LED灯管&日光灯管

LED灯管&日光灯管

日光灯管(萤光灯管)工作原理简介

日光灯管,简单的说是个密闭的气体放电管。管内主要气体为氩(argon)气(包含氖neon或氪krypton),气压约大气的 0.3%,另外包含几滴水银---形成微量的水银蒸汽。水银原子约占所有气体原子的千分之一的比例,藉由管内导通的电流(电子被加速),形成气体放电状态, 而发出『光』。

日光灯管是靠著灯管的水银原子藉由气体放电的过程释放出紫外光(主要波长为 2537埃 = 2537*10-10 m),所消耗的电能约60%可以转换为紫外光,其他的能量则转换为热能。藉由灯管内表面的萤光物质吸收紫外光后释放出可见光。不同的萤光物质会发出不同的可见光。一般紫外光转换为可见光的效率约为40%。

日光灯管经由镇流器(又称为「安定器」),与启动器(Starter)配合产生使灯丝间的压差达到使日光灯管足以放电的程度,让气体发生电离的瞬间高压。最新的电子式安定器则不需要启动器,因为启动工作已被包含在安定器内日光灯管内充满了低压氩气或氩氖混合气体及水银蒸气,而在玻璃的内侧表面,则涂上一层磷质萤光漆,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电浆(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,日光灯管内侧表面的磷质萤光漆会吸收紫外线,并释放出较长波长的可见光。发出的光线颜色由磷质成份的比例控制,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。

日光灯管的放电电流与导通电阻之间存在一个正反馈关系:当更多电流流进日光灯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日光灯管内。如果将日光灯管直接接到固定电压的电源,萤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日光灯管的电流在一固定水平,而这个电流控制电路通常被称为安定器。

安定器实际上是一个电感,和灯管串联,灯管电流增加,会使安定器的电压也增加,又再使灯管电压就降低,则灯管电流就会再减少,达到阻止灯管电流快速变化的功能。如此反覆作用,当导通电阻降到很低的时候,安定器会使导通电流近似於定值,日光灯管便开始稳定工作。

故知日光灯隶属於不专一消极性光源,日光灯的工作电压并不是110V或220V,而是使用安定器来调整实际输入至日光灯的工作电压,进而导致灯管不会立刻烧坏。

至於日光灯正确的工作电压为多少,根据使用电表量测与对照各大照明厂商所提供的资料发现,我们常见的日光灯与各型萤光灯正常的工作电压约可归纳为:

一尺灯管(10瓦直管日光灯):工作电压47伏特。
两尺灯管(20瓦直管日光灯):工作电压58伏特。
三尺灯管(30瓦直管日光灯):工作电压200-210伏特。
四尺灯管(40瓦直管日光灯):工作电压200-210伏特。

至於日光灯的启动电压则与灯具输入的一次电压相同(亦即安定器的输入电压),110V灯具10-20瓦直管的启动电压就是110V,直管30-40瓦启动电压则是200-210V;至於220V灯具灯管的启动电压均为220V。

 

LED灯管用於传统日光灯具原理说明

LED 是利用电能直接转化为光能的原理,在半导体内正负极 2 个端子施加电压,当电流通过,使电子与电洞相结合时,能量便以光和热的形式释放,依其使用的材料的不同,其能阶高低使光子能量产生不同波长的光 。

LED驱动电压范围在DC 2.3~3.4V 之间,而使用时可串联电阻使用较大的电压驱动 ,耗电量极小。LED为电流性元件,即输入电流越大,LED产生的光越多,然而伴随产生的热也越多,而热是造成LED寿命与光衰的最主要原因,因此设计LED灯具时,须特别注意散热。

因此,当LED灯管使用於传统灯具时,因为其工作电流为固定,所以传统安定器并不会因为电流改变而改变输入电压,因此对LED灯管也不会有任何影响;但是启动器与电子式安定器则因为要产生气体放电的缘故,会将启动电压提高,进而造成LED灯管因瞬间电压过高而烧毁,所以在将LED灯管装到传统日光灯具前,必须先将启动器与电子式安定器取下。