电子镇流器作用.docx

资源描述

电子镇流器作用.docx

《电子镇流器作用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子镇流器作用.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子镇流器作用.docx

电子镇流器作用

电子镇流器

求助编辑百科名片

电子镇流器（Electricalballast），是镇流器的一种，是指采用电子技术驱动电光源，使之产生所需照明的电子设备。

与之对应的是电感式镇流器（或镇流器）。

现代日光灯越来越多的使用电子镇流器，轻便小巧，甚至可以将电子镇流器与灯管等集成在一起，同时，电子镇流器通常可以兼具起辉器功能，故此又可省去单独的起辉器。

电子镇流器还可以具有更多功能，比如可以通过提高电流频率或者电流波形（如变成方波）改善或消除日光灯的闪烁现象；也可通过电源逆变过程使得日光灯可以使用直流电源。

基本信息

基本分类

1.按安装模式

2.按性能特点

工作原理

1.简述

2.具体分析

相关知识

产品优点

技术术语

1.PF（PowerFactor）功率因素

2.THD（TotalHarmonicDistortion）总谐波失真

3.CF（CrestFactor）波峰系数

4.EMC（ElectromagneticCompatibility）

产品介绍

性能及工艺

∙注意事项

∙使用场合

∙选用建议

∙调光方法

1.占空比调光法

2.调频调光法

3.改变半桥逆变器供电电压调光法

4.脉冲调相调光法

∙故障检修

∙应用问题

∙电子镇流器与电感镇流器的比较

5.性能比较

6.分析

∙发展理念

∙发展历程

∙其他信息

7.电子镇流器与传统镇流器对比

展开

编辑本段基本信息

　　20世纪70年代出现了世界性的能源危机，节约能源的紧迫感使许多公司致力于节能光源和荧光灯电子镇流器的研究，随着半导体技术飞速发展，各种高反压功率开关器件不断涌现，为电子镇流器的开发提供了条件，70年代末，国外厂家率先推出了第一代电子镇流器，是照明发展史上一项重大的创新。

由于它具有节能等许多优点，引起了全世界的极大关注和兴趣，认为是取代电感镇流器的理想产品，随后一些著名的企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。

由于微电子技术突飞猛进，促进了电子镇流器向高性能高可靠性方向发展，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，1984年，西门子公司开发出了TPA4812等有源功率因数校正电器IC，功率因数达到0.99。

随后一些公司相继推出集成电子镇流器，89年芬兰赫尔瓦利公司又成功推出可调光单片集成电路电子镇流器，电子镇流器在全世界特别是发达国家已全国推广应用。

　　中国对电子镇流器的研究开发起步较晚，技术起点低，早期对这一产品的难度和复杂性认识不足，专用半导体器件开发未跟上，产品质量过不了关，而且市场极不规范，大量的低价劣质品被抛向市场，使消费者蒙受损失，严重损害了电子镇流器的形象。

90年代后期，由于生产水平有了迅速发展和提高，从电路设计到了电子器件的配套都进入了较成熟阶段，优质产品进入建筑工程，随着中国绿色照明工程的实施，为电子镇流器推广应用铺平了道路，国产电子镇流器必将迅速赶上国际先进水平，在竞争的国际市场中占有一席之地。

