日光灯发光原理,日光灯原理详解

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-04-20 06:13:06

日光灯发光原理,日光灯原理详解(1)

在LED灯盛行之前,日光灯管一直都是使用最为广泛的照明工具,包括节能灯泡,它的本质其实仍然是日光灯管的一种。

日光灯管与最为传统的白炽灯泡的区别就在于,它大大节约了能源,灯管比灯泡省电,这是一个基本的常识,所以后来才根据日光灯管的原理制作出了节能灯泡。关于日光灯管,很多人可能都心存疑问,它是如何发光的呢?

传统灯泡的发光原理很好理解,它是依靠灯泡中的灯丝来实现发光的,而日光灯管之中看起来什么都没有,一个什么都没有的管子如何能够发出日光呢?日光灯管的发光是灯管内外完美配合、共同协作的结果。日光灯的发光原理本身并不算复杂,但是其中却充满了精巧和智慧,我们先来看看灯管之外发生了什么。

日光灯发光原理,日光灯原理详解(2)

灯管之外的事情

将一根导线弯成螺旋状的圆柱体就成为了一个物理元件,这个元件被称之为“自感”。一根导线在弯成螺旋状之后与之前有什么不同呢?在平稳电流从中通过的时候,并无不同,但如果电流出现变化,自感就会产生一个电动势,这个电动势就会对电流的变化产生阻碍。

如果在自感上串连一个灯泡,那么在电流接通后,灯泡会慢慢变亮,自感不仅能够阻碍电流的增大,同样也会阻碍电流的减小,当关闭开关后,自感会因阻碍电流的减小产生上百伏,甚至更高的电压,所以在关灯的时候,有时候会在开关处打出火花。自感的构造虽然简单,但却是日光灯管能够发光的关键一环。在日光灯管的整体结构中,自感实际上就是我们通常所说的镇流器。

日光灯发光原理,日光灯原理详解(3)

日光灯管的结构大体是这样的,电源、镇流器、灯管和启辉器。

启辉器又被称之为跳炮,有的地方称之为“憋火儿”。启辉器的结构其实也很简单,大概就是两个离得非常近但并不相连的金属片,而周围充斥着一些稀有气体。日光灯管就像我们通常所见的那样,中间似乎什么都没有,而且灯管本身又很长,所以在接通电源之后,220V的电压不足以击穿灯管,要击穿一个一米长的灯管至少需要上万伏特才做得到。

灯管太长,击穿不了,但击穿启辉器很容易,启辉器内的气体被击穿之后开始发热,热导致金属片膨胀,于是两个金属片接触到了一起,于是电流不再通过启辉器内的稀有气体传输,而是直接经过相连的金属片,不再通电的稀有气体会迅速冷却,冷却导致金属片收缩,于是相连的金属片再次断开。

日光灯发光原理,日光灯原理详解(4)

启辉器内的金属片断开,导致电路中的电流迅速减小,于是镇流器,也就是自感,产生巨大的电动势阻碍电流的减弱,此时镇流器所产生的电压达到了上万伏特,于是乎灯管被击穿了。

在整个灯管的结构中,镇流器和启辉器缺一不可,而当灯管被击穿点亮之后,启辉器也就没有用了,所以我们会发现没有“跳炮”是开不了灯的,但是一旦把灯打开,再把“跳炮”拿走,是完全没有影响的。而镇流器,也就是自感,它的作用就更大,不仅开灯的时候要依靠它,在整个灯管工作的过程中都要依赖于它,因为如果没有镇流器,一旦电流增大,就会导致灯管内的电离变多,从而使电阻变小,电阻变小又会进一步加大电流,于是灯管很快就烧了。

日光灯发光原理,日光灯原理详解(5)

灯管里面的事情

为什么看似什么都没有的灯管被击穿之后就能够发光呢?灯管里看似什么都没有,实际上并不是空无一物,里面有大量的汞,当灯管击穿之后,电子会撞击汞原子,于是汞原子由低能级进入高能级,而后又会由高能级降回低能级,在这个过程中,汞原子就会释放出紫外线。而紫外线并非可见光,人眼是看不到的。不过不要紧,当我们在灯管表面涂上荧光粉之后,荧光粉会吸收紫外线,之后发出荧光,于是灯管就亮了起来。

​和传统的灯泡相比,灯管要节能很多,因为传统灯泡依靠灯丝发热发光,浪费了大量能源,所以日光灯管的节能效果是传统灯泡的五倍以上,所以人们利用日光灯管的原理又发明了节能灯泡,节能灯泡实际上就是日光灯管,和日光灯管相比,节能灯泡的区别在于它把镇流器和灯管做成了一个整体。

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