电子镇流器的原理及维修.doc

电子镇流器原理与维修节能灯日渐普及，由于电子镇流器减少铁耗，节省能源，是灯光源发展的方向。节能灯的故障大部分出在电子镇流器。现介绍常见故障的修理方法。由于线路直接与市电相通，有触电的危险，修理时最好准备一只隔离变压器，既安全又便于通电检查。首先应进行外观检查，然后可通电检测。加电之前用万用表测A、B两点应有几十千欧的阻值；加电后A、B点应有300V直流电压，灯管应能起辉；若不亮应弄清故障点在触发电路或串谐起辉电路。用交流500V挡监测灯管两端有无交流电压，若有交流电压说明电路已起振，故障点在串谐起辉电路，可能是起辉电路漏电；若无交流电压，可能为起辉电容击穿短路或没有起振，应重点检查触发电路。图2中的C2、R1、D；图1中的R2、R3阻值增大或V2性能变差，提供的偏流不足不能使V2进入自激状态，只要适当调整阻值就会起振。C2漏电使双向二极管达不到转折电压，V2也不能进入振荡状态，可换一只双向二极管一试。触发管至b极串接的电阻增大，加上管子的值偏低时就很难起振。对三极管的要求：瓦数大的灯管配用三极管的PCM、ICM也要大些，两只三极管交替工作在饱和导通、截止状态，ICM要足够大才行。一般3040瓦灯管均用MJE130057或BUT11A，并加有铝板散热器，以免夏天环境温度升高就可能超温损坏。常用的高反压管有2SC2482、DK52、DK53等，除2482外均可加装散热板，若是散热板与管子c极导通的就有高电压，要注意绝缘并防止极间短路。几种典型故障分析：1、灯管能起辉，但有明显闪烁，图1中C4、C5有一只容值减小；这两只电解电容既起电源滤波作用又参与振荡，容值减小充放电电流也要减小，会导致灯管闪烁。2、灯管不起辉且仅为两端发亮(有时发红)，大多是起辉电容击穿，时间一长灯丝要受损，这在双U型灯中最敏感。此外，图2中的滤波电容值减小到1F以下或起辉电容容值过份偏小会出现滚转光圈(也叫螺旋光)并伴有闪烁。3、3040瓦直管日光灯的镇流器分两部分装于灯管两端，为方便更换灯管，灯丝与线路采用可拆卸式弹性连接(这点与U型节能灯不同)。应注意：装上灯管后要检查灯丝与线路可靠接通后，才通电，如果通电不亮再调整灯管，在调整过程中极易损坏三极管。因为电子镇流器工作在20kHz以上高频振荡工况下，灯丝是振荡回路的一部分，回路中的电感、电容都是储能元件，灯丝回路间断性通断，线路中势必出现幅值很高的尖脉冲，很容易击穿三极管。对于电感式镇流器日光灯通电后调整灯管是司空习惯的，而电子镇流器日光灯则应先关断电源再调整。小瓦数炭膜电阻焊接时间不能太长，过份受热会使两端引线帽的压接处松动，阻值变大且不稳定；特别是在三极管b极串接电路中，就会出现间断性振荡，甚至击穿管子，且不易检查出故障点，最好用不小于1/4瓦的金属膜电阻。附图3图10为常见的日光灯电子镇流器测绘电路图（图9、图10待续）。电子镇流器具有体积小、重量轻、适应电源电压范围宽、启动快、不闪烁、效率高等优点，因而得到广泛应用。本文简介两种常见电子镇流器的电路及检修。按实物测绘的电路图如图1、图2。电路简介市电经D1D4整流后，由C1、C2分压、滤波得到150V左右的电源。在图1中：电源经R3、R2对C3充电，当C3两端电压达到18V后，D7导通，Q2正偏导通，经振荡变压器B耦合，当Q2由导通变为截上时，Q1则由截止变为导通。这样Q1、Q2交替工作形成振荡状态。振荡信号经L3升压输出使L、C6组成的串联谐振电路谐振，产生较高的谐振电压使灯管燃亮。在图2中：电源经R3、R6对C5充电，当C5充电达到0.7V左右时Q2导通，其余跟图1电路一样就不再重复。其他类型的电子镇流器的工作原理大同小异，图1、图2电路可作参考。常见故障检修1荧光灯不亮从检修实践看，该故障大多是由C6的耐压不够所引起的，在图1中C6的耐压值为1.2kV，击穿后现象为无光；图2中C6的耐压为630V，击穿后现象为无光但灯丝微微发红。只要将其更换为同容量的耐压为2kV的瓷片或CBB电容，故障即可得到根除。其次就是Q1、Q2质量欠佳而损坏，这类故障只要用同类型的正品元件更换即可。若无此两种型号管，可用常见的2SC2611替代。