节能灯发光效率与光衰分析

朱 青

1.宿迁市灯具检测中心，江苏宿迁 223709

2.江苏省泗阳县产品质量监督检验所，江苏宿迁 223709

0 引言

随着社会的不断发展，整个社会对能源的需求量越来越大。但是，从目前来看，现阶段的能源供应根本就无法完全满足我们不断增大的能源需求。从另一个角度来看，基于可持续发展的考虑，我们也要从开源和节流两个方面来提高我们社会的能源供给能力。而使用节能灯，从我们自身做起，节省每一度电，是我们都能够做到的，也是对节约能源具有极大帮助的。然而，节能灯该如何的选择呢？不同的节能灯在发光效率和使用寿命上面有什么不同呢？本文拟从节能灯的发光效率和光衰的基本分析来回答这些问题。

1 节能灯的发光效率

节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡。它是与传统的白炽灯相对应的一种灯具，与白炽灯相比较，节能灯的发光效率更高，能够在耗费较少的电量的条件下实现同样的发光效果。节能灯的出现，极大地节省了我们的照明用电，对于全世界的节能事业起到了巨大的推动作用。

节能灯之所以能够节能，这是与它的发光效率分不开的，节能灯的发光效率远远高于普通的白炽灯，从而使得节能灯能够在功率较低的情况下，提供同样的甚至更强的光照。然而，什么是发光效率呢？通俗的来讲，就是指发光体（电灯）把受激发时吸收的能量（电能）转化为光能的能力和效率。一般而言，发光效率是有多种的表示方式的，比如，能量效率、流明效率和量子效率等等。一般的，我们更常用流明效率来计算发光效率，由于电灯发射的光谱是不同的，因此即使是他们的功率效率是一致的，我们人眼所能见到的灯光亮度也会存在一定的差别，从这个意义上来看，使用流明效率来计算，也更贴近我们人类的实际感官。我们用η1来表示流明效率，以Ф来表示发光体的发光通量 （以流明为单位），以Pi表示激发功率。则，η1=φ/Pi，η1的单位为流明/W。

一般而言，传统的稀土三基色紧凑型荧光灯的发光效率为：功率小于 15W的发光效率需≥ 45流明/W；功率大于等于 15W ，发光效率要求≥ 60流明/W。

而近年来出现的LED节能灯，由于发光的原理不同，在发光效率上有更好的表现，LED的节能灯发光效率一般在50流明/W～200流明/W左右。而且，LED节能灯的发光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。

从目前来看，大规模的推广使用发光效率更高，单色性能更好的LED节能灯已经成为了一个大的发展趋势。

从荧光灯管放电发光原理可知，荧光灯管放电发光的过程，是一个能量转换的过程。即通过气体电离和量子转换，将电能转换成光能。由于荧光灯管，所采用原材料的技术品质和荧光灯管生产的技术工艺，以及驱动荧光灯管的电功率源的技术参数，等等技术因素的差异。不同生产厂家生产的荧光灯管，其将电能转换成光能的效率（即：光效）是不一样的。同一根荧光灯管，在其初始阶段和启辉点燃一段时间后，将电能转换成光能的效率（即：光效），也是不一样的。荧光灯管，这种初始阶段和启辉点燃一段时间后，将电能转换成光能效率（即：光效）的差异变化，我们称之为荧光灯管的光衰现象。荧光灯管光衰现象的实质，是荧光灯管光效降低。

3 节能灯的光衰

所谓的光衰，顾名思义就是光衰减，即发光体（电灯），经过一段时间的使用之后，由于各种原因，使得发光体（电灯）的的发光性能出现衰减，人眼观察发现亮度下降的一种现象。光衰减现象，无论是在白炽灯、稀土三基色紧凑型荧光灯还是在最新型的LED节能灯，都会有，只是不同的灯发光原理不同，导致光衰出现的原因也会有所不同。

但是，计算光衰的公式都是一样的：

N小时的光衰=1-（N小时的光通量/0小时的光通量）

传统的白炽灯会因为灯泡的大小和钨丝的蒸发量引起光衰。而传统的节能灯（稀土三基色紧凑型荧光灯）的光衰则是由如下几个方面的原因造成的：1）荧光粉劣化，在节能灯的工作过程中，紫外线会使得荧光粉产生色心，导致灯内产生新的吸收带，从而使荧光粉的亮度出现衰减；2）吸光薄膜的形成，节能灯经过长时间的放电工作之后，在荧光粉的表面会形成一层黑色的吸光薄膜，这层吸光薄膜的存在会造成光输出的减少；3）灯管黑化，在节能灯工作的时候，玻璃管的表面会有大量的汞离子或者汞原子存在，汞离子会与玻璃管内的其他例子进行离子交换，长年累月下来，玻璃管将会被黑化，从而导致节能等出现光衰，影响节能灯的发光效率。

LED节能灯虽然比白炽灯和传统的节能灯都有所改良，但是LED灯也不能完全克服光衰的问题。由于LED灯一般都是采用的蓝光晶片加黄色的荧光粉调出来的白光。因此，LED选用的晶片稳定性和散热性能的好坏也就直接影响到了LED节能灯的光衰，如果晶片本身的稳定性能较差，再加上散热性能一般，则晶片很容易老化，造成LED节能灯出现光衰。

从实践中来看，我们可以发现一个比较明显的趋势，传统的白炽灯的光衰现象最为严重，随着使用的时间的延长，一般的白炽灯不需要多久就会出现光衰减现象；稀土三基色紧凑型荧光灯的光率现象次之，它的使用寿命也要比白炽灯要长很多；LED节能灯的光衰减现象最小，其使用寿命一般也最长。

4 结论

由于节能灯相较于白炽灯在发光效率和光衰控制方面都要好于一般的白炽灯，因此，节能灯能够大幅的节省我们的日常照明用能源，提高我们现有能源的可持续发展能力。然而，从目前来看，节能灯也面临着一场新的变革，LED节能灯由于在发光效率和光衰控制方面有着更为出色的性能，在给传统的稀土三基色紧凑型荧光灯带来较大的压力的同时，也是我们有了更多的选择。

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