【T5燈管】的原理

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T5燈管的原理(T5 FLUORESCENT LAMP’S TECHNIC):

T5三基色節能日光燈管是最近幾年才發展起來的，最初是2003由飛利浦引進的，由於其具有光效高，壽命長，省電的優點，迅速地被市場接受。但由於當時價格太高，所以限制了其在照明燈具的銷售市場。近年來一些生產技術的進步，價格合理了，自然也就開始廣泛應用了。T5節能日光燈是最適合代替普通T8/T9日光燈的，而且隨著全球石化燃料的價格不斷上漲,電價也隨著必然上漲，T5燈具代替T8日光燈是大勢所趨。

T5節能日光燈管外徑是16mm，也就是5*1/8英寸，而普通T8日光燈的外徑為25.4mm，比T5要大。

T5節能日光燈使用的內塗材料純三基色稀土粉，價格是普通日光燈所用的磷酸鹵粉的10倍以上。所以真正的純三基色T5節能日光燈價格比普通T8日光燈要高。由於T5使用的是高效的純三基色稀土粉，其發光溫度只需要1000多度，比普通日光燈發光溫度2700度要低得多，因此其燈絲的蒸發自然就比普通燈管慢得多，所以其使用壽命也就要長得多。純三基色稀土粉的光效比普通鹵粉要高得多，所其只要消耗很少的功率就能達到亮度要求，所以T5節能日光燈能省電。這就是T5日光燈的原理。

日光燈電極由燈絲(主要用於瞬時產生高溫)和有(可在高溫發射電子能力的)塗料材料(電子粉)組成。通電點亮過程中，燈絲產生高溫點燃電子粉發射電子衝擊氣體放電產生的激發電離等複雜過程點亮日光燈,當使用時間久了之後燈絲發射材料不斷蒸發和濺射，當燈絲上電子粉發射材料消耗盡時，日光燈的放電趨於停止，燈管的壽命也就終結。所以，要延長燈的壽命就要從三個方面著手：一是電極(燈絲)上儲存更多的陰極發射物；二是提高電極發射材料的利用率；三是盡可能減緩日光燈工作過程中發射材料因蒸發和濺射所產生的損耗。對於第一方面，就增加儲存量而言，在管徑越粗的日光燈中越是容易實現。但隨著日光燈光源的發展，細管徑甚至超細管徑螢光燈因其更緊湊、運輸倉儲成本更低、生產過程消耗原材料更少、光效更高等優勢越來越得到發展，但細管徑日光燈中陰極(燈絲)受到管徑空間的制約，燈絲體積做得很小，要求燈絲能儲存更多的電子粉已不太可能，例如：T₂管徑的燈管，燈絲能吸附1.3mg電子粉已經很不錯了。因此對於超細管徑燈管，希望其長壽命，不能強求電子粉量，應從第二、第三方面著手，如使用高發射、耐轟擊的電子發射材料，改進點亮啟動技術，設計更高效、匹配更好的安定器,如傳統T8/T9使用電感式安定器,而T5燈管燈具使用預熱型電子式安定器這就是T5燈管燈具長壽的原理之一。

 

傳統T8/T9日光燈點亮過程是日光燈生產的關鍵技術(T5日光燈點亮過程也類似)，雖然點亮的過程時間很短，但對燈管性能壽命影響極大。其中燈絲提供熱能即燈絲溫度大小是電子粉分解和啟動的關鍵。在燈管中，由於燈絲表面塗有電子粉，而且體積很小，很難測定其正確溫度，一般都以電流的大小估計燈絲溫度的高低，這種估計偏差大，不準確。燈絲製造廠在提供燈絲時都能較精確地提供燈絲的工作電流。
燈絲的工作電流是指：燈絲在傳統電感安定器工作的狀態下，這個工作電流值能使燈絲產生正常的熱點，保持穩定的放電。
一般經驗值根據燈絲在1400℃以下時電流和燈絲溫度基本上成正比關係，可以較正確地確定電流和溫度的對應關係。
不同的材質電流和溫度的對應關係也不同例如：由於當燈絲在真空中通電加熱至500℃左右時電子粉中的硝化棉在無氧的情況下能迅速分解，即可確定最佳的發射電子電流為燈絲工作電流的1/2。
又例如：為了提高效率，縮短啟動時間，要讓電子粉表層有良好啟動，選擇了1300℃為BaO(氧化鋇)的啟動溫度。因此最大的BaO啟動溫度電流是燈絲工作電流的1.3倍。還有CaCO₃、SrCO₃、BaCO₃的分解的溫度600℃、800℃、950℃都能較正確地將電流與之相對應。當然，點亮過程中燈絲電流值的確定還應根據電子粉塗層的厚薄、系統的抽速和真空狀態作適當的修正。

