鎮流器

鎮流器

20世紀80年代後期,美國將環型電感鎮流器套用在緊湊型節能螢光燈上,1988年Midwest Toriod公司開始批量生產。我國相繼於90年代初開始生產。

鎮流器(ballast resistor)是日光燈上起限流作用和產生瞬間高壓的設備,它是在矽鋼製作的鐵芯上纏漆包線製作而成,這樣的帶鐵芯的線圈,在瞬間開/關上電時,就會自感產生高壓,加在日光燈管的兩端的電極(燈絲)上。這個動作是交替進行的,當啟輝器(跳泡)閉合時,燈管的燈絲通過鎮流器限流導通發熱;當啟輝器開路時,鎮流器就會自感產生高壓加在燈管的兩端燈絲上,燈絲髮射電子轟擊管壁的螢光粉發光,啟輝器反覆幾次通斷,就會反覆幾次這樣的動作,從而打通燈管。當燈管正常發光時,內阻變小,啟輝器就始終保持開路狀態,這樣電流就穩定的通過燈管、鎮流器工作了,使燈管正常發光。由於鎮流器在日光燈工作時,始終有電流通過,所以容易產生振動,並且會發熱,所以有鎮流器的日光燈,特別是鎮流器質量不好時,會產生很大的聲音,用的時間長了,還容易燒毀。鎮流器分電子鎮流器電感鎮流器

基本介紹

來源發展,工作原理,電感鎮流器,電子鎮流器,特點,優點,缺點,類別,選用,等級劃分,螢光燈,選擇,組合,

來源發展

20世紀70年代出現了世界性的能源危機,節約能源的緊迫感使許多公司致力於節能光源和螢光燈電子鎮流器的研究,隨著半導體技術飛速發展,各種高反壓功率開關器件不斷湧現,為電子鎮流器的開發提供了條件,70年代末,國外廠家率先推出了第一代電子鎮流器,是照明發展史上一項重大的創新。由於它具有節能等許多優點,引起了全世界的極大關注和興趣,認為是取代電感鎮流器的理想產品,隨後一些著名的企業都投入了相當的人力、物力來進行更高一級的研究與開發。由於微電子技術突飛猛進,促進了電子鎮流器向高性能高可靠性方向發展,許多半導體公司推出了專用功率開關器件和控制積體電路的系列產品,1984年,西門子公司開發出了TPA4812等有源功率因數校正電器IC,功率因數達到0.99。隨後一些公司相繼推出集成電子鎮流器,89年芬蘭赫爾瓦利公司又成功推出可調光單片積體電路電子鎮流器,電子鎮流器已在全世界特別是已開發國家全國推廣套用。
大功率電子鎮流器大功率電子鎮流器

工作原理

電感鎮流器

當開關閉合電路中施加220V 50HZ的交流電源時,電流流過鎮流器,燈管燈絲啟輝器給燈絲加熱(啟輝器開始時是斷開的,由於施加了一個大於190V以上的交流電壓,使得啟輝器內的跳泡內的氣體弧光放電,使得雙金屬片加熱變形,兩個電極靠在一起,形成通路給燈絲加熱),當啟動器的兩個電極靠在一起,由於沒有弧光放電,雙金屬片冷卻,兩極分開,由於電感鎮流器呈感性,當電路突然中斷時,在燈兩端會產生持續時間約1ms的600V-1500V的脈衝電壓,其確切的電壓值取決於燈的類型,在放電的情況下,燈的兩端電壓立即下降,此時鎮流器一方面對燈電流進行限制作用,另一方面使電源電壓和燈的工作電流之間產生55到65的相位差,從而維持燈的二次啟動電壓,使燈能更穩定的工作。
電感鎮流由於結構簡單,作為第一種螢光燈配合工作的鎮流器,它的市場占有率還比較大,由於它的功率因數低,低電壓啟動性能差,耗能笨重,頻閃等諸多缺點,它的市場慢慢地被電子鎮流器所取代,電感鎮流器能量損耗:40W(燈管功率)+10W(電感鎮流器自身發熱損耗)等於整套燈具總耗電為50W。

