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鎮流器(ballast)又稱電感鎮流器,它是一個鐵芯電感線圈,電感的性質是當線圈中的電流發生變化時,則在線圈中將引起磁通的變化,從而產生感應電動勢,其方向與電流的方向相反,因而阻礙著電流變化。在日光燈中用到。鎮流器可以由電阻、電感、電容和漏磁變壓器等獨立組成,也可以由這些器件或由電子元件等組合而成。鎮流器在實際應用中,其功能已不僅局限於鎮流器本身,還常將電路中所需的其他功能或裝置,都包含於鎮流器之中。

 

1 鎮流器 -簡介

鎮流器鎮流器
數字式電子鎮流器是針對於模擬式的電子鎮流器而言,鎮流器在出現了電子鎮流器后,是先從模擬式開始,初期的電路,一般而言,模擬式迴路的電子鎮流器,結構比較簡單,功能比較單一,要實現標準的要求如3C的要求,則迴路的構建比較複雜,且不易實現預熱啟動、Cut-off及其它的保護功能;如果能實現這些功能的模擬式電子,則在產品的一致性、可靠性上則面臨較大的難題,不易解決。但普通模擬式電子具有成本的優勢,在電子鎮流器替代電感鎮流器的市場化進程中,起到十分重要的作用,至今仍是市場走量最大的品種。

伴隨市場的發展,用戶的要求愈來愈高,普通模擬式電子鎮流器鎮流器也在逐步向數字式轉變,於是混合有數字和模擬電路的電子鎮流器出現在市場上,電路上前段模擬,後段數字,或者前段數字,後段模擬,這些混合型電路較大提升了普通模擬電路品質要求,可以簡單的部分實現標準性能要求及可靠性要求,也是一種不錯的過渡性選擇,可以滿足部分要求相對高一點市場需求,但成本高於模擬式電子。
真正可以滿足安全要求、性能要求、EMI及EMC的要求,並同時實現產品高可靠性要求,則一定要走數字式電子鎮流器的路。數字電路以特有的高穩定性、高可靠性、高邏輯性,可以方便實現標準所規定的各種要求,如:寬電壓甚至全電壓啟動(120-277V)、程序式預熱啟動、異常狀態診斷及保護等,數字式電子鎮流器可以真正實現國家標準要求,方便的應用於各種場合。

雖然目前就單個造價而言,數字式高於模擬式和混合式電子鎮流器,但以TOC(客戶總成本)的觀點來看,即總成本=採購成本+使用成本+維護成本,數字式電子鎮流器的採購成本是高的,但它的使用成本和維護成本卻大大降低,最終其總成本(TOC)還是遠遠低於模擬式電子及混合式電子鎮流器;數字式電子鎮流器有高達5年的品質保證(或大於20,000小時),同時極大的發揮燈管的效能及使用壽命,是一款真正給客戶創造價值、符合國家節能環保產業政策的產品。

當今數字化在國家生活中已成滾滾潮流,不可阻擋,沒有人再持磚頭一樣的大哥大手機(模擬機)了,儘管當年它風頭出盡;小巧的MP3、MP4也早以取代磁帶機(模擬機)掛在腰間;曾經不可一世的柯達公司,也不得不推出數碼相機,儘管它非常希望用戶買它的膠捲(模擬式)。國內電子鎮流器的數字化之路也是由市場和客觀決定,它不會因我們簡單的認同就全面到來,也不會因我們簡單的拒絕就離開,但就歐、美、日等先進國家節能環保的經驗和照明產業來看,數字式電子鎮流器早已如火如荼的展開,在世界一體、綠色產品當道的今天,相信國內電子鎮流器的數字化之路也很快會到來。

2 鎮流器 -原理

鎮流器鎮流器
大多數氣體放電燈是利用弧光放電特性製成的,具有電壓隨電流增加而下降的負特性(又稱負阻特性),不可能建立穩定的工作點。為了使放電穩定,限制燈工作電流,必須在氣體放電光源電路中設置鎮流器。鎮流器已成為氣體放電光源電路中重要的附加裝置。 使用半導體電子元件,將直流或低頻交流電壓轉換成高頻交流電壓,驅動低壓氣體放電燈、鹵鎢燈等光源工作的電子控制裝置。應用最廣的是熒光燈電子鎮流器。

