节能灯原理

节能灯原理 节能灯是利用气体放电的原理运作，它的术名叫自镇流荧光灯，除了白色(冷光)的外，现在还有黄色(暖光)的。一般来说，在同一瓦数之下，一盏节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长8倍，热辐射仅20%。非严格的情况下，一盏5瓦的节能灯光照可视为等于25瓦的白炽灯，7瓦的节能灯光照约等于40瓦的，9瓦的约等于60瓦的。 节能灯又叫紧凑型荧光灯(国外简称CFL灯)它是1978年由国外厂家首先发明的，由于它具有光效高(是普通灯泡的5倍)，节能效果明显，寿命长(是普通灯泡的8倍)，体积小，使用方便等优点，受到各国人民和国家的重视和欢迎，我国于1982年，首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯，二十年来，产量迅速增长，质量稳步提高，国家已经把它作为国家重点发展的节能产品(绿色照明产品)作为推广和使用。 在相当一段长的时间内，一些地方和厂家盲目的大上节能灯项目，由于其在资金、技术、原材料以及工艺在没有充分落实的情况下，匆匆上马使得产品质量得不到保障，各企业的产品质量的不平衡，恶性竞价搞乱了市场，不按工艺要求生产，组装厂选用不合要求的灯管和元器件拼凑组成，质次价低，严重损坏了节能灯的声誉，光效低，寿命短，一致性差，造成社会上产生节能灯节能不节钱的说法，给节能灯的推广带来了很大的负面影响。 经过将近二十年的不断摸索和发展，我国的节能灯产品已经有了很大的进步与提高，很多产品已经接近或达到国外的先进水平，由于质优价低，国际市场上的竞争力非常强，但是市场上还是存在很大部分的节能灯厂商，根本不顾国家的法律、法规，不顾消费者的利益，还在大量生产不叫节能灯的节能灯，由于它的质次价低，每只出厂价仅售4~5元左右，消费者对产品的识别有限，在农村及大部分城市，还有很大一部分的市场，由于市场上占大部分的市场由低档产品占据着，使得好的节能灯产品比较难进入市场，这给绿色照明推广带来了一定的难度，但随着居民消费意识的提高以及对节能灯产品的认识，质量好的节能灯产品的市场在一天天的扩大，质量差的节能灯市场一天天的萎缩，这同时又给我们带来了希望与机遇。 现如今我们所讲的节能产品主要都是针对白炽灯来讲。普通的白炽灯光效大约在每瓦10流明左右，寿命大约在1000小时左右，它的工作原理是:当灯接入电路中，电流流过灯丝，电流的热效应，使白炽灯发出连续的可见光和红外线，此现象在灯丝温度升到700K即可觉察，由于工作时的灯丝温度很高，大部分的能量以红外辐射的形式浪费掉了，由于灯丝温度很高，蒸发也很快，所以寿命也大缩短了，大约在1000小时左右。 节能灯的工作原理主要是通过镇流器给灯管灯丝加热，大约在1160K温度时，灯丝就开始发射电子(因为在灯丝上涂了一些电子粉)，电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞，氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，发出253.7nm 的紫外线，紫外线激发荧光粉发光，由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右，比白炽灯工作的温度2200K-2700K低很多，所以它的寿命也大提高，达到5000小时以上，由于它不存在白炽灯那样的电流热效应，荧光粉的能量转换效率也很高，达到每瓦50流明以上。 信息条形码:1074374947147592 胜光牌U形节能灯电子镇流器工作原理 U形节能灯电子镇流器具有功率因数高、节能、 低温低压启动快、无频闪、价廉及重量轻等优点。 220V交流电源经整流、滤波后，形成3 30V左右的直流电压通过R1、R2对开关三极管提 供正偏电流，使TV2导通;并经高频变压器B耦合， TV1、TV2交替导通，输出方波脉冲电压。此脉冲 电压经过电感L、灯丝电阻、电容C6组成的串联谐 振电路，在C6两端产生高电压，使灯管在高频高压 下点亮。灯管点亮后，L起限流的作用。 