電子鎮流器

電子鎮流器是一個將工頻交流電源轉換成高頻交流電源的變換器,其基本工作原理是:
工頻電源經過射頻干擾(RFI)濾波器,全波整流和無源(或有源)功率因素校正器(PPFC或APFC)後,變為直流電源。通過DC/AC變換器,輸出20K-100KHZ的高頻交流電源,加到與燈連線的LC串聯諧振電路加熱燈絲,但使燈管"放電"變成"導通"狀態,再進入發光狀態,此時高頻電感起限制電流增大的作用,保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流,為了提高可靠性,常增設各種保護電路,如異常保護,浪涌電壓和電流保護,溫度保護等等。

特點

節能型電感鎮流器的特點

優點

(1)節能。螢光燈的電子鎮流器,多使用20~60kHz頻率供給燈管,使燈管光效比工頻提高約10%(按長度為4尺的燈管),且自身功耗低,使燈的總輸入功率下降約20%,有更佳的節能效果。
EEFL鎮流器EEFL鎮流器
(2)消除了頻閃,發光更穩定。有利於提高視覺解析度,提高功效;降低連續作業的視覺疲勞,有利於保護視力。
(3)起點更可靠。預熱燈管後一次起點成功,避免了多次起點。
(4)功率因數高。符合國家標準的25W以上的螢光燈,其功率因數高於0.95。但應注意,國家標準對25W以下的燈管規定的諧波限值很高,以致使其功率因數下降到0.7~0.8。
(5)穩定輸入功率和輸出光通量:高品質產品有良好的穩壓性能,在電源、電壓偏差很大時,仍能保持光源恆定功率,穩定光照度,有利於節能。
(6)延長燈管壽命。高品質產品的恆功率和燈管電流下降,以及起點可靠等因素可使燈管壽命延長。
(7)噪音低。高品質電子鎮流器噪音可達35db以下,人們感覺不到噪音。
(8)可以調光。對於需要調光的場所,如:原使用白熾燈或鹵鎢燈調光的場所,代之以高效螢光燈配可調光電子鎮流器,可實現在2%~100%的大範圍調光。
氣體放電燈鎮流器氣體放電燈鎮流器

缺點

(1)注重諧波含量。新修訂的《管形螢光燈用交流電子鎮流器 性能要求》(GB/T15144-2005)已經取消了原標準規定的電子鎮流器的分極(L級和H級),其諧波限值應符合《電磁兼容 限值 諧波 電流發射限值》(GB17625·1-2003)。
40W低壓無極燈鎮流器40W低壓無極燈鎮流器
(2)注重產品質量和水平。當前市場上的電子鎮流器很多,質量和水平大不相同,可謂良莠不齊,魚龍混雜。主要表現為:
①諧波含量大;
流明係數低;
③可靠性不高;
④使用壽命短。
這些產品雖價格低廉,但帶來的不良後果必須注意,建議不要使用。

類別

氣體放電燈的鎮流器主要有兩大類:
金鹵燈鎮流器金鹵燈鎮流器
(1)電感式鎮流器,包括普通型和節能型;也分為普通電感鎮流器和HID電感鎮流器。
(2)電子式鎮流器,20世紀70年代末進入市場,我國從上世紀80年代中期開始研製生產。這類鎮流器產品中也有諧波含量大小、能耗大小不同螢光燈鎮流器 產 品。
普通型和節能型鎮流器沒有明確的界限,不便推廣套用。歐盟關於直管螢光燈的能效等級標準有具體的數據規定,不同等級的產品規定了功率限值,可供借鑑。表1列出了歐盟的CELMA組織關於T8螢光燈鎮流器能效等級的劃分。
表1規定的能效等級,應按照歐盟標準EN 50294進行測試,可以給定相應的等級。
鎮流器
歐盟已經禁止使用的C級和D級電感鎮流器,正是我國新頒布的國家標準《建築照明設計標準》(GB50034-2004)中明確規定不應使用的電感鎮流器。該標準同時規定直管螢光燈應採用電子鎮流器或節能型電感鎮流器。前者相當於歐標的A2級和A3級產品;後者相當於B1級和B2級產品。而從標準編制組編寫的“標準培訓講座”的資料可以看出,在制定“照明功率密度(LPD)”標準中測算資料,電子鎮流器的系統功率相當於A2級,節能電感鎮流器系統功率則略高於B1級,但低於B2級。

