LED防爆灯发光原理及其特点分析-技术文章-乐清市景天照明有限公司
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LED防爆灯发光原理及其特点分析　　阅读(349)
&（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其基地是PN结。因而它具有一般P-N结的I-N特性，即正导游通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区写入P区，空穴由P区写入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一有些与大都载流子（多子）复合而发光，如图1所示。假定发光是在P区中发作的，那么写入的电子与价带空穴直接复合而发光，或许先被发光基地捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光基地（这个基地介于导带、介带基地附近）捕获，然后再与空穴复合，每次开释的能量不大，不能构成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子功率越高。由于复合是在少子分散区内发光的，所以光仅在挨近PN结面数&m以内发作。理论和实习证明，光的峰值波长&与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即&&1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能发作可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其间蓝光二极管本钱、报价很高，运用不广泛。LED防爆灯发光原理（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）容许功耗Pm:容许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。逾越此值，LED发热、损坏。（2）最大正向直流电流IFm：容许加的最大的正向直流电流。逾越此值可损坏二极管。（3）最大反向电压VRm：所容许加的最大反向电压。逾越此值，发光二极管或许被击穿损坏。（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度规划。低于或高于此温度规划，发光二极管将不能正常工作，功率大大降低。2．电参数的意义（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。由图可见，该发光管所发之光中某一波长&0的光强最大，该波长为峰值波长。（2）发光强度IV：发光二极管的发光强度一般是法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉（mcd）作单位。（3）光谱半宽度&D&:它标明发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.（4）半值角&1/2和视角：&1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。半值角的2倍为视角（或称半功率角）。图3给出的二只不相同类型发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显着，法线方向上的相对发光强度为1，脱离法线方向的视点越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。（5）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实习运用中应根据需要选择IF在0.6&IFm以下。（6）正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度增加时，VF将降低。（7）V-I特性：发光二极管的电压与电流的联系可用图4标明。在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压逾越某一值后，正向电流随电压灵敏增加，发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR&10&A以下。LED防爆灯发光原理LED的分类（三）LED的分类1． 按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分红红色、橙色、绿色（又细分黄绿、规范绿和纯绿）、蓝光等。其他，有的发光二极管中包括二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色仍是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分红有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2． 按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面设备用微型管等。圆形灯按直径分为&2mm、&4.4mm、&5mm、&8mm、&10mm及&20mm等。国外一般把&3mm的发光二极管记作T-1；把&5mm的记作T-1（3/4）；把&4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估量圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5&～20&或更小，具有很高的指向性，可作有些照明光源用，或与光检出器联用以构成主动查看体系。（2）规范型。一般作指示灯用，其半值角为20&～45&。