LED节能灯的工作原理及原理图 1、LED发光机理:PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。 2、LED发光效率:一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性(如组件材料的能带、缺陷、杂质)、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是:晶粒外型的改变——TIP结构，表面粗化技术。 3、LED电气特性:电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化(指数级别)，反向漏电流很小，有反向击穿电压。在实际使用中，应选择。LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数。LED消耗功率，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结温升高。散发的热量(功率)可表示为 。 4、LED光学特性:LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移，温度系数为 +2~3A/ 。LED发光亮度L与正向电流 近似成比例:，K为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。 5、LED热学特性:小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显著。所以散热设计很关键。 6、LED寿命:LED的长时间工作会光衰引起老化，尤其对大功率LED来说，光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时，仅仅以灯的损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的，应该以LED的光衰减百分比来规定LED的寿命，比如35%，这样更有意义。 7、大功率LED封装:主要考虑散热和出光。散热方面，用铜基热衬，再连接到铝基散热器上，晶粒与热衬之间以锡片焊作为连接，这种散热方式效果较好，性价比较高。出光方面，采用芯片倒装技术，并在底面和侧面增加反射面反射出浪费的光能，这样可以获得更多的有消出光。 8、白光LED:类自然光谱白光LED主要有三种:第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来获得白光，这种白光成本最低，但是蓝光晶粒发光波长的偏移、强度的变化及荧光粉涂布厚度的改变均会影响白光的均匀度，而且光谱呈带状较窄，色彩不全，色温偏高，显色性偏低，灯光对眼睛不柔和不协调。人眼经过进化最适应的是太阳光，白炽灯的连续光谱是最好的，色温为2500K，显色指数为100。所以这种白光还需要改进，比如加多发光过程来改善光谱，使之连续且足够宽。第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光，发光原理类似于日光灯，该方法显色性更好，而且UV-LED不参与白光的配色，所以UV-LED波长与强度的波动对于配出的白光而言不会特别地敏感，并可由各色荧光粉的选择和配比，调制出可接受色温及演色性的白光。但同样存在所用荧光粉有效转化效率低，尤其是红色荧光粉的效率需要大幅度提高的问题。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大、配合荧光粉紫外光波长的选择、UV-LED制作的难度及抗UV封装材料的开发也是需要克服的困难。第三种是利用三基色原理将RGB三种超高亮度LED混合成白光，该方法的优点是不需经过荧光粉的转换而直接配出白光，除了可避免荧光粉转换的损失而得到较佳的发光效率外，更可以分开控制红、绿、蓝光LED的发光强度，达成全彩的变色效果(可变色温)，并可由LED波长及强度的选择得到较佳的演色性。但这种办法的问题是绿光的转换效率低，混光困难，驱动电路设计复杂。另外，由于这三种光色都是热源，散热问题更是其它封装形式的3倍，增加了使用上的困难。