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熒光燈預(yù)熱啟動(dòng)的理論與實(shí)踐之二【作者，電源網(wǎng)，回歸自然】一, 預(yù)熱啟動(dòng)的意義，熒光燈預(yù)熱啟動(dòng)技術(shù)，我們都看見過，例如，直管熒光燈接通電源，跳泡接通使熒光燈兩端燈絲首先加熱發(fā)出紅黃顏色光，然后跳泡斷開，直管熒光燈才完全點(diǎn)亮，對于熒光燈，這是必須的。前幾年，我在電源網(wǎng)發(fā)表熒光燈預(yù)熱啟動(dòng)的理論與實(shí)踐的文章，強(qiáng)調(diào)熒光燈預(yù)熱意義。如今，由于對熒光燈質(zhì)量要求提高，制定的標(biāo)準(zhǔn)也提高，特別是出口到一些發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品，例如，歐盟EUP指令對于熒光燈最高要求是，開關(guān)次數(shù)大于3萬次，預(yù)熱時(shí)間小于1秒，同時(shí)，對于光效和壽命都提出更加嚴(yán)格要求。這就要求熒光燈必須預(yù)熱啟動(dòng)，才能滿足要求。我發(fā)表熒光燈預(yù)熱啟動(dòng)的理論與實(shí)踐之二，比較一些目前能夠采用的預(yù)熱方法，給照明工程師設(shè)計(jì)熒光燈時(shí)，提供預(yù)熱調(diào)試要點(diǎn)，提供了預(yù)熱元件生產(chǎn)廠家。二， 熒光燈預(yù)熱啟動(dòng)的發(fā)展熒光燈屬于熱陰極氣體放電燈，熱陰極性質(zhì)上決定它必須保證適合的電子發(fā)射溫度，和過去的電子管原理相似。理論實(shí)踐證明，熒光燈的壽命主要由陰極壽命決定。如果使陰極壽命達(dá)到最長,點(diǎn)亮前陰極加熱到1200度左右，平均可以達(dá)到百萬次的啟動(dòng)壽命，目前，最高記錄300萬次。點(diǎn)亮后陰極熱點(diǎn)保持在800度左右，可以達(dá)到10萬小時(shí)的全壽命 [停止發(fā)光], 或者3到4萬小時(shí)的有效壽命 [保持一定標(biāo)準(zhǔn)的光通，不同燈管有效壽命差別很大]。結(jié)論是，熒光燈天生是長壽命，是較理想光源，可以滿足我們照明需要的。陰極壽命是熒光燈管及其附件壽命的基礎(chǔ)，目前，熒光燈管及其附件黑頭及壽命短的問題，主要是熒光燈陰極溫度問題，陰極溫度問題又主要是其附件電子鎮(zhèn)流器問題，因此，解決電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)問題，特別是電子鎮(zhèn)流器的預(yù)熱啟動(dòng)問題，是要點(diǎn)。熒光燈問世70年歷史中，一直采用電感鎮(zhèn)流器配合跳泡預(yù)熱技術(shù)，[鋁殼體內(nèi)有玻璃泡]負(fù)擔(dān)著點(diǎn)亮前陰極加熱到1200度左右任務(wù)。由于不一定都能保證一次啟動(dòng)成功，預(yù)熱效果不穩(wěn)定，跳泡預(yù)熱過程對熒光燈壽命有一定影響，公認(rèn)啟動(dòng)一次減少熒光燈壽命2小時(shí)。熒光燈可以反復(fù)啟動(dòng)5萬次左右，雖然不是太理想，使用的實(shí)踐上，熒光燈管停止發(fā)光的壽命，既全壽命有10年記錄。而滿足一般照明使用的有效壽命，平均有3---5年記錄。壽命得到肯定。如今，為了長壽命，仍然使用著，例如，T8支架，和吸頂燈。