闪烁频率也相应提高,人的肉眼已经不会被这种高频闪烁影响。
 +
 
 国际大厂已经开始陆续停产T9灯管,改推荐T5灯管,仅剩下台湾灯管品牌仍在大量生产,可以预期在供给量减少的情况下,T9灯管会比较少见。然T8灯管因为没有T9灯管的主要缺点--汞含量过高,但T8灯管较T5耗电也逐渐减少,若非T5灯具与光源显著降价,T8,T9还是会被大量使用。
 
 国际大厂已经开始陆续停产T9灯管,改推荐T5灯管,仅剩下台湾灯管品牌仍在大量生产,可以预期在供给量减少的情况下,T9灯管会比较少见。然T8灯管因为没有T9灯管的主要缺点--汞含量过高,但T8灯管较T5耗电也逐渐减少,若非T5灯具与光源显著降价,T8,T9还是会被大量使用。
 +
 
 荧光灯管的演色性较低,传统白炽灯及卤素灯有100的演色性,市售荧光灯管的演色性大多超过80,演色性超过90的荧光灯管就比较难购买;因此荧光灯管的光线较为不自然不舒适。
 
 荧光灯管的演色性较低,传统白炽灯及卤素灯有100的演色性,市售荧光灯管的演色性大多超过80,演色性超过90的荧光灯管就比较难购买;因此荧光灯管的光线较为不自然不舒适。
补充
+
=== 补充===
 
 光源对物体的显色能力,即光源使物体呈现其本身色彩的能力,称为显色性,是通过与同色温的参考或基准光源(白炽灯或画光)下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色,但同样光色可由许多,少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成,光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大,光源对该色的显色性愈差。显色指数系数(Kaufman)仍为定义光源显色性评价的普遍方法。
 
 光源对物体的显色能力,即光源使物体呈现其本身色彩的能力,称为显色性,是通过与同色温的参考或基准光源(白炽灯或画光)下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色,但同样光色可由许多,少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成,光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大,光源对该色的显色性愈差。显色指数系数(Kaufman)仍为定义光源显色性评价的普遍方法。
 能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近100,显色性最好。要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射,能使红色更加鲜艳;采用中等色温光源照射,使蓝色具有清凉感;采用高色温光源照射,使物体有冷的感觉。 [3]
+
 
节能灯的比较 编辑 语音
+
 能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近100,显色性最好。要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射,能使红色更加鲜艳;采用中等色温光源照射,使蓝色具有清凉感;采用高色温光源照射,使物体有冷的感觉。
优点
+
== 节能灯的比较==
 +
=== 优点===
 
 相对于相同亮度的节能灯,灯管的价格较为便宜。
 
 相对于相同亮度的节能灯,灯管的价格较为便宜。
 +
 
 最高级的T8灯管可以达到99的高演色性,而最高级的节能灯的演色性只能超过90,演色性高的光源会让颜色自然,且对视力及健康有利。不少人会因为认为日光灯/节能灯是劣质光线而使用白炽灯或卤素灯,但若使用演色性达99的灯管,则会有更多人能接受荧光灯管,则可以减少发热光源的需求。
 
 最高级的T8灯管可以达到99的高演色性,而最高级的节能灯的演色性只能超过90,演色性高的光源会让颜色自然,且对视力及健康有利。不少人会因为认为日光灯/节能灯是劣质光线而使用白炽灯或卤素灯,但若使用演色性达99的灯管,则会有更多人能接受荧光灯管,则可以减少发热光源的需求。
缺点
+
=== 缺点===
 随着科技不断进步,节能灯已较年代久远的T8、T9日光灯配合传统镇流器省电,特别是螺旋状的日光灯。然新一代T8灯管配上预热型电子镇流器,仍远较节能灯省电。节能灯的发光效率约每瓦55~60流明,而配合电子镇流器的新一代T8灯管,其发光效率可达每瓦80流明以上。许多T8/T9灯管的演色性差,多数节能灯能达到80以上的演色性。节能灯更换容易。 [4]
+
 随着科技不断进步,节能灯已较年代久远的T8、T9日光灯配合传统镇流器省电,特别是螺旋状的日光灯。然新一代T8灯管配上预热型电子镇流器,仍远较节能灯省电。节能灯的发光效率约每瓦55~60流明,而配合电子镇流器的新一代T8灯管,其发光效率可达每瓦80流明以上。许多T8/T9灯管的演色性差,多数节能灯能达到80以上的演色性。节能灯更换容易。
T5日光灯 编辑 语音
+
==T5日光灯==
T5日光灯最早出现于1995年,是商业化生产的日光灯中,最
+
T5日光灯最早出现于1995年,是商业化生产的日光灯中,最为省电的一种,然而其灯具和T8、T9的管并不相容,必须花钱采购专用灯具,此为其普及的障碍之一。
图2.电子式镇流器电路图
+
 
