荧光灯工作寿命问题的探讨
荧光灯工作寿命问题的探讨
荧光灯工作寿命问题的探讨
来源：中国照明网　发布时间： 05:17:29
作者：洛阳　许昌奇
　　二十世纪八十年代，我所在的工厂引进美国商用食品冷藏展示柜制造技术，率先在国内生产。商用食品冷藏展示柜内部照明所要求的照度、光源分布、光色和散热，非荧光灯莫属。但是，由于商用食品冷藏展示柜内空间狭小、低温潮湿，荧光灯启动难，故障多，更换维护不易的原因，为此，技术部门不断地更换自认为最好的灯管和整流器，以求寻找到一种更高效、寿命更长和免维护的荧光灯具。然而，效果一直并不如愿。
&& 　　迁入新居后，我想到这样的使用效果，确实令人高兴，但是否偶然的个别案例呢？我觉得应当继续试验，于是又将新居的二支30W荧光灯加装M块，从日启用，其中一支于日灯管烧坏，但镇流器完好，这支灯管加装M块前后使用了611天加1993天共2604天，若按每天使用4小时（房间在底层，北向，光照不好），这支灯管的寿命总共10416小时；另一支灯管截至本文发稿日，一直正常使用，未出现任何故障，该支灯管加装M块前后已使用了611天加2521天共3132天，12528小时，目前两端不发黑，亮度也正常。
　　使用和维修中，常常可以发现，不同品牌的荧光灯具的工作寿命相差很大。苏江刘旭先生在《电子报》2004年第2期撰文谈到，对铁芯式荧光灯寿命有影响的因素主要有灯电流、电流波形、预热电流和反复启动。在电子式镇流器荧光灯中，是否存在这些因素呢？
　　在荧光灯丝电路中串加M块，前后历经23年的使用和观察，效果居然很好，恐怕不仅仅是偶然巧合和个别的案例，或许，M块的串加，对荧光灯的工作确实有良性的影响。 为探索这种影响机制，我找来一些仪器仪表，对荧光灯的工作状况进行了观测。
　　观测的项目：
　　电子荧光灯启动和运行时，电流和功率的变化；　　电子荧光灯串接M块后，电流的变化；　　电子荧光灯具，启动/停止（开/关）次数的寿命试验；
　　测试用仪器仪表：
　　T51电压表，D51瓦特表，DB-2标准电度表，以上均为0.5级；
　　DM-6015数字万用表；
　　ST-16示波器；
　　佳能EF-M单反相机；拍摄照片，它的测光糸统用耒大致评价荧光灯的照度；
　　自制示波器照相机同步拍摄装置；
　　时间控制器；控制电子荧光灯启动/停止时间；
　　自动记录仪，长时间记录荧光灯启动/停止时间和次数、故障时间和次数、市电停电时间和次数；
&& 　　观测从日开始，至2008年4月上旬结束，历时约7个月，虽然时间不长，观测不糸统全面，仪器仪表不精良专业，但是通过已有的记录数椐，拍摄的几十幅照片和两次启/停试验的结果，还是可以总结出一些认知，这些认知已在《关于荧光灯若干问题的认知》《照明工程学报》（2009年1期）一文中作了初步阐述，在荧光灯的灯丝电路中串接电阻R，当灯丝电流通过R时，将在R两端产生电压降Ur，把Ur送到示波器的Y轴，在屏幕上就可以看到灯丝电流的波形.波幅.频率, 用照片记录下耒，便于比对和计算出它的各项数值。
　　用这样的方法,测试灯启动和运行的情况,可以看到示波器屏幕上出现大大小小多组波形,如照片1-1所示,其中波幅最小的一组在荧光灯开启后正常运行时，一直稳定显现在屏幕上，这是正常运行的电流波形，照片1-1中，它的实测波幅为6mm；波幅最大的一组，只在刚启动时出现，稍显即逝，这是启动冲击电流波形，实测波幅25mm，其幅度是工作电流的4.17倍。观测表明，电子荧光灯启动瞬间的冲击电流比工作电流大许多，因品牌而异，约为2.3-4.7倍，我用单反相机+胶卷的拍摄方法，捕捉到的启动电流的最大幅度是工作电流的4.79倍。超过某些文献的记录。
