荧光灯基础知识以及和电子镇流器的设计匹配

提高荧光灯管开关寿命的关键
1、充分预热灯丝（0.4秒至1.0秒) RH/RC ≥ 4.2 (但也不宜过高, 不超过5.5为宜) 2、预热期间，辉光电流要小。 即要求预热期间镇流器加于灯管的开路 电压不可过高。 3、灯丝预热充分后镇流器要有足够高的 开路电压启动灯管。
好的启动电压，和电流波形 — 在不少于0.4秒的时间里给灯管 灯丝充分预热，有效地保护灯管
日光色荧光灯(6400K) daylight fluorescent lamp
以色度坐标的目标值z＝0.313、y＝0.337为圆心，以长半轴A=0.00223×5， 短半轴B=0.00095×5，长轴与x轴的夹角θ=58°23′所作椭圆为公差范 围的荧光灯。
注：本定义是按国际电工委员会( IEC )第81号标准（1984年版）给出的标准颜色面确定的。
快速启动时辉光电流的定义
t0 电源开始工作 t1 阴极预热电压波形 t2 辉光电流有效值达到10%灯电流t3的时间 t3 灯电流稳定值的90%第1个半波的时间
瞬时启动辉光电流的定义
t0 电源开始工作 t1 辉光电流出现的时间 t2灯电流稳定值的90%第1个半波的时间
辉光电流和预热时间的要求
放电 electric discharge 载流子在电场力作用下产生和运动，使电流通过气体或金属蒸气 而产生的电磁辐射。放电在照明工程中得到广泛应用。 辉光放电 glow discharge 阴极的二次电子发射比热电子发射要大得多的一种放电，其特征 是阴极位降大(70V以上)和电流密度小。 弧光放电 arc discharge 阴极位降比辉光放电时小得多的放电。弧光放电时．阴极的电子 发射可以是由于多种原因(热电子发射、场致发射等)同时作用或 分别作用而引起的，而二次电子发射仅占很小部分。 电弧 arc 弧光放电中的发光柱。
荧光灯
f1uorescent lamp 主要是由放电产生的紫外辐射激发荧光粉层而发光的放电灯。
发光原理: 电子→紫外线→荧光粉
1 类型 预热启动式荧光灯 preheat start fluorescent lamp 用预先加热阴极的方法使灯启动的荧光灯。 快速启动式荧光灯 instant-start fluorescent lamp 不需预热阴极而能直接启动的热阴极荧光灯。
冷白色荧光灯．(4000K) cool white fluorescent lamp 以色度坐标的目标值x=0.372,y=0.375为圆心，以长半轴A＝0.00315 ×5, 以短半轴B=0.00131×5,长轴与x轴的夹角θ=54°44′所作椭圆为色度公 差范围的荧光灯。
注：本定义是按国家电工委员会(IEC)第81号标准(1984年版)给出的标准颜色而确定的.
OCV的匹配_案例1(T5 HE 14W)
OCV的匹配_案例2(T5 HE 35W)
点灯
电流设计直接影响寿命
荧光灯电极是涂有电子粉的钨丝. 电极决定荧光灯的寿命 电极必须保持适当的温度,温度太高将回引 起发射物蒸发,温度太低有会引起溅射,两者 都会缩短灯管的寿命
ILH-导入阴极电流 ID-放电电流 ILL-灯丝加热电流
瞬时启动波形 —施加给灯管以瞬间的高压强行 点燃，没有预热过程, 会明显缩 短灯管寿命.
