【文章內容簡介】 具有完善保護功能：如燈絲的故障、燈管觸發(fā)失敗、燈壽命的保護、直流母線欠壓的復位及完全自動重新啟動等功能。（6）延長燈管的壽命。高性能產品的恒功率和燈管電流也下降，以及起點可靠性等因素可以延長燈的壽命。（7）噪聲小。高電子性能電子鎮(zhèn)流器的噪音可達 35db 以下，人們幾乎感覺不到燈管的噪音。（8）調節(jié)光源。對于需調光的場所，原使用白熾燈或鹵鎢絲燈調光的場所，以高性能電子鎮(zhèn)流器取代，可以在 2%100%的大范圍調。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）5由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器采用高頻開關電子變換電路的方法實現(xiàn)鎮(zhèn)流，具有無頻閃、效率高、體積小、質量輕、可調光、不使用大量銅和硅鋼材料等一系列優(yōu)點，所以自二十世紀七十年代以來，高頻交流電子鎮(zhèn)流器就受到了廣大用戶的歡迎。（9）穩(wěn)定輸入功率和輸出光通量：高品質產品有良好的穩(wěn)壓性能，在電源、電壓偏差很大時，仍能保持光源恒定功率，穩(wěn)定光照度，有利于節(jié)能。 電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展趨勢二十世紀六七十年代出現(xiàn)了能源危機，節(jié)約能源的緊迫感迫使大多數(shù)公司致力于節(jié)能燈和熒光燈電子鎮(zhèn)流器的研究開發(fā)，隨著半導體技術的飛速發(fā)展，各種高反壓功率開關器件不斷涌現(xiàn)，為高頻的交流電子鎮(zhèn)流器的開發(fā)提供了條件。七十年代后期，荷蘭的飛利浦等公司推出了第一代的電子鎮(zhèn)流,八十年代初的時候飛利浦公司研制開發(fā)了 BHF132H12 型（單管 32W）和 BHF232H12 型（雙管 32W）的熒光燈，利用 120 只的分立元件，是功能比較完善的具有典型性的樣品。1985 年德國的西門子公司研制開發(fā)了 TDA4812 有源功率因數(shù)校正電路（APFC ）芯片 IC，功率因數(shù)可以達到 ，UK的索恩、USA 的奇異、德國的歐司朗公司推出了集成高頻交流電子鎮(zhèn)流器的電路，1988 年芬蘭的赫爾瓦利公司研發(fā)了可以調節(jié)光源的單片機控制的集成電路電子鎮(zhèn)流器。中國對高頻電子鎮(zhèn)流器的研究卻相對起步較晚而且技術又相對緩慢，等到九十年代才算真正進入。從 1999 年來，高頻電子鎮(zhèn)流器的制作技術有了快速的進步和改善，各種電子元件的使用都進入了比較成熟的時候。高頻電子鎮(zhèn)流器現(xiàn)在正向著高度集成化、多功能化、高性能、壽命長等方向快速發(fā)展。電子鎮(zhèn)流器的出現(xiàn)，其性能的優(yōu)越性越來越明顯，例如解決改善了電路的效率，瞬時的點亮，沒有閃爍、噪音小等，特別引起了世人的眼睛，其在銷售市場上的占有比例連年提高，在中國，電力供需緊張、電網(wǎng)幅度變化大、污染特別嚴重，因此，需要設計生產高可靠、參數(shù)合格、低價格的電子鎮(zhèn)流器。市場上現(xiàn)在流行的低功率因數(shù)與電容二極管的電子鎮(zhèn)流器，前者輸入的功率因數(shù)與諧波是不合格，破壞了電網(wǎng)；后者輸出的燈電流波峰系數(shù)比較低。燈管的光源效率比較低同時減少了燈光的壽命，較好的感性鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器又因為效率高，價格昂貴，很難普及。因為電子鎮(zhèn)流器采用的技術是高頻開關電能變換，那么它的體積可以特別小。同時電源總諧波失真較大、電磁輻射干擾也大，當大批電子鎮(zhèn)流器同時使用的時候，會使電源中線電位嚴重偏離零電位，引入極大的峰值電源電流，嚴重會干擾供電系統(tǒng)供電的質量，也許會造成嚴重的經濟損失。