&& 　　不同品牌荧光灯具的启动冲击电流相差很大，即便同一品牌、同一型号的荧光灯具，它的冲击电流也有较大的差别。
　　为了体现可比性，试验是用同一支灯管，配置同一品牌、同一型号的不同电子镇流器成品，也是为了可比性，仅仅是更换电子镇流器软启动部份的电子元件，（但它们是从同一品牌、同型号的其它成品上拆换的；其余部份则用同一镇流器），用示波器观测它们的启动电流、工作电流及其波形。
　　照相用佳能ＥＦ－Ｍ单反相机，ＦＵＪＩ－２００胶片，爆光指数　１ｓ，ｆ５.6。从照片效果看出，1s的爆光时间，己能拍摄到荧光灯从启动的初始状态到点亮的全过程，即可以摄取到它的启动电流，但未必能拍摄到荧光灯点亮后稳定的工作电流；2s的爆光时间，照片画面承载的信息过多，画面太乱，因此用二幅照片分别摄取它的启动电流（幅度，下同）和工作电流。
　　试验时，要经常拆换电子元器件、连接线路、调节焦距，每幅照片的焦距会略有不同，为精确对比，每幅照片要根椐照片上显示的示波器的屏幅大小，求出Ｋ值，再换算到示波器屏幅为Φ７１．２ｍｍ（K=1）的同一条件下，计算显示的电流幅度大小。
　　因为荧光灯的启动是一个过渡过程：启动电流由最大值逐渐减小到正常工作电流值，启动电流的最大值是从照片上波幅最大的启动电流波形的外侧点取；工作电流则从正常工作电流波形的中间点取（求中间值）。
&& 　　下面是在上述条件下拍摄到的一组照片，分别是1~5#电子镇流器（软启动元件）与同一支灯管的启动电流和工作电流的波形图片。
　　表一中列出了从照片2-1~2-10上点取到的启动电流、工作电流的波幅数值及经换算后数椐，其中1#镇流器与灯管的匹配较好，它的启动电流幅值较低，波形较平缓，启动电流/ 工作电流的比值较小。从这一组照片可以看出同一品牌、同一型号、同一批号的电子镇流器，仅仅因为软启动回路的电子元件参数的离散，就可能造成荧光灯启动电流、工作电流及其波形（峰谷比）的较大差异，从而影响到荧光灯的使用寿命等相关参数。
&& 　　（表一）
　　在荧光灯的灯丝电路中串加模块，可以改变荧光灯的启动电流及其波形，请看下面的一组照片，照片3-1是同一支荧光灯具在它的灯丝电路不串加M块时，灯丝电流的波形图，它的K值1.01，启动电流波幅（经换算后，下同）26.23mm，波形尖，工作电流波幅5.94mm，启动电流/工作电流=4.41；照片3-2是该支灯具在灯丝电路串加M块（M参数-a+b-c）后，灯丝电流波形较清晰，杂波减少，波形基本未变，启动电流/工作电流=4.0；照片3-3是该支灯具在灯丝电路中串加M块（M参数-a-b+c）后，灯丝电流的波形图，它的K=1.09，启动电流波幅（经换算后，下同）15.6mm，波形较平缓，工作电流波幅5.5mm，启动电流/工作电流=2.84，可见，在荧光灯的灯丝电路中串加不同参数的模块，的确能减少荧光灯的启动电流，并且改善了波形。
　　不同参数M的加入，对波幅，波形，启动/工作电流比值呈现出规律性和可控制性的影响，请看照片4-1~4-7，这组照片是同一支荧光灯具在它的灯丝电路串加不同参数的M块时，灯丝电流的波形图：
　　将这组照片中的每幅图形的各项数椐汇成表二，可见MC值逐步增大，启动波幅减小，波形变平缓，工作电流波幅基本不变，启动/工作电流比值逐渐减小；反之，启动波幅增大，波形变尖锐，启动/工作电流比值逐渐增大，而工作电流波幅基本不变。M块的数值应在一定的范例内，M值太大，荧光灯不能启动点亮；太小则效果不明显。从表二中还可以看到，串加M块基本上不影响荧光灯正常工作电流。
　　实测结果和理论是吻合的，它证实了荧光灯具的启动冲击电流存在较大的个体差异，是影响它的寿命很重要的因素之一，荧光灯具的启动冲击电流与工作电流的比值大，它的工作寿命必然很短；启动冲击电流与工作电流的比值小，它的工作寿命必然很长。在两次启动/停止（开关）寿命试验中，串接M块的四支灯管的平均启动/停止（开关）次数都超过15000次，也证实了这一论断。
