高品质、低成本电子镇流器的研发与应用

摘　要：本文介绍了电子镇流器“四高一低”特性要求，本公司在这方面所做的工作，列出生产、开发的相关品种和主要指标，提出建议应用面。
关键词：高性能、低成本，相关电路、应用面

一、高品质电子镇流器的研发

　　（一）电子镇流器是点燃荧光灯管的电力变换与稳定装置，市场对它的要求，即“理想”的电子镇流器具有“四高一低”的特征：
　　1、高可靠：在5~10年内使用尽可能不损坏；
　　2、高标准：其安全、电参数各项指标达到IEC、GB等相关标准要求，CCC、CE、UL等认证通过；
　　3、高功率：功率为几瓦到几百瓦的电子镇流器体积为同功率家电的几分之一到几十分之一或更小，内部温度可高于75℃甚至90℃（小灯），高于普通家电；
　　4、高抗干扰和保护功能：对电网、自然雷电和灯管损坏等能有自保功能，高频电磁辐射和对电网干扰等必须达标；
　　5、低成本：与电感镇流器、白炽灯等对照，应有一定的可比性，只有在其价格与之相当或不超过一至二倍的情况下，大量使用与推广电子镇流器才会被市场广泛接受。
以上五点是推广合格电子镇流器，消灭低劣产品的根本所在！才能使电子镇流器这一优秀成果大部或全部取代电感镇流器，产生显著的经济效益和社会效益！
　　为达到上述目的，我们于近年来作了一定的努力，在产品的研发、生产、推广上做了相应工作。主要为：1）寻求、研发能达到“四高一低”要求的电子镇流器相关电路原理。以现有的高性能IC加VDMOS管EB方案和以逐流电路、双泵电路为代表的常用电路，鉴于原理性原因，前者价位高，后者部分参数无法达标，很难达到“四高一低”要求，高泵电路尽管其指标与成本都较好，但因原理而引起的低效率（电转换效率η=输出功率/输入功率<0.85）和不大可靠（220~240V产品内部直流电压太高，VDC=380~430V，达到并超过1300系列三极管的极限），也不好用。通过多方比较，认为在220V~240V系列用复合泵式电路，120V系列用线性有源电路，可以使输入、输出、能效等各方面都同时达标，同时又保持与逐流、双泵电路基本相当的成本，通过几年的努力，我们已开发、生产出采用上述电路的和T8、T5、T4（PLT）以及T7、T9等品种各种功率灯管配套的电子镇流器，经过国内外的检测，投入市场使用，基本达到“四高一低”的要求，订货量正在不断扩大，用户对新品种的要求也不断提出来。为此，正在进一步加紧开发。
　　研发上述电路的产品，并不是简单地生产一下而已。由于上述电路内部反馈比较复杂，对设计、材料采用一定的要求，稍有不慎，会导致一些新的弊病出来，如批量误差大，部分产品有一只管子热，一只管子冷等奇怪现象出现。通过工艺试验和对原料分析，我们找到了相关解决方法、制定专用工艺、部分专用材料，使材料利用率在大于99.5%的前提下，生产一次性直通率大于99.8%，从而使材料成本和生产成本保持双低。批量使用时年损坏率在0.2%以下。

　　 （二）我们目前研发和生产的主要品种有：
　　1、220V~240V系列：T8：18、30、36、58W×1，×2EB；18、30、36W×3EB；18W×4EB。T5：14、21、24、28、35、39、54、80WEB；
　　　　　　　　　　　14、21、24、28、35、39、54W×2EB；14、21、24、28×3EB；14、21W×4EB。T4（PLT）：13、18、26、32、
　　　　　　　　　　　42W×1，×2EB
　　　　110~127V系列：T8：18、30、32、36、58W×1，×2EB；18、30、32、36W×3EB；18、30W×4EB。T5：14、21、24、28、35、
