HID電子鎮(zhèn)流器:技術(shù)參數(shù),優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu) - 全文

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　　電子鎮(zhèn)流器簡(jiǎn)介電子鎮(zhèn)流器因其顯著的節(jié)能效果，體積小、重量輕、高可靠性，已經(jīng)在緊湊熒光燈、日光燈、一體化燈等廣泛應(yīng)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，隨著電子技術(shù)不斷發(fā)展，電子元器件可靠性不斷提高，而成本大幅度降低，HID燈電子鎮(zhèn)流器將成為綠色照明工程的重要部分。

　　HID燈(高強(qiáng)度氣體放電燈)是目前國(guó)際上廣泛使用的新一代高效光源，去年僅我國(guó)生產(chǎn)的金屬鹵化物燈泡、高壓鈉燈多達(dá)1480萬(wàn)只，而且隨著基礎(chǔ)建設(shè)不斷加大，HID燈的用量每年都會(huì)有較大的增長(zhǎng)，因此合理設(shè)計(jì)配套HID燈用的電器附件是非常重要的，而使用電子鎮(zhèn)流器可以取得很好的性能價(jià)格比，以下本文就主要的幾個(gè)方面介紹電子鎮(zhèn)流器的性能特點(diǎn)與應(yīng)用，并對(duì)如何進(jìn)一步推廣使用HID燈電子鎮(zhèn)流器提出探討意見(jiàn)。

　　二、電子鎮(zhèn)流器的主要優(yōu)點(diǎn)

　　1、具有顯著的節(jié)能效果，這主要的是：

　　※ 在同等條件下，要得到相同的照度，相對(duì)于傳統(tǒng)電磁式鎮(zhèn)流器，使用HID燈用電子鎮(zhèn)流器，其輸入功率普遍可減少10%以上，因?yàn)闊襞莶捎酶哳l或低頻方波電流點(diǎn)燈工作時(shí)，其系統(tǒng)發(fā)光效率得到提高。

　　※ 電子鎮(zhèn)流器自身的損耗小，我公司生產(chǎn)的250W電子鎮(zhèn)流器效率可達(dá)92%以上。

　　※ 功率因數(shù)高，可達(dá)0.99，提高發(fā)電廠供電能力并降低輸電線路損耗。

　　※ 由于電子鎮(zhèn)流器具有穩(wěn)定的燈輸出功率(我公司生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器，電源電壓變化±15%時(shí)，燈輸出功率變動(dòng)小于3%),而使用電抗式鎮(zhèn)流器的燈輸出功率會(huì)隨電源波動(dòng)超過(guò)10%以上，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，為保證在電源電壓波動(dòng)范圍內(nèi)滿足設(shè)計(jì)照度，均按電壓波動(dòng)的下限(-10%)設(shè)計(jì)，這樣在正常電壓使用時(shí)，燈從電源取得的輸入功率將超過(guò)正常功率約10%，既造成燈泡過(guò)載，縮短燈壽命，也造成不必要的浪費(fèi)。但是，如果使用電子鎮(zhèn)流器，由于電子鎮(zhèn)流器有穩(wěn)定輸出功率的特性，不存在此類問(wèn)題，達(dá)到同樣的設(shè)計(jì)效果時(shí)，其從電源輸入的功率可以降低10%以上。

　　以上可見(jiàn)，電子鎮(zhèn)流器的節(jié)電效果是非常顯著的。

　　2、可以大量節(jié)省資源

　　從所周知，傳統(tǒng)的電磁式鎮(zhèn)流器需要消耗大量的硅鋼片和漆包線，這將消耗大量存量有限的地球資源，如采用電子鎮(zhèn)流器就可以大大降低資源損耗，以400W金屬燈(電感鎮(zhèn)流器)為例，需要銅2.0公斤，硅鋼片4.0公斤，而使用電子鎮(zhèn)流器，只需要銅約0.4公斤，不需要硅鋼片。

　　3、比傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器電路具有更優(yōu)越的點(diǎn)燈參數(shù)，可以取得更好的，點(diǎn)燈效果。

　　主要的表現(xiàn)在如下方面：

　　※ 輸出燈功率恒定，電路設(shè)計(jì)可以做到輸入電源電壓在120--265V的寬范圍中變化，其輸出的燈功率變化<3%，對(duì)于電源電壓波動(dòng)大的場(chǎng)合，電子鎮(zhèn)流器更顯示其優(yōu)越性。

　　當(dāng)燈啟動(dòng)時(shí)，燈電壓逐漸上升，燈電流逐漸減小，其燈功率隨燈電壓增加而增大，當(dāng)燈功率達(dá)到額定功率值時(shí)，其燈功率基本不再受燈電壓變化的影響，即燈功率保持不變，由于燈輸出功率恒定，可以得到兩個(gè)很好的效果：

