T5T8電子鎮(zhèn)流器的工作原理

1、杰瑞特科技原廠研發(fā)值流器方案，搭配我們fl己的ic mos管配套使川，町達到點火次數(shù)15000 次以上，高功率因數(shù)等特點。深圳杰瑞特科技有限公司，張羅生（先生）電子鎮(zhèn)流器的工作原理2.1熒光燈簡介2.1. 1氣體放電燈的基本原理所謂氣體放電燈是指帶有能最的電子碰撞氣體原子造成氣體放電的現(xiàn)彖，利 用此原理所造成的氣體放電燈有多種，使用較多的是輝光放電與弧光放電兩種。 不論哪一種，其結構大同小異，一般包括陽極、陰極，燈管外殼，燈管內填充的 氣體。對丁交流燈來說則無陰極與陽極之分，兩電極可以交替作為陰、陽極之用。 對丁氣體放電燈來說，當加至燈管陰極與陽極之間的電場足夠大，便會使燈管 放電，此放電過程

2、可以分為三個階段：第一階段：在外加電場的作用下，門由電子被加速。第二階段：加速的h由電子與燈管內的氣體原子碰掃，使得氣體原子呈現(xiàn)激 發(fā)狀態(tài)。第三階段：受激發(fā)的氣體，能杲激發(fā)到更拓的能階并返回基態(tài)，所吸收的能 最以輻射光的形式釋放出來。若電子碰撞氣體原子的能量足夠大，則會使氣體原 子產生電離，電離所產生的電子乂在電場中加速造成再次電離，使得|由電子成 倍數(shù)增加，稱此為湯生雪崩效應(Thomson Avalanche Effect )0所以，只耍外 加電場持續(xù)存在，則上述的放電過程就不斷的亜復，也就不斷的放光。由丁電流 的主耍成分為電子，為了使放電電流持續(xù)進行，陰極必須不斷的提供11由電子， 提供

3、h由電子的主要方式分別敘述如下：(1) 熱電子發(fā)射：當陰極的溫度越高，則越多的電子得到足夠的能適從陰極 中發(fā)射出來，此種發(fā)射方式是弧光放電燈主耍的發(fā)射形式。而T5熒光燈就屬丁 弧光放電燈。(2) 正離子轟擊發(fā)射：當電極之間的電位差足夠大時，使得正離子的速度足 夠快，此速度足夠快的lE離子撞擊陰極便會轟擊出IH由電子。因此，電極材料必 須能承受正離子的轟擊，否則會使得電極的材料人量匕濺，減短電極的壽命并造 成燈管早期發(fā)黑的現(xiàn)象。殊光放電燈便是以正離子轟擊發(fā)射為主耍發(fā)射形式。(3) 場致發(fā)射：若外加電場足夠大，使得陰極獲得足夠的能最而H接發(fā)射電 子，此現(xiàn)象稱為場致發(fā)射。在氣體放電燈中，有時燈管上的

4、電壓并不高，但如果在電極附近很小的范用內形成很強的空間電荷層，則可能在此區(qū)域造成很強 的電場，而引發(fā)場致發(fā)射。一旦I由電子在燈管中形成，電子從陰極到陽極這段期間，電子碰撞氣體原 子而產生氣體放電，其過程為：電子由陰極流向陽極，電子與管中的氣體氤原子 發(fā)生非彈性碰撞，冠原子碰撞后獲得了能星乂撞擊汞原子，汞原子在吸收能応后 躍遷產生電離，發(fā)出253. 7nm的紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光。2.1.2熒光燈的結構示意家庭和工業(yè)照明用熒光燈是-種低壓汞蒸氣放電燈，其大部分是由放電產生 的紫外線激發(fā)管堆上的熒光粉涂層而發(fā)射出來的。為使熒光燈亮必須滿足三個條 件:1、燈絲的預熱電流或者燈絲電流2、高電壓啟

