電感鎮流器是利用電感的感抗和自感電動勢來點亮氣體放電燈具的,自感電動勢“擊穿”燈管的氣體啟動燈管,電感限制燈管電流不使其燒毀。電子鎮流器是用電子器件產生高頻電振蕩并限制燈管電流,利用高頻電流來點亮燈具的,氣體放電的燈管在高頻電流作用下不須高壓啟輝就能放電而發光,且點亮的燈管沒有閃爍感。
電子鎮流器
現在的熒光燈越來越多的采用電子鎮流器。
熒光燈電子鎮流器問世于八十年代初,由荷蘭飛利浦公司首先研制成功。由于它與傳統的電感式鎮流器相比,特別在電性能上更有獨特之處。實際上是一個高頻諧振逆變器,它體積小,重量輕,能耗低,低電壓下仍能起動和工作,無頻閃和噪聲。但是,該電路的工作頻率高達20~30kHz,因此有較嚴重的射頻干擾和電磁輻射干擾,影響其他電子儀器的正常工作,還容易對電網造成污染,對人體造成傷害。經過實際使用,它的壽命(和對燈管壽命的影響),都不如電感式流器,更有“省電不省錢”的說法,這些說法,主要是針對劣質的鎮流器而言。
1、節能燈與電子鎮流器
財政部、國家發改委聯合發布了《高效照明產品推廣財政補貼資金管理暫行辦法》,提出通過財政補貼的方式來重點支持高效照明產品。高效照明除了使用節能燈外,還包括配套的電子鎮流器。
目前,品牌企業紛紛推出了更環保的電子鎮流器。什么才是優質的電子鎮流器呢?專家提出,不僅要安全、可靠,還要高效節能和環保。飛利浦公司曾做過一個對比實驗,把自家生產的新型直管熒光燈電子鎮流器與電感鎮流器兩種產品進行對比,電子鎮流器節能量超過了20% 。尤其在需要長時間照明的空間,節電效果更明顯。
強化安全性也是新型電子鎮流器的一個優勢。當使用中遇到燈管漏氣、不激活、不啟動、燈絲斷裂等“紅色狀況”時,傳統鎮流器很容易損壞,而優質鎮流器應具有非常態保護功能,在檢測到燈管發生異常情況時會自動斷電。
另外,隨著室內電器種類的增多,潛在的電磁干擾也在增加,因此,能否減少對電子系統比如電視、手機等的干擾,電子鎮流器的低電磁干擾性能就成為衡量其安全性的新標準。同時,寬電壓范圍還可保證在電壓不穩定時的安全使用。
照明光源、日光燈管、電子鎮流器
2、電子鎮流器相對于代傳統電感鎮流器的優點
用電子鎮流器來取代傳統電感鎮流器是綠色照明工程的一個重要措施。因為電子鎮流器與電感鎮流器相比,有以下優點:
1、高功率因數:功率因數(cosΦ)是衡量發電利用率的一個重要指標,cosΦ越低,無功電流越大,能供給用戶的實際功率越低。普通電感鎮流器cosΦ在0.5左右,而電子鎮流器可達到0.96,其電能利用率比電感鎮流幾乎提高了一倍,在同樣的輸出功率下,發電容量可降低一半。
2、發光效率高:因為電子鎮流器是高頻激勵,使熒光燈的發光效率比使用電感鎮流器時高很多。一般電子鎮流器為68.9Lm/W,而電感鎮流器只有50Lm/W。
3、無頻閃:電感鎮流器供電的日光燈有50Hz閃爍,嚴重影響作工者的視力。而電子鎮流器在超音頻下工作(人的耳朵能聽到的頻率范圍為20Hz-20kHz),沒有噪音,提高了環境的舒適感。
4、無噪聲:因電感鎮流器有鐵芯,如工藝不當會發生50周交流蜂音,噪聲刺耳,而電子鎮流器在超音頻下工作,就消除了頻閃效應。
5、起動快速可靠:電感鎮流器用雙金屬片啟動,有觸點接觸火花及接觸不良現象,且往往受氣溫和電網電壓的影響,冬天氣溫低,啟輝器不易起跳,用電高峰電網電壓低時,也難起跳。因此使熒光燈多次啟跳閃爍,造成燈管燈絲頻繁受到沖擊而過早損壞,而電子鎮流器是用高頻高電壓使氣體產生輝光放電,即使在-25℃的低溫,120V的低壓下,也能使燈管點燃,而且可一次性快速可靠地啟動。
6、體積小、重量輕:電子鎮流器因為沒有鐵芯和線圈,其重量只有電感鎮流器的十分之一;體積也小,使整套燈具輕量化。
