节能灯启动特性的测量技术研究

　　1 引言

　　节能灯的启动特性是节能灯重要性能之一，对灯寿命也有很大影响[1,2]。启动时间和上升时间是启动特性最重要的两个指标。启动时间是指启动时间为灯接通电源直到完全启动并维持燃点所需要的时间;上升时间是指灯接通电源后，光通量达到最终光通量的80%时所需要的时间。在GB/T 17263 《普通照明用自镇流荧光灯性能要求》、IEC 60969《Self-ballasted Lamps for General Lighting Services — Performance Requirements》等标准中对节能灯的启动时间和上升时间都有明确规定，2009年，欧盟出台的《执行非定向家用灯关于欧洲议会和欧盟理事会第2005/32/EC号指令的生态设计要求的第244/2009号(EC)委员会法规》中也对光源启动时间和上升时间作了严格要求。然而，由于节能灯的启动过程十分短暂，精确测量启动时间和上升时间存在挑战。

　　2 测量要求：

　　2.1 启动时间

　　根据灯的等级不同，IEC60969对启动时间要求也有所区别，如表1所示：

　　IEC60969对启动时间的测量方法和要求也作了较为明确的描述。典型的测试设备和技术参数必须满足图1中的要求：

　　其中，数据采集仪器的采样速率须≧900/s，传感器的上升时间须<1ms，积分时间<1ms，并要求积分球内无杂散光。在灯的启动时间测试中，在测试之前，被测灯至少使用100小时，且需在25℃(±1℃)环境中放置24小时，测试电压为灯额定电压的92%，如果灯额定电压是一个范围，则测试电压为范围中最小电压的92%。

　　2.2 上升时间

　　根据灯的等级不同，IEC60969中对上升时间要求也不相同，如表2所示:

　　其中，数据采集仪器的采样速率须≧1/s，积分时间>1ms(<50ms)，并要求积分球内无杂散光。在灯的上升时间测试中，环境条件与启动时间测试要求一致，但测试电压为灯的额定电压，如果灯额定电压是一个范围，则测试电压为给定范围的平均值。

　　3 测量装置

　　根据上述IEC检测装置的要求，远方公司研制了一套可精准测量启动特性的系统，该系统主要包括远方公司开发的零电压同步开关电源、快速光度计以及系统应用软件，辅助装置包括积分球、高速光度探测头、计算机等。其原理框架图如下图3所示：

　　其测量原理为：零电压同步开关电源在对节能灯进行供电的同时给快速光度计提供一个下降沿触发信号，快速光度计接收零电压同步开关电源发出的触发信号启动测量，从而可以保证对灯的数据采样与灯的启动同步，测量结果十分准确。快速光度计将采集到的数据送至计算机，计算机软件可准确计算启动过程中的光通量随时间变化关系，以及分析计算电子节能灯的启动时间和上升时间等。

　　3.1 零电压同步开关电源：

　　零电压同步开关电源设有零位电压输出功能，即在电压为0V时开始输出，以保证输出的电压快速达到稳定值，并可在输出电压的同时输出一个同步触发信号。零电压同步开关电源在为被测灯供电之前，可根据灯的额定电压、电流、频率等设定输出参数值。

　　3.2 快速光度计：

　　快速光度计是基于快速采样而开发的一种光度计，可测量稳定光源和快变光源的光度参数，并可记录采样波形。快速光度计通过高速光度探头测量积分球内被测灯的启动数据，其采样最快时间为50μs，完全满足标准所要求的采样速度为1ms。高速光度探头是快速光度计的技术关键。

　　3.3系统应用软件：

　　通过应用软件可以在计算机上控制零电压同步开关电源和快速光度计工作过程，查看启动过程中的测试波形图和时间变化曲线(光通量随时间的变化关系)，从波形图和时间变化曲线上可以直观分析启动时间和上升时间。

　　4 测量过程

　　根据上述介绍的测量技术以及IEC对灯的启动时间和上升时间的测量要求，对节能灯样品进行典型试验，其试验过程如下：

　　4.1 启动过程的数据采样：

　　按要求调节好被测节能灯，将测试系统放置在适宜的环境中30分钟后开始测量。根据本装置的同步触发采样方式，在计算机软件中选择触发测量后节能灯即被点亮，在节能灯点亮的过程中，快速光度计将同步采集到的数据送至计算机，在波形测量窗口会实时显示测量启动过程中的光通量随时间的波形。

　　4.2 光通量随时间变化曲线：

　　在被测节能灯启动过程中，可在应用软件中查看光通量随时间变化曲线。设定积分时间为1秒，测得的光通量波形变化曲线如图4所示：

　　测量节能灯上升时间，积分时间设定为2分钟，在应用软件中选择时间变化曲线测量，可得到节能灯在上升时间过程中的光通量的变化曲线如图6所示：

　　4.3 试验结果分析：

　　从典型试验中可以得到节能灯启动时间为0.461秒，上升时间为5.0秒。通过测量系统采取的同步触发方式，可准确得到启动时间中光通量波形图和上升时间中的光通量波形图。

　　5 小结

　　随着节能灯的应用越来越广[3]，准确测量启动特性也越来越重要。本论文介绍的测量系统很好的解决了测量启动特性的难题，且测量装置和技术完全符合国际和国内最新标准的要求。测量系统采取的同步触发技术可实现对启动过程的启动时间和上升时间的测量，以及可测量光通量在启动过程中的波形图和时间变化曲线。目前该测量系统已被主要跨国公司、国际检验实验室和部分节能灯制造商使用，获得一致好评。