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本文通过拆解两种电热蚊香，发现其主要电子元件为习以为常的PTC发热片和氖泡指示灯，于是在对这两种电子元件进行实际测试和原理分析后发现：不屑一顾的常规元件，却隐藏着深奥的工作原理和特性。
近期，在家中角落处偶尔找到两个多年未用、蒙灰一层的电热蚊香，本来早就应该去垃圾桶，但奔着拆解、折腾、怀旧之情，一拆为快，一测为乐。具体情况如下：
一、液体电热蚊香
1-1、液体电热蚊香外观 液体电热蚊香外观见下各图。外表看不到任何标签、铭牌，不知其电参数，也许粘贴的标签、铭牌脱落丢失。
1-2、液体电热蚊香使用方法
药液瓶中灌入驱蚊液，盖紧瓶盖，确认微孔芯棒下部浸入驱蚊液中，然后将药液瓶放入固定壳体，并沿滑槽推入、卡紧，确认微孔芯棒上部置于加热孔中，将电源插头插入AC220V市电,接通电源，氖泡灯点亮，加热器开始加热，微孔芯棒上的驱蚊液蒸发并散发到空气中，达到驱蚊目的。
1-3、液体电热蚊香拆解
按下卡扣按钮，移除药液瓶固定壳体，取出药液瓶，见下图：
拆除两颗螺丝，可分离白、绿外壳，看到内部电路，它主要由电源开关、保险丝、氖泡指示灯、限流电阻、环形加热体构成，见下图：
固定药液瓶壳体的卡扣及其按钮机构见下图。无弹簧机构，仅依靠塑料本身的弹性按压和松开。
拆除两颗螺丝，可从塑料壳体中取出全部电气连接组件，见下图：
断开环形加热体两连线，撬开绝缘压紧盖板，发现绝缘压紧盖板已经老化、破损，见下图：
实施破坏性拆除，露出上层导电圈，见下图：
取出上层导电圈，看到中层的环形发热圈，原来它是PTC环形陶瓷发热圈，见下图：
取出中层的环形PTC发热圈，看到下层的导电圈，环形PTC发热圈是依靠上下两个导电圈压紧导电加热的，见下图：
环形PTC发热体组件的叠装图如下：
拆机全家福见下图：
1-4、液体电热蚊香元件测量
从表面看，导电圈是铜质的，测量其电阻，完全导通，见下图：
测量环形PTC发热圈的冷态电阻为1.328KΩ，见下图：
抽出高温绝缘套管，可看到氖泡指示灯限流电阻，其功率1/4W，色环读取值为120KΩ，测量其实际阻值为122.2KΩ，见下图：
1-5、电源开关修复
断开电源开关连线，将开关置于“ON”，测得电阻为无穷大（∞），表明开关已经损坏，预判是多年未使用，触点积灰和氧化所致，见下图：
拆开开关，发现多年未用的开关油腻一层，触点氧化，见下图：
刮亮金属导电片（触点），清洁油腻、污垢，回装好开关，将开关置于“ON”，测量其导通的阻值，完全导通，表明开关修复完成，见下图：
最终对拆解元件分类，见下图。图中左上角部分作为垃圾丢弃，右下角部分作为备件留作备用。
1-6、电路原理图
因实物元件较少，电路较为简单，手绘电路原理图如下。保险丝F1用作过电流保护，氖泡指示灯Ne1和限流电阻R1串接于AC220V之间，用作电源指示，PTC1环形发热片用作恒温加热。
二、片式电热蚊香
2-1、片式电热蚊香外观
该片式电热蚊香是由上海庄臣有限公司生产的QMJ-5型雷达片式电热蚊香，输入电压AC220V，功率5W。其外观和铭牌见下各图：
2-2、片式电热蚊香使用
将片式电热蚊香置于发热面板上，将插头插入AC220V市电，确认电源指示灯点亮，内部发热体升温，片式电热蚊香中的驱蚊剂受热后开始散发到空气中，达到驱蚊的目的。
2-3、片式电热蚊香拆解
用撬棒插入底部的四个卡扣中撬动，即可卸去底盖，见下图：
继续使用撬棒脱开四个卡扣。可分离蓝色上壳，见下图：
上下外壳分离以后，就能看到中间壳体中的电路，见下图：
按上图箭头方向（向右）平移整个发热体，可在四个圆柱卡扣中取出发热体组件，从而分离中间壳体，看到整个电气连接，见下图：
撬开四个压紧扣，可拆除发热面板，看到绝缘云母垫片和上部导电连接片，见下图：
翻开上部导电连接片，可取出饼形发热片，实质上它是PTC陶瓷发热片，下部导电连接弹片的作用是连接AC220V导电，另一方面是压紧饼形PTC发热片，整个发热体的分解图如下：
2-4、片式电热蚊香测试
抽出高温绝缘套管，露出氖泡指示灯限流电阻，功率1/8W，色环读取值为150KΩ，实际测量值为152.2KΩ，见下图：
通电测试，氖泡指示灯点亮，手触PTC发热片烫手，表明整个电路完好无损，见下图：
一番忙碌，对各拆机件进行清洁大保健，成色已经提升许多，待分析、测试完毕后即可回装收藏，见下图：
