荧光灯工作寿命问题的探索

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1、荧光灯工作寿命问题的探索荧光灯工作寿命问题的探索二十世纪八十年代，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 2003 年 7 月 3

2、 日启用， 其中一支于 2008 年 12 月 19 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、

3、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：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：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

4、；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 2007 年 9 月 14 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

5、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。 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。照相用佳能单反相机，

6、胶片，爆光指数 ，.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，求出值，再换算到示波 器屏幅为 （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

7、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 15#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 2-12-10 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

8、用寿命等相关参数。（表一）启动电流幅度（mm） 工作电流幅度（mm） 镇流器号 K 波幅 折算波幅 K 波幅 幅折算波 电流比 启动/工作 1 1.07 21.8 20.24 1.10 9.0 8.18 2.47 2 1.06 22.9 21.6 1.01 7.1 7.1 3.04 3 0.98 22.6 23.06 1.00 7.1 7.1 3.25 4 1.06 28.8 27.17 1.06 7.7 7.26 3.74 5 1.06 29.1 27.38 1.06 6.1 5.72 4.79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

9、 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

10、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。（表二）序号 胶卷编号 串加 M 块参数 启动电流幅度 mm 工作电流幅度 mm 启动电流工作电流 波形 备注 1 9A 矩形波 校准 2 1A -A+B-C 25.5 6.38 4 较清晰 3 2A -A-B-C 24.5 5.56 4.4 未加 M 块 4 5A -A-B+C15 18.5 5.56 3.3 5 6A -A-B+C25 15.6 5.50 2.84 6 8A -A-B+C50 12.1 5.50 2.2 逐渐平缓 7 080304 4A -A-B+C75 C 值过大不能点亮注：A，B，C 为 M 块

11、内元件代号；C15C75 为 C 元件加权值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。