其他元件的故障率一般较低，但对图2中C5也须注意，因其存在反向充电问题，也是检查的重点。2.灯管能点亮但发光弱这类故障主要是由于供电不足或激励不足造成的，应重点检查Q1、Q2的性能是否变差；图1中的R4、R5、R6、R7、R8的阻值是否变大等；图2中的R3、R4、R5、R7、R8的阻值是否变大，C4、C5是否失效等。3灯管故障这类故障现象主要为灯管两端发黑，应予以更换.电感镇流器 电感镇流器（inductance ballast）是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。 在日光灯中用到。 编辑本段相关国家标准日光灯电子镇流器与日光灯配套使用，为保证日光灯能正常点燃，并达到各项性能指标，电感镇流器应符合国标GB15143和GB/T 15144的要求 1.额定电源电压及电压变化范围。镇流器外壳或在交流输入端的接线端处，应明确标志该参数。若标明的电压范围很宽（如100250V），选用时就要慎重。因为100V就能正常启动的镇流器用于工频电压为额定值或更高（240V）的场合时，串联谐振电容两端的电压非常高，不仅对灯管有影响，而且可能会损坏其它元件 2.额定输出功率2.额定输出功率或与电子镇流器匹配的灯管功率、型号及所带的灯管数。灯管功率应与电子镇流器匹配，有的镇流器号称可配接1640W日光灯，不宜选用。因为镇流器承载的最佳功率是一定的，不可能适应如此大范围，这种镇流器不可能满足日光灯的各项性能指标 3.线路的功率因素。尽管国家标准没有设置下限值，但在额定电源电压、额定频率下，与日光灯配套后的线路功率因素以0.90为好。4.电源电流谐波含量标志L或H。电感镇流器与日光灯在额定电压下工作，达到稳定工作状态后，带L和H标志的电子镇流器其电源电流谐波的含量不超过国标GB/T 15144和GB T 17263的规定 编辑本段节能电感镇流器在道路照明中的应用前景：经济的繁荣加速了城市化的进程，同时带动了市政建设快速发展，作为城市形象窗口的道路照明建设和管理也得到了前所未有的大发展。城市照明不仅使城市亮了起来，更为居民的夜晚出行提供了安全、有序的环境。但随着道路照明建设的日渐完善也为各级政府带来了更多的财政负担，近年来采取的一系列的节能节电措施也取得了明显的效果，其中节能电感镇流器的作用功不可没。节能电感镇流器与一般传统电感镇流器的区别在于3个基本参数：镇流器功耗限定的上限值，系统功率因数的最小值和最大启动电流。镇流器的自身损耗大，将产生较高的温升。温升值太高不但耗能而且影响镇流器的安全使用，因此减少镇流器自身能耗意义很大。节能型电感镇流器的转换效率要比普通电感镇流器高，自身损耗小是其主要技术指标。为了使我国的照明电器在向节能环保方面发展的道路上能更理智、更全面，由于众多专业人员对节能电感镇流器在节能及综合方面的良好评定，使行业的各种市场因素开始被调动起来，在今天的各类照明工程与市政工程中，人们首选的是节能型电感镇流器，其原因就是普通型电感镇流器的可靠性达不到节能型电感镇流器的水平，所以节能电感镇流器是永久使用场合的必选产品。国际铜业协会（中国）在这方面为节能电感镇流器的研究和宣传付出了长期的努力镇流器 镇流器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20多年历史。目录 1. 优点 2. 缺点和应注意的问题1. 1 不应选用普通电感镇流器 2. 2 电子镇流器的应用 3. 3 节能型电感镇流器的应用 4. 4、直管荧光灯镇流器1. (1) 镇流器选型 2. (2) 镇流器的能效因数（BEF） 3. (3) 镇流器能效比较1 高压钠灯和镇流器 1. 11高压钠灯的特性曲线 2. 12高压钠灯镇流器的特性曲线 3. 13高压钠灯镇流器的四边形图 4. 2 金卤灯和镇流器 5. 21常用的金卤灯镇流器及工作电路 6. 22金卤灯对镇流器工作电路的选择镇流器是什么镇流器分电子镇流器和电感镇流器 镇流器对照明质量和照明能效的意义 镇流器的来源与发展20世纪70年代出现了世界性的能源危机， 大功率电子镇流器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。 