　　　　　　　　　　　39、54、80WEB；14、21、24、28、35、39、54W×2EB；14、21、24、28W×3EB；14、21W×4EB。T4（PLT）：
　　　　　　　　　　　13、18、26、32、42W×1，×2EB
　　　　还有T7、T9等非常规品种，最大单管功率可达100W。
　　2、上述EB的一般指标为：
　　1）输入参数pf>0.95，THD的各次分量符合30λ，10、7、5、3…%（普“L”）和30λ，7、4、3、2…%标准（高“L”）。（功率≤25W的3rd<0.86，5rd<0.61）。
　　2）输出灯电流波峰比cFi<1.7(220~240V cFi<1.68；110~127V cFi<1.55)
　　3）电转换率η（输出功率/输入功率）≥0.86，分为0.86~0.9和0.9~0.93两档。
　　4）流明系数μ≥0.95
　　5）高频电磁干扰EMI、FCC达标。
　　6）具有抗电源瞬态干扰，灯管异常保护等功能，单管有重复启动功能。
　　7）有快速启动和缓启动两种。
　　8）通过CCC、CE、UL等认证。
　　9）具有用标准外壳和非标准外壳两大类，并有无外壳类长条形，分体型等品种。
　　上述各项功能，可全部齐备，也可局部具备（如一体化灯具中就不一定要有带异常保护功能）。
　　上述产品的价位，大概与同功率、同功能的采用逐流电路，双泵电路产品相当，部分品种还优于它们。
　　3、本公司产品的主要特点如下：
　　1）由于采用了高效原理电路，并设置合理的元器件配置，产品的电转换效率η高（η=输出功率/输入功率），可达0.9以上，自身发热小，三极管温升低，因此可靠性高。另一方面，这些电路当电源输入额定电压时（Vac=230V和120V），其内部直流电压适中（Vdc≈250V），即使是最高输入电压时（Vac≈253V和132V），Vdc也不高（Vdc≈270V）。对于采用廉价的1300系列三极管，具有很大的安全余量（要求为1.4，实达1.6），故对电源冲击等都具有好的容量，几乎无开机冲击。不易因自身的原因损坏。
　　2）设计适合这类电路的专用高频滤波器，产品电磁兼容性能优越，传导和辐射量低，泄漏电流小，远在安全标准以内。故对一些要求高的场合，如医疗、电信、科研等适用，开创了用中、低价位产品进入高档场合的可能性。几年来该类产品在上述场合使用，得到良好的评价。
　　3）产品设计时，严格遵循一次方律，输入电流具有近似恒流源特性，严格控制空耗。同时考虑了电源电压波动时（±15%范围），镇流器与灯管都处于匹配状态，使灯具系统在较差电源条件下都能保持高效率和高可靠性。几年的批量使用证明，产品的损坏率很低。本公司对不同的管形，不同功率灯管，都有对应的电子镇流器可配用，以求最佳效果。

　　 （三）上述高性能、低成本的电子镇流器，主要用于要求寿命为5~10年（简易类为1~3年），各类参数全面达标，而价格（成本）为中等或略低的灯具之中。格栅灯，条形灯，顶灯，筒灯，插拔灯等各种品种都可以用。26W以上应当用HPF的，25W以下的可用改进NPF的，对某些品种（如一体化灯），也可用局部功能简化的，特殊要求也可根据需要专门设计，定做（本公司产品大部分灌胶），适合潮湿、高温场合应用。具体地讲：
　　1、一般的民用格栅灯，条形灯，吸顶灯，筒灯，插拔灯等，宜适用全性能普“L”类（THD各分量，3、5、7、9、11…<30λ，10、7、5、3…%）产品。
　　2、要求高的场合（如医疗、电信、科研等），可用全性能高“L”类产品（THD各分量<λ30，7、4、3…%）。