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45&～90&或更大，散射剂的量较大。3．按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。4．按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有一般亮度的LED（发光强度&10mcd）；超高亮度的LED（发光强度&100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与一般发光管相同）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功用分类的方法。LED防爆灯发光原理LED的运用（四）LED的运用由于发光二极管的颜色、规范、形状、发光强度及透明情况等不相同，所以运用发光二极管时应根据实习需要进行恰当选择。由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压VRm的约束，运用时，应保证不逾越此值。为安全起见，实习电流IF应在0.6IFm以下；应让或许呈现的反向电压VR&0。6VRm。LED被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。（1）运用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。图中电阻R限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使LED的电流小于最大容许电流IFm。（2）图6（a）、（b）、（c）分别为直流电源、整流电源及交流电源指示电路。图（a）中的电阻&（E-VF）/IF；图（b）中的R&（1.4Vi-VF）/IF;图（c）中的R&Vi/IF式中，Vi&&交流电压有效值。（3）单LED电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用LED标明输出信号是不是正常，如图7所示。R为限流电阻。只有当输出电压大于LED的阈值电压时，LED才或许发光。（4）单LED可充作低压稳压管用。由于LED正导游通后，电流随电压改动非常快，具有一般稳压管稳压特性。发光二极管的安稳电压在1.4～3V间，应根据需要进行选择VF，如图8所示。（5）电平表。现在，在音响设备中许多运用LED电平表。它是运用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数目不相同，则标明输出电平的改动。图9是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平增大时，首要LED1亮，再增大LED2亮&&。LED闪现器结构及分类LED闪现器结构及分类通过发光二极管芯片的恰当联接（包括串联和并联）和恰当的光学结构。可构成发光闪现器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以构成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平闪现器管等等。一般把数码管、符号管、米字管共称笔画闪现器，而把笔画闪现器和矩阵管统称为字符闪现器。底子的半导体数码管底子的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12摆放而成的。可完结0～9的闪现。其具体结构有&反射罩式&、&条形七段式&及&单片集成式多位数字式&等。（1）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔彼此对位的打印电路板上，每个反射腔底部的基地方位便是LED芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和打印电路上相应金属条之间连好&30&m的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的打印电路板与反射罩对位粘合，然后固化。反射罩式数码管的封装方法有空封和实封两种。实封方法选用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方法是在上方盖上滤波片和匀光膜，为前进器件的可靠性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以前进光功率。这种方法一般用于四位以上的数字闪现（或符号闪现）。（2）条形七段式数码管归于混合封装方法。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把相同的七条粘在日字形&可伐&框上，用压焊技能连好内引线，再用环氧树脂包封起来。（3）单片集成式多位数字闪现器是在发光材料基片上（大圆片），运用集成电路技能制作出许多七段数字闪现图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在打印电路板上，用压焊技能引出引线，再在上面盖上&鱼眼透镜&外壳。它们适用于小型数字表面中。（4）符号管、米字管的制作方法与数码管类似。（5）矩阵管（发光二极管点阵）也可选用类似于单片集成式多位数字闪现器技能方法制作。LED防爆灯发光原理LED闪现器分类（二）LED闪现器分类（1）按字高分：笔画闪现器字高最小有1mm（单片集成式多位数码管字高一般在2～3mm）。其他类型笔画??闪现器最高可达12.7mm（0.5英寸）甚至达数百mm。（2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。（3）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。