陶極熒光燈管(CPFL,CeramicPolesFluorescentLamp)是由韓國(guó)忠洲大學(xué)Dr.M.S.Yoon(尹晚焞博士)所發(fā)明。利用特殊的奈米陶瓷材料和粉末射出成型技術(shù)(PIM,PowderInjectionMolding)制成電極。由于陶瓷電極技術(shù)和傳統(tǒng)金屬電極技術(shù)完全無(wú)關(guān)，不但完全取代傳統(tǒng)的金屬電極，而且也解決了傳統(tǒng)的熒光燈管無(wú)法并聯(lián)使用、無(wú)法節(jié)能調(diào)光而不影響燈管壽命的缺點(diǎn)。是一種熒光燈管斷層性技術(shù)(DisruptiveTechnology)。奈米陶瓷電極是非金屬材料，在高溫濺射時(shí)(ionsputtering)不會(huì)和汞產(chǎn)生汞合金(amalgam)，也不會(huì)造成電極易氧化。因此，熒光燈管內(nèi)就不需添加多余的汞(只需1.6mg以上即可)，完全改善了金屬電極容易氧化，壽命短的缺點(diǎn)。陶極熒光燈管(CPFL,CeramicPolesFluorescentLamp)，更具有低表面溫度的特性(約在攝氏45°C以下，一般熒光燈管皆高于75°C)。其它無(wú)論在輝度、照度、光效等方面皆優(yōu)于現(xiàn)有熒光燈管。更重要的是，在節(jié)能調(diào)光的條件下，又不影響其壽命。CPFL是一種新光源，同時(shí)也重新定義了節(jié)能調(diào)光的概念。是一種次世代的環(huán)保、節(jié)能、減碳的高科技產(chǎn)品。有關(guān)CPFL，CeramicPoleFluorescentLampCPEL是由韓國(guó)忠洲大學(xué)的Dr.M.S.Yoon與其研究助手Mr.Hur所發(fā)明，將此技術(shù)原理以「FluorescentLampHavingCeramic-GlassCompositeElectrode」之名發(fā)表，2007年1月由盛陶盟(SantomaLtd.)的執(zhí)行長(zhǎng)林文飛先生正式命名為FCeramicPoleFluorescentLamp；CPFL(陶極熒光燈管)」，并申請(qǐng)PCT及韓國(guó)專利。在2008年的五月，由盛陶盟代表人林文飛先生與Inove代表人Dr.M.S.Yoon簽署專利共同持有合約，于同年八月通過(guò)韓國(guó)專利，并以PCT優(yōu)先權(quán)主張同步向全球申請(qǐng)專利中。圖1.CPFL工作原理圖如圖1.CPFL使用非金屬奈米陶瓷材料作為熒光燈管的電極，將其熔接于燈管兩端，藉由變頻器(Inverter)產(chǎn)生諧振頻率、交流電壓和電流，再經(jīng)由奈米陶瓷電極產(chǎn)生空間電荷(spacecharge)進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)力電場(chǎng)。此電場(chǎng)可以瞬間離化燈管內(nèi)的汞及惰性氣體的負(fù)電子，達(dá)到等離子態(tài)(Plasma)。交流電壓與電流在兩奈米陶瓷電極間交替產(chǎn)生充電與放電的功能，而讓離子能不斷的釋出與回歸。當(dāng)汞的負(fù)電子(e-)回歸時(shí)，會(huì)放出不可見(jiàn)紫外線，紫外線再透過(guò)磷質(zhì)熒光物折射而轉(zhuǎn)為可見(jiàn)光，這就是CPFL的發(fā)光原理。CPFL特殊的結(jié)構(gòu)如圖1.，其電氣特性類似于外部電極或稱無(wú)極熒光燈管，EEFL(ExternalElectrodeFluorescentLamp)，但結(jié)構(gòu)卻類似熱陰極，HCFL(HotCathodeFluorescentLamp)或冷陰極，CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp)。因此，無(wú)法以現(xiàn)存的熒光燈管種類如HCFL、CCFL或EEFL來(lái)分類。所以，才重新命名為CPFL，CeramicPoleFluorescentLamp。☆CPFL熒光燈管的斷層技術(shù)和其技術(shù)優(yōu)勢(shì)CPFL使用非金屬奈米陶瓷材料作為熒光燈管的電極，將其熔接于燈管兩端如圖1.

