一概述

　　1879年愛迪生發(fā)明燈泡，從1938年，可以通過低壓放電產(chǎn)生白光的熒光燈問世，這種熒光燈由燈管、電感鎮(zhèn)流器和啟輝器構(gòu)成。
　　20世紀(jì)70年代末荷蘭菲利普率先發(fā)明了電子鎮(zhèn)流器，我國(guó)復(fù)旦大學(xué)于1982年研制成功電子鎮(zhèn)流器。
　　電子鎮(zhèn)流器用于替代熒光燈中的電感鎮(zhèn)流器和啟輝器，電子鎮(zhèn)流器問世后，因效率高、體積小、重量輕、無噪音、無頻閃等優(yōu)點(diǎn)迅速普及，時(shí)至今日，電感鎮(zhèn)流器基本上已經(jīng)退出歷史的舞臺(tái)。

二熒光燈鎮(zhèn)流器標(biāo)準(zhǔn)

　　GB 19510.4-2009 燈的控制裝置 第4部分：熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器的特殊要求
　　GB 19510.9-2004 燈的控制裝置 第9部分 熒光燈用鎮(zhèn)流器的特殊要求
　　GB 2313 1993 管形熒光燈鎮(zhèn)流器一般要求和安全要求
　　GB 14044-2008 管形熒光燈用鎮(zhèn)流器 性能要求
　　GB/T17263-2002普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈 性能要求

三電感鎮(zhèn)流器熒光燈工作原理

　　為了更好的理解電子鎮(zhèn)流器的原理和優(yōu)點(diǎn)，有必要回顧一下電感式鎮(zhèn)流器和啟輝器的原理和作用。早期的熒光燈由燈管、啟輝器和電感式鎮(zhèn)流器構(gòu)成：

1燈管

　　利用熒光粉把低氣壓汞蒸氣放電過程中產(chǎn)生的紫外線轉(zhuǎn)變成可見光的電光源。一般制成管形。熒光燈的發(fā)光效率高,發(fā)光面積大,光線柔和,使用壽命長(zhǎng),可以使光色近似日光色或其他各種光色，是一種良好的室內(nèi)照明光源。

圖1、熒光燈發(fā)光原理

　　如圖1，熒光燈由燈絲、燈管、燈頭構(gòu)成，燈管壁內(nèi)填充惰性氣體和汞、管壁上涂有熒光粉。燈絲上涂有一層發(fā)射電子的物質(zhì)，稱為陰極。燈絲通過燈頭通電加熱，燈絲陰極產(chǎn)生電子，電子激發(fā)汞原子產(chǎn)生紫外線，紫外線穿過涂覆在管壁上的熒光粉，產(chǎn)生可見光。

2啟輝器

　　啟輝器也稱啟動(dòng)器或跳泡，如圖2，啟輝器包括充有氖氣的玻璃泡、靜觸片、動(dòng)觸片、電容。電容兩極分別連接動(dòng)、靜觸片，作用是吸收輝光放電而產(chǎn)生的諧波，還可使動(dòng)靜觸片分離不產(chǎn)生火花，保護(hù)觸點(diǎn)。

圖2、啟輝器構(gòu)成原理

3電感鎮(zhèn)流器

　　電感鎮(zhèn)流器實(shí)際上就是一個(gè)含鐵芯的電感器，在啟輝器分?jǐn)嗨查g產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在熒光燈正常工作時(shí)起限流和降壓作用。

4啟動(dòng)過程與工作原理

圖3、熒光燈啟動(dòng)及工作原理

　　通電瞬間，啟輝器金屬片未閉合，燈管內(nèi)汞也還未被激發(fā)，燈管處于高阻狀態(tài)，AC220V電壓全部施加在啟輝器的金屬片兩端，啟輝器內(nèi)的惰性氣體被電離，產(chǎn)生輝光放電，輝光放電產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致雙金屬片變形閉合。
啟輝器內(nèi)的雙金屬片閉合后，燈管內(nèi)的燈絲通過電流，燈絲發(fā)熱，燈絲陰極產(chǎn)生電子。
　　啟輝器內(nèi)的雙金屬片閉合后，兩端不再有電壓，惰性氣體停止輝光放電，停止產(chǎn)生熱量，雙金屬片溫度降低（注意，溫度升高主要原因是輝光放電，雙金屬片閉合后有電流通過，也會(huì)產(chǎn)生熱量，但是，該熱量不足以維持溫度），觸點(diǎn)分離。
　　啟輝器雙金屬片觸電分離后，電感鎮(zhèn)流器因突然斷電而產(chǎn)生很高的反電勢(shì)，該反電勢(shì)與電源疊加后施加在燈管兩端， 燈絲陰極產(chǎn)生的電子在高壓作用下，由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端快速運(yùn)動(dòng)。在加速運(yùn)動(dòng)的過程中，碰撞管內(nèi)惰性氣體，使之迅速電離。惰性氣體電離生熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發(fā)出強(qiáng)烈的紫外線。在紫外線穿過涂覆在燈管管壁上的熒光粉，發(fā)出可見光。不同的熒光粉可發(fā)出不同顏色的可見光。
若電感鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的反電勢(shì)不能成功點(diǎn)亮熒光燈，上述過程將重復(fù)發(fā)生，直至燈管點(diǎn)亮或燈絲損壞。
　　熒光燈發(fā)光后，工作電壓約110V，啟輝器與熒光燈并聯(lián)，電壓相等，110V的電壓不足以電離內(nèi)部惰性氣體，不會(huì)再次閉合。電感鎮(zhèn)流器流過穩(wěn)定的電壓，兩端電壓約110V，在電路中起限流/降壓作用。

