瞬時啟動式螢光燈

為了理解螢光燈就要對光本身有所認識。光是能量的一種形式是由原子釋放出來的。它是由許多微小類似粒子的小團組成的，這些類似粒子的東西有能量和動量但沒有質量。這些粒子叫做可見光子，是光的最基本單位

基本介紹

• 中文名：瞬時啟動式螢光燈
• 外文名：instant-start florescent lamp
• 光的類別：能量的一種形式
• 組成：許多微小類似粒子的小團
• 最基本單位：可見光子

基本概念

通電就啟動螢光燈

螢光燈的工作原理

。

當電子受到激發的時候原子就會釋放出可見光子。如果你已經知道原子是如何工作的話，那你也就知道電子是圍著原子核走來走去的負極電荷粒子。原子的電子有著不同等級的能量，主要取決幾個因素，包括它們的速度和離原子核的距離。電子不同的能量等級占有不同的軌函式和軌道。通常來說，有著大能量的電子就會離原子核更遠。

當原子得到或失去能量的時候，是以電子移動表示變化。當有某些東西將能量傳到原子的時候---以熱量為例子--電子可以暫時被推進到一個更高的軌道（遠離原子核）。電子只是在這一軌道位置停留極短時間：幾乎馬上就被退回到原子核，到達它的原始軌道上。這時電子就以光子的形式放出額外的能量。發光的波長取決於有多少能量被釋放出來，這也就取決於電子所在的軌道位置。因此，不同類的原子就會釋放出不同類的可見光子。換句話說就是光的顏色是由受激發的原子種類決定。這幾乎是在所有光源的最基本工作機制。這些光源的主要不同是在於激發原子的過程。在白熾燈光源里，原子是由通過加熱來激發；而在燈管里，原子是通過化學反應來激發。螢光燈的中心元件就是它的一個密封的玻璃管。這個管含有少量水銀和惰性氣體，通常是氬惰性氣體元素，這種惰性氣體要保持非常低壓。管也含有螢光粉，在玻璃管內單獨塗上一層螢光粉。玻璃管兩端各有一個電極，是連線到電流用的。

當你開燈的時候，電流就會穿過電路流到電極。有相當大的電壓流過電極，所以電子會穿過來自管中的一端的氣體到達另一端。這個能量的變化會將管內的水銀從液體變為氣體。由於電子和帶電原子會在管內移動，它們中的一部分會和氣態水銀原子碰撞。這個碰撞激發出原子，電子會突然上升到一個更高的能量水平。當電子回復到它們的初始能量位置，它們就會釋放出可見光子。

如上面所述，一個光子的波長是由原子裡面的特別電子排列而決定的。由於在水銀原子中的電子以這樣的一種方式排列所以大部分會在紫外線波長範圍內釋放出可見光子。然而，我們的眼睛看不見這些紫外線光子，所以要轉化為可見光才行。當被暴露在光的地方磷是一種可以發光的物質。當一個光子撞擊一個磷原子的時候，這時一個磷電子就會跳到一個更高的能量位置和原子加熱。當電子回落到正常位置就會以其它光子形式釋放出能量。這個光子比最初的光子的能量要少，因為加熱時一些能量消失了。在螢光燈里，發出的光是以可見光譜發出的--磷發出我們可以看見的白色光。我們還可以通過將不同磷粉的結合製造出不同的顏色。

傳統的白熾燈泡也都會發出少量紫外線光，但它們不能把這些紫外線光轉換為任何可見光。因此，大量能量被浪費掉。螢光燈使這種可見光工作和更加有效能。總的來說，螢光燈比白熾燈節能達到4至6倍。由於白熾燈發出一種更“暖色的光”--一種多紅色小藍色的光，所以人們通常會在家裡使用白熾燈。

正如我們所知道的，整個螢光燈系統是依靠玻璃管內氣體的一個電流流動。我們已經知道螢光燈的與玻璃管的水銀原子是通過電流的電子流動而被激發的。這個電流在和普通電流的電流有幾分相似，但它是穿過氣態而不是固態。氣態導體在幾個方面有別於實心導體。實心導體的電荷是由自由電子從一個原子跳到另一個原子，從負極電荷區跳到正極電荷區。電子始終都有一個負極電荷，也就是說，它們始終都是被吸到正電荷。在氣態中，電荷是由原子的自由電子獨立地移動。電流也都是由離子攜帶的，原子有電荷是因為它們可以失去或獲得電子。正如電子一樣，離子被吸到對立地帶電荷區。為了將電流穿過在管內的氣體，那么螢光燈需要兩樣東西：

自由電子和離子 管兩端間的不同電荷

通常來說，氣體都有少數的離子和自由電子，因為所有的原子自然地保持一個中性的電荷。因此就比較難將電流穿過大多數氣體。當你打開螢光燈，第一樣需要做的事情是從兩邊電極引入新的自由電子。有幾種不同的方法來做到。