（4）从各发光段电极联接方法分有共阳极和共阴极两种。所谓共阳方法是指笔画闪现器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极彼此隔绝。所谓共阴方法是笔画闪现器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是彼此隔绝的。如图13所示。LED闪现器的参数（三）LED闪现器的参数由于LED闪现器是以LED为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大多数与发光二极管的相同。但由于LED闪现器内含多个发光二极管，所以需有如下格外参数：1．发光强度比由于数码管各段在相同的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不相同。全部段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在1.5～2.3间，最大不能逾越2.5。2．脉冲正向电流若笔画闪现器每段典型正向直流工作电流为IF，则在脉冲下，正向电流可以远大于IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。LED闪现器的运用攻略（四）LED闪现器的运用攻略1．七段数码闪现器（1）假设数码宇航局为共阳极方法，那么它的驱动级应为集电极开路（OC）结构，如图14（a）所示。假设数码管为共阴极方法，它的驱动级应为射极输出或源极输出电路，如图14（b）所示。例如国产TTL集成电路CT1049、CT4049为集电极开路方法七段字形译码驱动电路；而CMOS集成电路CC4511为源极输出七段锁存、译码驱动电路。（2）控制数码管驱动级的控制电路（也称驱动电路）有静态式和动态式两类。① 静态驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管各用一个笔画译码器（如BCD码二-十进制译码器）译码驱动。图15是一位数码管的静态驱动之例。图集成电路TC5002BP内含有射极输出驱动级，所以选用共阴极数码管。A、B、C、D端为BCD码（二-十进制的8421码）输入端，BL为数码管平息及闪现情况控制端，R为外接电阻。② 动态驱动：动态驱动是将全部数码管运用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流受控闪现，这便是动态驱动。由于扫描速度极快。闪现效果与静态驱动相同。图17是一种四位数字动态驱动（脉搏冲驱动）方法的线路。图中只用了一个译码驱动电路TC5002BP。TC4508BP内含两个锁存器，每个锁存器可锁存四位二进BCD码，对应于四位十进制数的四组BCD码分别输入到四个锁存器，四个锁存器，四组BCD码由四个锁存器分时轮流输出进入译码器，译码后进入数码管驱动级集成电路TD62505P（输入端I1～I7与输出端Q1～Q7一一对应）。Q1～Q7分别加到四个数码管的a～g七个阳极上。数字驱动电路TD62003P是由达林顿构成的阵列电路，Q1～Q4中哪一端接地，由输入端I1～I4的四师长&使能&信号DS1～DS4控制。由于四个锁存器的轮换输出也是受&使能&信号DS1～DS4控制。所以四个数码管轮流通电闪现。由于轮流闪现频率较高，故闪现的数字不呈闪烁景象。2．米字管、符号管闪现器米字管和符号管的结构原理相机，所以其驱动方法也底子相同，仅仅译码电路的译码进程与七段译码器不相同。米字管可以闪现包括英文字母在内的多种符号。符号管主要是用来闪现+、-或&号等。3．LED点阵式闪现器LED点阵式闪现器与由单个发光二极管连成的闪现器比较，具有焊点少、连线少，全部亮点在同平面、亮度均匀、外形美丽等利益。点阵管根据其内部LED规范的大小、数量的多少及发光强度、颜色等可分为多种规范。图18所示是具有代表性的P2057A和P2157A两种&5高亮度橙红色5&7点阵组件。选用双列直插14脚封装，两种闪现器的差别是LED极性不相同，如图18所示。一般发光二极管的查看1．一般发光二极管的查看（1）用万用表查看。运用具有&10k&O挡的指针式万用表可以大致区分发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200k&O,反向电阻的值为&。假设正向电阻值为0或为&，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种查看方法，不能实地看到发光管的发光情况，由于&10k&O挡不能向LED提供较大正向电流。假设有两块指针万用表（最好同类型）可以较好地查看发光二极管的发光情况。用一根导线将其间一块万用表的&+&接线柱与另一块表的&-&接线柱联接。余下的&-&笔接被测发光管的正极（P区），余下的&+&笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置&10&O挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至&1&O若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管功用不良或损坏。应留意，不能一开始测量就将两块万用表置于&1&O，防止电流过大，损坏发光二极管。（2）外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示联接电路即可。假设测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。假设测得VF=0或VF&3V，且不发光，说明发光管已坏。红外发光二极管的查看2．红外发光二极管的查看由于红外发光二极管，它发射1～3&m的红外光，人眼看不到。