图2.电子式镇流器电路图
 
为省电的一种,然而其灯具和T8、T9的管并不相容,必须花钱采购专用灯具,此为其普及的障碍之一。
 
 
 理论上T5管必须配合电子镇流器使用,在T8配合电子镇流器可以在理论上在接近T5管的效率,但实际环境下仍是T5管明显地有较高效率,原因是两者的最佳工作温度不同。 T5使用固态汞,其最佳工作温度约为摄氏35度,而T8使用的是液态汞,其最佳工作温度大约是25℃。根据香港机电工程署的一份测试报告,荧光灯在操作时,其本身温度会比环境温度高约10℃,若有加灯罩的情况下更会比环境温度高15℃。因此在一般有空调的环境中,加上萤火灯自身的发热后,萤火灯的工作温度约在35至40℃之间,刚好是T5萤火灯的最高效率的工作温度内;而在更高温度的环境中(无空调的地方),T5也比T8有更高效率。
 
 理论上T5管必须配合电子镇流器使用,在T8配合电子镇流器可以在理论上在接近T5管的效率,但实际环境下仍是T5管明显地有较高效率,原因是两者的最佳工作温度不同。 T5使用固态汞,其最佳工作温度约为摄氏35度,而T8使用的是液态汞,其最佳工作温度大约是25℃。根据香港机电工程署的一份测试报告,荧光灯在操作时,其本身温度会比环境温度高约10℃,若有加灯罩的情况下更会比环境温度高15℃。因此在一般有空调的环境中,加上萤火灯自身的发热后,萤火灯的工作温度约在35至40℃之间,刚好是T5萤火灯的最高效率的工作温度内;而在更高温度的环境中(无空调的地方),T5也比T8有更高效率。
 +
 
 不过,T5灯有高输出和高效率两种,前者在同样长度、同瓦数时较亮,后者较省电,选购时要略为注意。
 
 不过,T5灯有高输出和高效率两种,前者在同样长度、同瓦数时较亮,后者较省电,选购时要略为注意。
 +
 
T5管内在磷的表面加上了一层薄膜,这层薄膜防止汞被磷吸收,因此T5管使用的汞较少;同时也防止了因为磷吸收了汞后效率降低,所以T5管在长期使用后光度比较稳定,在工作经过其寿命的40%后,光度也只有5%的下跌。
 
T5管内在磷的表面加上了一层薄膜,这层薄膜防止汞被磷吸收,因此T5管使用的汞较少;同时也防止了因为磷吸收了汞后效率降低,所以T5管在长期使用后光度比较稳定,在工作经过其寿命的40%后,光度也只有5%的下跌。
 +
 
T5日光灯省电效果也比现今的传统灯泡、节能灯和LED都来的好,;由于直径比较小,故使用的玻璃、荧光粉和汞都较传统的T8、T9节省,可以说是最省电也相对环保的照明工具,但缺点是价格较高(但仍比LED便宜很多很多)。 T5灯管的演色性比不上演色性最高的T8灯管。
 
T5日光灯省电效果也比现今的传统灯泡、节能灯和LED都来的好,;由于直径比较小,故使用的玻璃、荧光粉和汞都较传统的T8、T9节省,可以说是最省电也相对环保的照明工具,但缺点是价格较高(但仍比LED便宜很多很多)。 T5灯管的演色性比不上演色性最高的T8灯管。
 +
 
T5日光灯最好是采用预热型启动电子镇流器,但仍有些产品采用传统的电感式镇流器或是瞬时启动无预热型电子镇流器,此类产品较为耗电、易产生闪烁,而且也使荧光灯的寿命缩短,购买时宜特别留意。
 
T5日光灯最好是采用预热型启动电子镇流器,但仍有些产品采用传统的电感式镇流器或是瞬时启动无预热型电子镇流器,此类产品较为耗电、易产生闪烁,而且也使荧光灯的寿命缩短,购买时宜特别留意。
 +
 
 而T5灯管的最大对手是CCFL灯管,CCFL灯管的效率或许略低于T5灯管、但也相差不远,CCFL寿命极长、耐点灭、单支含汞量已经很低、整体汞消耗量则更低,因此整体环保效益更佳。
 
