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金鹵燈和鎮(zhèn)流器它們的工作電路以及相互關(guān)系

2010-10-14

                                       金鹵燈和鎮(zhèn)流器它們的工作電路以及相互關(guān)系
　近來(lái)，國(guó)內(nèi)外都在致力于中功率金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的開發(fā)。國(guó)外已開發(fā)成功中功率高頻金鹵燈電子鎮(zhèn)流器，其工作頻率>100kHz，可防止產(chǎn)生放電管內(nèi)的聲共振。該鎮(zhèn)流器還可以實(shí)現(xiàn)一定范圍的調(diào)光。金鹵燈使用這種電子鎮(zhèn)流器后可增加燈的光輸出，極大地降低光衰，提高燈的壽命，并具有節(jié)能好的綜合效果。
　金鹵燈的放電管中因充人不同的金屬鹵化物而形成各種不同類型的金鹵燈，這些不同類型的金鹵燈不僅在燈的光電性能參數(shù)上有著明顯的差別，而且在燈的運(yùn)行和維護(hù)中對(duì)配套電器的要求也不盡相同。因此，選擇合適的鎮(zhèn)流器和相關(guān)的工作電路，以充分發(fā)揮金鹵燈的性能優(yōu)勢(shì)是至關(guān)重要的。
1、常用的金鹵燈鎮(zhèn)流器及工作電路
　　1)感抗型鎮(zhèn)流器(Choke)

 　　這是常用的普通型鎮(zhèn)流器，其開路電壓即為電源電壓，需要借助于觸發(fā)器來(lái)啟動(dòng)燈工作，工作電路的電壓峰值因數(shù)和電流峰值因數(shù)較低，對(duì)保護(hù)放電管的電極有利，這種鎮(zhèn)流器的成本較低，但在電源電壓波動(dòng)較大的情況下，控制燈功率的波動(dòng)和穩(wěn)定燈性能的能力較差。

 　  2)高阻抗自耦升壓式鎮(zhèn)流器(HX Auto)

 　　這種鎮(zhèn)流器使用在低電源電壓(如：100V／120V)的場(chǎng)合，或?yàn)槿〉酶叩拈_路電壓而使燈能直接啟動(dòng)的場(chǎng)合。工作電路的峰值電壓和電流峰值因數(shù)較高，控制燈陛能穩(wěn)定性的能力也較差，通常這種鎮(zhèn)流器較少采用。

 　　3)恒功率自耦升壓式鎮(zhèn)流器(CWA)

 　　這種鎮(zhèn)流器由自耦漏磁升壓變壓器串聯(lián)電容器組 成，稱為恒功率鎮(zhèn)流器，也稱為超前頂峰式鎮(zhèn)流器。該 鎮(zhèn)流器可獲得較高的開路電壓，線路功率因數(shù)可達(dá)90％。在電源電壓起伏較大情況下，對(duì)穩(wěn)定燈的功率，維護(hù)好燈的性能起到較好的調(diào)節(jié)作用。甚至在電源電壓跌落30-40％時(shí)還能使燈繼續(xù)工作。但線路的電流峰值因數(shù)較高，鎮(zhèn)流器的成本也相對(duì)較高。

 　　4)恒功率升壓式鎮(zhèn)流器(CWl)

 　　這種鎮(zhèn)流器由漏磁升壓變壓器串聯(lián)電容器組成，也是一種恒功率鎮(zhèn)流器，它比上述CWA鎮(zhèn)流器有更好的穩(wěn)定燈功率及性能的調(diào)節(jié)作用。

 　    5)調(diào)整式遲后型鎮(zhèn)流器(Regulated Lag)

　　這種鎮(zhèn)流器實(shí)際上是一個(gè)穩(wěn)壓式電器，確保金鹵燈一直在穩(wěn)定的電源電壓下工作，可使燈獲得長(zhǎng)的壽命和更佳的燈性能參數(shù)的維護(hù)。這種鎮(zhèn)流器的成本較高，但對(duì)金鹵燈照明的長(zhǎng)期運(yùn)行成本來(lái)說(shuō)卻是低的。

2、金鹵燈對(duì)鎮(zhèn)流器工作電路的選擇
　　目前在國(guó)內(nèi)用于一般照明用的金鹵燈主要有Na-T1-In型、Sc-Na型，及稀土金屬(Dy，Ho，Tm．．．)型等不同類型，它們分別具有不同的性能特點(diǎn)，并要求配用合適的鎮(zhèn)流器。

       1)脈沖啟動(dòng)-Pulse start型(Sc—Na)金鹵燈及鎮(zhèn)流器

 　　對(duì)于傳統(tǒng)的Sc-Na型金鹵燈采用CWA電路時(shí)有600V峰值開路電壓加到放電管的啟動(dòng)極上，并引起較高的峰值電流，這樣會(huì)影響燈的性能。脈沖啟動(dòng)型金鹵燈是從燈和鎮(zhèn)流器兩方面進(jìn)行改進(jìn)，使燈與鎮(zhèn)流器工作電路達(dá)到更佳的組合，以取得更佳的綜合效果。