2-5、电路原理图
实物元件更少，电路更为简单，手绘电路原理图如下。氖泡指示灯Ne2和限流电阻R2串接于AC220V之间，用作电源指示，PTC2发热片用作恒温加热。
三、电热蚊香工作原理
3-1、液体电热蚊香工作原理
浸入驱蚊液药瓶中的微孔芯棒，通过毛细作用将驱蚊液提升至芯棒上部，使其湿润，芯棒上部恰好插入环形PTC发热圈孔中，当环形PTC发热圈接通市电后，PTC温度上升，对芯棒上部加热，并快速达到其自身的恒温点，驱蚊液受热开始蒸发，挥发到周围空气中，形成驱蚊效果。
3-2、片式电热蚊香工作原理
与上述液体电热蚊香工作原理相同，置于PTC恒温发热板上的驱蚊片受热，将片中有效驱蚊成分逐渐释放到空气中，形成一种驱蚊的气味，达到驱蚊效果。
3-3、液体和片式电热蚊香比较
显而易见，在同样的加热条件下，湿体蒸发优于干体蒸发，这表明：达到同样的蒸发效果，液体电热蚊香可设计成较低的加热恒温温度，从而可采用较低功率的PTC元件，所以目前市场上液体电热蚊香居多，片式电热蚊香已不多见，并由液体电热蚊香取代。
四、PTC发热元件测试
4-1、PTC发热元件简介
热敏电阻一般按阻值 温度系数可分为两大类，即正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。PTC是一类电阻值随温度增大而增大的热敏电阻，而NTC则是一类电阻值随温度增大而减小的热敏电阻。PTC陶瓷发热片正是利用正温度系数材料制成的发热元件，是一种高效、安全、长寿的发热元件，适用于多种加热设备，广泛应用于各种加热或热源设备中。
4-2、PTC陶瓷发热片的特性
自动温控：元件通电后能够产生热量，且其电阻值随温度的升高而增加，从而限制了PTC陶瓷发热片电流进一步增加，可实现自动温控达到恒温目的，但其恒定温度受环境条件影响较大，故其恒定温度表现为一个范围，温控精度无法与精密温控系统比拟。
高安全性：由于其自动温控的特性，过温时阻值继续增大，进一步减小了加热电流和功率，加热温度又回复到恒温点，加上它“内热”的特征，不发红，无明火，从而减少了火灾等安全事故的风险。
快速加热：热响应速度极快，通电后在极短的时间内能够加热到恒定温度。但其功率密度相对较小，故不适合很高功率的加热应用。
热滞惯性：加热速率较大，但断电后的冷却速率却相对缓慢，另PTC材料在温度变化时有较大的热滞惯性，这将影响快速温度调节的需求。
材料结构：PTC材料的化学稳定性较好，不易老化，使用稳定，寿命较长，成品属于组件结构，便于安装。但PTC陶瓷材料属于脆性材料，易受物理冲击而损坏。
环境适应：PTC陶瓷加热片可在通常的环境下正常使用，但在极端温度或湿度的环境条件下，将无法发挥其性能，影响其正常加热使用。
价格成本：与传统发热元件比较，其生产成本较高，若PTC陶瓷发热片损坏，其更换成本也较高，且维修过程相对复杂。
4-3、断电测试PTC冷态电阻
临时回装好PTC发热体，在断电条件下测量PTC发热片的冷态电阻，见下各图。室内13℃时测得的阻值为17.05MΩ，封闭阳台阳光下27.4℃时测得的阻值为10.70MΩ，说明该PTC的冷态电阻均在MΩ级，且差别极大。测试的目的是要明确提醒：不要测出PTC的冷态阻值超过10M，甚至为无穷大（∞），就误判PTC发热片损坏，其实完好无损。应该用通电是否发热的方法来判断PTC是否损坏。
4-4、通电测试PTC加热过程
搭建PTC加热过程的测量系统：用电量仪测量PTC的加热功率，用白光191电烙铁温度校正仪连接热电偶测量PTC加热温度，见下图：
接通AC220V市电前，启动加热过程的视频拍摄，接通市电后，再将热电偶紧贴在PTC发热板表面，仔细观察整个加热过程，视频拍摄数分钟后温度达到恒温点，停止拍摄，然后逐帧分析所拍摄的视频，得到以下数据：
开始通电加热的5秒时间内，电量仪功率记录数据共刷新5次，依次为0W、167.33W、57.07W、16.95W、13.84W、12.11W，可见在通电约50毫秒时间内，PTC功率从零一下跳跃到最大值167.33W，接着又从最大值一下跳跃下降到57.07W,以后各次电量仪刷新的功率数据下降速率越来越慢。通电加热最初四次的电量仪刷新数据见下各图：