選用

直管螢光燈鎮流器的選用
1、 不應選用普通電感鎮流器
國標GB50034-2004規定,“直管螢光燈應配用電子鎮流器或節能型電感鎮流器”。這兩種鎮流器的能效優於普通電感鎮流器。歐盟也已禁止與此相當的C級產品,我國國標也明確規定不應選用。
螢光燈調光鎮流器螢光燈調光鎮流器
2、 電子鎮流器的套用
電子鎮流器對提高照明系統能效和質量有明顯優勢,是新國際推薦套用的產品,也是未來發展的趨勢。
選用建議:
(1)在連續緊張的視覺作業場所和視覺條件要求高的場所(如設計、繪圖、打字等),在要求特別安靜的場所(病房、診室等)及青少年視看場所(教室、閱覽室等)應優先採用。
(2)在需要調光的場所,可以用三基色螢光燈配可調光數字式鎮流器,取代白熾燈或鹵素燈,能大大提高能效。
(3)應選用高品質、低諧波的產品,不應單純追求價廉,應滿足使用的技術要求,考慮運行維護效果,並作綜合比較。
(4)選用小於25W螢光燈時,如前所述,GB17625.1-2003標準規定的諧波限值很寬,如在一個建築物內大量套用,將導致多種不良後果。設計中應採取有效措施進行限制。
(5)選用的產品不僅要考察其總輸入功率,還應了解其輸出光通量。按規定,使用鎮流器的流明係數(μ)不應低於0.95。歐盟規定了鎮流器的能效等級,也相應規定了流明係數μ≥0.96。
3 節能型電感鎮流器的套用
節能型電感鎮流器的主要優勢是可靠性高,使用壽命長,諧波含量小,價格較便宜,除對視覺有特別要求外,可以廣泛套用,也是我國標準所推薦選用的產品。
鎮流器鐵芯鎮流器鐵芯
選用建議:
(1)節能型和普通型電感鎮流器的功耗沒有明確界限,有的生產廠標榜自己的產品是節能型,但不給出功耗值或給出的數據不實。由於缺乏考核,難以查實。前述歐盟的能效分級很明確,這些廠家標明是B1級或B2級產品,並經過國家檢測中心檢測就名副其實了。
(2)有的產品提供了總輸入功率,但未測試輸出光通量,使用者往往不注意或難以測試。應重視對流明係數大於0.95的要求。我們追求的是節省電,但決不能節省光。
(3)應考慮功率因數補償,包括單燈補償或線路集中補償等方式。
4、直管螢光燈鎮流器
直管螢光燈鎮流器對實施“照明功率密度(LPD)”限值的影響
GB50034-2004第6章規定了“照明功率密度(LPD)”最高限值指標,並作為強制性條文發布。這項規定對於實施我國節能方針無疑是十分積極而有效的。
要實施這項指標,必須全面地採取各項措施,包括合理確定照度水平,開展科學的照明工程設計等,但合理選用照明器材,包括光源、燈具及鎮流器,是十分重要的因素。其中,光源是第一要素。以套用最廣泛的直管螢光燈為例。如果選用高效的T8三基色螢光燈(36W)和T8鹵粉螢光燈相比,同為冷色溫時,前者可提高光效30%;相同照度時,前者的安裝功率降低23%(當然,如果T8三基色螢光燈管和過去的T12鹵粉燈管相比,可降低約32%)。
那么,鎮流器對LPD值有多大影響呢?還以T8螢光燈(36W)為例。如果使用能效最高的高品質、低損耗電子鎮流器(相當歐標的A2級),和普通的電感鎮流器(相當於歐標的C級)相比,系統輸入功率降低20%,即照明安裝功率可降低20%,實際LPD值可下降20%。使用超低損耗電感鎮流器(相當歐標B1級),和使用普通電感鎮流器相比,照明安裝功率可降低8.9%,即實際LPD值可下降8.9%。
合理選擇鎮流器
鎮流器是氣體放電燈不可少的附屬檔案,但自身功耗比較大,降低了照明系統能效。鎮流器之優劣對照明質量和照明能效都有很大影響。其選擇要求敘述如下。
數字鎮流器驅動頻率曲線數字鎮流器驅動頻率曲線
(1) 鎮流器選型
按《建築照明設計標準》規定,直管螢光燈應配用電子鎮流器或節能型電感鎮流器;高壓鈉燈、金鹵燈應配節能型電感鎮流器。總之,不能再採用傳統的功耗大的普通電感鎮流器。
(2) 鎮流器的能效因數(BEF)
BEF值是衡量其能效優劣的參數,但是BEF值很不直觀,要經過換算,才能看出其能效之高低。BEF值表達見式(2):
(2)
式中:μ—— 鎮流器的流明係數;
Ρ—— 線路輸入功率,等於光源額定功率和鎮流器功耗之和,W。
我國制訂了3種氣體放電燈的鎮流器的能效標準,是採用BEF值評價。
(3) 鎮流器能效比較
直管螢光燈電子鎮流器(以下簡稱EB)和節能型電感鎮流器(以下簡稱SLB)的能效比較:由於EB是用幾十千赫的高頻電流供給燈管,使燈管的光效比工頻時提高約10%,加之其自身功耗更小,所以配EB比SLB具有更高的系統能效。

