熒光燈，也被稱為日光燈，是一種高效節(jié)能的電光源，其發(fā)明和普及對現(xiàn)代照明技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。熒光燈的工作原理結(jié)合了氣體放電、紫外輻射和熒光材料的特性，實現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)化為明亮、均勻且柔和的可見光。以下是熒光燈工作流程的詳細(xì)解讀。
一、熒光燈的基本構(gòu)造
熒光燈是一種常見的室內(nèi)照明設(shè)備，其基本構(gòu)造主要包括以下幾個部分：
1. 燈管：這是熒光燈的核心部分，通常由玻璃或塑料制成。燈管內(nèi)部涂有熒光粉，當(dāng)電流通過燈管時，熒光粉會發(fā)出光線。
2. 鎮(zhèn)流器：鎮(zhèn)流器是熒光燈的必要組成部分，用于控制電流的穩(wěn)定，確保燈管正常工作。
3. 燈絲(電極)：熒光燈管兩端的兩個電極是燈管的重要部件。每個電極是用鎢絲繞成雙螺旋形或者三螺旋形，并通過電泳、浸漬或噴漆的方法在其上涂敷上電子粉而制成的。電子粉是由鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)的三元碳酸鹽和少量耐高溫的氧化鋯再加定量粘結(jié)劑和溶劑組成的。當(dāng)燈絲有電流通過時，燈管內(nèi)燈絲發(fā)射電子，使管內(nèi)溫度升高，水銀蒸發(fā)。
4. 汞：在電場作用下，汞原子不斷從原始狀態(tài)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，繼而自發(fā)躍遷到基態(tài)，并輻射出紫外線。
5. 熒光粉：涂在燈管玻璃內(nèi)的熒光粉吸收紫外線的輻射能后發(fā)出可見光。熒光粉不同，發(fā)出的光線也不同。
6. 燈座：燈座是熒光燈的連接部分，用于固定燈管并連接電源線。
7. 外殼：熒光燈的外殼通常由金屬、塑料或木材制成，用于保護(hù)燈管和其他組件免受外界環(huán)境的影響。
根據(jù)具體的設(shè)計和用途，熒光燈還可能包括其他組件，如啟輝器和電容器等。啟輝器是一個小型的輝光管，用于在啟動時提供必要的電壓，使熒光燈進(jìn)入正常工作狀態(tài)。電容器則用于改善電路的功率因數(shù)，提高電路的效率。熒光燈按外形結(jié)構(gòu)可以分為兩大類：直管型熒光燈(T型)和異型熒光燈。異型熒光燈包括環(huán)形熒光燈(C型)、彎管熒光燈(U型)、緊湊型熒光燈(CFL)等。
二、啟動階段：啟輝器的作用
當(dāng)電源接通時，初始的電壓完全施加在啟輝器上。啟輝器內(nèi)部填充有氖氣或氬氣混合物，受到電壓作用，氣體開始輝光放電，產(chǎn)生熱量并引起啟輝器內(nèi)部的U形雙金屬片受熱膨脹。隨著溫度升高，雙金屬片接觸到靜觸片，形成了一個暫時的閉合電路，使得電流通過鎮(zhèn)流器和燈絲流向燈管。
三、汞蒸氣放電與紫外線產(chǎn)生
在這一短暫的閉合階段，燈絲通電加熱，發(fā)射出大量電子，這些電子被加速穿越燈管并在途中撞擊汞原子。汞原子在吸收能量后，從穩(wěn)定的態(tài)躍遷至更高能級，隨后快速退回到較低能級時釋放出能量，其中大部分以紫外線形式放出。
四、熒光粉的轉(zhuǎn)化與可見光生成
燈管內(nèi)壁涂覆的熒光粉在接收到紫外線照射后會發(fā)生“熒光”現(xiàn)象，即將紫外線能量轉(zhuǎn)換為波長較長、能量較低的可見光。不同種類的熒光粉可以轉(zhuǎn)換出不同顏色的光，最常見的是轉(zhuǎn)換為白色光譜，模擬自然日光。
五、鎮(zhèn)流器的穩(wěn)壓與限流功能
一旦啟輝器中的輝光放電停止，雙金屬片因冷卻而迅速收縮，觸點斷開，切斷了燈絲供電的直接路徑。然而，就在觸點斷開的一剎那，由于鎮(zhèn)流器線圈中電流的突然改變，根據(jù)楞次定律，鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生很高的自感電動勢，這個電動勢與電源電壓疊加，會在燈管兩端形成高達(dá)幾千伏特的瞬間高壓，促使汞蒸氣發(fā)生強(qiáng)烈的弧光放電。
此后，鎮(zhèn)流器持續(xù)發(fā)揮作用，通過其自身的電感性質(zhì)，對通過燈管的交流電流起到限流和降壓的效果，保證了燈管在較低電壓下穩(wěn)定地進(jìn)行氣體放電，避免了過高的電壓和電流損壞燈管或降低壽命。這樣，熒光燈便能在較寬的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，發(fā)出連續(xù)而高效的可見光。
熒光燈巧妙地運用了氣體放電物理學(xué)原理、電磁感應(yīng)原理以及熒光材料的光譜轉(zhuǎn)換特性，實現(xiàn)了一種既能節(jié)約能源又能提供良好照明效果的技術(shù)方案。熒光燈的出現(xiàn)不僅極大改善了室內(nèi)外照明質(zhì)量，而且因其顯著的節(jié)能優(yōu)勢，在環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益上都體現(xiàn)了巨大的價值。
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