编辑本段镇流器的类别 荧光灯镇流器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，世纪年代末进入市场，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。 节能型电感镇流器的特点主要优点（1）节能。 电感镇流器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，使灯的总输入功率（灯管和镇流器功率）下降。 （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。 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cos高的产品，如谐振式电感镇流器）； （3）消耗金属材料多，比较重。 电子镇流器的特点优点 EEFL镇流器（1）节能。荧光灯的电子镇流器，多使用频率供给灯管，使灯管光效比工频提高约（按长度为尺的灯管），且自身功耗低，使灯的总输入功率下降约，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0.70.8。 （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。 缺点和应注意的问题 40W低压无极灯镇流器（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（/）已经取消了原标准规定的电子镇流器的分极（级和级），其谐波限值应符合电磁兼容限值谐波电流发射限值（）。该标准的类照明设备的谐波电流限值如表所示。 使用者应关注到表注中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： 谐波含量大； 流明系数低； 可靠性不高； 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。 直管荧光灯镇流器的选用1 不应选用普通电感镇流器国标 荧光灯调光镇流器规定，“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级产品，我国国标也明确规定不应选用。 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）选用小于荧光灯时，如前所述，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（）不应低于。欧盟规定了镇流器的能效等级，也相应规定了流明系数。 3 节能型电感镇流器的应用 镇流器铁芯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，这些厂家标明是级或级产品，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%。 合理选择镇流器 数字镇流器驱动频率曲线镇流器是气体放电灯不可少的附件，但自身功耗比较大，降低了照明系统能效。镇流器之优劣对照明质量和照明能效都有很大影响。其选择要求叙述如下。 (1) 镇流器选型按建筑照明设计标准规定，直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器；高压钠灯、金卤灯应配节能型电感镇流器。总之，不能再采用传统的功耗大的普通电感镇流器。 (2) 镇流器的能效因数（BEF）BEF值是衡量其能效优劣的参数，但是BEF值很不直观，要经过换算，才能看出其能效之高低。BEF值表达见式（2）： （2） 式中： 镇流器的流明系数； 线路输入功率，等于光源额定功率和镇流器功耗之和，W。 我国制订了3种气体放电灯的镇流器的能效标准，是采用BEF值评价。 (3) 镇流器能效比较直管荧光灯电子镇流器（以下简称EB）和节能型电感镇流器（以下简称SLB）的能效比较：由于EB是用几十千赫的高频电流供给灯管，使灯管的光效比工频时提高约10%，加之其自身功耗更小，所以配EB比SLB具有更高的系统能效。 