Led外贸必备之第五节荧光灯发光原理

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第五节 荧光灯发光原理

点灯(启动)时，电流流过电极并加热，从灯丝向着内发射出热电子，并开始放电。放电产生的流动电子跟管内的水银原子碰撞，发生紫外线(253.7nm)。这种紫外线照射荧光物质，变成可见光。随着荧光物质的种类不同，可发出多种多样的光色。

荧光灯点灯方式

为点亮荧光灯，要在涂敷发射体(电子发射性物质)的电极上通过预热电流使其处于易于放出电子的状态。按启动器方式不同，大致可分为，"启动器式点灯电路"、"快速启动器式点灯电路"、"变频器式(电子式)点灯电路"三种。"启动器式点灯电路"和"快速启动器式点灯电路"中使用的镇流器(灯具)和荧光灯管都不相同。

冷阴极灯管（ColdCathode Fluorescent Lamp）简称CCFL,为TFT LCD背光模组的关键零组件之一，发光原理与一般日光灯相似，除可应用於Monitor、PDA、数位相机及手机等，更是LCD TV不可或缺的背光材料之一。冷阴极灯管产品，具有高辉度及分布均一的特质、采用硬质玻璃管与导线膨胀系数接近，密封特佳、色度可调整范围广等特色。

CCFL属於低压水银放电灯，是在玻璃管内壁涂有一层萤光体，并在萤光灯内部封入少量不活性气体及微量的水银，此水银原子放电中被电子冲击而产生紫外线，经萤光体转变为可视光。当电源加入、放电开始，由两端直接加入高压，使管内水银电子与气体原子相互冲击产生紫外线，经由紫外线碰到管壁萤光体转换为可视光。由於冷阴极灯管不使用灯丝，故无灯丝烧断或摔断问题，因此有非常可靠的使用寿命。

LED的结构及发光原理   

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。  

LED发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

荧光灯特点介绍

• 环境温度引起的亮度变化

一般的荧光灯会因环境温度变化引起亮度的变化。这是由于玻璃管内水银的蒸气压随环境温度的变化而变化的缘故。

1. 若水银蒸气压变化，则紫外线的产生效率发生变化，光通量亦随之变化。

2. 封入气体的压力和水银蒸气的压力比变化，因而启动特性也发生变化。

• 冬天(低温时)的特性

1. 荧光灯在 20℃~40℃的温度下使用，可发挥最佳特性。

2. 夏天点灯后，能立即达到最佳亮度，但在冬天，达到稳定的亮度需要 5~6分钟。

3. 所有灯管，寒冷的地方比温暖的地方困难点灯，且光线发暗，或伴有闪烁现象，随着温度的上升明亮度会逐渐增加。

• 光速减退特性

1. 荧光灯在点灯过程中，同时因为黑化及荧光物质劣化等而使光通量逐渐减少。

2. 灯的耗损率功率几乎没有变化。

3. 各种类的灯有所差别，管壁负载(每单位面积的功率)越大的灯，光通量减退越大。

4. 另外，各种荧光体的劣化程度不同，由3~4种荧光体混合发光的三基色荧光灯，在亮度降低的同时，其光色也有若干变化。但演色性几乎不变。

荧光灯主要优点

• 光源效率高，寿命长，经济性好。

• 演色性优良，光色丰富，适用范围广。

• 可得到发光面积大，阴影少而宽的照明效果，故更适用于要求照度均匀一致的照明场所。

• 东亚三波长荧光灯高品质、寿命长、超省电、演色性佳，是二十一世纪理想的光源。

灯管构造介绍

玻管       玻管材质使用钠玻璃材质(软质玻璃)心柱使用铅玻璃。形状有直管形(T型)、环形(C型)、U形、2D形及二或四支平行等精致型灯管。

灯头     灯头主要分为单头(细管形使用 Fa等)、双头(一般标准形使用G13) 凹形双接头(R17)及四针型(环形灯管使用G10q)。

电极       荧光灯管两端的电极，一般是由钨丝绕成双重绕灯丝或三重绕，在灯丝之表面涂上放射电子之钡、锶、钙等氧化物，在点灯时一起被慢慢蒸发，这些放射物质的维持及消耗速度，对寿命有很大之影响。

荧光体    荧光灯管所产生的颜色，是由灯管内面所涂布之荧光体之化学成份所决定，基本上是由红色、绿色、蓝色等三种荧光体之组成，可得各种不同之光色。一般最常使用为昼光色及白色，而现在则有更明亮及演色性更好的三波长荧光体。

充填气体       灯管内主要依赖水银原子的离子，产生两电极间的气体放电，管内除水银蒸气与少量液态水银，亦填充惰性气体或低压混合气体，可帮助灯管的起动。

节能灯和日光灯比较

两者都是荧光灯，是将水银蒸气封在管内，通过电流激发水银原子释放出紫外线，紫外线再激发管壁上的荧光粉发出可见光。日光灯是普通镇流器的荧光灯，由于50HZ交流电每秒亮灭50次，所以有闪烁，对人的眼睛不好，但节能灯使用电子镇流器，供电频率已转换到2万HZ以上，所以感觉不到闪烁现象，对人的眼睛与白炽灯是一样的，只不过光色偏兰。

可见，节能灯和日光灯在发光原理上大致是一样的，区别在于镇流器。因此他们的电路有一些区别。

节能灯电路图；

与白炽灯相比，白炽灯靠电能加热灯丝后发光，电能大部分耗在“热”方面。

节能灯是由电能轰击汞原子，使其发出汞原子辐射，其中一大部分再激发荧光粉，而发光，耗在“热”方面很少。所以节能。

节能灯，与普通日光灯相比，普通日光灯，用的是卤粉，它利用汞辐射的效率低，加上电感镇流器耗电多。节能灯，用的是稀土三基色粉，它利用汞辐射的效率高，加上电子镇流器耗电少。所以节能。

大多数节能灯会伤害眼睛因为光线其实不是连续的 有很细微的断点 就是说瞳孔会处于连续的放大收缩状态视觉比较容易疲劳

灰度等级 8级就是2的8次方，256位。16级就是2的16次方。灰度等级越多，颜色和图像效果越平滑。

灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。对于数字化的显示技术而言，灰度是显示色彩数的决定因素。一般而言灰度越高，显示的色彩越丰富，画面也越细腻，更易表现丰富的细节。