谈三原色仪灯管的维修

摘 要：三原色仪是中学物理光学实验的重要仪器，也是大学物理实验室中的重要仪器。在实验教学中，如果使用不注意，容易造成仪器中LED灯泡损坏。笔者介绍了维修方法和工作经验。

关键词：光学实验；三原色仪灯管；维修；案例

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）2-0052-2

1 实验员的工作任务

实验员在平时的工作中，主要是为物理教学工作服务，准备好实验器材，并做好实验仪器的保管和维修工作。当老师们在实验教学中出现了异常现象，遇到了各种问题时，笔者作为实验员总是主动和老师一起分析原因，寻找解决问题的方法。解决不了的笔者会记录下来以后再探究。经过20多年积累了丰富的器材维修经验和技能。怎样让它发挥更大的用处？一是将经验写成文章投稿，近年来笔者发表了多篇与实验问题相关的文章，通过“中国知网”让其他学校的老师们参考和借鉴，中国知网显示有被下载，也有被他人文章引用，甚至硕士研究生的毕业论文也有引用[1]。二是在南京市教育局的组织安排下，给中学物理实验员开设专题讲座。市教育局领导每年开设的实验技术培训班，分为基础班、中级班、高级班。在培训工作中，笔者给基础班讲实验常规技术，中级班讲实验自制教具制作，高级班讲实验研究。三是笔者在网上开店，直接提供器材维修服务。维修清华大学固体力学研究所实验室的灯管就是其中的案例，下面进行介绍。

2 三原色仪灯管的维修

2.1 三原色仪灯管损坏，自学维修技术

初中物理光学实验要用到三原色仪，老仪器的技术方法是：白炽灯发出白光，经过红、绿、蓝玻璃片滤光取得三原色光。新仪器的技术方法是：采用LED 二极管直接发出红、绿、蓝三原色光，這种技术方法的实验效果不错。

在实验教学中，有的老师往往不注意电压控制，一旦电压偏高了就容易造成LED灯泡的损坏。笔者所在学校的三原色仪就是老师在实验教学过程中损坏的，先是损坏了1个灯管，还能做一个实验，后来又损坏1个，彻底无法使用了。由于仪器数量少，笔者不得不想办法修好它。找卖仪器的网店，他只卖整机，不提供维修服务。查看三原色仪的说明书，介绍了仪器使用方法，但没有具体的维修方法。笔者拆开了三原色仪，发现发光二极管灯泡有4个引出脚，和普通的灯泡确实不一样（图1和图2）。笔者买来新灯泡后经过维修、试用，效果不错。

维修方法：第一步，拆卸旧灯泡，要仔细观察装置结构，先拆外围，后拆灯泡；第二步，安装新灯泡，这与前一步方法相反；第三步，试用、检验。

2.2 清华大学实验室三原色仪维修经过

2017年3月底，笔者开的网店来了客户，他们将灯管寄到了笔者所在的学校。笔者得知客户是清华大学固体力学研究所实验室。包裹中有5支灯管，其中4支蓝光，1支绿光。

LED三原色仪中的灯管可在一定仰角范围内自由调整，红、绿、蓝三原色的光强比例可调，能和学生实验电源相配套，包括安装架、灯管、发光组件，发光组件与灯管的后端相连，灯管内设有凸透镜，灯管安装在旋转体中，旋转体与安装架相连。LED三原色仪是专利产品（专利号：200520016222），专利目前仍处在保护期内，未经允许他人不得仿制，但维修不在此列[2]。

2.3 LED三原色仪灯管的维修技术

（1）电源对仪器供电电压是6 V

LED三原色仪工作时，三支灯管处于并联状态。每支灯管点亮灯泡的电压不同，蓝、绿光3 V左右，红光2.5 V，电流20 mA左右。三支灯管各自与一个可变电阻串联，调节可变电阻加在灯管上的电压会变化，产生的光强不同，电压越大，发光越强，但一般电源供给仪器的电压不能超过6 V，否则灯管易损坏。二极管的阻值不是线性的，随着电压变化而变化，从电压-电流特性曲线可以看出二极管具有恒压性，比如普通硅二极管恒压为0.7 V，电压在0.7 V微小变动则电流变动很大。表1是LED灯泡在不同电压下的电阻参数。

（2）LED三原色仪灯泡维修焊接技术要点

因维修工作需要切脚或弯脚，在对 LED进行弯脚及切脚时，弯脚应在焊接前进行；使用 LED插灯时，PCB板孔间距与LED脚间距要相对应；切脚时由于切脚机的振动和摩擦会产生高电压的静电，故机器要有可靠的接地，要做好防静电工作（可吹离子风扇消除静电）。防静电注意事项：接触 LED的设备及仪器必须接地；接触 LED的人员必须配戴防静电手腕带或防静电手套；不可徒手拿取产品。灯泡测试不能直接用干电池2节或用稳压电源，也不能直接用手机电池或充电宝电池来测试，用以上的东西测试必须加电阻来限流，不然会烧坏发光二极管！最好用CR2032的纽扣电池。焊接条件：焊接时 LED不能通电；加热时不要对 LED施加任何压力，具体技术参数见表2。

3 工作的反思和总结

笔者找来相关器材和材料，轻车熟路地修好了客户的维修产品，测试后灯管发光正常。第二天就发快递寄回去了。清华大学固体力学研究所的老师们对这件事表示感谢并给了很高的评价：“对LED三原色仪的灯管维修我们没有经验，收到维修好的灯管后，经实验测试灯管发光状态良好，完全符合实验使用要求，没想到一个区县级中学会有如此维修技能。”能为我国一流大学实验室的实验器材维修工作作贡献，笔者内心感到十分高兴。

物理实验员岗位既是一个技术岗位，也是一个服务岗位。要想为老师们服务好，必须要有一定的技能储备。在工作中遇到问题是正常现象，一时解决不了也是正常现象，但要记得它，有空就思考和探讨。解决了问题要总结得失，要不断用问题磨练自己，提高自己的技能水平，也要向校外提供服务。

编后记：作者的出色工作表明中学物理实验教师是可以有大作为的。愿大家努力工作，不断创新，成长为我国物理教学与科研的一支重要的生力军。

参考文献：

[1]陈士元，赵进.中学实验员怎样做教育科学研究[J].中国现代教育装备，2011（2）：96-97.

[2]光的三原色合成实验器，G-SHS-CD-6/0.3型，海门市明华光学塑料制品厂.

（栏目编辑 王柏庐）