 而T5灯管的最大对手是CCFL灯管,CCFL灯管的效率或许略低于T5灯管、但也相差不远,CCFL寿命极长、耐点灭、单支含汞量已经很低、整体汞消耗量则更低,因此整体环保效益更佳。
 对仍使用传统型镇流器配合T8灯管之使用者而言,最具成本效益的升级方式乃是更换成新型的预热式电子镇流器(优点是不闪烁、省电、相对耐点灭、延长灯管寿命,缺点是要1~2秒才能点亮),如果需要高品质光线则是在换了镇流器后、再换成演色性大于90甚至达98的T8灯管,如果想要长寿命、最低汞污染及经常点灭则是换成CCFL灯管,而不是换成T5灯。 [5]
+
 
竞争者 编辑 语音
+
 对仍使用传统型镇流器配合T8灯管之使用者而言,最具成本效益的升级方式乃是更换成新型的预热式电子镇流器(优点是不闪烁、省电、相对耐点灭、延长灯管寿命,缺点是要1~2秒才能点亮),如果需要高品质光线则是在换了镇流器后、再换成演色性大于90甚至达98的T8灯管,如果想要长寿命、最低汞污染及经常点灭则是换成CCFL灯管,而不是换成T5灯。
 +
== 竞争者==
 
 除了节能灯外,目最强力的竞争者为高强度气体放电灯,长远来看最有潜力的竞争者则是冷阴极荧光灯管或者发光二极管固态照明技术。
 
 除了节能灯外,目最强力的竞争者为高强度气体放电灯,长远来看最有潜力的竞争者则是冷阴极荧光灯管或者发光二极管固态照明技术。
 +
 
 但是LED有价格偏高、散热器过大、演色性差及发光效率仍待加强等缺点,要和普通T8、T9日光灯管甚至T5日光灯管竞争仍需等到很长一段时间,尚未成熟。
 
 但是LED有价格偏高、散热器过大、演色性差及发光效率仍待加强等缺点,要和普通T8、T9日光灯管甚至T5日光灯管竞争仍需等到很长一段时间,尚未成熟。
 +
 
 冷阴极荧光灯管为大多数液晶显示器所采用的背光光源,其寿命为一般荧光灯的三倍以上,且具有反复启动也不易光衰的特性。然此项技术多在LCD厂商手中,传统三大照明厂均不打算推展此项商品,为其普及的障碍。
 
 冷阴极荧光灯管为大多数液晶显示器所采用的背光光源,其寿命为一般荧光灯的三倍以上,且具有反复启动也不易光衰的特性。然此项技术多在LCD厂商手中,传统三大照明厂均不打算推展此项商品,为其普及的障碍。
 +
 
 虽然全世界的专家们都相信LED终将取代所有日光灯管和节能灯,但这一天的来临依旧是遥远而未可知。
 
 虽然全世界的专家们都相信LED终将取代所有日光灯管和节能灯,但这一天的来临依旧是遥远而未可知。
 鉴于荧光灯的适用场所大都为较低空间的室内一般性照明,HID并非其主要竞争对手。LED是其最主要的也是最有潜力的竞争者。国内市场已经开始采用LED照明产品来替代荧光灯的尝试,除了价格仍处不利态势,LED已经超越了荧光灯。如果不是简单地替换灯管,而是灯具整体更换,或者是新建照明系统,则LED甚至在造价方面也没有太显著的劣势。比如一个600*600标准荧光灯盘,若采用同光通量的LED灯盘,其价格后者无非前者的1.5~2倍,而寿命等性能大幅度提升了,更遑论环保意义。 [6]
+
 
环境问题 编辑 语音
+
 鉴于荧光灯的适用场所大都为较低空间的室内一般性照明,HID并非其主要竞争对手。LED是其最主要的也是最有潜力的竞争者。国内市场已经开始采用LED照明产品来替代荧光灯的尝试,除了价格仍处不利态势,LED已经超越了荧光灯。如果不是简单地替换灯管,而是灯具整体更换,或者是新建照明系统,则LED甚至在造价方面也没有太显著的劣势。比如一个600*600标准荧光灯盘,若采用同光通量的LED灯盘,其价格后者无非前者的1.5~2倍,而寿命等性能大幅度提升了,更遑论环保意义。
 +
== 环境问题==
 
