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緊湊型熒光燈

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1概述

Compact Fluorescent Lamps
緊湊型熒光燈(CFL)現已成為國家政要和普通百姓家喻戶曉曉的節能產品,特別是配有電子鎮流器和選用E27螺口燈頭的一體化型產品,這類產品簡稱為節能燈,而且公認它為目前取代白熾燈唯一適宜光源。許多國家,包括我們中國在內,為此還推出對優質的緊湊型熒光燈銷售給予補貼的政策。9W-15W的節能燈已完全可適宜家庭照明所用,18W以上緊湊型熒光燈可以直接取代100W以上的白熾燈,現還有85 W和150 W大功率緊湊型熒光燈產品的出現,可部分取代HID光源的使用。這類燈所配用電子鎮流器已從分離元件,發展到使用貼片,甚至集成電路,功率因數達到0.98,總諧波失真含量(THD)小於10%,燈的壽命提高到10000h,亦有調光型產品。全世界2008年緊湊型熒光燈的總產量已超過40億支,其中80%以上產於中國。典型的緊湊型熒光燈的主要技術參數見表1所列。中國作為節能燈生產的最多的國家,也應該成為呼籲和實現廢舊節能燈回收的最主要國家之一,使節能燈真正符合節能減排的社會發展趨勢。同時,中國節能燈過多地只注意在同一水平上量大價低發展,而沒有在創新和機理上下功夫,現國際上已出現利用介質阻擋放電(DDB)的無汞熒光燈(CFL)樣品,該燈內充入氙氣和塗敷特種電子熒光粉,由高頻電源激發就能達到現有CFL燈的水平,但它是不含任何有劇毒的汞元素的!另外,還有陶瓷熒光燈(CPFL),它可取代各類熒光燈,其電極是用高介電常數的納米陶瓷材料製成,沒有CFL燈和一般熒光燈所具有的鎢燈絲和三元氧化物的電子粉,通過電源的高頻電場的作用使燈內汞激發產生253.7nm紫外線,再轟擊熒光粉而發光,用這原理做成的CFL燈,由於沒有電極損耗則光效更高,不存在電極濺散物與汞反應而損耗汞,所以用汞量可明顯減少,它還不需要鎮流器,壽命達5萬小時以上。如這些優異的綠色照明產品,一旦正式進入照明市場,中國現有的節能燈,就會如今天市場上陰極電子顯像管的電視機一樣,難逃被淘汰的可悲局面,甚至於被禁止生產和出口。這一趨勢必須引起我們未雨綢繆地充分重視,並應採取足夠的有力對策,來引導中國節能燈可持續性的健康發展。
表1 典型緊湊型熒光燈主要技術參數
功率
(W)
電源電壓
(V)
光通量
(lm)
顯色指數
(Ra)
平均壽命
(h)
色溫
(K)
5
110 / 220
350
80
8000
2700 ~ 6400
11
110 / 220
750
80
8000
2700 ~ 6400
23
110 / 220
1560
80
8000
2700 ~ 6400
36
220
2450
80
8000
2700 ~ 6400
65
220
4500
80
8000
2700 ~ 6400
85
220
6500
80
8000
2700 ~ 6400
100
220
7000
80
8000
2700 ~ 6400
125
220
8000
80
8000
2700 ~ 6400
適用於進行較精細的工作,需要正確識別色彩,照度要求較高或進行長時間緊張視力工作的場所,懸挂高度在4m 以下為宜。熒光燈適用於天然採光的房間照明或要求環境舒適的照明場所。熒光燈對環境溫度過高或過低的室內外場所也不適於採用。