7、節電效果顯著:一只40W熒光燈的電感鎮流器,由于自身鐵芯和線圈物鐵損和銅損占總功率的30%,其功率可達8~9W左右。而電子鎮流器自身僅耗1~2W,加上熒光物質在高頻下工作發光效率的提高,故采用電子鎮流器可為用戶節電30%左右。以節電30%計,一只40W熒光燈每天點燈6小時,一天可節電0.09度,一年節約電費可回收投資20元,其比電感鎮流器所高出的投資一年后可回收。
如上所述,由于電子鎮流器提高了功率因數和節電,降低了發電量,減少廢氣煙塵的排放量,改善了環境污染。同時因不用電感鎮流器,就減少了矽鋼片和銅線的消耗量,也就可減少鋼鐵和銅的冶煉量,又可節約能源和消除冶煉過程中的廢氣煙塵的排放。不難設想,如果用熒光燈作為主光源,全部采用電子鎮流器作為其附件,那么它為人類所營造綠色環境的滾動效應是十分可觀的。
3、電子鎮流器原理圖
由于生產廠家不同,不同品牌的電子鎮流器的設計、制造工藝和質量也各不同,以下的原理圖是日常生活中常見到的,如圖03、04
圖03的工作原理
該電子鎮流器是雙向二極管出發式,串聯推挽開關振蕩電路。開關管采用兩只大功率塑封晶體三極管DK55。圖中,VD1-VD4(常用IN4007)四只小型塑封晶體二極管構成橋式整流電路。交流市電經橋式整流后,在濾波電解電容C1兩端得到208V的直流電壓,該電壓加至VT1與VT2的E極之間,該直流電壓同時經過電阻R1對電容C2充電,當C2的電壓上升到DB3雙向二極管的轉折電壓16V-25V時,雙向二極管被觸發導通,觸發二極管輸出一鋸齒波脈沖觸發電壓,這一觸發脈沖電壓加至VT2的基極,VT2導通,此時,C1上的280V直流電壓經隔直電容C4、熒光燈管上端燈絲、串聯諧振電容C5、燈管下端燈絲、鎮流電感線圈L、震蕩變壓器的n1繞組、三極管VT2的CE極構成回路,開始對C4、C5充電,由于震蕩變壓器T的n2、n3繞組相位相反,此時VT2呈正向偏置而導通,VT1呈反向偏置而截止。當C4、C5充電結束時,回路的電流減小。當電路的電流達到零時(電容器放完電時,由于線圈的自感作用,電路里的電流并不停止而是保持原來的方向繼續流動),即n2、n3感應電勢的極性反向,在正反饋的作用下,電路翻轉,變為VT1導通、VT2截止,電容器C4、C5上儲存的電能通過VT1的CE極放電,其回路為VT1的C極、隔直電容C4、熒光燈管上端燈絲、串聯諧振電容C5、燈管下端燈絲、鎮流電感線圈L、震蕩變壓器的n1繞組、三極管VT1的E極構成回路。C4、C5放電完畢后,電路又恢復振蕩初始狀態,VT2又導通、VT1又截止,C4、C5又開始充電,電路形成自激振蕩。其振蕩頻率取決于C5的容量與L的電感量(振蕩電路的頻率取決于諧振電路的諧振頻率)。該鎮流器初始振蕩頻率為30-40KHz,VT1和VT2交替導通,以給熒光燈管提供高頻振蕩能量。熒光燈管的燈絲串聯在振蕩電路中,在電路振蕩的初始階段,燈絲獲得預熱電能。燈管點燃前,電容器C5與電感L是一個串聯諧振電路,在振蕩電路振蕩時,其輸出的高頻高壓加于串聯諧振電路,電路在達到諧振的情況下,鎮流電感線圈L和諧振電容兩端的電壓比加入到串聯諧振電路的電壓要高,可達300伏以上,高頻高壓加于燈管兩端使燈管迅速啟輝點燃。燈管點燃后,燈管內阻降低,由于燈管并聯在諧振電容C5的兩端,隨著熒光燈管的導通點燃,使串聯諧振回路的Q值迅速下降,破壞了諧振(電路失諧),本振頻率降低,振蕩頻率由30Hz降至15Hz左右,燈管兩端電壓隨之降到100V左右。非飽和漏磁鎮流電感線圈L此時只起到鎮流的作用,維持燈管點燃。
其他元件作用:
C2 鋸齒波形成電容;
C3 振蕩電流相位差校正電容,避免VT1、VT2出現共同導通狀態;泄放電容,泄放VT2截止期的浪涌電壓,保護VT2不被擊穿;
