萤光灯(Fluorescent Lamp)因具有发光效率高、使用寿命长等优点,为现今使用最为广泛的照明设备。但萤光灯管因内含汞等金属,美国环保署(EPA)在西元1999年6月开始强制规定废弃萤光灯管需回收或进行妥善处置,而我国也在民国86年开始推广环保标章等标准,其中对于萤光灯管与如何延长萤光灯管的使用寿命之相关设备,都有相关的规格标准。因此,如何延长萤光灯管之使用寿命,为学者与业界人士之研究主题。萤光灯管内部之基本构造如(图1)所示。
《图二 阴极灯丝放大图(摘自Philips照明公司数据)》 |
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萤光灯管内填充水银蒸气,管壁则涂上萤光化学物质,灯管两端都有构造相互对称的电极,电极是由很细的钨丝绕至而成,一般以双螺旋与三螺旋两种设计常用,如(图2)所示,其目的在增加灯丝长度,以涂布更多灯丝涂被物质。该涂被物质大多属于易于游离的电子的氧化物,如氧化钙、氧化钡、氧化锶…等。当灯丝加热到足够的温度时,可产生游离电子分布于灯丝附近,此时若在灯管两端加上足够的高的电压,游离的电子受两端所加电场的影响会产生电子电荷运动。高速运动的电子和管内的气体原子相互撞击,游离出更多的电子和离子,当这种现象达到某一定程度时,管内装的水银蒸气将释放出来肉眼无法看见的紫外线,紫外线再次激发管壁的萤光物质转化成可见光[1-3]。因此电极上涂被物质的消耗速度,也决定了萤光灯管之使用寿命。由许多文献与研究指出,影响电极上涂被物质的消耗速度的主要因素为以下几点:
- ●电极灯丝之预热温度
- ●炽光电流之大小
- ●点火电压之大小
- ●启动时之点火次数多寡
随着电力电子之技术之进步,具有不闪烁、体积小、轻薄、高功因、可调光和无噪音等优点电子安定器已经渐渐地取代体积大、笨重、低功因、容易造成低频闪烁与产生低频嗡声噪音等缺点的电感式安定器。但是,因电子安定器基本结构上,萤光灯管两端皆需加装一电容器帮助产生谐振电压,所以在萤光灯启动时接跨有一电压,因而无法有效地消除炽光电流;在电路动作之设计上,也没有考虑灯丝预热温度的影响,故严重的缩短萤光灯管之使用寿命。基于考量到萤光灯管之使用寿命与电子安定器之优点,本文提出一『零炽光电流预热可控式萤光灯电子安定器』,具有控制灯丝预热温度与消除炽光电流之功能,更加有效地延长萤光灯管之使用寿命,为验证本文所提之电路的可行性与优越性,本文最后完成一用于40W萤光灯管来验证其功能,并与市售电子安定器比较。实验结果显示,本文所提之『零炽光电流预热可控式萤光灯电子安定器』,具有延长萤光灯管之使用寿命之功能,并且保有习知电子安定器之调光、高功因、无噪音和无闪烁等优点,同时符合现今所探讨的省资源和低污染的优点,可视为未来之设计趋势。
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