日光燈也被稱為熒光燈,它利用紫外線照射熒光粉來發(fā)光,所以這種燈具被稱為熒光燈,而其發(fā)出的光線和普通白熾燈相比猶如日光一樣,故也稱為日光燈。
日光燈由燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器等主要部件組成,日光燈(熒光燈)的發(fā)光工作原理:下右圖所示的原理電路。
熒光燈啟動(dòng)過程與工作原理
圖1熒光燈啟動(dòng)及工作原理
通電瞬間,啟輝器金屬片未閉合,燈管內(nèi)汞也還未被激發(fā),燈管處于高阻狀態(tài),AC220V電壓全部施加在啟輝器的金屬片兩端,啟輝器內(nèi)的惰性氣體被電離,產(chǎn)生輝光放電,輝光放電產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致雙金屬片變形閉合。
啟輝器內(nèi)的雙金屬片閉合后,燈管內(nèi)的燈絲通過電流,燈絲發(fā)熱,燈絲陰極產(chǎn)生電子。
啟輝器內(nèi)的雙金屬片閉合后,兩端不再有電壓,惰性氣體停止輝光放電,停止產(chǎn)生熱量,雙金屬片溫度降低(注意,溫度升高主要原因是輝光放電,雙金屬片閉合后有電流通過,也會(huì)產(chǎn)生熱量,但是,該熱量不足以維持溫度),觸點(diǎn)分離。
啟輝器雙金屬片觸電分離后,電感鎮(zhèn)流器因突然斷電而產(chǎn)生很高的反電勢(shì),該反電勢(shì)與電源疊加后施加在燈管兩端, 燈絲陰極產(chǎn)生的電子在高壓作用下,由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端快速運(yùn)動(dòng)。在加速運(yùn)動(dòng)的過程中,碰撞管內(nèi)惰性氣體,使之迅速電離。惰性氣體電離生熱,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。在紫外線穿過涂覆在燈管管壁上的熒光粉,發(fā)出可見光。不同的熒光粉可發(fā)出不同顏色的可見光。
若電感鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的反電勢(shì)不能成功點(diǎn)亮熒光燈,上述過程將重復(fù)發(fā)生,直至燈管點(diǎn)亮或燈絲損壞。
熒光燈發(fā)光后,工作電壓約110V,啟輝器與熒光燈并聯(lián),電壓相等,110V的電壓不足以電離內(nèi)部惰性氣體,不會(huì)再次閉合。電感鎮(zhèn)流器流過穩(wěn)定的電壓,兩端電壓約110V,在電路中起限流/降壓作用。
電子鎮(zhèn)流器的基本構(gòu)成及原理
電子鎮(zhèn)流器的典型的基本構(gòu)成包括整流單元、逆變單元和諧振單元。其工作原理如圖2。
圖2 電子鎮(zhèn)流器熒光燈啟動(dòng)及工作原理
220V/50Hz交流電經(jīng)過整流部分變?yōu)橹绷麟姡绷麟娊?jīng)過逆變單元變?yōu)?0kHz~50kHz的交流電,電感L和電容C構(gòu)成諧振單元諧振單元的諧振頻率與逆變單元產(chǎn)生的交流電頻率相同。
電容C與燈管并聯(lián),燈管可以等效為一個(gè)電阻R。在通電瞬間,燈管發(fā)光前,其阻值很大,R和C并聯(lián)后相當(dāng)于只有電容C。于是,L、C產(chǎn)生諧振,在電容C兩端產(chǎn)生高壓,高壓電通過燈絲形成回路,燈絲發(fā)熱,燈絲陰極產(chǎn)生電子,電子在高壓作用下由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端快速運(yùn)動(dòng)。在加速運(yùn)動(dòng)的過程中,碰撞管內(nèi)惰性氣體,使之迅速電離。惰性氣體電離生熱,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。在紫外線穿過涂覆在燈管管壁上的熒光粉,發(fā)出可見光。
燈管發(fā)光后,燈管的等效電阻R變小,R和C并聯(lián)相當(dāng)于只有電阻R,于是,LC串聯(lián)諧振電路變?yōu)長(zhǎng)R串聯(lián)電路,諧振停止,L起限流/降壓作用,燈管穩(wěn)定發(fā)光。
啟輝器原理
啟輝器是啟動(dòng)日光燈用的,在日光燈電路中,當(dāng)開關(guān)接通的時(shí)候,電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和燈管燈絲加到啟輝器的兩極。220伏的電壓立即使啟輝器的惰性氣體電離,產(chǎn)生輝光放電。輝光放電的熱量使雙金屬片受熱膨脹,兩極接觸。電流通過鎮(zhèn)流器、啟輝器觸極和兩端燈絲構(gòu)成通路。燈絲很快被電流加熱,發(fā)射出大量電子。這時(shí),由于啟輝器兩極閉合,兩極間電壓為零,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。在兩極斷開的瞬間,電路電流突然切斷,鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì),與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時(shí)發(fā)射出來的大量電子,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)出近乎白色的可見光。
圖3啟輝器構(gòu)成原理
日光燈正常發(fā)光后。由于交流電不斷通過鎮(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。