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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c、 限制工作电流 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。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 。
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 。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 。
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