整个加热过程的实测PTC功率和温度数据见下表。通电加热8.5分钟后，PTC温度恒定在155℃，以后1.5分钟内均保持在155℃，不再继续上升，PTC加热功率也基本维持在5.28W，说明PTC已经达到环境条件下的动态平衡恒温温度。由于施加在PTC两端的电压不变，始终为AC220V市电，所测得的功率包括氖泡和限流电阻的总功率，设流过氖泡或限流电阻R2的电流为I2，则氖泡和限流电阻R2消耗的功率为225*I2（W），故可用交流纯电阻电路公式间接计算出流过PTC的交流电流Iptc（A）：（总功率-225*I2）（W）/225（V）=总功率/225-I2，并可计算出PTC的动态电阻Rptc（KΩ）=225（V）/Iptc（mA）。因I2小于2mA，故可忽略，则Iptc=总功率（W）/225（V）。 | 加热时间(Sec) | | | | | | | 0 | | | |
| | | 5 | | | | | | | 10 | | | | |
| | 15 | | | | |
| | 20 | | | | |
| | 30 | | | | |
| | 40 | | | | |
| | 50 | | | | |
| | 60（1min） | | | | |
| | 70 | | | | |
| | 80 | | | | |
| | 90 | | | | |
| | 100 | | | | |
| | 110 | | | | |
| | 120（2min） | | | | |
| | 150(2.5min) | | | | |
| | 180（3min） | | | | |
| | 210(3.5min) | | | | |
| | 240（4min） | | | | |
| | 270(4.5min) | | | | |
| | 300（5min） | | | | |
| | 330(5.5min) | | | | |
| | 360（6min） | | | | |
| | 390(6.5min) | | | | |
| | 420（7min） | | | | |
| | 450(7.5min) | | | | |
| | 480（8min） | | | | |
| | 510(8.5min) | | | | |
| | 540（9min） | | | | |
| | 570(9.5min) | | | | |
| | 600(10min) | | | | |
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在最初的通电加热10秒时间内，绘制的PTC功率曲线和温升曲线如下图。PTC通电加热10秒时，瞬时功率为9.09W，PTC温度已从室温18℃上升到68℃。
4-5、PTC其它测试结论
其余有关PTC发热元件的工作原理、测试结论等详细情况可参阅本论坛帖子： 《月饼盒巧变PTC加热台 电路测试分析齐上阵》 在此不再重复详述。
五、氖泡元件测试
这一部分主要对氖泡进行测试和分析，并顺便检测PTC发热片的恒定温度。
5-1、氖泡构成
常规的氖泡指示灯见下图。玻璃密封壳内部抽成真空，主要充入惰性气体氖气，壳体内设置有一对相对独立、互不连通的金属电极，并分别引出至外部以接续供电。
5-2、氖泡工作原理
氖泡发光的原理主要涉及电离和激发过程，当氖泡施加足够的电压（一般为DC60--90V）时，内部两电极板之间即建立电场，氖气中的原子被电离，产生电子和正离子，并在电场的作用下运动，特别是带负电的电子从负电极向正电极运动，并被激发到高能态，同时与负电极附近的氖原子或其它粒子碰撞，使得激发态的电子回落到基态，同时释放能量（光子），表现为橘红色可见光。见下图：
5-3、氖泡应用
氖泡工作于较高电压、小电流的场合，发出的光具有强烈的透射力，适合用于需要强烈指示信号的场合。除平时最为常见的橘红色光外，通过改变填充惰性气体种类或添加荧光物质，氖泡也能发出其它蓝色、绿色、黄色等颜色的光。曾经辉煌一时的氖泡，广泛应用于家用电器、开关插座、工业电器、照明灯具和电子仪器仪表等设备中。
然而，电子元件的发展日新月异，产品不断推陈出新，随着LED技术的日趋成熟，氖泡几乎已被LED无情淘汰，绝大部分已由LED替代。
5-4、氖泡断电测试
断电状态下测量氖泡两端电阻，为无穷大（∞），说明氖泡玻璃管内两个电极是相互绝缘的，见下图：
5-5、氖泡AC220V测试
