熒光燈工作原理.doc

日光燈工作原理一、日光燈的構(gòu)造圖3-1 日光燈組成電路鎮(zhèn)流器 啟輝器燈管電容器日光燈電路由燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器以及電容器等部件組成（見(jiàn)圖3-1），各部件的結(jié)構(gòu)和工作原理如下。1、燈管日光燈管是一根玻璃管，內(nèi)壁涂有一層熒光粉（鎢酸鎂、鎢酸鈣、硅酸鋅等），不同的熒光粉可發(fā)出不同顏色的光。燈管內(nèi)充有稀薄的惰性氣體（如氬氣）和水銀蒸汽，燈管兩端有由鎢制成的燈絲，燈絲涂有受熱后易于發(fā)射電子的氧化物。當(dāng)燈絲有電流通過(guò)時(shí)，使燈管內(nèi)燈絲發(fā)射電子，還可使管內(nèi)溫度升高，水銀蒸發(fā)。這時(shí)，若在燈管的兩端加上足夠的電壓，就會(huì)使管內(nèi)氬氣電離，從而使燈管由氬氣放電過(guò)渡到水銀蒸氣放電。放電時(shí)發(fā)出不可見(jiàn)的紫外光線照射在管壁內(nèi)的熒光粉上面，使燈管發(fā)出各種顏色的可見(jiàn)光線。2、鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器是與日光燈管相串聯(lián)的一個(gè)元件，實(shí)際上是繞在硅鋼片鐵心上的電感線圈，其感抗值很大。鎮(zhèn)流器的作用是：限制燈管的電流；產(chǎn)生足夠的自感電動(dòng)勢(shì)，使燈管容易放電起燃。鎮(zhèn)流器一般有兩個(gè)出頭，但有些鎮(zhèn)流器為了在電壓不足時(shí)容易起燃，就多繞了一個(gè)線圈，因此也有四個(gè)出頭的鎮(zhèn)流器。3、啟輝器啟輝器是一個(gè)小型的輝光管，在小玻璃管內(nèi)充有氖氣，并裝有兩個(gè)電極。其中一個(gè)電極是用線膨脹系數(shù)不同的兩種金屬組成（通常稱(chēng)雙金屬片），冷態(tài)時(shí)兩電極分離，受熱時(shí)雙金屬片會(huì)因受熱而變彎曲，使兩電極自動(dòng)閉合。4、電容器日光燈電路由于鎮(zhèn)流器的電感量大，功率因數(shù)很低，在0.50.6左右。為了改善線路的功率因數(shù)，故要求用戶在電源處并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)大小的電容器。5、實(shí)際電路圖：鎮(zhèn)流器 的作用是：升壓和穩(wěn)壓 起輝器 的作用是：?jiǎn)?dòng)燈管二、日光燈的啟輝過(guò)程啟輝器工作原理是：?jiǎn)⑤x器的結(jié)構(gòu)是將兩個(gè)雙金屬片材料做成的觸點(diǎn)封入一個(gè)小型玻璃泡殼內(nèi)，充入低壓惰性氣體或混合氣體，再滲入微量的氚氣以幫助電離。在開(kāi)燈前，啟輝器的雙金屬片的觸點(diǎn)被一個(gè)間隙隔開(kāi)著，當(dāng)電路接通時(shí)，電源電壓足以激發(fā)玻殼內(nèi)氣體產(chǎn)生輝光放電，從而慢慢地加熱接觸片，使它們相互彎曲直接接觸。當(dāng)接觸片觸及一二秒后，電源通過(guò)鎮(zhèn)流器和燈的陰極形成了串聯(lián)電路，一個(gè)相當(dāng)強(qiáng)的預(yù)熱電流迅速地在時(shí)間TH內(nèi)對(duì)陰極予以加熱。當(dāng)雙金屬片接觸時(shí)，由于接觸片之間沒(méi)有電壓，因此輝光放電消失。然后接觸片開(kāi)始冷卻，在一段很短的時(shí)間后它們靠彈性分離，使電路斷開(kāi)。由于電路呈電感性，當(dāng)電路突然中斷時(shí)，在燈的兩端會(huì)產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間約1ms 的6001500V的脈沖電壓，其確切電壓取決于燈的類(lèi)型。這個(gè)脈沖電壓很快地使充在燈內(nèi)的氣體和蒸氣電離，電流即在兩個(gè)相對(duì)的發(fā)射電極之間通過(guò)。