吴文军 谭国振 谭国超
（江门市西特智能科技有限公司）
什么是无极灯？它是如何工作的？由于无极灯的工作原理涉及电、磁、光三方面的相关知识，几句话还真是解释不清楚，无机灯也就是灯管中没有电极的荧光灯（日光灯、节能灯），即无电极荧光灯。由于没有了电极，电网中的电不能直接以电流形式引入封闭的灯管中，而是将电能转变成磁能，以交变磁场的形式驱动灯管发光。这种原理的应用有我们熟悉的电磁灶。两者之间的差异在于电磁灶是将电能转变为磁能后，使金属铁、不锈钢发热用于加温。而无机灯则是电能转换成磁能后通过光管转换成光能用于照明。
明白了无机灯最基本的工作原理，电转磁，磁转光，无机灯的组成就清楚了。光管是将磁能变为光能的部件：耦合器，也就是线圈加磁芯（环），将电能转换为磁能的部件：频率发生器，也就是高频电流产生器，人们常说的电子镇流器，是将220伏，50赫兹的日常用电转换成250000赫兹（或2650000赫兹，高频无极灯所需）的交变电流，用于推动耦合器产生同样频率交变磁场的部件。灯管、耦合器、频率发生器三大部分，构成无极灯。
若想弄清楚无极灯更具体的内容，还从灯管说起。灯管由密封玻璃管、荧光粉涂层、金属汞蒸气（或固态汞齐）、稀有气体等组成。灯管中的稀有气体被强磁场电离，运动中的离子与汞原子碰撞激发电子，电子获得能量，当电子能量释放时，产生紫外线照射到荧光粉上，使灯管发出可见光。灯管的发光原理可用“转木取火”的过程来形容。“转木取火”通过双手来回转动木棍与木槽摩擦产生热量，聚焦的热量使槽内温度越来越高，最后点燃干草。对比灯管发亮的过程，交变的磁场（双手）使离子（木棍）在灯管中运动，运动离子（转动的木棍）与汞原子（木槽）碰撞产生高能电子（木槽中产生的热），电子能量释放产生紫外光（热量聚集温度升高）使荧光粉发生可见光（高温点燃干草）。
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转木取火时，双手搓动越快、用力越大，越易起火；无极灯管工作时道理也一样，磁场变化频率越快，磁场强度越强，引起的原子碰撞越多，产生的紫外线越强，荧光灯就越亮。
再说耦合器，无极灯中的线圈和磁芯（环）。19世纪初，奥斯特、法拉第发现了电产磁、磁生电的电磁感应现象，并确立了电磁感应基本定律。线圈中通以电流就会产生磁场，而变化的磁场会产生感应电。耦合器的作用就是这样通过电转磁、磁生电，将电能从外部转到封闭灯管的内部，最后变为光能发光。线圈的作用是电转磁，而磁芯（环）的作用是加强电转磁的强度。这不难理解，我们把线圈看成一个能挑100斤重担的人，磁芯（环）看成一架板车，有了板车，人可以推动300斤、500斤乃至1000斤的重物。线圈与磁芯（环）的配合关系就如同人挑担与推车的关系。
最后讨论频率发生器。从前面的介绍中知道，频率发生器是将220伏，50赫兹的交流电转换为250000赫兹的交流电。如何将50次/秒变化的电流转为25万次/秒变化的电流，现在最常用的方法是：50赫兹交流电——直流电——250000赫兹交流电。要实现这种转换并不容易，这中间除了低频交流电转换为高频交流电外，还须考虑功率的传递效率；灯管功率的控制；消除频率转换中产生的电磁干扰；保证灯在特殊的环境中正常工作（比如低温，高温）；意外情况下的保护等。频率变换功能，在交流滤波变为直流后，需要一个电路产生250000赫兹频率的信号，去控制驱动开关管，把电流方向不变的直流电，变为25万次/秒、一正一反方向不断变化的交流电，它还必须具备足够能量，才能驱动灯管发亮；电流流动、频率转换带来了电路内部发热损耗，能量传到灯管的过程中，在电路内部损耗越多，灯管有效使用电能的效率就越低，就降低了节能效果，因此，必须解决传递中的效率；频率转换中产生的电磁干扰，需用专门电路去解决，不能让它跑到电网中去，干扰我们的其它用电设备，如电视、电话、电脑等都怕干扰；因灯管具有负阻特性，随着温度上升，电阻则减小，电流增大，使灯的功率上升，灯管温度上升，温升使电阻更小，这样循环下去，最终灯管与电路都会损坏，因此，电路必须使电流恒定，不让电流持续上升，此功能称之为“镇流”，电子镇流器的名称也是因此而来；电路还要应对一些特殊工作环境，如低温使物质的活跃程度大幅度降低，在灯启动点亮时，需要更多的能量，好比“转木取火”中的干草变成了湿草，增加了点燃的难度；再说高温，当环境受限、通风性能不佳，使电路处于高温环境时，由于电路本身在改变频率、传递能量的过程中也会产热，两者相加温度会更高。一个好的电路应做到自身产热很少，并能在一定高温环境下正常工作；除高、低温之外，还要应对电网电压的波动，从偏远农村150伏左右的电网电压到城市夜间可能出现的270伏电网电压，都要求能正常工作；若电路在工作中遇突发意外情况，电路还应尽可能使自身安全，待意外因素消失之后恢复正常工作，最低限度也要求不引起火灾、爆炸等安全事故。意外情况通常有雷电、电网中的强干扰（尖峰脉冲，电压大幅波动）、无极灯工作时灯管发生异常破碎以及人为造成的不良因素等。总之，电路针对可能出现的异常情况，都必须作相应的防护。
无极灯的灯管如同人的皮肤、线圈如血管、高频电流如血液、频率发生器如心脏。灯亮不亮、颜色正不正、维持亮度不衰减由灯管决定。一只好灯管如同美丽年轻的少女，给人舒心的感觉。整灯质量好不好，则决定于频率发生器的质量以及与灯管的搭配。心脏不好，则百病生，灯亦如此。
论文作者:吴文军,谭国振,谭国超
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/29
标签：灯管论文; 无极论文; 电流论文; 频率论文; 电路论文; 交流电论文; 磁能论文; 《电力设备》2016年第12期论文;