等級劃分

CELMA關於T8螢光燈鎮流器能效等級的劃分
表1為歐盟CELMA組織關於T8螢光燈鎮流器能效等級的劃分,這個規定很直觀,也比較科學,切合實際,而且和我國的GB50034-2004的規定很貼合。
1 CELMA關於T8螢光燈鎮流器能效等級的劃分
光源額定功率
(W)
燈的實際功率
(W)
不同能效等級的系統輸入功率
(W)
A1
A2
A3
B1
B2
C
D
50Hz時
高頻時
可調光電子鎮流器
低損耗電子鎮流器
電子
鎮流器
超低損耗電感鎮流器
低損耗電感鎮流器
普通電感鎮流器
高損耗電感鎮流器
15
15
13.5
9
16
18
21
23
25
>25
18
18
16
10.5
19
21
24
26
28
>28
30
30
24
16.5
31
33
36
38
40
>40
36
36
32
19
36
38
41
43
45
>45
58
58
50
29.5
55
59
64
67
70
>70

螢光燈

調光電子鎮流器
Dimmable electronic ballases for fluorescent lamps 。
螢光燈的調光控制方法是隨著電子鎮流器技術不斷創新發展而提高的。高頻電子型鎮流器的出現改變了鎮流器的技術性能,逐步推出效率高、性能好、調光範圍寬、智慧型化程度高的高頻可調光電子式螢光燈鎮流器,這種鎮流器作為螢光燈ECG(電子控制裝置)已成為當今螢光燈調光控制的主流產品。
調光電子鎮流器調光電子鎮流器控制線數可分為,“二線制”和“四線制”兩種。“四線制”調光電子鎮流器是現在得到最為廣泛套用的,其由調光控制器通過二條主電源線為鎮流器提供功率支持,二條低電壓控制線與調光電子鎮流器調光控制接口配套使用實現開關、調光等各種功能性控制。
EASEIC“四線制”調光電子鎮流器產品系列中,提供0/1-10V模擬量調光控制接口共有兩個系列產品,分別是:
螢光燈適用標準
螢光燈適用通用電壓型調光電子鎮流器
EASEIC在多年的努力下,在這一領域已處於領先地位。現已經向全球提供基於0/1-10V模擬量調光控制接口和DALI可定址接口的數字式調光電子鎮流器產品近百種規格,在會議室、展覽館、演播室、影劇院及室外夜景照明等多種重要場合大規模的套用。

