金属卤化物灯电感镇流器和电子镇流器综合比较.docx

1、金属卤化物灯电感镇流器和电子镇流器综合比较金属卤化物灯电感镇流器和电子镇流器综合比较照明工程师社区-_6_Qv0o_y_D9e#s g 本文从上述各类镇流器主要性能比较（共包括10项内容）和价格及运行成本二个方面进行了分析并且给出了结论。照明工程师社区_c,q_B_p&R3o_y_k h6k_n7V7E_g_Bp0一、主要性能比较照明工程师社区_F&D_Z3t3Y,G_0e_n_j_K照明工程师社区qE_E3H.p75z3k_r*O 欧标、美标金卤灯电感镇流器和金卤灯电子镇流器的主要性能对比简述如表1,因为实际的对比情况较复杂,所以详细的对比分析内容如下：_F_M,HB_?0照明工程师社区:G

2、_T V3TG:Y!h#T A、电磁兼容r Q6N_n F0照明工程师社区7m_F)R_Hs_A 金卤灯电子镇流器由于它的内部电路特性,决定了它本身的电磁兼容特性不可能做得很完美,尽管电子镇流器电子电路及元件功能的进步使目前的金卤灯电子镇流器能达到欧洲、北美以及我国对应的产品标准,但也使电子镇流器在制造成本及自身功耗上付出了明显的代价。照明工程师社区1f!_f&?I.H_C%x4_n I_a6M0(1)、目前合格的金卤灯电子镇流器谐波总量THDI大约在12-25。而欧标金卤灯电感镇流器THDI仅为10-12。美标金卤灯(超前顶峰式)镇流器谐波总量比较高，THDI约在25-30，略高于合格的电子

3、镇流器。i8Y&d_v M.zP)9U_h0 %e_7f_B$d)|_p0P8E_R0(2)、在对外骚扰(EMI)方面，金卤灯电子镇流器通过共模和差模的复合滤波,基本能达到EN55015和FCC的标准要求,但由于所配的光源功率较大,所以在实际安装使用时如不注意灯具内各输入和输出的走线位置,还是很容易因为输入和输出线之间的寄生感应而造成EMI方面的超标现象,尤其是采用电子镇流器的250W,400W的金卤灯灯具,往往会因为其输出导线辐射功率较强而造成上述不合格现象。而欧标和美标电感镇流器几乎不存在EMI方面的问题。(C8PP#a!ju0 _o+3J T_Y_r3uK_u0(3)、在抗外部骚扰(EM

4、S)方面,电子镇流器可能显得更脆弱,尽管通过努力,目前的金卤灯电子镇流器也能够基本满足IEC61547的要求,但除了付出较明显的成本外,收到的实际功效还不理想,主要表现在进行EMS方面的试验时,由于元件参数的不一致性往往会出现产品有一定比例的不合格现象,尤其是野外应用的金卤灯电子镇流器在抗雷电感应能力方面,由于我国的配电网络是极性电源,即中性线(零线)接地,当出现强雷电情况时,闪电发出的广谱电磁波被架空的电源线吸收,由于火线和零线对地泄放的阻抗不同而使两根供电线路间以及供电线和地线之间在瞬间存在较高的电压差(根据测量,这种电压差可达3000V-5000V)，这一电压差很容易使电子镇流器内部的元

5、件发生击穿损坏,这也是安装在野外的HID电子镇流器常发生莫名其妙的损坏的主要原因。而欧标和美标的电感式镇流器几乎不存在抗外界骚扰和抗雷电感应电压方面的问题。_x0i%h g_|,W_0照明工程师社区_w&t6q_F|%W _ (4)、开机浪涌电流由于电子镇流器内电源滤波电容的存在,使得开机的瞬间浪涌电流很大,视电源内阻抗不同和相位不同可达15-30倍的正常工作电流值,而欧标电感镇流器开机时电流仅为正常工作电流得1.5倍左右,美标超前顶峰式镇流器仅为正常工作电流得1.3倍左右。虽然单个的电子镇流器开机时浪涌电流的绝对值并不大，并且作用在电网上的时间才数百毫秒，但由于金卤灯电子镇流器在使用时，往往