5、動3、限制工作電流。下圖就 是典型厲管形熒光燈結構示意圖典型直管型熒光燈的結構示意圖2. 2電子鎮(zhèn)流器工作原理221、氣體放電燈的負阻特性由丁氣體放電燈（如熒光燈、霓虹燈、金鹵燈等）是一種具有如圖1所示V-I 特性的負阻牲電光源，即畑為負值，從圖1可以看出，當燈電流上升時， 燈管的作電斥下降，但是供電電斥不會下降，多出的這點電用加到燈管后會使 燈電流進一步上升，如此循環(huán)，最終燒壞燈管或燈管熄滅，所以耍使燈管正常工 作，應配以如圖2所示的鎮(zhèn)流元件，用以限制和穩(wěn)定燈電流。這個限流裝置叫做 鎮(zhèn)流器。目前氣體放電燈常用的鎮(zhèn)流器有兩種：電感式鎮(zhèn)流器和高頻交流電子鎮(zhèn) 流器。由丁電感式鎮(zhèn)流器工作在工頻市電頻

6、率，體積大、笨重，還需消耗大暈銅 和硅鋼等金加材料，散熱閑難、工作效率低、燈發(fā)光有頻閃，所以現(xiàn)在一些電光 源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮(zhèn)流方法，而禹頻交流電子鎮(zhèn)流器就是一種有效 方法。鎮(zhèn)流原理如圖3所示，鎮(zhèn)流電路的工作特性曲線如圖4所示。-8)/2b圖 4 鎮(zhèn)流電路的工作持性曲線圖 3燈電路串以電感鎮(zhèn)流器的工作原理在圖2所示的電路中，燈管上的工作 電床加上鎮(zhèn)流元件上的電床等r電 源供電電壓，最終可以使氣體放電燈 穩(wěn)定匸作。在圖2所示的電路中，燈 功率可以按下式計算：珞=聲式屮的Q表示燈發(fā)光系數(shù)，它和 燈管的工作電丿E和工作電流冇關，對電感鎮(zhèn)流器，Q可以取0.8,對筒頻電子鎮(zhèn)流器，&可以取0.

7、990在燈電路穩(wěn)定工作期間，燈管上的電壓是穩(wěn)定的，所以燈功率主要取決丁燈電流的大小，而燈電流的大小和鎮(zhèn)流元件的阻抗和電源供電電圧的高低有關，并 且供電頻率對熒光燈的工作也有影響,如圖5和圖6所示。例如對電感鎮(zhèn)流,鎮(zhèn) 流電感的阻抗ZL=2tt fL，電感鎮(zhèn)流器的電感最和它的繞組匝數(shù)和鐵心的尺寸有 關，所以當電源供電頻率較高時，鎮(zhèn)流電感的體積也會小些。這就是采用高頻交 流電子鎮(zhèn)流電路后，鎮(zhèn)流電感的體積和尺寸會巫小的原因。rvvvwwo=/ t圖5100Hz閃頻的熒光燈發(fā)光變化示危陽5010kIM fiHt圖6熒光燈發(fā)光故率與工作頻隼關系曲裁目前，世界上一些著需的大專院校、科研院所、公司都投入了較大

8、的力星進 行高頻交流電子鎮(zhèn)流器的科研開發(fā)、生產。如美國弗吉尼亞大學功率電子研究中 心（VPEC）李澤元教授領導的科研屮心每年都有相關論文和實驗報告在IEEE功 率電子學學刊刊出，并提出了如高頻能最反饋、采用電荷泵功率因數(shù)校正的電子 氛流器等概念，西班牙、巴西、我國臺灣和香港地區(qū)的一些箸名鳥等院校、科研 院所、公司都投入了一些高水平的科研人員、實驗室進行科研開發(fā)。由丁高頻交流電子鎮(zhèn)流器耍求體積小、造價低，并且對電磁輻射干擾、輸入 功率I大1數(shù)、波峰【大1數(shù)、可靠性等技術指標要求嚴格，所以要做出一個滿足高性能、 低價格、體積小、低電磁輻射干擾、使用女全可靠等耍求的拓頻交流電子鎮(zhèn)流器 并非易事，所以

9、往往讓人感到，看似簡單的一個電子產品，但是技術含最很筒， 是一個涉及電路拓撲、高頻電子變換、諧振開關（ZVS、ZCS）、LC串、并聯(lián)諧振、 功率因數(shù)校正（PFC）、電磁干擾抑制（EMC、EMI）、信號傳感、采集和控制、電 子元器件、電光源器件等電力電子技術方方面面的電子產品。同時，如何測最高 頻交流電子鎮(zhèn)流器的技術參數(shù)，如功率、高頻諧波成分、效率、電磁輻射干擾 （EMI）,也是髙頻交流電子鎮(zhèn)流器的研究熱點。實踐證明，要做出一只高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器，還需對它的燈負載技 術特性、燈負載對電源的技術耍求有所了解，否則耍做出一只高性能的高頻交流 電子鎮(zhèn)流器也是件不現(xiàn)實的韋。222、 熒光燈的閃頻

