螢光燈之簡介

螢光燈種類很多，主要的分類有：普通螢光燈(日光燈)、高強度放電燈 (H.I.D)、水銀燈、高壓鈉燈和複金屬鹵素燈等。發光原理都類似，只是使用的範 圍不一樣。日光燈是使用最廣的照明設備，所以接下來介紹的原理與特性以日光 燈為主。

2.1.1 日光燈的構造

日光燈的構造如圖2-1[5]，可分成燈絲(電極)、水銀、螢光質和玻璃管部分：

(1) 電極(燈絲)：電極是日光燈進行氣體放電時電子的供應者，主要由鍶、鋇等 鹼土族金屬氧化物構成，塗佈在以鎢絲繞成的螺旋絲上。電極的塗佈物質必 須不易蒸發、發濺，又容易發射電子，電極設計的好壞直接影響到日光燈的 使用壽命。

(2) 水銀：當水銀原子由受激態變成基態就會放出紫外光。目前新型的日光燈產 品，大多採用汞齊來取代傳統的液滴狀水銀，可以得到較穩定的光輸出。

(3) 螢光質：塗在玻璃內管的螢光物質，會吸收波長較短的紫外光放出波長較長 的可見光。

圖2-1 日光燈管的構造

2.1.2 日光燈的發光原理

日光燈能夠發光乃是因為氣體放電(Discharge)的關係。所謂氣體放電是指電 流流過特定氣體時產生的放電現象[5]。

氣體放電發光的流程由圖2-2 和圖 2-3 說明：當圖 2-2 的電壓由零開始增加 時，陰極因光電效應而產生電子，當電壓加大時，會使電子的動能增加。電子與 管中的氣體原子碰撞，造成原子變成電子和陽離子的電離現象。電離現象的持 續，會使管內的電子呈倍數增加，如雪崩一般。而陽離子隨著電場的方向飛向陰 極。當外加的電壓的繼續增加而超過一臨界的電壓時，會使陰極產生二次電子，

使放電管進入自持放電狀態，造成大量電流導通。

氣體原子受電子撞擊激發而變成受激原子，此時的狀態非常不穩定，會自動返回基 態，放出光輻射，通常放出的光輻射是屬於紫外光波長，為了得到可見光，必須在透過 螢光物質將紫外光轉換成可見光。

一般的日光燈管發光，與氣體放電管的原理類似。日光燈的種類有很多種，

主要分類是以有沒有預熱來區分，所謂預熱是指燈管在啟動前是否有利用電壓或 電流來加熱電極，使得電極容易發射熱電子，經過預熱階段，燈管就容易導通。

燈梢 電極(燈絲) 玻璃管(內表面塗螢光粉)

心柱 水銀蒸氣

燈座

型，則需要更高的電壓強迫燈管導通。

V

A

圖2-2 氣體放電實驗圖

圖2-3 氣體放電發光流程 陰極光電效應產生電子

電子在電場中加速

湯生雪崩

自持放電

電子撞上氣體原子

激發

受激原子返回基態輻射紫外光

紫外光碰到螢光物質轉換成可見光