接通AC220V市电，氖泡指示灯点亮，PTC发热片开始加热，测量限流电阻两端的电压为AC160.3V，见下图。因为限流电阻的实测阻值为152.2K，故流过限流电阻R2或氖泡Ne2的AC电流为160.3V/152.2K=1053.2uA，限流电阻R2的功耗为160.3V*1053.2uA=168.8mW。
测量氖泡Ne2两端的电压为AC68.7V，见下图。故氖泡Ne2消耗的功率为68.7V*1053.2uA=72.4mW，施加在氖泡上的峰值电压为√2*68.7V=1.414*68.7V=97V。
用手机拍照模式对准氖泡Ne2并放大，可看到屏幕中氖泡发出的光在不停闪烁，连续拍照，可看到氖泡Ne2的发光区域并不在两电极之间的区域，而是围绕两电极轮换发光，见下各图：
这是一个非常重要的结论，上文氖泡Ne2工作原理的分析已经作出了解释，这里氖泡Ne2施加的是与AC220V市电相同频率的交流电，但电压已经限流电阻分压减小，两个电极的正负极性也是以50Hz的频率作改变，根据氖泡负极发光的特性，故氖泡Ne2以50Hz的频率围绕两电极轮换发光，只因人眼无法分辨50Hz快速变化，看上去是在两电极之间稳定发光，不闪烁，其实根本不是那么回事。
5-6、氖泡AC调压测试
按照下图搭建AC调压测试系统：使用一台容量为500VA的交流自耦调压器，通过调压获得最高AC250V的可变交流电压，万用表AC档用于测量调压后的AC电压，温控器用于测量PTC发热片的恒定加热温度。
旋转交流调压器至零位，接通市电，缓慢旋转调压器增大输出AC电压，同时观察氖泡Ne2是否点亮，当氖泡Ne2恰好点亮时，停止调压操作，测得AC总电压为56.3V，PTC发热片表面温度为90.3℃，见下图。PTC发热片施加低至AC56.3V时，仍然能够发热升温，且恒定温度达到了90.3℃。
测量氖泡Ne2的AC电压为54.8V，这就是氖泡的近似阈值AC电压，见下图：
测量限流电阻R2的AC电压为1.577V，见下图。其理论计算值为56.3-54.8=1.5V，与实测值1.577V相差无几，流过限流电阻R2或氖泡Ne2的AC电流为1.577V/152.2KΩ=10.36uA，这就是氖泡的近似AC阈值电流，由于观察氖泡点亮时的误差，氖泡的阈值电流应该稍低于AC10.36uA。氖泡Ne2的功耗为10.36uA*54.8V=0.57mW，限流电阻R2的功耗为10.4uA*1.577V=0.016mW。
5-7、氖泡DC调压测试
5-7-1、搭建高压可调DC电源
首先搭建一个临时高压整流、滤波电路，考虑到PTC发热片启动之初电流（功率）成倍增加，调压输出达到AC220V，故将KBP210（2A/1000V）用作桥式整流，将电容（NCC KXJ 82uF/450V）用作滤波，见下图：
将临时高压整流、滤波电路接入AC调压器输出端，构成一台临时高压可调DC电源，供氖泡和PTC发热片进行DC调压测试，见下图。特别注意：由于电路板裸露，且输入AC电压较高，为避免电击，在通电测试过程中，人体不可触碰金属导电部位，测试完毕后，必须用≥100KΩ的电阻对电解电容放电。
5-7-2、氖泡点亮阈值DC电压测试
将交流调压器转至零位，接通市电，一面增大调压输出电压，一面观察氖泡Ne2的点亮情况，当施加在氖泡Ne2上的DC电压达到77.3V时，氖泡Ne2仍未点亮，见下图：
继续缓慢增大交流调压输出电压，此时氖泡恰好点亮，立即停止调压操作，氖泡Ne2两端电压也立即下降并稳定到DC64.6V，这就是氖泡的近似DC阈值电压，见下图：
仔细观察氖泡Ne2发光情况，因施加的是直流电，故恒定在氖泡负极发光，正极不发光，见下图：
测量氖泡Ne2输入总DC电压为74.8V，见下图：
测量限流电阻R2的DC电压为10.22V，见下图。理论计算值为74.8-64.6=10.2V，与实测值10.22V基本一致。故流过限流电阻R2或氖泡Ne2的DC电流为10.22V/152.2KΩ=67.15uA（氖泡近似阈值电流）。氖泡Ne2的功耗为67.15uA*64.6V=4.34mW，限流电阻R2的功耗为67.15uA*10.22V=0.69mW。
