带反射罩紧凑型荧光灯的新设计要求和应对

带反射罩紧凑型荧光灯的新设计要求和应对

横店集团得邦照明有限公司邱福元

近年来，节能照明产业在全球范围受到高度重视，并得到迅速发展，逐步淘汰白炽灯、推广节能灯已成为节能减排的重要措施之一。为了确保节能灯的质量水平，许多国家纷纷制定了新的节能灯行业标准和规范，禁止不合格产品的流通销售。2013年9月1日欧洲准备开始实行非定向家用灯的生态设计要求（ERP第5阶段要求），美国也正在起草灯泡能源之星标准1.0版本，对节能灯提出了更高的要求。节能灯市场竞争更为激烈，从价格竞争快速走向技术竞争。谁拥有节能灯核心技术，谁就能占有更大的市场份额。

带反射罩紧凑型荧光灯因带罩散热效果差，管壁温度比较高，灯内的汞蒸汽压过高，导致灯的温升光衰现象严重。选择合适的汞齐，可以有效的控制灯的汞蒸汽压，提高灯的光效；使用辅助汞齐，对灯的启动大有帮助，可以改善爬升时间。

一、ERP第5阶段和Lamp E.S 1.0草案测试要求比较

二、带反射罩紧凑型荧光灯的新设计要求分析

1、光效：≥45Lm/w

对于R30、R40、Par38反射节能灯来说，是比较容易达到的；但对于R20、Par20反射灯来说，此项要求偏高。

2、光通量比值

E.S要求：对于应用于室外的反射灯来说，在50℃环境温度下测试的光通量和25℃环境下的光通量比值≥90%的。

选择合适的汞齐和支撑杆长度，可以很好满足光通量比值要求，考虑到测试的误差，一般将比值设计在95%左右。汞齐融化温度低，比值大；支撑杆短，比值也大；反之，比值小。

3、爬升时间

E.S要求：从开电到发出稳定流明100%的时间≤90秒，测试10个灯，平均值符合要求。爬升时间要求得到提高，原有标准是达到稳定流明80%的时间≤180秒。标准的提高，给灯的设计带来一定困难。

影响灯的上升时间因素很多，如汞齐类型、支撑杆长度、氧化铝比例、冲气压力、分解电流大小、灯的真空度等等。必须进行合理的选择材料和工艺，才能满足爬升是将要求。

4、开关性能

E.S要求：灯寿命的一半，但最少10000次。10个灯测试，必须9个可以通过 (测试方法5分开,5分关）。原有标准是灯寿命的一半，6个灯测试，5个可以通过。与原有标准相比，开关次数增加了一倍，如灯的寿命要求是10000小时，原有标准只需要开关次数达到5000次就可以了，新标准要求达到10000次以上。

5．显色指数：

E.S要求：平均值≥80，R9>0，并且不超过3个样品的显色指数低于77, 没有低于75的样品。新标准提出了R9>0的概念，原有的荧光粉配方已不能满足E.S新要求，必须寻求新的配方。

6、光通维持率

ERP5要求：裸灯2000小时:≥88% (带罩灯≥83%); 6000小时≥70%

反射灯的光通维持率，与冲气压力、保护膜厚度、荧光粉涂覆重量、阴极的质量有关。

三、带反射罩紧凑型荧光灯的设计

为了符合新标准的要求，必须从灯的设计着手，最好的质量不是生产出来的，而是设计出来的。必须优化设计。

1、阴极设计

⑴考虑灯的启动性能：灯启动时电极的热电阻R

h 最好选取在冷电阻R

的4-4.5倍，此

时启动电压比较低，可以有效避免电极溅射。

⑵考虑灯的连续工作特性：在高频点燃情况下，电极加热方式有两种,电极通过电流加

热和电极通过电弧加热。灯启动后，灯管电流和灯丝电流同时加热电极。由于这一原因，需

要较低电阻值而又能通过较大4R

电流的电极，以避免电极过热，延长灯的寿命。因此，通

过4R

的电流应与灯的工作电流相近，以避免电极过热，确保电极处于合适的工作温度，延

长灯的寿命。

⑶考虑电极必须储存足够的电子发射材料，确保灯的长寿命。

根据以上条件,我们选择4R

的电流与灯的工作电流相近的三螺旋主辅丝,并在灯丝表面涂覆一定量的三元碳酸盐,制成氧化物阴极,它的工作温度为1050K左右。若阴极温度过高，

将导致电子发射材料的严重蒸发；若阴极温度过低，则导致电子发射材料的严重溅射。4R

h /R

技术,确保了灯管的长寿命要求。

灯丝结构选择原则：采用主辅丝结构，电子粉应尽量渗透在灯丝内表面，电子粉不易耗尽；且导入阴极电流（IK）与4倍灯丝热阻（I4)之比符合0.7~1.0要求：即（IK/I4)= 0.7~1.0。

（4）电子粉的选取：

可以优先采用日亚电子粉，初始电子粉重常规标准：＞0.1mg/W,10W以下机种须保证1mg 以上。残余电子粉重是初始粉重的75~85%；

（5）阴极处理工艺要求

根据阴极电子发射材料特性要求，选择合适的分解电流和分解时间，在分解过程中加入数次氩气冲洗，下灯前采用高真空泵抽真空，确保灯内的真空度，满足灯的长寿命要求。

有了好的阴极设计，加以适当降低PCBA最高输出电压（OCV）,将灯的击穿电压控制在一定范围内，不要太高，可以有效提高灯的开关次数，符合新标准要求。

2、无积粉涂覆技术

为了提高灯的光通维持率，我们采用无积粉涂覆技术，可以节约20%荧光粉，并能提供灯的光效。无积粉工艺关键在于粉浆的配制工艺、搅拌时间和添加剂的加入量。添加一定比例的纳米级氧化铝、粘结剂，使粉浆获得所需的粘度、比重。严格控制烤管工艺,加快流程,尽量缩短在制品存放时间,减少荧光粉层的吸附。

带反射罩紧凑型荧光灯用荧光粉应满足以下几个要求：

⑴荧光粉颗粒度分布均匀，大小适宜，中心粒径控制在4-6μm，需要不球磨粉。

⑵荧光粉能均匀地涂覆在玻管内表面上，形成一层厚薄均匀且又牢固的荧光粉膜。

⑶具有良好的热稳定性，色漂移小。

⑷单色粉氧化铕、氧化铽含量要求：

红粉：氧化铕含量＞6.6%；最好能达到6.8%；

绿粉：氧化铽含量＞8.2%：最好能达到9.0%；