選擇

HID燈對鎮流器的要求及工作電路的選擇
HID燈是一種高氣壓放電燈,其放電的“伏一安”性能呈負阻特性,因此在燈的工作電路中需連線限流器件,即通常稱為鎮流器。HID燈多數工作在交流狀態下,採用電抗器件作為鎮流器。HID燈有不同的種類,根據燈的類型及其套用的需求,可配置不同形式的鎮流器電路,以求得鎮流器電路和燈的最佳匹配。作為一般照明用的常用HID燈有高壓汞燈、高壓鈉燈和金鹵燈。高壓汞燈是HID燈中發展最早的光源,產品性能穩定,配套的鎮流器電路較成熟。高壓鈉燈和金鹵燈是近代發展的高效節能新光源,要求鎮流器能和燈有很好的匹配,以取得更好的綜合效果。
高壓鈉燈和鎮流器
高壓鈉燈和高壓汞燈在性能上有所不同,高壓鈉燈內不僅有汞,還充有鈉,在燈工作期間,鈉和汞以液鈉汞氣的形式貯藏在放電管的冷端部分。高壓鈉燈在壽命期間,燈功率隨著燈電壓的變化而發生變化。這和高壓汞燈的情況有所不同,高壓汞燈在功率發生變化時燈電壓相對地保持穩定,因為高壓汞燈工作時燈內的汞蒸氣壓處於飽和狀態下。高壓鈉燈的燈電壓和燈功率的關係是基於在放電管內包含著過量的鈉汞氣而造成的。在燈工作期間,只有部分的汞和鈉形成蒸氣壓,蒸氣壓的高低也即反映在燈電壓上,它取決於放電管“冷端”處的溫度。冷端溫度的變化造成蒸氣壓的變化,產生燈電壓的變化,從而發生燈功率的變化。在一定的功率範圍內燈電壓和燈功率的關係近似於線性關係。
1.1高壓鈉燈的特性曲線
高壓鈉燈的燈功率和燈電壓的線性關係曲線稱為燈的特性曲線,對於一個特定的燈的特性曲線,可通過在一定範圍內改變電源電壓或鎮流器的阻抗,從而改變燈的電壓和功率得到,如圖1所示。當燈電壓等於設計電壓時,燈功率將達到設計目標功率。對相同型號,相同功率的燈有近似平行的特性曲線,如圖2所示。對於那些有較高燈電壓的燈,其特性曲線斜率的陡度會減小。
1.2高壓鈉燈鎮流器的特性曲線
當高壓鈉燈在恆定的輸入電壓下連續工作時,燈電壓和燈功率的變化會遵循著鎮流器的特性曲線。如圖3為兩種典型鎮流器的特性曲線。該曲線可通過測量一批帶有不同特性曲線燈的燈電壓和燈功率得到,或對同一個燈通過外部方法,使放電管的冷端溫度升高來變化燈電壓和燈功率得到。當電源電壓變化時可得到一組鎮流器特性曲線。如圖4為在額定電源電壓升高或降低時對鎮流器特性曲線的影響。
1.3高壓鈉燈鎮流器的四邊形圖
在高壓鈉燈的使用系統中存在著各種因素的變化,如:電源電壓的變化、燈性能隨時間的變化、燈具內反射器效率的變化、使用環境的變化等等,如何使鎮流器的特性曲線適應這些動態的變化?高壓鈉燈的國際標準中以邊界圖的形式,要求鎮流器能確保燈在壽命期間及任何動態變化的狀況下,其電氣性能參數變化限制在一定的範圍內。如圖5所示,高壓鈉燈為鎮流器特性曲線規定了一個四邊形圖。
四邊形圖的上部代表著高壓鈉燈最大功率的極限。最大功率的極限取決於放電管最大可允許的工作溫度。最大功率線通常設定在超過燈泡標稱功率的20—30%左右。
四邊形圖的下部代表著高壓鈉燈最小功率的極限。設定最小功率線以確保能滿足燈泡的升溫特性、燈泡工作的穩定性、可接受的光的輸出效率,以及光色性能等。最小功率線通常設定在低於燈標稱功率的20—30%附近。
四邊形圖左邊的最小燈電壓線為燈可接受的最小燈電壓的燈特性曲線。對於每種規格的高壓鈉燈所認同的最小燈電壓都已規定在燈的性能參數表中。
四邊形圖右邊的最大燈電壓線表示為燈可允許的最高燈電壓時的燈特性曲線,該曲線考慮了燈中可能出現的最大燈電壓、燈壽命期間燈電壓的上升、密封式燈具內燈電壓的上升,以及其他變化因素。如果燈電壓超出最大燈電壓曲線之外,這時鎮流器將不能確保燈能穩定地或持續地工作。
因此,上述四邊形圖可作為高壓鈉燈工作系統的一個規範,它包含了燈和鎮流器兩者的要求,也考慮了其他因素的影響。四邊形圖概括性地規定了鎮流器設計的條件,如:
a)鎮流器的特性曲線應與兩條燈電壓線相交,並在燈的壽命期間保持在燈功率的極限線之間。
b)鎮流器的設計應使燈不僅在額定電源電壓下,而且在可允許的最低或最高的電源電壓下,總是工作在四邊形圖的區域內。
c)最佳的鎮流器特性曲線要能使燈在最大電壓線之前達到最大功率,然後在該點外燈功率隨著燈電壓的增大而減小。對於一個靠近燈設計功率線的相對比較平坦的鎮流器特性曲線比相對陡峭上升和下降的特性曲線更可取。
d)為避免縮短燈的壽命,或工作的不穩定性,鎮流器應能使燈遠離四邊形圖右邊最大燈電壓特性外工作。
在高壓鈉燈的國際標準中,不同規格燈對鎮流器規定了不同的四邊形圖的要求。如圖6。
高壓鈉燈鎮流器的製造並不複雜,但往往由於在設計、工藝及選用材料上的差異,同一規格不同廠家生產的鎮流器配用高壓鈉燈時,呈現出不同形狀的鎮流器特性曲線,如圖7所示。品質差的鎮流器會造成燈泡使用期間超負載運行,或工作的不穩定性。
金鹵燈和鎮流器
金鹵燈的放電管中因充人不同的金屬鹵化物而形成各種不同類型的金鹵燈,這些不同類型的金鹵燈不僅在燈的光電性能參數上有著明顯的差別,而且在燈的運行和維護中對配套電器的要求也不盡相同。因此,選擇合適的鎮流器和相關的工作電路,以充分發揮金鹵燈的性能優勢是至關重要的。
2.1常用的金鹵燈鎮流器及工作電路
1)感抗型鎮流器(Choke)
這是常用的普通型鎮流器,其開路電壓即為電源電壓,需要藉助於觸發器來啟動燈工作,工作電路的電壓峰值因數和電流峰值因數較低,對保護放電管的電極有利,這種鎮流器的成本較低,但在電源電壓波動較大的情況下,控制燈功率的波動和穩定燈性能的能力較差。
2)高阻抗自耦升壓式鎮流器(HX Auto)
這種鎮流器使用在低電源電壓(如:100V/120V)的場合,或為取得高的開路電壓而使燈能直接啟動的場合。工作電路的峰值電壓和電流峰值因數較高,控制燈陛能穩定性的能力也較差,通常這種鎮流器較少採用。
3)恆功率自耦升壓式鎮流器(CWA)
這種鎮流器由自耦漏磁升壓變壓器串聯電容器組 成,稱為恆功率鎮流器,也稱為超前頂峰式鎮流器。該 鎮流器可獲得較高的開路電壓,線路功率因數可達90%。在電源電壓起伏較大情況下,對穩定燈的功率,維護好燈的性能起到較好的調節作用。甚至在電源電壓跌落30-40%時還能使燈繼續工作。但線路的電流峰值因數較高,鎮流器的成本也相對較高。
4)恆功率升壓式鎮流器(CWl)
這種鎮流器由漏磁升壓變壓器串聯電容器組成,也是一種恆功率鎮流器,它比上述CWA鎮流器有更好的穩定燈功率及性能的調節作用。
5)調整式遲後型鎮流器(Regulated Lag)
這種鎮流器實際上是一個穩壓式電器,確保金鹵燈一直在穩定的電源電壓下工作,可使燈獲得最長的壽命和最佳的燈性能參數的維護。這種鎮流器的成本較高,但對金鹵燈照明的長期運行成本來說卻是低的。
圖8是上述鎮流器的工作電路圖,表1為主要性能參數的比較。
2.2金鹵燈對鎮流器工作電路的選擇
國內用於一般照明用的金鹵燈主要有Na-T1-In型、Sc-Na型,及稀土金屬(Dy,Ho,Tm...)型等不同類型,它們分別具有不同的性能特點,並要求配用合適的鎮流器。
1)Na-TI-In型金鹵燈及鎮流器
Na-T1-In型金鹵燈來自於歐洲的製造技術,其燈的啟動性能優良,配用一般的感抗型鎮流工作電路,只需要在電源電壓下(220V),加上較低峰值電壓(≤750V)的觸發器就能啟動燈工作。燈的光電性能參數穩定,具有長壽命(平均壽命20000h),高光通維持率的特點。經過性能改進的Na-Tl-In型金鹵燈,可配用同一功率類型的高壓汞燈鎮流器或高壓鈉燈鎮流器工作,而金鹵燈的平均壽命仍可達到規定的20000h之內。這樣,這種金鹵燈在沒有更換原有照明裝置內電器的情況下可方便地替換原有的高壓汞燈或高壓鈉燈,它比前者提高了光效並改善了光色,也比後者大大地改善了顯色性能。主要參數的變化參見表2。
