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2005年3月
光源与照明
200年第1期
从环灯说起
光源硏究
徐保度涂延华上海翔山实业有服责任公司(201700
摘要该文根据环灯发展的重要节点,对环灯相关技术、材料、专利进行探讨。
关键词环灯材料专利
活剂锑,荧光粉仅发蓝光,当基质添加锰时,荧光
1引言
粉发射光谱向长波偏转。随着锰含量增加,荧光粉
环灯是圆环形荧光灯的简称。环灯有单环、双发出的光色由蓝转白,卤磷酸钙发射光谱为连续谱
环、多环等多种类型,圆环直径可大可小,多环排从蓝色到白色之间可衍生出许多种光色,用它可制造
列可平面可柱式,加上灯管粗与细和颜色变化,环出五彩缤纷的灯管。圆弧+色彩,富有艺术特征
灯可演化出许多品种。它既能用作照明,又可用作环灯一朝闻世,便受到欢迎。
装饰光源。奥运标志是五环,如采用光源装饰,环
1955年,日本开始生产圆环直径为220mm的
灯当推首选,2008年我国举办奥运会,环灯兴许会环灯,功率为30W,应用于室内,配置精致优雅灯
火上一把。月本对环灯相当重视,时有研究评论报具,效果上佳、销量大增。1977年,环灯采用三基
道;月本光源统计,环灯单列条目,每年产量、产色荧光材料,光效大幅提高,达到701m/W以上,材
值、递増或递减,资料详细,一目了然。2003年,料变革把灯管品质推向高位。早期采用的三种荧光
日本环灯产量为6967万支,产值477亿日元,均比材料分别是:主峰波长为447nm的氯磷酸锶荧光
2002年有所增长。
粉,525nm的磷酸锌荧光粉和611nm的氧化钇荧光
我国环灯产品和紧凑型荧光灯一样,近年创新粉,把它们以适当比例组合,制成色温为4200K的
不断,品位提高。上海一个品牌的紧湊型荧光灯,灯管,显色指数Ra为82。用上面三种荧光材料组合
技术参数全面达到“能源之星”标准,月产量超过制成的灯管、显色性虽然不差,光效尚不理想,其
千万只,已经盖过三大著名品牌,在美国市场持中磷酸锌荧光粉制灯后的量子效率仅0.68。因此,三
续实现销量第一。看来距离荧光灯生产强国,已渐基色荧光材料的真正实用化是在开发了一系列新型稀土
行渐近。紧凑荧光灯有如此进展、那么,国外和材料之后实现的。此后不久, Kersten开发了蓝色和绿
国内的环灯产品有那些进展,又是怎样进展的。本色的铝酸盐荧光粉,铝酸盐荧光粉流明效率高,化学
文根据环灯发展的重要节点,对环灯相关技术、材稳定性好。蓝色荧光粉为铝酸镁钡( Bamgal,O,:Eu)
料和专利作一探讨。
绿色荧光粉为铝酸镁铈铽⊥(CeI)MgA,O。红色荧光粉
仍为氧化钇(Y,0、:Eu)。用这一.种材料组合制灯,
2环灯技术进展
其色温范围从(2500-6500K之间可按照需要变动,
1国外环灯技术进展
显色指数Ra83以上,耐热性强,光效进一步提
环灯由美国于1944年发明,基础是当时已有了高。其后又陆续开发出稀土激活的蓝色粉和绿色
直管荧光灯。1935年9月,美国CE公司发明了伊玛粉,包括硼卤磷酸盐,硼酸盐,磷酸盐等,加上
CE.nman)荧光灯,三年后,直管荧光灯商品化(商品氧化钇红色粉,形成三基色稀土发光材料几个系
有15W、20W、30W、40W四种规格,光色从列,经优化配置,为制备高质量荧光灯奠定最重要
昼白到暖白有五种颜色),这为开发环灯提供了条件。的材料基础。三基色灯管的特点是:(1)显色性
当时环灯管径较粗,采用卤僯酸钙荧光材料,光效好。三基色照明物体时,物体色调鲜明,复现色
较低,仅为30lm/W左右。但灯管色彩丰富,可供域宽,显色指数Ra最高可达到90以上。通常,显