3 鎮流器 -分類

鎮流器的類型很多,主要有電阻型、電感型、漏磁變壓器型、電容型、LC型和電子型6種。
1、電阻鎮流器  它通過電阻上的電壓正比於電流來調節燈電流。在配用直流電源的氣體放電光源電路中,應用電阻鎮流器,設計和加工都比較簡單,但功耗大,效率低。在配用交流電源的氣體放電光源電路中,也有應用電阻鎮流器的,如自鎮流高壓汞燈電路中,應用鎢絲作電阻鎮流器。但一般來說,在交流電路中應用電阻鎮流器會影響燈電流波形,並使燈的發光效率下降和穩定性變差,但能提高電路功率因數。

鎮流器電感鎮流器
2、電感鎮流器  又稱電抗器、扼流圈,屬於滯后型鎮流器,即燈電流位相滯後於電源電壓位相。它通過電感上的電壓正比於電流的時間變化率來調節燈電流。主要應用於配用交流電源的氣體放電光源電路。與電阻鎮流器相比較,它的功耗較小,能改善燈電流波形和燈工作的穩定性。電感型鎮流器由鐵磁材料製成的鐵芯、漆包線製成的線圈和有關絕緣材料組成,加工工藝與普通變壓器加工工藝類似。電感鎮流器是根據電源電壓、燈電壓和燈電流進行設計的,主要保證燈的電參數,還要結合考慮損耗、溫升等其他參數。在實際應用中,電感鎮流器性能穩定可靠,但較笨重且有雜訊。

3、漏磁變壓器鎮流器  它是一種能獲得較高開路電壓(大於電
鎮流器漏磁變壓器鎮流器
源電壓)的鎮流器。利用變壓器的漏磁性能等效作為電感型鎮流器應用,屬於滯后型鎮流器。突出的優點是使燈啟動方便,缺點是比電感性鎮流器功耗大,也更笨重且雜訊更大。
4、電容鎮流器  即在配用交流電源的氣體放電光源電路中應用電容作鎮流器。它不能限制燈的瞬時電流,僅限制每半周中通過電路的總電荷量。在低頻交流電路中,將會使燈電流波形嚴重失真,形成很高的脈衝峰值電流(有效值不大),這對燈的電極產生十分有害的影響,導致燈壽命大大縮減。因此在低頻交流電路中很少應用電容作鎮流器。在較高頻率(20~100kHz)的交流電路中,電容可以作為鎮流器應用而獲得滿意的效果,功耗較小,電流波形失真小,體積小,重量輕,且沒有雜訊。

5、LC鎮流器  有以下兩種形式。
由電感和電容串聯組成的鎮流器。通常設計容抗為感抗的兩倍左右,總阻抗呈容性,屬於超前型鎮流器,即燈電流位相超前於電源電壓的位相。與電阻鎮流器和電感鎮流器相比較,功耗小,尤其具有良好的穩流特性,燈啟動時的短路特性也好。與滯后型的電感鎮流器配合應用,可大大改善電路的功率因數。但在電源電壓換向時提供的每半周重複電離的電壓較低,重複著火能力較差。
由漏磁變壓器和電容組合成的鎮流器。一般屬於超前型鎮流器,如參數選擇適當,可以較好地改善電路功率因數。其主要性能同前一種形式的LC鎮流器一樣,如果在設計中選擇特殊的漏磁變壓器結構,組成LC超前頂峰式鎮流器,則除上述各項優點外,還可以大大提高重複著火能力。這是一種比較理想的鎮流器。缺點是設計和加工都比較複雜。

鎮流器電子鎮流器
6、電子鎮流器  它是由電子元件組合而成的新型鎮流器。它的損耗、體積、重量、電路功率因素、閃爍等參數均優於上述各種鎮流器。電子鎮流器與上述各種鎮流器的燈管,除直接電源外均工作於電源頻率下(一般為50Hz或60Hz),而電子鎮流器則使燈工作於20~100kHz的頻率下,它實質上是一個電源變換器,燈管處於20~100kHz工作狀態。目前實際應用的電子鎮流器又分兩種:以低壓直流電源(電壓低於250V)供電的電路,稱為晶體管鎮流器,又稱逆變器。以電網(交流220V)直流供電的電路,稱為電子鎮流器。