CELMA关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分表1为欧盟CELMA组织关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分，这个规定很直观，也比较科学，切合实际，而且和我国的GB50034-2004的规定很贴合。 表1 CELMA关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分 光源 额定功率 （W）灯的实际功率 （W）不同能效等级的系统输入功率（W）A1A2A3B1B2CD50Hz 时高频 时可调光电子镇流器低损耗电子镇流器电子 镇流器超低损耗电感镇流器低损耗电 感镇流器普通电 感镇流器高损耗电感镇流器151513.5916182123252518181610.519212426282830302416.53133363840403636321936384143454558585029.5555964677070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： l 荧光灯适用标准型调光电子镇流器荧光灯适用通用电压型调光电子镇流器 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。 汽车hid镇流器系统框图伴随市场的发展，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。 HID灯对镇流器的要求及工作电路的选择沈季平 发布时间：2006年12月28日 19时56分 HID灯是一种高气压放电灯，其放电的“伏一安”性能呈负阻特性，因此在灯的工作电路中需连接限流器件，即通常称为镇流器。HID灯多数工作在交流状态下，采用电抗器件作为镇流器。HID灯有不同的种类，根据灯的类型及其应用的需求，可配置不同形式的镇流器电路，以求得镇流器电路和灯的最佳匹配。作为一般照明用的常用HID灯有高压汞灯、高压钠灯和金卤灯。高压汞灯是HID灯中发展最早的光源，产品性能稳定，配套的镇流器电路较成熟。高压钠灯和金卤灯是近代发展的高效节能新光源，要求镇流器能和灯有很好的匹配，以取得更好的综合效果。 1 高压钠灯和镇流器高压钠灯和高压汞灯在性能上有所不同，高压钠灯内不仅有汞，还充有钠，在灯工作期间，钠和汞以液钠汞气的形式贮藏在放电管的冷端部分。高压钠灯在寿命期间，灯功率随着灯电压的变化而发生变化。这和高压汞灯的情况有所不同，高压汞灯在功率发生变化时灯电压相对地保持稳定，因为高压汞灯工作时灯内的汞蒸气压处于饱和状态下。高压钠灯的灯电压和灯功率的关系是基于在放电管内包含着过量的钠汞气而造成的。在灯工作期间，只有部分的汞和钠形成蒸气压，蒸气压的高低也即反映在灯电压上，它取决于放电管“冷端”处的温度。冷端温度的变化造成蒸气压的变化，产生灯电压的变化，从而发生灯功率的变化。在一定的功率范围内灯电压和灯功率的关系近似于线性关系。 11高压钠灯的特性曲线高压钠灯的灯功率和灯电压的线性关系曲线称为灯的特性曲线，对于一个特定的灯的特性曲线，可通过在一定范围内改变电源电压或镇流器的阻抗，从而改变灯的电压和功率得到，如图1所示。当灯电压等于设计电压时，灯功率将达到设计目标功率。对相同型号，相同功率的灯有近似平行的特性曲线，如图2所示。对于那些有较高灯电压的灯，其特性曲线斜率的陡度会减小。 12高压钠灯镇流器的特性曲线当高压钠灯在恒定的输入电压下连续工作时，灯电压和灯功率的变化会遵循着镇流器的特性曲线。如图3为两种典型镇流器的特性曲线。该曲线可通过测量一批带有不同特性曲线灯的灯电压和灯功率得到，或对同一个灯通过外部方法，使放电管的冷端温度升高来变化灯电压和灯功率得到。当电源电压变化时可得到一组镇流器特性曲线。如图4为在额定电源电压升高或降低时对镇流器特性曲线的影响。 13高压钠灯镇流器的四边形图在高压钠灯的使用系统中存在着各种因素的变化，如：电源电压的变化、灯性能随时间的变化、灯具内反射器效率的变化、使用环境的变化等等，如何使镇流器的特性曲线适应这些动态的变化?