無(wú)極燈穩(wěn)定性研究

摘要：為了研究提高無(wú)極燈光效的途徑，本文通過(guò)測(cè)量無(wú)極燈的放電電壓、電流、功率和光照度，計(jì)算了無(wú)極燈的阻抗變化。結(jié)果表明，放電電壓先降后升而后趨于穩(wěn)定；放電電流先升后降然后趨于穩(wěn)定; 無(wú)極燈阻抗先迅速下降而后小幅升高再趨于穩(wěn)定; 光照度先升后降而后趨于穩(wěn)定。迅速穩(wěn)定無(wú)極燈泡體內(nèi)的等離子體濃度才能提高無(wú)極燈的穩(wěn)定性。
　　近年來(lái)，由于能源危機(jī)和環(huán)境惡化使得節(jié)能、環(huán)保的無(wú)極燈成為目前國(guó)內(nèi)外眾多公司發(fā)展的重點(diǎn)之一。無(wú)電極放電燈是近年來(lái)迅速發(fā)展的新光源光源

　　光源產(chǎn)品具有LED顯示、體積小、重量輕、易攜帶、電池供電、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，直觀快速，是一種使用極其簡(jiǎn)單方便的測(cè)試工具，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)防震防潮處理，可以在野外惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作。 [全文]

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　　由于該類燈沒(méi)有電極，不會(huì)產(chǎn)生由于有電極放電燈的電極氧化、濺射、損耗和密封等問(wèn)題引起的發(fā)黑現(xiàn)象。具有高光效、光色穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。

　　無(wú)極燈節(jié)能效果取決于其光效的高低， 光效越高，節(jié)能效果越好。無(wú)極燈目前可用于照明行業(yè)、光化學(xué)和分析化學(xué)等領(lǐng)域。光效的高低與無(wú)極燈的啟動(dòng)特性、穩(wěn)定性和表面負(fù)載特性等因素有關(guān)。

　　研究無(wú)極燈的穩(wěn)定性對(duì)分析無(wú)極燈的特性，提高其光效具有重要意義。本文將對(duì)無(wú)極燈的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，研究電特性和光照度隨時(shí)間的穩(wěn)定性問(wèn)題。

　　本文共分三個(gè)部分: ①實(shí)驗(yàn)介紹; ②實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論; ③結(jié)論。

　　1 實(shí)驗(yàn)介紹

　　無(wú)極燈穩(wěn)定性測(cè)試裝置如圖1 所示。該無(wú)極燈包括電子鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器

　　鎮(zhèn)流器是氣體放電燈工作時(shí)不可或缺的配套部件，用來(lái)提供瞬間高壓來(lái)使燈管起輝，而后鎮(zhèn)流使燈管穩(wěn)定的工作。鎮(zhèn)流器就是為氣體放電燈的高啟動(dòng)電壓和低放電維持電壓設(shè)計(jì)的。 [全文]

( 也稱高頻發(fā)生器)、高頻饋線、耦合器耦合器
　　耦合器是在微波系統(tǒng)中,能夠?qū)⒁宦肺⒉üβ拾幢壤峙涑蓭茁返脑?。耦合器的作用是將信?hào)不均勻地分成幾分(稱為主干端和耦合端，也有的稱為直通端和耦合端)，主要包括: 定向耦合器、功率分配器以及各種微波分支器件。 這些元器件一般都是線性多端口互易網(wǎng)絡(luò), 因此可用微波網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行分析 。 [全文]

和泡體四部分，通常高頻饋線、耦合器和泡體做成一個(gè)整體稱為無(wú)極燈的燈泡。采用TektronixTCPA300 電流探頭、Tektronix P6015A 高壓探頭( 100MΩ， 1000 ∶ 1 ) 和Tektronix TPS 2014(100MHz，1Gs / s) 示波器示波器
示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見(jiàn)的電信號(hào)變換成看得見(jiàn)的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測(cè)信號(hào)的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，還可以用它測(cè)試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。 [全文]

測(cè)量電子鎮(zhèn)流器電子鎮(zhèn)流器
電子鎮(zhèn)流器是使用半導(dǎo)體電子元件，將直流或低頻交流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，驅(qū)動(dòng)低壓氣體放電燈、鹵鎢燈等光源工作的電子控制裝置。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了世界性的能源危機(jī)，節(jié)約能源的緊迫感使許多公司致力于節(jié)能光源和熒光燈電子鎮(zhèn)流器的研究，電子鎮(zhèn)流器目前在全世界特別是發(fā)達(dá)國(guó)家已全國(guó)推廣應(yīng)用。 電子鎮(zhèn)流器 [全文]