圖1.CPFL之陶瓷與燈管熔接圖其結(jié)構(gòu)和陶瓷材料與傳統(tǒng)的熱陰極（HCFL,圖2）電極、冷陰極（CCFL,圖3）和外部電極（EEFL，圖4）等金屬電極技術(shù)完全無(wú)關(guān)，因而稱為斷層技術(shù)（DisruptiveTechnology）。圖2.HCFL圖圖2.HCFL圖3.CCFL圖4.EEFL由于其特殊的結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的奈米陶瓷配方而改善了所有金屬電極的缺點(diǎn)敘述如下：1.利用特殊奈米陶瓷電極產(chǎn)生空間電荷（Spacecharge）形成強(qiáng)大電場(chǎng)，瞬間產(chǎn)生二次轟擊，進(jìn)行快速電離汞蒸氣和惰性氣體達(dá)到等離子態(tài)，不需啟動(dòng)電壓，不需預(yù)熱。如圖5.1

Time(T)圖5.1CPFL啟動(dòng)流程2.非金屬電極，在高溫濺射時(shí)(ionsputtering)不會(huì)和汞產(chǎn)生汞合金(amalgam)，也不會(huì)造成電極易氧化。因此，熒光燈管內(nèi)就不需添加多余的汞(只需1.6mg以上即可)，完全改善了金屬電極容易氧化，壽命短的缺點(diǎn)。參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1.初始的陶瓷電極表面無(wú)汞金屬附著SEMMorphology39010(只有0.4%光衰初始的陶瓷電極表面無(wú)汞金屬附著SEMMorphology39010(只有0.4%光衰)Cd/m239180經(jīng)5000hrs(0°C,高于12%t充放電電流)后，仍然無(wú)汞金屬附著表1.5000小時(shí)后之光衰表.在離子電極間取得穩(wěn)定的介電系數(shù)而使得CPFL可以完全并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)而節(jié)省能源消耗，降低成本；如圖6

圖6.CPFL并聯(lián)圖4.V-I線性曲線容易控制和節(jié)能調(diào)光如圖7圖7.CPFL之I-V曲線圖5.因?yàn)楝F(xiàn)有CCFL、HCFL熒光燈管使用高壓或高熱的放電原理，因此在溫度的改變下，較難保持輝度的穩(wěn)定。而根據(jù)CPFL奈米陶瓷電極之特性，在-40°C-250°C的溫度范圍內(nèi)仍可以產(chǎn)生的電場(chǎng)穩(wěn)定，故可保持輝度的穩(wěn)定。如圖8.

圖8.CPFL陶瓷之溫度與介電常數(shù)圖6.奈米陶瓷電極的特殊材料，容易產(chǎn)生極化(polarization)o如圖9；而且更重要得是電場(chǎng)強(qiáng)度和其極化能力可以以線性比存在，當(dāng)電場(chǎng)越強(qiáng)，極化能力越好。如此便可減少電流損失，有效降低能源消耗。圖9.CPFL之電場(chǎng)與極化能力圖7.高密度奈米陶瓷結(jié)構(gòu)(coreshell)永遠(yuǎn)不會(huì)造成燈管內(nèi)氣體慢漏現(xiàn)象，如圖10.

圖10.CPFL陶瓷顯微圖8.CPFL燈管表面的溫度較低。如圖11.CPFL通電后，燈管壁的電場(chǎng)密度高，而燈管內(nèi)部的電場(chǎng)密度較低，較易發(fā)生結(jié)合而產(chǎn)生熱［(Ar++Ne++Hg+)+e--Ar、Ne、Hg+Q(熱)］，有助于在較低的溫度產(chǎn)生可見(jiàn)光。而燈管壁有較強(qiáng)的電場(chǎng)密度，離子碰撞頻率高，使得發(fā)生結(jié)合的機(jī)率小，造成CPFL燈管表面的溫度較低。CFFLia管槽造概念罔圖11.CPFL電場(chǎng)密度圖CPFL重新定義節(jié)能概念-節(jié)能調(diào)光、不影響壽命不同于一般金屬電極熒光燈管，由于CPFL的特殊材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，無(wú)須啟動(dòng)電壓也沒(méi)有負(fù)電阻特性，使得V-I曲線趨于正電阻的線性特性；如圖1.。因此，可以很容易在不需啟動(dòng)電壓的狀態(tài)下調(diào)整管功率。

