荧光灯条纹不稳定性的实验研究[1]

（上海市复旦大学电光源研究所 上海市邯郸路220 号 200433）

　　摘　要：本文对50Hz 低频工作的荧光灯中的条纹不稳定性进行了一系列实验研究。结果表明，在实验条件下，荧光灯中的条纹不稳定性与阴极区的扰动无关。条纹不稳定性的性质仅与灯管的冷端温度有关。

　　关键字：荧光灯、频闪、条纹放电

　　低气压辉光放电中的条纹不稳定性现象最早于19 世纪30 年代由麦克尔·法拉第（Michael　Faraday）首先发现。此后，相关的研究工作在国际上一直处于比较热门的行列。1968 年，佩克雷克（Pekarek）总结了前人对稀有气体中的条纹不稳定性的研究，给出了条纹不稳定性的色散关系曲线。随着研究的不断深入，电子动力学在条纹不稳定性的研究中扮演了越来越重要的角色。岑丁（Tsendin）利用非局域场近似和“黑墙假设”，求得了电子的玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）的一个解析解，该解析解是空间的周期函数。他提出，高能电子的非局域性是造成放电出现条纹不稳定性的原因。格鲁伯夫斯基（Golubovskii）深化了岑丁的研究，并通过理论以及实验手段，进一步对稀有气体中的条纹不稳定性的成因进行了研究。

　　2006 年，科洛博夫（Kolobov）总结了自20 实际70 年代以来，条纹不稳定性研究的动向及成果；指出，关于条纹不稳定性放电的具体成因及物理过程，仍然需要更为全面细致的研究。在照明行业中，低气压辉光放电是最为重要的发光原理之一，与之相关的理论及实验研究也颇为广泛。荧光灯中的条纹不稳定性一直比较受关注，因为它会给被照环境带来非常不利的影响。国内国外相关的研究工作表明，荧光灯中的条纹不稳定性可能来自电极区，而且条纹的性质会随外界温度的变化而变化。在本文中，我们将对荧光灯中的条纹不稳性进行一些实验研究，对其可能的成因以及影响因素进行分析。

　　本文共分三个部分：1．实验介绍；2．实验过程、结果及讨论；3．结论。

　　1． 实验介绍

　　实验主电路由36W T8 荧光灯管、与其匹配的电感镇流器、起辉器连接而成。整个电路由一个可调压变压器供电。该变压器的输出范围为20V～250V 50Hz AC。灯的电压以及电流由相应探头测得。灯的光输出由一个光电二极管接收，然后输入到示波器中。通过对该光信号进行滤波变换，滤得其中的高频分量，我们就可以得到条纹不稳定性的一些参量，比如，频率，相对强度等。灯的发射光谱由一个Ocean Optics 光谱仪测量。实验电路及设备如图1所示。