CPEL是由韓國忠洲大學的Dr. M.S. Yoon與其研究助手Mr. Hur所發明，將此技術原理以「Fluorescent Lamp Having Ceramic-Glass Composite Electrode」之名發表，2007年1月正式命名為「Ceramic Pole Fluorescent Lamp；CPFL（陶極螢光燈管）」。2008年11月在江蘇浩明光電科技股份有限公司研製成功，點亮全球第一盞CPFL，標誌新的照明器時代來臨。
基本介紹
- 中文名：CPFL
- 發現單位：韓國忠洲大學
- 發現人：Dr. M.S. Yoon，Mr. Hur
- 套用：陶極螢光燈管
基本原理,特點,價值,
基本原理
CPEL是由韓國忠洲大學的Dr. M.S. Yoon與其研究助手Mr. Hur所發明，將此技術原理以「Fluorescent Lamp Having Ceramic-Glass Composite Electrode」之名發表，2007年1月正式命名為「Ceramic Pole Fluorescent Lamp；CPFL（陶極螢光燈管）」，並申請PCT及韓國專利。在2008年的八月通過韓國專利，並以PCT優先權同步向全球申請專利中。
工作原理：不同於HCFL、CCFL與EEFL的金屬材料電極，CPFL使用非金屬納米陶瓷材料作為螢光燈管的電極，將其熔接於燈管兩端，藉由變頻器（Inverter）施加高頻與高壓電流，使陶瓷電極產生強力電場。此電場可同時離化燈管內的汞及惰性氣體，使其成為等離子態。在等離子不斷作用中，當汞和電子回歸時，會放出不可見紫外線，紫外線再透過磷質螢光物折射而轉為可見光。
特點
CPFL採用納米陶瓷作為電極，為照明產業之斷層技術。其擁有許多獨特之優點，如節能調光、燈管壽命長、明亮度高、低耗電等，是為節能減碳之照明光源。而CPFL以非金屬陶瓷材料為電極，電極不會產生高溫濺射下的氧化，故不會產生汞合金，所以可避免汞的消耗而使燈管壽命更長；也因此，CPFL適合設計成調光模組，在調光下亦不會影響其使用壽命。此外，CPFL燈管的汞含量低於5mg，且製造過程中不使用鉛等有害物質，完全符合ROHS等環境保護法規。
CPFL套用範圍相當廣泛，除了一般照明設備，如CFL、T-bar外，亦可用在各項工業照明用途，例如TFT-LCD的背光模組等等。除此之外，CPFL在未來亦可往無汞光源之理想目標邁進。
價值
1.2.1 節能調光、不影響壽命
CPFL使用電容效應與高壓電場原理，以激發內部惰性氣體及汞蒸氣。當降低輸入的電力時，即減少氣體激發的幾率，達到降低光通量的效果。換言之，以此原理設計之調光模組，在調光同時即降低輸入電力，保持良好之光效率，即為節能調光的效果。同時因為非採用金屬電極發射電子的原理，故調光亦不會影響其使用壽命，是為照明產業之斷層技術。
1.2.2 符合法規限制
歐盟在2002年11月通過RoHS指令(Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment)，並於2006年7月起限制使用十大類電機電子設備內的鉛、鎘、汞、六價鉻、溴化耐燃劑-PBBs與溴化耐燃劑-PBBPBDE等物 質，且規範螢光燈管內的汞含量每支不得超過5mg。CPFL的汞含量符合RoHS規定，約在1.6mg到5mg之間，且製程中不含有鉛等有毒物質，大幅領先世界規範。
在光效方面，2008年的RoHS指令中規定未來幾個階段必須達到的目標，如2000 lm以內的室內照明用螢光燈，在未來一年內必須發展出40 lm/W以上的光效，三年內必須達到45 lm/W。CPFL現時已遠超過此標準，具有60 lm/W以上的光效。
除了歐盟之外，中國以及許多國家也制定了相關環保法規以限制進入市場的產品，對於性能優良的產品，更設有獎勵措施。以台灣為例，螢光燈管若可達到60 lm/W以上的光效，便可申請節能標章，CPFL目前即有申請節能標章之資格。CPFL領導環保法規，在未來法規愈趨嚴苛的環境下，CPFL的優勢將更加突出。
1.2.3 CPFL燈管壽命長
