鎮流器

鎮流器

電子高壓設備
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,則在線圈中将引起磁通的變化,從而産生感應電動勢,其方向與電流的方向相反,因而阻礙着電流變化。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,其功能已不僅局限于鎮流器本身,還常将電路中所需的其他功能或裝置,都包含于鎮流器之中。
    中文名:鎮流器 英文名:ballast resistor 分類:電子鎮流器和電感鎮流器 類别:電感式鎮流器和電子式鎮流器 優點:節能,可靠 缺點:消耗多,比較重,存在頻閃效應,自然功率因數低

簡介

數字式電子鎮流器是針對于模拟式的電子鎮流器而言,鎮流器在出現了電子鎮流器後,是先從模拟式開始,初期的電路,一般而言,模拟式回路的電子鎮流器,結構比較簡單,功能比較單一,要實現标準的要求如3C的要求,則回路的構建比較複雜,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拟式電子,則在産品的一緻性、可靠性上則面臨較大的難題,不易解決。但普通模拟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。

伴随市場的發展,用戶的要求愈來愈高,普通模拟式電子鎮流器鎮流器也在逐步向數字式轉變,于是混合有數字和模拟電路的電子鎮流器出現在市場上,電路上前段模拟,後段數字,或者前段數字,後段模拟,這些混合型電路較大提升了普通模拟電路品質要求,可以簡單的部分實現标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,但成本高于模拟式電子。

真正可以滿足安全要求、性能要求、EMI及EMC的要求,并同時實現産品高可靠性要求,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,可以方便實現标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、異常狀态診斷及保護等,數字式電子鎮流器可以真正實現國家标準要求,方便的應用于各種場合。

雖然目前就單個造價而言,數字式高于模拟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=采購成本+使用成本+維護成本,數字式電子鎮流器的采購成本是高的,但它的使用成本和維護成本卻大大降低,最終其總成本(TOC)還是遠遠低于模拟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(或大于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、符合國家節能環保産業政策的産品。

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(模拟機)了,盡管當年它風頭出盡;小巧的MP3、MP4也早以取代磁帶機(模拟機)挂在腰間;曾經不可一世的柯達公司,也不得不推出數碼相機,盡管它非常希望用戶買它的膠卷(模拟式)。國内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産業來看,數字式電子鎮流器早已如火如荼的展開,在世界一體、綠色産品當道的今天,相信國内電子鎮流器的數字化之路也很快會到來。

原理

大多數氣體放電燈是利用弧光放電特性制成的,具有電壓随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,将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。

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于電流來調節燈電流。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,并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。

2、電感鎮流器  又稱電抗器、扼流圈,屬于滞後型鎮流器,電感鎮流器(inductance ballast)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,則在線圈中将引起磁通的變化,從而産生感應電動勢,其方向與電流的變化方向相反,因而阻礙着電流變化。 在日光燈中用到。

3、漏磁變壓器鎮流器  它是一種能獲得較高開路電壓(大于電

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,屬于滞後型鎮流器。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,也更笨重且噪聲更大。

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,将會使燈電流波形嚴重失真,形成很高的脈沖峰值電流(有效值不大),這對燈的電極産生十分有害的影響,導緻燈壽命大大縮減。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,且沒有噪聲。

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,屬于超前型鎮流器,即燈電流位相超前于電源電壓的位相。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。與滞後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,重複着火能力較差。

由漏磁變壓器和電容組合成的鎮流器。一般屬于超前型鎮流器,如參數選擇适當,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着火能力。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。

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、閃爍等參數均優于上述各種鎮流器。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于電源頻率下(一般為50Hz或60Hz),而電子鎮流器則使燈工作于20~100kHz的頻率下,它實質上是一個電源變換器,燈管處于20~100kHz工作狀态。目前實際應用的電子鎮流器又分兩種:以低壓直流電源(電壓低于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

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。預熱燈管後一次起點成功,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

電感鎮流器低,大約0.4~0.6左右,緻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,相當于一台穩壓器,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

高品質産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

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%的大範圍調光。需要注意的是,隻有設計優良的電子鎮流器才能發揮以上各種優點。

目前生産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鎮流器由于設計複雜、加工困難,生産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于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,其功能已不僅局限于鎮流器本身,還常将電路中所需的其他功能或裝置,都包含于鎮流器之中。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;防止冷态啟動的裝置;減少頻閃效應的裝置;校正功率因數的裝置;抗無線電幹擾的裝置等。随着應用範圍的擴大,生産和測試的需要,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。

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,并達到各項性能指标,電子鎮流器應符合國标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,應明确标志該參數。若标明的電壓範圍很寬(如100~250V),選用時就要慎重。因為100V就能正常啟動的鎮流器用于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、型号及所帶的燈管數。燈管功率應與電子鎮流器匹配,有的鎮流器号稱"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,不可能适應如此大範圍,這種鎮流器不可能滿足日光燈的各項性能指标,線路的功率因數λ。盡管國家标準沒有設置下限值,但在額定電源電壓、額定頻率下,與日光燈配套後的線路功率因數以λ≥0.90為好。4.電源電流諧波含量标志"L"或"H"。電子鎮流器與日光燈在額定電壓下工作,達到穩定工作狀态後,帶"L"和"H"标志的電子鎮流器其電源電流諧波的含量不超過國标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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