6、是一个开关装置控制了很多个电子镇流器和灯的回路，这些接在同一开关回路里的电子镇流器在电源接通的瞬间会产生绝对值很大的浪涌电流。这种开机的浪涌电流完全可能使局部电网的过流装置动作，产生断电故障。金卤灯电子镇流器的开机浪涌电流大的特点初看起来与现在的EMC方面的标准中IEC61000-3-3/GB17625.2（电器的接入电网造成的局部电网电压的波动和闪烁的限制要求）有关，但实际上对某个具体的金卤灯电子镇流器来讲，即使是通过了IEC61000-3-3/GB17625.2标准检测，在大量使用时，仍会因为开机的浪涌电流而造成局部电网电压的明显的波动甚至过流跳闸。目前较先进和有效的方法是在金卤灯电子镇流

7、器的输入端加接过零导通式固态继电器，能使开机时的浪涌电流减小到正常工作时电流的56倍，但必经是增加了成本并且其效果还有点不尽人意。-4U i8_B0 %z_v8r_m_d9n_J_V_k0 B、抗电压变化能力照明工程师社区8B_z eHO_Q!?_TI#0 这一指标来源于性能标准要求，但实际使用中的要求又高于性能标准要求。由于科技进步和电器化的普及，使我国用电量的峰谷差距越来越大，而我国电网的用电峰谷调配能力较差，所以造成了局部电网的供电电压随用电峰谷的变化而产生较大范围的变化。据实测，低压电网电压变化范围是210V240V，极端时达到200V250V。在这种现状条件下，对照明电器的要求明显高

8、于产品标准的要求。照明工程师社区*c)?_z_%_e_e/B9c+ _Ze:_0目前我国的金卤灯电子镇流器产品输入端普遍采用有源整流滤波电路,所以具有很好的调节功能，好的金卤灯电子镇流器产品，只要其内部输入端的元件耐压裕量足够，在电源电压为160V250V时，能保持灯功率变化3%。它能有效地避免电网电压高时，使灯长期处于超功率运行而发生早期损坏。照明工程师社区_J_K;q3A wg_Y9X_H_-P:n#o0M_s-_Y0 对于普通的欧标金卤灯电感镇流器来说，这一功能是比较差的。当电源电压为额定值的1.1倍时，镇流器输出给灯的功率将达到1.301.40倍，灯长期在这一状态下工作将会使灯的寿命明

9、显地缩短。但是，目前采用镇流器抽头的方式或者对一组（约几十个）镇流器与灯的回路集中自动控制串接电抗器的方法也能保证电源电压在0.91.15倍范围变化时，灯工作在较合适的功率范围内。对于美标金卤灯电感镇流器来说，由于采用了漏磁式结构，所以具有一定的衡功率输出功能，当电网电压在0.91.1倍范围内变化时，镇流器输出给灯的功率约在0.931.07范围内变化，基本满足金卤灯的工作条件。但是在电源电压升高时，美标电感镇流器因为结构原因，其自身损耗明显的上升，这使得美标电感镇流器产生较高的温升。照明工程师社区 l_(I_F2EL,l照明工程师社区_Q_f*V_v2_l5W b C、频闪效应照明工程师社区E

10、_r_tx/s_*7照明工程师社区5B_Z l| C Q8C2q_?+_ 对于气体放电灯，由于基本不具有钨丝灯灯丝的热惯性，所以在灯电流过零时，都会使光输出也接近于零输出。采用荧光粉的低气压放电灯，由于荧光粉的余辉作用，当灯电流过零时，光输出约为正常输出的3%8%左右。对于金卤灯来说，其光输出基本按灯功率曲线的变化而变化。金卤灯电子镇流器由于输出给灯的电流基本为方波或梯形波，并且灯的工作频率都在35KHz55KHz范围，所以几乎不会产生频闪效应（但应排除劣质的，输出的高频电流调制度很明显的电子镇流器）。对于一些具有运动物体的场合，（例如网球场，乒乓球馆等）采用金卤灯与电子镇流器的组合件进行照明

