有问有答:家里的灯为什么会闪烁??
我相信很多人都做过这样的事情,在灯下挥动手指,有时会看到很多手指的影像。这表明灯在闪烁。许多人可能认为这与家庭照明电路的交流有关,但事情并不那么简单。闪烁的原因是多方面的,而交流电只是其中一个因素。
首先,让我们来谈谈交流电是怎样的。简而言之,我们忽略了从发电站到家庭的变电设备。接入家开发者_JAVA技巧庭的交流电网通常有零线和火线,零线与大地连接,电势为0,火线与发电站的发电机输出端连接。大多数发电机的发电原理可以简化为线圈切割磁感应线产生动态电动势,切割方向往返,因此产生的电动势也往返振动,通常可以显示为馀弦功能,因此零线与线之间的电压也呈馀弦周期变化。以上知识相信大家还没有还给初中老师。
输电线路示意图
但即使使使用交流电,灯也不一定会闪烁,这与灯的种类有关。目前家庭中常见的灯源有LED灯、日光灯和基本淘汰的白炽灯。首先,让我们谈谈原理最简单的白炽灯。它依靠电流通过电线发热产生高温,然后发出黑体辐射信号。其中,可见的光部分是可见的。在很多人的印象中,白炽灯不闪烁,实际上仔细考虑的话,原理上可以证明白炽灯一定会闪烁。由于通过电线的电流大小随时变化,电线的温度随时变化,发光强度也随时变化。
慢镜头下的白炽灯
中国所用的市电为50Hz,电流震荡的频率也是50Hz,而电流来回的方向对于白炽灯来说没有区别,因此很容易得出白炽灯的闪烁频率即电流大小的变化频率:100Hz。白炽灯闪烁之所以难以察觉,有两个原因。一个是灯本身有热容量,电流小时温度不会急速下降,发光强度也不会太低。也就是说,灯泡闪烁的变动深度很小。二是人的眼睛有视觉暂时的现象,对光刺激有一定的后续拖尾效果,因此很难发现高频闪烁。
荧光灯相对复杂,用灯内填充的水银蒸气在高压下破坏后发出紫外线,用灯内壁的荧光粉引起可见光。具体的工作原理在此不予说明。日光灯需要安装启辉器和镇流器,提供必要的超高电压和稳定正常工作时的电流。
荧光灯的电路示意图
较老的电感式镇流器依赖于交流电本身的交变性质,每一个周期有两个电压峰值,因此闪烁的频率是交流电的两倍,即100Hz,闪烁比较明显。而现在大多数的荧光灯都用上了电子镇流器,它将交流电转化直流后,能按需输出任意的波形,因此能提高启动的成功率和速度,还能实现超高频的调制,减少闪烁感。由于荧光粉的发光具有馀辉效果,高频调制下荧光灯的闪烁变动深度也非常小。
LED全称LED,一般需要接入直流电使用,只能单向导通。如果强行反向接入电源,就像一般的二极管一样,低压不会导通,电压过高会反向破坏。在接入交流转直流电源后,LED通常是完全无频闪的,不过实际应用中经常使用PWM来实现亮度控制。PWM简单来说就是快速开关电路,改变开关的时间间隔比可以改变LED的视觉亮度。但是,由于LED几乎没有馀辉效果,波动深度几乎为100%,频率非常高才能消除闪烁感。
PWM原理示意图
另一种对眼睛更友好的调光方式是DC调光或恒流调光,通过LED的电流大小直接调整LED的发光强度,避免闪烁。相比PWM,这种调光方式电路会更加复杂,而且LED的发色特性跟亮度有关,不同亮度下色温会发生变化。
一个简单的判断灯源是否频闪的办法就是用手机摄像头对着灯光,如果取景框内看到条纹,说明灯源是频闪的,而且条纹越密,频闪频率越高。
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