一般单只红外发光二极管发射功率只稀有mW，不相同类型的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.3～2.5V。恰是由于其发射的红外光人眼看不见，所以运用上述可见光LED的查看法只能判定其PN结正、反向电学特性是不是正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好预备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的改动情况。来区分红外LED加上恰当正向电流后是不是发射红外光。其测量电路如图11所示。底子的半导体数码管底子的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12摆放而成的。可完结0～9的闪现。其具体结构有&反射罩式&、&条形七段式&及&单片集成式多位数字式&等。（1）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔彼此对位的打印电路板上，每个反射腔底部的基地方位便是LED芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和打印电路上相应金属条之间连好&30&m的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的打印电路板与反射罩对位粘合，然后固化。反射罩式数码管的封装方法有空封和实封两种。实封方法选用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方法是在上方盖上滤波片和匀光膜，为前进器件的可靠性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以前进光功率。这种方法一般用于四位以上的数字闪现（或符号闪现）。（2）条形七段式数码管归于混合封装方法。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把相同的七条粘在日字形&可伐&框上，用压焊技能连好内引线，再用环氧树脂包封起来。（3）单片集成式多位数字闪现器是在发光材料基片上（大圆片），运用集成电路技能制作出许多七段数字闪现图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在打印电路板上，用压焊技能引出引线，再在上面盖上&鱼眼透镜&外壳。它们适用于小型数字表面中。（4）符号管、米字管的制作方法与数码管类似。（5）矩阵管（发光二极管点阵）也可选用类似于单片集成式多位数字闪现器技能方法制作。
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防爆灯内的镇流器原理
防爆灯内的镇流器原理来源发展20世纪70年代出现了世界性的能源危机，大功率电子镇流器大功率电子镇流器节约能源的紧迫感使许多公司致力于节能光源和荧光灯电子镇流器的研究，随着半导体技术飞速发展，各种高反压功率开关器件不断涌现，为电子镇流器的开发提供了条件，70年代末，国外厂家率先推出了第一代电子镇流器，是照明发展史上一项重大的创新。由于它具有节能等许多优点，引起了全世界的极大关注和兴趣，认为是取代电感镇流器的理想产品，随后一些著名的企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。由于微电子技术突飞猛进，促进了电子镇流器向高性能高可靠性方向发展，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，1984年，西门子公司开发出了TPA4812等有源功率因数校正电器IC，功率因数达到0.99。随后一些公司相继推出集成电子镇流器，89年芬兰赫尔瓦利公司又成功推出可调光单片集成电路电子镇流器，电子镇流器已在全世界特别是发达国家全国推广应用。防爆灯内的镇流器原理类别防爆灯内的镇流器原理主要有两大类：（1）电感式镇流器，包括普通型和节能型；也分为普通电感镇流器和HID电感镇流器。（2）电子式镇流器，20世纪70年代末进入市场，我国从上世纪80年代中期开始研制生产。这类镇流器产品中也有谐波含量大小、能耗大小不同荧光灯镇流器 产 品。普通型和节能型镇流器没有明确的界限，不便推广应用。欧盟关于直管荧光灯的能效等级标准有具体的数据规定，不同等级的产品规定了功率限值，可供借鉴。表1列出了欧盟的CELMA组织关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分。级，应按照欧盟标准EN 50294进行测试，可以给定相应的等级。欧盟已经禁止使用的C级和D级电感镇流器，正是我国新颁布的国家标准《建筑照明设计标准》（GB）中明确规定不应使用的电感镇流器。该标准同时规定直管荧光灯应采用电子镇流器或节能型电感镇流器。前者相当于欧标的A2级和A3级产品；后者相当于B1级和B2级产品。而从标准编制组编写的“标准培训讲座"的资料可以看出，在制定“照明功率密度（LPD）"标准中测算资料，电子镇流器的系统功率相当于A2级，节能电感镇流器系统功率则略高于B1级，但低于B2级。防爆灯内的镇流器原理工作原理电感镇流器当开关闭合电路中施加220V 50HZ的交流电源时，电流流过镇流器，灯管灯丝启辉器给灯丝加热（启辉器开始时是断开的，由于施加了一个大于190V以上的交流电压，使得启辉器内的跳泡内的气体弧光放电，使得双金属片加热变形，两个电极靠在一起，形成通路给灯丝加热），当启动器的两个电极靠在一起，由于没有弧光放电，双金属片冷却，两极分开，由于电感镇流器呈感性，当电路突然中断时，在灯两端会产生持续时间约1ms的600V-1500V的脉冲电压，其确切的电压值取决于灯的类型，在放电的情况下，灯的两端电压立即下降，此时镇流器一方面对灯电流进行限制作用，另一方面使电源电压和灯的工作电流之间产生55。