 荧光管内有水银成分,对人体有害。胡乱弃置荧光管会对环境造成损害,因此处理弃置的荧光管成为一个问题。只有部分国家和地区(例如:韩国、巴西、台湾)会对废弃的荧光管实行回收,并把荧光管安全地处理掉。由于在荧光管内仅能使用水银蒸气,实际的水银含量是很低的(少于1mg),回收时要先抽气也造成回收的困难度。而固态汞荧光灯管的逐渐普及则可以减轻这方面的难度。 [7]
 
 荧光管内有水银成分,对人体有害。胡乱弃置荧光管会对环境造成损害,因此处理弃置的荧光管成为一个问题。只有部分国家和地区(例如:韩国、巴西、台湾)会对废弃的荧光管实行回收,并把荧光管安全地处理掉。由于在荧光管内仅能使用水银蒸气,实际的水银含量是很低的(少于1mg),回收时要先抽气也造成回收的困难度。而固态汞荧光灯管的逐渐普及则可以减轻这方面的难度。 [7]

於 2021年10月19日 (二) 11:29 的修訂

光管,或稱日光燈、燈管、熒光管、熒光燈,是一種照明裝置,屬於弧光燈的一種。它使用電力在氬或氖氣中激發水銀蒸氣,形成等離子並發出短波紫外線,紫外線被磷質吸收後,磷會發出可見的光以照明,這樣發出可見光的方式屬於熒光。

概念

熒光燈(Fluorescent lamp),或稱日光燈、燈管、熒光管、光管,是一種照明裝置,屬於弧光燈的一種。它使用電力在氬或氖氣中激發水銀蒸氣,形成等離子並發出短波紫外線,紫外線被磷質吸收後,磷會發出可見的光以照明,這樣發出可見光的方式屬於熒光。

一般的熒光管以玻璃製造,在兩端裝有插口以連接電源及固定熒光管的位置。

與電燈泡不同,熒光管必須設有鎮流器,與啟輝器配合產生讓氣體發生電離的瞬間高壓。

為了取代傳統白熾燈,近年來發展出將燈管、鎮流器、啟輝器結合在一起,配合使用白熾燈燈座的改良型熒光燈泡,稱為節能燈、「節能燈」或「慳電膽」,可以在不更換燈具基座的情況下,直接取代白熾燈使用。

原理

熒光管內充滿了低壓氬氣或氬氖混合氣體及水銀蒸氣,而在玻璃熒光管的內側表面,則塗上一層磷質熒光漆,在燈管的兩端設有由鎢製成的燈絲線圈。當電源接通後,首先電流通過燈絲加熱並釋放出電子,電子會把管內氣體變成等離子(plasma),並令管內電流加大,當兩組燈絲間的電壓超過一定值之後燈管開始產生放電,使水銀蒸氣發放出253.7nm及185nm波長的紫外線,熒光管內側表面的磷質熒光漆會吸收紫外線,並釋放出較長波長的可見光。發出的光線顏色由磷質成分的比例控制,而玻璃管則避免有害的紫外線及其他有害物質如水銀泄漏出來。

熒光管的放電電流與導通電阻之間存在一個正反饋關係:當更多電流流進熒光管後使得更多氣體被離子化,使得管內的導通電阻不斷降低,如此便會令更多電流入熒光管內。如果將熒光管直接接到固定電壓的電源,熒光管將會因電流不斷上升而很快被燒毀,因此需要以一個輔助電路控制進入熒光管的電流在一固定水平,而這個電流控制電路通常被稱為鎮流器。傳統鎮流器實際上是一個電感,當導通電阻降到很低的時候,鎮流器固定的感抗和銅耗使導通電流近似於定值,開始穩定工作。傳統鎮流器需搭配一個稱為啟輝器(Starter,俗稱「士賴達」、「跳泡」)的小元件才能使燈絲間的壓差達到使熒光管足以放電的程度,最新的電子式鎮流器則不需要啟輝器,因為啟動工作已被包含在鎮流器內。

規格

日光燈管如果照直徑來分類,可分成T2、T3.5、T4、T5、T6、T8、T9、T10、T12等規格,所謂的T5就是直徑為5/8英寸(約16毫米)的日光燈管;T8直徑為1英寸(約25毫米);T9直徑為9/8英寸(約29毫米)的日光燈管。

白熾燈的比較

優點

T8、T9熒光管與同一光度的傳統電燈泡(白熾燈)相比有更高的發光效率,因為更高比例的電能被轉化為可見光,所以同一亮度的熒光管比白熾燈溫度要低。白熾燈一般只能把大約2%的輸入能量轉化為可見光,同一亮度的T8、T9熒光管一般只需前者消耗的約1/3至1/4的電能,使用壽命亦較傳統燈泡更長。