FBA-236 完美的 预热波形 —在不小于0.4秒 的时间里给灯丝 足够大的预热电 流, 灯启辉后灯 丝功率及预热电 流减至最小
荧光灯的启动方式
灯管开关寿命 欧标 36W,20W 系列 美标 32W,17W 系列 短 长 较长 长
电子镇流器和灯管的匹配
1. 启动的匹配_辉光电流 2. OCV的设计 3. 灯丝电流的匹配 4. CCF的设计_小于1.7 5. Rh/Rc的设计_4.25
镇流器的主要功能
产生高压 , 起辉灯管
灯管起辉后起 镇流 (限流)作用，使灯管工作 “安定” 下来
一个电子镇流器的基本电路
电子镇流器电路的另一个方案
FL和CFL的颜色特征
常用的色温： 日光色荧光灯(6400K) daylight fluorescent lamp 冷白色荧光灯．(4000K) cool white fluorescent lamp 暖白色荧光灯(3000K) warm white fluorescent lamp
2 颜色特性 颜色温度 color temperature 全辐射体发出的辐射与所考虑的辐射的色品相同时，全辐射体的温度 称为该辐射的颜色温度. 符号：Tc 相关色温 correlated color temperature 在均匀色品图上，与黑体轨迹的点相对应的色温度 显色性(光源的) color rendering properties (of a lamp) 在特定条件下，物体用光源照明时和用标准光源照明时，其颜色符合 程度的量度。
荧光灯基础知识以及和电子 镇流器的设计匹配
Mozart
要设计好电子镇流器，就要认识灯管。好的匹 配的效果是： CFL的入门寿命是1万小时（T3以上） FL的入门寿命是2万小时（T5以上）
错误的观点：on/off次数代替点灯的寿命 所有要考虑的，首先是点灯的结果。
荧光灯知识简介
1 类型 2 颜色特性 3 光特性 4 电特性 5 电极特性 6 正柱区特性 7 温度特性 8 光源的寿命
白色荧光灯(3500K) white fluorescent lamp 以色度坐标的目标值x＝0.409 y＝0.394为圆心，以长半轴A＝ 0.0031×5，短半轴B=0.00139×5,长轴与x轴的夹角θ＝52°58′ 所作椭圆为色度公差范围的荧光灯。
注：本定义是按国际电工委员会(IEC)第81号标准(1984年版)给出的标准濒色而确定 的。
目前使用广泛的主辅式3螺旋灯丝
电极在高频工作电流下的发热特性
Rh/Rc - If chart
7
Variable Rh/Rc 直流1 * If(mA)直流1 Rh/Rc 直流2 * If(mA)直流2 Rh/Rc50Hz1 * If(mA)50Hz1 Rh/Rc50Hz2 * If(mA)50Hz2 Rh/Rc 高频1 * If(mA)高频1 Rh/Rc 高频2 * If(mA)高频2
启动方式 瞬时启动 (冷启动 ) 预热启动 (热启动 )
启动时间 ≤ 0.1秒 ≥ 0.4秒
以我国采用的灯管标准 (欧标) 而言，瞬时启动式电子镇流 器对灯管的损害较大。
启动案例之一
启动案例之二
启动案例之三
灯丝温度与 Rh/Rc 比对表
Th ( C) 25 155 285 414 544 674 804 855 933 1000 1063 1193 1323
这三个电流在标准中都有一定的 限定. 如果是调光工作场合,需要增加 ILL以保持电极有适当的温度
灯电流和导入电流的工作范围
灯丝电流过大 结果易产生蒸发(evaporation)
灯丝电流过小,灯丝偏冷,热点温度反而很高 结果是引起溅射(sputtering)
结果是造成灯管黑头(end black)
o
Rh / Rc 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.20 4.50 4.76 5.00 5.50 6.00
Th : 热灯丝温度（OC） Tc : 常温灯丝温度（25OC） Rh : 热灯丝阻值 Rc : 常温灯丝阻值
Th = ( Rh / Rc ) x ( 234.5 + Tc ) - 234.5
实验表明：任何一种颜色都可以用三种颜色组成。红、绿、蓝三色按不 同比例混合能配出范围相当大的常规颜色。这就是三原色原理。红、绿、 蓝三色光称为相加三基色。
三刺激函数
修正负值
X,y坐标
颜色区间
同色椭圆
色度空间图 用x,y坐标来描 述所有色度空 间的颜色（二 维坐标系统）
Color oval
显色指数(光源的) color rendering properties (of a lamp) 在特定条件下，物体用光源照明和用标准光源照明时，其颜 色符合程度的量度，用数字表示其量值。 注：①国际照明委员会(CIE)推荐使用一组N种试验色来评价 光源的显色性，其数值四舍五入取整数。 ②特殊显色指数是用上述N种之一的试验色来评价光源对 该物体色的显色性能。 符号：R1 ( 3)一般显色指数CIE推荐的8种试验色的特殊显色指数的 平均值。 符号：Ra
不同的显色指数会造成不同的颜色反射特性
3 光特性 发光体 luminous element 灯的发光部分。 光通量Φ 单位：流明[lm] 光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量（Φ）。 光效 单位：流明每瓦[lm/W] 光效是指电能转换成光能的效率。 流明维持率 lumen maintenance 光源燃点至规定时间的光通量与初始光通量之比
暖白色荧光灯(3000K) warm white fluorescent lamp
以色度坐标的目标值x＝0.440、y=0.403为圆心，以长半轴 A=0.00238×，短半轴B=0.00136×5长轴与X轴的夹角θ=53 °10′所作椭圆为色度公差范围的荧光灯.