　　荧光灯、杀菌灯用电子镇流器知识

　　电子镇流器知识简介：

HID电子镇流器

使用半导体电子元件，将直流或低频交流电压转换成高频交流电压，驱动低压气体放电灯（杀菌灯）、卤钨灯等光源工作的电子控制装置。

应用最广的是荧光灯电子镇流器。

　　电子镇流器分：

荧光灯电子镇流器、高压钠灯电子镇流器、金属卤化物灯电子镇流器。

由于采用现代软开关逆变技术和先进的有源功率因数矫正技术及电子滤波措施，具有很好的电磁兼容性，降低了镇流器的自身损耗。

　　辨别电子镇流器好坏

　　把起辉器拆下，断开电源，测试镇流器两端即可。

如果镇流器那种比较老的电感式的，电感式的才可以用这种方法测试线圈是否烧坏。

这种老式的镇流器坏了，一般就是线圈烧断，导致灯管两端没有电压，不会引起灯管烧坏。

对于电子镇流器就会有很多情况。

　　可以按上述所说的方法分别测量三个镇流器的阻值，看看有没有较大区别，以此判断镇流器是否损坏。

还可以换起辉器，看看那个会烧的起辉器是否不可以断开，一直处于通路状态。

总之用替换法。

编辑本段基本分类

按安装模式

（1）独立式

（2）内装式

　　（3）整体式

按性能特点

（1）普通型，0.6≥120%90%1.4~1.6高频化使之小型、轻、有节电功能；

（2）高功率因数型H级，≥0.9≤30%≤18%1.7~2.1采用无源滤波和异常保护；

　　（3）高性能电子镇流器L级，≥0.95≤20%≤10%1.4~1.7有完善的异常保护功能，电磁兼容；

　　（4）高性价比电子镇流器L级，≥0.97≤10%≤5%1.4~1.7集成技术和恒功率电路设计，电压波动影响照度小；

　　（5）可调光电子镇流器，≥0.96≤10%≤5%≤1.7采用集成技术和有源可变频率谐振技术。

编辑本段工作原理

简述

　　为了使荧光灯、杀菌灯正常工作，必须满足三个条件：

　　a、灯丝的预热电流或灯丝电流

　　b、高电压启动

金卤灯电子镇流器

c、限制工作电流

具体分析

　　电子镇流器的工作原理　由于气体放电灯（如荧光灯、霓虹灯、金卤灯等）是一种具有如图1所示V-I特性的负阻性电光源，即为负值，从图1可以看出，当灯电流上升时，灯管的工作电压下降，但是供电电压不会下降，多出的这点电压加到灯管后会使灯电流进一步上升，如此循环，最终烧坏灯管或灯管熄灭，所以要使灯管正常工作，应配以如图2所示的镇流元件，用以限制和稳定灯电流。

这个限流装置叫做镇流器。

目前气体放电灯常用的镇流器有两种：

电感式镇流器和高频交流电子镇流器。

由于电感式镇流器工作在工频市电频率，体积大、笨重，还需消耗大量铜和硅钢等金属材料，散热困难、工作效率低、灯发光有频闪，所以现在一些电光源界的科技工作者纷纷寻找新的镇流方法，而高频交流电子镇流器就是一种有效方法。

镇流原理如图3所示，镇流电路的工作特性曲线如图4所示。

　　在图2所示的电路中，灯管上的工作电压加上镇流元件上的电压等于电源供电电压，最终可以使气体放电灯稳定工作。

在图2所示的电路中，灯功率可以按下式计算：

　　P=IVα

（1）

　　式中的α表示灯发光系数，它和灯管的工作电压和工作电流有关，对电感镇流器，α可以取0.8，对高频电子镇流器，α可以取0.99。

　　在灯电路稳定工作期间，灯管上的电压是稳定的，所以灯功率主要取决于灯电流的大小，而灯电流的大小和镇流元件的阻抗和电源供电电压的高低有关，并且供电频率对荧光灯的工作也有影响，如图5和图6所示。

例如对电感镇流，镇流电感的阻抗ZL=2πfL，电感镇流器的电感量和它的绕组匝数和铁心的尺寸有关，所以当电源供电频率较高时，镇流电感的体积也会小些。

这就是采用高频交流电子镇流电路后，镇流电感的体积和尺寸会很小的原因。

　　目前，世界上一些著名的大专院校、科研院所、公司都投入了较大的力量进行高频交流电子镇流器的科研开发、生产。

如美国弗吉尼亚大学功率电子研究中心（VPEC）李泽元教授领导的科研中心每年都有相关论文和实验报告在IEEE功率电子学学刊刊出，并提出了如高频能量反馈、采用电荷泵功率因数校正的电子镇流器等概念，美国加州理工大学（UCT）的S.CUK教授关于单级高功率因数电子镇流器，一种用于紧凑型荧光灯的E类电子镇流器，西班牙、巴西、我国台湾和香港地区的一些著名高等院校、科研院所、公司都投入了一些高水平的科研人员、实验室进行科研开发。