-65。的相位差，从而维持灯的二次启动电压，使灯能更稳定的工作。电感镇流由于结构简单，作为第一种荧光灯配合工作的镇流器，它的市场占有率还比较大，由于它的功率因数低，低电压启动性能差，耗能笨重，频闪等诸多缺点，它的市场慢慢地被电子镇流器所取代，电感镇流器能量损耗：40W（灯管功率）+10W（电感镇流器自身发热损耗）等于整套灯具总耗电为50W。[2]&电子镇流器电子镇流器是一个将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器，其基本工作原理是：工频电源经过射频干扰（RFI）滤波器，全波整流和无源（或有源）功率因素校正器（PPFC或APFC）后，变为直流电源。通过DC/AC变换器，输出20K-100KHZ的高频交流电源，加到与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝，但使灯管"放电"变成"导通"状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，特点节能型电感镇流器的特点优点（1）节能。通过优化铁芯材料和改进工艺等措施降低自身功耗，一般可降低20%～50%，使灯的总输入功率（灯管和镇流器功率）下降5%～10%。（2）可靠。由于铁芯材料和工艺优化，一般可使表面温度降低，同时，电感镇流器有传统的生产经验，其可靠性高，使用寿命长。气体放电灯镇流器气体放电灯镇流器防爆灯内的镇流器原理缺点（1）使用工频点灯，存在频闪效应；（2）自然功率因数低（也有cosφ高的产品，如谐振式电感镇流器）；（3）消耗金属材料多，比较重。优点（1）节能。荧光EEFL镇流器EEFL镇流器灯的电子镇流器，多使用20～60kHz频率供给灯管，使灯管光效比工频提高约10%（按长度为4尺的灯管），且自身功耗低，使灯的总输入功率下降约20%，有更佳的节能效果。（2）消除了频闪，发光更稳定。有利于提高视觉分辨率，提高功效；降低连续作业的视觉疲劳，有利于保护视力。（3）起点更可靠。预热灯管后一次起点成功，避免了多次起点。（4）功率因数高。符合国家标准的25W以上的荧光灯，其功率因数高于0.95。但应注意，国家标准对25W以下的灯管规定的谐波限值很高，以致使其功率因数下降到0.7~0.8。（5）稳定输入功率和输出光通量：高品质产品有良好的稳压性能，在电源、电压偏差很大时，仍能保持光源恒定功率，稳定光照度，有利于节能。（6）延长灯管寿命。高品质产品的恒功率和灯管电流下降，以及起点可靠等因素可使灯管寿命延长。（7）噪音低。高品质电子镇流器噪音可达35db以下，人们感觉不到噪音。（8）可以调光。对于需要调光的场所，如：原使用白炽灯或卤钨灯调光的场所，代之以高效荧光灯配可调光电子镇流器，可实现在2%~100%的大范围调光。缺点40W低压无极灯镇流器40W低压无极灯镇流器（1）注重谐波含量。新修订的《管形荧光灯用交流电子镇流器 性能要求》（GB/T1）已经取消了原标准规定的电子镇流器的分极（L级和H级），其谐波限值应符合《电磁兼容 限值 谐波 电流发射限值》（GB103）。该标准的C类——照明设备的谐波电流限值如表2所示。使用者应关注到表2注中25W以下灯管的谐波限值非常宽松，如一建筑物内大量使用这种小功率荧光灯（包括长度2尺的T8、T5灯管和紧凑型荧光灯），将导致严重的波形畸变、中性线电流过大以及功率因数降低的不良后果。（2）注重产品质量和水平。当前市场上的电子镇流器很多，质量和水平大不相同，可谓良莠不齐，鱼龙混杂。主要表现为：①谐波含量大；②流明系数低；③可靠性不高；④使用寿命短。这些产品虽价格低廉，但带来的不良后果必须注意，建议不要使用。选用直管荧光灯镇流器的选用1、 不应选用普通电感镇流器国标GB5荧光灯调光镇流器荧光灯调光镇流器规定，“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器"。这两种镇流器的能效优于普通电感镇流器。欧盟也已禁止与此相当的C级产品，我国国标也明确规定不应选用。2、 电子镇流器的应用电子镇流器对提高照明系统能效和质量有明显优势，是新国际推荐应用的产品，也是未来发展的趋势。选用建议：（1）在连续紧张的视觉作业场所和视觉条件要求高的场所（如设计、绘图、打字等），在要求特别安静的场所（病房、诊室等）及青少年视看场所（教室、阅览室等）应优先采用。（2）在需要调光的场所，可以用三基色荧光灯配可调光数字式镇流器，取代白炽灯或卤素灯，能大大提高能效。（3）应选用高品质、低谐波的产品，不应单纯追求价廉，应满足使用的技术要求，考虑运行维护效果，并作综合比较。（4）选用小于25W荧光灯时，如前所述，GB103标准规定的谐波限值很宽，如在一个建筑物内大量应用，将导致多种不良后果。设计中应采取有效措施进行限制。（5）选用的产品不仅要考察其总输入功率，还应了解其输出光通量。按规定，使用镇流器的流明系数（μ）不应低于0．95。欧盟规定了镇流器的能效等级，也相应规定了流明系数μ≥0．96。3 节能型电感镇流器的应用镇流器铁芯镇流器铁芯节能型电感镇流器的主要优势是可靠性高，使用寿命长，谐波含量小，价格较便宜，除对视觉有特别要求外，可以广泛应用，也是我国标准所推荐选用的产品。选用建议：（1）节能型和普通型电感镇流器的功耗没有明确界限，有的生产厂标榜自己的产品是节能型，但不给出功耗值或给出的数据不实。由于缺乏考核，难以查实。前述欧盟的能效分级很明确，这些厂家标明是B1级或B2级产品，并经过国家检测中心检测就名副其实了。（2）有的产品提供了总输入功率，但未测试输出光通量，使用者往往不注意或难以测试。应重视对流明系数大于0．95的要求。我们追求的是节省电，但决不能节省光。（3）应考虑功率因数补偿，包括单灯补偿或线路集中补偿等方式。4、直管荧光灯镇流器直管荧光灯镇流器对实施“照明功率密度（LPD）"限值的影响GB第6章规定了“照明功率密度（LPD）"最高限值指标，并作为强制性条文发布。