當(dāng)接通電源時(shí)，由于日常燈沒(méi)有點(diǎn)亮，電源電壓全部加在啟輝光管的兩個(gè)電極之間，啟輝器內(nèi)的氬氣發(fā)生電離。電離的高溫使倒“U”型電極受熱趨于伸直，兩電極接觸，使電流從電源一端流向鎮(zhèn)流器燈絲啟輝器燈絲電源的另一端，形成通路并加熱燈絲。燈絲因有電流（稱(chēng)為啟輝電流或預(yù)熱電流）通過(guò)而發(fā)熱，使氧化物發(fā)射電子。同時(shí)，輝光管兩個(gè)電極接通時(shí)，電極間電壓為零，啟輝器中的電離現(xiàn)象立即停止，例“U”型金屬片因溫度下降而復(fù)原，兩電極離開(kāi)（輝光放電消失，管內(nèi)溫度降低；雙金屬片自動(dòng)復(fù)位，兩極斷開(kāi)）。在離開(kāi)的一瞬間，使鎮(zhèn)流器流過(guò)的電流發(fā)生突然變化（突降至零），由于鎮(zhèn)流器鐵心線圈的高感作用，產(chǎn)生足夠高的自感電動(dòng)勢(shì)作用于燈管兩端。這個(gè)感應(yīng)電壓連同電源電壓一起加在燈管的兩端，使燈管內(nèi)的惰性氣體電離而產(chǎn)生弧光放電。隨著管內(nèi)溫度的逐漸升高，水銀蒸汽游離，碰撞惰性氣體分子放電，當(dāng)水銀蒸汽弧光放電時(shí)，就會(huì)輻射出不可見(jiàn)的紫外線，紫外線激發(fā)燈管內(nèi)壁的熒光粉后發(fā)出可見(jiàn)光（燈絲受熱時(shí)發(fā)射出來(lái)的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端運(yùn)動(dòng)。在加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，碰撞管內(nèi)氬氣分子，使之迅速電離。氬氣電離生熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發(fā)出強(qiáng)烈的紫外線。在紫外線的激發(fā)下，管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見(jiàn)光）。正常工作時(shí)，燈管兩端的電壓較低（40瓦燈管的兩端電壓約為110伏，20瓦的燈管約為60伏），此電壓不足以使啟輝器再次產(chǎn)生輝光放電。因此，啟輝器僅在啟輝過(guò)程中起作用，一旦啟輝完成，便處于斷開(kāi)狀態(tài)。（日光燈正常發(fā)光后，由于交流電不斷通過(guò)鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中的電流變化，這時(shí)鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用，使電流穩(wěn)定在燈管的額定電流范圍內(nèi)，燈管兩端電壓也穩(wěn)定在額定工作電壓范圍內(nèi)。由于這個(gè)電壓低于啟輝器的電離電壓，所以并聯(lián)在兩端的啟輝器也就不再起作用了。）三、 疑難問(wèn)題解答1.日光燈的啟輝器的工作原理是怎么樣的?如果不用鎮(zhèn)流器直接將220V接上燈管會(huì)有什么反應(yīng)沒(méi)?答:剛接通燈具電源時(shí)全部電壓加在啟輝器上,啟輝器放電而發(fā)熱雙金屬片彎曲接通電源,接通后啟輝器沒(méi)有電壓放電停止雙金屬片冷卻斷開(kāi),在斷開(kāi)的瞬間燈管發(fā)光,起動(dòng)后一半以上的電壓降落在鎮(zhèn)流器上,啟輝器電壓不足不能放電保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài) 不用鎮(zhèn)流器燒會(huì)燒毀燈管2.啟輝器啟輝器是老式的日光燈必需的一個(gè)元件。其構(gòu)造是一個(gè)充氖氣的小燈泡，但里面不是燈絲，是由雙金屬片做成的一個(gè)接觸開(kāi)關(guān)。起輝器在日光燈管電路中與鎮(zhèn)流器一同發(fā)揮作用。當(dāng)日光燈管電路接通的時(shí)候，220V電壓使氖氣發(fā)出紅色的輝光，同時(shí)生