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專家揭秘:燈是如何衰老的?

文章附圖


核心提示:世界上壽命最長的一只白熾燈泡今年有多少歲?它今年已經115歲。至今仍工作在美國利弗莫爾消防站內。

世界上壽命最長的一只白熾燈泡今年有多少歲?


它今年已經115歲。至今仍工作在美國利弗莫爾消防站內。為了觀察這只百年燈泡,人們特意在它周圍安放了實時監控器,據稱,這只燈泡已經“干掉”了2個視頻監控器。



這只百年燈泡從1901年開始工作,至今已連續工作了115年。除了停電故障外,這只燈泡只在1976年和2013年里各熄滅一次。1976年,消防隊員給燈泡搬家的時候,為了不損壞燈泡,他們沒用螺絲刀把燈泡擰下來,而是切斷吊繩,在警察和消防車的護送下,移置到別的地方繼續工作。


人們精心呵護這只百歲燈泡。據了解,利弗莫爾燈泡是一只手工吹制的白熾燈,內置碳質燈絲。研究人員將百年燈泡的仿制品和普通燈泡進行對比后發現,利弗莫爾燈泡和普通燈泡的不同點主要表現在兩個方面:

一、它所用的燈絲比普通燈絲粗了8倍;

二、百年燈泡所用的燈絲有可能是由碳絲做成的半導體。


普通燈泡的導體溫度越高,導電能力就會下降;但是百年燈泡的導體溫度越高,其導電能力會增強。


然而,科學家至今還沒有弄清楚利弗莫爾燈泡長壽的確切原因。盡管不清楚燈泡開始工作的確切日期,但消防隊員將每年的6月18日定為它的“生日”。


"Livemore“,翻譯成中文就是”活得更長“,所以這個燈泡在美國加州“活得更長地區的活得更長消防站”一直亮了100年以上,如果以115年計算,這個燈真正點亮了100萬多小時!


這不得不說只是個神奇的例子,由于各種原因,我們平時的使用經歷通常是:剛買回來的燈,使用時是很明亮的。使用時間長了,燈的亮度就慢慢變低,直到最后熄滅。


我們都知道這是燈具的壽命在慢慢縮短,等到有一天完全不亮了,也就壽終正寢了。很多人不免疑惑,燈具為什么都會有這樣一個過程,是什么原因造成的?其實,說到底這就是燈具的光衰問題,簡單點兒說,燈具和人體一樣,隨著使用壽命的增長,燈具的功能機制是在不停下降的。無論是白熾燈、熒光燈,還是 LED 燈都避免不了光衰問題。


燈具的光衰,就是指燈具在經過一段時間的點亮后,其光強會比原來的光強要低,而低了的部分就是燈具的光衰。不同類型的燈具,造成光衰的原因不同。


普通白熾燈光衰



對于普通白熾燈來講,燈泡泡殼越大,光衰越小,即與鎢的蒸發量沉積擋住光輸出成正比。而充氣燈泡由于部分氣體阻止鎢絲蒸發,所以光衰會比較小。


如果是白熾燈用相同燈絲,做在不同大小泡殼里,相對來說同一時間點的光衰的確大泡殼的比小泡殼的小。另外,同樣是充氣泡,大玻殼的燈泡內部空間大,氣體對流到玻殼有比較大散熱面積,相對小玻殼燈的溫度低很多,則燈絲的溫度也相對低,發光效率低,鎢絲的蒸發率也低,所以光衰較小。


熒光燈光衰



白熾燈會因為燈泡的大小和鎢絲的蒸發量引起光衰,熒光燈的光衰原因則相對比較復雜,一般是由以下幾個原因造成的:


◆ 熒光粉劣化,在熒光燈工作過程中,紫外線會使得熒光粉產生色心,導致燈內產生新的吸收帶,從而使熒光粉的亮度出現衰減。


◆ 吸光薄膜的形成,熒光燈經過長時間的放電工作之后,在熒光粉的表面會形成一層黑色的吸光薄膜,這層吸光薄膜的存在會造成光輸出的減少。


◆ 燈管黑化,熒光燈工作的時候,玻璃管表面會有大量的汞離子或汞原子存在,汞離子會與玻璃管內的其他離子進行離子交換,長年累月下來,玻璃管會被黑化,從而導致熒光燈出現光衰,影響發光效率。


圖:T5 熒光燈典型光衰曲線圖


LED 燈光衰



LED 燈具雖然比白熾燈和熒光燈都有所改良,但是也不能完全克服光衰問題。針對 LED 的光衰主要有以下二大因素:


LED 產品本身品質問題

◆ 采用的 LED 芯片品質不好,亮度衰減較快。

◆ 生產工藝存在缺陷,LED 芯片散熱不能良好的從PIN腳導出,導致 LED 芯片溫度過高使芯片衰減加劇。

使用條件問題

◆ LED 為恒流驅動,有部分 LED 燈采用電壓驅動原因,使 LED 衰減過快。

◆ 驅動電流大于額定驅動條件。


其實導致 LED 產品光衰的原因很多,但最關鍵的還是散熱問題。散熱性能越好,LED 工作溫度越低,光衰越小,LED 壽命就越長。



圖:LED 燈典型光衰曲線圖


光衰是燈具工作的一個必經過程,我們在挑選燈具時,應盡量挑選質量和散熱性能較好的燈具,在使用過程中也應盡量減少燈具的工作負荷,才能延緩光衰速度,延長燈具壽命。


是否要應付光衰,因地而異


首先看照度的需求,如果一個辦公區域的話,工作面照度真的可能需要 300lx,如果不達標就會帶來容易疲勞等不適感。


但對于一個酒店而言,300lx 和 200lx 真的有區別嗎?其實沒什么區別,因為那個時候照度已經不重要了,更重要的是照度的分布是否符合氛圍和場景的轉換營造目的,以及眩光的控制,在酒店應用中我們更關注的是這個,人走進去的感受,300lx 和 200lx 其實沒有太大的區別,因為人的視覺感受彈性很大。


比如某沙龍舉辦場地的照度,最高的地方超過 1000lx,最暗的地方 10lx,我們不也感覺挺舒服的嘛,而且這樣明暗的對比還挺有氛圍,酒店就需要這個效果,所以對于酒店來講,照度并不是那么重要,也就是說,一定范圍的光衰并不那么重要。


圖:巴厘島W酒店內部。高明暗對比的運用手法,是從戲劇舞臺照明引用而來的方式,讓空間有了層次和故事性,所以,可以說在這些區域中,不均勻的照度,反倒是必須的。


圖:體育場館,均勻、標準的照度要求,就變得非常嚴苛,光衰就是必須要充分考慮并且有效應對的因素。

但是辦公場所、博物館、體育館這些地方,就要求必須達到嚴格照度的標準,而且LED光源壽命比較長,我們就需要考慮在兩年后還是得達到那個標準,因此我們在一開始設計的時候,就要留有裕量。


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