從世界能源危機來，世界上各個的國開始研發(fā)節(jié)能型的電光源，大批采用了節(jié)約能源的產品。USA 將用緊湊型節(jié)能熒光燈代替了那種白熾燈、荷蘭菲利浦公司第一個利用三基色稀土細管熒光燈與電子鎮(zhèn)流器的相結合立即引起其它各國關注（如日本也湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）6開始發(fā)展新型節(jié)能燈） ?，F(xiàn)在美國、荷蘭、日本發(fā)展的速度較快，俄羅斯和英國也有了較快的進步。電子鎮(zhèn)流器發(fā)展大概經歷了三個階段：第 1 個階段：電子鎮(zhèn)流器是由分立的電子元器件組成，通過濾波電路來取得直流的電壓，而缺點是諧波含量比較高，功率因數(shù)大概只有 左右，輸出的直流電壓也不夠穩(wěn)定，影響燈管的正常使用，減少了燈管的壽命；第 2 個階段：采用特制的高集成電路，同時用有源的功率因數(shù)來作調正電路，十分有效地抑制了諧波量，從而使功率因數(shù)提高到了 ，電壓穩(wěn)定，工作狀態(tài)和照度也容易穩(wěn)定，有利于延長燈管的壽命。第 3 個階段：在第 2 個階段的基礎之上，增加了一些反饋電路、控制等附加的電路，完善了調光控制的功能，配以單片機控制，實現(xiàn)了多功能的智能化產品。以上所講，國外的高頻電子鎮(zhèn)流器已經完全解決了諧波的含量、預熱的啟動、故障、抗電網(wǎng)的電壓、電磁兼容干擾和壽命等問題。國際電工組織協(xié)會 IEC 也公布了高頻電子鎮(zhèn)流器的國際標準，最終把這一產品帶入了發(fā)展的高峰階段。第 1 代：初級階段的時候產品，把倍壓電路當作鎮(zhèn)流器來采用。對產品的宣傳是一開就亮即使一端斷路的廢熒光燈也能點亮，以此在感性鎮(zhèn)流器面前有所作為，當然這種被叫做的“電子鎮(zhèn)流器”給燈管帶來了較大的危害，使燈管的啟動電流變大，使得電子的發(fā)射速度加快了，啟動的時候燈絲發(fā)紅，加速了老化的程度，多次的開關下來燈管兩端就發(fā)黑了一大段，并使功率消耗增加達到了 20%，30W 的燈管功耗達到了50W，這樣就用不了多久，燈具就成了廢品。此種劣質的“電子鎮(zhèn)流器”在市場上會造成極大的影響，當然是不合格的產品。第 2 代：經過多次的實踐，不少研發(fā)生產單位認識到電子鎮(zhèn)流器的預熱啟動和異常狀態(tài)保護的關鍵性，并積極采取措施成功地解決了預熱啟動和異常狀態(tài)保護的作用，從而安全性和技術性能夠比第一代產品有了很大的改善。自從 1993 年國家技術監(jiān)督部門抽查的結果來觀看，合格率有了增長。第 3 代：是采用 1996 年國家頒發(fā)的電子鎮(zhèn)流器國家標準研制的高性能電子產品。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）7第 2 章 熒光燈 熒光燈介紹二十世紀初期法國發(fā)明氖氣的放電燈,通過將汞充入制成的燈管，之后又通過在燈管內壁中涂上熒光粉而制成了具有輻射白光的燈管。1940 年歐美一些國家在此基礎上研制出了具有熱陰極的熒光放電燈。四十年代年成功研制了鹵磷酸鈣的熒光粉，因為沒有毒、價格低廉、發(fā)出的光比較穩(wěn)、光效率比較高,現(xiàn)在還是熒光燈的最關鍵的發(fā)光材料。七十年代荷蘭的庫達姆研發(fā)了三基色的熒光燈。人的眼睛在紅、綠和藍光區(qū)間存在三個視覺響應最大的值，但是這種的基本顏色光可以組合成白色的光。所以采用發(fā)射紅、綠、藍三色窄光譜帶的三種的熒光粉，可以造出發(fā)光效率比較高、顯色性能比較好的三基色的熒光燈。減小熒光燈燈管直徑大小可提高燈的發(fā)光效率。最近幾年玻璃管管直徑從 3328 減到了 25mm。1978 年，荷蘭的飛利浦公司研發(fā)了 SL 燈，它是將熒光燈管小型化然后與鎮(zhèn)流器、啟輝器集合在一起的單端的緊湊型熒光燈，它的外形尺寸大小和一般的照明白熾燈相似。