【正文】 章緒論本章描述了論文的研究背景和意義，介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和本論文的主要工作。 當(dāng)今時代缺乏能源已經(jīng)是不爭的事實，如何開源節(jié)流是每個國家都面臨的問題。而地球的能源并不取之不盡，用之不竭的，石油的可開采量已經(jīng)減少到了可以計算的地步，而大家所公認的無窮無盡的太陽能目前還遠遠不能滿足人們對于能源的需求，雖然人們對于太陽能的獲取技術(shù)在不斷的進步，但是相對于人們消耗能量的速度來說，技術(shù)的進步則顯的太緩慢。 同時，不斷的以開發(fā)新能源來補充人們對于能源的缺乏也對我們的環(huán)境造成了不小的負擔(dān)。假如我們開采更多的石油，那么對于石油的使用會對大氣造成更多的污染，就算石油是無窮多的，那它對我們的環(huán)境造成的污染也是無窮的(雖然我們也在采用新的石油利用技術(shù))。再以現(xiàn)在很流行的太陽能發(fā)電來說，雖然這是一個號稱很“清潔”的能源，但是這個“清潔”只是指的是它在發(fā)電過程中不會造成污染，但是，在制造發(fā)電的太陽能電池時卻可能會制造污染，光伏發(fā)電需要消耗大量的硅，這個環(huán)節(jié)會產(chǎn)生出大量的對環(huán)境有污染的副產(chǎn)物。 因此，開源這一條途徑對于人們解決能源的問題是遠遠不夠的，要解決能源危機，節(jié)流也是必須的。節(jié)約能源才是關(guān)鍵點，這幾年中國也提倡節(jié)約型社會。 對于中國來說，照明所用電能占到國家消耗的總電能的10%，是很大的一塊，每年有大量的電能消耗在照明上。然而我們國家現(xiàn)在的照明用電并不是很有效率，恰恰相反，是非常浪費的。在很多地區(qū)，居民照明仍然大量采用白熾燈，和其他一些效率很低下的照明燈具。白熾燈是發(fā)光效率最低的一種照明燈具，它的發(fā)光效率只有10%左右，大量的電能以熱量的形式流失，對電能造成了巨大的浪費。在這種國情下，熒光燈作為一種節(jié)能型的照明燈具被國家大力推廣。 國家出于節(jié)約能源的需要，己經(jīng)明確提出要用節(jié)能型燈具(熒光燈，LED燈等)取代傳統(tǒng)的白熾燈等能效低的照明燈具，熒光燈和節(jié)能燈會成為照明燈具的主力軍。 但是，一套熒光燈照明燈具并不是只有熒光燈這一個設(shè)備的，它還需要鎮(zhèn)流器來對熒光燈進行驅(qū)動，而熒光燈的獨特的個性對鎮(zhèn)流器也有很多的要求，并不像白熾燈那樣，只要電壓夠了就能亮的。所以，一套熒光燈燈具是否能夠節(jié)能電能，不光和熒光燈本身的特性有關(guān)，也與和它相配套的鎮(zhèn)流器有很大的關(guān)系。若使用合理的鎮(zhèn)流器會使熒光燈的效能發(fā)揮到最大，而差的鎮(zhèn)流器不光浪費電能，還減少了熒光燈的壽命，間接地浪費了大量的能源。 目前，熒光燈燈具中使用的鎮(zhèn)流器很多都是電感式的鎮(zhèn)流器，這種鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)比較簡單，是在熒光燈研制初期開發(fā)的，這種鎮(zhèn)流器的作用剛夠點燃熒光燈，對于熒光燈的更好的發(fā)揮節(jié)能效果沒有太大的作用。它和電子鎮(zhèn)流器相比有很多的缺點：第一：電感鎮(zhèn)流器相對于電子鎮(zhèn)流器的功耗很大，采用熒光燈最主要的原因就是因為熒光燈相對于傳統(tǒng)的照明燈具更加節(jié)能，熒光燈倒是確實做到了這一點，但是在熒光燈上添加了一個電感式鎮(zhèn)流器以后這種節(jié)電的效果反而被削弱了。原因就是因為電感式鎮(zhèn)流器也要消耗大量的電能。以家用的熒光燈為例(通常為40W)，電感式鎮(zhèn)流器所消耗的電能大概要占到熒光燈功率的20%到30%,但是，電子鎮(zhèn)流器所消耗的電能只需要占到熒光燈功率的10%到15%，只消耗了傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的電能的一半。第二：電子鎮(zhèn)流器相對于電感式鎮(zhèn)流器有更高的功率因數(shù)。傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)一般只能夠達到40%到60%，如此低的功率因數(shù)對電網(wǎng)造成了很大的影響，其中大量的諧波存在會對同一電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備產(chǎn)生很大的影響，嚴(yán)重可能會損壞其他用電設(shè)備。但是，電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)一般都在90%以上。這樣，電子鎮(zhèn)流器對于潔凈電網(wǎng)很有幫助，并不會污染電網(wǎng)。 