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无线电电子与电气工程百科全书 荧光灯及其特性。 参考数据。 第1部分
荧光灯的分类、常规荧光灯的特性、灯参数对电源电压的依赖性、特性对环境温度和冷却条件的依赖性、荧光灯在燃烧过程中特性的变化、节能荧光灯、国外荧光灯、紧凑型荧光灯、无极荧光灯。 荧光灯的分类 荧光灯（LL）分为照明通用型和特殊型。 通用 LL 包括功率为 15 至 80 W 的灯，其颜色和光谱特性可模仿各种色调的自然光。 对于特殊用途的 LL 的分类，使用了各种参数。 按功率分为小功率（15W以下）和强功率（80W以上）； 按放电类型分为电弧放电、辉光放电和辉光放电； 由辐射到自然光的灯、彩色灯、具有特殊发射光谱的灯、紫外线辐射灯； 根据烧瓶的形状分为管状和花纹； 根据光分布，有非定向光发射和定向光发射（反射、槽、面板等）。 标记通常由 2-3 个字母组成。 第一个字母L表示发光。 以下字母表示辐射颜色：D——日光； HB——冷白； B——白色； TB——暖白色； E——自然白； K、F、3、G、C——分别为红、黄、绿、蓝、蓝； UV——紫外线。 具有改进的显色质量的灯在表示颜色的字母后面带有字母C，并且显色质量特别高的灯带有字母CZ。 最后，他们用字母来表征设计特征：R - 反射，U - U形，K - 环，A - 汞合金，B - 快速启动。 这些数字表示功率（以瓦为单位）。 辉光灯的标记以字母 TL 开头。 传统LL的特点 В 表格1 给出了最常见荧光灯的特性。 名称：P——功率； U是灯上的电压； I——灯电流； R——光通量； S——光输出。 灯参数对电源电压的依赖性 当市电电压变化在±10%以内时，灯参数的变化可由比率dX/X = Nx dUc/Uc确定，其中X为相应的灯参数； dX——其变化； Nx - 相应参数的系数。 对于带有扼流圈的电路，系数具有以下值： 对于发光强度 Ni = 2,2； 对于功率 Np = 2,0； 光通量 Nf = 1,5。 在具有容感镇流器的电路中，Nx的值要稍小一些。 当电源电压低于允许水平时，重燃的情况就会恶化。 将电压增加到允许电压以上会导致阴极过热和镇流器过热。 在这两种情况下，灯泡寿命都会显着缩短。 表1
性能对环境温度和冷却条件的依赖性 与最佳温度相比，灯管温度的变化（无论是向上还是向下）都会导致光通量下降、点火条件恶化以及使用寿命缩短。 当使用启动器时，标准灯的点火可靠性开始下降，尤其是在温度低于 -5 °C 且电源电压降低时显着下降。 例如，在 -10°C 和 180 V（而不是 220 V）电源电压下，不点亮灯的数量可达 60-80%。 如此强烈的依赖性使得 LL 在低温房间中的使用无效。 当环境温度升高以及灯在封闭装置中工作时，温度可能会相对最佳值升高。 发光二极管过热除了会降低光通量外，还会导致其颜色发生一些变化。 上图。 图 2 显示了 LL 参数对环境温度的依赖性。 燃烧过程中LL特性的变化 在燃烧的最初几个小时内，灯的电气特性会发生一定的变化，这与阴极的额外激活、各种杂质的释放和吸收有关。 这些过程通常在前一百个小时内结束。 在剩余的使用寿命期间，电气特性变化很小。 荧光粉的发光亮度和灯的光通量逐渐降低（图3：LL 1 W 的曲线40，LL 2 和15 W 的曲线30）。 在某些灯中，经过数百小时的燃烧后，管端开始出现深色涂层和斑点，这与阴极溅射有关。 它们表明灯的质量很差。
节能荧光灯 (ELL) ELL 专为普通照明而设计，可与现有照明装置中的标准 20、40 和 65 W LL 完全互换，无需更换灯泡和镇流器。 它们具有标准长度、标准灯工作电流和电压，以及与相应颜色的标准灯在功率降低 10% 时相同或相似的光通量（18、36 和 58 W）。 从外观上看，ELL 与标准灯的不同之处仅在于直径较小（26 毫米而不是 38 毫米）。 通过减小直径，可以减少基本材料（玻璃、荧光粉、气体、汞等）的消耗。 为了确保随着直径的减小，灯管上的压降相同，需要使用氩气和氪气的混合物进行填充，并将压力降低到 200-330 Pa（而不是标准灯中通常的 400 Pa）。 在ELL中，管子的温度升至50°C，但不需要创造特殊的冷却条件。 ELL 中的荧光粉层处于更恶劣的工作条件下，因此稀土荧光粉最适合这些灯。 然而，这种荧光粉比标准卤磷酸钙（HPA）贵约40倍，因此采用这种荧光粉的灯比传统灯贵几倍。 为了降低灯的成本，使用了两层涂层。 首先，将HFC涂在玻璃上，并在其顶部涂上一层薄薄的稀土荧光粉。 业界生产功率为18、36和58W的LB、LDC和LEC颜色的ELL，其光参数与功率为20、40和65W的同色传统LL的参数一致。 LBCT品牌的ELL采用稀土荧光粉的三组分混合物生产，使用寿命为15000小时。 国外ELL 外国公司生产具有三种或四种标准化色调以及两种或三种稀土磷光体成分混合物的ELL。 在 表格2 给出了德国欧司朗（OSRAM）直径为 26 mm 烧瓶中某些类型 ELL 的参数。 紧凑型荧光灯 (CFL) 80年代初期，出现了多种功率从5到25W、光输出从30到60lm/W、使用寿命从5到10000小时的紧凑型节能灯，有些类型的CFL旨在直接替代白炽灯灯。 它们具有内置镇流器并配备标准 E27 螺口底座。 CFL 的发展之所以成为可能，是因为创建了由稀土元素激活的高度稳定的窄带磷光体，这种磷光体可以在比标准 LL 更高的表面辐射密度下工作。 由此，能够大幅减小放电管的直径。 关于减小灯的长度尺寸，通过将管分成几个平行排列并通过管的弯曲部分或通过焊接玻璃管互连的较短部分来解决这个问题。 表2
