可调光荧光灯电子镇流器的研究【文献综述】

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毕业论文文献综述电气工程及自动化可调光荧光灯电子镇流器的研究摘要：随着电力电子技术的发展及集中光控系统的应用，可调光的高频电子镇流器作为一种节能照明电器，解决了限制荧光灯普及的问题，并进一步向集成化、模块化、多功能、高可靠、长寿命和大功率方向发展，它与各种新型电光源一起正在形成充满生机的新兴产业。关键词：荧光灯；电子镇流器；节能；可调光一、荧光灯电子镇流器的起源和发展自1938年荧光灯问世以来，人们一直采用电感式镇流器与启辉器来使荧光灯工作[1]。但是这种电感式镇流器存在重量重、体积大、自身耗能多、噪声大、荧光灯发光有严重的100/120Hz闪烁等缺点[2]。20世纪70年代末，工业电力电子学和照明学的结合发展了照明电子学，人们成功研制了代替电感镇流器的电子镇流器。而电子镇流器正可以克服电感镇流器的这些缺点[3]。采用电子镇流器的荧光灯，由于工作在高频下，灯管发光效率提高，加之电子镇流器自身功耗比电感镇流器小，整个荧光灯系统的效率远高于传统的电感镇流器系统，可以有效地提高供电系统的电网利用率，节约了电能。另外，电子镇流器还有无频闪、低噪声、体积小、重量轻及容易实现调光与智能化等诸多优点，对提高照明系统能效和质量有明显优势。经过十几年的发展，如今荧光灯电子镇流器技术变得越来越成熟，被越来越多的消费者所接受[4]。二、可调光电子镇流器众所周知，现代人们生活的方方面面都离不开照明。据统计，全世界约有20%的电力能源消耗在照明上。在全球性的提倡可持续发展、缓解气候变化的大背景下，节约能源，提高能源利用率已成为首要任务[5]。为电子镇流器增加可调光功能，是提高照明系统能源效率的重要措施之一[6]。荧光灯可调光的一个最大的优点就在于节能，其优越性主要体现在以下两个方面：1、在实际使用中，比普通电子镇流器还要节电30%。2、光效比普通白炽灯和钨丝灯效率高80%。可调光电子镇流器的结构组成包括干扰抑制滤波电路、输入整流滤波电路、高频DC/AC逆变和灯控制电路、调光输入和一个镇流器控制电路。与传统的非调光电子镇流器相比，可调光电子镇流器需要提供一个供用户可控的调光控制输入端，并采用适当的方法检测灯电压、灯电流和灯功率，利用反馈电路调节用户设定的灯亮度，从而实现荧光灯的亮度可调[7]。4 可调光电子镇流器常用的调光方法主要有以下几种：A、可变电阻调光法就是在灯管处串联一个可变电阻，通过改变与灯管相串联的可变电阻的电阻值来改变灯的电流大小，从而实现调光功能。但是，串电阻调光的方法在调光过程中会产生很大的热量，而且效率低，所以这种方法现在已经很少有人使用。B、调频调光法在电子镇流器的正常工作频率下，荧光灯负载的功率会达到最大（100%输出功率），而对工作于调频调光工作方式下的电子镇流器，工作频率在开关控制下会发生变化。当电子镇流器的工作频率变大时，相应镇流电感的感抗加大，导致加到灯负载的工作电流下降，从而达到降低灯输出功率的效果，最终实现荧光灯的调光功能[8]。中国期刊网《一种调频式可调光荧光灯电子镇流器》一文就阐述了荧光灯调频调光的方法，主要包括EMC滤波整流电路、输入电压采样电路、PFC升压电路、半桥驱动电路、DC-AC半桥逆变电路、点火电路、微处理器、灯电流灯电压采样电路。文中所阐述的调频调光法没有采用专用的控制集成电路，而是采用通用的控制器，通过脉冲调频调光来实现，总体结构简单，可以方便地扩展各种调光接口，实现数字化调光[9]。总的来说，调频调光法电路简单，且易于控制，但是也具有它自身的局限性。灯的调光范围由调频范围决定，如果调频的范围不大则灯的调光范围也不大，调光不能超过灯的额定功率。C、脉冲占空比调光法通过调节高频逆变器中功率开关的脉冲占空比来实现输出功率的调节。半桥逆变器的最大占空比为0.5，以确保两个功率开关管有一个死时间，以免两个功率开关管由于共同导通而损坏。如果功率开关的脉冲占空比太小，电感电流就不能连续，将失去ZVS工作特性，并且由于供电直流电压较高而使功率开关管上的应力加大。这种不连续电流导通状态将导致电路的工作可靠性降低和加大EMI辐射[10]。