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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(kāi)發(fā)。國(guó)外已開(kāi)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(lèi)型的金鹵燈，這些不同類(lèi)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(kāi)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_(kāi)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(kāi)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(lèi)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(kāi)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(kāi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)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(kāi)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(lèi)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(jiàn)表3。 　　低維持Vss也可在美標(biāo)或國(guó)標(biāo)的文件中查得。