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灯光照明:荧光灯

2012-4-12 10:50| 发布者: admin| 查看: 879| 评论: 0|原作者: 中国音响网



  荧光灯是室内照明应用最广的光源,被称为第二代光源,与白炽灯相比,具有光效高、寿命长、光色和显色性都比较好等特点,因此在大部分场合取代了白炽灯。

  • 结构与原理

    荧光灯主要有灯管和电极组成。灯管由玻璃制成,内壁涂有荧光粉,两端装有钨丝电极,并引至管外。管内抽成真空,再充入少量的惰性气体氩和汞。荧光灯工作时,首先要使钨丝电极通电加热,温度约达到800-1000℃,目的是使电极具备热电子发射的条件。电极上还涂有钡、银、钙等金属的氧化物,它们具有较低的逸出功,以便在较低的温度下就能产生热电子发射,因此这些氧化物又称为电子发射物质。通过启动附件,使两电极之间产生高的电压脉冲,并在此高压电场作用下,使电极发射电子。发射的电子在管中撞击汞蒸气中的汞原子,使之激发,在去激发时汞原子产生光辐射。

  • 基本特性

    1. 光谱能量分布、色温和显色性

      荧光灯的光谱能量分布由涂在管内壁上的荧光粉性质所决定,荧光粉不同,光色也不同。荧光灯最典型的有四种类型,即日光色、白色、暖白色和三基色。暖白色荧光灯的光谱能量分布最大的特点是波长较长的可见光能量较大,因此色温明显下降。

    2. 光通量与发光效率

      荧光灯在使用过程中光通量会有明显的衰减现象,因此荧光灯的额定光通量一般是指燃点了100小时时的光通量输出值。荧光灯光通量衰减的主要原因有:荧光粉的老化而影响光致发光的效率;灯管的老化使之透射比下降;电极电子发射物质的飞溅使灯管两端发黑。对照明要求极高的场所有时甚至取燃点了3000小时后的荧光灯愉出光通量作为计算依据。

    3. 寿命

      荧光灯的寿命一般是猜有效寿命,即荧光灯使用到光通量只有其额定光通量(即点燃100小时时的光通量)的70%时为止。国产普通荧光灯的寿命约为3000-5000倍。

      影响荧光灯光通量输出和光效的一系列因素都间接地影响着荧光灯的寿命,而直接影响荧光灯寿命的主要因素是灯丝电子发射物质的飞溅程度。两个电极中只要有一个电极的电子发射物质消耗完毕,该荧光灯就报废了。荧光灯启动时电极上的电子发射物质飞溅最为剧烈,因此频繁开关荧光灯会大大增加电子发射物质的消耗,从而降低寿命,荧光灯在进行寿命试验时规定每3小时开关一次,若将开关次数增加,则寿命明显下降。

    4. 电压特性

      荧光灯对电源电压的偏移不很敏感。一般来说,荧光灯的灯管电流、灯管电功率和光通量基本上与电源电压成正比,而灯管电压却与电源电压近似成反比。这是因为电源电压提高后,灯管电流增大,而荧光灯管具有负阻特性,即电流增大时电阻(或阻抗)将下降;导致灯管两端的电压下降。荧光灯电路中的镇流器的一个重要作用就是电流增大时,镇流器电压上升,保证了灯管两端电压符合要求。

      但电源电压过高或过低均会使荧光灯的寿命下降。电压过高时,工作电流增大,电极温度升高,电子发射物质消耗也增大,促使寿命缩短。电压过低时影响荧光灯启动,即使启动了,也由于工作电流小,不足以维持正常的工作温度,导致电子发射物质溅射加剧,同样会降低寿命。

    5. 频闪现象

      荧光灯一般由交流电源供电,当电流瞬时值为零时灯几乎不发光,因此荧光灯工作时将以两倍的电源频率闪烁。由于人的视觉有后像效应,故一般不易察觉,但在观察快速运动物体时是会有较强的闪动感的。特别是在观察高速旋转的物体时,当旋转速度是闪烁频率的一定倍数或接近一定倍数时,人们可能会引起错觉,觉得物体不转动或以低速旋转,可能会导致意外的事故。这种现象因与闪烁频率或电源频率有关,故称做频闪现象。若将相邻荧光灯接在三相电源的不同相上,或虽接在单相电源上,但接入电容器进行移相,均可以减弱频闪现象。如果采用直流供电,则可彻底消除频闪现象。
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