高压钠灯的国际标准中以边界图的形式，要求镇流器能确保灯在寿命期间及任何动态变化的状况下，其电气性能参数变化限制在一定的范围内。如图5所示，高压钠灯为镇流器特性曲线规定了一个四边形图。 四边形图的上部代表着高压钠灯最大功率的极限。最大功率的极限取决于放电管最大可允许的工作温度。最大功率线通常设置在超过灯泡标称功率的2030左右。 四边形图的下部代表着高压钠灯最小功率的极限。设置最小功率线以确保能满足灯泡的升温特性、灯泡工作的稳定性、可接受的光的输出效率，以及光色性能等。最小功率线通常设置在低于灯标称功率的2030附近。 四边形图左边的最小灯电压线为灯可接受的最小灯电压的灯特性曲线。对于每种规格的高压钠灯所认同的最小灯电压都已规定在灯的性能参数表中。 四边形图右边的最大灯电压线表示为灯可允许的最高灯电压时的灯特性曲线，该曲线考虑了灯中可能出现的最大灯电压、灯寿命期间灯电压的上升、密封式灯具内灯电压的上升，以及其他变化因素。如果灯电压超出最大灯电压曲线之外，这时镇流器将不能确保灯能稳定地或持续地工作。 因此，上述四边形图可作为高压钠灯工作系统的一个规范，它包含了灯和镇流器两者的要求，也考虑了其他因素的影响。四边形图概括性地规定了镇流器设计的条件，如： a)镇流器的特性曲线应与两条灯电压线相交，并在灯的寿命期间保持在灯功率的极限线之间。 b)镇流器的设计应使灯不仅在额定电源电压下，而且在可允许的最低或最高的电源电压下，总是工作在四边形图的区域内。 c)最佳的镇流器特性曲线要能使灯在最大电压线之前达到最大功率，然后在该点外灯功率随着灯电压的增大而减小。对于一个靠近灯设计功率线的相对比较平坦的镇流器特性曲线比相对陡峭上升和下降的特性曲线更可取。 d)为避免缩短灯的寿命，或工作的不稳定性，镇流器应能使灯远离四边形图右边最大灯电压特性外工作。 在高压钠灯的国际标准中，不同规格灯对镇流器规定了不同的四边形图的要求。如图6。 高压钠灯镇流器的制造并不复杂，但往往由于在设计、工艺及选用材料上的差异，同一规格不同厂家生产的镇流器配用高压钠灯时，呈现出不同形状的镇流器特性曲线，如图7所示。品质差的镇流器会造成灯泡使用期间超负载运行，或工作的不稳定性。 2 金卤灯和镇流器金卤灯的放电管中因充人不同的金属卤化物而形成各种不同类型的金卤灯，这些不同类型的金卤灯不仅在灯的光电性能参数上有着明显的差别，而且在灯的运行和维护中对配套电器的要求也不尽相同。因此，选择合适的镇流器和相关的工作电路，以充分发挥金卤灯的性能优势是至关重要的。 21常用的金卤灯镇流器及工作电路1)感抗型镇流器(Choke) 这是常用的普通型镇流器，其开路电压即为电源电压，需要借助于触发器来启动灯工作，工作电路的电压峰值因数和电流峰值因数较低，对保护放电管的电极有利，这种镇流器的成本较低，但在电源电压波动较大的情况下，控制灯功率的波动和稳定灯性能的能力较差。 2)高阻抗自耦升压式镇流器(HX Auto) 这种镇流器使用在低电源电压(如：100V120V)的场合，或为取得高的开路电压而使灯能直接启动的场合。工作电路的峰值电压和电流峰值因数较高，控制灯陛能稳定性的能力也较差，通常这种镇流器较少采用。 3)恒功率自耦升压式镇流器(CWA) 这种镇流器由自耦漏磁升压变压器串联电容器组 成，称为恒功率镇流器，也称为超前顶峰式镇流器。该 镇流器可获得较高的开路电压，线路功率因数可达90。在电源电压起伏较大情况下，对稳定灯的功率，维护好灯的性能起到较好的调节作用。甚至在电源电压跌落30-40时还能使灯继续工作。但线路的电流峰值因数较高，镇流器的成本也相对较高。 4)恒功率升压式镇流器(CWl) 这种镇流器由漏磁升压变压器串联电容器组成，也是一种恒功率镇流器，它比上述CWA镇流器有更好的稳定灯功率及性能的调节作用。 5)调整式迟后型镇流器(Regulated Lag) 这种镇流器实际上是一个稳压式电器，确保金卤灯一直在稳定的电源电压下工作，可使灯获得最长的寿命和最佳的灯性能参数的维护。这种镇流器的成本较高，但对金卤灯照明的长期运行成本来说却是低的。 图8是上述镇流器的工作电路图，表1为主要性能参数的比较。 