11、将是较理想的选择。照明工程师社区;F_, s_M6Z_ x+_W_U_LEw,k6K_n _Z g0欧标电感镇流器，如果其伏安特性设计合理，虽有频闪效应，但在一般的照明场合是不宜被人的眼睛所察觉的。;j_J_QE;#2o.A_aM+x_fb0照明工程师社区&B_|B B w_h_,f 美标金卤灯由于其结构特性 ，使其灯电流过零时间OT较长，所以其频闪情况也较欧标金卤灯明显，但普通的照明场合依然不宜被人的眼睛所察觉。1_P_Hs/S_N_0 _M#J_T_wJ,E9p_EH-U0 D、自身功耗m;1A J.d k_z0照明工程师社区 CY h_f9v 对于金卤灯镇流器来讲，在目前提倡绿色照明和节

12、能的大环境下，无疑是一个重要指标。对于大多数人来说，基本都认为电子镇流器的自身功耗是最低的。mZX&N_J1s0 (N_?85al_Sg%J_W_I0实际情况是，对于EMC功能齐全并且输出功率足够的金卤灯电子镇流器，其自身功耗约为所配合的灯的功率的7%9%。_F_o W.F#-nSa0照明工程师社区_b.R3U_t_I:Q3w6F 对于欧标金卤灯镇流器来说，在小功率（35W150W）时，普通型的欧标电感镇流器自身功耗约为所配合金卤灯功率的23%18%，节能型欧标电感镇流器自身功耗约为所配合灯功率的18%10%。在较大功率时，（250W和400W），普通型欧标电感镇流器自身功耗约为灯功率的14%

13、10%，节能型欧标电感镇流器自身功耗约为所配合灯功率的10%8%。对于1000W及以上规格的欧标金卤灯镇流器，其普通型欧标电感镇流器的自身功耗约为所配合金卤灯功率的9%7%，节能型欧标电感镇流器自身功耗约为灯功率的7%5%。照明工程师社区:!_y r_w t_X_B _g$M&t_!v0对于美标金卤灯镇流器来说，在150W以下时，其结构和原理以及自身功耗与欧标金卤灯镇流器相同。在较大功率（175W400W）时，其自身功耗约为灯功率的17%13%，如果改进设计，（节能型）能做到自身功耗约为灯功率的14%10%。对于1000W及以上规格的美标金卤灯镇流器,普通型的可做到12%9%，节能型的可做到9

14、%7%。照明工程师社区.w$j_a_d_Jg q_o x,e8H_$V_l0从本节分析可看到，在小功率段（35W150W），电子镇流器在自身功耗上明显小于电感式镇流器。在较大功率段（250W400W），节能型欧标电感镇流器自身功耗已经与电子镇流器相仿，并且在400W时已优于电子镇流器，但美标金卤灯电感镇流器的自身功耗还明显高于电子镇流器。在1000W及以上规格时，普通欧标电感式镇流器自身功耗已与电子镇流器相等，而节能型电感镇流器的自身功率已明显小于电子镇流器。1000W及以上节能型的美标电感镇流器在功耗上也已接近电子镇流器的水平。_I_+y u_T_V20照明工程师社区_c_? T4X3B9Z

15、_y E、灯的效率照明工程师社区_P1a_d)J&(:O8B_f O_f*c(j_Y30这一问题初看起来，好象是由灯自身的质量好坏所决定的，但实际上对于同一个灯来说，输入的灯电流的波形及频率的不同都会明显影响灯的电光转换效率。就本文涉及的三种镇流器而言，设计良好的欧标金卤灯镇流器，其输出到灯的电流近似于正弦波，并且过零处的电流中断时间（OT）很小。与金卤灯配合后电光转换效率最高。美标金卤灯镇流器由于采用超前顶峰式结构，灯电流过零处中断时间（OT）较大，所以在输入到灯相同功率的条件下，电光转换效率约比欧标金卤灯镇流器低0.5%2%。Z_oI?$T_U_0照明工程师社区&kp O_N_n(_#?

