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電子鎮流器簡介電子鎮流器因其顯著的節能效果,體積小、重量輕、高可靠性,已經在緊湊熒光燈、日光燈、一體化燈等廣泛應用,取得良好的經濟效益和社會效益,隨著電子技術不斷發展,電子元器件可靠性不斷提高,而成本大幅度降低,HID燈電子鎮流器將成為綠色照明工程的重要部分。
HID燈(高強度氣體放電燈)是目前國際上廣泛使用的新一代高效光源,去年僅我國生產的金屬鹵化物燈泡、高壓鈉燈多達1480萬只,而且隨著基礎建設不斷加大,HID燈的用量每年都會有較大的增長,因此合理設計配套HID燈用的電器附件是非常重要的,而使用電子鎮流器可以取得很好的性能價格比,以下本文就主要的幾個方面介紹電子鎮流器的性能特點與應用,并對如何進一步推廣使用HID燈電子鎮流器提出探討意見。
二、電子鎮流器的主要優點
1、具有顯著的節能效果,這主要的是:
※ 在同等條件下,要得到相同的照度,相對于傳統電磁式鎮流器,使用HID燈用電子鎮流器,其輸入功率普遍可減少10%以上,因為燈泡采用高頻或低頻方波電流點燈工作時,其系統發光效率得到提高。
※ 電子鎮流器自身的損耗小,我公司生產的250W電子鎮流器效率可達92%以上。
※ 功率因數高,可達0.99,提高發電廠供電能力并降低輸電線路損耗。
※ 由于電子鎮流器具有穩定的燈輸出功率(我公司生產的電子鎮流器,電源電壓變化±15%時,燈輸出功率變動小于3%),而使用電抗式鎮流器的燈輸出功率會隨電源波動超過10%以上,因此,在設計時,為保證在電源電壓波動范圍內滿足設計照度,均按電壓波動的下限(-10%)設計,這樣在正常電壓使用時,燈從電源取得的輸入功率將超過正常功率約10%,既造成燈泡過載,縮短燈壽命,也造成不必要的浪費。但是,如果使用電子鎮流器,由于電子鎮流器有穩定輸出功率的特性,不存在此類問題,達到同樣的設計效果時,其從電源輸入的功率可以降低10%以上。
以上可見,電子鎮流器的節電效果是非常顯著的。
2、可以大量節省資源
從所周知,傳統的電磁式鎮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,如采用電子鎮流器就可以大大降低資源損耗,以400W金屬燈(電感鎮流器)為例,需要銅2.0公斤,硅鋼片4.0公斤,而使用電子鎮流器,只需要銅約0.4公斤,不需要硅鋼片。
3、比傳統的電感式鎮流器電路具有更優越的點燈參數,可以取得更好的,點燈效果。
主要的表現在如下方面:
※ 輸出燈功率恒定,電路設計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%,對于電源電壓波動大的場合,電子鎮流器更顯示其優越性。
當燈啟動時,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,當燈功率達到額定功率值時,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,可以得到兩個很好的效果:
① 點燈功率恒定,使得燈泡顏色較為一致。
② 根據HID燈工作特性,HID燈壽命后期,燈泡管壓會逐步升高,這時在傳統電磁式鎮流器電路中,電磁式鎮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,這會加速燈的老化,進而又使燈管電壓提高,如此下去,使燈泡快速壽終。而在使用電子鎮流器電路時,從圖中的曲線中可以看出,當燈電壓提高時,燈電流隨之下降,燈功率保持不變,使HID燈泡能獲得更長的壽命。
※ 功率因數>0.99,提高發電廠供電效率和質量,降低總輸電線路設計安裝成本。
※ 電流總諧波THD≤10%,相對于傳統電磁式鎮流器THD≥15%能減少對電源的污染。
※ 由于電子鎮流器采用高頻或低頻方波電流點燈,燈瞬時輸出功率恒定因此,其光輸出無頻閃,改善照明效果。
※ HID燈的點燈電路一般采用高壓啟動,一些燈泡啟動特性差,或是燈泡點過一段時間后啟動困難,特別是在熱啟動時,傳統的點燈電路就極易產生輝光拉弧放電,長時間無法進入弧光放電過程的現象,這會損傷燈泡電極,降低燈泡壽命。該公司設計生產的電子鎮流器可以有效地克服這一缺點,采用間隔脈沖觸發,因而可以克服因啟動困難而降低燈泡壽命,同時還有良好的保護功能,當出現燈輸出短路,燈輸出開路,過熱等異常情況時,具有自動保護功能,提高了電子鎮流器工作的可靠性。