C4 隔直電容;
C5 串聯諧波電容;
R4、5 起阻尼、緩沖作用,防止VT1、VT2唄浪涌電流擊穿;
VD5 起到嵌位作用;
VD6、7 保護VT2、VT3的BE極在截止是不被反向高壓擊穿,同時也起到穩定VT2、VT3基極電位的作用。
圖04的工作原理
該電路與圖03相比只是一些元件的規格稍有變化。
R1:增加的R1是一只泄放電阻,它的作用是當燈具切斷電源后,C1上儲存的較高的直流電壓能通過R1迅速地放電,同時還起到對電子鎮流器直流供電電路的穩壓、穩流作用,能降低部分浪涌電流的沖擊,起到保護電子鎮流器的作用。
C2:容量增大約10倍,一方面可以提高脈沖觸發電壓,使燈具易于啟輝;另一方面,由于C2的容量增大,相應的其充電時間要延長,這樣可以給熒光燈管一個延時啟動時間(0.4-1.5S),使燈管燈絲得到充分的預熱,以延長燈管的使用壽命,不過,這樣的作用也是很有限。
n1:增加n1的匝數,可以進一步加大振蕩變壓器T初、次極的互感量,使振蕩易于建立。
總之,電子鎮流器的品種繁多,質量參差不積,有質量上乘的模塊化電子鎮流器,有分立元件構成的中低檔電子鎮流器,也有簡易的幾只元件組成的劣質電子鎮流器,但在國內市場上用量最大的是分立元件構成的中低檔電子鎮流器,故障率居高。
4、電子鎮流器的故障檢修
故障一:通電燈管不亮
處理:把鎮流器取下,打開鎮流器鋁殼,取出電路板。有保險的看保險是否燒毀,沒有保險的看電路印刷板的銅箔是否有被燒毀的痕跡,剩下的是直接檢查各元件的好壞了。(1)目測法。直接用目測,查看是否有元件在外觀上是否有異常,例如電解電容是否有凸起或爆裂,電阻是否有被燒毀的痕跡;(2)用萬用表檢測。用萬用表使我們最終也是我們必須使用的檢測方法。
根據實踐經驗,如果保險燒毀或是電路印刷板的銅箔有被燒毀的痕跡,這樣的故障一般是由整流二極管VD1-VD4、濾波電容C1、功率開關晶體管VT1和VT2、阻尼電阻損壞所致,而且不止是其中的一種元件損壞,是同時的幾種元件損壞,但很少發現振蕩線圈n1、n3損壞,偶爾也見到。這里不介紹元件的好壞判斷檢測方法。建議在檢測功率開關晶體管好壞時,最好將其從電路板上焊下,這樣判斷更為準確;在更換功率開關晶體管時,應成對同型號更換,以保證其頻率特性和工作的對稱性。
燒毀功率開關晶體管VT1和VT2的原因有:
(1)外部原因。電網的供電電壓過高,或是電網的浪涌脈沖電流的沖擊,例如串入的雷電。
(2)內部原因。一是C1電解液干凅形成開路性故障。電解電容C1的容量在衰退的情況下,經橋式整流的直流電壓不再是較平緩的直流電壓,而是一個幅值相當高的脈動直流電壓,這個脈動的直流電壓作用于振蕩電路中,使兩只功率開關晶體管在交替導通與截止的過程中,形成“同時導通”的情況,由于兩只功率開關晶體管的同時導通,使整個電路形成短路狀態,因此流過功率開關晶體管的電流很大而燒毀。(http://www.diangon.com/版權所有)二是另一個不可忽視的因素就是相位差校正電容器C3的短路性故障。功率開關晶體管VT1和VT2在做推挽時要求VT1處于導通狀態時,VT2必須處于截止狀態,而當轉換到VT2導通時VT1呈截止狀態。由于兩只管子振蕩電流相位差的原因,兩只管子在轉換工作狀態的過程中有可能出現“共同導通”的短路情況。電容C3是專門用來校正這種相位差的。電容C3失效,對電路的影響是不言而喻的。三是功率開關晶體管VT1和VT2自身質量低劣,這些管子大多來自國內一些小廠生產,管子上標明型號的字跡,似乎是隨手拿筆寫上去的。
功率開關晶體管VT1和VT2被擊穿,它所引起的其他元件損壞就是整流二極管VD1-VD4和阻尼電阻被燒斷,或VD1-VD4被燒短路。功率開關晶體管VT1和VT2被燒開路,則整流二極管VD1-VD4和阻尼電阻可能是好的。