同时，国内一些著名科研院所、大学等都投入了较大力量进行科研开发。

这一点可从国内相关科技文献看出。

但是勿容置疑的是我国是世界上电子镇流器的一个生产大国，有较多的公司、企业从事这种“绿色电光源”产品的生产。

特别是自20世纪80年代末、90年代初，IEC928（1990）、GB15143（1994）《管形荧光灯用交流电子镇流器一般要求和安全要求》及IEC929（1990）、GB/T15144《管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要求》等技术标准相继颁布与实施，使交流电子镇流器的研究、开发、生产有了统一技术规范。

电子镇流器电路

由于高频交流电子镇流器要求体积小、造价低，并且对电磁辐射干扰、输入功率因数、波峰因数、可靠性等技术指标要求严格，所以要做出一个满足高性能、低价格、体积小、低电磁辐射干扰、使用安全可靠等要求的高频交流电子镇流器并非易事，所以往往让人感到，看似简单的一个电子产品，但是技术含量很高，是一个涉及电路拓扑、高频电子变换、谐振开关（ZVS、ZCS）、LC串、并联谐振、功率因数校正（PFC）、电磁干扰抑制（EMC、EMI）、信号传感、采集和控制、电子元器件、电光源器件等电力电子技术方方面面的电子产品。

同时，如何测量高频交流电子镇流器的技术参数，如功率、高频谐波成分、效率、电磁辐射干扰（EMI），也是高频交流电子镇流器的研究热点。

　　实践证明，要做出一只高性能的高频交流电子镇流器，还需对它的灯负载技术特性、灯负载对电源的技术要求有所了解，否则要做出一只高性能的高频交流电子镇流器也是件不现实的事。

编辑本段相关知识

　　当开关闭合电路中施加220V50HZ的交流电源时，电流流过镇流器，灯管灯丝启辉器给灯丝加热（启辉器开始时是断开的，由于施压了一个大于190V以上的交流电压，使得启辉器内的跳泡内的气体弧光放电，使

电子镇流器相关组件

得双金属片加热变形，两个电极靠在一起，形成通路给灯丝加热），当启动器的两个电极靠在一起，由于没有弧光放电，双金属片冷却，两极分开，由于电感镇流器呈感性，当电路突然中断时，在灯两端会产生持续时间约1ms的600V-1500V的脉冲电压，其确切的电压值取决于灯的类型，在放电的情况下，灯的两端电压立即下降，此时镇流器一方面对灯电流进行限制作用，另一方面使电源电压和灯的工作电流之间产生55。

-65。

的相位差，从而维持灯的二次启动电压，使灯能更稳定的工作。

　　电感镇流由于结构简单，寿命长，作为第一种荧光灯配合工作的镇流器，它的市场占有率还比较大，但是，由于它的功率因数低，低电压启动性能差，耗能笨重，频闪等诸多缺点，它的市场慢慢地被电子镇流器所取代，电感镇流器能量损耗：

40W（灯管功率）+10W（电感镇流器自身发热损耗）等于整套灯具总耗电为50W。

　　②、电子镇流器的工作原理：

　　电子镇流器是一个将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器，其基本工作原理是：

　　工频电源经过射频干扰（RFI）滤波器，全波整流和无源（或有源）功率因数校正器（PPFC或APFC）后，变为直流电源。

通过DC/AC变换器，输出20K-100KHZ的高频交流电源，加到与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝，同时在电容器上产生谐振高压，加在灯管两端，但使灯管"放电"变成"导通"状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，为了提高可靠性，常增设各种保护电路，如异常保护，浪涌电压和电流保护，温度保护等等。

编辑本段产品优点

（1）节能。

荧光灯的电子镇流器，多使用20—60khz频率供给灯管，使灯管光效比工频提高约10%（按长度为4尺的灯管），且自身功耗低，使灯的总输入功率下降约20%，有更佳的节能效果。

