一概述

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

二熒光燈鎮流器標準

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

三電感鎮流器熒光燈工作原理

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

1燈管

　　利用熒光粉把低氣壓汞蒸氣放電過(guò)程中產(chǎn)生的紫外線(xiàn)轉變成可見(jiàn)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(xiàn)柔和,使用壽命長(cháng),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、燈頭構成，燈管壁內填充惰性氣體和汞、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(chēng)為陰極。燈絲通過(guò)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(xiàn)，紫外線(xiàn)穿過(guò)涂覆在管壁上的熒光粉，產(chǎn)生可見(jiàn)光。

2啟輝器

　　啟輝器也稱(chēng)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，保護觸點(diǎn)。

圖2、啟輝器構成原理

3電感鎮流器

　　電感鎮流器實(shí)際上就是一個(gè)含鐵芯的電感器，在啟輝器分斷瞬間產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，在熒光燈正常工作時(shí)起限流和降壓作用。

4啟動(dòng)過(guò)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，導致雙金屬片變形閉合。
啟輝器內的雙金屬片閉合后，燈管內的燈絲通過(guò)電流，燈絲發(fā)熱，燈絲陰極產(chǎn)生電子。
　　啟輝器內的雙金屬片閉合后，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(guò)，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，電感鎮流器因突然斷電而產(chǎn)生很高的反電勢，該反電勢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，由低電勢端向高電勢端快速運動(dòng)。在加速運動(dòng)的過(guò)程中，碰撞管內惰性氣體，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)出強烈的紫外線(xiàn)。在紫外線(xiàn)穿過(guò)涂覆在燈管管壁上的熒光粉，發(fā)出可見(jiàn)光。不同的熒光粉可發(fā)出不同顏色的可見(jiàn)光。
若電感鎮流器產(chǎn)生的反電勢不能成功點(diǎn)亮熒光燈，上述過(guò)程將重復發(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部惰性氣體，不會(huì )再次閉合。電感鎮流器流過(guò)穩定的電壓，兩端電壓約110V，在電路中起限流/降壓作用。

四電子鎮流器構成及原理

　　電子鎮流器在熒光燈中用于取代電感鎮流器和啟輝器?！禛B 19510.4-2009 燈的控制裝置 第4部分：熒光燈用交流電子鎮流器的特殊要求》對交流電子鎮流器定義如下：
　　由電網(wǎng)電源供電的、并包含有穩壓器件的交流-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電子鎮流器的基本構成及原理

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

圖4 電子鎮流器熒光燈啟動(dòng)及工作原理

　　220V/50Hz交流電經(jīng)過(guò)整流部分變?yōu)橹绷麟?，直流電?jīng)過(guò)逆變單元變?yōu)?0kHz～50kHz的交流電，電感L和電容C構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(guò)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端向高電勢端快速運動(dòng)。在加速運動(dòng)的過(guò)程中，碰撞管內惰性氣體，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)出強烈的紫外線(xiàn)。在紫外線(xiàn)穿過(guò)涂覆在燈管管壁上的熒光粉，發(fā)出可見(jiàn)光。
　　燈管發(fā)光后，燈管的等效電阻R變小，R和C并聯(lián)相當于只有電阻R，于是，LC串聯(lián)諧振電路變?yōu)長(cháng)R串聯(lián)電路，諧振停止，L起限流/降壓作用，燈管穩定發(fā)光。

2電子鎮流器的輔助電路

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

a、有源濾波器電路

　　增加有源濾波器是因為：電子鎮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 )對電網(wǎng)造成嚴重的諧波污染。
　　有源濾波器（active power filter），也稱(chēng)APF，是采用現代電力電子技術(shù)和數字信號處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專(zhuān)用設備。APF可針對測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償基波無(wú)功電流。有源濾波器即可抑制諧波，也可對基波進(jìn)行無(wú)功補償，理論上可使功率因數達到1。

b、保護電路

　　設計良好的電子鎮流器，其保護回路設計必須相當的周到，含蓋下列各種特殊狀況，才能提供長(cháng)期使用保證的品質(zhì)。
　　開(kāi)路/短路保護回路（Open/Short Circuit Protection）
　　雷擊/突波保護（Inrush Current Protection）
　　過(guò)高壓保護（Over High Voltage Protection）
　　過(guò)低壓保護（Over Low Voltage Protection）
　　燈管末期保護（End of Lamp Life Protection）
　　燈管漏氣保護（Lamp Leakage Protection）
　　靜電高壓保護（Static Prevernion）
　　自動(dòng)恢復點(diǎn)燈（Auto Reset）

五電子鎮流器熒光燈的優(yōu)點(diǎn)

圖5 電子鎮流器實(shí)物圖

1節能

　　高頻的燈管本身也比傳統的燈管節能約10%。
　　燈管穩定工作時(shí)，電子鎮流器L的作用于電感鎮流器類(lèi)似。值得注意的是，由于電子鎮流器的工作頻率很高，需要的電感值大幅度降低，因此，電子鎮流器的電感L線(xiàn)圈匝數少，銅損小，不含鐵芯，鐵損小。

2無(wú)頻閃

　　高頻供電無(wú)頻閃，發(fā)光更穩定。有利于提高視覺(jué)分辨率，提高功效；降低連續作業(yè)的視覺(jué)疲勞，有利于保護視力。

3啟動(dòng)更可靠

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

4噪音低

　　電子鎮流器的電感無(wú)鐵芯，噪音可達35db以下，人們感覺(jué)不到噪音。

5功率因數高

　　電感鎮流器功率因數低，大約0.4~0.6左右,致使大量無(wú)功功率增大了照明線(xiàn)路電流和變壓器容量，從而大大增加線(xiàn)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)對電網(wǎng)的運行帶來(lái)威脅。
　　采用電子鎮流器的熒光燈一般功率因數較高。值得注意的是，這不是電子鎮流器固有的特點(diǎn)，而是因為電子鎮流器需要進(jìn)行諧波抑制，一般采用有源濾波器同時(shí)實(shí)現諧波抑制和無(wú)功補償。若電感鎮流器采用相同的技術(shù)進(jìn)行補償，同樣可以達到很高的功率因數。相反，若電子鎮流器未進(jìn)行必要的無(wú)功補償和諧波抑制，由于諧波的存在，功率因數不可能很高，并且諧波污染遠比電感鎮流器大。

6穩定的輸入功率和輸出光通量

　　逆變器可以通過(guò)電子電路調節，在輸入不穩定的情況下，仍能達到穩定的輸出電壓，相當于一臺穩壓器，使燈管維持穩定的光通量。由于輸出光通量穩定，輸入功率也保持相對穩定。

7壽命長(cháng)

　　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(cháng)。

8可以調光

　　電子鎮流器可以通過(guò)電子電路調節輸出電壓，對于需要調光的場(chǎng)所，如：原使用白熾燈或鹵鎢燈調光的場(chǎng)所，代之以高效熒光燈配可調光電子鎮流器，可實(shí)現在2%—100%的大范圍調光。
需要注意的是，只有設計優(yōu)良的電子鎮流器才能發(fā)揮以上各種優(yōu)點(diǎn)。

六熒光燈用電子鎮流器測試

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

 圖6 電子鎮流器試驗原理圖

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

參考資料及擴展閱讀

　　外部鏈接：電子鎮流器-百度百科
　　站內鏈接：WP4000變頻功率分析儀用于熒光燈測試

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