第三：電子鎮(zhèn)流器相對于電感式鎮(zhèn)流器能夠提供更加舒適的照明效果，對于采用電感式鎮(zhèn)流器的熒光燈來說，它在驅(qū)動熒光燈的時候會產(chǎn)生兩個非常不好的效果：它會發(fā)出讓人心煩的噪聲(由于電磁震蕩引起的)；它會讓熒光燈產(chǎn)生閃爍，這種閃爍的效果在嚴(yán)重時連肉眼都能看出來，而在正常的情況下，若在熒光燈下進行照相和攝影，會對取像產(chǎn)生很大的影響。但是，對于所有這些電感式鎮(zhèn)流器特有的缺陷，電子鎮(zhèn)流器一點都不會有。 第四：電子鎮(zhèn)流器相對于電感式鎮(zhèn)流器來說需要更少的外圍器件，不管是在節(jié)能方面還是在資源的節(jié)約方面都優(yōu)于電感式鎮(zhèn)流器。綜上所述，電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)勢遠遠大于電感式鎮(zhèn)流器。要得到“干凈，舒適，節(jié)能”的照明設(shè)備，電子鎮(zhèn)流器的研究和設(shè)計不可缺少。 在高科技的發(fā)展上面，我國一般都落后于歐美等發(fā)達國家。在電子鎮(zhèn)流器的研究方面也不例外，由于對于能源緊缺的問題西方發(fā)達國家早有預(yù)測，所以他們在很早的時期就已經(jīng)推出了熒光燈這種節(jié)能型照明燈具因此，在熒光燈的驅(qū)動器方面，他們也走在了世界的前面。 國外的一些公司對于熒光燈鎮(zhèn)流器芯片的設(shè)計有了很成熟的方案，比如美國的IR(國際鎮(zhèn)流器)公司的IR2168,還有FAIRCHILD(飛兆半導(dǎo)體)公司的UBA2024等等產(chǎn)品已經(jīng)能夠很出色的發(fā)揮出電子鎮(zhèn)流器芯片的功能。但是，由于國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)起步比較晚，技術(shù)比較落后，而且，對于熒光燈的研究也比較晚，所以就造成了國內(nèi)對于電子鎮(zhèn)流器芯片的研究嚴(yán)重落后，基本沒有成熟的產(chǎn)品問世。 本論文對熒光燈的特性作了一個詳細的了解，為鎮(zhèn)流器控制芯片的功能的設(shè)置提供了一個有意義的參考，同時讓鎮(zhèn)流器芯片的輸出驅(qū)動更加符合熒光燈的工作原理，以讓熒光燈工作在合適的電壓啟動模式下，發(fā)揮出最大的節(jié)能效果。在設(shè)計上，本文首先對總體的設(shè)計框架進行了解，并確定要用IR2166的芯片進行控制，充分了解各個引腳的功能達到一個明確的設(shè)計目標(biāo)。最后就是PCB板的制作和調(diào)試。主要存在的困難在于功率因數(shù)校正。第二章電子鎮(zhèn)流器的工作原理所謂氣體放電燈是指帶有能量的電子碰撞氣體原子造成氣體放電的現(xiàn)象，利用此原理所造成的氣體放電燈有多種，使用較多的是輝光放電與弧光放電兩種。不論哪一種，其結(jié)構(gòu)大同小異，一般包括陽極、陰極，燈管外殼，燈管內(nèi)填充的氣體。對于交流燈來說則無陰極與陽極之分，兩電極可以交替作為陰、陽極之用。對于氣體放電燈來說，當(dāng)加至燈管陰極與陽極之間的電場足夠大，便會使燈管放電，此放電過程可以分為三個階段：第一階段：在外加電場的作用下，自由電子被加速。第二階段：加速的自由電子與燈管內(nèi)的氣體原子碰撞，使得氣體原子呈現(xiàn)激發(fā)狀態(tài)。第三階段：受激發(fā)的氣體，能量激發(fā)到更高的能階并返回基態(tài)，所吸收的能量以輻射光的形式釋放出來。若電子碰撞氣體原子的能量足夠大，則會使氣體原子產(chǎn)生電離，電離所產(chǎn)生的電子又在電場中加速造成再次電離，使得自由電子成倍數(shù)增加，稱此為湯生雪崩效應(yīng)（Thomson Avalanche Effect）。提供自由電子的主要方式分別敘述如下：（1）熱電子發(fā)射：當(dāng)陰極的溫度越高，則越多的電子得到足夠的能量從陰極中發(fā)射出來，此種發(fā)射方式是弧光放電燈主要的發(fā)射形式。而T5熒光燈就屬于弧光放電燈。（2）正離子轟擊發(fā)射：當(dāng)電極之間的電位差足夠大時，使得正離子的速度足夠快，此速度足夠快的正離子撞擊陰極便會轟擊出自由電子。（3）場致發(fā)射：若外加電場足夠大，使得陰極獲得足夠的能量而直接發(fā)射電子，此現(xiàn)象稱為場致發(fā)射。在氣體放電燈中，有時燈管上的電壓并不高，但如果在電極附近很小的范圍內(nèi)形成很強的空間電荷層，則可能在此區(qū)域造成很強的電場，而引發(fā)場致發(fā)射。一旦自由電子在燈管中形成，電子從陰極到陽極這段期間，電子碰撞氣體原子而產(chǎn)生氣體放電，其過程為：電子由陰極流向陽極，電子與管中的氣體氬原子發(fā)生非彈性碰撞，氬原子碰撞后獲得了能量又撞擊汞原子，汞原子在