电子镇流器

（2）消除频闪，发光更稳定。

有利于提高视觉分辨率，提高功效；降低连续作业的视觉疲劳，有利于保护视力。

　　（3）起点更可靠。

预热灯管后一次起点成功，避免了多次起点。

　　（4）功率因数高。

符合国家标准的25W以上的荧光灯，其功率因数高于0.95。

但应注意，国家标准对25W以下的灯管规定的谐波限值很高，以致使其功率因数下降到0.7—0.8。

　　（5）稳定输入功率和输出光通量：

高品质产品有良好的稳压性能，在电源、电压偏差很大时，仍能保持光源恒定功率，稳定光照度，有利于节能。

　　（6）延长灯管寿命。

高品质产品的恒功率和灯管电流下降，以及起点可靠等因素可使灯管寿命延长。

　　（7）噪音低。

高品质电子镇流器噪音可达35db以下，人们感觉不到噪音。

　　（8）可以调光。

对于需要调光的场所，如：

原使用白炽灯或卤钨灯调光的场所，代之以高效荧光灯配可调光电子镇流器，可实现在2%—100%的大范围调光。

　　需要注意的是，只有设计优良的电子镇流器才能发挥以上各种优点。

虽然都是电子镇流器，用于金卤灯的电

　　子镇流器要比用于荧光灯的复杂很多,或者说几乎完全不一样。

如果设计或制造工艺不到位，一个非常小的疏漏，都会造成故障。

编辑本段技术术语

PF（PowerFactor）功率因素

　　镇流器与灯的组合对电源输入功率的有效利用，在有些地方也表示为Watt/VA或COSΦ。

一般来说电感镇流器

高压钠灯电子镇流器

的PF为0.5，即使经过电容校正也只能达到0.8左右，而电子镇流器通常能做到0.95~0.99，它的意义在于您用足了发电厂供出的每一瓦电，并对环境保护作出了卓越的贡献。

THD（TotalHarmonicDistortion）总谐波失真

　　镇流器与灯在额定电源电压下工作时，灯达到稳定工作状态之后，输入电源电流中奇次谐波各分量之和。

根据博里叶定义矩形波是由一系列具有共同用期但频率不同的正弦波叠加而成，那末谐波含量越大对输入的正弦波形破坏就越大。

在使用电子镇流器较多的场合，如THD值较大则会影响到三相交流电输入的中线电流，由于正弦波被破坏，中线电流会偏大，所以一般我们在大规模使用电子镇流器时选择THD在15%-25%之间的性能价格比会较合适。

