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日光灯工作原理

一、日光灯的构造
图3-1 日光灯组成电路
镇流器

启辉器
灯管
电容器
日光灯电路由灯管、镇流器、启辉器以及电容器等部件组成（见图3-1），各部件的结构和工作原理如下。
1、灯管
日光灯管是一根玻璃管，内壁涂有一层荧光粉（钨酸镁、钨酸钙、硅酸锌等），不同的荧光粉可发出不同颜色的光。灯管内充有稀薄的惰性气体（如氩气）和水银蒸汽，灯管两端有由钨制成的灯丝，灯丝涂有受热后易于发射电子的氧化物。
当灯丝有电流通过时，使灯管内灯丝发射电子，还可使管内温度升高，水银蒸发。这时，若在灯管的两端加上足够的电压，就会使管内氩气电离，从而使灯管由氩气放电过渡到水银蒸气放电。放电时发出不可见的紫外光线照射在管壁内的荧光粉上面，使灯管发出各种颜色的可见光线。
2、镇流器
镇流器是与日光灯管相串联的一个元件，实际上是绕在硅钢片铁心上的电感线圈，其感抗值很大。镇流器的作用是：①限制灯管的电流；②产生足够的自感电动势，使灯管容易放电起燃。镇流器一般有两个出头，但有些镇流器为了在电压不足时容易起燃，就多绕了一个线圈，因此也有四个出头的镇流器。
3、启辉器
启辉器是一个小型的辉光管，在小玻璃管内充有氖气，并装有两个电极。其中一个电极是用线膨胀系数不同的两种金属组成（通常称双金属片），冷态时两电极分离，受热时双金属片会因受热而变弯曲，使两电极自动闭合。
4、电容器
日光灯电路由于镇流器的电感量大，功率因数很低，在0.5~0.6左右。为了改善线路的功率因数，故要求用户在电源处并联一个适当大小的电容器。
5、实际电路图：
镇流器 的作用是：升压和稳压
起辉器 的作用是：启动灯管

二、日光灯的启辉过程
启辉器工作原理是：
　启辉器的结构是将两个双金属片材料做成的触点封入一个小型玻璃泡壳内，充入低压惰性气体或混合气体，再渗入微量的氚气以帮助电离。在开灯前，启辉器的双金属片的触点被一个间隙隔开着，当电路接通时，电源电压足以激发玻壳内气体产生辉光放电，从而慢慢地加热接触片，使它们相互弯曲直接接触。当接触片触及一二秒后，电源通过镇流器和灯的阴极形成了串联电路，一个相当强的预热电流迅速地在时间TH内对阴极予以加热。当双金属片接触时，由于接触片之间没有电压，因此辉光放电消失。然后接触片开始冷却，在一段很短的时间后它们靠弹性分离，使电路断开。由于电路呈电感性，当电路突然中断时，在灯的两端会产生持续时间约1ms 的600~1500V的脉冲电压，其确切电压取决于灯的类型。这个脉冲电压很快地使充在灯内的气体和蒸气电离，电流即在两个相对的发射电极之间通过。
当接通电源时，由于日常灯没有点亮，电源电压全部加在启辉光管的两个电极之间，启辉器内的氩气发生电离。电离的高温使倒“U”型电极受热趋于伸直，两电极接触，使电流从电源一端流向镇流器→灯丝→启辉器→灯丝→电源的另一端，形成通路并加热灯丝。灯丝因有电流（称为启辉电流或预热电流）通过而发热，使氧化物发射电子。同时，辉光管两个电极接通时，电极间电压为零，启辉器中的电离现象立即停止，例“U”型金属片因温度下降而复原，两电极离开（辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开）。在离开的一瞬间，使镇流器流过的电流发生突然变化（突降至零），由于镇流器铁心线圈的高感作用，产生足够高的自感电动势作用于灯管两端。这个感应电压连同电源电压一起加在灯管的两端，使灯管内的惰性气体电离而产生弧光放电。随着管内温度的逐渐升高，水银蒸汽游离，碰撞惰性气体分子放电，当水银蒸汽弧光放电时，就会辐射出不可见的紫外线，紫外线激发灯管内壁的荧光粉后发出可见光（灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光）。
正常工作时，灯管两端的电压较低（40瓦灯管的两端电压约为110伏，20瓦的灯管约为60伏），此电压不足以使启辉器再次产生辉光放电。因此，启辉器仅在启辉过程中起作用，一旦启辉完成，便处于断开状态。（日光灯正常发光后，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。）
三、 疑难问题解答
1.日光灯的启辉器的工作原理是怎么样的?如果不用镇流器直接将220V接上灯管
会有什么反应没?
答:刚接通灯具电源时全部电压加在启辉器上,启辉器放电而发热双金属片弯曲
接通电源,接通后启辉器没有电压放电停止双金属片冷却断开,在断开的瞬间灯
管发光,起动后一半以上的电压降落在镇流器上,启辉器电压不足不能放电保持
断开状态 不用镇流器烧会烧毁灯管
2.启辉器
启辉器是老式的日光灯必需的一个元件。其构造是一个充氖气的小灯泡，但里
面不是灯丝，是由双金属片做成的一个接触开关。起辉器在日光灯管电路中与
镇流器一同发挥作用。当日光灯管电路接通的时候，220V电压使氖气发出红色
的辉光，同时生热，双金属片受热变形，两灯柱由断开变成接通，接通瞬间电
路中的镇流器产生冲击电压，将日光灯管点亮。日光灯管点亮以后，所需要的
电压很低，具体是由镇流器控制的，这个电压不足以支持氖泡继续发光，于是
起辉器熄灭，双金属片冷却复原。

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