電子式節(jié)能燈的裝配及原理

一、電子鎮(zhèn)流器式熒光燈
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　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器問世于八十年代初，由荷蘭飛利浦公司首先研制成功。由于它與傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器相比，特別在電性能上更有獨特之處。所以電子鎮(zhèn)流器是具有強大的生命力。
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　　電感式鎮(zhèn)流器與電子式鎮(zhèn)流器的比較見表一

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　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器的電路設計有多種多樣，在科學突飛猛進的今天，熒光燈電子鎮(zhèn)流器的設計正趨向集成化或模塊化，目的是使電路結(jié)構(gòu)簡單。電氣性能更可靠，穩(wěn)定，安全。下面介紹一種采用模塊和少量電子元件構(gòu)成的電子鎮(zhèn)流器電路圖。
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　　HD9712模塊內(nèi)部主要有整流、電流跟蹤和分級濾波組成。
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　　熒光燈電子鎮(zhèn)流器中的功率因數(shù)，燈電流波峰系數(shù)，電流諧波含量統(tǒng)稱三項技術(shù)指標。在一般熒光燈電子鎮(zhèn)流器中想實現(xiàn)三項指標的同時達到部頒標準是有困難的，采用HD9712模塊的電子鎮(zhèn)流器就可以實現(xiàn)該三項指標，并能達到標準中的“H”級所規(guī)定的指標要求。
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　　接通電源，電流經(jīng)F1、C1輸入HD9712電路的“1、2”腳。經(jīng)HD9712電路整流，電流跟蹤及分級濾波后從“3”腳輸出300V左右的直流電壓，作為鎮(zhèn)流器的工作電源；該電壓經(jīng)R2降壓后加到C3和D2鋸齒波產(chǎn)生器上。通過C3、D2產(chǎn)生一個鋸齒波脈沖去觸發(fā)振蕩器電路，使振蕩器開始工作。將工作頻率25 30KHz的高頻電壓送至L4和C4升壓后，將熒光燈管內(nèi)氣體電離，燈管點亮。同時少量電流通過C4構(gòu)成回路對燈絲起到輔助加熱作用，以保持穩(wěn)定照明。
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　　R5是起到軟啟輝的作用，延長燈管壽命而設。R1是過電壓保護電阻。
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圖2-8-1　電子鎮(zhèn)流器式瑩光燈電原理圖
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二、鹵鎢燈
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　　鹵鎢燈是八十年代末研制成功的一種新型光源。它具有發(fā)光效率高，體積小，重量輕、壽命長等特點。
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　　為了使這種體積小，發(fā)光效率高的新光源得到有效地推廣應用，科研人員又將小型的鹵鎢泡置入一種用石英玻璃制成的冷光杯中。其形狀如圖2-8-2。這種用石英玻璃冷光杯和鹵鎢泡組合而成的光源稱為“石英冷光射燈”（俗稱冷光源，或冷光燈）。它具有冷光。光照成束，冷光杯的角度根據(jù)需要可以選擇，有射程功能。普通白熾燈不可比擬的。
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　　所以，這種光射燈大量應用于商店商場的柜臺。櫥窗里作效果照射和照明。
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　　近年來由于人民生活水平的提高，居住條件不斷改善。冷光射燈裝飾于家庭也越來越普及。為使百姓生活安居樂業(yè)，冷光射燈還廣泛應用于保安產(chǎn)品上。
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　　由于冷光射燈的工作電壓均為超低電壓，6V、12V，功率20W，50W，所以，在實際使用中必須通過變壓器降壓后方可使用，一般50W，12V電感式變壓器其體積之大，重量太重，不宜在商場里大量使用。為此，科技人員相繼又推出一種電子式變壓器，其特點：體積小，重量輕，成本低，使用方便等。缺點有：電磁干擾（可以增加吸收回路將其干擾吸收）。電子式變壓器的線路圖：（12*8cm）
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　　工作原理和電子鎮(zhèn)流器基本相同，就是輸出電壓是經(jīng)鐵氧體變壓器隔離后降到12V去點然冷光燈。
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圖 2-8-2　電子式變壓器電原理圖
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三、高壓氣體放電燈
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說明：
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　　該小節(jié)內(nèi)容不屬于“電子節(jié)能燈”范圍。但高壓氣體放電燈是一種新型的電光源，使用十分廣泛，作為一項新科技知識，本小節(jié)作一簡單介紹，供教師參考。
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　　高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、鏑燈、氙燈等等，均屬高壓氣體放電燈。高壓氣體放電燈燈泡內(nèi)引出兩根電極棒，并充以各種不同成份的化學元素物質(zhì)，通電正常工作后，放射出不同色彩的光。工作電路如圖2-8-3。
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工作原理：