4、電子鎮流器可以很簡單地實現各種自動控制,實現對燈光的智能化控制,根據燈泡的特性,鈉燈泡可調范圍為40--100%,而金鹵燈泡也可達50--100%,這對于許多場合是需要的,可以滿足照明的可控制要求,同時可以節約大量的電力。
實現HID燈光控制的方法有多種
①0-10V控制系統,通過檢測人體信號進行控制。如在道路、超市、倉庫、加油站、寄車場等。
②時鐘控制,典型應用于路燈照明,設定不同程序,使路燈在每天24小時不同時段內,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能。
③手動開關調光,高壓鈉燈、金鹵燈都可以在寬范圍內通過調節輸入到燈泡的功率大小來實現連續無抖動的調節。
5、體積小、重量輕、安裝方便。
三、電子鎮流器可靠性研究
隨著電子技術的飛速發展,電子元器件質量不斷提高,使電子鎮流器可靠性有了基本保證,因此,當前日光燈、節能燈的點燈電路已經大量的為電子鎮流器所取代。對于將電子鎮流器大量應用在HID燈上,必須解決HID燈用電子鎮流器的可靠性問題和其性能價格比。 HID燈較日光燈、節能燈等有更為復雜的物理過程,必須深刻地了解HID燈的特性,才能有效地設計出可靠的電路。如HID燈的“聲共振”是點燈過程中放電極不穩定的一種現象,嚴重時造成燈熄滅,無法正常工作,在設計上,我們做了如下考慮:
① 保持燈瞬時輸出功率為恒定,如采用方波電流驅動就可得到燈瞬時輸出功率恒定的輸出特性,進而保證不發生HID燈的“聲共振”現象。
② 電子鎮流器異常狀態下的自身保護。當出現燈輸出短路,燈輸出開路,燈失效,安裝環境過熱等異常情況時,具有自動保護功能。
③ 燈輸出功率恒定,包含二個方面,一是電源電壓波動,燈輸出功率不變,二是隨著HID燈(尤其是高壓鈉燈)在整個燈泡壽命期內,燈電壓大幅變化,燈輸出功率保持不變。只有保證了這二個方面,才是真正意義上的恒功率輸出電子鎮流器。
④ 對整個電子鎮流器所使用的功率器件,采用ZVS(零電壓開關),ZCS(零電壓開關)大大降低了功率器件的電壓電流應力。
⑤ 使產品溫升控制在規定值內。對整個電子鎮流器內部結構進行熱設計,選擇理想的散熱材料,保證電子鎮流器有效地散熱。
四、HID燈用電子鎮流器性價比及其應用前景
我們只有全面地了解HID燈電子鎮流器的應用價值、其綜合的經濟指標與不斷提高的可靠性,才能促使它在實際中的應用成為現實, 目前制約HID燈大量應用的因素,主要有四個方面:一是可靠性,要完全地克服HID燈點燈過程中產生的“聲共振”現象,HID燈用電子鎮流器電路結構遠比日光燈電子鎮流器要復雜得多,選用的元器件數量數倍于日光燈電子,因此,元器件失效的機率也高。同時,我國目前HID燈泡生產廠家多,燈泡的標準不一,燈泡與電子鎮流器沒有很好匹配,也會降低其使用效果,電子鎮流器生產廠家必須嚴格篩選元器件,使產品可靠性提高。二是電子鎮流器對使用環境的要求,使得對燈具設計提出了新要求,對目前大量發展的一體化燈具,難以安裝使用,主要是電子鎮流器一般要求工作環境溫度應低于55℃,使電子鎮流器外殼溫度保持在75℃以下,來保證電子鎮流器的使用壽命,因此,設計美觀大方,有良好散熱效果的燈具,需要燈具同行的密切配合。三是大功率電子鎮流器的散熱問題,是影響電子鎮流器壽命的重要因素,因此,設計實用型的大功率電子鎮流器還有待于完善。四是價格,雖然其綜合經濟效益高,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,價格必然會大幅增加。但隨著電子技術快速發展,以上問題都會不斷得到改善,HID燈電子鎮流器必將成為綠色照明電器而被廣泛的關注和應用。
小結
HID 燈電子鎮流器具有良好的點燈參數,其綜合經濟效益高,并降低對電網污染,這對于我國實現綠色照明工程將會有極大的推動作用,是盡快達到節能10%目標行之有效的措施,因此,可以相信,如同節能燈、日光燈等電子鎮流器一樣,HID燈用電子鎮流器也將會迅速得到應用。通過對中電能公司電子鎮流器產品在國內外多條道路上的使用表明,該產品不但具有顯著的節能效果,而且可以明顯地延長燈泡的使用壽命,深受用戶歡迎。
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