　　① 點(diǎn)燈功率恒定，使得燈泡顏色較為一致。

　?、?根據(jù)HID燈工作特性，HID燈壽命后期，燈泡管壓會(huì)逐步升高，這時(shí)在傳統(tǒng)電磁式鎮(zhèn)流器電路中，電磁式鎮(zhèn)流器的輸出特性基本上為恒流輸出，燈電流變化很少，使燈功率提高，這會(huì)加速燈的老化，進(jìn)而又使燈管電壓提高，如此下去，使燈泡快速壽終。而在使用電子鎮(zhèn)流器電路時(shí)，從圖中的曲線中可以看出，當(dāng)燈電壓提高時(shí)，燈電流隨之下降，燈功率保持不變，使HID燈泡能獲得更長(zhǎng)的壽命。

　　※ 功率因數(shù)>0.99，提高發(fā)電廠供電效率和質(zhì)量，降低總輸電線路設(shè)計(jì)安裝成本。

　　※ 電流總諧波THD≤10%，相對(duì)于傳統(tǒng)電磁式鎮(zhèn)流器THD≥15%能減少對(duì)電源的污染。

　　※ 由于電子鎮(zhèn)流器采用高頻或低頻方波電流點(diǎn)燈，燈瞬時(shí)輸出功率恒定因此，其光輸出無(wú)頻閃，改善照明效果。

　　※ HID燈的點(diǎn)燈電路一般采用高壓?jiǎn)?dòng)，一些燈泡啟動(dòng)特性差，或是燈泡點(diǎn)過(guò)一段時(shí)間后啟動(dòng)困難，特別是在熱啟動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的點(diǎn)燈電路就極易產(chǎn)生輝光拉弧放電，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法進(jìn)入弧光放電過(guò)程的現(xiàn)象，這會(huì)損傷燈泡電極，降低燈泡壽命。該公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器可以有效地克服這一缺點(diǎn)，采用間隔脈沖觸發(fā)，因而可以克服因啟動(dòng)困難而降低燈泡壽命，同時(shí)還有良好的保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)燈輸出短路，燈輸出開(kāi)路，過(guò)熱等異常情況時(shí)，具有自動(dòng)保護(hù)功能，提高了電子鎮(zhèn)流器工作的可靠性。

　　4、電子鎮(zhèn)流器可以很簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的智能化控制，根據(jù)燈泡的特性，鈉燈泡可調(diào)范圍為40--100%，而金鹵燈泡也可達(dá)50--100%，這對(duì)于許多場(chǎng)合是需要的，可以滿足照明的可控制要求，同時(shí)可以節(jié)約大量的電力。

　　實(shí)現(xiàn)HID燈光控制的方法有多種

　?、?-10V控制系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)人體信號(hào)進(jìn)行控制。如在道路、超市、倉(cāng)庫(kù)、加油站、寄車(chē)場(chǎng)等。

　?、?a href="http://www.ttokpm.com/tags/時(shí)鐘/" target="_blank">時(shí)鐘控制，典型應(yīng)用于路燈照明，設(shè)定不同程序，使路燈在每天24小時(shí)不同時(shí)段內(nèi)，有不同的光照度輸出。道路、街道、隧道等采用這種控制可以大量地節(jié)能。

　　③手動(dòng)開(kāi)關(guān)調(diào)光，高壓鈉燈、金鹵燈都可以在寬范圍內(nèi)通過(guò)調(diào)節(jié)輸入到燈泡的功率大小來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)抖動(dòng)的調(diào)節(jié)。

　　5、體積小、重量輕、安裝方便。

　　三、電子鎮(zhèn)流器可靠性研究

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件質(zhì)量不斷提高，使電子鎮(zhèn)流器可靠性有了基本保證，因此，當(dāng)前日光燈、節(jié)能燈的點(diǎn)燈電路已經(jīng)大量的為電子鎮(zhèn)流器所取代。對(duì)于將電子鎮(zhèn)流器大量應(yīng)用在HID燈上，必須解決HID燈用電子鎮(zhèn)流器的可靠性問(wèn)題和其性能價(jià)格比?！　ID燈較日光燈、節(jié)能燈等有更為復(fù)雜的物理過(guò)程，必須深刻地了解HID燈的特性，才能有效地設(shè)計(jì)出可靠的電路。如HID燈的“聲共振”是點(diǎn)燈過(guò)程中放電極不穩(wěn)定的一種現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成燈熄滅，無(wú)法正常工作，在設(shè)計(jì)上，我們做了如下考慮：