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　　在接通電源的瞬間，電源電壓經(jīng)鎮(zhèn)流器加到觸發(fā)器和燈泡兩端，燈泡不亮時電阻很大，呈開路狀態(tài)。觸發(fā)器在電源電壓（220V或380V）下立即開始工作，并產(chǎn)生3KV以上的脈沖高壓，施加在燈泡L兩端，將燈泡L內(nèi)常溫元素激活成氣體并擊穿，L呈低阻大電流狀態(tài)，因而燈泡L兩端電壓下降，約為30～50V左右，觸發(fā)器因電壓太低而停止工作。整個啟輝過程約0.8秒左右。隨著燈泡L內(nèi)氣體溫度升高，氣壓可達幾個大氣壓，工作電流逐漸下降至正常工作電流范圍，燈電壓也逐漸上升至正常工作電壓。由于燈泡L和鎮(zhèn)流器串聯(lián)，鎮(zhèn)流器限制了燈電流的增加，燈電壓始也始終低于電源電壓，并始終低于觸發(fā)器的開啟電壓，以保證燈泡長期穩(wěn)定地工作。
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　　從啟輝至完全進入正常發(fā)光狀態(tài)，約30分鐘左右。
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圖 2-8-3　　高壓氣體放電燈電原理圖
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用途：
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　　高壓鈉燈光效最高，經(jīng)濟實用，光色呈鈉黃色，穿霧能力特強，廣泛用于道路廣場的照明。燈泡功率有55～400瓦不等。
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　　現(xiàn)已研制出彩色金屬鹵化物燈，品種有紅、綠、藍、紫等多種色光，已廣泛用于建筑物的反光照明。金屬鹵化物燈啟輝時觸發(fā)電壓與功率均比鈉燈高。燈泡功率有100——1000瓦不等。
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　　鏑燈功率一般在300——3500瓦之間，光色為白光，一般用于建筑工地等大面積場合照明，電源電壓有220V、380V兩種。
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【 教學目標 】
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　　一、知道幾種常見高壓氣體放電燈的名稱和主要用途；
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　　二、知道兩種民用電子節(jié)能燈的名稱和用途；
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　　三、初步學會組裝一種電子節(jié)能燈。
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【 教學重點和難點 】
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　　重點：1.采用新型電光源的意義；
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　　　　　2.學會使用裝配圖的方法。
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　　難點：1.新型電光源的工作原理；
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　　　　　2.讀裝配圖。
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【 教學器材 】
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　　一、55～125W高壓鈉燈示教板一塊；
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　　二、電子節(jié)能燈組件一套，兩種成品燈各一只；
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　　三、電子節(jié)能燈組件安裝投影片一組。
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【 教學過程結(jié)構(gòu) 】
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一、新課引入（第一部分）
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　　（1）教師可以利用自制的錄象片、幻燈片或展示畫片等手段介紹3至4種新型電光源的名稱以及使用價值，以引起學生的學習熱情。
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　　（2）演示高壓鈉燈的觸發(fā)過程。
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　　（3）展示兩種電子節(jié)能燈。
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說明：
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　　（1）建議選用100W左右的鈉燈泡，演示時間不得超過1分鐘，否則光線會漸漸變得很亮，影響學生的視力。
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　　（2）也可用同功率的綠色金鹵燈直接替換鈉燈作演示。同一只燈泡再次觸發(fā)須待燈泡冷卻后進行。
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　　（3）高壓氣體放電燈的觸發(fā)過程（工作原理）不是本章節(jié)的重點內(nèi)容，但與鎮(zhèn)流器式日光燈的線路及工作原理有類似的地方，對照講述學生比較容易理解。
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二、簡述節(jié)能燈的節(jié)能原理
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說明：
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　　（1）一般在展示兩種電子節(jié)能燈的同時，用比較法點亮白熾燈，這僅僅說明了發(fā)光效率一個方面。由于初中學生知識有限，不要把大量時間化在“功率因數(shù)”問題上。
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　　（2）以上三種節(jié)能燈的工作方式和節(jié)能原理有所不同，既不能混為一談，也不必講得過細，建議“點到為至”。例如電子鎮(zhèn)流器式瑩光燈（日光燈）原理簡介：