輸出端的電壓、電流和功率等電參數(shù)。采用TES1330A 照度計(jì)照度計(jì)
　　照度計(jì)(或稱勒克斯計(jì))是一種專門(mén)測(cè)量光度、亮度的儀器儀表。就是測(cè)量光照強(qiáng)度(照度) 是物體被照明的程度，也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比。照度計(jì)通常是由硒光電池或硅光電池和微安表組成。 [全文]

測(cè)量無(wú)極燈的光照度。為了減少熒光粉對(duì)等離子體的影響，此處采用未涂熒光粉的明泡進(jìn)行試驗(yàn)。

　　2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

　　2. 1 無(wú)極燈電參數(shù)的穩(wěn)定性

　　為了研究無(wú)極燈的穩(wěn)定性，我們測(cè)量了1h 內(nèi)不同時(shí)間的無(wú)極燈放電電流、電壓和功率以及無(wú)極燈阻抗的變化情況，分別如圖1、圖2 和圖3 所示。

圖1 無(wú)極燈穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)原理圖

圖2 不同時(shí)刻的放電波形

圖3 放電電壓和電流隨放電時(shí)間的變化

　　由圖2 可知，放電電壓和電流波形都是正弦波，放電功率是非對(duì)稱的正弦波，并且不同時(shí)間放電電壓、電流和功率的幅值不同。說(shuō)明無(wú)極燈泡體內(nèi)等離子體電阻電阻

　　電阻，物質(zhì)對(duì)電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡(jiǎn)稱絕緣體。 [全文]

發(fā)生了變化，電子鎮(zhèn)流器能自動(dòng)跟蹤無(wú)極燈負(fù)載的變化，使電源電源

　　由圖3 可以看出，隨著放電時(shí)間增加，鎮(zhèn)流器輸出電壓先減少后增加，在45min 以后逐漸趨向于穩(wěn)定; 而放電電流是先增加后減少，然后小幅波動(dòng)，約50min 才能趨于穩(wěn)定。這說(shuō)明無(wú)極燈需要1h 左右才能獲得穩(wěn)定。無(wú)極燈電壓和電流的變化是由無(wú)極燈的阻抗變化引起的，根據(jù)無(wú)極燈等效阻抗與電壓、電流之間的關(guān)系可得：

　　由此可以計(jì)算出阻抗Z 隨放電時(shí)間的變化，如圖4所示。

圖4 放電阻抗隨放電時(shí)間的變化

　　由圖4 可知，電子鎮(zhèn)流器輸出端的負(fù)載阻抗隨放電時(shí)間先急劇減少后小幅增加，然后小幅在震蕩，在40min 以后逐漸趨于穩(wěn)定。這是由于無(wú)極燈剛點(diǎn)燃時(shí)，耦合器激發(fā)電磁場(chǎng)磁場(chǎng)

　　電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場(chǎng)周?chē)臻g存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來(lái)源于電流，電流是電荷的運(yùn)動(dòng)，因而概括地說(shuō)，磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的。磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力，磁場(chǎng)對(duì)電流、對(duì)磁體的作用力或力矩皆源于此。 [全文]

產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)誘導(dǎo)出的等離子體電子濃度迅速增加，導(dǎo)致放電阻抗迅速下降，而后電子濃度逐漸增減小，放電阻抗逐漸增加，而后電子濃度趨于穩(wěn)定，使得放電阻抗也逐漸趨于穩(wěn)定。

　　2. 2 無(wú)極燈發(fā)光特性的穩(wěn)定性

　　除了無(wú)極燈的電特性以外，無(wú)極燈光照度隨放電時(shí)間的變化如圖5 所示。

　　從圖5 可以看出，無(wú)極燈的光照度先迅速增加，然后下降，在30min 以后逐漸趨于穩(wěn)定。這說(shuō)明無(wú)極燈穩(wěn)定需要一定的時(shí)間。為了提高無(wú)極燈的迅速穩(wěn)定性，必須采取措施使無(wú)極燈泡體內(nèi)的等離子體濃度迅速達(dá)到飽和，這樣才能使無(wú)極燈的阻抗迅速穩(wěn)定，使無(wú)極燈迅速獲得穩(wěn)定的光輸出，這在一定程度上提高了無(wú)極燈的光效。

圖5 無(wú)極燈光照度隨放電時(shí)間的變化

　　3 結(jié)論
 

　　本文通過(guò)研究無(wú)極燈的放電電壓、放電電流、放電功率、放電阻抗和光照度隨時(shí)間的變化規(guī)律，分析了無(wú)極燈的穩(wěn)定性。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)極燈泡體內(nèi)等離子體的濃度決定著無(wú)極燈泡體的阻抗，而阻抗變化決定著放電電壓、電流和功率等電參數(shù)。

　　只有采取措施改變等離子體泡體內(nèi)等離子體濃度的迅速穩(wěn)定性，才能改善無(wú)極燈的穩(wěn)定性，從而提高無(wú)極燈的穩(wěn)定階段的光效。