     那麼在點亮啟動後怎樣快速知道陰極的發射性能是否良好？可以借助傳統的測量燈絲的熱點電壓或測量燈管的內管壓與外管壓之差來判別。熱點電壓測量方法是：將燈管正常燃點一小時後即可測熱點電壓，如圖（1）

                              
                                                                                                圖(1)

燈管的內、外管壓測量方法同測量熱點電壓，接線如圖（2）

 

                       
                                                                                                   圖(2)

    無論功率大小，正常的熱點電壓在0.8—1.5V之間。內管壓與外管壓兩者差值在2V之內也說明陰極分解良好，熱點正常。在確保陰極上電子粉介面與內導絲有1mm左右距離時，如果熱點電壓或內、外管壓之差過大，如在燈管早期說明陰極分解不夠或過頭，電離子轟擊嚴重，熱點溫度過高；在燈管中、後期說明陰極電子粉殘留量已不多，其中也有可能燈絲熱阻過大或鎢絲過細與安定器不匹配造成。如熱點電壓過小，則說明熱點過低，可能是燈絲熱阻過小或鎢絲太粗與安定器不匹配。因此測量熱點電壓和內、外管壓可在很短時間內判斷電子射出點亮過程狀況和燈絲與安定器的匹配情況。這是電感安定器配合下的一個傳統測試，然而目前的現狀是，大部分燈管配合高頻電子安定器,這類測試就帶有極大的不確定性,應要將燈絲電流一同考慮進去。不同的電子安定器燈絲電流設計差別很大，會造成難以判斷。甚至有些安定器為降低電極功耗，在電極兩端並聯二極體，這時候燈管預熱和點燈時的電流會有很大的差別。所以要正確判斷，對於電子安定器，同時考核放電電流，導入陰極電流和燈絲電流，然後取相適應的電流和外接電壓用電感方法來觀察燈管。

 

燈絲與啟動性能的探討螢光燈的著火條件是遵循巴邢定律，著火電壓與螢光燈管的長度、管內氣體壓力、氣體種類和陰極性質有關。很明顯對於一種燈管而言，燈管長度、氣壓、氣體種類這三者均相同,所不同的是陰極性質。這裏不探討發射物質即電子粉的性質，就探討一下燈絲的熱性能。現階段螢光燈絕大多數是預熱啟動，陰極都為熱電子陰極即由外界提供熱能給陰極，讓電子發射材料溫度升至較高值，從而大量發射電子，燈絲既是給陰極提供熱能的加熱源。然而在相同條件下，不同的燈絲產生的熱能及熱能產生的快慢是不同的，即不同的燈絲做成相同的燈管，開關壽命測試時開關的次數大不相同，點燈時光電參數也不一樣，究其原因，原來認為是因為燈絲的熱容量不同引起的，其實除了燈絲的熱容量外，主要是燈絲的熱態電阻引起。許多制燈廠已經對燈絲冷態電阻（25℃時電阻）與燈絲熱阻進行了研究，發現燈絲製成標準燈通於合適電流後熱阻和冷阻比為4倍時，燈絲溫度已有800℃左右。所以，有的燈具廠要求燈絲通上燈管工作電流（電子燈為導入陰極電流）即燈絲工作電流值後，要求熱阻與冷阻比≥4台中借款