四電子鎮(zhèn)流器構(gòu)成及原理

　　電子鎮(zhèn)流器在熒光燈中用于取代電感鎮(zhèn)流器和啟輝器。《GB 19510.4-2009 燈的控制裝置 第4部分：熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器的特殊要求》對(duì)交流電子鎮(zhèn)流器定義如下：
　　由電網(wǎng)電源供電的、并包含有穩(wěn)壓器件的交流-交流逆變器，其通常在高頻下啟動(dòng)并使用一支或幾支熒光燈工作。

1電子鎮(zhèn)流器的基本構(gòu)成及原理

　　電子鎮(zhèn)流器的典型的基本構(gòu)成包括整流單元、逆變單元和諧振單元。其工作原理如圖4。

圖4 電子鎮(zhèn)流器熒光燈啟動(dòng)及工作原理

　　220V/50Hz交流電經(jīng)過整流部分變?yōu)橹绷麟?，直流電?jīng)過逆變單元變?yōu)?0kHz～50kHz的交流電，電感L和電容C構(gòu)成諧振單元諧振單元的諧振頻率與逆變單元產(chǎn)生的交流電頻率相同。
　　電容C與燈管并聯(lián)，燈管可以等效為一個(gè)電阻R。在通電瞬間，燈管發(fā)光前，其阻值很大，R和C并聯(lián)后相當(dāng)于只有電容C。于是，L、C產(chǎn)生諧振，在電容C兩端產(chǎn)生高壓，高壓電通過燈絲形成回路，燈絲發(fā)熱，燈絲陰極產(chǎn)生電子，電子在高壓作用下由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端快速運(yùn)動(dòng)。在加速運(yùn)動(dòng)的過程中，碰撞管內(nèi)惰性氣體，使之迅速電離。惰性氣體電離生熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發(fā)出強(qiáng)烈的紫外線。在紫外線穿過涂覆在燈管管壁上的熒光粉，發(fā)出可見光。
　　燈管發(fā)光后，燈管的等效電阻R變小，R和C并聯(lián)相當(dāng)于只有電阻R，于是，LC串聯(lián)諧振電路變?yōu)長(zhǎng)R串聯(lián)電路，諧振停止，L起限流/降壓作用，燈管穩(wěn)定發(fā)光。

2電子鎮(zhèn)流器的輔助電路

　　圖4所示電子鎮(zhèn)流器僅僅為實(shí)現(xiàn)熒光燈工作所必須的基本電路。實(shí)際的電子鎮(zhèn)流器一般還包括有源濾波器和保護(hù)電路。

a、有源濾波器電路

　　增加有源濾波器是因?yàn)椋弘娮渔?zhèn)流器的輸入整流電路產(chǎn)生較大的諧波電流，未加諧波抑制的熒光燈大量使用將會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染。
　　有源濾波器（active power filter），也稱APF，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。APF可針對(duì)測(cè)量到的各次諧波的幅值和相位，產(chǎn)生與其幅值相等、相位相反的諧波電流與之抵消，同時(shí)，也可產(chǎn)生幅值和相位可控的基波電流補(bǔ)償基波無功電流。有源濾波器即可抑制諧波，也可對(duì)基波進(jìn)行無功補(bǔ)償，理論上可使功率因數(shù)達(dá)到1。

b、保護(hù)電路

　　設(shè)計(jì)良好的電子鎮(zhèn)流器，其保護(hù)回路設(shè)計(jì)必須相當(dāng)?shù)闹艿?，含蓋下列各種特殊狀況，才能提供長(zhǎng)期使用保證的品質(zhì)。
　　開路/短路保護(hù)回路（Open/Short Circuit Protection）
　　雷擊/突波保護(hù)（Inrush Current Protection）
　　過高壓保護(hù)（Over High Voltage Protection）
　　過低壓保護(hù)（Over Low Voltage Protection）
　　燈管末期保護(hù)（End of Lamp Life Protection）
　　燈管漏氣保護(hù)（Lamp Leakage Protection）
　　靜電高壓保護(hù)（Static Prevernion）
　　自動(dòng)恢復(fù)點(diǎn)燈（Auto Reset）

