一、熒光燈的組成及工作過程
普通的熒光燈系由燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器等組成。燈管是一根15^-38毫米直徑的玻璃管,在管內(nèi)壁上涂上一層熒光粉,燈管兩管各有一個燈絲。燈絲由鎢絲繞成,用以發(fā)射電子。管內(nèi)在真空情況下充有一定量的氫氣與少量水銀。當管內(nèi)產(chǎn)生輝光放電時,發(fā)出一種波長極短的不可見光,這種光被熒光粉吸收后轉(zhuǎn)換成近似日光的可見光。
A -氣能幫助燈管易于點燃,并有保護電極延長燈管使用時間的作用。在熒光燈電路開始接通電源的時候,燈管尚不能點燃,此時啟輝器內(nèi)發(fā)生輝光放電,使其中的雙金屬片受熱翹起導(dǎo)致觸點閉合,接通燈絲電路,電流即流經(jīng)鎮(zhèn)流器、燈管兩端的燈絲和啟輝器,其值約是燈管正常工作電流的兩倍,這時燈絲很快加熱而發(fā)射電子。在啟輝器內(nèi)觸頭閉合以后,輝光放電停止,約過零點幾秒的時間,雙金屬片冷卻并恢復(fù)原狀,造成燈絲電路突然斷開。在電路斷開的瞬間,鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很高的自感電動勢,此電動勢作用在燈管的兩端,促使燈管點燃,熒光燈便進入正常工作狀態(tài)。燈管點燃以后,電路中的電流將在鎮(zhèn)流器上生較大的電壓降落,燈管兩端的電壓銳減,從而使得和燈管并聯(lián)的啟輝器因承受的電壓過低而不再起輝。以上就是熒光燈的點燃過程。
二、影響熒光燈壽命的因素
日光燈管本身質(zhì)量的直接影響
燈管電路在工作時,管內(nèi)的電子發(fā)射物質(zhì)會逐漸衰老,隨著電子發(fā)射物質(zhì)的衰老,燈管也將報廢。燈管陰極上的電子發(fā)射物質(zhì)質(zhì)量,是決定燈管壽命的重要因素。當然, 一支合格燈管,在制造時有嚴格的配料, 如果各類化合物配方出現(xiàn)問題, 燈管內(nèi)真空抽排時留有殘氣、燈絲焊接出現(xiàn)假焊虛焊等產(chǎn)品質(zhì)量問題,均會導(dǎo)致燈管過早報廢。
鎮(zhèn)流器對日光燈管壽命的影響
鎮(zhèn)流器在日光燈電路中, 主要作用是限制通過燈管的電流并產(chǎn)生脈沖電壓, 由于鎮(zhèn)流器在電路中的作用, 使流過燈絲的預(yù)熱電流限制在給定數(shù)值, 既防止因預(yù)熱電流過高而燒斷燈絲, 又充分保證了陰極具有熱電發(fā)射能力, 使日光燈正常工作。功率不同的燈管預(yù)熱電流和工作電流不同, 因此在實際使用中應(yīng)重視燈管與鎮(zhèn)流器的匹配。如果燈管與鎮(zhèn)流器不匹配, 引起預(yù)熱電流和工作電流過大或過小, 均會導(dǎo)致燈管閃爍、早期發(fā)黑、衰老等。
啟輝器對日光燈管壽命的影響
日光燈啟輝器被稱為接在電路中的一只自動開關(guān), 啟輝器內(nèi)有兩個電極, 一個U形雙金屬片為動觸極, 另一電極為靜觸極。如果啟輝器在閉合釋放時反復(fù)地跳躍不止, 會影響燈管的燈絲陰極壽命。因為當啟輝器反復(fù)啟動次數(shù)頻繁時, 燈管兩陰極之間受到頻繁脈沖高電壓的沖擊, 加速燈絲上電子發(fā)射物質(zhì)的消耗, 從而加速日光燈老化。啟輝器殼體內(nèi)均配有一只0. 005 μF 的小電容器, 如果電容器短路, 燈管兩端燈絲會長時間燒紅點亮, 而燈管卻不能被正常點燃, 也會加速燈絲陰極電子發(fā)射物質(zhì)的衰老, 縮短其使用壽命。