一般使用金屬電極的螢光燈管在預熱時，會產生濺射(Ion Sputtering)現象，造成電極金屬氧化，並與汞原子產生汞合金(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氧化，不會與汞產生汞合金，故CPFL的燈管壽命可長達 50,000小時以上。更重要的是，陶瓷電極將使得CPFL不會因為調光而縮減壽命。
1.2.4 CPFL的輝度穩定
因為現有CCFL、HCFL螢光燈管使用高壓或高熱的放電原理，因此在溫度的改變下，較難保持輝度的穩定。而根據CPFL納米陶瓷電極之特性，不同溫度下（-45℃ ～ 250℃）之介電係數穩定，故可保持輝度的穩定。
另一方面，一般螢光燈管的金屬電極會與汞產生汞合金，因此會因汞蒸氣的消耗而產生光衰問題。而CPFL使用非金屬陶瓷電極，CPFL燈管內的電極不會和汞蒸氣產生汞合金，因此不會有汞蒸氣消耗造成的光衰問題，輝度可保持長期的穩定。
1.2.5 CPFL的環保優勢
CPFL燈管內的汞含量極低(1.6 mg到5 mg，依管徑及長度不同)，可大幅減少汞的使用量，降低環境污染的問題。堅持不使用鉛與其它有毒物質的製程，也是CPFL在環境保護上之貢獻。除此之外，長壽命的特性更使得燈管之回收周期大幅延長，大幅減低了照明設備廢棄物對於環境的影響。
在節能方面，CPFL除擁有節能調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。此外，燈管散失的熱量會造成室內冷氣的浪費，而CPFL燈管表面的溫度約只在40℃到50℃之間，可有效減少冷氣之能源浪費。
縱觀以上特性，可知CPFL為符合環保概念的新一代燈源技術。
1.2.6 光效率高
不同於CCFL與HCFL的高壓、高熱電子放電原理，CPFL是對燈管施加電壓產生強力電場，藉以解離內部汞蒸氣與惰性氣體。而CPFL的陶瓷電極能形成強烈的電場，離化內部氣體和汞的能力極強，故在較少的電力輸入下，CPFL就能輕易解離內部氣體及汞，使CPFL的輝度、照度和光效率皆有優異的表現(見下 表)。螺旋燈管已達到台灣60 lm/W以上的節能標章申請標準，其光通量達700流明以上；U型燈管更高達近80 lm/W，光通量達1300以上。
類型 | 螺旋燈管 | U型燈管 | ||
光通量(lm)/光效(lm/W) | 763 | 60.61 | 1326 | 79.49 |
管電壓(V)/管電流(mA) | 680 | 30 | 900 | 30 |
燈管瓦數(W) | 12.59 | 16.68 |
2008/12/31樣品測試結果
1.2.7 使用CPFL的成本低
CPFL除了節能減碳特性外，亦有低設定成本之特性。CPFL不需設定安定器，可用變頻器(Inverter)直接驅動，且可用並聯方式驅動CPFL(如下圖)，減少變頻器的使用數量，達到降低設定成本的效果。此外CPFL燈管的壽命長達50000小時以上，長期使用下將節省可觀的置換成本。
燈管並聯趨動圖
1.3 CPFL套用
CPFL的套用範圍，可涵蓋一般照明，以及工業套用照明：
一般照明方面，CPFL可生產成各種型式的螢光燈管，如螺旋燈管以及T-Bar等，其單位成本低、使用壽命長、光效高、低溫等特性使得它在取代現有照明設備上有具有相當之優勢。另外，可多組燈管可並聯使用一個變頻器的特性，更使得T-Bar的成本大為降低，實為未來一般照明產業中不可忽視之尖端技術。
CPFL除了在在光效、壽命、溫度、可並聯等特性上表現優異外，亦可製作成各種不同直徑之燈管，故在工業套用方面十分具有發展潛力。
以TFT-LCD產業為例，現有TFT-LCD背光模組發光源包涵CCFL與EEFL，CPFL 亦可作為TFT-LCD背光模組的發光源，其不但具有高輝度，更有可節能調光之特性，可取代CCFL、EEFL製做之背光模組。尺寸越大的TFT-LCD所需的燈管數便越多，而CPFL可用並聯設計方式以減少Inverter的數量，具有 良好的輝度與光效。開發以CPFL為發光源的TFT-LCD，勢必能降低TFT-LCD的成本，更增加面版光亮度與省電能力，大幅增加市場競爭力。