熒光燈管可以提供多種色溫選擇,相較於白熾燈及鹵素燈色溫多介於2700~3300k之間,熒光燈還可以買到6500k、5500k、5000k、4000k等多種色溫。

雖然T8、T9熒光燈的購買成本略高於白熾燈,但它可節省更多能源及電費,較長的壽命亦令其更換成本相對下降,對商業而言亦可節省更換燈泡的人力成本。

缺點

熒光管未能提供穩定的光源,而是閃爍的光源,其閃爍頻率與驅動電壓的頻率有關,雖然人眼不易察覺,但可產生閃光燈效應(strobe effect),在一些工作環境可能造成危險,例如轉動的風扇,假如其頻率與熒光管相同,就會看似停止不動。熒光管亦會令攝錄機拍攝的片段出現閃爍,雖然傳統燈泡亦會出現閃爍,但其強度則較低。熒光管亦不能使用標準的亮度調節開關。 電子式鎮流器已經基本解決這個問題。傳統的電感式鎮流器採用市電(頻率為50~60Hz)直接驅動熒光管,而電子式鎮流器採用高頻振盪反饋式鎮流(高頻開關切換式諧振電路限流),其輸出的驅動電壓頻率已大大提高,熒光管的閃爍頻率也相應提高,人的肉眼已經不會被這種高頻閃爍影響。

國際大廠已經開始陸續停產T9燈管,改推薦T5燈管,僅剩下台灣燈管品牌仍在大量生產,可以預期在供給量減少的情況下,T9燈管會比較少見。然T8燈管因為沒有T9燈管的主要缺點--汞含量過高,但T8燈管較T5耗電也逐漸減少,若非T5燈具與光源顯著降價,T8,T9還是會被大量使用。

熒光燈管的演色性較低,傳統白熾燈及鹵素燈有100的演色性,市售熒光燈管的演色性大多超過80,演色性超過90的熒光燈管就比較難購買;因此熒光燈管的光線較為不自然不舒適。

補充

光源對物體的顯色能力,即光源使物體呈現其本身色彩的能力,稱為顯色性,是通過與同色溫的參考或基準光源(白熾燈或畫光)下物體外觀顏色的比較。光所發射的光譜內容決定光源的光色,但同樣光色可由許多,少數甚至僅僅兩個單色的光波縱使而成,對各個顏色的顯色性亦大不相同。相同光色的光源會有相異的光譜組成,光譜組成較廣的光源較有可能提供較佳的顯色品質。當光源光譜中很少或缺乏物體在基準光源下所反射的主波時,會使顏色產生明顯的色差(color shift)。色差程度愈大,光源對該色的顯色性愈差。顯色指數係數(Kaufman)仍為定義光源顯色性評價的普遍方法。

能正確表現物質本來的顏色需使用顯色指數(Ra)高的光源,其數值接近100,顯色性最好。要鮮明地強調特定色彩,表現美的生活可以利用加色的方法來加強顯色效果。採用低色溫光源照射,能使紅色更加鮮艷;採用中等色溫光源照射,使藍色具有清涼感;採用高色溫光源照射,使物體有冷的感覺。

節能燈的比較

優點

相對於相同亮度的節能燈,燈管的價格較為便宜。

最高級的T8燈管可以達到99的高演色性,而最高級的節能燈的演色性只能超過90,演色性高的光源會讓顏色自然,且對視力及健康有利。不少人會因為認為日光燈/節能燈是劣質光線而使用白熾燈或鹵素燈,但若使用演色性達99的燈管,則會有更多人能接受熒光燈管,則可以減少發熱光源的需求。

缺點

隨着科技不斷進步,節能燈已較年代久遠的T8、T9日光燈配合傳統鎮流器省電,特別是螺旋狀的日光燈。然新一代T8燈管配上預熱型電子鎮流器,仍遠較節能燈省電。節能燈的發光效率約每瓦55~60流明,而配合電子鎮流器的新一代T8燈管,其發光效率可達每瓦80流明以上。許多T8/T9燈管的演色性差,多數節能燈能達到80以上的演色性。節能燈更換容易。