这项规定对于实施我国节能方针无疑是十分积极而有效的。要实施这项指标，必须全面地采取各项措施，包括合理确定照度水平，开展科学的照明工程设计等，但合理选用照明器材，包括光源、灯具及镇流器，是十分重要的因素。其中，光源是第一要素。以应用最广泛的直管荧光灯为例。如果选用高效的T8三基色荧光灯（36W）和T8卤粉荧光灯相比，同为冷色温时，前者可提高光效30%；相同照度时，前者的安装功率降低23%（当然，如果T8三基色荧光灯管和过去的T12卤粉灯管相比，可降低约32%）。那么，镇流器对LPD值有多大影响呢？还以T8荧光灯（36W）为例。如果使用能效最高的高品质、低损耗电子镇流器（相当欧标的A2级），和普通的电感镇流器（相当于欧标的C级）相比，系统输入功率降低20%，即照明安装功率可降低20%，实际LPD值可下降20%。使用超低损耗电感镇流器（相当欧标B1级），和使用普通电感镇流器相比，照明安装功率可降低8.9%，即实际LPD值可下降8.9%。合理选择镇流器镇流器是气体放电灯不可少的附件，但自身功耗比较大，降低了照明系统能效。镇流器之优劣对照明质量和照明能效都有很大影响。其选择要求叙述如下。数字镇流器驱动频率曲线数字镇流器驱动频率曲线(1) 镇流器选型按《建筑照明设计标准》规定，直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器；高压钠灯、金卤灯应配节能型电感镇流器。总之，不能再采用传统的功耗大的普通电感镇流器。(2) 镇流器的能效因数（BEF）BEF值是衡量其能效优劣的参数，但是BEF值很不直观，要经过换算，才能看出其能效之高低。BEF值表达见式（2）：（2）式中：μ—— 镇流器的流明系数；Ρ—— 线路输入功率，等于光源额定功率和镇流器功耗之和，W。我国制订了3种气体放电灯的镇流器的能效标准，是采用BEF值评价。(3) 镇流器能效比较直管荧光灯电子镇流器（以下简称EB）和节能型电感镇流器（以下简称SLB）的能效比较：由于EB是用几十千赫的高频电流供给灯管，使灯管的光效比工频时提高约10%，加之其自身功耗更小，所以配EB比SLB具有更高的系统能效。荧光灯调光电子镇流器Dimmable electronic ballases for fluorescent lamps 。荧光灯的调光控制方法是随着电子镇流器技术不断创新发展而提高的。高频电子型镇流器的出现改变了镇流器的技术性能，逐步推出效率高、性能好、调光范围宽、智能化程度高的高频可调光电子式荧光灯镇流器，这种镇流器作为荧光灯ECG（电子控制装置）已成为当今荧光灯调光控制的主流产品。调光电子镇流器调光电子镇流器控制线数可分为，“二线制"和“四线制"两种。“四线制"调光电子镇流器是现在得到最为广泛应用的，其由调光控制器通过二条主电源线为镇流器提供功率支持，二条低电压控制线与调光电子镇流器调光控制接口配套使用实现开关、调光等各种功能性控制。EASEIC“四线制"调光电子镇流器产品系列中，提供0/1-10V模拟量调光控制接口共有两个系列产品，分别是：荧光灯适用标准荧光灯适用通用电压型调光电子镇流器EASEIC在多年的努力下，在这一领域已处于领先地位。现已经向全球提供基于0/1-10V模拟量调光控制接口和DALI可寻址接口的数字式调光电子镇流器产品近百种规格，在会议室、展览馆、演播室、影剧院及室外夜景照明等多种重要场合大规模的应用。组合荧光调光镇流器专用调光器和光照（动静）传感器与调光镇流器配套使用，使小型会议室、教室、办公室等场合的光照补偿、动静探测与手动调光相结合在满足多元化的需要的同时更有效的节约了能源。现在众多的舞台灯光控制系统和智能照明控制系统，如EIB,C-bus, A-bus, CAN-bus, DYnet 等均提供0/1-10V模拟量调光控制接口。此类控制系统可以让整幢大楼的照明集中控制，可以通过智能化完成定点回路的开关和调光控制，适用于需要大范围控制场合使用。电子镇流器发展的三个步骤：模拟式——混合式——数字式数字式电子镇流器是针对于模拟式的电子镇流器而言，镇流器在出现了电子镇流器后，是先从模拟式开始，初期的电路，一般而言，模拟式回路的电子镇流器，结构比较简单，功能比较单一，要实现标准的要求如3C的要求，则回路的构建比较复杂，且不易实现预热启动、Cut-off及其它的保护功能；如果能实现这些功能的模拟式电子，则在产品的一致性、可靠性上则面临较大的难题，不易解决。但普通模拟式电子具有成本的优势，在电子镇流器替代电感镇流器的市场化进程中，起到十分重要的作用，至今仍是市场走量最大的品种。汽车hid镇流器系统框图汽车hid镇流器系统框图伴随市场的发展，用户的要求愈来愈高，普通模拟式电子镇流器镇流器也在逐步向数字式转变，于是混合有数字和模拟电路的电子镇流器出现在市场上，电路上前段模拟，后段数字，或者前段数字，后段模拟，这些混合型电路较大提升了普通模拟电路品质要求，可以简单的部分实现标准性能要求及可靠性要求，也是一种不错的过渡性选择，可以满足部分要求相对高一点市场需求，但成本高于模拟式电子。真正可以满足安全要求、性能要求、EMI及EMC的要求，并同时实现产品高可靠性要求，则一定要走数字式电子镇流器的路。数字电路以特有的高稳定性、高可靠性、高逻辑性，可以方便实现标准所规定的各种要求，如：宽电压甚至全电压启动（120-277V）、程序式预热启动、异常状态诊断及保护等，数字式电子镇流器可以真正实现国家标准要求，方便的应用于各种场合。就单个造价而言，数字式高于模拟式和混合式电子镇流器，但以TOC（客户总成本）的观点来看，即总成本=采购成本+使用成本+维护成本，数字式电子镇流器的采购成本是高的，但它的使用成本和维护成本却大大降低，最终其总成本（TOC）还是远远低于模拟式电子及混合式电子镇流器；数字式电子镇流器有高达5年的品质保证（或大于20，000小时），同时极大的发挥灯管的效能及使用寿命，是一款真正给客户创造价值、符合国家节能环保产业政策的产品。