测得调压后的输出AC电压为54.5V，见下图。折算成整流、滤波后的输出峰值电压为54.5V*√2=54.5V*1.414=77.1V，与实测值DC74.8V比较，差值为77.1-74.8=2.3V。这是由于当整流、滤波后的输出端开路时，滤波电容可被充电到输入交流电的峰值电压，且不存在滤波电容放电，故能保持峰值电压，但当滤波电容输出端接入负载时，滤波电容必定存在充放电过程，故滤波电容输出DC电压必定低于输入峰值电压，其差值的大小与滤波电容容量、等效串联电阻（ESR）、负载电流等因素有关。
在此测试条件下，相当于在PTC发热片上施加了DC74.8V，测得恒定温度达到134℃。见下图：
5-7-3、氖泡DC220V测试
继续调大调压器输出，施加总电压DC220V，进行对比测试，见下图：
测量氖泡Ne2的电压为DC71.6V，见下图：
测量限流电阻R2的电压为DC148.2V，见下图。其理论计算值为220-71.6=148.4V，与实测值DC148.2V比较，基本一致。流过限流电阻R2或氖泡Ne2的DC电流为148.2V/152.2K=973.7uA。氖泡Ne2的功耗为973.7uA*71.6V=69.72mW，限流电阻R2的功耗为973.7uA*148.2V=144.31mW。
测得调压器输出AC电压为159.9V，见下图：峰值电压为√2*159.9V=226V，与实测值相比，差值为226-220=6V，原因参阅上文解释。
在此条件下，相当于在PTC发热片上施加了DC220V，测得其恒定温度为149℃，见下图：
5-7-4、氖泡DC311V测试
继续增加交流调压器输出电压，施加总电压DC311V进行对比测试，见下图：
测量氖泡Ne2的电压为DC73.4V，见下图：
测量限流电阻R2的电压为DC238V，见下图：氖泡Ne2的理论计算DC电压为311-238=73V，与实测值73.4V比较，基本一致。流过限流电阻R2或氖泡Ne2的DC电流为238V/152.2K=1564uA=1563.7uA。氖泡Ne2的功耗为1563.7uA*73.4V=114.78mW，限流电阻R2的功耗为1563.7uA*238V=372.17mW。
测得调压器输出AC电压为222V，见下图。计算峰值电压为√2*222V=314V，与实测值相比，差值为314-311=3V，原因参阅上文解释。
在此条件下，相当于在PTC发热片上施加了DC311V，测得其恒定温度为154℃，见下图：
5-8、氖泡、PTC测试数据汇总
将上述各种条件的氖泡、PTC测试数据汇总于下表，以便直观比较、分析。 | 总电压 V | | | | | | | | | AC56.3 | | | | | | | | | DC74.8 | | | | | | | | | AC220 | | | | | | |
| | DC220 | | | | | | |
| | DC311 | | | | | | |
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5-9、氖泡、PTC测试结论
通过上述各测试，可得出如下的基本结论：
5-9-1、不论交流电还是直流电，只要施加在氖泡上的电压（电流）超过其阈值，即可使氖电离放电，点亮氖泡。当然氖泡电压超过其最大耐压（最大电流）时，氖泡将冒烟烧损。因此，在实际应用中需要调整串联限流电阻值，实质是将氖泡的工作电压、电流调整到合适的范围，使其长期安全、稳定工作。正常的工作电流一般在2mA以下。
5-9-2、氖原子一旦电离放电即可产生自由电荷（电子等），这些自由电荷在电场的作用下定向移动形成电流，即氖气被击穿导通，所以发光的氖泡中两电极是有电流流过的，只是电流微弱而已。
5-9-3、不论在氖泡上施加合适交流电还是直流电，氖泡的发光部位始终在负极上，正极永不发光，对于交流电，仅是极性（发光部位）随交流电频率改变而已。这是氖泡的一个重要特性。利用此特性，观察氖泡的发光电极，可方便判断直流电的正负极。
六、氖泡扩展应用举例
曾经辉煌一时的氖泡，应用广泛，除用作电路常规指示外，在诸多电气（子）领域都能够找到它的身影，现将其扩展应用举例如下：
6-1、氖泡闪烁灯
6-1-1、氖泡直流闪烁灯
氖泡直流闪烁灯的电路原理如下图。上电时，通过限流电阻R3，对电容C3充电，当电容C3电压≥氖泡Ne3阈值电压时，氖泡Ne3电离导通，电容C3向氖泡Ne3放电，氖泡Ne3点亮，随着电容C3的持续放电，电容C3电压降低，当电容C3电压＜氖泡Ne3阈值电压时，氖泡Ne3熄灭，同时电源通过限流电阻R3再次对电容C3充电，如此循环往复，氖泡就以一定的频率亮、灭闪烁。 电源电压、R3阻值、C3容量决定电容C3的充电速率，电源电压越高，R3阻值越小、C3容量越小，则电容C3充到满的时间越短，即充电速率越快。氖泡Ne3点亮的时间主要由电容C3容量决定，电容C3容量越大，则氖泡Ne3点亮时间越长。限流电阻R3的取值应该使得电容C3的最高充电电压落在氖泡Ne3正常工作的DC电压范围内。