電子鎮流器優點
1、節能。熒光燈的電子鎮流器,多使用20~60kHz頻率供給燈管,使燈管光效比工頻提高約10%(按長度為4尺的燈管),且自身功耗低,使燈的總輸入功率下降約20%,有更佳的節能效果。
2、消除了頻閃,發光更穩定。有利於提高視覺解析度,提高功效;降低連續作業的視覺疲勞,有利於保護視力。
3、起點更可靠。預熱燈管后一次起點成功,避免了多次起點。
4、功率因數高。符合國家標準的25W以上的熒光燈,其功率因數高於0.95。但應注意,國家標準對25W以下的燈管規定的諧波限值很高,以致使其功率因數下降到0.7~0.8。
5、穩定輸入功率和輸出光通量:高品質產品有良好的穩壓性能,在電源、電壓偏差很大時,仍能保持光源恆定功率,穩定光照度,有利於節能。
6、延長燈管壽命。高品質產品的恆功率和燈管電流下降,以及起點可靠等因素可使燈管壽命延長。
7、噪音低。高品質電子鎮流器噪音可達35db以下,人們感覺不到噪音。
8、可以調光。對於需要調光的場所,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%的大範圍調光。

4 鎮流器 -發展趨勢

鎮流器鎮流器
目前生產應用的主要為電感鎮流器,而LC鎮流器和電子鎮流器則有很大的發展前途。LC鎮流器由於設計複雜、加工困難,生產和應用都受到一定限制,但某些類型的氣體放電光源(如金屬鹵化物燈)以配用特殊結構形式的LC超前頂峰式鎮流器為好,因而受到了人們的重視。80年代以來電子鎮流器發展很快,尤其配合緊湊型熒光燈的發展應用,優點非常突出,如節能、小型、啟動快、使用方便等。目前電子鎮流器主要應用於熒光燈和其他小功率的氣體放電光源,大功率的氣體放電光源應用電子鎮流器較少。

鎮流器在實際應用中,其功能已不僅局限於鎮流器本身,還常將電路中所需的其他功能或裝置,都包含於鎮流器之中。鎮流器中可以包括以下各種裝置:電源電壓變壓的裝置;提供啟動電壓、預熱電流的裝置;防止冷態啟動的裝置;減少頻閃效應的裝置;校正功率因數的裝置;抗無線電干擾的裝置等。隨著應用範圍的擴大,生產和測試的需要,還出現了各種專用鎮流器,如試驗燈管啟動性能的啟動鎮流器,作燈管壽命試驗用的壽命鎮流器,作燈管測試用的基準鎮流器等。還有改善啟動性能的快速啟動鎮流器、瞬時啟動鎮流器等。

5 鎮流器 -應用

日光燈電子鎮流器與日光燈配套使用,為保證日光燈能正常點燃,並達到各項性能指標,電子鎮流器應符合國標GB15143和GB/T15144的要求,額定電源電壓及電壓變化範圍。鎮流器外殼或在交流輸入端的接線端處,應明確標誌該參數。若標明的電壓範圍很寬(如100~250V),選用時就要慎重。因為100V就能正常啟動的鎮流器用於工頻電壓為額定值或更高(240V)的場合時,串聯諧振電容兩端的電壓非常高,不僅對燈管有影響,而且可能會損壞其它元件額定輸出功率或與電子鎮流器匹配的燈管功率、型號及所帶的燈管數。燈管功率應與電子鎮流器匹配,有的鎮流器號稱"可配接16~40W日光燈",不宜選用。因為鎮流器承載的最佳功率是一定的,不可能適應如此大範圍,這種鎮流器不可能滿足日光燈的各項性能指標,線路的功率因數λ。儘管國家標準沒有設置下限值,但在額定電源電壓、額定頻率下,與日光燈配套后的線路功率因數以λ≥0.90為好。4.電源電流諧波含量標誌"L"或"H"。電子鎮流器與日光燈在額定電壓下工作,達到穩定工作狀態后,帶"L"和"H"標誌的電子鎮流器其電源電流諧波的含量不超過國標GB/T15144和GBT17263的規定。鎮流器對照明質量和照明能效的意義。

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