注:本定义是按国际电工委员会(IEC)第81号标准颜色而定的。
频率 50Hz 25KHz 50KHz 明管 28w 28w 28w 电流（mA) 170 170 170 管压（V) 186.7 163.9 170.1 功率（W) 24.1 27.2 28.4 功率因数 0.743 0.976 0.982 法拉第暗区 14mm 15mm 16mm
7 荧光灯的工作温度特性 灯电压,灯电流,灯功率,光通量对应周围环境温度
灯管的伏安特性.
5 电极特性
filament 用钨丝制成的发光体,当电流通过灯丝并加热至白 炽状态时,灯丝就会发光。 双螺旋灯丝 coiled-coil filament 用单螺旋丝绕制成螺旋状的灯丝。 三螺旋灯丝 triple—coil filament 用双螺旋丝绕制成螺旋状的灯丝。 阴极 cathode 灯丝涂上电子粉,成为发射电子的电极。
在不同的频率下,灯管的管电压和管功率有明显的差别 以T5 28W为例,如下表的测试 通常,灯管测试的标准是20~26 KHz.而电子镇流器的设计可以是20~30 KHz, 也可以大于40 KHz. 在这两种条件下.灯管电压和灯管功率不同. 从上表可以看出.相对应的电子镇流器设计在20~30 KHz和设计在 40KHz以上,表现出来的输出特性将会有所差别.6来自Y-Data5
4
3
2 100 120 140 160 180 X-Data 200 220
关于冷热电阻比的含意在后面讲到
6 正柱区特性 荧光灯的工作区域分成负辉区(Negatively charged cluster),法拉第暗区 (Faraday dark space)和正柱区(Positive column)
The best lumen output point will displace at 0, 100, 1000 hours
8 光源的寿命 life(of a lamp) 根据某种技术要求，光源变成无效或被认为无效之前，光源的累计燃点时间。 额定寿命 rated life 灯的设计寿命，通过同类型灯的寿命试验来确定。 平均寿命 average life 同批寿命试验灯所测得寿命的算术平均值。 快速寿命 通过on/off 测试了解的灯能够启动的次数 燃点寿命 灯长时间燃点能够达到的寿命 通常,额定寿命的测试包含了燃点和启动(一天开关8次)
加热恰当的电极是这样的
怎样设计好好的电极工作状态
灯丝过冷
灯丝温度恰当
灯丝过热
左图的点灯黑化状况就是 灯丝偏冷造成的一个典型 的案例，通过灯丝匹配可 以解决这种问题
常用的T5一体化支架用的经济型镇流器，功率因数 高，价格便宜，又没有采用反馈电路（泵电路）。 所以性能很可靠。但是匹配性能需要认真关注
4 电特性 灯电压 lamp voltage 放电管两端的电压。 阴极预热电流 cathode preheating current 使预热启动式荧光灯的阴极达到正常发射电子的工作温度所施加的电流。 灯电流 lamp current 光源稳定工作时，通过放电管两端的电流。 额定功率 rated wattage 灯的设计功率。