　　3、功率<25W,可用改进NPF产品（3rd<0.86,5rd<0.61…），全性能产品。
　　4、简易类，一体化类灯具，可采用部分功能简化产品，
　　（上述“全功能”，指输入，输出，cFi，μ，EMI，FCC保护等各项都合格）
　　我们的目的是为用户提供适应全球“绿色照明工程”，提高能源利用率，保护环境，提高照明质量；高品质、高效、节能、经济、高可靠的“真正意义上的绿色照明产品”。使用户买得起，使得住；通过产品的高可靠、低成本来树立企业的良好形象。发展适合国情的，电子镇流器专用技术，要有自己的知识产权，以技术进步来提高产品水平并同时降低成本，才能不断推出新产品，开辟新市场。
　　电子镇流器是一个有发展前途的产品，在我国尤其有发展前景。该产品从发明到今日的几十年中，虽然经过多次改进，从纯粹的分立件发展到一片IC加VDMOS再加若干分立件的形式。但其基本原理：整流—振荡—镇流，没有改变，迄今还没有一种新的原理来取代它。它的局部高技术加相对还较密集劳动力的特性依然存在。这适合我国目前的国情，若干年前，全世界电子灯的大部分产销已移至我国。可以设想，若干年后，全世界电子镇流器的产销之大部份，也有可能移至我国。中国不只是一个大产地，同时也是一个大市场，甚至可能成为世界上最大的市场。高可靠，全参数合格，低成本三点并举，不仅仅是适合我国，还可能有更大的范围。

二、3AAA高品质电子镇流器的应用：

　　 （一） 主要性能特点：
　　1、优秀的电磁兼容性：不对电网产生有害的畸形波，将对高灵敏的精密仪器、医疗设备的骚扰及对人身的辐射降至最低：护脑护眼。高功率因数不使电网线路及变压器发热，无火灾事故隐患。
　　2、优秀的节电性：3AAA电子镇流器自有知识产权，采用独特电路结构，比其他按标准功率输出的有源功率修正的电子镇流器自身耗电量低（对应一只一拖二36W电子镇流器自身功耗约少2W），在保证额定功率亮度的情况下，更节电5%以上：（与其它电子镇流器比较，测试工作时的外壳温度即可直观了解）。
对比优质电感镇流器，可节省电费25%。每年可节省约3个
月的电费。
　　3、非常优秀的安全性：3AAA电子镇流器采用美国独资厂家生产的电子镇流器专用胶进行封灌，防水、均热、抗腐蚀，并在电源端设有保险管及可靠的电子保护装置，具有过电流、过电压、防雷击等功能，并有灯管寿命终止前产生异常状态的保护功能。
　　4、高可靠性：由于线路经典，元器件少，全封灌，表面温升10℃-15℃；具有低壳温及安全装置，所以防火性能及其他的安全性非常可靠，已在北京中国石油、中国石化加油站大量采用。故障率远远低于北京市两年1%损坏率的标准：尤其适用于大面积群灯使用，工作稳定高可靠：减少维护费用。
　　5、绿色环保：保证电网洁净供电，对电网无污染；可减少供电能力，零线电流小，因而电网更安全。
　　6、保证灯管的标称寿命，并能适当延长其使用寿命1.3-1.5倍，节省频繁更换劳务和财力。
　　7、3AAA电子镇流器寿命长达32000小时，每天工作10小时，约10年，可在130V-265V电压下正常工作，运行费用极低。
　　8、灯具亮度高，电子镇流器输出满功率。
　　9、节约投入成本，降低运行费用，提高照明质量。
　　10、3AAA灯具配备电子镇流器和三基色灯管，与普通高功率因数配备普通灯管相比，在达到同等照度设计要求的情况下，可减少灯具的使用数量15%-44%以上，在不增加投入成本（或可适当降低成本）的基础上，可带来如下好处：
　　（1）照明质量提高：显色指数提高、辨色能力增强，色彩鲜艳，视觉感观舒适度提高。
　　（2）节约能源，电功率降低20%以上。
　　（3）三基色灯管使用寿命比普通灯管提高50%，降低了维修费用。