為了實現(xiàn)照明節(jié)能，現(xiàn)在已研制出了球、環(huán)、H、Π、2D 形等各種的形式的緊湊型熒光燈。熒光燈就是通過熒光粉將低氣壓的汞蒸氣放電過程中產生的紫外線轉變成可見光的電光源。普遍制成了管形。熒光燈的發(fā)光效率較高,發(fā)光的面積也大,光線比較柔和,壽命比較長,可使光的顏色像日光燈的顏色或其它的光色，是良好的一種的室內電子照明光源。特殊的熒光粉可以將低氣壓汞蒸氣放電過程中產生的 波長的短波紫外線轉變成長波紫外線或者特定波長的范圍的可見光，可應用在保健、驅蟲、傳真、熒光分析、植物栽培、光化學的反應和裝飾?，F(xiàn)在把熒光燈的管縮小或者彎曲后制成的緊湊型熒光燈，直接去代替普通的照明白熾燈。在普通的家庭、企業(yè)和工業(yè)都是一種低壓汞蒸氣放電燈，其大部分是由放電產生的紫外線激發(fā)管壁上的熒光粉涂層而發(fā)射出來的。熒光燈一般必須滿足 3 個條件：燈絲預熱電流或者燈絲電流 高電壓啟動 限制正常的工作電流。下圖就是典型直管形熒光燈結構示意圖 圖 典型的直管型熒光燈的結構示意圖湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）8 氣體放電原理氣體放電指帶有能量的電子碰撞氣體原子造成氣體放電的現(xiàn)象。干燥的氣體是良好的絕緣體（不導電） ，但當氣體中帶電自由粒子的時候就變成是有電的導體，在氣體中放置電極而且在兩端加一定的電壓，氣體在比較強的電場下，最初的少量帶電粒子和氣體當中的分子相互碰撞，當相互作用的能量足夠的大時，能夠使被束縛的電子逃離氣體的原子而成為自由的電子。逃逸出的氣體原子變?yōu)檎x子，這使得氣體中的帶電粒子變多，這時電流通過氣體，利用此原理所造成氣體放電燈有很多類，使用較多的一般是輝光放電與弧光放電。不論哪一類，其結構大同小異，一般包括陽極、陰極，燈管外殼，燈管充滿的氣體。對于交流燈來說則沒有陽極與陰極之分，兩電極可以交替作為陽極、陰極之用。對于氣體放電燈而言，當加到燈管陽極與陰極之間的電場足夠的大，便一定會使燈管放電，此放電過程可以分為 3 個階段：1：在外電場下，自由電子將被加速。2：自由電子與燈管內的氣體原子碰撞，使得氣體原子呈現(xiàn)激發(fā)的狀態(tài)。3：受激發(fā)氣體，能量激發(fā)達到更高能階之后返回基態(tài)，其中所吸收的能量以光輻射的形式被釋放出。如果電子碰撞氣體原子的能量足夠大的時候，會使氣體原子發(fā)生電離，而電離所產生的電子又在電場中加速造再次電離，使自由電子的倍數(shù)子成倍的增多，稱此湯生雪崩效應（Thomson Avalanche Effect） 。提供自由電子的主要方式分別如下：熱電子的發(fā)射：當陰極溫度很高，則電子得到了足夠能量從陰極端發(fā)射出來，此發(fā)射的方式是弧光放電的發(fā)射方式之一。而 T8 熒光燈就是屬于弧光放電燈。正離子的轟擊：當電極間的電位差非常大的時候，正離子的速度就足夠的快，此速度的正離子能夠撞擊陰極便會放出自由電子。場導致的發(fā)射：如果外加電場足夠的大時候使陰極獲得能量而直接發(fā)射電子，這種現(xiàn)象被稱為場致發(fā)射。在氣體放電當中，有時候燈管上的電壓不是很高，但是在電極附近形成了很小的范圍的足夠的空間電荷層，那么有可能在此區(qū)域形成強電場，而最終引發(fā)場致發(fā)射。自由電子一旦形成，電子由陰極端至陽極端這段的時間，電子碰撞氣體原子而產生了氣體放電，過程就是電子由陰極流向陽極，電子與管中的氣體氬原子發(fā)生的非彈性碰撞，氬原子碰撞后獲得了能量又碰撞汞原子，汞原子在吸收能量后躍遷產生了電離，發(fā)出 的紫外線，紫外線激發(fā)形成熒光粉發(fā)光。 熒光燈結構及其工作原理湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）9熒光燈 LED 的電路一般由燈管子、鎮(zhèn)流器、啟輝器以及電容器等幾部分組成（見圖 ） ，結構以及工作的原理如下。