一概述

　　1879年愛迪生發明燈泡，從1938年，可以通過低壓放電產生白光的熒光燈問世，這種熒光燈由燈管、電感鎮流器和啟輝器構成。
　　20世紀70年代末荷蘭菲利普率先發明了電子鎮流器，我國復旦大學于1982年研制成功電子鎮流器。
　　電子鎮流器用于替代熒光燈中的電感鎮流器和啟輝器，電子鎮流器問世后，因效率高、體積小、重量輕、無噪音、無頻閃等優點迅速普及，時至今日，電感鎮流器基本上已經退出歷史的舞臺。

二熒光燈鎮流器標準

　　GB 19510.4-2009 燈的控制裝置 第4部分：熒光燈用交流電子鎮流器的特殊要求
　　GB 19510.9-2004 燈的控制裝置 第9部分 熒光燈用鎮流器的特殊要求
　　GB 2313 1993 管形熒光燈鎮流器一般要求和安全要求
　　GB 14044-2008 管形熒光燈用鎮流器 性能要求
　　GB/T17263-2002普通照明用自鎮流熒光燈 性能要求

三電感鎮流器熒光燈工作原理

　　為了更好的理解電子鎮流器的原理和優點，有必要回顧一下電感式鎮流器和啟輝器的原理和作用。早期的熒光燈由燈管、啟輝器和電感式鎮流器構成：

1燈管

　　利用熒光粉把低氣壓汞蒸氣放電過程中產生的紫外線轉變成可見光的電光源。一般制成管形。熒光燈的發光效率高,發光面積大,光線柔和,使用壽命長,可以使光色近似日光色或其他各種光色，是一種良好的室內照明光源。

圖1、熒光燈發光原理

　　如圖1，熒光燈由燈絲、燈管、燈頭構成，燈管壁內填充惰性氣體和汞、管壁上涂有熒光粉。燈絲上涂有一層發射電子的物質，稱為陰極。燈絲通過燈頭通電加熱，燈絲陰極產生電子，電子激發汞原子產生紫外線，紫外線穿過涂覆在管壁上的熒光粉，產生可見光。

2啟輝器

　　啟輝器也稱啟動器或跳泡，如圖2，啟輝器包括充有氖氣的玻璃泡、靜觸片、動觸片、電容。電容兩極分別連接動、靜觸片，作用是吸收輝光放電而產生的諧波，還可使動靜觸片分離不產生火花，保護觸點。

圖2、啟輝器構成原理

3電感鎮流器

　　電感鎮流器實際上就是一個含鐵芯的電感器，在啟輝器分斷瞬間產生感應電動勢，在熒光燈正常工作時起限流和降壓作用。

4啟動過程與工作原理

圖3、熒光燈啟動及工作原理

　　通電瞬間，啟輝器金屬片未閉合，燈管內汞也還未被激發，燈管處于高阻狀態，AC220V電壓全部施加在啟輝器的金屬片兩端，啟輝器內的惰性氣體被電離，產生輝光放電，輝光放電產生熱量，導致雙金屬片變形閉合。
啟輝器內的雙金屬片閉合后，燈管內的燈絲通過電流，燈絲發熱，燈絲陰極產生電子。
　　啟輝器內的雙金屬片閉合后，兩端不再有電壓，惰性氣體停止輝光放電，停止產生熱量，雙金屬片溫度降低（注意，溫度升高主要原因是輝光放電，雙金屬片閉合后有電流通過，也會產生熱量，但是，該熱量不足以維持溫度），觸點分離。
　　啟輝器雙金屬片觸電分離后，電感鎮流器因突然斷電而產生很高的反電勢，該反電勢與電源疊加后施加在燈管兩端， 燈絲陰極產生的電子在高壓作用下，由低電勢端向高電勢端快速運動。在加速運動的過程中，碰撞管內惰性氣體，使之迅速電離。惰性氣體電離生熱，熱量使水銀產生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發出強烈的紫外線。在紫外線穿過涂覆在燈管管壁上的熒光粉，發出可見光。不同的熒光粉可發出不同顏色的可見光。
若電感鎮流器產生的反電勢不能成功點亮熒光燈，上述過程將重復發生，直至燈管點亮或燈絲損壞。
　　熒光燈發光后，工作電壓約110V，啟輝器與熒光燈并聯，電壓相等，110V的電壓不足以電離內部惰性氣體，不會再次閉合。電感鎮流器流過穩定的電壓，兩端電壓約110V，在電路中起限流/降壓作用。

四電子鎮流器構成及原理

　　電子鎮流器在熒光燈中用于取代電感鎮流器和啟輝器。《GB 19510.4-2009 燈的控制裝置 第4部分：熒光燈用交流電子鎮流器的特殊要求》對交流電子鎮流器定義如下：
　　由電網電源供電的、并包含有穩壓器件的交流-交流逆變器，其通常在高頻下啟動并使用一支或幾支熒光燈工作。

