书城科普读物探索未知丛书-物理城堡二
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第61章 机床照明为什么不用日光灯

在办公室和家庭中,广泛地使用着日光灯。日光灯与白炽灯相比有许多优点,其结构简单,价格低廉;它将电能转换为光能的效率较高,比同样功率的白炽灯节约用电近三分之二左右,并使房间得到较好的照明;同时日光灯使用寿命也比白炽灯约长两三倍。日光灯具有这么多的优点,但当你走进工厂机床加工车间里,却不见机床上采用日光灯照明,而是白炽灯照明,这是什么道理呢?

工厂用电一般为频率50赫兹的交流电,日光灯接入交流电路中会产生明显的频闪效应。即随着电压、电流的周期性交变,日光灯的光通量也发生周期性交变,这就使人的眼睛产生闪烁的感觉。当被照物体处于转动状态时,则会使人的眼睛对转动状态的识别产生错觉。当被照物体的转动频率是灯光闪耀频率的整数倍时,转动的物体看上去像不转动一样,这种现象在电学上叫做频闪效应。由于频闪效应的存在容易使操作者发生错觉而造成事故。因此,机床上不宜采用日光灯照明,而是使用白炽灯照明。

为什么日光灯会产生频闪效应,而白炽灯没有频闪效应呢?

日光灯是靠汞蒸气放电时辐射的紫外线激发灯管内壁的荧光物质使之发出可见光的。日光灯管两端封接有钨丝电极,上边涂有热电子发射材料。此外,还有镇流器和启辉器。灯管与启辉器配合使用,主要用以加热灯丝,并提供足够的电压使两极之间发射电子。当电子打到日光管壁上时,管壁上的荧光粉就将短波辐射变为可见光。灯管发光的明暗取决于打到荧光粉上电子的多少,而电子的多少取决于电极(灯丝)的电压的大小。虽然日光灯接有镇流器,但接到电极两端的电压还是交流电。因此,电极两端电压随频率变化而时大时小,致使电子发射量也时多时少,打到荧光粉上的电子也就时多时少,灯管的光通量随之时明时暗,这就是日光灯产生频闪效应的原因。

白炽灯是靠电流加热灯丝至白炽状态而发光的,其灯丝用钨制成,由于钨本身具有热惰性(温度的升、降需要一定的时间,当加热电压变化比较快时,有的材料温度来不及变化),故白炽灯的频闪效应很低,不易被人眼睛感觉到。