圖1CPFL之I-V曲線圖CPFL的調(diào)光方式可經(jīng)由降低燈管電流(Ilamp)、改變燈管頻率(Flamp)或者利用PMW的方式皆可達(dá)成節(jié)能調(diào)光而不影響燈管壽命。亦可經(jīng)過(guò)中央控制器設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)，如圖2即調(diào)光系統(tǒng)范例。圖2.DYNALITE調(diào)光系統(tǒng)范例相反的，傳統(tǒng)的金屬電極燈管，無(wú)論是熱陰極(HCFL)或冷陰極(CCFL)皆有負(fù)電阻特性和啟動(dòng)電壓。當(dāng)改變功率時(shí)會(huì)加速其電極氧化的速度，因而降低燈管壽命。☆符合法規(guī)限制歐盟在2002年11月通過(guò)RoHS指令(RestrictionoftheuseofcertainHazardousSubstancesinelectricalandelectronicequipment),并于2006年7月起限制使用十大類電機(jī)電子設(shè)備內(nèi)的鉛、鎘、汞、六價(jià)銘、漠化耐燃劑PBBs與漠化耐燃劑-PBBPBDE等物質(zhì)，且規(guī)范熒光燈管內(nèi)的汞含量每支不得超過(guò)5mg。CPFL的汞含量符合RoHS規(guī)定，約在1.6mg到5mg之間，且制程中不含有鉛等有毒物質(zhì)，大幅領(lǐng)先世界規(guī)范。在光效方面，2008年的RoHS指令中規(guī)定未來(lái)幾個(gè)階段必須達(dá)到的目標(biāo)，如2000lm以內(nèi)的室內(nèi)照明用熒光燈，在未來(lái)一年內(nèi)必須發(fā)展出40lm/W以上的光效，三年內(nèi)必須達(dá)到45lm/W。CPFL現(xiàn)時(shí)已遠(yuǎn)超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)，具有60lm/W以上的光效。除了歐盟之外，中國(guó)以及許多國(guó)家也制定了相關(guān)環(huán)保法規(guī)以限制進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品，對(duì)于性能優(yōu)良的產(chǎn)品，更設(shè)有獎(jiǎng)勵(lì)措施。以臺(tái)灣為例，熒光燈管若可達(dá)到60lm/W以上的光效，便可申請(qǐng)節(jié)能標(biāo)章，CPFL目前即有申請(qǐng)節(jié)能標(biāo)章之資格。CPFL領(lǐng)導(dǎo)環(huán)保法規(guī)，在未來(lái)法規(guī)愈趨嚴(yán)苛的環(huán)境下，CPFL的優(yōu)勢(shì)將更加突出。☆CPFL燈管壽命長(zhǎng)一般使用金屬電極的熒光燈管在預(yù)熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生濺射(IonSputtering)現(xiàn)象，造成電極金屬氧化，并與汞原子產(chǎn)生汞合金(Amalgam)，使得汞含量逐漸消耗而影響壽命。CPFL使用的非金屬陶瓷電極不會(huì)氧化，不會(huì)與汞產(chǎn)生汞合金，燈管內(nèi)也不會(huì)消耗汞。CPFL陶瓷燈管在理論上如果不考慮變頻器的電子零件使用壽命，就陶瓷燈管本身而言應(yīng)可以達(dá)到50,000小時(shí)以上。☆CPFL的輝度穩(wěn)定因?yàn)楝F(xiàn)有CCFL、HCFL熒光燈管使用高壓或高熱的放電原理，因此在溫度的改變下，較難保持輝度的穩(wěn)定。而根據(jù)CPFL奈米陶瓷電極之特性，不同溫度下(-45°C?250°C)之介電系數(shù)穩(wěn)定，故可保持輝度的穩(wěn)定。