2)Sc-Na型金鹵燈及鎮流器
Sc-Na型金鹵燈來自於美國的製造技術,放電管的結構相似於高壓汞燈,燈工作不採用觸發器而藉助於鎮流器的高開路電壓及燈的啟動電極的作用,使燈啟動工作。對於這類金鹵燈(175-1500W),美國標準和我國國家標準中都推薦採用CWA鎮流器工作電路,這樣可提高燈工作的穩定性,確保燈的長壽命及良好的光通維持率。如果Sc-Na型金鹵燈採用上述Na-T1-h金鹵燈的工作電路,不僅會使燈的早期失效增加(觸發器易損壞燈的啟動電極),縮短燈的平均壽命,而且增加燈的光衰。如圖9為採用“感抗鎮流器+觸發器”工作電路的不同金鹵燈的光衰曲線。
在Sc-Na型金鹵燈的CWA型工作電路中,自耦漏磁升壓型鎮流器的性能對燈工作性能的穩定性起著重要作用。要求在燈工作期間,鎮流器提供給燈並維持燈能連續工作的最低維持電壓Vss能達到以下值:
Vss=C1+C2(OT)-C3(di/dt) (175-1000W)
Vss=Cl+C2(OT)-C3[exp(-0.4di/dt)] (1500W)
Vss 鎮流器對燈的最低維持電壓 (V)
OT 在燈電壓為零時的斷流時間 (ms)
di/dt 在燈電壓為零時的電流變化率 (A/ms)
Cl,C2,C3為常數,取決於燈的規格,見表3。
最低維持Vss也可在美標或國標的檔案中查得。
3)脈衝啟動-Pulse start型(Sc—Na)金鹵燈及鎮流器
對於傳統的Sc-Na型金鹵燈採用CWA電路時有600V峰值開路電壓加到放電管的啟動極上,並引起較高的峰值電流,這樣會影響燈的性能。脈衝啟動型金鹵燈是從燈和鎮流器兩方面進行改進,使燈與鎮流器工作電路達到最佳的組合,以取得最佳的綜合效果。
一方面改進放電管的結構,取消了啟動電極,如圖10b,並改進化學配方及製造工藝,改善燈的啟動性能,從而全面地改進了燈的性能。另一方面改進鎮流器的工作電路,採用觸發器來啟動燈工作,從而可降低鎮流器的開路電壓,也即降低了峰值電壓及峰值電流。鎮流器的工作溫度也相應降低,增加了鎮流器的壽命,減少維護成本。燈和鎮流器工作電路改進的綜合效果,使脈衝啟動型金鹵燈與啟動極型金鹵燈相比,燈的光輸出提高25-50%光通維持率改善了15-25%,燈的平均壽命也提高50%以上。
表4為兩種類型Sc-Na金鹵燈及鎮流器的主要性能參數的比較。
脈衝啟動型金鹵(Sc-Na)燈也可以採用性能更好的CWI和Regulated Lag的脈衝啟動型工作電路,如圖12。
4)小功率金鹵燈及鎮流器
小功率金鹵燈中主要有Sc-Na型和稀土金屬型(Dy,Ho,Tm...)兩種類型,前者具有較高的光效和較長的壽命,後者有較好的顯色性能,根據它們的特點,可選擇使用在不同場合。這兩種類型燈都採用簡單的 “感抗鎮流器+觸發器”的工作電路, 電源輸入端並接補償電容器以改善系統的功率因數。
小功率金鹵燈也可以配用電子鎮流器,這些鎮流器的工作頻率多數為低頻(<200Hz),這樣可防止放電管內產生聲共振及光的閃耀。一般電子鎮流器提供給燈的電流峰值因數<1.5,系統的功率因數>90%,總諧波分量(THD)<15%。小功率金鹵燈配用電子鎮流器後,能提高燈工作的穩定性,減少光衰,增加壽命。但這種低頻的電子鎮流器成本很高,因而還不能大量推廣套用。
5)金鹵燈鎮流器的近期進展
近來,國內外都在致力於中功率金鹵燈電子鎮流器的開發。國外已開發成功中功率高頻金鹵燈電子鎮流器,其工作頻率>100kHz,可防止產生放電管內的聲共振。該鎮流器還可以實現一定範圍的調光。金鹵燈使用這種電子鎮流器後可增加燈的光輸出,極大地降低光衰,提高燈的壽命,並具有節能好的綜合效果。