装饰点缀,这有赖于卤磷酸钙荧光材料的发光特性。色指数高的灯管流明效率低;而三基色灯管色性高
卤磷酸钙(3Ca(PO):Ca(CL?F):Sb?Mn)属于分流明效率也较高(2)具有色彩空间效应。三基色灯管
立中心发光材料,由锑和锰激活,基质中若单有激和标准白色灯在识别同一对象物体色时,所需要的亮
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光源与照明
2005年第期
度是不同的。实验表明,若标准白色灯亮度为1,际是二支单环灯。图2中,双环灯由一支灯管弯曲二圈
三基色灯管只需约0.7。在同一照度下,人们会感到构成,这是实际意义的双环灯,缺陷是电源插座插接
三基色灯管亮一些,这个效应是三基色灯管特有困难,使用不便。图3中,双环灯由二支环径不同的单
的,称为色彩空间效应。稀土.三基色灯管的光谱是环灯管,通过“桥接技术”构成。这种结构的灯管是环
特征谱,灯管燃点过程中光谱保持不变。1987年,灯成熟的标志,是现代双环环灯大量生产的技术类型
日本生产出断面扁平的环灯,灯具可和通常环灯互桥接技术把环与环连通一体,构成一个电子通路。靠
换,而扁平环灯使灯具下方照度提高10%。1997近桥接一边的端部,是灯管内电子流弱区',温度较
年,双环荧光灯产品化,双环环灯管径为20mm,低,称为“冷端”,冷端可调节管内求气压。当环境温
配用高频电子整流器,电流通过电子镇流器后,二度变化时,冷端可使灯管发光光度保持稳定。桥接技
次电流波形暗角部消除,电源电路效率和功率因素提术在灯管中应用,在设计环灯桥接之前,已在直管领
高,使输入功率降低,功耗减少。电子镇流器电频域应用多年。1985年,日本已成批生产由2~4支平行
为30kc以上,用电子镇流器配裝的荧光灯管,即刻直管构成的“PL"灯,PL灯管与管之间连通应用了桥
起亮,频闪高,对人眼刺激降低,被商家冠名“保接技术,当时应用桥接技术生产的27WPL灯,光通相
健灯”,赞美好一会。
当于100W白炽灯光通,灯管发光稳定,节能显著,技
日本开发双环灯管,从设计到规模生产,历时术成熟。但是,桥接技术应用于环灯和应用于直管不
将近十年。1988年8月,日立照明株式会社以专利一样,有相当难度,包括工艺和设备上一系列技术问
形式公开了双环灯管样灯设计,双环为平面同心题需要解决,历尽辛苦,直到1997年才实现双环荧光
圆,环径为200~400mm,环与环间隔3~15mm,灯的规模生产化。
管径为10-20mm,电极间放电电压80~130V,放
近几年,日本在环灯的高频点灯电路,照明器具
电电流0.8A以下,灯管内壁涂复氧化铝涂层,用以和控制系统方面多有研究,形成不少专利,成果瞩目
改善玻管管壁状态,采用三基色稀土荧光材料,灯环灯生产材料已标准化,表1列出了日本几种环灯用料
管表面亮度为2x10~6x10cd/m2。专利附有样图
构成。
从中可以看到环灯从单环向双环的演进过程,样图如
图1~图3所示。
表1环灯几种构成物参
品种FCL30FL32ドFL40
才质
240碱(onla、玻璃
发光粉/2.5~3.53.5-4.545-5.5阿憐酸钙或∴基色稀上
管径/m
f环外径/nm226
30()
注:SiO2(69~71Na,0+K,0(17-19
MgO+-Ca0(7,5-9.5)A1202(2-3)
图1二个単环
图2双圈环灯
2.2国内环灯技术进展
国内生产环灯,起步不晚。早在上世纪60年
代,国内生产的环灯已应用于船舶、客厅和高级会
场。上海生产的“华德老牌”环灯,曾经畅销市
场、蜚声内外。但是,由于众所共知的原因,这种