[圖片]然而，電子鎮(zhèn)流器替代電感鎮(zhèn)流器后，人們放棄了跳泡預(yù)熱技術(shù)，熒光燈一開就亮，以為是優(yōu)點(diǎn)，點(diǎn)亮前陰極溫度就是環(huán)境溫度，結(jié)果是，熒光燈僅僅可以反復(fù)啟動(dòng)7000次左右，熒光燈啟動(dòng)幾百次后黑頭，陰極鎢絲材料及電子粉破壞性的濺射，覆蓋在燈頭和整個(gè)熒光粉表面，及滲入玻璃表面，透光度降低，且陰極快速損壞，造成黑頭和光衰甚至斷絲。對小功率熒光燈，僅僅黑頭部分造成的總光通量衰減達(dá)30---40%，且不美觀。不能使用在低溫與頻繁開關(guān)等場合，壽命沒有得到肯定。研究使用的實(shí)踐認(rèn)為，每啟動(dòng)一次，熒光燈管壽命減少15小時(shí)。啟動(dòng)7000次，7000乘以15約等于10萬小時(shí)，達(dá)到了熒光燈的全壽命而損壞。這個(gè)發(fā)現(xiàn)很重要，證明以下的觀點(diǎn)應(yīng)該糾正， 以為一年360天，一天開一次，10年才3600次，7000次夠了，結(jié)果熒光燈本來長壽的優(yōu)點(diǎn)長期被掩蓋。面對熒光燈陰極問題，研究人員甚至將熱陰極去掉了，發(fā)展冷陰極和無極燈，又帶來一系列新問題，例如，光效低，壽命短和輻射大等。電子鎮(zhèn)流器預(yù)熱啟動(dòng)技術(shù)進(jìn)展是，過去，主流是PTC電阻開關(guān)，目前，電子開關(guān),繼電器開關(guān)，集成電路變頻等預(yù)熱方法，開始推向市場。配合了良好的預(yù)熱啟動(dòng)的電子鎮(zhèn)流器，保證熒光燈管陰極溫度，熒光燈壽命可以滿足使用要求，可以使用在頻繁開關(guān)環(huán)境和低溫環(huán)境，是理想的照明光源，將被市場快速全面接受. 長壽是間接的環(huán)保，同時(shí)，預(yù)熱啟動(dòng)為光控，聲控，遙控，人體感應(yīng)控制多功能熒光燈打下了基礎(chǔ)，因?yàn)?，這個(gè)控制需要更高的開關(guān)次數(shù)。這種多功能熒光燈，價(jià)格占優(yōu)勢，光色好。有長久市場。三，采用PTC電阻開關(guān)的預(yù)熱啟動(dòng)技術(shù)[圖片]1． PTC電阻開關(guān)預(yù)熱優(yōu)點(diǎn)PTC電阻開關(guān)體積小，成本低，適用在小體積小功率一體化熒光燈。國內(nèi)生產(chǎn)廠家很多，例如，深圳新三寶。,2，PTC電阻開關(guān)預(yù)熱缺點(diǎn)[1]，調(diào)試難度大，強(qiáng)調(diào)熒光燈管參數(shù)的全面配合，及電路參數(shù)配合，同時(shí)，強(qiáng)調(diào)PTC電阻開關(guān)本身幾個(gè)參數(shù)配合，否則，預(yù)熱效果不好，開關(guān)次數(shù)比不預(yù)熱還低，PTC電阻開關(guān)本身更易損壞。[2]，燈管壽終時(shí)的安全性不符合標(biāo)準(zhǔn)。PTC電阻開關(guān)包含等效電容器，最高容量和體積相關(guān)，達(dá)500P---2000P，壽終時(shí)電路頻率上升，流過的電流很大，容抗很小，降低了電路Q值，電路壽終功率不足以快速燒斷三極管等元件，不能快速進(jìn)入壽終安全狀態(tài)，PTC電阻開關(guān)等可能放出煙氣，過熱燒紅使塑件損壞，特別是采用智能PTC電阻開關(guān)時(shí),其壓敏電阻部分損壞幾乎都引起過熱燒紅，容易引起火災(zāi)等。[3]，預(yù)熱時(shí)間準(zhǔn)確度受多種因素影響，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。