　　（4）生活、办公环境舒适，色彩鲜艳逼真，无频闪、噪音。工作人员工作效率高。
　　（5）三基色灯管比管通灯管光衰小，使用3000小时后，普通灯管光通量衰减30%，而三基色灯管光通量仅衰减10%；用户不必担心因灯具亮度降低，影响照明质量。
　　11、良好的性价比：
3AAA高品质电子镇流器电路结构独特，采用元器件少，成本低，比采用其他原理额定标准输出的高性能电子镇流器更具有价格优势。
　　（二）荧光灯镇流器的选择：
　　1、电子镇流器逐步替代电感镇流器：
目前，室内照明光源以荧光灯为主；点灯有电感镇流器和电子镇流器两种方式。近年来，由于电子镇流器高效节能、舒适、无频闪、无噪音、入住人员工作效率提高；安全、经济的优势正在逐步替代电感镇流器；对新建和改造工程，在项目资金运作、经济状况允许的条件下，应予以全面否定电感镇流器。
　　2、电子镇流器的选择：
当今世界，环境问题越来越受到人们的重视，并提出可持续发展战略。电磁环境当然也包括在内。电磁频谱是客观存在的一种有限的资源，它虽不是“取之不尽”，但却是“用之不竭”。同时，电磁发射对环境的污染，一旦源撤销后，便立即消失。
　　我国加入WTO，与国际贸易接轨，作为对环境、对系统安全运行直接相关的电磁兼容必然成为考虑的对象之一，2003年8月1日，国家对包括照明电器等19类132种产品实施强制性CCC认证，电子镇流器的生产必须通过EMC电磁兼容认证。为此，我国现行电子镇流器CCC认证标准是在安全认证的基础上增加电磁兼容性标准。
　　全国电磁兼容标准化技术委员会委员李邦国教授级高级工程师在“家用电器、电动工具和电气照明设备的电磁兼容性”一书中指出：“由气体放电形成的电磁骚扰源的典型是荧光灯。荧光灯是一种低气压放电灯，低压汞气电离后产生很强的短波辐射，使管壁上涂的荧光粉受激发光，因由气体放电工作的荧光灯不仅在接通时造成骚扰，在正常工作时存在持续的振荡（频率约为12KH2）这种振荡在某种情况下可能造成严重的辐射骚扰；将对附近的高灵敏的医用和其他设备（包括心脏起搏器等），以100H2基频稳定工作发出的电磁波在小距离范围内且无任何骚扰措施的场所，会对中长波的无线电广播产生骚扰，骚扰主要沿灯的电源线向外传输。
　　由于荧光灯的辐射频谱很宽，在1000MH2时数值很大，解决的方法是采用格栅灯，可使灯管本身辐射的电场消除。”
电子镇流器由于内部开关管的快速开关震荡，必然回馈到电网中产生一些高频噪波，在某些情况下可能造成严重的辐射骚扰；原长城认证标准的电了镇流器中未设计高频滤波器，致使高频信号外泄，经过电源线路传导并辐射。
　　因而，镇流器的科学选定，对建筑物投入使用后的照明质量、运行费用、楼宇安全、人员工作效率、科研仪器设备检测数据以及对电网的污染、人身伤害等有着至关重要的影响和作用；因此，应引起高度重视。
　　（1）如何选择电子镇流器：
　　国际上，对电气、电子产品或系统使用的电磁环境分为A、B两类：
　　A类环境即工业环境：指有工业、科学、医疗射频设备的环境；
　　频繁切断大感性负载或大容性负载的环境；大电流并伴有磁场环境等。
　　B类环境及居民区、商业区及轻工业环境；指居民楼群、商业零售网点、商业楼、公共娱乐场所、户外场所（如加油站、停车场、游乐场、公园、体育场等）。
　　在A类环境中，高敏感设备较多，如：实验室、自动化、医疗、电信及计算机系统等，对电磁兼容性要求较高，应选择具有电磁兼容性设计的高性能电子镇流器。
　　如选择未设计电磁兼容性的电子镇流器，将直接影响科研、医疗、仪器仪表检测报告及计算机系统的准确性；甚至造成人身伤害；此类事故已有发生。