表3
目前生产的各种 CFL 可分为四大类。 1、无外壳，带有H型或U型放电管、专用底座、遥控装置（PRA）和内置启动器（图4，a），其中1为放电管； 2 - 特殊的 G23 底座，内部安装有启动器和电容器）。 2.具有棱柱形或蛋白石外壳，复杂弯曲的放电管，标准螺纹（或销）底座和内置启动器和镇流器（图4b），其中1是放电管； 3——油门； 4——外瓶； 5 - 外壳的中空部分，其中安装有节流阀、启动器、电容器、热开关）。 3. 环，无外壳，带有标准螺纹（或销）底座和内置起动器和齿轮（图 4，c）。 4、玻璃外壳，复杂弧形放电管，专用底座，遥控启动器及齿轮。 第一组包括 CFL，其分布最多。 该灯具有直径为 12,5 mm 的放电管，并配有特殊的 G23 两针底座。 它们由国内工业（品牌为 KL / TBC）和许多外国公司生产。 灯内充有压力为400 Pa的氩气，保证了阴极的正常工作和放电条件。 即使在-20°C的温度下灯也很容易点燃，点燃时间不超过10秒。 此类灯的主要参数如表3所示。 高功率CFL系列由三款灯组成，功率分别为18、24和35W，长251、362和443毫米，标称光通量分别为1250、2000和2500流明，使用寿命为5000年这些灯采用直径增加至 15 毫米的管制成，并安装在特殊的 4 针底座上。 到第二组 包括国外很常见的节能灯，其外壳为玻璃或塑料，并配有标准 E27 螺纹底座（见图 4，b）。 壳体内装有镇流器、启辉器和双U型放电管。 此类CFL（国产CLS.../TBTS和国外制造（SL））的主要参数如表3（RE2/2001）（第二组）所示。 鉴于此类灯中的放电管在封闭的外壳中工作，温度明显高于最佳温度，并且不可能人为地形成冷区，因此放电管中填充有汞合金。 这些灯旨在直接替代白炽灯，并可节省大量能源。 它们的缺点包括相对较大 与白炽灯相比，尺寸特别是重量，不可分离的设计，因此，在放电管发生故障后，需要更换整个灯，包括电感器。 对此，一些国外公司生产了可折叠版本的此类灯。 到第三组 包括一系列环形 CFL，带有螺纹底座和内置控制齿轮，安装在沿着环形放电管直径的塑料外壳中（参见 RE2/2001，图 4，c）。 即使使用半导体镇流器，环形CFL的光输出也比相应功率的H形CFL的光输出要差。 环形 CFL 的便利之处在于它们可以直接替代照明灯具中的白炽灯。 到第四组 包括带有圆柱形或梨形外壳的灯、特殊的 4 针底座、遥控装置和启动器。 与 H 形和 U 形 CFL 相比，这些灯的发光效率较低。 因此，没有给出这些灯的数据。 与白炽灯相比，CFL 的主要经济优势是显着节能以及减少产生相同流明小时所需的灯数量。 现代 CFL 很难制造。 因此，旨在改进此类灯的理论和实验研究正在进行中。 无极 CFL 在这些灯中，为了激发荧光粉的发光，低压汞蒸气与荧光粉混合后会放电。
惰性气体（氩、氪）。 由于电磁场的能量，电荷得以维持，该电磁场是在放电体积附近产生的。 得益于现代微电子学，无电极节能灯的诞生成为可能，它使得制造小尺寸且相对便宜的高效率高频能源成为可能。 所有可能类型的无电极灯都由三个主要组件组成：小型射频能量源、用于将射频能量有效传输到放电的装置（称为电感器）和放电体积。 节点布置和设计的差异由选择用于激励放电的高频决定。 目前，主要有三种类型的无电极 CFL，其能量参数大致相同：铁磁芯上的环形电感器（频率从 25 至 1000 kHz）、螺线管电感器（频率从 3 至 300 MHz）和微波（带有频率超过 100 MHz）。 分析表明，目前最方便的做法是使用具有螺线管感应器和相对于其的放电体积的外部位置的设计。 这种灯的设计如图所示。 5、其中1-碱基E-27； 2 - 振荡器块； 3-填充水银和惰性气体，4-电磁感应器； 5——荧光粉层； 6 - 烧瓶中的圆柱形空腔； 7 - 玻璃烧瓶。 带有电磁感应器（频率为 18 MHz）、功率为 30 W、电源电压为 220 V、50 Hz、灯泡外径为 75–85 mm 的无电极 CFL 实验样品的光输出为 30–40流明/瓦。 在这种情况下，铁氧体磁芯被加热至 300°C。 目前，各国还没有无极节能灯进行工业化生产，仅生产实验样品。 作者：S.I. 帕拉马连科，基辅； 出版：electrik.org
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