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荧光灯电子镇流器
（华师一附中 向立艳）
在高中物理教材选修3-3《日光灯的原理》一节的学习过程中，由于掌握了线圈的自感现象这一知识，我们对日光灯的工作原理不难理解；同时，由于日光灯是生活中的常见用电器，我们对这一实用知识的学习抱有浓厚的兴趣。课后，我们发现我们现在家里和教室里用的镇流器与课本中的镇流器不一样，经调查，发现电感镇流器已经趋于淘汰产品，取而代之的是新式的电子镇流器。那么电子镇流器的构造如何？它是如何工作的？有什么优点？值得我们进一步分析。
一、 工作原理比较。
（1）电感镇流器是在硅钢片上缠绕多匝铜线，利用线圈的自感现象工作的。课本中日光灯的电路如下图所示。
工作过程：
闭合开关S，在回路中，电压加在灯管与启辉器两端，由于没达到日光灯汞蒸气的击穿导电电压（日光灯击穿电压在400V左右，大于市电220V；工作电压100V左右，小于市电220V），日光灯此时并未导电发光；但启辉器内氖气在此电压下发生辉光放电，发热后使动触片伸展与静触片接触导电，由于温度减低，动触片收缩而与静触片分开；在分开瞬间，镇流器线圈由于自感现象，产生很大的自感电动势，加上电源220V，达到400多伏使日光灯汞蒸气击穿导电。日光灯导电发光后，镇流器分担一部分电压，使日光灯电压维持在100V左右而正常发光。
电感镇流器的作用是：启动时，提供瞬间高压；工作时，相当于与日光灯串联的负载，限制电路电流，即起到镇流作用。
（2）电子镇流器中也有线圈，也利用线圈的自感现象进行工作。但由于其产生高压及镇流的原理不同，所以它的电路结构不同、原理不同。荧光灯电子镇流器的电路如下图所示。

工作过程：
交流电源220V经二极管VD1～VD4作桥式镇流后，在电容器C1上得到约280V直流电压。直流电源一路经R2、L3、L4、灯管H的上下灯丝、C6对C7充电。在此充电过程中，灯丝经电流被加热；另一路经R1对C2充电。当C2上充电电压达到双向二极管VD6的转折电压（26～40V）时，VD6转折导通，给开关功率管V2的基极一个正向触发脉冲，使V2导通。V2导通后，C7所充电压通过日光灯管的下灯丝、L4、L3、V2、R6、C2、R1、C6，在灯管的上灯丝形成放电，同时VD6截止。由于L1、L2、L3、L4是绕在同一个磁环上，并且从接线极上确保了V2导通则V1截止，所以放电过程结束瞬间，L1、L2感应电压极性会突然反向并形成正反馈，使电路反转，即V1由原来的截止状态变成导通，V2则由导通变成截止。于是，直流电源就经V1、R5、L3、L4、上下灯丝及C6对C7充电。与此同时，R1再次向C2充电。当C2两端电压达到VD6的转折电压时，V2再次导通，如此周而复始，形成串联谐振，当启辉电压高达300～400V，使灯管点燃。灯管点燃后，由于串联谐振回路失谐，灯管两端电压则降为正常工作电压。
二、电子镇流器的优点。相对于电感镇流器，电子镇流器体现了科技的进步和时代的发展。
（1）节能。电子镇流器工作在25～80Hz高频电压下。由于工作频率高，因而耗电、体积、重量都比工频电感镇流器大大减小。因而节约了能量和材料，节能为15﹪到20﹪，是绿色照明的重要产品。目前我国荧光灯年产量已逾三亿只，几乎大部分采用电感镇流器。如果用电子镇流器替代电感镇流器，则每只节能5到6瓦，若以5瓦计，每天开灯5小时，则全国每天节电750万KW，每年节电27亿KWh以上。
（2）启辉时间短。电子镇流器无需启辉器，因而缩短了启动时间，可以快速点燃。
（3）消除了频闪。工作频率提高，消除了对眼睛有害的频闪现象。
（4）降低了工作电压的下限值。由于高频工作，意味着电流对时间的变化率（di/dt）增大，因此，在低压下也可以启动。当用220V供电时，可在130V低压下启动。
（5）提高功率因素。电感镇流器作为电路中的感性负载，消耗一定的无功功率，使功率因素降低，影响供电设备的能力发挥，它的功率因素只有0.6，而一般的电子镇流器的功率因素为0.9，高性能电子镇流器的功率因素在0.98以上。
三、电子镇流器的推广应用。
据介绍，目前北美、日本和欧洲一些国家使用电子镇流器已相当普遍，美国已停止使用电感镇流器，当前中国荧光灯电子镇流器的出口势头很猛。
目前，我国比较明显的发展趋势有下列几种情况：
（1） 写字楼为防止电感镇流器本身温度过高引起火灾，而主动要求改为电子镇流器；
（2） 商业的大商场灯槽反射式照明和展柜，因电感镇流器的温升影响安全而改为电子镇流器；
（3） 大批量采用荧光灯的建筑，如医院、商场、办公楼等场所为节能、减少增容，而改为电子镇流器；
（4） 由于日光灯电子镇流器技术日趋成熟，降低了损坏率，故可以保证故障率在3﹪到5﹪。这使电子镇流器可以可靠地步入大批量使用阶段，且随着其他产品价格不断提高，电子镇流器的价格还不那么显高。

电子镇流器中也有线圈，也是利用线圈的自感现象工作的，但它节约能量、节约材料。现在电子镇流器正逐步取代电感镇流器。通过研究，我们深刻感受到科技的进步，时代的发展。在研究的过程中，我们的知识面得到了拓展，加深了对物理知识的理解，科学与技术是有紧密的联系的，我们学习时，应理论联系实际，学以致用。

参考文献
（1）《电工使用线路300例》（修订版）——（王兰君编著，人民邮电出版社2002年12月第二版）；
（2）《实用照明工程设计》——（赵振民编著，天津大学出版社2003年1月第一版）。

2011.6