　?、?保持燈瞬時(shí)輸出功率為恒定，如采用方波電流驅(qū)動(dòng)就可得到燈瞬時(shí)輸出功率恒定的輸出特性，進(jìn)而保證不發(fā)生HID燈的“聲共振”現(xiàn)象。

　?、?電子鎮(zhèn)流器異常狀態(tài)下的自身保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)燈輸出短路，燈輸出開(kāi)路，燈失效，安裝環(huán)境過(guò)熱等異常情況時(shí)，具有自動(dòng)保護(hù)功能。

　?、?燈輸出功率恒定，包含二個(gè)方面，一是電源電壓波動(dòng)，燈輸出功率不變，二是隨著HID燈(尤其是高壓鈉燈)在整個(gè)燈泡壽命期內(nèi)，燈電壓大幅變化，燈輸出功率保持不變。只有保證了這二個(gè)方面，才是真正意義上的恒功率輸出電子鎮(zhèn)流器。

　?、?對(duì)整個(gè)電子鎮(zhèn)流器所使用的功率器件，采用ZVS(零電壓開(kāi)關(guān))，ZCS(零電壓開(kāi)關(guān))大大降低了功率器件的電壓電流應(yīng)力。

　?、?使產(chǎn)品溫升控制在規(guī)定值內(nèi)。對(duì)整個(gè)電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，選擇理想的散熱材料，保證電子鎮(zhèn)流器有效地散熱。

　　四、HID燈用電子鎮(zhèn)流器性價(jià)比及其應(yīng)用前景

　　我們只有全面地了解HID燈電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用價(jià)值、其綜合的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與不斷提高的可靠性，才能促使它在實(shí)際中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，　目前制約HID燈大量應(yīng)用的因素，主要有四個(gè)方面：一是可靠性，要完全地克服HID燈點(diǎn)燈過(guò)程中產(chǎn)生的“聲共振”現(xiàn)象，HID燈用電子鎮(zhèn)流器電路結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比日光燈電子鎮(zhèn)流器要復(fù)雜得多，選用的元器件數(shù)量數(shù)倍于日光燈電子，因此，元器件失效的機(jī)率也高。同時(shí)，我國(guó)目前HID燈泡生產(chǎn)廠家多，燈泡的標(biāo)準(zhǔn)不一，燈泡與電子鎮(zhèn)流器沒(méi)有很好匹配，也會(huì)降低其使用效果，電子鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠家必須嚴(yán)格篩選元器件，使產(chǎn)品可靠性提高。二是電子鎮(zhèn)流器對(duì)使用環(huán)境的要求，使得對(duì)燈具設(shè)計(jì)提出了新要求，對(duì)目前大量發(fā)展的一體化燈具，難以安裝使用，主要是電子鎮(zhèn)流器一般要求工作環(huán)境溫度應(yīng)低于55℃，使電子鎮(zhèn)流器外殼溫度保持在75℃以下，來(lái)保證電子鎮(zhèn)流器的使用壽命，因此，設(shè)計(jì)美觀大方，有良好散熱效果的燈具，需要燈具同行的密切配合。三是大功率電子鎮(zhèn)流器的散熱問(wèn)題，是影響電子鎮(zhèn)流器壽命的重要因素，因此，設(shè)計(jì)實(shí)用型的大功率電子鎮(zhèn)流器還有待于完善。四是價(jià)格，雖然其綜合經(jīng)濟(jì)效益高，但是由于一次性投資高，目前還難以被客戶廣泛接受。而且要提高可靠性，價(jià)格必然會(huì)大幅增加。但隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，以上問(wèn)題都會(huì)不斷得到改善，HID燈電子鎮(zhèn)流器必將成為綠色照明電器而被廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

　　小結(jié)

　　HID 燈電子鎮(zhèn)流器具有良好的點(diǎn)燈參數(shù)，其綜合經(jīng)濟(jì)效益高，并降低對(duì)電網(wǎng)污染，這對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)綠色照明工程將會(huì)有極大的推動(dòng)作用，是盡快達(dá)到節(jié)能10%目標(biāo)行之有效的措施，因此，可以相信，如同節(jié)能燈、日光燈等電子鎮(zhèn)流器一樣，HID燈用電子鎮(zhèn)流器也將會(huì)迅速得到應(yīng)用。通過(guò)對(duì)中電能公司電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外多條道路上的使用表明，該產(chǎn)品不但具有顯著的節(jié)能效果，而且可以明顯地延長(zhǎng)燈泡的使用壽命，深受用戶歡迎。