1電子鎮流器的基本構成及原理

　　電子鎮流器的典型的基本構成包括整流單元、逆變單元和諧振單元。其工作原理如圖4。

圖4 電子鎮流器熒光燈啟動及工作原理

　　220V/50Hz交流電經過整流部分變為直流電，直流電經過逆變單元變為20kHz～50kHz的交流電，電感L和電容C構成諧振單元諧振單元的諧振頻率與逆變單元產生的交流電頻率相同。
　　電容C與燈管并聯，燈管可以等效為一個電阻R。在通電瞬間，燈管發光前，其阻值很大，R和C并聯后相當于只有電容C。于是，L、C產生諧振，在電容C兩端產生高壓，高壓電通過燈絲形成回路，燈絲發熱，燈絲陰極產生電子，電子在高壓作用下由低電勢端向高電勢端快速運動。在加速運動的過程中，碰撞管內惰性氣體，使之迅速電離。惰性氣體電離生熱，熱量使水銀產生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發出強烈的紫外線。在紫外線穿過涂覆在燈管管壁上的熒光粉，發出可見光。
　　燈管發光后，燈管的等效電阻R變小，R和C并聯相當于只有電阻R，于是，LC串聯諧振電路變為LR串聯電路，諧振停止，L起限流/降壓作用，燈管穩定發光。

2電子鎮流器的輔助電路

　　圖4所示電子鎮流器僅僅為實現熒光燈工作所必須的基本電路。實際的電子鎮流器一般還包括有源濾波器和保護電路。

a、有源濾波器電路

　　增加有源濾波器是因為：電子鎮流器的輸入整流電路產生較大的諧波電流，未加諧波抑制的熒光燈大量使用將會對電網造成嚴重的諧波污染。
　　有源濾波器（active power filter），也稱APF，是采用現代電力電子技術和數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。APF可針對測量到的各次諧波的幅值和相位，產生與其幅值相等、相位相反的諧波電流與之抵消，同時，也可產生幅值和相位可控的基波電流補償基波無功電流。有源濾波器即可抑制諧波，也可對基波進行無功補償，理論上可使功率因數達到1。

b、保護電路

　　設計良好的電子鎮流器，其保護回路設計必須相當的周到，含蓋下列各種特殊狀況，才能提供長期使用保證的品質。
　　開路/短路保護回路（Open/Short Circuit Protection）
　　雷擊/突波保護（Inrush Current Protection）
　　過高壓保護（Over High Voltage Protection）
　　過低壓保護（Over Low Voltage Protection）
　　燈管末期保護（End of Lamp Life Protection）
　　燈管漏氣保護（Lamp Leakage Protection）
　　靜電高壓保護（Static Prevernion）
　　自動恢復點燈（Auto Reset）

五電子鎮流器熒光燈的優點

圖5 電子鎮流器實物圖

1節能

　　高頻的燈管本身也比傳統的燈管節能約10%。
　　燈管穩定工作時，電子鎮流器L的作用于電感鎮流器類似。值得注意的是，由于電子鎮流器的工作頻率很高，需要的電感值大幅度降低，因此，電子鎮流器的電感L線圈匝數少，銅損小，不含鐵芯，鐵損小。

2無頻閃

　　高頻供電無頻閃，發光更穩定。有利于提高視覺分辨率，提高功效；降低連續作業的視覺疲勞，有利于保護視力。

3啟動更可靠

　　起動更可靠。預熱燈管后一次起點成功，避免了多次起點。

4噪音低

　　電子鎮流器的電感無鐵芯，噪音可達35db以下，人們感覺不到噪音。

5功率因數高

　　電感鎮流器功率因數低，大約0.4~0.6左右,致使大量無功功率增大了照明線路電流和變壓器容量，從而大大增加線路和變壓器損耗，也加大了電能損失，降低照明質量，同時對電網的運行帶來威脅。
　　采用電子鎮流器的熒光燈一般功率因數較高。值得注意的是，這不是電子鎮流器固有的特點，而是因為電子鎮流器需要進行諧波抑制，一般采用有源濾波器同時實現諧波抑制和無功補償。若電感鎮流器采用相同的技術進行補償，同樣可以達到很高的功率因數。相反，若電子鎮流器未進行必要的無功補償和諧波抑制，由于諧波的存在，功率因數不可能很高，并且諧波污染遠比電感鎮流器大。

6穩定的輸入功率和輸出光通量

　　逆變器可以通過電子電路調節，在輸入不穩定的情況下，仍能達到穩定的輸出電壓，相當于一臺穩壓器，使燈管維持穩定的光通量。由于輸出光通量穩定，輸入功率也保持相對穩定。

7壽命長

　　高品質產品的恒功率以及起動可靠等因素可使燈管壽命延長。

8可以調光

　　電子鎮流器可以通過電子電路調節輸出電壓，對于需要調光的場所，如：原使用白熾燈或鹵鎢燈調光的場所，代之以高效熒光燈配可調光電子鎮流器，可實現在2%—100%的大范圍調光。
需要注意的是，只有設計優良的電子鎮流器才能發揮以上各種優點。

六熒光燈用電子鎮流器測試

　　熒光燈用電子鎮流器主要測試項目有：功率、功率因數、輸入電流、效率、諧波電流、輸出峰值電壓、容性泄露電流測試及啟動特性測試、燈絲開路測試等。試驗電路原理圖如下：

 圖6 電子鎮流器試驗原理圖

　　圖中V1、A1、V2、A2、V3、A3分別測量連接處的電壓、電流、功率、功率因數、諧波等參數，可用三個DT數字變送器實現，DT數字變送器連接WP4000變頻功率分析儀即可實現所有參數測試。

參考資料及擴展閱讀

　　外部鏈接：電子鎮流器-百度百科
　　站內鏈接：WP4000變頻功率分析儀用于熒光燈測試

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