故障二:通電后燈管發光閃爍
這種故障,對于應用時間較久的燈具,一般是熒光燈管衰老所致,例如燈管兩端發黑,可通過先更換新的燈管試驗。在排除不是燈管老化的因素后,引起燈管閃爍的大部分首要原因是C1容量開始下降,其次是VT1和VT2的性能下降。少見C2、C4變質、電阻R1阻值增大和線圈L漏電。這種故障的檢修,可采用元件替換法,逐一替換試驗。
故障三:燈管能啟輝點燃,但發光弱
這種故障也多系熒光燈管衰老所致,可先更換新的燈管試驗。其他故障有VT1和VT2的性能變劣;電阻R1-R5阻值增大;線圈L因某種原因電感量變大或接觸電阻變大,例如虛焊。可采用元件替換法,逐一替換試驗。
故障四:通電燈管后燈管不能啟輝,兩端發紅
這種故障較為容易,一般只有兩種情況。一是熒光燈管老化,無法啟輝點燃。二是串聯諧振電容C5擊穿短路,可直接用萬用電阻檔表檢測,電阻為零。在更換C5時,可選用耐壓值為1000V-1200V的,以防止再次被擊穿。實踐證明,C5被擊穿短路居多。
電感鎮流器
1、電感鎮流器的結構
電感鎮流器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,起到限制電流的作用。
2、電感鎮流器是產生高電壓的理論依據
電感鎮流器是產生高電壓的理論依據來自于線圈的自感現象,即當導體中的電流發生變化時,導體本身就產生感生電動勢,這個電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化。這種由于導體本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象,叫自感現象,在自感現象中產生的感生電動勢,叫做自感電動勢。線圈自感電動勢的大小與自感系數有關,線圈越長,單位上的匝數越多,截面積越大,自感系數就越大。有鐵芯的線圈的自感系數,比沒有鐵芯時要大的多。由上可知,我們就知道了電感式鎮流器為了獲得一個瞬時的高電壓而做得笨重的道理了。
3、電感鎮流器與日光燈管的接線
4、工作原理
起輝器在電路中起開關作用,它由一個氖氣放電管與一個電容并聯而成,電容的作用為消除對電源的電磁的干擾并與鎮流器形成振蕩回路,增加啟動脈沖電壓幅度。放電管中一個電極用雙金屬片組成,利用氖泡放電加熱,使雙金屬片在開閉時,引起電感鎮流器電流突變并產生高壓脈沖加到燈管兩端。
當日光燈接入電路以后,起輝器兩個電極間開始輝光放電,使雙金屬片受熱膨脹而與靜觸極接觸,于是電源、鎮流器、燈絲和起輝器構成一個閉合回路,電流使燈絲預熱,當受熱時間1-3秒后,起輝器的兩個電極間的輝光放電熄滅,隨之雙金屬片冷卻而與靜觸極斷開,當兩個電極斷開的瞬間,電路中的電流突然消失,于是鎮流器產生一個瞬時高電壓(自感電動勢),它與電源疊加后,加到燈管兩端,使燈管內的惰性氣體電離而引起弧光放電。在日光燈正常發光過程中,由于交流電不斷地通過鎮流器的線圈,線圈中就有自感電動勢,它總是阻礙著電流的變化,這是鎮流器起著降壓限流的作用,保證日光燈的正常工作。
5、電感鎮流器的缺點
1、功率因數低,損耗大,有電網污染;
2、輸入電壓范圍小,低電難以啟動,啟動時間長;
3、系統本身無穩壓/穩功率措施,造成亮度不穩定;
4、較低的功率因數導致配電變壓器和配線的容量增大,初裝費用高;
5、由于鐵芯片在電磁場力的作用下發生震動而產生噪聲;
6、結構笨重。
6、常見故障檢修
一般故障處理遵循由易到難的原則。
故障一:啟輝器無任何動作,燈管不亮。
處理:1、燈開關壞;2、啟輝器壞;3、燈管斷絲;4、鎮流器壞。
故障二:啟輝器頻繁動作,無法點亮燈管
處理:燈管性能下降,更換燈管。
故障三:燈管兩頭發紅,無法點亮。