典型的螢光燈設計院是使用一個特別起動器開關機制來使它發光。

當打開燈時，最小電阻的通道通過分流電路然後穿過起動器開關。在這個電路中，電流通過燈管的兩端的電極。這些電極就是簡單的絲極，就像在白熾燈泡里的燈絲。當電流流過分流電路，電就會加熱燈絲。把它們傳送到氣體管裡面，使氣體離子化。

同時，電流會在起動器開關中發出一連串的有趣事件。傳統起動器開關是一個小小的放電燈泡，這個燈泡含有氖氣和一些其它氣體。燈泡的兩個電極位於各自的右邊。當電流開始通過分路電流時，電弧會在電極之間跳動來接通。這個弧點亮燈泡的方式和螢光燈泡的一個更大的弧點亮的方式一樣。

其中一個電極受熱時的雙金屬片會彎曲。少量來自燈泡的熱使雙金屬片彎曲，這樣才可以使它與另一電極接觸。當兩個電極互相接觸時，電流就不再需要以一個電弧來跳躍了。因此就沒有帶電粒子流過氣體，燈就熄滅了。

當電路流通過分路電路時，它會鎮流器中的一部分建立一個磁場。這磁場是由流動的電流保持住的。當起動器開關被打開時，鎮流器的電流就會切斷。磁場消失，這時電流會突然上升---鎮流器釋放出它儲備的能量。

電流的突升有助於建立必需的初始電壓來創建一個穿過氣體的電弧而不是穿過分路電路和跳過起動器中的間隙，電流流穿過管。自由電子和原子碰撞，釋放其它電子，創造離子。最終是一個等離子，氣體是大部分的組成物質都是離子和自由電子，所有都自由移動。這樣就為電流創造了一人通道。受到快速移動的電子影響使得這兩個絲極保持發熱，所以繼續發出新的電子進入到等離子裡面。只要有交流電電流和絲極不燒壞，電流就會不斷流穿過燈管。這種方法啟動燈需要幾秒鐘時間。而目前大多數螢光燈都是瞬間啟動了。

大多數受歡迎的螢光燈設計是快速啟動。這個設計的工作原理基本上和傳統的啟動方式一樣，不同是這種啟動方法沒帶有起動器開關。改為使用鎮流器不斷的通路電流穿過兩端電極。這個電流可以設定所以兩極間有一個電荷差，當螢光燈被開著時，兩端電極的絲極非常迅速的加熱，使管內的氣體離子化。一旦氣體被離子化，電極間建立的電弧的電壓就不同。流動帶電粒子激發水銀原子，觸發照明過程。

另一種啟動方法就是瞬間啟動型螢光燈，是將非常高的初始電壓用到電極。這個高電壓創造了一個電暈放電。基本來說，電極表面的額外電子迫使一些電子進入到氣體。這些自由電子將氣體離子化並且是幾乎瞬間電極之間創建的電弧的電壓差。

不論啟動機制是如何設定最終結果都是相同的：電流流動穿過一個離子化的氣體。這種氣體放電方法有些特殊和值得懷疑：意是是說如果電流沒有小心控制的話電壓就會不斷增加並且燈具很有可能會爆炸。接著我們會解釋一下究竟一盞螢光燈是如何保持平穩的工作的。

鎮流器

正如之前所述，氣體和固態的傳導電流方式不同。氣體和固態的其中一個主要不同是在於它們的電阻，固體金屬導體比如說電線，電阻在任何特定溫度下都是恆定的，受導體的大小和物質的特性來控制的。如螢光燈中的氣體放電是電流引起電阻減少。這是因為有更多的電子和離子流穿過一個特別的區域，電子與更多的原子撞擊來使釋放電子並創造更多的帶電粒子。如果螢光燈的電壓不控制好就會燒壞許多的電子元件。

螢光燈鎮流器是用來控制電流。最普通的鎮流器是磁性鎮流器，工作原理和感應器有幾分相似。感應器基本上都含有線圈，通常是繞住一塊金屬。當所有電流通過電線時候它就會產生一個磁場。線圈就是增強磁場的作用。鎮流器只可以使電流改變慢下來但並不可以使它們停下來。所以鎮流器在一個短的時間內以一個特別的方向阻止不斷增大的電流。磁性鎮流器以一個相對低周波率調節電流，這樣就會引起一個可見的閃爍。磁性鎮流器可能也可以以一個低頻率振動。這就是人們可以聽到螢光燈的嗡嗡聲。

現代的鎮流器設計使用了先進的電子學來精確地調節通過電路的電流。由於它使用了一個更高周波率，通常都不再看見閃爍和聽見電子鎮流器發出的嗡嗡聲。不同的燈需要特別的鎮流器設計來保持特定電壓和各樣燈管設計所需的電流水平。

螢光燈有各種各樣的外形和尺寸，但它們都是工作在一個同樣的基本原理就是電流激發水銀原子並使它們發出紫外線光子。這些光子反過來激發螢光粉並且發出可見光子。這就是所有螢光燈工作原理。