 　　一方面改進(jìn)放電管的結(jié)構(gòu)，取消了啟動(dòng)電極，如圖10b，并改進(jìn)化學(xué)配方及制造工藝，改善燈的啟動(dòng)性能，從而全面地改進(jìn)了燈的性能。另一方面改進(jìn)鎮(zhèn)流器的工作電路，采用觸發(fā)器來(lái)啟動(dòng)燈工作，從而可降低鎮(zhèn)流器的開路電壓，也即降低了峰值電壓及峰值電流。鎮(zhèn)流器的工作溫度也相應(yīng)降低，增加了鎮(zhèn)流器的壽命，減少維護(hù)成本。燈和鎮(zhèn)流器工作電路改進(jìn)的綜合效果，使脈沖啟動(dòng)型金鹵燈與啟動(dòng)極型金鹵燈相比，燈的光輸出提高25-50％光通維持率改善了15-25％，燈的平均壽命也提高50％以上。 　　表4為兩種類型Sc-Na金鹵燈及鎮(zhèn)流器的主要性能參數(shù)的比較。

 　　脈沖啟動(dòng)型金鹵(Sc-Na)燈也可以采用性能更好的CWI和Regulated Lag的脈沖啟動(dòng)型工作電路。

　　2)小功率金鹵燈及鎮(zhèn)流器

　　小功率金鹵燈中主要有Sc-Na型和稀土金屬型(Dy，Ho，Tm．．．)兩種類型，前者具有較高的光效和較長(zhǎng)的壽命，后者有較好的顯色性能，根據(jù)它們的特點(diǎn)，可選擇使用在不同場(chǎng)合。這兩種類型燈都采用簡(jiǎn)單的 “感抗鎮(zhèn)流器+觸發(fā)器”的工作電路， 電源輸入端并接補(bǔ)償電容器以改善系統(tǒng)的功率因數(shù)。 　　小功率金鹵燈也可以配用電子鎮(zhèn)流器，這些鎮(zhèn)流器的工作頻率多數(shù)為低頻(<200Hz)，這樣可防止放電管內(nèi)產(chǎn)生聲共振及光的閃耀。一般電子鎮(zhèn)流器提供給燈的電流峰值因數(shù)<1．5，系統(tǒng)的功率因數(shù)>90％，總諧波分量（THD）<15％。小功率金鹵燈配用電子鎮(zhèn)流器后，能提高燈工作的穩(wěn)定性，減少光衰，增加壽命。但這種低頻的電子鎮(zhèn)流器成本很高，因而還不能大量推廣應(yīng)用。

 　　5)金鹵燈鎮(zhèn)流器的近期進(jìn)展 　

 　　3)Na-TI-In型金鹵燈及鎮(zhèn)流器

　　Na-T1-In型金鹵燈來(lái)自于歐洲的制造技術(shù)，其燈的啟動(dòng)性能優(yōu)良，配用一般的感抗型鎮(zhèn)流工作電路，只需要在電源電壓下(220V)，加上較低峰值電壓(≤750V)的觸發(fā)器就能啟動(dòng)燈工作。燈的光電性能參數(shù)穩(wěn)定，具有長(zhǎng)壽命(平均壽命20000h)，高光通維持率的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)性能改進(jìn)的Na-Tl-In型金鹵燈，可配用同一功率類型的高壓汞燈鎮(zhèn)流器或高壓鈉燈鎮(zhèn)流器工作，而金鹵燈的平均壽命仍可達(dá)到規(guī)定的20000h之內(nèi)。這樣，這種金鹵燈在沒(méi)有更換原有照明裝置內(nèi)電器的情況下可方便地替換原有的高壓汞燈或高壓鈉燈，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顯色性能。主要參數(shù)的變化參見表2。

 　　4)Sc-Na型金鹵燈及鎮(zhèn)流器

　　Sc-Na型金鹵燈來(lái)自于美國(guó)的制造技術(shù)，放電管的結(jié)構(gòu)相似于高壓汞燈，燈工作不采用觸發(fā)器而借助于鎮(zhèn)流器的高開路電壓及燈的啟動(dòng)電極的作用，使燈啟動(dòng)工作。對(duì)于這類金鹵燈(175-1500W)，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都推薦采用CWA鎮(zhèn)流器工作電路，這樣可提高燈工作的穩(wěn)定性，確保燈的長(zhǎng)壽命及良好的光通維持率。如果Sc-Na型金鹵燈采用上述Na-T1-h金鹵燈的工作電路，不僅會(huì)使燈的早期失效增加(觸發(fā)器易損壞燈的啟動(dòng)電極)，縮短燈的平均壽命，而且增加燈的光衰。如圖9為采用“感抗鎮(zhèn)流器+觸發(fā)器”工作電路的不同金鹵燈的光衰曲線。 　　在Sc-Na型金鹵燈的CWA型工作電路中，自耦漏磁升壓型鎮(zhèn)流器的性能對(duì)燈工作性能的穩(wěn)定性起著重要作用。要求在燈工作期間，鎮(zhèn)流器提供給燈并維持燈能連續(xù)工作的低維持電壓Vss能達(dá)到以下值： 　　Vss=C1+C2(OT)-C3(di／dt) (175-1000W) 　　Vss=Cl+C2(OT)-C3[exp(-0.4di／dt)] (1500W) 　　Vss 鎮(zhèn)流器對(duì)燈的低維持電壓 (V) 　　OT 在燈電壓為零時(shí)的斷流時(shí)間 (ms) 　　di／dt 在燈電壓為零時(shí)的電流變化率 (A／ms) 　　Cl，C2，C3為常數(shù)，取決于燈的規(guī)格，見表3。 　　低維持Vss也可在美標(biāo)或國(guó)標(biāo)的文件中查得。