临时搭建氖泡直流闪烁灯实物电路，见下图。限流电阻选取470KΩ，实测为480KΩ。
将氖泡直流闪烁灯实物电路接入高压可调DC电源，并施加DC105V（实测DC105.9V），见下图。发现氖泡Ne3常亮而不闪烁，这是由于DC电源电压太高，导致氖泡Ne3两端电压始终大于其阈值电压所致。
将高压可调DC电源输出电压下降到DC100V（实测DC100.4—100.5V），发现氖泡Ne3正常闪烁。见下各图：
将高压可调DC电源输出电压下降到DC90V（实测DC90.6V），发现氖泡Ne3正常闪烁，见下各图：
将高压可调DC电源输出电压下降到DC80V（实测DC80.8V），发现氖泡Ne3正常闪烁，见下各图：
将高压可调DC电源输出电压下降到DC75V（实测DC75.1V），发现氖泡Ne3全灭而不再点亮，见下图。这表明DC电源电压太低，电容C3的充电最高电压不足以超过氖泡Ne3 的阈值电压，所以氖泡Ne3始终无法点亮。
从电源电压DC105V氖泡常亮下降到DC75V氖泡常灭的测试过程和结果能够推断出：随着电源DC电压的降低，氖泡闪烁的频率也相应减小，即氖泡点亮的时间缩短，熄灭的时间延长。
6-1-2、氖泡交流闪烁灯
氖泡AC220V市电闪烁灯的电路原理如下图：与上述的直流闪烁灯相比，增加了一个二极管D4（1N4007 1A/1000V）,用于AC220V市电半波整流，并将限流电阻R4增大到1MΩ。
根据上述电路原理，临时搭建AC220V市电闪烁灯实物电路，见下图：
将闪烁灯实物电路接入AC220V排插，接通市电，可看到氖泡Ne4亮、灭闪烁，见下各图：特别注意：这是裸露电路接入AC220V强电，危险！！！请勿模仿！
6-2、氖泡验电笔
6-2-1、氖泡验电笔结构与电参数
氖泡验电笔曾经是最为普通的测电工具，它的主要用途是检测AC220V的火线（L线）是否有电，也可对直流电检测。翻箱倒柜找出一支已破损断裂的氖泡验电笔，见下图。拆解后可看出：氖泡做成类似于玻璃管保险丝的外形，限流电阻做成圆柱体外形。测量限流电阻的阻值为1.519MΩ。
6-2-2、氖泡验电笔用于AC220V市电
验电笔的本质就是氖泡串联限流电阻。使用前，先将验电笔破损断裂处用AB混合胶（环氧树脂）粘结牢固。将笔头触碰火线（L线）金属部位，手指触摸笔帽金属部位，若火线（L）有电，则验电笔中的氖泡点亮，否则氖泡熄灭。用同样的方法检测零线（N）则氖泡始终是熄灭状态。见下图：
将验电笔并联接入AC220V市电，氖泡亮度大增，表现为高亮度，这相当于将验电笔用作氖泡指示灯，其工作原理已在上文中详细讨论，不再详述，见下图：
将验电笔笔头接入AC220V市电火线（L），笔帽连接于接真地（PE）的排插金属外壳，同样氖泡亮度大增，表现为高亮度，见下图：
将验电笔笔头接入AC220V市电火线（L），一手触碰笔帽，另一手触碰排插外壳金属部位，则氖泡处于中等亮度，由于两手用完，无法拍照，图片省略。
上述验电笔测试结果的工作原理：既然验电笔中的氖泡能够电离点亮，说明氖泡中有电流流过，验电笔存在电气回路，验电笔一端连接火线（L），另一端连接人体手指，何来电气回路？原来这里隐含着鲜为人知的电气原理，见下图。R5、Ne5相当于验电笔内部的限流电阻和氖泡，R5’等效为人体电阻，C5等效为人体与真地（PE）之间的分布无极电容，由于无极电容在交流电作用下有电流流过，表现为电容的“隔直通交”，或从另一个角度理解：交流电中电容的容抗为Xc5=1/（2πfC），f=50Hz，只要电容存在容量，则容抗Xc5一定存在，所以Xc5中一定有电流流过。
因AC220V市电的零线（N）是接入真地（PE）的，于是验电笔接入AC220V的电气回路就此成立，即AC220V（L）→R5→Ne5→R5’→C5→真地（PE）→零线（N），且回路总电压为AC220V，验电笔中的氖泡Ne5有微弱电流流过，且氖泡Ne5上的电压超过其阈值，氖泡Ne5电离发光，当然人体中也有同样的微弱电流流过，但因电流实在太小，不会感到电击（触电）。
