LED燈管&日光燈管

日光燈管(螢光燈管)工作原理簡介

日光燈管，簡單的說是個密閉的氣體放電管。管內主要氣體為氬(argon)氣(包含氖neon或氪krypton)，氣壓約大氣的 0.3%，另外包含幾滴水銀---形成微量的水銀蒸汽。水銀原子約佔所有氣體原子的千分之一的比例，藉由管內導通的電流(電子被加速），形成氣體放電狀態， 而發出『光』。

日光燈管是靠著燈管的水銀原子藉由氣體放電的過程釋放出紫外光（主要波長為 2537埃 = 2537*10-10 m），所消耗的電能約60%可以轉換為紫外光，其他的能量則轉換為熱能。藉由燈管內表面的螢光物質吸收紫外光後釋放出可見光。不同的螢光物質會發出不同的可見光。一般紫外光轉換為可見光的效率約為40%。

日光燈管經由鎮流器（又稱為「安定器」），與啟動器(Starter)配合產生使燈絲間的壓差達到使日光燈管足以放電的程度，讓氣體發生電離的瞬間高壓。最新的電子式安定器則不需要啟動器，因為啟動工作已被包含在安定器內日光燈管內充滿了低壓氬氣或氬氖混合氣體及水銀蒸氣，而在玻璃的內側表面，則塗上一層磷質螢光漆，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電漿(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，日光燈管內側表面的磷質螢光漆會吸收紫外線，並釋放出較長波長的可見光。發出的光線顏色由磷質成份的比例控制，而玻璃管則避免有害的紫外線及其他有害物質如水銀洩漏出來。

日光燈管的放電電流與導通電阻之間存在一個正反饋關係：當更多電流流進日光燈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日光燈管內。如果將日光燈管直接接到固定電壓的電源，螢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日光燈管的電流在一固定水平，而這個電流控制電路通常被稱為安定器。

安定器實際上是一個電感，和燈管串聯，燈管電流增加，會使安定器的電壓也增加，又再使燈管電壓就降低，則燈管電流就會再減少，達到阻止燈管電流快速變化的功能。如此反覆作用，當導通電阻降到很低的時候，安定器會使導通電流近似於定值，日光燈管便開始穩定工作。

故知日光燈隸屬於不專一消極性光源，日光燈的工作電壓並不是110V或220V，而是使用安定器來調整實際輸入至日光燈的工作電壓，進而導致燈管不會立刻燒壞。

至於日光燈正確的工作電壓為多少，根據使用電表量測與對照各大照明廠商所提供的資料發現，我們常見的日光燈與各型螢光燈正常的工作電壓約可歸納為：

一尺燈管(10瓦直管日光燈)：工作電壓47伏特。
兩尺燈管(20瓦直管日光燈)：工作電壓58伏特。
三尺燈管(30瓦直管日光燈)：工作電壓200-210伏特。
四尺燈管(40瓦直管日光燈)：工作電壓200-210伏特。

至於日光燈的啟動電壓則與燈具輸入的一次電壓相同(亦即安定器的輸入電壓)，110V燈具10-20瓦直管的啟動電壓就是110V，直管30-40瓦啟動電壓則是200-210V；至於220V燈具燈管的啟動電壓均為220V。

 

LED燈管用於傳統日光燈具原理說明

LED 是利用電能直接轉化為光能的原理，在半導體內正負極 2 個端子施加電壓，當電流通過，使電子與電洞相結合時，能量便以光和熱的形式釋放，依其使用的材料的不同，其能階高低使光子能量產生不同波長的光 。

LED驅動電壓範圍在DC 2.3~3.4V 之間，而使用時可串聯電阻使用較大的電壓驅動 ，耗電量極小。LED為電流性元件，即輸入電流越大，LED產生的光越多，然而伴隨產生的熱也越多，而熱是造成LED壽命與光衰的最主要原因，因此設計LED燈具時，須特別注意散熱。

因此，當LED燈管使用於傳統燈具時，因為其工作電流為固定，所以傳統安定器並不會因為電流改變而改變輸入電壓，因此對LED燈管也不會有任何影響；但是啟動器與電子式安定器則因為要產生氣體放電的緣故，會將啟動電壓提高，進而造成LED燈管因瞬間電壓過高而燒毀，所以在將LED燈管裝到傳統日光燈具前，必須先將啟動器與電子式安定器取下。