2應用範圍

PL/PLC/PLL緊湊型熒光燈管被廣泛應用於室內照明燈具作為照明光源。它們也可以被用作檯燈,夾具燈及應急燈具等。

3詳細資料

一、產品選用指南
適用於進行較精細的工作,需要正確識別色彩,照度要求較高或進行長時間緊張視力工作的場所,懸挂高度在4m 以下為宜。熒光燈適用於天然採光的房間照明或要求環境舒適的照明場所。熒光燈在開關頻繁的場所不宜採用,對環境溫度過高或過低的室內外場所也不適於採用。
對電光源應優先選擇高發光效率、顯色性好、壽命長、價格便宜、使用方便的產品。需要正確識別色彩,照度要求較高或進行長時間緊張視力工作的場所,宜採用熒光燈。照明設計中應對光源的綜合技術經濟指標進行比較,以決定其好壞。如光源的效率高、壽命長、價格便宜,其綜合指標一定是最好的,但如果這些性能各有優劣,則必須經過綜合計算才能確定其效果的好壞。熒光燈燈管電源電壓的變化不宜超過±5%,否則將影響燈的光效和壽命。
二、施工、安裝要點
適用於2~4m 懸挂高度。
三、主要原材料
稀土中的釔
LED燈與CFL燈比較
目前全球燈具市場需求總量大約是100億隻,其中近三分之一(30億隻)是CFL節能燈。NXP半導體照明產品市場資深經理陳嶸說:「未來3年,CFL節能燈市場將快速發展,之後發展速度就會平坦下來,5年後市場需求將逐漸減少。LED燈具目前還存在成本障礙,但LED光源的成本在快速下降,目前市場正在試用階段,預計LED燈具將會在未來5-10年內佔據通用照明市場的主流地位。」
市場研究公司Datapoint Research今年6月發布的一份報告要顯示,從2007年到2013年,白熾燈市場正在呈快速下降態勢,CFL節能燈市場正在強勁上升,LED照明處於方興未艾狀態。
目前CFL燈具驅動解決方案絕大部分是NXP提供的。「NXP每年的全球CFL驅動器銷售量超過6千萬,其中1千萬片是在中國市場銷售的,目前超過20家全球客戶在使用NXP的CFL驅動解決方案。」陳嶸表示,「之所以能取得這樣的市場領導地位,是因為NXP具有獨特的高壓工藝,它使得我們能把控制、MOSFET和MOSFET驅動電路一起集成在一個Die上,其它供應商通常需用兩個Die,再封裝在一個晶元上,因此我們的成本可做得更低,而這對於成本敏感型的CFL燈具市場來說是至關重要的。」
目前CFL節能燈市場存在的主要問題是:CFL燈具的品質參差不齊、CFL燈泡需要經過較長時間的預熱才能達到最高亮度、與現有TRIAC調光器不兼容。
現在很多消費者抱怨,買回家的CFL燈具沒用多久就變黑或不亮了。這一品質問題的根本來源於歐盟目前的CFL燈具標準:即CFL燈具的合格率標準為50%,因為歐盟是中國CFL燈具製造商的主要目標市場,他們的產品合格率基本上取決於歐盟市場的要求。合格的CFL燈具使用壽命是6000小時(差不多6年),但由於合格率只有50%,因此差不多有一半的用戶買回家的CFL燈具是不合格,其使用壽命可能只有幾百個小時。
這一問題可能要到2013年才會改善,因為歐盟新的CFL燈具標準要到2013年才會實施。新標準將合格率提高到70%,這意味著2013年後的CFL燈具消費者買到不合格產品的概率會低很多。
新標準還將CFL燈具的開關次數大幅提高了3倍,從2009年的1萬次到2013年的3萬次。一旦CFL燈具的開關次數達到規定的數字,其燈絲就會變黑,這燈具就不能用了。提高燈絲開關次數壽命的方法是每次打開開關前先預熱燈絲,但這方法只有採用基於IC的驅動方案才能實現,現有的基於分立元件的驅動方案是做不到這點的。
在今年的香港國際照明展上,NXP展出了基於其最新UBA2211驅動器的13W內嵌式CFL驅動解決方案,它的效率可做到90-92%。與目前市場上主流的分立式解決方案相比,基於IC的CFL驅動方案可將周邊元器件數量降低到十幾個,不僅PCB板可做得很小及很簡潔,成本也只會增加幾元錢,而且還會帶來很多的性能提升。
例如,陳嶸表示,NXP基於UBA2211的CFL驅動電源方案可以解決以下幾個問題:CFL燈具壽命可延長50-150%、開關次數可提高3倍到30倍、產品一致性可大幅提高、光電轉換效率可提高2-5%、減小燈具尺寸、支持高效深度調光、縮短燈具啟動時間、降低產品開發和人工成本、以及恆定輸出功率(降低輸入電壓依賴性)。
與LED驅動電源方案不同的是,CFL驅動電源方案不需要採用專門的EMI消除元件,它可以用2個小陶瓷電容來實現這一功能。另外,電源輸入迴路所需的鋁電解電容(主要用於消除紋波電流)也不會影響CFL驅動電源的壽命,因為CFL是輻射光源,鋁電解電容的工作環境溫度不會像LED驅動電源那樣高達1百多度,因此它的工作壽命也就不會受到多大影響,一般多能達到6千小時以上的工作壽命。
陳嶸指出:「目前市場上只有約2%的高品質CFL燈具在採用基於IC的驅動解決方案,我們希望未來有更多的CFL燈具製造商採用內嵌式IC驅動方案。」
不過,對很多CFL燈具或驅動電源開發商來說,採用IC驅動方案也有一些實際的難處。例如,深圳恆耀光電科技有限公司技術部部長何其輝說:「我們現在生產的CFL驅動電源既有分立式的,也有IC式的。基於IC的方案的確有很多性能上的優勢,是未來的發展主流,但目前對我們來說還有一些工藝實現上的問題,如目前所有的CFL驅動電源PCB板皆採用波峰焊(因成本考慮),這些加工廠是沒有貼片機的,因此需要工人用手工方式將IC貼裝到PCB板上,而這會因ESD等問題帶來最終驅動電源產品的可靠性問題。」

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