五電子鎮(zhèn)流器熒光燈的優(yōu)點(diǎn)

圖5 電子鎮(zhèn)流器實(shí)物圖

1節(jié)能

　　高頻的燈管本身也比傳統(tǒng)的燈管節(jié)能約10%。
　　燈管穩(wěn)定工作時(shí)，電子鎮(zhèn)流器L的作用于電感鎮(zhèn)流器類似。值得注意的是，由于電子鎮(zhèn)流器的工作頻率很高，需要的電感值大幅度降低，因此，電子鎮(zhèn)流器的電感L線圈匝數(shù)少，銅損小，不含鐵芯，鐵損小。

2無頻閃

　　高頻供電無頻閃，發(fā)光更穩(wěn)定。有利于提高視覺分辨率，提高功效；降低連續(xù)作業(yè)的視覺疲勞，有利于保護(hù)視力。

3啟動(dòng)更可靠

　　起動(dòng)更可靠。預(yù)熱燈管后一次起點(diǎn)成功，避免了多次起點(diǎn)。

4噪音低

　　電子鎮(zhèn)流器的電感無鐵芯，噪音可達(dá)35db以下，人們感覺不到噪音。

5功率因數(shù)高

　　電感鎮(zhèn)流器功率因數(shù)低，大約0.4~0.6左右,致使大量無功功率增大了照明線路電流和變壓器容量，從而大大增加線路和變壓器損耗，也加大了電能損失，降低照明質(zhì)量，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行帶來威脅。
　　采用電子鎮(zhèn)流器的熒光燈一般功率因數(shù)較高。值得注意的是，這不是電子鎮(zhèn)流器固有的特點(diǎn)，而是因?yàn)殡娮渔?zhèn)流器需要進(jìn)行諧波抑制，一般采用有源濾波器同時(shí)實(shí)現(xiàn)諧波抑制和無功補(bǔ)償。若電感鎮(zhèn)流器采用相同的技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，同樣可以達(dá)到很高的功率因數(shù)。相反，若電子鎮(zhèn)流器未進(jìn)行必要的無功補(bǔ)償和諧波抑制，由于諧波的存在，功率因數(shù)不可能很高，并且諧波污染遠(yuǎn)比電感鎮(zhèn)流器大。

6穩(wěn)定的輸入功率和輸出光通量

　　逆變器可以通過電子電路調(diào)節(jié)，在輸入不穩(wěn)定的情況下，仍能達(dá)到穩(wěn)定的輸出電壓，相當(dāng)于一臺(tái)穩(wěn)壓器，使燈管維持穩(wěn)定的光通量。由于輸出光通量穩(wěn)定，輸入功率也保持相對(duì)穩(wěn)定。

7壽命長(zhǎng)

　　高品質(zhì)產(chǎn)品的恒功率以及起動(dòng)可靠等因素可使燈管壽命延長(zhǎng)。

8可以調(diào)光

　　電子鎮(zhèn)流器可以通過電子電路調(diào)節(jié)輸出電壓，對(duì)于需要調(diào)光的場(chǎng)所，如：原使用白熾燈或鹵鎢燈調(diào)光的場(chǎng)所，代之以高效熒光燈配可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，可實(shí)現(xiàn)在2%—100%的大范圍調(diào)光。
需要注意的是，只有設(shè)計(jì)優(yōu)良的電子鎮(zhèn)流器才能發(fā)揮以上各種優(yōu)點(diǎn)。

六熒光燈用電子鎮(zhèn)流器測(cè)試

　　熒光燈用電子鎮(zhèn)流器主要測(cè)試項(xiàng)目有：功率、功率因數(shù)、輸入電流、效率、諧波電流、輸出峰值電壓、容性泄露電流測(cè)試及啟動(dòng)特性測(cè)試、燈絲開路測(cè)試等。試驗(yàn)電路原理圖如下：

 圖6 電子鎮(zhèn)流器試驗(yàn)原理圖

　　圖中V1、A1、V2、A2、V3、A3分別測(cè)量連接處的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、諧波等參數(shù)，可用三個(gè)DT數(shù)字變送器實(shí)現(xiàn)，DT數(shù)字變送器連接WP4000變頻功率分析儀即可實(shí)現(xiàn)所有參數(shù)測(cè)試。

參考資料及擴(kuò)展閱讀

　　外部鏈接：電子鎮(zhèn)流器-百度百科
　　站內(nèi)鏈接：WP4000變頻功率分析儀用于熒光燈測(cè)試

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