T5日光燈

T5日光燈最早出現於1995年,是商業化生產的日光燈中,最為省電的一種,然而其燈具和T8、T9的管並不相容,必須花錢採購專用燈具,此為其普及的障礙之一。

理論上T5管必須配合電子鎮流器使用,在T8配合電子鎮流器可以在理論上在接近T5管的效率,但實際環境下仍是T5管明顯地有較高效率,原因是兩者的最佳工作溫度不同。 T5使用固態汞,其最佳工作溫度約為攝氏35度,而T8使用的是液態汞,其最佳工作溫度大約是25℃。根據香港機電工程署的一份測試報告,熒光燈在操作時,其本身溫度會比環境溫度高約10℃,若有加燈罩的情況下更會比環境溫度高15℃。因此在一般有空調的環境中,加上螢火燈自身的發熱後,螢火燈的工作溫度約在35至40℃之間,剛好是T5螢火燈的最高效率的工作溫度內;而在更高溫度的環境中(無空調的地方),T5也比T8有更高效率。

不過,T5燈有高輸出和高效率兩種,前者在同樣長度、同瓦數時較亮,後者較省電,選購時要略為注意。

T5管內在磷的表面加上了一層薄膜,這層薄膜防止汞被磷吸收,因此T5管使用的汞較少;同時也防止了因為磷吸收了汞後效率降低,所以T5管在長期使用後光度比較穩定,在工作經過其壽命的40%後,光度也只有5%的下跌。

T5日光燈省電效果也比現今的傳統燈泡、節能燈和LED都來的好,;由於直徑比較小,故使用的玻璃、熒光粉和汞都較傳統的T8、T9節省,可以說是最省電也相對環保的照明工具,但缺點是價格較高(但仍比LED便宜很多很多)。 T5燈管的演色性比不上演色性最高的T8燈管。

T5日光燈最好是採用預熱型啟動電子鎮流器,但仍有些產品採用傳統的電感式鎮流器或是瞬時啟動無預熱型電子鎮流器,此類產品較為耗電、易產生閃爍,而且也使熒光燈的壽命縮短,購買時宜特別留意。

而T5燈管的最大對手是CCFL燈管,CCFL燈管的效率或許略低於T5燈管、但也相差不遠,CCFL壽命極長、耐點滅、單支含汞量已經很低、整體汞消耗量則更低,因此整體環保效益更佳。

對仍使用傳統型鎮流器配合T8燈管之使用者而言,最具成本效益的升級方式乃是更換成新型的預熱式電子鎮流器(優點是不閃爍、省電、相對耐點滅、延長燈管壽命,缺點是要1~2秒才能點亮),如果需要高品質光線則是在換了鎮流器後、再換成演色性大於90甚至達98的T8燈管,如果想要長壽命、最低汞污染及經常點滅則是換成CCFL燈管,而不是換成T5燈。

競爭者

除了節能燈外,目最強力的競爭者為高強度氣體放電燈,長遠來看最有潛力的競爭者則是冷陰極熒光燈管或者發光二極管固態照明技術。

但是LED有價格偏高、散熱器過大、演色性差及發光效率仍待加強等缺點,要和普通T8、T9日光燈管甚至T5日光燈管競爭仍需等到很長一段時間,尚未成熟。

冷陰極熒光燈管為大多數液晶顯示器所採用的背光光源,其壽命為一般熒光燈的三倍以上,且具有反覆啟動也不易光衰的特性。然此項技術多在LCD廠商手中,傳統三大照明廠均不打算推展此項商品,為其普及的障礙。

雖然全世界的專家們都相信LED終將取代所有日光燈管和節能燈,但這一天的來臨依舊是遙遠而未可知。

鑑於熒光燈的適用場所大都為較低空間的室內一般性照明,HID並非其主要競爭對手。LED是其最主要的也是最有潛力的競爭者。國內市場已經開始採用LED照明產品來替代熒光燈的嘗試,除了價格仍處不利態勢,LED已經超越了熒光燈。如果不是簡單地替換燈管,而是燈具整體更換,或者是新建照明系統,則LED甚至在造價方面也沒有太顯著的劣勢。比如一個600*600標準熒光燈盤,若採用同光通量的LED燈盤,其價格後者無非前者的1.5~2倍,而壽命等性能大幅度提升了,更遑論環保意義。

環境問題

熒光管內有水銀成分,對人體有害。胡亂棄置熒光管會對環境造成損害,因此處理棄置的熒光管成為一個問題。只有部分國家和地區(例如:韓國、巴西、台灣)會對廢棄的熒光管實行回收,並把熒光管安全地處理掉。由於在熒光管內僅能使用水銀蒸氣,實際的水銀含量是很低的(少於1mg),回收時要先抽氣也造成回收的困難度。而固態汞熒光燈管的逐漸普及則可以減輕這方面的難度。 [7]