圖 日光燈的電路燈管子日光燈管子就是類似玻璃管，內壁里面涂有一層熒光粉（如鎢酸鎂、鎢酸鈣、硅酸鋅等等） ，熒光粉的不同那么就發(fā)出了不同的顏色光。燈管里面充滿了稀薄的惰性氣體（如氬氣、水銀蒸汽） ，燈管兩端是由鎢制成的燈絲，燈絲上面涂有受熱之后易于發(fā)射電子的氧化物等。當燈絲中有電流通過的時候，于是燈管內燈絲發(fā)射電子，還可使管內的溫度升高水銀蒸發(fā)。這時若在燈管的兩端加上一定的電壓，就會使管內氬氣電離，從而使燈管由氬氣放電過到水銀蒸氣的放電。放電的時候發(fā)出不可見的紫外光線照射在管壁內的熒光粉上面，會使燈管發(fā)出各種顏色的可見光線，見圖 。圖 燈管結構鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器又被稱做限流器，就是把通過燈管的電流限定在一定在額定電流值內。目前最常用的鎮(zhèn)流器就是電子鎮(zhèn)流器，具有一定電感量的鐵芯線圈，鎮(zhèn)流器是常與日光燈管相串聯(lián)，實際上就是繞在硅鋼片鐵心上的電感線圈，其感抗值較大。鎮(zhèn)流器的作用是：一、限制燈電流；二、產生很大的自感電動勢，使燈管湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）10很容易放電起燃。鎮(zhèn)流器普遍有有兩個出頭，但是有些的鎮(zhèn)流器為了在電壓不足夠的時候容易點燃，如果多繞了一、兩個線圈，那么就也有三或四個出頭的鎮(zhèn)流器。啟輝器俗稱啟動器，它就是在日光燈中起自動開關的作用。氣體放電光源與熱輻射光源是不同的概念，接通電源之后一般是不能點燃燈管的，而必須有一個啟動的過程，即需要點亮燈的這個過程。每一個氣體放電燈都有相對應的著火電壓，只有當燈管兩端的電壓超過著火電壓時候，才有可能建立氣體放電將燈點亮。氣體放電燈的著火電壓有的高達數(shù)萬伏,有的則卻低至數(shù)百伏,一般都是大于電源電壓。所以單接通電源一般的氣體放電燈是不可能點亮的。在電路中一定要提供大于氣體放電光源著火電壓的電壓發(fā)生裝置，這就需要啟動器。 啟動器的結構如下面圖所示。在外殼里面裝著一個充滿氬氖混合惰性氣體的玻璃泡，泡里面有一個固定的電極（靜觸極和動觸極）起開關的作用。動觸極的雙金屬片一般制成倒 U 型，受熱后動觸極膨脹與靜觸極接通；冷卻后自動復位，從而與靜觸極脫離。兩觸極間并聯(lián)有一只 微法的電容器，其作用是消除火花對電氣設備的影響，且和鎮(zhèn)流器組成了振蕩的電路，延遲燈絲的預熱時間，有利于日光燈啟動，見圖 。圖 雙金屬片的啟輝器電容器日光燈（熒光燈）電路其鎮(zhèn)流器的電感大，那么功率因數(shù)很低，大概都在 。為了改善提高線路的功率因數(shù)，用戶必須在電源處并聯(lián)一個恰當?shù)牡碾娙萜?。熒光燈的工作原理當接通電源的時候，由于日常燈沒有被點亮，電源電壓全部加在啟輝管的兩個電極間，于是啟輝器內的氬氣發(fā)生電離。電離的時候產生的高溫使倒“U ”型電極受熱而趨于伸直，最終兩電極接觸，使電流從電源的一端流向鎮(zhèn)流器→燈絲→啟輝器→燈絲→電源的另一端，形成通路并加熱了燈管的燈絲。燈絲因有了電流（啟輝電流或預熱電流）通過而發(fā)熱，使氧化物發(fā)射出電子。同時，啟輝管兩個電極接通的時候，電極間電壓變?yōu)榱?，于是啟輝器中的電離現(xiàn)象立即停止，就是“U ”型金屬片因溫度下降而恢復原位，兩電極離開（啟輝放電消失，管內的溫度降低；雙金屬片自動恢復原位，湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）11兩極就斷開了） 。在離開的那一瞬間的時候，使鎮(zhèn)流器種流過的電流發(fā)生突然發(fā)生變化至零，由于鎮(zhèn)流器鐵心線圈的較高的電感作用效果，產生了足夠高的自感電動勢作用在燈管的兩端。這個感應電壓連同電源的電壓加在燈管的兩端，使燈管內的惰性氣體電離