16、电子镇流器输出到金卤灯的电流频率约在40KHz50Hz，应该说其灯电流过零时的中断时间（OT）几乎可忽略，但实验却证明高强度气体放电灯在相同的电功率输入时，比工频相同电功率输入到同一灯时的光效要低，尤其是在250W及以上时，这一现象就比较明显，其电光转换效率约低1.5%3%。这一现象产生的原理目前尚不清楚，但这一现象说明了对低气压放电的荧光灯，在高频下其发光的效率会有约5%8%的提高，但在高强度气体放电领域，用高频点灯不仅没有使灯的光效有所提高，在大功率时，灯的效率反而有所下降。_U;P.M&_K&W_p0 2M_|4j v0F、调光特性照明工程师社区:u4j_;? e-_J$_ b.i.A5

17、T50R_V:T_i9Q_lu0为了适应各种场合不同的要求，对金卤灯进行适当调光是有必要的，在这一方面无疑是电子镇流器的功能最好，它能基本实现无级的调光，而电感式镇流器就目前比较经济的方法，一般只能采用分级调光形式。但是金卤灯的调光是受到其自身特性限制的，当金卤灯处于较小的输出功率时，由于其电弧管内的压力低而使灯的发光效率明显的减小。对于石英电弧管的金卤灯来讲，灯功率的明显调低，（约50%及以下的输出时）其发出光的谐线中，紫外光的比例将会明显的超标，这一现象一方面使灯发出可见光的效率进一步下降，另一方面必须对灯具上的透光玻璃采取更进一步的措施才能防止正常照明时紫外线成份不超标。所以对金卤灯而言

18、，虽然电子镇流器可做到在100%20%的调光，但实际应用时一般只适合用于陶瓷电弧管的金卤灯，并且考虑到其效率，调光范围一般只可取100%40%。_Z&g,I H_V#W$V)gY_y 0 F6I&z_z_F_W)u$i0G、镇流器与灯的距离#|_#|_w_ ?_x_e0 2eQ_N,(C$W_n b_l0在实际的使用中，因为很多原因往往需要把镇流器安装在离灯较远的地方，在这一方面电感镇流器只要导线截面积足够，导线电阻约占镇流器等效阻抗的0.5%以下时，几乎不会影响灯的正常工作，这一距离一般可达50米左右。而电子镇流器由于其输出的是高频，所以输出导线的高频感抗较大，当灯和镇流器的距离达5米时，因

19、导线高频阻抗原因已会使灯的输出功率明显下降约3%8%，并且电子镇流器输出导线的增长还会使对外干扰（EMI）明显上升并超过标准限值。更重要的是，对于采用钢杆的路灯，如果电子镇流器安装在路灯钢杆的基座内，其输出到灯的导线相互之间，以及导线与接地的钢杆之间将产生明显的容性泄漏电流，这一容性泄漏不仅会产生对外干扰，还会加重电子镇流器的负载而可能使电子镇流器寿命缩短。照明工程师社区_J#5S_p$h照明工程师社区N+e5j%p7P/e_y H、镇流器的使用寿命照明工程师社区_J_U_Z_k;J照明工程师社区_zr_E_|_s_U 电子镇流器的生产企业，对生产过程质量控制以及工艺控制要比做电感镇流器生产过

20、程质量控制以及工艺控制严格得多，仅管这样，因为电子镇流器内的元件很多，并且其中任一元件出故障都将造成电子镇流器的失效。即使是电子镇流器内部的元器件没有失效，但在露天且在雷电感应和高压脉冲“袭击”的场合仍会使不少电子镇流器早期失效。目前电子镇流器由于受到元器件寿命及外界电磁感应脉冲干扰的影响，平均寿命基本在3年左右。照明工程师社区.o(xc Nj U4j_W Ed B4L7I_w*Y_i:u2Cw0电感镇流器由于其结构简单，只要绕组未发生自身的匝间和层间短路以及对外表的击穿。一般寿命都大于10年，在耐高温及恶劣环境条件方面，电感镇流器的使用寿命也明显优于电子镇流器。照明工程师社区_h%y k_0

21、v_u#d4I_-+O_/M0I、自身重量W,_g5p t0 m#F_i*Ni_H_0在自身重量方面，电感镇流器由于其结构原因并且要保持其良好的工作特性，自身重量是很大的，一般照明工程师社区_d3m%N_V u(t_T_Y;I$_o_Z!W6_I0为同类电子镇流器重量的3倍5倍。照明工程师社区Dt_Y t4H:d a照明工程师社区_n%T_F_L2q_B_A_U_h_o-Eq J、执行ROHS和Weee指令_vt d5Y&f&d-u0照明工程师社区9H_l_V!m_V_N,W_e 欧盟议会和欧盟理事会第2002/95/EC号关于限制某些有害物质在电子电气设备中使用（ROHS）指令规定，从200

