2-3-1 複金屬燈啟動暫態分析
複金屬燈由啟動到穩態，會經歷以下三個階段[26]：
i. 電離(Electrical breakdown)：
氣體具有良好的絕緣性，因此複金屬燈在啟動之前，可以將 燈管視為斷路。如果想要啟動複金屬燈，就必須在電極兩端施加 一個高壓脈衝，使得氣體分子發生電離而產生電子，造成電流流 經燈管。
ii. 冷陰極發光(Cold cathode glow)：
為了保持燈管電流而不使其中斷，就必須由陰極持續不斷的 提供電子，而當陰極溫度越高就有越多的電子得到足夠的能量發 射出來，因此必須要提供燈管足夠的能量，確保陰極能穩定的提 供電子。此階段歷時甚短，此時燈管電壓以及等效電阻會快速下 降，同時電流會快速上升。
iii. 熱陰極發光(Hot cathode glow)：
此階段是燈管主要的加熱階段，此時燈管電壓以及燈管等效 電阻小於穩態值，燈管電流大於穩態值，隨著時間的增加，燈管 電壓以及等效電阻會逐漸上升，同時燈管電流也會逐漸下降，到 最後燈管會進入穩態，燈管電壓、電流將保持恆定，而燈管也可 以等效為一個固定的電阻(如圖 2-7、圖 2-8)。
圖2-7 複金屬燈啟動暫態過程 燈管電壓、電流變化情形[27]
0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 100
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 Time(sec)
Lamp Impedence(ohm)
圖2-8 複金屬燈啟動暫態過程 燈管電阻變化情形[28]
2-3-2 複金屬燈穩態分析
圖2-9 為複金屬燈燈管之電壓、電流與等效電阻對功率變化之比較圖。
其中可發現，隨著燈管功率的變化，燈管電壓與功率之間的變化接近為線 性，而燈管電流的變化則略為偏離線性。燈管的等效電阻與功率間則呈現 非線性負相關的變化趨勢。
(a)燈管電壓對功率變化圖[29]
(b)燈管電流對功率變化圖[29]
(c)燈管電阻對功率變化圖[29]
圖2-9 複金屬燈燈管參數對功率變化
圖2-10 為複金屬燈隨工作時數增加下，燈管電壓、電流與等效電阻隨 著使用時數的增加所變化的情形。由圖2-10 可觀察到，燈管的工作電壓隨 著燈管使用的時數增加而上升，工作電流隨著使用時數增加而下降，這表 示燈管等效電阻會隨著使用時數而慢慢增加。
(a)工作電壓與時數的關係[29]
(b)工作電流與時數的關係[29]
(c)燈管等效電阻與時數的關係[29]
圖2-10 複金屬燈燈管參數對使用時數的變化
圖2-11 為，以定電壓及定電流方式操作時，燈管功率隨著使用時數而 變化的情形。由圖2-11(a)顯示，以定電壓操作時，由於燈管等效電阻遞增，
燈管功率隨著時間增加而下降；同理，由圖2-11(b)顯示，以定電流操作時，
燈管功率隨著時間增加而遞增。因此，若是採用定電壓操作，將會面臨複 金屬燈隨使用時數增加，燈管功率逐漸下降，造成光輸出能量不足，影響 整體的照明；而定電流模式下，也會有複金屬燈隨使用時數增加，燈管功 率逐漸上升，使燈管因過載操作而損害並發生危險之虞。因此，採用定功 率控制是最適當的方法。
(a)定電壓操作燈管功率與工作時數的關係[29]
(b)定電流操作燈管功率與工作時數的關係[29]
圖2-11 燈管功率與使用時數關係圖