常見日光燈問題釋疑

單樂君

在新課程改革后，理論與實踐聯系得越來越密切，如日光燈問題、電飯煲等。但教材對日光燈內部結構、燈絲的工作原理等沒有具體說明。下面就討論日光燈的一些現實問題。

1．日光燈的啟動器是裝在專用插座上的，當日光燈正常發光后，取下啟動器，會影響燈管發光嗎？

圖（1）

日光燈中啟動器是起到開關作用。如圖（1）中日光燈電路的啟動過程中，當啟動器導通時，燈管不導通，此時啟動器處于“開關”作用的“開”狀態。一旦燈管導通了，啟動器就處“關”狀態，完成啟動全過程，日光燈正常發光了，此后啟動器取下也沒有關系。

2．如果啟動器丟失，作為應急措施，可以手拿一段裸露導線啟動日光燈嗎？

日光燈電路在啟動狀態時，電源電壓大部分降落在鎮流器兩端，其值約為215V，還有一小部分降落在燈絲上，其值約為24V。用裸露的金屬導線碰一下圖（1）中ab端，馬上離開，此過程等效于啟動器的開關作用，可以達到啟動的目的，但由于拿裸露導線連接ab端時，兩端電壓將遠小于24V。由于在干燥的條件下，50Hz的交流電安全電壓為36V，而在潮濕的條件下，絕對安全電壓小于12V，所以晴朗的天氣下手拿裸露導線啟動日光燈是安全的，而下雨天時有危險。最好辦法是手拿一小段帶絕緣外皮的導線啟動為好。

3．如果日光燈管兩端的電極分別短路，日光燈仍能正常發光嗎？

圖（2）

日光燈正常工作是由于熒光粉發光，但熒光粉本身不是導電材料，也不會電離。熒光粉發光是在紫外線照射下產生的，紫外線則是由電子高速運動時與水銀原子發生碰撞產生的。電子是燈絲受熱激發而產生形成持續電流，如圖（2），因而回路應經過燈絲。如果不經過燈絲，日光燈無法正常工作。如果燈絲中沒有電流通過，則燈絲不可能發熱，也不可能發射電子。沒有高速運動的電子就不可能產生紫外線，也根本不可能使熒光粉發光。

4．日光燈的使用會干擾周圍無線電設備嗎？若有，干擾有哪些？

起動器工作動靜觸片放電時觸片通斷會產生火花，起動器中電容器的作用是避免或減弱起動器放電時產生的電磁波對附近無線電設備的干擾。日光燈正常工作時，也會產生一些電磁波輻射，對周圍無線電設備造成干擾，此電容也能起到減少輻射的作用。所以日光燈屬于易產生雜波干擾的工具。日光燈管中高速運動的電子可產生多頻率成分的雜散的電磁場，并受50Hz交流電的影響，高頻成分從電視機的天線處進入，混在電視臺發出的信號中，對電視機的圖像形成干擾，造成熒光屏上出現許多有規律跳動的點，嚴重時呈現重復緩慢滾動的雜波帶或者干擾電視伴音信號，發出“嗡嗡”的交流噪聲。

5．熒光燈兩端發紅，卻為何點不亮？

圖（3）

如果是新燈具，應當先檢查接線是否有誤。如果是原來工作正常的燈具，則應打開啟動器鋁外殼檢查氖泡引線有無脫焊斷路，如圖（3）。若無脫焊則可能觸片失效，啟動器不能使用了。還有可能是氖泡中雙金屬片是否粘合短路。若有短路，可用手指輕彈氖泡玻璃外殼，有可能使雙金屬片分離。若雙金屬片是分離的，則是啟動器的小電容擊穿短路，將此小電容剪斷，即可恢復使用。這小電容在日光燈電路中起旁路電容的作用，剪斷后對日光燈照明影響不大。日光燈兩頭發紅不亮，不可連續運行。因為此時電流大于額定電流，會造成燈絲很快老化及鎮流器溫度過高引發火災。

6．為什么日光燈不亮而啟動器一閃一閃？

啟動器亮而日光燈不亮，一般是電壓偏低造成的。也有可能是燈管工作了很長時間老化而難以啟動。如果檢查電壓正常，則應及時更換新燈管，不要讓燈管一直工作在不啟動狀態而燒毀鎮流器。

7．周圍環境對日光燈啟動有影響么？

（1）溫度對啟動的影響

日光燈照明最適宜的環境溫度在18～25℃，溫度過高或過低時，都會造成啟動困難。當溫度很低時，燈管內水銀蒸汽壓力就低，蒸汽中水銀原子就很少只有靠惰性氣體游離來啟動，而惰性氣體的游離電壓要比水銀原子高得多，所以需要較高的電壓才能使燈管放電點燃。如在冷天時，由于使用日光燈的環境溫度較低，啟動就困難，而且點燃后發光效率低，光色暗淡。反之，如果環境溫度太高時，燈管內水銀蒸汽壓力太高，管內游離質點的碰撞就加劇，能量損失較多，所以也比較難啟動。因此在使用日光燈時應注意環境溫度的影響。

（2）濕度對啟動的影響

日光燈的啟動電壓與周圍環境的相對濕度有關，干燥的天氣，燈管表面電阻很高，不影響燈管內部的放電過程，一般在正常電壓下啟動是不困難的；非常潮濕的天氣即相對濕度很大時，燈管表面形成很低的電阻，有利于日光燈的啟動。但天氣潮濕而相對濕度不太大時，空氣中的水份在燈管表面形成了一層潮濕的薄膜，相當于一個電阻跨接在燈管兩極之間，降低了啟動時加在兩極間電壓的增長速度，因而增加了日光燈啟動的困難。

圖4是相對濕度與啟動電壓的關系曲線，說明相對濕度在50%左右啟動最容易，而在75～80%時（此時燈管表面的電阻約為100兆歐），需要的啟動電壓最大，即啟動最困難。為了防止相對濕度對日光燈啟動的影響，可在燈管表面涂一層透明的硅化物，使燈管表面不易吸收水份而保持著很高的電阻。

圖（4）濕度對啟動的影響

8．日光燈為什么不能頻繁開關？

日光燈每啟動一次，兩陰極就要受到一次脈沖高壓沖擊，這種沖擊加劇了燈絲上電子發射物質的消耗，從而縮短了燈管的使用壽命。

9．日光燈電極有正負之分嗎？

由于日光燈接在交流電路中，電流方向不斷在變，故日光燈兩極交替作為正、負電極。

10．日光燈管中為什么要充入汞和惰性氣體？

日光燈發光是靠管壁中熒光粉受到紫外線照射發光的。而紫外線則是由于電子高速運動時與水銀原子發生碰撞產生。充入汞和少量惰性氣體，通電后汞蒸發，汞蒸氣是日光燈內導電物質，用以產生紫外線，惰性氣體幫助啟動，并且減緩電極上電子發射物質的蒸發和濺散，延長日光燈的壽命。

總之，日光燈作為一種應用較為普遍的照明工具，教師應對其中原理及現象結合介紹，一方面可拓寬學生知識面，另一方面還可激發學生學習物理的積極性。

（責任編輯劉紅）