电子镇流器的研发历程.doc

深圳市恒耀电器设备有限公司—3AAA照明

电子镇流器的研究开发历程
1、纵观电子镇流器的研究、开发、生产过程，可划分为以下几个阶段；
①采用功北晶体管的高频开关电子镇流器电路来点亮荧光灯，替代笨重的电感式镇流器，重点在电子镇流器电路与不同功率荧光灯的匹配。
② 解决荧光灯使用过程中出现的“异常”状态，在电路中加“保护电路”，保证荧光灯正常工作和具有预热启动等功能。
③ 解决好电子镇流器的应用与供电电网的关系，针对“电源电流波形及谐波含量”和“瞬时过电压冲击”等问题，进一步完善电子镇流器电路，如采用有源功率因数校正（APFC）和无源功率因数校正（PPFC）技术。
a进一步简化电路和降低成本，提高电子镇流器的整体性能和性能价格比，采用新型电路拓朴，如具有功率因数校下（PFC）功能的单级电子镇流器等。经过上述几个阶段，现电子镇流器在实际应用中已有突破。但是，要使它发展到更高水平，还需要解决以下几个问题：
①按照可靠性设计理论，控制元器件个数；
②降低功率开关管等关键元器件的热损耗，克服“硬”开关变换过程中产生的射频干扰，提高镇流器工作效率；
③ 进一步提高电子镇流器的恒流特性，使其不致因供电电压波动和瞬时过电压冲击而引起荧光灯的电路突变，致使功率开关管损坏。
2、电子镇流器应具备的功能
当荧光灯与电子镇流器配套工作时，为保证荧光灯能正常点燃，对灯的性能不造成损害，电子镇流器必须具备以下主要功能：
a) 给灯管两端提供一个足够高的启动电压，使灯管可靠点火，目前，多数电子镇流器是通过LC串联谐振电路发生串联谐振产生灯管点火高电压并施加于灯管两端，将灯管启动点火的，但对于高强度放电灯电子镇流器，必须产生3~5KV的高电压点火脉冲才能将灯启动。这个比普通荧光灯高数倍的启动电压，一般是通过触发启动电路中的升压变压器获得的，对阴极进行预热，并且预热时间不小于0.4s，阴极预热电压或电流必须符合产品标准规定的要求；
b) 在灯点火之后，必须为灯提供一个大小合适且稳定的工作电流。灯电流若高于它的额定工作电流，会影响灯和使用寿命，但若灯电流偏小，则会影响灯和发光效率。电子镇流器的输出功率、施加于灯管两端的电压和给灯提供的实际电流必须与所配接的灯参数相匹配。
由于高强度气体放电灯和固有光电转换机制—负阻特性，电子镇流器必须具有符合这个机制的伏安特性并具备以下特点才能使灯管正常工作。
⑴点火：将灯管内的惰性气体（氩、氙等）从非导电状态激发成导电状态，这是一个强电场下地电离过程，通过在灯管两电极之间加以较高电压来实现点火，点火是高强度气体放电灯实现弧光放电的必要条件；
⑵繁流：当电极间电压继续增加时，离子在电场中加速使更多的气体原子电离，离子繁殖是雪崩式的，导致辉江和间断弧光，此时极间电压略有增加就会导致电流迅速增长；
⑶弧光放电：电压进一步升高将发生电流击穿，在该状态下灯管呈现极低阻抗，放电电流可能激增几个数量级，此时灯两端的电压相对稳定，放电电流为连续电流，弧光放电能够完全自持，这是由辉光放电演变为弧光放电的明显特征；
⑷负阻效应：当电压升到峰点时，灯管将进入具有负阻特征的亚辉光放电区，灯管两端电压随电流的继续增长而迅速跌落，此时灯管处于恒功率状态；
⑸异常辉光放电：若电流一直增长下去，灯电压将跨过谷点随电流增长而逐步上升，此时灯管耗散将会显著增长，灯管过热而导致寿命大大缩短；
⑹热状态下HID灯的启动电压较冷态高，重新点火需要更高的电压；
⑺寿命因素：高压放电灯的寿命能达到4万小时以上，2万小时是有关标准规定的下限，影响灯管寿命的主要因素有电极损耗、活性元素放射性的衰减和灯管过热。
归纳以上几点，点火、繁流和弧光放电等三个阶段是引燃灯管的启动过程；负阻亚辉光放电是灯管的正常工作区；正阻异常辉光放电应当避免出现；气体放电灯的点火启动电路（包括镇流器）必须满足以上几个起码要求，实际应用中还要求电子镇流器电路具有热点火能力，否则只能等到灯管冷却后才能重新点火。
气体放电灯一般采用交流电供电，在交流供电下灯管两端电极损耗均匀，可延长寿命。
3、电子镇流器的基本要求：
荧光灯与电子镇流器配套工作时，为保证荧光灯能正常点燃，对灯的性能不造成损害，电子镇流器必须具备以下主要功能：
c) 给灯的两电极间提供足够高的启动电压，使灯正常点火，
d) 在荧光灯点火进入稳态工作后，应确保灯能稳定工作，要为灯提供一个大小合适且稳定的工作电流，电子镇流器的输出功率、施加于灯两端的电压和灯和实际工作电流必须与所配接的灯参数相匹配；
e) 必须将电流谐波含量控制在标准规定限定值之内，以防止对电网造成严重污染，并获行高功率因数，另外，由于电子镇流器的开关频率高达20~60KHZ，故必须将其电磁干扰和射频干扰降低到可以接受的程度，镇流器还应满足相关标准（如PFC、THD、RFI、EMI、EMC、IEC61000-3-2、GB/15144-94和安全性等标准）。
f) 必须具有较高的安全性与可靠性。
对高压放电灯电子镇流器的一些特殊要求如下：
⑴由于高压放电灯蒸气压强大，启辉电压很高，必须能提供3~4KV且具足够能量的启动电压来启动灯；
⑵由于蒸气压强和功率都较大，点燃过程中灯电压变化范围大，镇流器必须能适应；
⑶由于放电电流密度在，镇流器应有较强的恒功率能力，能保证放电电弧稳定；
⑷由于高压放电灯电流大、电压高、温升高且热反馈强，镇流器应与灯特性匹配，以保证灯的最佳运行和寿命；
⑸保护功能应安全可靠（如灯开路、灯负载短路和过温保护等）
以上这几项基本要求，在电子镇流器产品国家标准确C中都有明确的规定。一个高质量的电子镇流器还应具有诸如可调光、灯故障检测以及遥控等功能，现在有的电光源产品可通过计算机以太网的控制实现灯光控制功能。
4