10、現(xiàn)象由丁交流市電供電的過零會使熒光燈在匸作過程中出現(xiàn)發(fā)光“閃爍”效應， 相對于50Hz的交流市電供電，“閃爍”效應的頻率為100Hz,當然“閃頻”效 果和熒光燈所使用的熒光粉的“余輝”時間大小有關，“余輝”時間大的熒光粉 “閃頻”效應會弱些。同樣如果供電頻率增加，“閃頻”效應會弱些，所以采用 鳥頻電子鎮(zhèn)流對改善熒光燈的發(fā)光“閃頻”效應會有幫助。熒光燈在50Hz交流 市電供電時的“閃頻”效應如圖5所示。2. 2. 3、熒光燈的供電頻率與燈發(fā)光效率之間的關系氣體放電燈在交流供電情況下作時，氣體或金屬蒸氣放電的特性取決J：交 流電的頻率和鎮(zhèn)流元件的類型。氣體放電燈在交流50Hz/60Hz供電時，燈的

11、阻抗 在整個交流供電周期內一冇不停地變化，從而導致燈的非正弦的電壓和電流波 形，產生諧波成分。當氣體放電燈的工作頻率大約為1kHz時，燈內的電離狀 態(tài)不再隨著燈的工作電流而迅速變化，從而在整個工作周內形成兒乎恒定的等離 子體密度和燈阻抗，這時燈的v-i特性趨r線性，燈電流波形失真隨之降低，燈 的匸作頻率與50Hz供電時的燈發(fā)光效率對比曲線如圖6所示。從圖6可以看出，當氣體放電燈的交流供電頻率大T 20kHz lit，熒光燈的發(fā) 光效率比50Hz交流供電時熒光燈的發(fā)光效率q值高，據統(tǒng)計可以提高1O9T2O%, 同時熒光燈工作任高頻交流供電狀態(tài)時，可以有效地克服熒光燈的發(fā)光閃爍現(xiàn) 象。這也是高頻交

12、流電子氛流器相對丁電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點之一。由幾島頻交流電子鎮(zhèn)流器采用高頻開關電子變換電路的方法實現(xiàn)鎮(zhèn)流，具有 無頻閃、效率高、體積小、質暈輕、可調光、不使用大最銅材和硅鋼材料等一系 列優(yōu)點，所以IH 20世紀70年代以來，高頻交流電子鎮(zhèn)流器一經問世，就受到了 廣大用戶的歡迎。224、電子鎮(zhèn)流器的主要功能電子鎮(zhèn)流器的皋本結構框圖如圖7所示。串聯(lián)諧振模塊由Lr和Cr構成， 提供熒光燈點火拓電壓和正常工作時的低電壓。冇流大電容可用介適的PFC電路 代替。對于圖7所示的結構框圖，通常在交流電源的輸入端加一個濾波器，實現(xiàn) EMC功能。采用預熱電路，可以避免燈管過早老化。當逆變器的工作頻率高丁負 載電路的諧

13、振頻率時，可以實現(xiàn)電壓關斷。圖7電子鎮(zhèn)流器的基本結構框圖熒光燈的工作性能在很大程度上與相配套工作的電子鎮(zhèn)流器性能有關，在使 用中應使熒光燈的工作性能和電子鎮(zhèn)流器的匸作性能相匹配（如燈阻抗和燈的I： 作特性），以使熒光燈能工作在最佳狀態(tài)，使用屮電子鎮(zhèn)流器應滿足以下功能耍 求： 能夠限制和穩(wěn)定熒光燈的匸作電流。 在交流市電過零時，也能正常工作。 應能為燈的點火提供所需的點火電床。 在燈點火工作期間，應能控制燈點火能暈，使燈電極被適當預熱，并確 保燈絲電極保持正常工作溫皮0當然電子鎮(zhèn)流電路的體積小、匸作壽命長和低功耗也是很重要的技術要求。同時電子鎮(zhèn)流器也應具備以下控制功能： 有高的功率因數(shù)。 能限制交流輸入市電的總諧波失真（TmD）。 能限制燈電路的短路工作