2008年10月22日 星期三

T5 T8 T9 日光燈管介紹

T5/T8/T9皆屬於螢光燈管,基本發光原理相同,都是利用燈管電流引起汞蒸氣去刺激燈管內壁的螢光塗料發光,差別主要在於燈管管徑的不同,含汞量的不同。其實市售的螺旋、3U、球型省電燈泡,PL-BB燈、PL燈、甚至LCD電腦螢幕、液晶電視螢幕的背光源,都是一樣的發光原理。基本的發光效率端看燈管型狀,越直越長者,管電流容易通過,效率則越高,燈管越細則所需汞量越少,管電壓高,但是管電流小,亦有較高效率。

有興趣深入了解的請回學校上課,下面

師大--日光燈的物理


T9燈管

東亞_t9
[圖為一般T9燈管,非三波長]

為台灣最常見的日光燈,打從每個人出生從阿公阿嬤家看到大的就屬於這種燈管。

T9日光燈管口徑9/8英吋(29mm),早年大多使用傳統的電感式安定器加上小氖氣啟動器點燈和輸出電流供燈管發亮,缺點是小氖氣啟動器易老化使得點亮漸漸不易,後有改良型的電子式起動器取代,效果與壽命較小氖氣啟動器點燈較佳,但點亮之後的燈管電流依賴電感式安定器維持,電感式安定器利用電感的衝放電原理隨電力系統60Hz對放對燈管的電壓電流,隨之缺點便是燈管實際上隨著60Hz交流電,每秒閃爍60Hz,雖已超過人類視覺暫留作用的24Hz(電影就是24Hz,每秒24張135 film通過投影機),但長時間仍會感到不舒服。且電感安定器就像是線性的變壓器一樣,當電力系統存在電壓波動(因其他設備拉載,產生電壓降,影響電壓便動率),二次測隨電力系統電壓一起波動,造成閃爍,以及突波可能使得燈管電流波動,加速燈管黑化老化。

近年開始有電子式的T9燈管安定器,依設計分為不同種類,優點是使得燈管點亮更為穩定,並且因可以有穩定的電流輸出,靠feedback設計,就像電腦的電源供應器可以穩定輸出二次測的12V或5V電源,並不易受一次測的電壓變動率影響,燈管輸出更亮更穩定。

就環保上來說,T9燈管的缺點為其含汞量是T5燈管的五倍或是T8的三倍,若沒有適當的回收制度,累積的汞汙染量相當大,一般認為T9含汞量在每一支15mg左右。

一般T9燈管分為

T9 長度 流明(lm) 瓦數(W) lm/W估計
T9-18/20W
604mm 1150 18/20 64/58
T9-38/40W 1198mm 3400 38/40 89/85

注意到了嗎!?兩支18/20W T9加總流明數少於一支38/40W,正說明了螢光燈的效率特性,下面T8和T5也是一樣,燈管越長者,效率越佳。

上表所列T9燈管為三波長型(Hi-Vision or Tri phosphor),至於沒有三波長螢光塗佈者光效更差,應不再使用,所以這邊不做討論。此估計數據應為電子式Rapid start type或Instant starttype 測出,傳統電感式安定器應比較不容易設計到此效率。而使用Program start type則可得到更高效率,約90~108lm/W左右,你可能不知道。請看下篇測試--環保非T5日光燈不可!?(站內)

一對一Ballast
[T9-38W,一對一的安定器,測得值0.27A,MF11381FL,耗電115*0.27=31.05VA,效率3400/31.05=109.5lm/W]

註:節能標章全球資訊網上中國電器(東亞)FHF38N-EX,發光效率(Lm/W): 108.42

T8燈管

philips_t8
[圖為一般T8燈管,非三波長]

T8日光燈管口徑8/8英吋(26mm),可分為三種歐洲、美國、日本等三種規格。在歐洲 T8燈管可以配合傳統銅鐵式的安定器,或電子式安定器來使用,但在美國及日本的T8燈管為高頻燈管,必須專門使用電子式安定器。

一般T8燈管汞含量仍略高於T5燈管,但飛利浦宣稱其T8與T5燈管汞含量每支皆低於3mg,並停產所有高含汞的燈管。(T9約15mg)

T8燈管分為

歐規 長度 流明(lm) 瓦數(W) lm/W估計
T8-16W HF* 604mm 1400 16 87.5
T8-18W 595mm 1350 18 75
T8-36W 1213.6mm 3350 36 93
*僅能使用高頻點燈(電子式安定器)

