節(jié)能燈發(fā)光效率與光衰分析

朱 青

1.宿遷市燈具檢測(cè)中心，江蘇宿遷 223709

2.江蘇省泗陽(yáng)縣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，江蘇宿遷 223709

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，整個(gè)社會(huì)對(duì)能源的需求量越來越大。但是，從目前來看，現(xiàn)階段的能源供應(yīng)根本就無法完全滿足我們不斷增大的能源需求。從另一個(gè)角度來看，基于可持續(xù)發(fā)展的考慮，我們也要從開源和節(jié)流兩個(gè)方面來提高我們社會(huì)的能源供給能力。而使用節(jié)能燈，從我們自身做起，節(jié)省每一度電，是我們都能夠做到的，也是對(duì)節(jié)約能源具有極大幫助的。然而，節(jié)能燈該如何的選擇呢？不同的節(jié)能燈在發(fā)光效率和使用壽命上面有什么不同呢？本文擬從節(jié)能燈的發(fā)光效率和光衰的基本分析來回答這些問題。

1 節(jié)能燈的發(fā)光效率

節(jié)能燈，又稱為省電燈泡、電子燈泡。它是與傳統(tǒng)的白熾燈相對(duì)應(yīng)的一種燈具，與白熾燈相比較，節(jié)能燈的發(fā)光效率更高，能夠在耗費(fèi)較少的電量的條件下實(shí)現(xiàn)同樣的發(fā)光效果。節(jié)能燈的出現(xiàn)，極大地節(jié)省了我們的照明用電，對(duì)于全世界的節(jié)能事業(yè)起到了巨大的推動(dòng)作用。

節(jié)能燈之所以能夠節(jié)能，這是與它的發(fā)光效率分不開的，節(jié)能燈的發(fā)光效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的白熾燈，從而使得節(jié)能燈能夠在功率較低的情況下，提供同樣的甚至更強(qiáng)的光照。然而，什么是發(fā)光效率呢？通俗的來講，就是指發(fā)光體（電燈）把受激發(fā)時(shí)吸收的能量（電能）轉(zhuǎn)化為光能的能力和效率。一般而言，發(fā)光效率是有多種的表示方式的，比如，能量效率、流明效率和量子效率等等。一般的，我們更常用流明效率來計(jì)算發(fā)光效率，由于電燈發(fā)射的光譜是不同的，因此即使是他們的功率效率是一致的，我們?nèi)搜鬯芤姷降臒艄饬炼纫矔?huì)存在一定的差別，從這個(gè)意義上來看，使用流明效率來計(jì)算，也更貼近我們?nèi)祟惖膶?shí)際感官。我們用η1來表示流明效率，以Ф來表示發(fā)光體的發(fā)光通量 （以流明為單位），以Pi表示激發(fā)功率。則，η1=φ/Pi，η1的單位為流明/W。

一般而言，傳統(tǒng)的稀土三基色緊湊型熒光燈的發(fā)光效率為：功率小于 15W的發(fā)光效率需≥ 45流明/W；功率大于等于 15W ，發(fā)光效率要求≥ 60流明/W。

而近年來出現(xiàn)的LED節(jié)能燈，由于發(fā)光的原理不同，在發(fā)光效率上有更好的表現(xiàn)，LED的節(jié)能燈發(fā)光效率一般在50流明/W～200流明/W左右。而且，LED節(jié)能燈的發(fā)光的單色性好，光譜窄，無需過濾，可直接發(fā)出有色可見光。

從目前來看，大規(guī)模的推廣使用發(fā)光效率更高，單色性能更好的LED節(jié)能燈已經(jīng)成為了一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)。

從熒光燈管放電發(fā)光原理可知，熒光燈管放電發(fā)光的過程，是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程。即通過氣體電離和量子轉(zhuǎn)換，將電能轉(zhuǎn)換成光能。由于熒光燈管，所采用原材料的技術(shù)品質(zhì)和熒光燈管生產(chǎn)的技術(shù)工藝，以及驅(qū)動(dòng)熒光燈管的電功率源的技術(shù)參數(shù)，等等技術(shù)因素的差異。不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的熒光燈管，其將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率（即：光效）是不一樣的。同一根熒光燈管，在其初始階段和啟輝點(diǎn)燃一段時(shí)間后，將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率（即：光效），也是不一樣的。熒光燈管，這種初始階段和啟輝點(diǎn)燃一段時(shí)間后，將電能轉(zhuǎn)換成光能效率（即：光效）的差異變化，我們稱之為熒光燈管的光衰現(xiàn)象。熒光燈管光衰現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，是熒光燈管光效降低。

