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慳電膽俗稱為節能燈,又稱為省電燈泡、電子燈泡、緊湊型熒光燈及一體式熒光燈,是指將熒光燈與鎮流器(安定器)組合成一個整體的照明設備。節能燈的的尺寸與白熾燈相近,與燈座的介面也和白熾燈相同,所以可以直接替換白熾燈。因為節能燈的光效比白熾燈高得多,同樣照明條件下,前者所消耗的電能要少得多,所以被稱為節能燈。
[編輯] 省電燈泡樣式
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/Compact_flourescent_straight.JPG/90px-Compact_flourescent_straight.JPG
柱狀
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/40/Compact_flourescent_globe.JPG/93px-Compact_flourescent_globe.JPG
球狀
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/77/Compact_flourescent_flood.JPG/90px-Compact_flourescent_flood.JPG
附反射面
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0f/CompactFluorescentLightBulb.jpg/82px-CompactFluorescentLightBulb.jpg
一個 20 W 的慳電膽和一個 100 W 的普通燈膽能提供相約的光度,但慳電膽消耗的電功率少得多。
一般白熾燈泡 (普通燈膽) 的平均壽命為 750 到 1000 小時,所以要經常更換。更換燈膽時要小心,因為剛燒壞的燈膽仍然是很熱的。相比之下,緊湊型節能熒光燈 (慳電膽) 的壽命就長得多了,而且操作的溫度較低,也可以節省電力。
為甚麼慳電膽的操作溫度較低,又能為我們節省能源呢?要解答這問題,我們就需要知道普通燈膽和慳電膽的操作原理有何不同之處。
慳電膽的操作原理跟熒光燈 (光管) 非常接近。慳電膽的好處是它的體積跟普通燈膽差不多,因此可以替代普通燈膽安裝到燈飾上。熒光這種發光方法跟普通燈膽的發光方法非常不同。
白熾燈泡 (普通燈膽)
普通燈膽的發光部份是一條又長又細而且捲成線圈狀的金屬絲 (一般是鎢絲) 。它是一個捲在細小空間的電阻,當燈膽通電後,電流流過這電阻,把它加熱至超過 2000 oC 的高溫。鎢絲在這高溫下發射出電磁輻射,其中只有小部份是可見光。儘管我們需要的只是可見光的部份,燈膽也同時發射出大量不可見的紅外輻射。事實上,紅外輻射帶走大部份的能量。紅外輻射會把物件加熱,所以如果你把手放近燈膽,便會感受到熱力。因此,普通燈膽的效率很低,大約只有 5-10 % (因大部份的電能用在產生不需要的熱,而不是可見光)
熒光
慳電膽不是透過加熱物質而發出可見光的,而是透過一個稱為熒光的過程。熒光是當某些物質 (如磷光體) 吸收某個波長的輻射 (電磁波) 後,再發射出另一個不同波長的輻射的過程。在熒光燈中,磷光體吸收的是紫外輻射而發射的是可見光。在早期的光管內,只會使用單一的磷光體,發出的可見光是冷冷的白光。現代的慳電膽內腔塗上了三種的磷光體。當紫外輻射被三種磷光體吸收,磷光體便會分別發射出紅、藍、綠三種顏色的光。只要三種磷光體的份量適宜,就能產生顏色適合照明的可見光。
慳電膽
我們討論過慳電膽以熒光的過程產生可見光的原理,但仍未解釋電能如何轉換成紫外輻射,使熒光過程能在慳電膽腔內發生。原來在慳電膽腔內注有低壓的隋性氣體,一般是氬。在隋性氣體的環境內有少量水銀蒸氣。慳電膽腔內兩端各有一條細小燈絲作為電極,還有一個叫鎮流器的裝置用來控制施加在兩個電極之間的電壓。
當慳電膽操作時,電流流過電極燈絲,把它加熱,使電子容易離開燈絲。鎮流器控制施加於電極之間的電壓。在低氣壓的環境內,電壓使電子脫離加熱了的燈絲,沿著慳電膽腔內加速。這些電子與慳電膽腔內的水銀原子碰撞,把能量傳到水銀原子,使水銀原子受激發。基於水銀原子內電子的排列,受激發的水銀原子主要以紫外輻射把這能量釋放。塗在慳電膽內腔的磷光體把這些紫外輻射轉換成可見光,完成由電能轉換成光的過程。
慳電膽的運作可分為兩個過程:一是當電子和水銀原子碰撞時,電能轉換成紫外輻射,二是磷光體把紫外輻射轉換成可見光。由於兩個過程的效率頗高,慳電膽的效率遠比普通燈膽為高。一般的慳電膽所消耗的功率,只為同光度燈膽的 20 %。