日規美規 長度 流明(lm) 瓦數(W) lm/W估計
T8-17W* 24in 1200 17 71
T8-25W* 36in 2050 25 82
T8-32W* 48in 2950(3100)** 32 92(96)**
*僅能使用高頻點燈(電子式安定器)
**使用特定安定器,應該是Program start type。


上面只列出使用 T8 Medium Bipin的T8燈管型式,早期國外多使用Rapid start type ballast,所以宣告數據應是以此種安定器測出,今Program start type ballast漸漸被使用,可得到更好的效率(優於燈管marking上宣告),實際上已經和T5不分軒值,可做到101lm/W左右。

註:節能標章全球資訊網上台灣松下(Panasonic)FL40SS.EX-L/36,發光效率(Lm/W): 101.4


T8的燈頭種類:
T8燈頭
[其中T8 Medium Bipin和 T9燈頭是一樣的,台灣可見到的Philips T8-36W就是用此燈頭和T9燈座相容]


T5燈管

T5_1 T5_2
T5日光燈管口徑5/8英吋(16mm)。相對於傳統T9日光燈管口徑9/8英吋(=2.9公分),或T8日光燈管口徑8/8英吋(=2.6公分),T5日光燈管口徑較細小,但其發光效率卻高於T9與T8燈管。T5必須專門使用電子式安定器。

原先,T5日光燈管只有低功率(低瓦數)4W,6W,8W,13W四種規格。低功率T5日光燈管之使用已經有數十年,因為低功率T5日光燈管之光通量不高,無法作一般照明或主照明之用,僅能用於近距離照明、輔助照明或裝飾用途,故甚少人知道T5日光燈管。

迨至1994年,飛利浦推出高功率T5日光燈管,德國歐司朗、美國GE、日本各廠相繼加入高功率T5日光燈管開發的行列並推出產品。從此,T5日光燈管正式登上21世紀照明產品之主流地位。

1999年,中國上海首度推出高功率T5日光燈管,上海的T5日光燈管採用固態汞(汞鈦合金)製造,非常環保。雖然生產技術很成熟,但是當時使用的機器設備是由老舊的傳統T9機器所生產,燈管品質未臻完美。2000年3月,由台灣製造所製造,全世界最新最先進的電腦控制自動化T5日光燈生產線,在大陸東莞試?成功,同年9月正式產出高品質T5日光燈管。其後,台灣製造或台商在大陸製造之自動化T5日光燈生產線,陸續銷售給中國大陸的業者。幾年來,已經有20條以上的自動化生產線在大陸運轉。這些自動化T5燈管生產線提高了中國大陸T5燈管的品質,使中國大陸成為T5日光燈管的世界工廠。而台灣本土,僅有一條老舊的人工式生產線在生產小功率T5日光燈管(4W, 6W, 8W, 13W, 14W),大功率T5燈管無法生產。雖然台灣的生產技術很好,但終究敵不過新型自動化生產線且人工便宜的大陸產品。台灣兩大日光燈廠-中國電器(東亞牌) 與台灣日光燈(旭光牌),在此一領域缺席,這兩家公司沒有生產T5日光燈管,不是因為T5燈管不好,而是每賣一支T5燈管,T9燈管就會少賣一支。因此,台灣只能仰賴世界三大廠牌(飛利浦,歐司朗與奇異)與大陸的供給。世界三大廠牌的價格非常貴,大陸燈管的品質良莠不齊,運到台灣又需認證,業者與消費者只好忍受三大廠牌之高價剝削。T5燈管所使用的材料比T9燈管少,但價格卻比T9燈管貴很多,這是很不合理的。

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上面T5介紹引述T5日光燈管之演進

T5燈管水銀劑約為傳統燈管的20﹪(T9),即水銀污染僅有原有的20﹪。

燈管管徑縮小,等於光源縮小,對於燈具製造有以下幾個優點——
1. 光源截面積的縮小使光的投射擴散或集中角度能控制得更好,使燈具的器具效率更高。
2. 光源直徑的縮小使燈具在相同的光擴散性及眩光控制下,其燈具的厚度能真正減低,達到6公分以下,燈具的體積縮小可以減少原材料的使用。

另外,以往傳統燈管所使用的為液態水銀而液態水銀在恒溫下是以液態呈現,所以當燈管被廢棄時,只要燈管一破裂,水銀立刻以液態進入地下,更滲入地下水源或河川,其中所造成的污染是永遠存在的,也是在生態中循環的,對生物的殘害也是永遠的。

