“日光灯节电线路和双管日光灯”一文答读者问

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一、为什么采用倍压整流产生直流高压能使日光灯启动?元器件数值多少?

答:1983年10期刊登的“日光灯节电线路和双管日光灯”一文中,倍压整流启动线路(原图6,现重绘于下)由于不能节电反而浪费电,不作为推荐线路。但因文中提到这种线路可使断丝废管复亮,很多读者为此感到有兴趣,并希望了解原理。现将线路原理和有关元器件数值介绍如下。

图1
图1 🔍原图 (550×190)

该线路在工作时,电源正半周通过C\(_{2}\)和D2使C\(_{2}\)充电;电源负半周则通过C1和D\(_{1}\)使C1充电。充电的极性已标注在图中电容器两端。由于日光灯在启动前灯管内的气体尚未电离,灯管两端间电阻极大,因而C\(_{1}\)和C2两端充电所得电压值接近于电源电压的峰值。这样灯管启动前两端所承受的电压值(为C\(_{1}\)和C2两端电压之和)就接近于二倍的电源电压峰值。如电源电压为220V,其峰值为\(\sqrt{2}\)×220=308V,灯管所受电压则为2×308V=616V。如此高的电压就可以在灯丝不加热的情况下激励灯管内的氩气和水银分子电离,致使灯管导电发光。导电后的灯管其两端间电压随即下降,从而流过灯管的电流便决定于电容C\(_{1}\)和C2的容量以及电阻R的大小。

通常电容器C\(_{1}\)和C2需选用金属膜或油浸纸介电容器,耐压在400V以上。在用8W灯管做试验时,C\(_{1}\)和C2可选1~1.5微法,R约200~300欧,功率10瓦,整流管D\(_{1}\)和D2可选耐压600V以上、容量1A的任何2CP型或2CZ型使用。

这种倍压整流启动线路由于灯丝无需加热,所以断丝废管有可能被重新利用,但因灯管通导的瞬间灯丝遭受的浪涌电流很大,以致寿命不长。当灯丝阴极发射物质飞溅耗尽(可看到灯管两头发黑严重)后,就再也无法点亮了。读者在实验这种线路时应考虑到:1.两头发黑的旧管点不亮的可能性很大;2.要浪费电,用电量可达常规线路的数倍;3.灯管的功率越大,浪费电越严重,为此该线路仅适用于12瓦以下的灯管;4.C\(_{1}\)、C2和D\(_{1}\)、D2要选质量好的用,以免发生电网短路等事故。

二、双管日光灯装好后,为什么会出现一灯亮一灯暗的现象?

答:双管日光灯是探讨日光灯节电的一种方法。其线路(原图7)现重绘于下,接上电源后,首先按下K\(_{1}\),此时G2管的工作过程与常规单管日光灯线路没有两样。待S跳动G\(_{2}\)管点亮后松开K1,此时电感Z瞬间断电产生高电压,而G\(_{2}\)管被气化了的水银蒸气却不能立即冷聚,仍保持G2管为通导状态,所以由Z瞬间产生的高电压使经过通导了的G\(_{2}\)管而使不通导但已被预热了灯丝的G1管内部气体电离,从而G\(_{1}\)、G2管全亮。

图2
图2 🔍原图 (676×211)

由于点亮了的G\(_{1}\)、G2管两端压降是串联的,所以线路中总的管压降要比单管时大一倍。如果Z的电感量不变,那末流过双管灯的工作电流就要比流过单管灯时小。其值如小于灯管的“维持电流”,灯管就可能点不亮或点亮后随即又熄灭。这时应适当减小Z的电感量,从而一管亮、一管暗(松开K\(_{1}\)后G1、G\(_{2}\)均灭)的现象就可避免。具体调试如下所述。

读者在装置和调试双管日光灯前应先考虑到:1.这种线路仅适用于6瓦、8瓦和12瓦等低瓦数日光灯管。因为6、8、12瓦日光灯管的管压降分别为50、60、75伏,两管串接后总的管压降分别为100、120、150伏,所以仍可在220伏电网中被正常启动。而30、40瓦灯管的管压降一般约108伏,串接后达216伏,其值已接近电网电压220伏,显然已不能被启动。2.为兼顾到灯丝预热电流与灯管工作电流的不同大小,当双管灯的镇流器Z的电感被减小而满足灯管工作电流的要求时,灯丝预热电流就有可能过大,为此最好在S和K\(_{1}\)之间串接电感(图12)或电阻,以限制灯丝预热电流。图12中被串接的电感L2和L\(_{3}\)实际上就是镇流器Z的一部分。图12中的L2和L\(_{3}\)也可用电阻代替,阻值可选用200~300欧。

图3
图3 🔍原图 (672×192)
图4
图4 🔍原图 (770×291)

调试时用一个10欧(1瓦)的小电阻串接在电源线上,然后用万用表交流档测电阻两端压降而得其电流值。6瓦灯管在启动前压降应为180毫安×10欧=1.8伏;8瓦灯管和12瓦灯管则分别应为2.0伏和2.4伏。在灯管启动后,6瓦灯管在10欧电阻上的压降应为140毫安×10欧=1.4伏;8瓦灯管和12瓦灯管则分别为1.5伏和1.6伏。图12中的镇流器Z可用市售成品改制(8瓦灯管仍选用8瓦镇流器,6瓦和12瓦的也仍选用6瓦和12瓦镇流器),只需用缝衣针将镇流器绕组的一端挑开,轻轻拉出线头,刮去漆层后再分别焊上连线即成,见图13。焊好后用环氧清漆、石腊或万用胶浸涂一下。通过测试启动后的工作电流(此时可用电阻先代替L\(_{2}\)和L3)就可决定L\(_{1}\)抽头是否合适。如工作电流正常即抽头合适,反之再重新抽头。然后将余下的绕组按大致各半分开作为L2和L\(_{3}\)。制作时L1、L\(_{2}\)和L3的同名端不能搞错,否则电感量不是相加而是相减了。按图12线路用两支12瓦灯管装置的双管灯在电源电压为225伏时的实测数值为:管压降V\(_{G1}\)=VG2约80伏,灯丝预热电流约240毫安,工作电流约140毫安。Z用12瓦镇流器,从中抽头所得L\(_{1}\)、L2和L\(_{3}\)的直流电阻分别为70欧、15欧和25欧,L1两端压降约120伏,以上数据供参考。(路民峰)