当短接人体等效分布电容C5时，这相当于一手触碰验电笔笔帽，另一手触碰排插外壳金属部位真地（PE），则氖泡Ne5增大亮度，表现为中等亮度。
当短接人体等效分布电容C5和人体电阻R5’时，这相当于将验电笔笔帽直接连接到真地（PE），显然氖泡Ne5亮度再次增大，表现为高亮度。
6-2-3、氖泡验电笔用于直流电
通过上述氖泡的一系列实测和分析，不难看出，对于独立不接地且电压足够大的直流电源，氖泡验电笔分别触碰直流电正、负极均无法点亮氖泡，原因是验电笔通过人体电阻、人体分布电容到达真地（PE）后，无法再从真地（PE）回到直流电负极，构不成电气回路。如使用一台DC500V等级的绝缘电阻测试仪（摇表），可视为同一部独立的直流电源，快速摇动摇表的同时，将验电笔头触及正极金属部位，手指触及验电笔金属帽，则验电笔不发光。
当直流电源负极接地后，只要直流电压足够大，此时将验电笔头触及正极金属部位，手指触及验电笔金属帽，则验电笔闪亮一下后立刻熄灭。原因是直流电对人体分布电容充电，有电流流过人体分布电容，但很快充满电，达到等电势，停止充电，由于直流电的“隔直”作用，人体分布电容不再导通，因此氖泡没有持续的电流通过，不会持续发光。
当将验电笔的笔头和尾端金属帽连接于直流电系统的正、负极，不论直流电系统是否接地，只要直流电压足够高，氖泡中的一个电极始终点亮，另一极不发光，这相当于将验电笔用作直流电源的氖泡指示灯，因为氖泡点亮的一极为直流电源的负极，故使用此法可检测直流电源的正负极。
用氖泡验电笔测试开关电源输入端直流电，这就是AC220V市电经桥式整流及电容滤波后得到的开路理论DC311V直流电，滤波电容的负极称为“热地”，其等效电路见下图。通电后，滤波电容C6被AC220V市电充到最高峰值电压311V，由于输出端开路，滤波电容C6无法放电，所以滤波电容正、负极的开路电压为DC311V。
用氖泡验电笔分别触碰滤波电容正、负极，氖泡均点亮。分别测量滤波电容正、负极（热地）对真地（PE）的电压，分别为DC107V和-DC107V，见下各图。这表明滤波电容正、负极（热地）均带电，且电压高到对人体造成伤害，特别是滤波电容负极（热地）带高电压为许多人不解，另外按此测量结果，滤波电容正、负极的开路电压应该是DC107V+DC107V=DC214V，怎么会是DC311V？这也使许多人疑惑。
针对以上的测试结果，工作原理解释如下：
参考等效电路图，当AC220V市电为正半周期时，电路回路为：L→D1→C6→D3→N，桥式整流后的滤波电容C6的负极（热地）是与零线N相连的，热地的电位较真地（PE）0V仅高出一个二极管D3的导通管压降0.7V，而零线N是接入真地（PE）的，故热地的电位为0.7V，近似于0电位,此时热地不带电，也不会触电。
当AC220V市电为负半周期时，电路回路为：N→D2→C6→D4→L，桥式整流后的滤波电容C6的热地是与火线L相连的，只不过此时火线L为负电压（有效值-AC220V），与热地电位仅差一个二极管D4的导通管压降，热地电位为-220V+0.7V=-219.3V，近似于-AC220V，此时热地非常危险！
综合AC220V市电的一个周期，对热地而言，它就是一个AC220V市电的半波整流电路，其等效电路见下图。所以热地对真地（PE）的电压就是AC220V市电半波整流后的脉动直流电压，只不过热地电压较真地PE低而已，这与测得的DC-107V相符。
由此特别提醒：我们在通电检修开关电源时，初级（一次测）的热地绝对不可触摸！虽然说它是“地”，但这是为了测量、描述方便而人为定义的“地”，不是真正意义上的“地”，这样的热地还存在于与输入市电有关联的整流电路中，如阻容降压电路和非隔离LED驱动电路等。
6-3、传统日光灯启辉器
传统日光灯即低压汞灯，其典型的电路原理图如下图。它主要由日光灯管、镇流器、启辉器、开关等构成。传统日光灯首先被电子（镇流器）荧光灯取代，而电子（镇流器）荧光灯又被目前的LED淘汰。
传统日光灯启辉器通常由一个特殊的氖泡和一个无极电容并联而成，见下图。与常规的氖泡指示灯结构有所不同，其玻璃壳内部的一个电极由膨胀系数不同的双金属动触片构成，另一个电极则为静触片。当氖泡通电时发生电离启辉，产生的热量能使双金属动触片膨胀，从而使动、静触片闭合短路，氖泡随之失压，电离启辉消失，氖泡散热降温，动触片又收缩复位，使动、静触片断开开路。