而T5燈管所使用的是汞合金,在恒溫狀態下是固態的方式存在,僅有在燈管高電壓激發的狀態下是呈氣態的,只要燈管一破裂,水銀合金一接觸常溫,即呈固態,所以T5燈管的水銀污染,機率大幅縮減。

T5除了14W以下的可用傳統安定器(效率差),現行大多做14W以上,為當今最有效率的螢光燈管,須搭配電子安定器使用。

T5高效率 長度 流明(lm) 瓦數(W) lm/W估計
T5-14W 22in 1275 14 91
T8-21W 36in 2000 21 95
T8-28W 46in 2750 28 98
T5-35W 58in 3450 35 99


T5高輸出 長度 流明(lm) 瓦數(W) lm/W估計
T5-24W 22in 1895 24 79
T5-39W 34in 3320 39 85
T5-54W 46in 4740 54 88
T5高輸出是為了需要單位面積比較大的亮度,或是裝設燈具位置(挑高)較高時使用,效率無法和T5高效率燈管比擬。


T5燈管的宣告流明,應是以Program start type ballast測出,可從國外燈具原廠燈+原廠ballast型錄看出。若使用Rapid start type或Instant start type則有可能效率下降。

T5-35W 電流 T5-35W Ballast
[左圖:T5-35W HE實測得的電流大小,0.29A,耗電115*0.29=33.35VA,效率3300/33.35=99lm/W]
[右圖:安定器spec,內容如下]

然則T5雖為新一代日光燈管,是否能完全沒有缺點替代T9、T8、T6(此篇先不做討論同為使用固態汞的T6)!?
T9因為含汞率高,若無法降低,將面臨淘汰命運被T8或T5取代,然則相較於T8,T5仍有些缺點。

T5_fault

低溫光衰

上圖可看出,相較於T8,T5有明顯的低溫光衰特性,較不適用於低溫環境,個人推測因固態汞不易於低溫環境氣化激發螢光粉體。當其光衰,相對效率就會不若T8,舉例20 度C 環境溫度(Ambient),T5已光衰超過20%,T8 仍有100%光輸出;現今技術T8與T5幾乎在耗電效率上可以做到相差無幾,當選擇使用的時候,務須考慮環境條件。


根據經濟部能源委員會編印的便利商店節能技術手冊如下圖所示:
法規1
法規2
[法規:CNS691]

以40W燈管為例(不管你是T5、T8、T9)非三波長燈管效率需達72-81lm/W或是三波長84-90lm/W(預熱起動);非三波長燈管效率需達75-77lm/W或是三波長75-84lm/W(瞬時起動)。

以業界技術其實可以遠超過法規。無可厚非,法規必跟隨界標準之後,不然要叫技術稍微落後的小廠都不要做了嗎!?不過這個標準跟我們可以做到的節能減碳有段距離,只要良好的安定器搭配,要做到90lm/W並不是難事。相反的,如果你量測你的燈具,效率低於法規,你需要檢討設備,是否能改善,免於做為殘害地球的元凶之一。


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相關文章:
環保非T5日光燈不可!?(站內)
T5 T8 T9 電子安定器概述

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燈管粗細
[各種日光燈]


燈頭
[各類日光燈頭]

PL E27
[圖左:各類PL燈,和日光燈一樣需要使用安定器,原理相同;圖右:自帶安定器並使用E27燈頭的螢光燈類,螺旋燈,3U燈屬於此類]

螢光燈類含汞量逐年下降的歷史
mercury

32 則留言:

匿名 提到...

您好!感謝您一系列的詳細整理,拜訪有助於了解螢光燈的原理與特性。但請教一下,此篇在T9介紹處有列一個表,講到T9-18/20W和T9-38/40W的比較。二者長度相近,效率卻大不相同。而您文字中又說到燈管越長者效率越佳,但表中數字卻不是如此。例:T9-38管長595mm比T9-18管長604mm來得短,但效率卻比它好(89>64)。是否有筆誤呢?

MOW 提到...

是筆誤,謝謝提醒,應該為1198mm或1213m,1198mm對應壓式腳座,1213對應旋轉式腳座。

Chungwei 提到...