D、脉冲调相调光法通过调节半桥功率逆变器中两只功率开关管的导通相位来调节灯电路的输出功率，从而达到荧光灯调光的目的。脉冲调相调光法主要有以下特点：1、灯的功率可调至1%。2、可在任意调光设定值下启动。3、可应用于多灯场合。4、调光相位与灯功率的关系线性好。4 《相位控制高功率因素可调荧光灯电子镇流器》一文中提到一种新型的荧光灯调光电路，就是通过在调光器中引入电源电压信号处理装置，使电源进线由原来的单纯传递电能转换为同时包含了控制信号，从而实现了荧光灯亮度可调[11]。三、可调光荧光灯电子镇流器现状随着电子镇流器技术的不断创新和发展，高光效荧光灯照明使用可调光电子镇流器智能化控制已成为现实。环球迈特的可调光电子镇流器产品，自1999年以来，首先在美国市场上推出2D58W/65W可调光环形荧光灯管落地灯、台灯的系列产品。直至今日，已拥有市场上规格系列最全、使用量最广的各类荧光灯调光系列产品[12]。电子镇流器的优点是明显的，但是其自身的缺点也是不容忽视的。国产电子镇流器的一致性和可靠性较低、寿命短，有些类型的电子镇流器的可靠性还没有电感镇流器高,和荧光灯的匹配程度不高。还有，电子镇流器电路采用的器件多于电感镇流器，所以成本也大大提高了，又因为电子镇流器还处于研究阶段，技术还不够成熟，所以性能还达不到要求。这应该也是电子镇流器不能普及的一个重要因素[13]。四、总结随着人们对照明质量要求的提高，传统的固定亮度的荧光灯已逐渐不能满足人们的要求，也不利于节约能源。在不需要电子镇流器满功率运行的场合下，采用调光控制时，不仅能节能，还能延长灯的使用寿命。可调光模式的荧光灯电子镇流器不仅响应了绿色照明的主题，而且也是荧光灯未来发展的趋势。伴随着电子镇流器技术的不断更新和成熟，可调光模式荧光灯会得到越来越多人们的接受和认可[14]。参考文献：[1]毛兴武，祝大卫.电子镇流器原理与制作[M].北京：人民邮电出版社，2003，7.[2]刘虹.绿色照明概论[M].北京：中国电力出版社，2009，1.[3]陈传虞.电子节能灯与电子镇流器的原理和制造[M].北京：人民邮电出版社，2004，8.[4]路秋生.高频交流电子镇流技术与典型应用电路[M].北京：人民邮电出版社，2007，8.[5]路秋生.常用电子镇流器电路及应用[M].北京：人民邮电出版社，2006，5.[6]李向东.荧光灯电子镇流器应用分析[J].广西城市建设,2006，5（1）：60~62.[7]毛兴武，祝大卫.新型电子镇流器电路原理与设计[M].北京：人民邮电出版社，2007,9.[8]MarcioAlmeidaCoetc.High-Power-FactorElectronicsBallastBasedonaSinglePowerProcessingStage[C].IEEETransactionsonPowerElectronics,Vol.47,No.4,August2000:809～820.4 [9]章剑雄，唐耀宗，石航波，来佳立.一种调频式可调光电子镇流器[P].中国：CN101702863A，2010-05-05.[10]毛兴武，祝大卫.电子照明用新型集成电路与元器件及其应用[M].北京：机械工业出版社，2006，5.[11]石季英，杨亮，张红颖，吴俊昭.相位控制高功率因素可调荧光灯电子镇流器[EB/OL],[2010-11-3].http://epub3.cnki.net/grid2008/detail.aspx?QueryID=4&CurRec=1.[12]ChinS.Moo,YingC.Chang,YungH.Huang,HornN.Chen.ModelingofFluorescentLampsforDimmableElectronicBallasts[EB/OL].[2010-10-9].http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=563884.[13]路秋生.高频交流电子镇流器技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2004，4.[14]路秋生.可调光电子镇流器控制集成电路的原理与应用[J].光源与照明，2010，9（3）：5~27.4