一种新颖的无极照明荧光光源[2]

　　② 以左侧球泡型无极灯为例，发射电磁波的耦合器是被安置在半通的凹腔之中，这里会产生大量的热量，这些热量是怎么产生来的?来自两方面：a、耦合器磁性材料的损耗发热，损耗越大热量越多;b、是凹腔泡体壁内荧光粉在发热。荧光粉在发光的同时必然伴随着发热，问题是球泡型无极灯凹腔体内荧光粉的发光发热是既无必要又在坏事。它发射的光线被封闭在凹腔内多数是白白被浪费掉，而产生的热量却是在危害整个灯系统，也消耗了我们宝贵的电磁波功率拉低了光效指标。麻烦的是还不能去掉凹腔体内的荧光粉，试验证明，去掉这一层荧光粉后，测试光效反而更低。确实让人很奇怪。通过仔细观察分析后发现，这层荧光粉在这里起到了一个特殊的作用，就是阻挡和反射由无极灯泡面产生的光线和泡体内金属汞激励出的紫外光线。如果没有凹腔内壁这层荧光粉的反射阻挡作用，泡体内产生的紫外光线和凹腔内壁上产生的可见光线会在整个泡体内杂乱散射，紫外光线时间稍长则会自行湮灭，光效的损失更大。无极灯系统非常忌讳高热，这是因为它使用了磁性材料，磁材具有一个重要的物理特性--居里效应：当磁材的温度上升到一个特定的温度点时，磁材会突然的失去磁性，这个点就叫居里温度点。每个磁材都有自己的居里温度点，很多系统是不允许磁材温度超过居里温度点的，因为那会带来安全问题。在无极灯系统，为了降低磁材的温度，我们不得不采用大量贵重的有色金属来给磁材导热散热，以保证它的温度不会达到居里点，这就使无极灯的成本上涨了不少。所以如何低成本的减少灯系统的热量是无极灯技术中最需要高度关注的要点之一。

　　③ 作为对照方，图中右侧的新型柱状一体化高频无极灯的中间空腔不似球泡型无极灯那样是盲通形状，而是直管全通的，这就有利腔体内耦合器的通风散热。同时，在这个直通的内腔体上，一个重要的热源没有了：是因为内腔体的内侧面上没有喷涂荧光粉。在内腔体的外侧，除了发射线圈那一截，其它部分都紧贴上一层锡箔纸。这一层锡箔纸在这里能够起到4个作用：a、反射紫外光线，让玻管内产生的紫外光全部去向玻壳内壁上的荧光粉，以便紫外光和荧光粉充分反应后尽可能多的生成可见光;b、反射玻壳内壁上荧光粉生成的可见光使它能更多更快的透过玻壳出去，以此提高灯管的光通量，当然也就能提高灯管的光效;c、反射耦合器发射的电磁波，使它能量更加集中的去激励汞离子产生更多的紫外光，又有利于EMI电磁兼容指标;d、有利于内腔体处热量的吸收散发。

　　④ 特殊制作的铁氧体磁材：在这里使用的铁氧体磁材除材料是新型的，形状也是有考究的。我们特别使用管状，管状磁材的内管道就形成了通风散热的通道，对改善灯系统的散热是好处多多。众所周知：对流散热的效率要高于传导散热的效率，传导散热需要用到大量的贵金属材料，对流散热基本上不需要成本。直通的灯管内腔体在这里巧妙应用了“物理学”中的一个著名现象：烟囱效应，首先使灯管的腔体内部形成直通形状也就使空气对流有了通道，灯管工作以后在通道内就有了温差，这个温差越大加之较为狭窄的通道，形成的烟囱效应就越强烈，对流散热的效果就更好。

　　⑤ 特别设计制作的高频电源电路：电路设计极具特色，所有元件共24个是目前为止国内市场上在销售的大小无极灯电源电路使用器件最少的一款，但是电气指标经严格测试证明属优秀之列，后面我们将用专门章节对电路进行介绍。特别要提到的是，所有国内市场上小于40W的无极灯，在其输入端都是无一例外的省却了抗EMI滤波器，这是有问题的。我们知道，电磁波的干扰通路有两条，一条是辐射干扰，一条是传导干扰，随着工作频率的提高，这两种干扰会越来越厉害，这些灯都没有采取任何抗两种干扰的措施，这样的产品不符合国家技术标准要求，严格讲都是不合格产品。

　　五、至关重要的铁氧体磁材

　　在新型柱状一体化高频无极灯的研制过程中，因为使用的是2.65MHz的工作频率，这个频率在射频段是较低的，所以必须要应用到铁氧体磁材，该频率波长为113米，如果不用铁氧体磁材，发射线圈会因为长度过长根本无法装进灯内，同时线太长造成线圈的电阻值较高，电磁波功率在上面损耗过大整灯就不能正常工作。故铁氧体磁材的研制在这次整灯开发工作中占据了非常重要的地位。试验和各种测试数据告诉我们：在这种频率下工作的无极灯必须要使用功率铁氧体磁材，而磁材的性能就决定了无极灯整灯性能的优劣。

　　对铁氧体功率磁材的技术指标提出了明确要求：

　　a、磁材的功耗尽可能小，磁材的电阻率ρ要尽可能高;

　　b、磁材的居里温度点越高越好，磁材的饱和磁通密度BS要高;

　　c、磁材的功耗、电感量应具有负温度系数;

　　d、 磁材的磁导率希望尽可能高;

　　磁材选用镍锌铁氧体作为基材，磁材内渗入不同的添加剂就可以让磁材在保持它基本特性不变情况下具有不同的电气性能，其中一种新型磁材频率变化特性如图5：

　　在工作频率2.4MHz以下，电流是呈现不断上升状态，在2.4MHz以后，磁材的电流却呈现下降趋势，在2.65MHz工作频率的条件下这个特性正是我们需要的。这种磁材具有很好的电感量、功耗的负温度特性，现在的曲线特性已经能够满足我们的使用要求。320℃是它们特性变化的转折点，如图6所示：

　　类似几种新型磁材的特性都有我国唯一具有独立权威性的磁材检测机构：信息产业部磁性产品质量监督检验中心所出具的检测报告。这里因受篇幅限制，仅列出其中的一张图7供参考，需要的可以自己到四川省绵阳久硕磁材科技公司网站查询。　

　　新型柱状一体化高频无极灯的电路具有哪些特点呢?

　　1、无源PFC电路

　　①为什么需要功率因数校正(PFC)?

　　无极灯高频电源是通过整流电路与市电网络相连接，图8即是基本整流电路，它的输入是由桥式整流器和滤波电容器构成。由于大容量滤波电容器的存在，使得整流二极管的导通角变得很窄，仅在交流输入电压的峰值才能导通，如图9所示。这种电源的功率因数仅0.5，如果这种电源大量使用，会对电网造成极大危害。那么形成这种情况的原因有专门讨论，这里不做赘述。

　　为了提高功率因数并限制谐波电流对电网的污染，我们有必要在电网和负载之间插入校正环节，使电网和负载二者有效得以隔离。这个环节就是功率因数校正电路。像高频无极一体灯功率比较小，考虑到成本等因素最终决定在灯的电源电路中应用无源填谷式(也有称为逐流式)PFC网络。

　　① 改进型无源填谷式PFC电路

　　其电路原理如图10所示。