当今数字化在国家生活中已成滚滚潮流，不可阻挡，没有人再持砖头一样的大哥大手机（模拟机）了，尽管当年它风头出尽；小巧的MP3、MP4也早以取代磁带机（模拟机）挂在腰间；曾经不可一世的柯达公司，也不得不推出数码相机，尽管它非常希望用户买它的胶卷（模拟式）。国内电子镇流器的数字化之路也是由市场和客观决定，它不会因我们简单的认同就全面到来，也不会因我们简单的拒绝就离开，但就欧、美、日等先进国家节能环保的经验和照明产业来看，数字式电子镇流器早已如火如荼的展开，在世界一体、绿色产品当道的今天，相信国内电子镇流器的数字化之路也很快会到来。选择HID灯对镇流器的要求及工作电路的选择沈季平 发布时间：日 19时56分HID灯是一种高气压放电灯，其放电的“伏一安"性能呈负阻特性，因此在灯的工作电路中需连接限流器件，即通常称为镇流器。HID灯多数工作在交流状态下，采用电抗器件作为镇流器。HID灯有不同的种类，根据灯的类型及其应用的需求，可配置不同形式的镇流器电路，以求得镇流器电路和灯的最佳匹配。作为一般照明用的常用HID灯有高压汞灯、高压钠灯和金卤灯。高压汞灯是HID灯中发展最早的光源，产品性能稳定，配套的镇流器电路较成熟。高压钠灯和金卤灯是近代发展的高效节能新光源，要求镇流器能和灯有很好的匹配，以取得更好的综合效果。高压钠灯和镇流器高压钠灯和高压汞灯在性能上有所不同，高压钠灯内不仅有汞，还充有钠，在灯工作期间，钠和汞以液钠汞气的形式贮藏在放电管的冷端部分。高压钠灯在寿命期间，灯功率随着灯电压的变化而发生变化。这和高压汞灯的情况有所不同，高压汞灯在功率发生变化时灯电压相对地保持稳定，因为高压汞灯工作时灯内的汞蒸气压处于饱和状态下。高压钠灯的灯电压和灯功率的关系是基于在放电管内包含着过量的钠汞气而造成的。在灯工作期间，只有部分的汞和钠形成蒸气压，蒸气压的高低也即反映在灯电压上，它取决于放电管“冷端"处的温度。冷端温度的变化造成蒸气压的变化，产生灯电压的变化，从而发生灯功率的变化。在一定的功率范围内灯电压和灯功率的关系近似于线性关系。1．1高压钠灯的特性曲线高压钠灯的灯功率和灯电压的线性关系曲线称为灯的特性曲线，对于一个特定的灯的特性曲线，可通过在一定范围内改变电源电压或镇流器的阻抗，从而改变灯的电压和功率得到，如图1所示。当灯电压等于设计电压时，灯功率将达到设计目标功率。对相同型号，相同功率的灯有近似平行的特性曲线，如图2所示。对于那些有较高灯电压的灯，其特性曲线斜率的陡度会减小。1．2高压钠灯镇流器的特性曲线当高压钠灯在恒定的输入电压下连续工作时，灯电压和灯功率的变化会遵循着镇流器的特性曲线。如图3为两种典型镇流器的特性曲线。该曲线可通过测量一批带有不同特性曲线灯的灯电压和灯功率得到，或对同一个灯通过外部方法，使放电管的冷端温度升高来变化灯电压和灯功率得到。当电源电压变化时可得到一组镇流器特性曲线。如图4为在额定电源电压升高或降低时对镇流器特性曲线的影响。1．3高压钠灯镇流器的四边形图在高压钠灯的使用系统中存在着各种因素的变化，如：电源电压的变化、灯性能随时间的变化、灯具内反射器效率的变化、使用环境的变化等等，如何使镇流器的特性曲线适应这些动态的变化?高压钠灯的国际标准中以边界图的形式，要求镇流器能确保灯在寿命期间及任何动态变化的状况下，其电气性能参数变化限制在一定的范围内。如图5所示，高压钠灯为镇流器特性曲线规定了一个四边形图。四边形图的上部代表着高压钠灯最大功率的极限。最大功率的极限取决于放电管最大可允许的工作温度。最大功率线通常设置在超过灯泡标称功率的20—30%左右。四边形图的下部代表着高压钠灯最小功率的极限。设置最小功率线以确保能满足灯泡的升温特性、灯泡工作的稳定性、可接受的光的输出效率，以及光色性能等。最小功率线通常设置在低于灯标称功率的20—30%附近。四边形图左边的最小灯电压线为灯可接受的最小灯电压的灯特性曲线。对于每种规格的高压钠灯所认同的最小灯电压都已规定在灯的性能参数表中。四边形图右边的最大灯电压线表示为灯可允许的最高灯电压时的灯特性曲线，该曲线考虑了灯中可能出现的最大灯电压、灯寿命期间灯电压的上升、密封式灯具内灯电压的上升，以及其他变化因素。如果灯电压超出最大灯电压曲线之外，这时镇流器将不能确保灯能稳定地或持续地工作。因此，上述四边形图可作为高压钠灯工作系统的一个规范，它包含了灯和镇流器两者的要求，也考虑了其他因素的影响。四边形图概括性地规定了镇流器设计的条件，如：a)镇流器的特性曲线应与两条灯电压线相交，并在灯的寿命期间保持在灯功率的极限线之间。b)镇流器的设计应使灯不仅在额定电源电压下，而且在可允许的最低或最高的电源电压下，总是工作在四边形图的区域内。c)最佳的镇流器特性曲线要能使灯在最大电压线之前达到最大功率，然后在该点外灯功率随着灯电压的增大而减小。对于一个靠近灯设计功率线的相对比较平坦的镇流器特性曲线比相对陡峭上升和下降的特性曲线更可取。d)为避免缩短灯的寿命，或工作的不稳定性，镇流器应能使灯远离四边形图右边最大灯电压特性外工作。在高压钠灯的国际标准中，不同规格灯对镇流器规定了不同的四边形图的要求。如图6。高压钠灯镇流器的制造并不复杂，但往往由于在设计、工艺及选用材料上的差异，同一规格不同厂家生产的镇流器配用高压钠灯时，呈现出不同形状的镇流器特性曲线，如图7所示。品质差的镇流器会造成灯泡使用期间超负载运行，或工作的不稳定性。金卤灯和镇流器金卤灯的放电管中因充人不同的金属卤化物而形成各种不同类型的金卤灯，这些不同类型的金卤灯不仅在灯的光电性能参数上有着明显的差别，而且在灯的运行和维护中对配套电器的要求也不尽相同。因此，选择合适的镇流器和相关的工作电路，以充分发挥金卤灯的性能优势是至关重要的。2．1常用的金卤灯镇流器及工作电路1)感抗型镇流器(Choke)这是常用的普通型镇流器，其开路电压即为电源电压，需要借助于触发器来启动灯工作，工作电路的电压峰值因数和电流峰值因数较低，对保护放电管的电极有利，这种镇流器的成本较低，但在电源电压波动较大的情况下，控制灯功率的波动和稳定灯性能的能力较差。