偏振LED和三波长全彩化的白光LED将是未来的发展方向。 电子节能灯电路图及维修 电子节能灯具有低电压启辉、无频闪、无噪音、高效节能、开灯瞬间即亮、使用寿命长(,,,,小时以上，为普通白炽灯的,倍多)等优点，很受消费者的欢迎(尤其在电源电压波动频繁的地区)。 电子节能灯有玻罩型和裸露型。玻罩型又有球型、球柱型、工艺型等三个系列，前两个系列均有全透明、刻花、彩色刻花和乳白色,个品种。它具有外形美观、安装时不易损坏灯管、耐碰撞等优点;裸露型则有,型、,,型、,,型、,,型、,,型及螺旋型等。按发光的颜色分，则可分为红、绿、蓝、黄(色温为,,,,,，属暖色光，类似于白炽灯的光色)、白(色温以,,,,,居多，属冷色光，类似于日光灯的光色);而色温为,,,,,的灯管因光色接近于自然光，对眼睛无刺激，更适合于学生和精细工作。本文介绍的电子节能灯电路见图,，该电路已加有软启动(灯丝预热)电路，可延长灯管寿命。多应用于护目灯和外销灯具中。 维修电子节能灯，首先要排除假故障。关灯后节能灯有间隙性的闪光，这并不是灯的质 量问题。主要原因是电工线路安装不规范，将开关设在零线造成的。只要把进线端的零线与火线调换一下即可。使用了带氖灯的开关，关灯后仍然能形成微流通路，或借线安装双联开关的，会造成有时关灯后有闪光现象。 维修电子节能灯时，为安全应用,:,隔离变压器隔离市电。 一、灯不能正常点亮的检修 ,(常见为谐振电容,,击穿(短路)或耐压降低(软击穿)，应换为耐压在,,,以上的同容量优质涤纶或,,,电容。 ,(灯管灯丝开路。若灯管未严重发黑，可在断丝灯脚两端并联,(,,,μ,,,,,,的涤纶电容后应急使用。 ,(,,、,,开路或变值(一般以,,故障可能性较大)，用同阻值的,,,,优质电阻代换。 ,(三极管开路。如发现只有一只三极管开路，但不能更换一只，而应更换一对耐压在,,,,以上的同型号配对开关管。否则容易出现灯光打滚或再次烧管。 ,(灯光闪烁不停。灯管若未严重发黑，检查,,、,,有无虚焊或开路，若,,、,,软击穿或滤波电容,,漏液及不良，也会使灯光闪烁不停。 ,(灯难以点亮，有时用手触摸灯管能点亮或灯光打滚，这可能是,,、,,容量不足、不配对。 ,(倘若单支小功率节能灯点亮后灯丝有发红或发光的现象，还应检查,,,,,有无软击穿，,,是否装反或漏电，电源部分有无短路等。 ,(扼流圈,及振荡变压器,的磁心有断裂。如若单换磁心，要注意三点:(,)使用符合要求的磁心，否则可能使扼流圈的电感值有较大出入，给节能灯埋下隐患;(,)磁隙不能过小，以免磁饱和;(,)磁隙间用合适的垫衬物垫好后，用胶粘剂粘上，并缠上耐高温阻燃胶带，以防松动。此外对,的同名端不能接错。 ,(检修使用触发管的电子镇流器，应重点检查双向触发二极管，此管一般用,,,型，它的双向击穿电压为,,?,,。 二、有元件明显损坏的检修 ,(虽不熔断保险、不烧断进线处线路而电阻等有明显损坏的，三极管必损无疑。这首先可能是灯管老化引起的，其次是使用环境差，另外可能是由,,失去容量造成的。对于前二种情况，在更换电阻、三极管时，最好也更换配对的,,、,,小电解。对于后一种，,,、,,不必更换，由于,,工作在高压条件下，务必选用优质耐热电解电容器进行代换。 ,(在熔断保险、烧断进线处线路的情况下，若,,、,,、,,完好，则必须逐个对,,,,,进行常规检查和耐压测试。或把,,,,,全部用优质品代换。 ,(,,爆裂，如伴有熔断保险、烧断进线的现象，应将,,,,,、,,全部更换。 ,(只有,,一侧的阻容件、三极管烧坏的，应重点检查,,是否已击穿。 ,(若高频变压器,损坏，可用?,(,,,,高强线在,,,,×,,,×,,,的高频磁环上绕制，,,、,,各为,圈;,,为,圈(注意头尾)。扼流圈,:灯管功率,,,,,，相应为,(,,,(,,,之间。 三、少数电子节能灯有干扰遥控彩电的现象。 可调整,的电感量或,,的电容量，使其不干扰遥控电视机，又能安全工作。 四、使用节能灯的注意事项 ,(节能灯不能在调光台灯、延时开关、感应开关的电路中使用。 ,(应避免在高温高湿的环境中使用。 ,(电子节能灯与其他照明灯具一样，不宜频繁开和关。 如图所示电子节能灯电路图及维修