自1978年东芝公司率先在世界上将直管式40W日光灯用电子镇流器实用化以来,经历了将近1/3个世纪。与原来笨重的铁磁式镇流器比较,电子镇流器具有小型轻量、节电、灯管端部无闪烁等优点而得到广泛普及,现已基本取代了过去的铁磁式镇流器。
据初步统计,城市中办公大楼用电消耗于照明的能量,约占总电能的30%,故推动实施照明的节电是一项符合国策的能源管理工程,节能在照明应用中意义重大。
1990年以后,防止地球暖化及环境保护作为社会的研究课题而引人注目,相应于照明节能化的要求进一步提高。在此背景下,电子镇流器将成为促进照明节能化中不可或缺的关键性部件。本文对作为一般照明普及推广的日光灯用电子镇流器及其最新技术,予以论述。
日光灯用电子镇流器概要介绍
上世纪40年代后半期,由Campbell的研究得知,日光灯在高频率下点亮灯管,可提高发光效率。如用10kHz以上的高频点灯,对比由工业频率(50Hz或60Hz)点灯时,可提高发光效率约8%~16%。但在当时,组成高频逆变器电路的半导体,尚未达到实用化程度。直至1970年以后,电视机向晶体管发展,由于水平偏置电路用耐高压晶体管的出现,才开辟了照明用逆变器实用化的途径。1978年东芝公司首次在世界上将电子镇流器应用于直管式40W的日光灯上,开始将其装在照明灯具内配套销售。
日光灯用电子镇流器的一般结构如图1所示。平波整流电路(AC/DC变换)中,将工频交流电压变换成直流电压以后,在逆变器电路(DC/AC变换)中,则将直流电压变换成40kHz以上的高频电压而点亮日光灯。逆变器电路的输出段,通常与和日光灯串联的电感(L)、并联的电容(C)连接,构成LC谐振电路。
电子镇流器不仅能稳定的点亮日光灯,还具有起动前预热电极以及正确控制起动电压的功能。而且还应有对灯使用寿命末期的保护功能。为实现这些功能,应通过逆变器开关频率及接通时间的改变等,对功率进行控制。
电子镇流器与以前的老式镇流器比较,具有以下优点:
(1)由于在高频下点亮日光灯,能提高发光效率,能制配成高效率的照明灯具;(2)镇流器可实现小型、轻量化;(3)因高频率下点灯,灯管的端部无闪烁现象,(4)电源的频率50Hz、60Hz可共用;(5)起动时间短的瞬时点亮;(6)能较容易地调光。
由于上述特点,装有电子镇流器的照明灯具已普及应用。无论是办公室等场合使用的照明装置,或家用照明灯具,配置本电子镇流器的高效率日光灯形成主流,几乎大部分取代白织灯泡。最近,能将电子镇流器装于灯泡内部的灯泡形日光灯正急速普及,体积尺寸近似普通白织灯泡,且与原来白织灯装置可互换,这种灯泡形日光灯已逐渐投放市场。对比原来60W的白织灯,相同亮度下耗电仅为白织灯的1/4,寿命延长6倍,节能效果和降低运行成本的效果十分明显。适合各种用途的同类型灯泡式日光灯,有茄子形的或球形的,均已商品化。