毛大,您好:
想請問一下本篇中所提到的T5高效率與T5高輸出表中,出現的T8是筆誤嗎?(因為看到T5的表中出現T8所以提出此疑問)
另外,想請教一個問題,最近在看關於燈管方面的文章,發現有些寫的是TL5,請問他於T5有什麼不同,希望毛大若是知道的話,能幫忙解惑一下,謝謝。

匿名 提到...

毛大:

閱讀你的文章真是受益良多,想請問您對於CCFL照明設備的看法?
http://www.darfon.com.tw/tw/Power_CCFL.asp

這類產品是否具有競爭力呢??

MOW 提到...

Chungwei大您好
謝謝提醒! 是筆誤..至於TL5那是飛利浦的燈管編號, 是T5燈管沒錯...倒是沒特別研究為什麼這樣編

aqaqaqa 提到...

板大你好~~
因為最近正在做關於日光燈管T8/T9與T5的比較(成本 使用年限 使用量[燈具數VS面試]),想請問板大 是否有資料可以哪裡有完善的資料提供在下參考 感謝^^

匿名 提到...

請問T5管的有多重?連支架。

台中龍 提到...

毛大...

首先感謝您提出一個這麼好議題來討論....

T8的光通量總值的確會比T5來的高
主要也是因為發光效率其實相差不大啦!

所以..T8(36W/40w)的消耗功率卻是T5(28W)1.29倍...光通量也應該多才是正確的....

T5燈管目前在台灣也有廠商生產
品質也不錯了...
像是威力盟等公司就有在生產

另外!值得再考慮的一點...
真正在照明用途上
並非單獨只靠燈管的光通量來決定

應該連同燈具的設計...合併運用來看待...
若設計不良的燈具...即使用上T5燈管,實際的照度仍然會不足...因此被迫得多安裝一組燈...如此才會有爭議....

不過縱看國內各大廠的燈具設計,幾乎都是延用原先舊的T8、T9的燈具設計...
如此而言對T5來說...當然不公平...

或許該是這個節能減碳的熱門議題下造成的原罪吧!各家幾乎都只誇大其節能效果...原本T5 就比 T8、T9省電呀...

應該思考的是該如何在同樣照度下,節能更多的能源;或是同一程度的功率之下產生更高的照度,才是正道....

Jeson 提到...

何謂Program start type ballast??
與Rapid start type或Instant start type有何不同??

可否麻煩毛大開釋一下?
TKS

MOW 提到...

請看"各種電子安定器優缺點"此篇

Jeson 提到...

毛大:
市面上有看到T85這個東西,
依照您對照明及燈具了解的程度
T85的功效如何??
如果原本的T8已經用了電子式安定器
還可安裝T85嗎??還是原本的安定器需要拆除?

MOW 提到...

T8都裝了電子安定器,效率已經夠高了,再裝T85的目的是甚麼!? 更厲害...!?先看完相關文章吧...換裝安定器那直接裝T5就好了,何必搞得很麻煩...

T8,T5各有效率最高的安裝環境,依安裝環境選用即可(周溫)。基本上裸露或室外T8,室內反射式燈具內(聚溫)T5。

Simon 提到...

請問一下毛老大T8(管徑26),T9(管徑29)
但是兩側管貿(cap)代號皆是G13!
感覺怪怪的?

Simon 提到...

毛老大在請問一下T8日光燈管口徑8/8英吋(26mm),可分為三種歐洲、美國、日本等三種規格。
那麼T9是否也有這樣區分
另外,我在松下電工的照明總覽(P.1051),FLR110H系列直徑38mm長2367mm
那其他國家是否有定義?
是否有國際統一標準?

MOW 提到...

T8/T9 管帽本來就相容, 燈座一樣

T9目前僅台灣用, 單一規格

FLR110一管徑來看是T12, 過去美國也用很多, 目前所知T10 T12因光效較差漸漸被取代, 至於有沒有較新高效的T12我沒有多加研究

在一些大潤發賣場還看得到T12燈管

T5, T8, T12 都是國際上比較通用的規格

相關國際標準不少, 要完全弄清楚加入IEEE會員, 下載standard來看吧!!這邊超出我能力所極了, 各國也有相關標準如美國ANSI

Jeson 提到...

毛大
市面上有LED日光燈,以節能效果來看,無疑是LED日光燈效果最佳,但為何還是不普及??
就發光效率、價格、壽命與T5比較,何者較佳??可否依照您對於LED的了解,提供一些專業見解供小弟參考,tks!

Hungiou 提到...