　　B类环境及居民区、商业区及轻工业环境，如选择未设计电磁兼 容性的电子镇流器也会在小距离范围内且对无任何抗骚扰措施的场所，会对中长波的无线电广播产生骚扰，骚扰主要沿灯 的电源线向外传输。
　　（2） 电子镇流器的选择还应注意以下几方面：
　　1）灯电流波峰系数控制：
荧光灯寿命取决灯管阴极的发射能力。灯电流波峰系数是影响阴极发射能力和发射电流稳定性的重要指标，国家标准规定控制在<1.7，灯电流波峰系数高，灯阴极受到损伤度大，灯管发黑时间加快，寿命必然下降，灯电流波峰系数过大，还会带来附加闪动。
　　2）异常保护功能：
电子镇流器在与灯管配套使用中会出现灯管漏气、不激活、不启动及主电路电流过大等到异常情况，为使镇流器不损坏，设置异常保护功能，在灯管发生异常时，自动关闭镇流器，以保证产品的性能和可靠性及安全性。
　　3）过电流、过电压保护：
电网中各种谐波和噪波污染（如瞬时高压、高能脉冲），以及雷击过流冲击等都会直接影响或损坏开关管、电容器等，为此需要设置保护。
　　4）降低温升：
镇流器的温升主要用来自半导体元器件产生的功耗而发热；温升提高，其寿命降低；设计时，要尽量减少功耗，提高效率；优秀电子镇流器电效率在90%以上。
　　采用专用电子绝缘胶封灌，可使产品整体温升降低，防止水、灰尘等杂物进入及因潮湿引起的短路造成的产品损坏；进一步提高了产品的可靠性；同时也避免运输震动和冲击造成的损坏。
　　5）宽电压工作范围：
　　国内有些地区电压变化较大，供电质量较差；电子镇流器应能适应电网变化正常工作。
　　6）企业资质及售后服务审查：
在实现上述全部功能和性能的基础上，实施从材料、生产工艺到成品入库一整套质量管理保证体系以确保整体工作的可靠性、一致性和稳定性以及完好的售后服务是高品质、良好信誉的保证。
　　7）业绩考核：
　　电子镇流器行业进入容易，但上规模、上档次难，应在选择符合国家各项性能指标及EMC电磁兼容，具有市场竞争力和良好性价比的基础上，还应考核大面积群灯效应的可靠性，以确保楼宇安全，降低运行费用。
　　随着申奥、中国进入WTO，国内中高档电子镇流器需求量加大，由于进口产品价格偏高；给国内一些生产优质产品以出口为主的企业开发国内市场带来生机。
　　我公司多年来致力于绿色照明电器产品的开发，生产的3AAA牌照明产品首批通过中国强制性CCC认证；EAA、EBA系列通过CE认证；被中国质量检验协会评为：“质量信誉跟踪产品”，经跟踪考核评为“产品信得过企业”；是香港政府机电工程署绿色照明节改工程全球47家入选指定供应商之一。
　　3AAA品牌产品广泛应用于医院、科研、机场、电信、地铁、加油站、高档办公楼、商业照明、工厂、学校及立交桥等城市夜景照明等；并为国内外知名企业、知名品牌OEM生产高性能电子镇流器；产品远销德、美、法、英、日、韩、新加坡、香港等国家和地区，由于其性能及价格比优于同类产品，以其高效节能、环保、安全、经济、高可靠、高品质深得海内外用户一致认可和好评。
　　照明电器在发达国家的室内装修占总预算的15%-25%，而在我国约不到5%，相信随着生活水平的不断提高，照明电器在建筑电器中的比重会不断提高。随着我国绿色照明工程的日益深入，人们对绿色照明产品的需求日益增大，特别是高品质电子镇流器以其卓越的性能、适中的价格、功率因数高、能效高、灯电流波峰比低、良好的电磁兼容性；不会污染电网；不会干扰其他工业、科研、医疗、射频设备、计算机系统等正常工作的特点及优越性将逐步替代电感镇流器和普通高功率因数电子镇流器。也必将为我国的国际化、现代化建设提速，为节能环保、造福人类作出应有贡献。

编辑：邓春雅　中国照明网