2)高阻抗自耦升压式镇流器(HX Auto)这种镇流器使用在低电源电压(如：100V/120V)的场合，或为取得高的开路电压而使灯能直接启动的场合。工作电路的峰值电压和电流峰值因数较高，控制灯陛能稳定性的能力也较差，通常这种镇流器较少采用。3)恒功率自耦升压式镇流器(CWA)这种镇流器由自耦漏磁升压变压器串联电容器组 成，称为恒功率镇流器，也称为超前顶峰式镇流器。该 镇流器可获得较高的开路电压，线路功率因数可达90%。在电源电压起伏较大情况下，对稳定灯的功率，维护好灯的性能起到较好的调节作用。甚至在电源电压跌落30-40%时还能使灯继续工作。但线路的电流峰值因数较高，镇流器的成本也相对较高。4)恒功率升压式镇流器(CWl)这种镇流器由漏磁升压变压器串联电容器组成，也是一种恒功率镇流器，它比上述CWA镇流器有更好的稳定灯功率及性能的调节作用。5)调整式迟后型镇流器(Regulated Lag)这种镇流器实际上是一个稳压式电器，确保金卤灯一直在稳定的电源电压下工作，可使灯获得最长的寿命和最佳的灯性能参数的维护。这种镇流器的成本较高，但对金卤灯照明的长期运行成本来说却是低的。图8是上述镇流器的工作电路图，表1为主要性能参数的比较。2．2金卤灯对镇流器工作电路的选择国内用于一般照明用的金卤灯主要有Na-T1-In型、Sc-Na型，及稀土金属(Dy，Ho，Tm．．．)型等不同类型，它们分别具有不同的性能特点，并要求配用合适的镇流器。1)Na-TI-In型金卤灯及镇流器Na-T1-In型金卤灯来自于欧洲的制造技术，其灯的启动性能优良，配用一般的感抗型镇流工作电路，只需要在电源电压下(220V)，加上较低峰值电压(≤750V)的触发器就能启动灯工作。灯的光电性能参数稳定，具有长寿命(平均寿命20000h)，高光通维持率的特点。经过性能改进的Na-Tl-In型金卤灯，可配用同一功率类型的高压汞灯镇流器或高压钠灯镇流器工作，而金卤灯的平均寿命仍可达到规定的20000h之内。这样，这种金卤灯在没有更换原有照明装置内电器的情况下可方便地替换原有的高压汞灯或高压钠灯，它比前者提高了光效并改善了光色，也比后者大大地改善了显色性能。主要参数的变化参见表2。2)Sc-Na型金卤灯及镇流器Sc-Na型金卤灯来自于美国的制造技术，放电管的结构相似于高压汞灯，灯工作不采用触发器而借助于镇流器的高开路电压及灯的启动电极的作用，使灯启动工作。对于这类金卤灯(175-1500W)，美国标准和我国国家标准中都推荐采用CWA镇流器工作电路，这样可提高灯工作的稳定性，确保灯的长寿命及良好的光通维持率。如果Sc-Na型金卤灯采用上述Na-T1-h金卤灯的工作电路，不仅会使灯的早期失效增加(触发器易损坏灯的启动电极)，缩短灯的平均寿命，而且增加灯的光衰。如图9为采用“感抗镇流器+触发器"工作电路的不同金卤灯的光衰曲线。在Sc-Na型金卤灯的CWA型工作电路中，自耦漏磁升压型镇流器的性能对灯工作性能的稳定性起着重要作用。要求在灯工作期间，镇流器提供给灯并维持灯能连续工作的最低维持电压Vss能达到以下值：Vss=C1+C2(OT)-C3(di/dt) (175-1000W)Vss=Cl+C2(OT)-C3[exp(-0.4di/dt)] (1500W)Vss 镇流器对灯的最低维持电压 (V)OT 在灯电压为零时的断流时间 (ms)di/dt 在灯电压为零时的电流变化率 (A/ms)Cl，C2，C3为常数，取决于灯的规格，见表3。最低维持Vss也可在美标或国标的文件中查得。3)脉冲启动-Pulse start型(Sc—Na)金卤灯及镇流器对于传统的Sc-Na型金卤灯采用CWA电路时有600V峰值开路电压加到放电管的启动极上，并引起较高的峰值电流，这样会影响灯的性能。脉冲启动型金卤灯是从灯和镇流器两方面进行改进，使灯与镇流器工作电路达到最佳的组合，以取得最佳的综合效果。一方面改进放电管的结构，取消了启动电极，如图10b，并改进化学配方及制造工艺，改善灯的启动性能，从而全面地改进了灯的性能。另一方面改进镇流器的工作电路，采用触发器来启动灯工作，从而可降低镇流器的开路电压，也即降低了峰值电压及峰值电流。镇流器的工作温度也相应降低，增加了镇流器的寿命，减少维护成本。灯和镇流器工作电路改进的综合效果，使脉冲启动型金卤灯与启动极型金卤灯相比，灯的光输出提高25-50%光通维持率改善了15-25%，灯的平均寿命也提高50%以上。表4为两种类型Sc-Na金卤灯及镇流器的主要性能参数的比较。脉冲启动型金卤(Sc-Na)灯也可以采用性能更好的CWI和Regulated Lag的脉冲启动型工作电路，如图12。4)小功率金卤灯及镇流器小功率金卤灯中主要有Sc-Na型和稀土金属型(Dy，Ho，Tm．．．)两种类型，前者具有较高的光效和较长的寿命，后者有较好的显色性能，根据它们的特点，可选择使用在不同场合。这两种类型灯都采用简单的 “感抗镇流器+触发器"的工作电路， 电源输入端并接补偿电容器以改善系统的功率因数。小功率金卤灯也可以配用电子镇流器，这些镇流器的工作频率多数为低频(&200Hz)，这样可防止放电管内产生声共振及光的闪耀。一般电子镇流器提供给灯的电流峰值因数&1．5，系统的功率因数&90%，总谐波分量（THD）&15%。小功率金卤灯配用电子镇流器后，能提高灯工作的稳定性，减少光衰，增加寿命。但这种低频的电子镇流器成本很高，因而还不能大量推广应用。5)金卤灯镇流器的近期进展近来，国内外都在致力于中功率金卤灯电子镇流器的开发。国外已开发成功中功率高频金卤灯电子镇流器，其工作频率&100kHz，可防止产生放电管内的声共振。该镇流器还可以实现一定范围的调光。金卤灯使用这种电子镇流器后可增加灯的光输出，极大地降低光衰，提高灯的寿命，并具有节能好的综合效果。
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