22、6年7月1日起各成员国在电子电气产品中禁用（除少数限用外）镉、铅、汞、PBB（多溴化联苯）和PBDE（聚溴联苯）。另外，又颁布了第2002/96/EC号关于报废电子电气设备（weee）指令，这一执令已于2005年8月13日执行。对照明电器在weee指令中附件1A中规定，报废的照明电气产品回收再利用率要达到每件器具平均重量的70%以上，对于气体放电灯，组件、材料和物质再循环利用率将达到灯重量的80%以上。)g D$_+w_|0v_o0 _H;)O)?_Xt:g0我国目前是世界照明电器出口的第一大国，这二个指令的发布对我国出口欧盟的照明电器产品有非常大的影响。目前我国对应欧盟二个指令的相对应标准也

23、即将出台，这二个指令本身也将对电子和电感镇流器今后的发展产生重大影响。照明工程师社区 z9AoR9t7U_P/o_K/j照明工程师社区_b d_r_z_zQ 就金卤灯电子镇流器和电感镇流器而言，要满足ROHS和Weee指令其难度是有很大差别的。电感镇流器只要在其采用的材料中，例如塑料绝缘材料中的阻燃剂，不含PBB（多溴化联苯）和PBDE（聚溴联苯），黄铜材料中不含铅、镉,电镀件中不含六价铬就能轻易满足ROHS指令的要求。对于电感镇流器来说，其报废的材料回收再循环利用率可轻易达到自身重量的85%以上，也完全能满足Weee指令的要求。照明工程师社区-i_e e%w+c_a照明工程师社区5r3r_h

24、1J_U-v p:G_x,Z 电子镇流器要达到ROHS指令的要求，除了其塑料绝缘件和黄铜材料也需达到上述要求外，最困难的是采用的焊锡中铅含量问题，众所周知，当锡铅比列达到65%/35%时焊锡特性最佳。我国目前的电子线路板上的焊锡普遍采用这一牌号的焊锡，但为了满足ROHS指令，必须得放弃这种焊锡。目前采用的其它能满足ROHS指令的焊料除了成本高以外，焊接的温度也明显提高，这使得在接过程中的工艺难度更大，也更易损坏电子元件。在达到Weee指令要求方面，电子镇流器也面临很大的困难，其电子元件及线路板的回收利用是个很困难的问题，虽说目前的技术已能使电子镇流器的回收再利用达到Weee指令的要求，但是，回

25、收处理所付出代价要比电感镇流器大得多。d_E_b*s R)D_/0照明工程师社区_W9G/DE_u7U_w6i5h 二、金卤灯电子镇流器和电感镇流器的性能/价格及运行成本（实例）对比_H1t_V_a_Te0 _x_q,G_bh _k52Q0对金卤灯电子镇流器的性能价格及实际应用成本对比，可通过小功率金卤灯点灯系统和大功率金卤灯点灯系统二个例子来对比。下述对比都是建立在每种镇流器都全面达到标准的基础上。9h_(x/_N_?0照明工程师社区_M_tH-V E A、小功率150W金卤灯系统的运行比较照明工程师社区)l-kH_SQ照明工程师社区0W:j&0D_b*Z_V 150W小功率金卤灯对美标和欧

26、标的结构和参数几乎是一样的。可从如下几个因素来综合评价电子镇流器和电感镇流器点灯系统三年的综合运行成本。(c9I_g:N_%C&_e8|0照明工程师社区%b9p_n_6H_K_a/h 1. 对输出功率较好的150W金卤灯电子镇流器，自身功率损耗约为11W，由于金卤灯照明大多用在公共场合，每天使用的时间以及每年使用的天数都较多，设每天用10小时，每年用340天，每千瓦时电费为0.7元。电子镇流器点灯系统的总功率150W+11W=161W，三年的用电费为0.7元（10H340D3Y0.161KW）=1149.54元，150W金卤灯电子镇流器平均价格140元，电子镇流器平均使用寿命为三年，平均)n_