22金卤灯对镇流器工作电路的选择目前在国内用于一般照明用的金卤灯主要有Na-T1-In型、Sc-Na型，及稀土金属(Dy，Ho，Tm)型等不同类型，它们分别具有不同的性能特点，并要求配用合适的镇流器。 1)Na-TI-In型金卤灯及镇流器 Na-T1-In型金卤灯来自于欧洲的制造技术，其灯的启动性能优良，配用一般的感抗型镇流工作电路，只需要在电源电压下(220V)，加上较低峰值电压(750V)的触发器就能启动灯工作。灯的光电性能参数稳定，具有长寿命(平均寿命20000h)，高光通维持率的特点。经过性能改进的Na-Tl-In型金卤灯，可配用同一功率类型的高压汞灯镇流器或高压钠灯镇流器工作，而金卤灯的平均寿命仍可达到规定的20000h之内。这样，这种金卤灯在没有更换原有照明装置内电器的情况下可方便地替换原有的高压汞灯或高压钠灯，它比前者提高了光效并改善了光色，也比后者大大地改善了显色性能。主要参数的变化参见表2。 2)Sc-Na型金卤灯及镇流器 Sc-Na型金卤灯来自于美国的制造技术，放电管的结构相似于高压汞灯，灯工作不采用触发器而借助于镇流器的高开路电压及灯的启动电极的作用，使灯启动工作。对于这类金卤灯(175-1500W)，美国标准和我国国家标准中都推荐采用CWA镇流器工作电路，这样可提高灯工作的稳定性，确保灯的长寿命及良好的光通维持率。如果Sc-Na型金卤灯采用上述Na-T1-h金卤灯的工作电路，不仅会使灯的早期失效增加(触发器易损坏灯的启动电极)，缩短灯的平均寿命，而且增加灯的光衰。如图9为采用“感抗镇流器+触发器”工作电路的不同金卤灯的光衰曲线。 在Sc-Na型金卤灯的CWA型工作电路中，自耦漏磁升压型镇流器的性能对灯工作性能的稳定性起着重要作用。要求在灯工作期间，镇流器提供给灯并维持灯能连续工作的最低维持电压Vss能达到以下值： Vss=C1+C2(OT)-C3(didt) (175-1000W) Vss=Cl+C2(OT)-C3exp(-0.4didt) (1500W) Vss 镇流器对灯的最低维持电压 (V) OT 在灯电压为零时的断流时间 (ms) didt 在灯电压为零时的电流变化率 (Ams) Cl，C2，C3为常数，取决于灯的规格，见表3。 最低维持Vss也可在美标或国标的文件中查得。 3)脉冲启动-Pulse start型(ScNa)金卤灯及镇流器 对于传统的Sc-Na型金卤灯采用CWA电路时有600V峰值开路电压加到放电管的启动极上，并引起较高的峰值电流，这样会影响灯的性能。脉冲启动型金卤灯是从灯和镇流器两方面进行改进，使灯与镇流器工作电路达到最佳的组合，以取得最佳的综合效果。 一方面改进放电管的结构，取消了启动电极，如图10b，并改进化学配方及制造工艺，改善灯的启动性能，从而全面地改进了灯的性能。另一方面改进镇流器的工作电路，采用触发器来启动灯工作，从而可降低镇流器的开路电压，也即降低了峰值电压及峰值电流。镇流器的工作温度也相应降低，增加了镇流器的寿命，减少维护成本。灯和镇流器工作电路改进的综合效果，使脉冲启动型金卤灯与启动极型金卤灯相比，灯的光输出提高25-50光通维持率改善了15-25，灯的平均寿命也提高50以上。 表4为两种类型Sc-Na金卤灯及镇流器的主要性能参数的比较。 脉冲启动型金卤(Sc-Na)灯也可以采用性能更好的CWI和Regulated Lag的脉冲启动型工作电路，如图12。 4)小功率金卤灯及镇流器 小功率金卤灯中主要有Sc-Na型和稀土金属型(Dy，Ho，Tm)两种类型，前者具有较高的光效和较长的寿命，后者有较好的显色性能，根据它们的特点，可选择使用在不同场合。这两种类型灯都采用简单的 “感抗镇流器+触发器”的工作电路， 电源输入端并接补偿电容器以改善系统的功率因数。 小功率金卤灯也可以配用电子镇流器，这些镇流器的工作频率多数为低频(200Hz)，这样可防止放电管内产生声共振及光的闪耀。一般电子镇流器提供给灯的电流峰值因数90，总谐波分量（THD）100kHz，可防止产生放电管内的声共振。该镇流器还可以实现一定范围的调光。金卤灯使用这种电子镇流器后可增加灯的光输出，极大地降低光衰，提高灯的寿命，并具有节能好的综合效果