電源電壓與環(huán)境溫度對燈管的影響
日光燈電路中電源電壓若不穩(wěn)定, 會導(dǎo)致燈管中電流不穩(wěn)定,當電流增大時燈管壽命相應(yīng)縮短。一旦電源電壓過低,流過燈管的電流就會大幅度下降, 這樣會使燈絲得不到應(yīng)有的預(yù)熱溫度, 不易啟動。
環(huán)境溫度對日光燈的啟動影響也很大。當環(huán)境溫度低于-10 ℃ 時, 為快速啟動日光燈可適當將電源電壓提升至250 V,否則無法點燃燈管。在一般常溫環(huán)境條件下, 日光燈快速點燃, 只要180 V 左右, 便可啟動點燃燈管。
熒光燈自然不能再點燃和不發(fā)光的主要原因是陰極上電子發(fā)射物質(zhì)的完全消耗和汞在燈管內(nèi)的耗竭。影響熒光燈壽命的有制造方面的原因和運用方面的因素。在制造方面,熒光燈的壽命主要有a氣充入的壓力、汞充入量和陰極上電子發(fā)射物質(zhì)的數(shù)量來決定,在運用方面的因素主要有下列幾種:
1.燈管電流的大小
燈管工作電流增加時,壽命會降低。電流比額定值增加1%時,壽命將降低1. 7%;電流比額定值小時,壽命將增加。但電流過小時,壽命反而又降低。這是因為工作電流過小時陰極溫度過低,電極上電子物質(zhì)的濺射加大所致
2.陰級燈絲質(zhì)量好壞
熒光燈的壽命主要取決于其陰極發(fā)射電子能力和耐離子轟擊能力,因此,如果陰極與鎮(zhèn)流器或燈管匹配不當,最易受到損壞。當陰極發(fā)射的電子不足以點燃熒光燈或燈絲受離子轟擊產(chǎn)生斷絲時,燈管的壽命也就終結(jié)了。所以,如何改善提高陰極發(fā)射電子效能以及陰極燈絲的耐轟擊能力,成為影響熒光燈壽命的關(guān)鍵問題。
目前,熒光燈采取直熱燈絲方式加熱陰極激發(fā)電子,溫度小于1000℃,相對白熾燈而言,對真空狀態(tài)下的鎢絲脆性幾乎不會產(chǎn)生,基于陰極的主要功能是“儲粉”和“加熱”,不同功率的熒光燈可采用相同規(guī)格的燈絲,可見熒光燈陰極對螺旋燈絲的選型范圍較大,只要裹著電子粉的燈絲不斷,鎮(zhèn)流器比較可靠,制燈企業(yè)就可以簡單地生產(chǎn)出壽命達到5000小時左右的熒光燈,有的也可以標稱6000-8000小時,這種粗放型的生產(chǎn)方式在國內(nèi)節(jié)能燈企業(yè)普遍存在。在國內(nèi)電子技術(shù)高度發(fā)達的今天,由于熒光燈燈絲創(chuàng)新技術(shù)的滯后,導(dǎo)致了國產(chǎn)熒光燈整體壽命水平難于突破10000小時。
3.電源電壓變化對熒光燈光電參數(shù)是有影響
供電電壓增高時燈管電流變大、電極過熱促使燈管兩端早期發(fā)黑,壽命縮短。電源電壓低時,啟動后由于電壓偏低工作電流小,不足以維持電極的正常工作溫度,因此加據(jù)了陰極發(fā)射物質(zhì)的濺射,使燈管壽命縮短。因此要求供電電壓偏移范圍為±10%。
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