27、5P_Y_z!K(C8Z0照明工程师社区_B0z0_k7hT8 早期失效率1。折合成每个电子镇流器单价约为141.4元。所以每个150W金卤灯电子镇流器三年平均运行费用是1149.54元+141.4元=1290.94元。_h_U_W(m;A0照明工程师社区+U.l)E0K;j 2. 对输出功率同样足够的150W金卤灯电感镇流器，普通型电感镇流器的自身功率损耗约为24W，节能型电感镇流器自身损耗为17W，按上述同一计算方式_S/v0Xn)h_A_e0照明工程师社区!j+F_m;R)M 普通型三年的用电费为0.7元（10H340D3Y0.174KW）=1242.36元。照明工程师社区j$Y_xx.

28、P_b_r照明工程师社区2Q9g7n_y_Z8|+b 节能型三年的用电费为0.7元（10H340D3Y0.167KW）=1192.38元。照明工程师社区0?_H%_Y_N y K照明工程师社区!Vw5M_J&A 由于电感镇流器工作时需要加触发器，（平均价格为10元）为了使点灯系统功率因素达到0.9，所以加配18F补偿电容（平均价格为18元），对触发器和电容，设其工作寿命为三年，早期失效率为1，但电感镇流器平均工作寿命为10年，所以消耗的三年价格折旧。照明工程师社区_Wg.i_fU_L:kX_U照明工程师社区_z_Y,O_z_?3xQW 对普通型电感镇流器价格为65元，早期失效率为0.01，三年

29、折旧价65元1.00010.3+（10元+18元）1.01=47.78元。照明工程师社区.h_M 2d o,K_?8P照明工程师社区_f3D.d_b_n2fSKM 对节能型电感镇流器价格为80元，早期失效率几乎为零，三年折旧价80元0.3+（10元+18元）1.01=52.28元。2h1h+U_ M_Q0照明工程师社区_O u| c_g#VB-_N8n_X9E 注：本文电感镇流器的价格已经把铜材涨价因素考虑在内，价格都按2006年5月价格计算。4,z/BJ#A_L vq_G0 $U_I_7M_o B0每一个点灯系统三年的平均运行价格：（采用三年运行电费加上三年折旧价）y:8h N_L_a_d0

30、 $w*g_I!u7c_R_b_O K2t_0电子镇流器点灯系统：1149.54元+141.4元=1290.94元照明工程师社区_B k_t#h$w照明工程师社区_b-v+GK# 普通型电感镇流器点灯系统：1242.36元+47.78元=1290.14元_|(H_p_Q!P9j_e$g0照明工程师社区_O_iM_z_|_j#w l K 节能型电感镇流器点灯系统：1192.38元+52.28元=1244.66元_b_&T7V B Zb0 r|_|x5_b_qF_f0从上面的实例对比可看出，对于普通的照明场合，节能型金卤灯电感镇流器点灯系统的三年运行成本最低，金卤灯电子镇流器点灯系统与普通金卤灯电

31、感镇流器点灯系统三年的运行成本几乎一样。另外，在南方一些地区，在一年中使用空调的时间长达6个月，那么电子镇流器因其自身功耗小，造成的自身发热小而使空调系统间接的产生节电，按上述计算原则三年内累计间接节电费用与普通型电感镇流器相比可算出，照明工程师社区_m_a_l_j_p照明工程师社区 E_j_ra_C+N （24W-11W）0.0010.7元10（3406/12）=15.47元，6F_W8?J_w)A5J b_c_z_s_f0 #N4U6D;c0G_I_X0 三年内累计间接节电费用与节能型电感镇流器相比可算出，n9C_I h_E_) 0照明工程师社区-n1i6c!0_l_h_E_Ii （17W-11W）0.0010.7元10（3406/12）=7.14元，在这些场合如果算上间接节电因素，150W金卤灯电子镇流器点灯系统三年的运行费用电容低于普通型金卤灯电感镇流器点灯系统，但仍明显高于节能型金卤灯电感镇流器点灯系统。u/W_D*L|2I