另一方面，一般熒光燈管的金屬電極會(huì)與汞產(chǎn)生汞合金，因此會(huì)因汞蒸氣的消耗而產(chǎn)生光衰問(wèn)題。而CPFL使用非金屬陶瓷電極，CPFL燈管內(nèi)的電極不會(huì)和汞蒸氣產(chǎn)生汞合金，因此不會(huì)有汞蒸氣消耗造成的光衰問(wèn)題，輝度可保持長(zhǎng)期的穩(wěn)定。☆CPFL的環(huán)保優(yōu)勢(shì)CPFL燈管內(nèi)的汞含量極低(1.6mg到5mg，依管徑及長(zhǎng)度不同)，可大幅減少汞的使用量，降低環(huán)境污染的問(wèn)題。堅(jiān)持不使用鉛與其它有毒物質(zhì)的制程，也是CPFL在環(huán)境保護(hù)上之貢獻(xiàn)。除此之外，長(zhǎng)壽命的特性更使得燈管之回收周期大幅延長(zhǎng)，大幅減低了照明設(shè)備廢棄物對(duì)于環(huán)境的影響。在節(jié)能方面，CPFL除擁有節(jié)能調(diào)光特性與卓越的光效率外，且不需使用安定器，避免安定器造成的能源浪費(fèi)。此外，燈管散失的熱量會(huì)造成室內(nèi)冷氣的浪費(fèi)，而CPFL燈管表面的溫度約只在40°C到50°C之間，可有效減少冷氣之能源浪費(fèi)。縱觀以上特性，可知CPFL為符合環(huán)保概念的新一代燈源技術(shù)。☆光效率高不同于CCFL與HCFL的高壓、高熱電子放電原理，CPFL是對(duì)燈管施加電壓產(chǎn)生強(qiáng)力電場(chǎng)，藉以解離內(nèi)部汞蒸氣與惰性氣體。而CPFL的陶瓷電極能形成強(qiáng)烈的電場(chǎng)，離化內(nèi)部氣體和汞的能力極強(qiáng)，故在較少的電力輸入下，CPFL就能輕易解離內(nèi)部氣體及汞，使CPFL的輝度、照度和光效率皆有優(yōu)異的表現(xiàn)(見(jiàn)下表)。螺旋燈管已達(dá)到臺(tái)灣60lm/W以上的節(jié)能標(biāo)章申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)，其光通量達(dá)700流明以上；U型燈管更高達(dá)近80lm/W，光通量達(dá)1300以上。類型螺旋燈管U型燈管光通量(lm)/光效(lm/W)76360.61132679.49管電壓(V)/管電流(mA)6803090030燈管瓦數(shù)(W)12.5916.682008/12/31樣品測(cè)試結(jié)果☆使用CPFL的成本低CPFL除了節(jié)能減碳特性外，亦有低設(shè)置成本之特性。CPFL不需設(shè)置安定器，可用變頻器(Inverter)直接驅(qū)動(dòng)，且可用并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)CPFL(如下圖)，減少變頻器的使用數(shù)量，達(dá)到降低設(shè)置成本的效果。此外CPFL燈管的壽命長(zhǎng)達(dá)50000小時(shí)以上，長(zhǎng)期使用下將節(jié)省可觀的置換成本。

燈管并聯(lián)趨動(dòng)圖☆應(yīng)用范圍廣泛CPFL的應(yīng)用范圍，可涵蓋一般照明，以及工業(yè)應(yīng)用照明：一般照明方面，CPFL可生產(chǎn)成各種型式的熒光燈管，如螺旋燈管以及T-Bar等，其單位成本低、使用壽命長(zhǎng)、光效高、低溫等特性使得它在取代現(xiàn)有照明設(shè)備上有具有相當(dāng)之優(yōu)勢(shì)。另外，可多組燈管可并聯(lián)使用一個(gè)變頻器的特性，更使得T-Bar的成本大為降低，實(shí)為未來(lái)一般照明產(chǎn)業(yè)中不可忽視之尖端技術(shù)。螺旋管□[Bur螺旋管□[BurCPFL除了在在光效、壽命、溫度、可并聯(lián)等特性上表現(xiàn)優(yōu)異外，亦可制作成各種不同直徑