3 節(jié)能燈的光衰

所謂的光衰，顧名思義就是光衰減，即發(fā)光體（電燈），經(jīng)過一段時(shí)間的使用之后，由于各種原因，使得發(fā)光體（電燈）的的發(fā)光性能出現(xiàn)衰減，人眼觀察發(fā)現(xiàn)亮度下降的一種現(xiàn)象。光衰減現(xiàn)象，無論是在白熾燈、稀土三基色緊湊型熒光燈還是在最新型的LED節(jié)能燈，都會(huì)有，只是不同的燈發(fā)光原理不同，導(dǎo)致光衰出現(xiàn)的原因也會(huì)有所不同。

但是，計(jì)算光衰的公式都是一樣的：

N小時(shí)的光衰=1-（N小時(shí)的光通量/0小時(shí)的光通量）

傳統(tǒng)的白熾燈會(huì)因?yàn)闊襞莸拇笮『玩u絲的蒸發(fā)量引起光衰。而傳統(tǒng)的節(jié)能燈（稀土三基色緊湊型熒光燈）的光衰則是由如下幾個(gè)方面的原因造成的：1）熒光粉劣化，在節(jié)能燈的工作過程中，紫外線會(huì)使得熒光粉產(chǎn)生色心，導(dǎo)致燈內(nèi)產(chǎn)生新的吸收帶，從而使熒光粉的亮度出現(xiàn)衰減；2）吸光薄膜的形成，節(jié)能燈經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的放電工作之后，在熒光粉的表面會(huì)形成一層黑色的吸光薄膜，這層吸光薄膜的存在會(huì)造成光輸出的減少；3）燈管黑化，在節(jié)能燈工作的時(shí)候，玻璃管的表面會(huì)有大量的汞離子或者汞原子存在，汞離子會(huì)與玻璃管內(nèi)的其他例子進(jìn)行離子交換，長(zhǎng)年累月下來，玻璃管將會(huì)被黑化，從而導(dǎo)致節(jié)能等出現(xiàn)光衰，影響節(jié)能燈的發(fā)光效率。

LED節(jié)能燈雖然比白熾燈和傳統(tǒng)的節(jié)能燈都有所改良，但是LED燈也不能完全克服光衰的問題。由于LED燈一般都是采用的藍(lán)光晶片加黃色的熒光粉調(diào)出來的白光。因此，LED選用的晶片穩(wěn)定性和散熱性能的好壞也就直接影響到了LED節(jié)能燈的光衰，如果晶片本身的穩(wěn)定性能較差，再加上散熱性能一般，則晶片很容易老化，造成LED節(jié)能燈出現(xiàn)光衰。

從實(shí)踐中來看，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)比較明顯的趨勢(shì)，傳統(tǒng)的白熾燈的光衰現(xiàn)象最為嚴(yán)重，隨著使用的時(shí)間的延長(zhǎng)，一般的白熾燈不需要多久就會(huì)出現(xiàn)光衰減現(xiàn)象；稀土三基色緊湊型熒光燈的光率現(xiàn)象次之，它的使用壽命也要比白熾燈要長(zhǎng)很多；LED節(jié)能燈的光衰減現(xiàn)象最小，其使用壽命一般也最長(zhǎng)。

4 結(jié)論

由于節(jié)能燈相較于白熾燈在發(fā)光效率和光衰控制方面都要好于一般的白熾燈，因此，節(jié)能燈能夠大幅的節(jié)省我們的日常照明用能源，提高我們現(xiàn)有能源的可持續(xù)發(fā)展能力。然而，從目前來看，節(jié)能燈也面臨著一場(chǎng)新的變革，LED節(jié)能燈由于在發(fā)光效率和光衰控制方面有著更為出色的性能，在給傳統(tǒng)的稀土三基色緊湊型熒光燈帶來較大的壓力的同時(shí)，也是我們有了更多的選擇。

[1]國(guó)家發(fā)改委/聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署/全球環(huán)境基金 中國(guó)逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈項(xiàng)目——“2009年度照明產(chǎn)品市場(chǎng)的調(diào)查分析項(xiàng)目”啟動(dòng)會(huì)在北京召開[J].照明工程學(xué)報(bào)，2010(1).

[2]史建設(shè)，李同鎖，張宏凱，張龍.對(duì)節(jié)能燈的新認(rèn)識(shí)[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2009(6).

[3]劉木清.照明用LED光效的熱特性及其測(cè)試與評(píng)價(jià)方法的研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2009.

[4]李宏，李蔚燕.綠色照明光源——高亮度白光LED[J].燈與照明，2007(1).