處理:啟輝器電容擊穿,或是雙金屬片失效,更換啟輝器。
電子鎮流器與電感鎮流器的比較
電子鎮流器工作原理
電子鎮流器是將工頻交流電源轉換成高頻交流電源的變換器。 基本工作原理是:工頻電源經過射頻干擾(RFI)濾波器,全波整流和無源(或有源)功率因數校正器(PPFC或APFC)后,變為直流電源。通過DC/AC變換器,輸出20K-100KHZ的高頻交流電源,加到與燈連接的LC串聯諧振電路加熱燈絲,同時在電容器上產生諧振高壓,加在燈管兩端,但使燈管“放電”變成“導通”狀態,再進入發光狀態,此時高頻電感起限制電流增大的作用,保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流,為了提高可靠性,常增設各種保護電路,如異常保護,浪涌電壓和電流保護,溫度保護等等。
電子鎮流器的分類:A、按安裝模式可分為:獨立式、內裝式整體式;B、按性能特點可分為:普通型、高功率因數型、高性能型、高性價比型、可調光型
電感鎮流器工作原理
當向開關閉合電路中施加220V50HZ的交流電源時,電流流過鎮流器,燈管燈絲啟輝器給燈絲加熱(啟輝器開始時是斷開的,由于施壓了大于190V以上的交流電壓,使得啟輝器內的跳泡內的氣體弧光放電,使得雙金屬片加熱變形,兩個電極靠在一起,形成通路給燈絲加熱),當啟動器的兩個電極靠在一起,由于沒有弧光放電,雙金屬片冷卻,兩極分開,由于電感鎮流器呈感性,當電路突然中斷時,在燈兩端會產生持續時間約1ms的600V-1500V的脈沖電壓,其確切的電壓值取決于燈的類型。
在放電的情況下,燈的兩端電壓立即下降,此時鎮流器一方面對燈電流進行限制作用,另一方面使電源電壓和燈的工作電流之間產生55。-65。的相位差,從而維持燈的二次啟動電壓,使燈能更穩定的工作。
1、節能型比較
電子鎮流器
a.用電子式鎮流器時,熒光燈的工作頻率為30?50HZ;
b.自身消耗的功率:小;
c:電網負荷和電網損耗:小。
電感鎮流器
a.用傳統電感式鎮流器時,熒光燈的工作頻率為50HZ;
b.自身消耗的功率:大;
c:電網負荷和電網損耗:大。
2、對啟輝條件的要求比較
電子鎮流器
a.溫度:電子鎮流器由于在啟動時激發的能量大,在-25℃時就能正常啟輝;
b.電壓:電子鎮流器在電網電壓為100V時能正常啟輝。
電感鎮流器
a.溫度:電感式鎮流器由于在啟動時激發的能量小,所以必須在10℃以上才能正常啟輝;
b.電壓:電感式鎮流器在電源電壓小于180V時不能啟輝。
3、對燈管壽命的影響
電子鎮流器
a.啟輝過程對燈管壽命的影響:電子鎮流器無論是在低溫或低電壓情況下,都是經過燈絲預熱后一次啟輝;
b.電網電壓波動對燈管壽命的影響:電子鎮隙能做到在135V—250V的電網電壓范圍內燈電流不變,使熒光燈始終工作于最佳狀態,從而大幅度地提高燈管的使用壽命。
電感鎮流器
a.啟輝過程對燈管壽命的影響:電感式鎮流器往往要啟輝好幾次才能將熒光燈點亮,而熒光燈每啟輝一次就要縮短二小時壽命;
b.電網電壓波動對燈管壽命的影響:當電網電壓偏低時,燈電流也隨著降低。燈電流的降低將造成燈絲加熱不足,燈絲電子粉濺射,造成燈管兩端發黑和縮短燈管使用壽命。當電源電壓偏高時,燈電流也隨著上升,燈電流過大將造成燈絲電子粉和熒光粉過早衰竭而縮短燈管壽命。
4、對環境的影響
電子鎮流器
a.噪聲:小;
b.頻閃:幾乎無頻閃;
c.溫升:電子鎮流器的表面最高溫度一般都在50度左右;
d.電磁波干擾:電子鎮流器工作時產生的電磁干擾較小。
電感鎮流器
a.噪聲:大;
b.頻閃:較慢;
c.溫升:電感鎮流器自身損耗較大,造成了在工作時溫度很高;
d.電磁波干擾:電感鎮流器工作時產生的電磁干擾較大。