欧盟生态指令对荧光灯的挑战及技术应对[2]

　　关于法规实施的时效，第一阶段(2010.4.12起，法规生效1年后)主要规定了T5和T8双端荧光灯的能效要求，非一体化镇流器荧光灯的显色指数不低于80。第二阶段(2012.4.12起，法规生效3年后)将对第一阶段T8双端荧光灯的要求扩展至第一阶段没有涉及的其他所有规格的双端荧光灯，非一体化镇流器荧光灯的光通维持率和灯管残存率应满足表3和表4的规定。

　　欧盟244/2009/EC, 245/2009/EC和347/2010/EU和无疑对我国的荧光灯生产提出了巨大的挑战，尤其是对于35 W以上功率的产品提出了较高的要求。而且，考虑到欧盟的巨大影响力，这些法规具有一定的示范效应。随着全球能源危机的不断加剧，越来越多的国家将会关注这些对荧光灯等照明产品推行的强制性的最低能效要求。欧盟是我国紧凑型荧光灯的重要出口地，占总出口量的20%左右[12]。因此，我国荧光灯企业要进一步扩大欧盟市场，必须提出技术应对，重视产品的生态性能评估，通过技术改进和工艺发展来进一步提高产品的性能。

　　3. 技术应对

　　针对欧盟生态指令在光效、光通维持率和残存率等方面的要求，需要明确影响这些参数的主要因素，有针对性地开展研究开发。

　　3.1 提高光效

　　在现有的技术条件下，通过提高放电效率和荧光粉的转换效率，将紧凑型荧光灯的光效提高到85 lm/W，直管荧光灯的效率提高到110 lm/W是可能的。

　　(1) 提高放电效率

　　对紧凑型荧光灯，可以用增加弧长的方法来提高放电效率。在维持输入功率不变的条件下，提高管压就意味着减小电流，这将降低放电正柱的弹性碰撞损失和管壁损失，因而254 nm辐射的效率将提高。

　　另外，改变气体成分、气压和冷端温度也可以提高放电效率。在灯内充一定比例的氪气可以提高放电效率。对T2灯，可以适当提高管壁负载，使冷端温度达到最佳的50 ℃，如图3所示[13]。另外，T2灯充氩气时254 nm辐射效率最高的气压是5 Torr, 如图4所示[14]。

　　(2) 提高荧光粉的使用效率

　　荧光灯中使用的三基色荧光粉技术已经成熟，开发实用的多光子荧光粉的困难很大，因此254 nm激发的荧光粉的量子效率已难有提高空间。在紧凑型荧光灯中，185 nm谱线的能量约占输入能量的10%, 如能开发出将185 nm辐射高效转化为可见光的荧光粉，可将紧凑型荧光灯的光效提高几个百分点。

　　最近稀土价格大幅上涨，导致三基色荧光粉的价格翻番。但仍不能使用卤磷酸钙荧光粉，因为那将大幅度降低光通维持率。可以设法改进涂粉工艺，尽量减少生产过程中荧光粉的消耗，涂敷均匀的荧光粉涂层，这样在保证光通量的前提下可以减少单灯荧光粉的用量。对螺旋型紧凑型荧光灯，自动涂粉机的开发不失为降低荧光粉用量的办法[15]。

　　3.2 提高光通维持率

　　荧光灯涂半透明氧化铝保护膜工艺在我国已经普及。保护膜减少了玻璃管和荧光粉界面钠汞齐的形成，可以有效提高光通维持率。但在膜层连续性、致密性、均匀性的控制方面还可以改进。新型纳米氧化铝的使用可以提高成膜品质。

　　由于用悬涂的方法形成的氧化铝膜不可避免地存在膜的连续性不够好问题，因此新型氧化物保护膜材料和工艺值得继续研究。氧化铝或氧化钇透明连续膜已在大功率低压汞灯中得到了成功应用，也可以尝试在荧光灯中使用。其工艺原理是在玻璃管内表面涂敷有机铝或有机钇，加热分解后得到透明的氧化铝或氧化钇的连续膜，其隔离汞与玻璃管接触的效果比半透明膜更好。

　　荧光粉包膜和高性能汞齐技术和工艺也值得研究，这既可以减少充汞量(实现直管荧光灯充汞3 mg, 紧凑型荧光灯充汞1~1.5 mg)，又可以减少汞原子扩散到荧光粉晶体中引起荧光粉发射性能的劣化，提高光通维持率。

　　3.3 延长灯的寿命

　　荧光灯的启动过程中，灯丝温度经历由室温到约900 ℃的过程，需要控制加热的速率，使预热时间内灯丝热点的温度达到最佳电子发射温度，既不会欠加热引起电极溅射，又不会过加热导致过量的电子发射材料蒸发损失。恰当的灯丝加热应使灯丝的热/冷电阻比RH/Rc=4.25~6.25。灯丝的预热策略有两种：恒流加热[15]和恒压加热[16]，其加热速率如图5所示。

　　图5 T8灯的灯丝在恒压(6 V)和恒流(900 mA)下的热/冷电阻比随时间的变化[16]。

　　荧光灯电极上贮存的电子粉越多，灯的寿命就越长。在电子粉量一定的条件下，提高电子粉的发射性能和耐离子轰击能力，也可以延长灯的寿命。

　　结合高品质的电子粉和电子镇流器的预热启动，完全可以将直管荧光灯的寿命提高到20000~30000 h, 紧凑型荧光灯的寿命提高到15000~20000 h。

　　综上，欧盟的生态指令对荧光灯提出了很高的要求。通过提高放电效率和荧光粉的转换效率，改善半透明氧化铝膜的成膜品质或涂敷涂膜氧化铝膜，采用合适的灯丝预热策略，达到欧盟生态设计要求是完全可能的。

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