CF（CrestFactor）波峰系数

　　在额定电源电压下，镇流器与灯配套工作时，当灯达到稳定工作状态之后。

流过灯管的电流状态输出电流的

电子镇流器

峰值与均方根值的比值CF=PK/rms。

通俗的讲CF值越小，流过灯管的电流越稳定，灯管寿命越长。

IEC/GB的标准为CF≤1.7。

EMC（ElectromagneticCompatibility）

　　设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰能力。

在欧美有不同的执行标准。

A．FCC（USAStandardClassA；ClassB）B．CISPR（国际电工委员会CISPR15）C．EN55015（欧洲标准）。

中国将按照欧洲的标准执行。

　　当用户在使用符合标准的镇流器时，它的外围电子设备将不会受到干扰，如电子计算机，无线电话，及一些专业的电子设备

编辑本段产品介绍

　　电子镇流器可分为4大系列15个品种：

　　1、一拖一，普通型与灯箱型专用电子镇流器分为20W、30W、40W共6个品种

引线型电子镇流器

2、一拖二，普通型与灯箱型专用电子镇流器分为2X20W、2X30W、2X40W共6个品种

　　3、环形灯用电子镇流器分为22W、32W共2个品种

　　4、石英杀菌灯镇流器适用于35-60W共1个品种

　　注：

20W、40W是针对T10、T12管来说的，18W、36W是针对T8灯管来说的。

所以有时我们讲20W，也可以理解为18W，同时T8管的36W我们也可以理解为T10、T12的40W，因为它们的镇流器是通用的。

编辑本段性能及工艺

　　1、高功率因数，功率因数>0.9

　　2、流明系数>95%

　　3、工作温度-15℃-+50℃

　　4、最高温升15℃

　　5、工作电压范围160VAC-240VAC

　　6、产品设计与加工程序严格按ISO9002的质量保证体系来运作,原材料层层把关,筛选,成品最终要全部检验、老炼，合格方可入仓。

编辑本段注意事项

　　电子镇流器用市电直接整流，然后进行半桥逆变，点亮日光灯管。

它与市电不隔离，如同电视机的热底板，

高频电子镇流器

电路板上各处都带电，人体接触公共线（地线）都有触电危险，检修时要特别注意人身安全。

加电后，切勿用手接触线路板上的任何金属部分，尤其不要双手拿电路板。

检修时卸下灯管，从灯架两头R的塑料罩中取出两块电路板A、B，把灯丝弹簧片的四根接线1-4焊下，依次焊到灯管两头的灯丝引脚上，在市电引人端接上开关SWi和电源插头。

接上5w1是非常必要的。

在维修时发现，不接SW1，在插接加电过程中，多次损坏电子镇流器，这是因为插接过程中，往往会出现多次通、断的情况，这样会产生很高的尖脉冲电压击穿易损元件。

编辑本段使用场合

　　1、一拖一、一拖二灯箱专用电子镇流器是专门为户外灯箱，、广告牌而设计的。

优势有以下几个方面：

　　1）使用安全绝缘性能高，防水防潮性能好，镇流器温升低，不会影响灯箱布或灯箱片因受热而变黄。

　　2）方便：

　　a、可直接插到光管脚上，无须接驳安装接线柱；

T5标准型电子镇流器

b、镇流器底部附有海绵贴，可粘贴固定镇流器；

　　c、配备金属扣，无须灯管支架也可固定灯管；

　　d、省去频繁更换启辉器的麻烦。

　　2、一拖一、一拖二普通型电子镇流器适用于各种普通照明场合灯具的安装与更换；

　　3、环形灯电子镇流器是专门为环形灯而设计，它适用于安装在吸顶灯具内，如家庭阳台照明、走道照明、楼梯通道照明及其它公共场所照明。

　　4、石英杀菌灯镇流器是专门为35W-60W的低压石英杀菌灯而设计的，用它配用的下射灯寿命长（是白炽灯的4倍）亮度高、色温恒定、体积小，可用于商店、展示橱窗、展览馆、珠宝店、酒吧、博物馆、专卖店等处的一般照明或特殊区的重点照明。

编辑本段选用建议

　　电子镇流器对提高照明系统能效和质量有明显优势，是新国际推荐应用的产品，也是未来发展的趋势。

荧光灯电子镇流器

（1）在连续紧张的视觉作业场所和视觉条件要求高的场所（如设计、绘图、打字等），在要求特别安静的场所（病房、诊室等）及青少年视看场所（教室、阅览室等）应优先采用。

（2）在需要调光的场所，可以用三基色荧光灯配可调光数字式镇流器，取代白炽灯或卤素灯，能大大提高能效。

　　（3）应选用高品质、低谐波的产品，不应单纯追求价廉，应满足使用的技术要求，考虑运行维护效果，并作综合比较。

　　（4）选用小于25W荧光灯时，如前所述，GB19625.1-2003标准规定的谐波限值很宽，如在一个建筑物内大量应用，将导致多种不良后果。

设计中应采取有效措施进行限制。

　　（5）选用的产品不仅要考察其总输入功率，还应了解其输出光通量。

按规定，使用镇流器的流明系数（μ）不应低于0.95。

欧盟规定了镇流器的能效等级，也相应规定了流明系数μ≥0.96。

　　选用时要注意：

（1）注重谐波含量。

新修订的《管形荧光灯用交流电子镇流器—性能要求》（GB/T15144－2005）已经取消了原标准规定的电子镇流器的分极（L级和H级），其谐波限值应符合《电磁兼容、限值、谐波、电流发射限值》（GB17625·1－2003）。

使用者应注重25W以下灯管的谐波限值非常宽松，如一建筑物内大量使用这种小功率荧光灯（包括长度2尺的T8、T5灯管和紧凑型荧光灯），将导致严重的波形畸变、中性线电流过大以及功率因数降低的不良后果。