与氖泡并联的无极电容仅起动、静触片的保护作用，用来吸收辉光放电而产生的谐波（噪声），另外起到消弧作用，保护动触片动作瞬间避免产生电火花，不使触点烧损发黑。
镇流器就是一个带铁芯的自感线圈，其自感系数较大，可产生较大的自感电动势，用来阻碍电路中电流的突变，即当电路中电流减小时，镇流器产生同向自感电动势，叠加到电路电压上（相当于电压相加），阻止电路电流降低；当电路中电流增大时，镇流器产生反向自感电动势，叠加到电路电压上（相当于电压相减），阻止电路电流增大。
日光灯管两端设有两组灯丝，用于发射电子，外部有四个接线引脚，密封的灯管内充有惰性氩气，可阻止管内电离放电过程中的化学反应。另灯管内充有稀薄的汞，灯管内壁上涂有荧光粉，不同的荧光粉可发出不同的可见色光。其发光原理是灯丝发射的电子在瞬时高压（比220V高得多）作用下，产生强电场，电子在强电场作用下加速向正极运动，首先轰击氩原子使其电离放热，从而使汞蒸发并电离，放出光子（汞释放的光子即为紫外线），紫外线照射到荧光粉上并被吸收，即可发出可见光。此时，灯管内部气体已成功电离放电而击穿导通，灯管也已经正常发光，灯管内气体导电且有电流流过，引成新的电气回路，加在灯管两端灯丝上的电压即刻下降到大约市电的1/2，取决于灯管的构造和电路参数，有些紧凑型的灯管，其维持电压更低至约AC50—60V。
上述日光灯管的发光原理也同样解释了一支单独未通电的日光灯管置于高电压附近的强电场时，可使日光灯发光闪亮的事实。
从日光灯管的发光原理可知，首先要在灯丝两端施加瞬时高压，使其电离导通，接着在灯丝两端施加维持电压，以保持灯管正常稳定发光。在日光灯电路中加入启辉器和镇流器即可实现日光灯启动发光和稳定发光的二部曲。整个传统日光灯的工作原理简述如下：
接通市电时，AC220V电压通过镇流器、灯管灯丝直接加到启辉器的两极，玻璃泡内的氖气即刻被电离导通，产生辉光放电并放热，使动触片（双金属片）热膨胀，与静触片触碰闭合短路，镇流器→左灯丝→启辉器→右灯丝→开关构成AC220V回路，电流I1通过启辉器和灯管两端的灯丝，对其预热并发射大量电子，但由于加在灯丝两端的电压太低，无法使灯管内的氩气和汞电离导通。见下图：
由于启辉器两极闭合短路，极间电压为零，辉光放电消失，玻璃泡内温度随之降低，双金属片动触片收缩自动复位，两极断开开路，此时AC220V回路电流消失，为阻止回路中电流突变（消失），镇流器产生与回路电压同向的较高自感电动势，与电源电压叠加（相加）后产生暂态高压作用到灯管两端的灯丝上，使灯丝发射出来的大量电子加速运动，并与灯管内的氩原子碰撞，氩原子电离放热，灯管内的汞随之蒸发为汞蒸汽，并被高速电子轰击电离，并发出强烈的紫外线，照射到管壁的荧光粉上，吸收后发出可见光，灯管点亮发光。
日光灯发光后，灯管中的气体被击穿导通，气体开始导电，灯管中有电流流过，镇流器→左灯丝→灯管→右灯丝→开关构成新的AC220V回路，电流I2流过灯管，同时灯管内气体电阻急剧下降，加在灯丝两端的维持电压也大大下降至低于启辉器氖泡的电离阈值电压，氖泡无法再次电离启辉，动、静触片一直处于断开状态，启辉器不再起任何作用。
在随后的维持照明中，由于交变AC220V电流在镇流器中产生自感电动势，阻碍电路中电流变化，在电路中表现为感抗，起到降压限流作用，使得灯管的电流（I2）、电压均稳定在额定的范围内，直至关灯及下一次开灯日光灯启动。在镇流器的作用下，灯管两端的维持电压波形不再是交流正弦波形，其典型波形是带有尖峰的近似方波，见下图：
七、写在最后
本帖所涉及的许多电子器件大多已被淘汰、取代，帖子内容似乎不再具有实用意义，但这不是本帖的重点，而是本帖的抓手，本帖的重点在于通过实际测试，进行原理分析，这对当今同类或相仿电子器件的理解，电路的排障等具有触类旁通，借鉴利用的意义。
本帖篇幅较长，花费围观者较多时间，在此表示感谢！同时欢迎广大坛友提出宝贵意见！
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雷达卡
发表于 2025-2-15 16:29:19
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千斤顶
发表于 2025-2-15 20:55:20
楼主
看到几个不同的知识点，受教了。