　　这个机理揭示了影响电子荧光灯具寿命的重要因素，对于荧光灯具的设计与生产，特别是镇流器和灯管一体化组装的节能灯的推广使用具有重大意义。
　　荧光灯问世以耒，由于它的照度高，光色好，耗电省受到欢迎，将电子式镇流器与荧光灯管组合一起的一体化电子荧光灯（俗称节能灯）又进了一步，具有方便、故障少而受到青睐，然而，消费者得出的结论是省电不省钱，节能灯的推广，因产品成本高受到制约。现在，很多地区为了节约电能，只好依靠政府补贴的行政手段强化普及，如果节能灯生产厂家重视镇流器和灯管的匹配问题，或在灯丝电路中预加M块，（成本增加很少），使改进后的节能灯寿命增加一倍的话，消费者就会感到既省电又省钱，节能灯就会得到普及。这是一项经济效益和社会效益俱佳，造福民生，泽被后世的大好事，希望和有兴趣的同仁与厂家共同努力。
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LED户外灯具低温环境测试经验分享与讨论（本文为原创，作者：立讯检测黄药师，如需转载，请注明源自阿拉丁照明博客——立讯黄药师。特别感谢中国电子进出口宁波分公司对本次试验的大力支持）LED户外灯具特别是LED路灯和室外使用的LED投光灯在寒冷环境下能否正常工作，是采购商需要考虑的品质问题之一。笔者分别以一款120W的LED路灯和1款80W的LED投光灯为样本，进行了这一试验，以验证LED灯具在低温环境中的工作状况。试验目的：1.评估灯具在低温环境下能否工作；2.评估低温环境对灯具元器件的破坏程度以及应力消除后能否工作。试验样品：1.外置电源，4*30W COB光源路灯1款；2.外置电源，4*20W COB光源投光灯1款；依据标准：参考IEC 2007 Part 2-1EssaiA标准条件选择：选取四个温度（-20、-25、-35、-40）进行评估，测试时间共计4小时（2h+0.5h*4)。测试设备：高低温交化温热试验箱（广州工文试验设备有限公司）样品处理办法：将2款灯具整灯带电源置于试验箱中，灯具插头经过试验箱留置孔与外面连接市电进行供电，留置孔用橡胶塞封住。测试进程：1、室温下对灯具点亮，可以正常工作，2、灯具放置在试验箱内，低温-20。3、温度下调至-25。4、温度下调至-35。5、温度下调至-40。6、温度上调至-35、-35温度时均能正常点亮；降至-40时，两款灯具都不能点亮；再调回至-35时，两款灯具又重新点亮。试验结论：该两款LED灯具耐受的最低温度可以达到-33，但是不能达到-40。(注：IEC标准列出的优选温度为-40、-33、-25、-20，虽然实际测试温度为-35,但判定结果-33为准。）分析与讨论：目前国内灯具检测实验室对LED灯具的试验主要集中在安规和EMC的测试方面，对LED灯具的环境测试和可靠性测试涉及较少，测试依据也只是参考行业经验，并没有对应的测试规范或标准。本次试验所面临的困难主要有：1.测试样品少，只有2个样品（最好能有5个或以上的样品），测试结果具有偶然性；2.测试时间短，只测了4小时（实际可以选择16小时、72小时、96小时或者更长），无法验证在更长时间下所发生的变化；3.参考文献少。在此要特别感谢《低温环境对LED照明装置影响的分析》一文作者，新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院的王磊和韦导两位老师。附测试照片：&&&&
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