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日光灯工作原理
日光灯工作原理 日光灯的整体电路如图5-16所示。其工作原理是:当开关接通的时候,电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离,产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀,两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热,发射出大量电子。这时,由于启辉器两极闭合,两极间电压为零,辉光放电消失,管内温度降低;双金属片自动复位,两极断开。在两极断开的瞬间,电路电流突然切断,镇流器产生很大的自感电动势,与电源电压叠加后作用于管两端。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。 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。2003-11-17??《教学参考资料》初中物理第二册白炽灯马文学 白炽灯的发光效率虽然比较低,但由于它使用极其方便,辐射光谱是连续的,显色性好,因此到目前为止,它仍是应用最广的一种光源。 世界上第一只碳丝白炽灯,是爱迪生于1879年制成的,它的发光效率很低,只有3流/瓦。由于碳丝多孔、性脆、强度很低,不久被钨丝代替,现在60瓦的钨丝白炽灯,发光效率已提高到10~13流/瓦。普通白炽灯的结构如图5-13所示。它由螺旋灯丝(钨丝)、支架、引线、泡壳和灯头等几部分组成。钨丝两端由导线引出,焊在灯头上,接通电路,钨丝被灼热到2500K左右就发白光。这种灯的工作温度约为2700~3050K。经过研究得知,大约在6500K时,可见光在总辐射能中所占的比例最大,约为43%。理论上发光效率可达85流/瓦。所以提高钨丝白炽灯的温度不仅可以提高它的发光效率,而且还可以改善发光颜色。但随温度升高,钨的蒸发率急剧增大,在2800K时.钨的蒸发率比2000K时加快100万倍。为了减少钨丝的蒸发,在灯泡内充了一些惰性气体,如充氮或氩、氖、氙气等。充气后,由于惰性气体分子与蒸发出来的钨原子碰撞,使一部分钨原子回到灯丝上,有效地减少了钨丝的蒸发。但充入惰性气体后,由于气体的热传导而要损失一部分灯丝的热量,为了减少由于气体热传导的损失,就要减少灯丝和气体接触的面积,所以采用螺旋状或双螺旋状的灯丝。充气白炽灯的工作温度可达到2800K左右。只有少数小功率灯泡是真空的。 白炽灯的引线是镀镁丝的,因为它与软质玻璃膨胀系数相近。支架是用钼材料做的。2003-11-17??《教学参考资料》初中物理第二册低压水银荧光灯(日光灯) 日光灯主要由三部分组成:灯管,镇流器,启辉器。灯管是日光灯的主体,它的结构如图5-14所示。在玻璃管内壁上涂有一层均匀荧光粉,两端各安装一个灯头,灯头内部装有灯丝,灯丝用钨丝烧成螺旋状,表面涂有三元电子粉(碳酸钨,碳酸钡和碳酸锶),以利于发射电子。为了便于启动和抑制电子粉的蒸发,灯管抽真空后,充入一定量的氮气。当然还有一点水银。水银数量很少,一只40瓦的灯管仅放入百分之几克。灯管工作时,管内汞蒸气的压强很小,仅1帕左右。因此称作低压水银荧光灯。 镇流器又称为限流器,就是把通过灯管的电流限定在额定值内。目前最常用的镇流器是电感镇流器,是具有一定电感量的铁芯线圈。 启辉器,俗称跳泡,它在日光灯起辉时,起自动开关作用。启辉器的结构如图5-15所示。在外壳内装着一个充有氩氖混合惰性气体的玻璃泡,泡内有一个固定电极(静触极)和一个动触极组成的自动开关。动触极用双金属片制成倒U型,受热后动触极膨胀,与静触极接通;冷却后自动收缩复位,与静触极脱离。两个触极间并联一只0.005微法的电容器,其作用是消除火花对电信设备的影响,并与镇流器组成振荡电路,延迟灯丝预热时间,有利于日光灯起辉。使用日光灯的注意问题 使用日光灯时要注意以下几点: (1)使用日光灯要注意避免频繁启动。目光灯寿命一般不少于3000小时,其条件是每启动一次连续点燃3小时。随着每启动一次连续点燃时间的长短,灯管的寿命也相对延长或缩短。因为每启动一次,灯管的灯丝受高压冲击,启动时的电流是正常点燃时电流的2~3倍。启动加速了灯丝上电子发射物质的消耗,当灯丝上的电子发射物质消耗尽了,灯管的寿命也就完了。若启动一次,只让灯点燃1小时,灯管的寿命缩短到70%以下。所以使用日光灯时要尽量避免不合理的频繁启动。 (2)电源电压高与低也会缩短日光灯的
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