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　　220V市電經(jīng)整流變成300V左右的直流電，再由開關(guān)電路來回震蕩和升壓，轉(zhuǎn)化為高頻脈沖電壓，即可直接點亮熒光燈管。電子式節(jié)能燈（又名電子日光燈）優(yōu)點是啟動快，無閃爍。開關(guān)電路本身能耗低，輸出功率大，功率因數(shù)可以做得很高，若配上高效燈管，節(jié)能效果更佳。電子式節(jié)能燈對器件要求較高，且成本（暫時）較高，大部分低價位成品的功率因數(shù)僅僅是0.55，有待于進一步提高。
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三、電子節(jié)能燈的安裝步驟（第二部分）
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　　1.對照圖紙，先連接低壓端或接燈管的一端導線；
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　　2.連接高壓端或電源進線端導線；
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　　3.加強電源端絕緣，引出電源線。
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　　4.用自攻螺絲固定印板和塑料外殼
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　　5.安裝燈管或燈泡（冷光燈除外）
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說明：
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　　（1）組織學生組裝電子鎮(zhèn)流器式瑩光燈（電子日光燈）或電子變壓器式鹵鎢燈（冷光燈）時，應根據(jù)現(xiàn)有條件和貨源情況任選一項。
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　　（2）為便于學生實習，印刷線路板應適當寬松些，零件適當厚實些，印刷線路板的輸入與輸出端應有明顯標志。
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　　（3）在組裝、調(diào)試過程中，學生絕對不能直接接觸220伏電壓。要求供應廠商提供耐壓在3000伏以上絕緣外殼，耐壓在3000伏以上的高頻變壓器（冷光燈）。
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　　A.操作工藝要求：
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　　（1）選擇兩種不同顏色的導線作輸入線和輸出線，以示區(qū)別；
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　　（2）用20w內(nèi)熱式電烙鐵進行焊接，每焊點焊接時間不超過3秒鐘；
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　　（3）焊點光亮無虛焊，無毛刺；
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　　（4）選用軟護套線做220伏電源線；
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　　（5）相線斷開關(guān)。
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　　B.技術(shù)關(guān)鍵：
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　　（1）供應廠商必須提供質(zhì)量無問題的，初步調(diào)試好的組裝件，并保證有絕對互換性。
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　　（2）盡量避免或減少焊接工作。允許有一定基礎的學生做少許焊接工作，但不適宜大面積推廣。
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C.典型錯誤及防止方法：
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　　（1）導線選擇 電源線可選雙芯軟護套線做電源線，絕對不可用燈頭線替代。冷光燈燈座的接線應采用高溫導線，并加高溫套管。除電源引出線外，其它導線可采用硬線BV 1×1/0.5或軟線RV 1×16/0.15。
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　　（2）焊接 助焊劑使用過多，或烙鐵長時間空燒，定將烙鐵頭“燒死”發(fā)黑，是初學者易犯的常見錯誤，造成假焊的主要原因。避免假焊現(xiàn)象的發(fā)生，請參考《勞動技術(shù)·電子技術(shù)》有關(guān)內(nèi)容的說明。
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　　（3）導線與導線的連接 連接導線太短，造成裝配困難；進線與出線搞顛倒了，如不及時發(fā)現(xiàn)糾正，通電后后果嚴重；導線裸露部分沒有用絕緣膠布包纏，導致發(fā)生短路事故。相關(guān)內(nèi)容請參閱本章第一節(jié)。
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　　（4）固定 自攻螺絲沒旋緊，數(shù)量不到位。
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【 學習評價 】
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　　1.學生作品完成以后，根據(jù)測試手冊P.11相關(guān)內(nèi)容，展開自評和學生互評，填好表格。
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　　2.凡是測試手冊上需要考核的項目，希教師給以評定后，記載在手冊上。
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　　3.對于整個作品完成的優(yōu)劣，希望教師亦給予一個最后的評定。?

圖2-8-4　電子日光燈 圖2-8-5　電子節(jié)能燈外型
圖2-8-6　電子節(jié)能燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖2-8-7　冷光燈杯?