您好~~
前一陣子到7-11發現,我家這邊的7-11使用32W燈管,燈具是東亞傳統安定器(因為我有看到起動器)...但是這種32W燈管一般來說部是都屬於高頻燈管,怎麼會搭配傳統安定器?這樣點的起來嗎?
TKS

飛翔傑克 提到...

毛大您好:
我看完了您的這幾篇文章讓我覺得獲益良多!知道說只要搭配不錯的電子式預熱安定器不論是T5 T8 T9都能有不錯的效率! 因為我的新家即將要裝潢(間接照明)
想請問一下我該選用T5? T8? T9? 來搭配電子式安定器呢?

匿名 提到...

好文章,謝謝你!

Barrys0613 提到...

毛怪你好,
看了你的文章讓我受益良多,
想請問一下, 就你的了解,
請問有關於T5和T8燈管在不同的環境溫度下, 會對燈管壽命有任何影響嗎??是否有相關的資料呢??

謝謝指教..

MOW 提到...

您好
這個我沒特別研究欸,不過燈管壽命似乎和燈絲的堅固和耐電壓衝擊有關還有燈絲上的電流微微發熱,T5管電壓高但電流較小,T8管電壓較低但電流稍大,一般來說應該低溫會比較長壽吧(溫度較高金屬材質組抗大一點(I平方R)應該比較不利壽命,不過確定的是較高的周溫,安定器壽命一定比較短。

Jacky 提到...

在台灣光屋照明看到有關T6燈管及T6電子安定器,看其內容介紹好像只有優點,不知毛怪大對這產品有無相關資訊,謝謝!

Charles 提到...

毛怪你好,
最近在研究我們公司的照明設備改善,看到你的文章真的是獲益良多,我想請問,現在大家在討論的節能燈具似乎都集中在T9,T8,T5上面,PL型的燈具相關資料比較少,是因為PL燈具有什麼特別的缺點嗎?

MOW 提到...

您好
PL燈就原理上來說和日光燈類似的,算是一種小型化的日光燈。螢光燈管基本上都有"長""直"效率就越高的特性(應該是和汞蒸氣的阻抗有關)。所以以此來看PL燈無法像長管日光燈那樣高的效率。但小型化也有其優點,像是用在書桌燈等。當然也有高效率接近日光燈效率的,但是相對來說成本就高出許多了。在經濟考量上大片面積,使用日光燈CP值還是比較高。

yoyoben777 提到...

小弟無意中在網路上搜尋到您的這篇文章,閱讀後讓小弟對日光燈管類的光源有進一步的了解,小弟想要將此篇文章引用到小弟的部落格(http://tw.myblog.yahoo.com/jw!YDXDhMOLHw4ggZ_gpeoIu9t3),不知毛大是否同意,若是不同意小弟的引用,請立刻來信告知,小弟立即刪除此篇引用,先斬後奏,請毛大海涵

日月神教-任我行 提到...

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日月神教-任我行 提到...

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匿名 提到...

真詳盡的介紹
真的是獲益良多
毛大不知道有沒有研究LED日光燈管
我有看過LED日光燈管真的滿亮的
只是有點貴...
但如果就健康的角度來看
其實還滿值得的
LED燈管真的都沒有汞嗎??

匿名 提到...

LED 之所以遲遲不成為室內的主要光源,

除了價格,

還有個很重要的原因是不太健康,

因為它的演色性(接近自然光程度)比傳統T9燈管還差。

光的顏色也很人工,眼睛看久了明顯會不舒服。

目前還有一種新的燈管技術: CCFL液晶燈管(LCD螢幕後面的光源)

最近有廠商突破良率門檻,
開始要量產了,

省電能力比T5~9好,

演色性也更好。

Kayelee 提到...

您好,

我們是螢光粉的供應商,拜讀您的文章後覺得您非常專業,想跟您請教一些問題:

1. 請問您文章中的資料都是自己研究取得的嗎?

2. 台灣兩大日光燈廠-中國電器(東亞牌) 與台灣日光燈(旭光牌),這兩家公司沒有生產T5日光燈管----請問這2家公司目前是否有意投入生產? 台灣有其他的工廠在生產T5日光燈管嗎?

3. 目前台灣是否有生產螢光粉呢?

不好意思,問了那麼多問題,由於我們急需相關資訊,希望您能撥冗回覆,謝謝!

李小姐 敬上

D.K 提到...

謝謝大大的文章
讓電子零件商的我
對於客戶又有更多LED知識可討論了

感恩

think1030 提到...

請問有人用過T6嗎。
謝謝。