电子镇流器和电感镇流器介绍,Electronic Ballast

电子镇流器和电感镇流器介绍,Electronic Ballast

关键字：电子镇流器和电感镇流器介绍

电子镇流器和电感镇流器介绍

1．电感镇流器和电子镇流器的发展历程：

20世纪80年代后期，美国将环型电感镇流器应用在紧凑型节能荧光灯上，1988年Midwest Toriod公司开始批量生产。我国相继于90年代初，由中美合资青岛太平洋照明有限公司采用环型铁芯生产插拔式节能荧光灯电感镇流器，至今已有10多年历史。

20世纪70年代出现了世界性的能源危机，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，电子镇流器目前在全世界特别是发达国家已全国推广应用。

2 镇流器的类别和特点

2.1 镇流器的类别

气体放电灯的镇流器主要有两大类：

（1）电感式镇流器，包括普通型和节能型；

（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。

表1规定的能效等级，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》（GB50034-2004）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。

2.2 节能型电感镇流器的特点

2.2.1 主要优点

（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。

2.2.2 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。

2.3 电子镇流器的特点

2.3.1 优点

（1）节能。荧光灯的电子镇流器，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。

2.3.2 缺点和应注意的问题

（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/Ｔ１５１４４－２００５）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》（ＧＢ１７６２５•１－２００３）。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。

3 直管荧光灯镇流器的选用

3.1 不应选用普通电感镇流器

国标ＧＢ５００３４－２００４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。

3.2 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，ＧＢ１７６２５．１－２００３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。

3.3 节能型电感镇流器的应用

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、直管荧光灯镇流器对实施“照明功率密度（LPD）”限值的影响

GB50034-2004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%。

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。近年来随着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：

荧光灯适用标准型调光电子镇流器l

荧光灯适用通用电压型调光电子镇流器l

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。

荧光调光镇流器与控制器的组合

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。

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。

虽然目前就单个造价而言，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。