組合

螢光調光鎮流器專用調光器和光照(動靜)感測器與調光鎮流器配套使用,使小型會議室、教室、辦公室等場合的光照補償、動靜探測與手動調光相結合在滿足多元化的需要的同時更有效的節約了能源。
現在眾多的舞檯燈光控制系統和智慧型照明控制系統,如EIB,C-bus, A-bus, CAN-bus, DYnet 等均提供0/1-10V模擬量調光控制接口。此類控制系統可以讓整幢大樓的照明集中控制,可以通過智慧型化完成定點迴路的開關和調光控制,適用於需要大範圍控制場合使用。
電子鎮流器發展的三個步驟:模擬式——混合式——數字式
數字式電子鎮流器是針對於模擬式的電子鎮流器而言,鎮流器在出現了電子鎮流器後,是先從模擬式開始,初期的電路,一般而言,模擬式迴路的電子鎮流器,結構比較簡單,功能比較單一,要實現標準的要求如3C的要求,則迴路的構建比較複雜,且不易實現預熱啟動、Cut-off及其它的保護功能;如果能實現這些功能的模擬式電子,則在產品的一致性、可靠性上則面臨較大的難題,不易解決。但普通模擬式電子具有成本的優勢,在電子鎮流器替代電感鎮流器的市場化進程中,起到十分重要的作用,至今仍是市場走量最大的品種。
伴隨市場的發展,用戶的要求愈來愈高,普通模擬式電子鎮流器鎮流器也在逐步向數字式轉變,於是混合有數字和模擬電路的電子鎮流器出現在市場上,電路上前段模擬,後段數字,或者前段數字,後段模擬,這些混合型電路較大提升了普通模擬電路品質要求,可以簡單的部分實現標準性能要求及可靠性要求,也是一種不錯的過渡性選擇,可以滿足部分要求相對高一點市場需求,但成本高於模擬式電子。
汽車hid鎮流器系統框圖汽車hid鎮流器系統框圖
真正可以滿足安全要求、性能要求、EMI及EMC的要求,並同時實現產品高可靠性要求,則一定要走數字式電子鎮流器的路。數字電路以特有的高穩定性、高可靠性、高邏輯性,可以方便實現標準所規定的各種要求,如:寬電壓甚至全電壓啟動(120-277V)、程式式預熱啟動、異常狀態診斷及保護等,數字式電子鎮流器可以真正實現國家標準要求,方便的套用於各種場合。
就單個造價而言,數字式高於模擬式和混合式電子鎮流器,但以TOC(客戶總成本)的觀點來看,即總成本=採購成本+使用成本+維護成本,數字式電子鎮流器的採購成本是高的,但它的使用成本和維護成本卻大大降低,最終其總成本(TOC)還是遠遠低於模擬式電子及混合式電子鎮流器;數字式電子鎮流器有高達5年的品質保證(或大於20,000小時),同時極大的發揮燈管的效能及使用壽命,是一款真正給客戶創造價值、符合國家節能環保產業政策的產品。
當今數位化在國家生活中已成滾滾潮流,不可阻擋,沒有人再持磚頭一樣的大哥大手機(模擬機)了,儘管當年它風頭出盡;小巧的MP3、MP4也早以取代磁帶機(模擬機)掛在腰間;曾經不可一世的柯達公司,也不得不推出數位相機,儘管它非常希望用戶買它的膠捲(模擬式)。國內電子鎮流器的數位化之路也是由市場和客觀決定,它不會因我們簡單的認同就全面到來,也不會因我們簡單的拒絕就離開,但就歐、美、日等先進國家節能環保的經驗和照明產業來看,數字式電子鎮流器早已如火如荼的展開,在世界一體、綠色產品當道的今天,相信國內電子鎮流器的數位化之路也很快會到來。

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