（2）注重产品质量和水平。

市场上的电子镇流器很多，质量和水平大不相同，可谓良莠不齐，鱼龙混杂。

主要表现为：

谐波含量大；流明系数低；可靠性不高；使用寿命短。

这些产品虽价格低廉，但带来的不良后果必须注意，建议不要使用。

编辑本段调光方法

占空比调光法

　　这种调光控制法利用调节高频逆变器中功率开关管的脉冲占空比，实现输出功率调节，对半桥逆变的最大占空比为0.5，以确保半桥逆变器的两个开关管有一个死时间，以免两个开关管共态导通损坏。

石英灯电子镇流器

这种调光方法存在的问题是：

如果电感电流连续并滞后于半桥电压Uxy，则开关可能导通时工作在零电压状态，关断瞬间需采用吸收电容达到ZCS工作条件，这样可进入ZVS工作方式，这是优点，EMI和开关管应力可明显降低。

然而，如果占空比太小，以至电感电流不连续，将失去ZVS工作特性，并且由于供电直流电压较高，而使开关管上的应力加大，这种不连续电流导通状态将导致可靠性降低和加大EMI辐射。

　　除了小的脉冲占空比，当灯管发生故障时，也会出现不连续电流工作状态，当灯为开路故障时，电感电流将流过谐振电容，由于这个电容的容量较小，所以阻抗较大。

除非两个开关管有吸收电路保护，否则开关管将承受很大的电压应力。

调频调光法

　　调频调光法也是常用的调光方法。

如果高频交流电子镇流器的开关频率增加，则电感的阻抗增加，这样，电感电流就会下降。

　　调频调光法的局限性：

　　A．调光范围由调频范围决定，如果调频范围不大，则功率调节范围也不大。

　　B．为了实现在低灯功率工作条件下实现调光，则调频范围应很宽（即从25KHZ--50KHZ）。

磁芯的频率范围、驱动电路、控制电路可能限制调光范围。

　　C．在整个调频范围内不易实现软开关。

轻载时，不能实现软开关，并使开关管上的电压应力加大。

硬开关的瞬态过渡是EMI辐射的主要来源。

　　D．如果半桥逆变器不工作在软开关状态，则导致逆变器的损耗加大，导致效率降低。

　　E．当开关频率在红外遥控的频率范围内时，荧光灯将发射低电平的红外线，如果调频范围很大，其它的红外遥控装置如电视机将会受到影响。

　　F．灯电流近似反比于逆变器开关频率，调光与开关频率间不是线性关系。

　　G．当灯管发生开路故障时，将出现DCM工作状态，特别是当开关频率很低时。

改变半桥逆变器供电电压调光法

　　利用改变半桥逆变器供电电压法实现调光有以下优点：

　　A．调节半桥逆变器供电电压来实现调光。

　　B．采用固定占空比（约0.5）的方法，使半桥逆变器工作在软开关电感电流连续的宽调光范围调光（这也可使开关控制电路简化）。

　　C．由于开关频率固定，所以可以针对给定的灯型号简化控制电路设计。

　　D．由于开关频率刚好大于谐振频率，所以可以降低无功功率和提高工作效率。

35w声光电子镇流器

E．由于开关频率固定，所以可以较方便的确定无源器件的参数。

　　F．在较宽的灯功率范围内（5%--100%）保持ZVS工作条件。

　　G．在很低的半桥逆变器供电电压下，将会失去软开关特性，将会出现电感电流不连续的工作状态。

然而在直流供电电压很低的情况下，这种工作状态不再是个问题，这时的开关管应力和损耗将很小，即使硬开关在低直流供电电压情况下（如20V），也不会产生太多EMI辐射。

　　H．可实现平滑和几乎线性的灯功率控制特性。

　　I．可得到低功率解决方案，半桥逆变器的供电电压可以选得很低（如5%--100%的调光范围对应30-120V），这样可采用低电压电容和MOSFET。

　　J．调光

展开阅读全文