環(huán)境溫度變化，預(yù)熱時(shí)間也變化，如果把預(yù)熱時(shí)間定在0.8秒，以符合標(biāo)準(zhǔn)，難度大。低溫啟動(dòng)時(shí)間延長，甚至長達(dá)10秒以上，壓敏電阻部分及燈絲易燒斷，不適合低溫環(huán)境熒光燈設(shè)計(jì)采用。[4]，電源開關(guān)接觸不良，反復(fù)快速開關(guān)燈，失去預(yù)熱功能，且易損壞。要求使用在1—2分鐘后才能再啟動(dòng)的條件下。[5]，啟動(dòng)期間累積的輝光放電時(shí)間較長，達(dá)100---200毫秒，不能很好的減輕黑頭問題，開關(guān)次數(shù)難達(dá)到大于3萬次標(biāo)準(zhǔn)。[6]，普通PTC電阻開關(guān)有0.6---1瓦的發(fā)熱功耗，易使其周圍元件損壞，電路效率平均降低了15%以上。四，電子開關(guān)預(yù)熱啟動(dòng)技術(shù)[圖片]可以代替PTC電阻開關(guān)的是電子開關(guān)，也叫電子啟動(dòng)器，由電子元件構(gòu)成，是兩個(gè)引線的集成電路結(jié)構(gòu)，直插安裝。可以克服PTC電阻開關(guān)的缺點(diǎn)，無功耗，預(yù)熱時(shí)間準(zhǔn)確，可以按照要求確定預(yù)熱時(shí)間，不受溫度影響，完全滿足開關(guān)次數(shù)大于3萬次標(biāo)準(zhǔn)，特別適應(yīng)在T4T5T8等支架安裝的鎮(zhèn)流器中使用，吸頂燈鎮(zhèn)流器中使用，體積較大一些的一體化熒光燈中使用， 目前有體積：17.5*10*5mm，是具有2只引腳的單列直插結(jié)構(gòu)，樣品及使用方法，可以與電源網(wǎng)northzz聯(lián)系，電話13688943677，樣品是收費(fèi)的。 五， 集成電路變頻預(yù)熱 1， 集成電路變頻預(yù)熱又叫芯片預(yù)熱，兩個(gè)功率開關(guān)管也可以在芯片內(nèi)部，優(yōu)點(diǎn)是電路體積較小，效率高，預(yù)熱時(shí)間和預(yù)熱電流可以內(nèi)部固定，也可以外部調(diào)整。目前，可靠性低成本高，隨著芯片成本降低，可靠性提高，是將來一個(gè)發(fā)展方向，例如，恩智浦新推出的UBA2211，預(yù)熱效果很好。這方面的研究正在加緊進(jìn)行，將來必有重大突破，因?yàn)?，芯片容易?shí)現(xiàn)智能控制，在超高頻，多功能，超功率啟動(dòng)，超溫度保護(hù)方面，芯片方案有本質(zhì)優(yōu)勢，不久可以推出這種國產(chǎn)芯片。六，繼電器開關(guān)預(yù)熱繼電器開關(guān)預(yù)熱采用的電路驅(qū)動(dòng)模塊，及使用方法，可以與電源網(wǎng)northzz聯(lián)系，電話13688943677，樣品是收費(fèi)的。[圖片]傳統(tǒng)跳泡直接用在電子鎮(zhèn)流器上，實(shí)踐證明不行，因?yàn)?，雙金屬片開始是開路的，由開路到閉合的過程，動(dòng)作速度依靠溫度的上升速度，沒有閉合燈已經(jīng)點(diǎn)亮了。實(shí)踐上證明，繼電器開關(guān)預(yù)熱是好方法，因?yàn)?，繼電器的常閉點(diǎn)，開始是短路的，可以定時(shí)開路，符合預(yù)熱要求。十幾年的研究開發(fā)過程，人們已經(jīng)克服了繼電器觸電壽命問題，和驅(qū)動(dòng)問題，專用驅(qū)動(dòng)電路已經(jīng)生產(chǎn)，投入使用。目前,繼電器開關(guān)預(yù)熱，適合優(yōu)質(zhì)高檔大功率鎮(zhèn)流器采用，例如，T4T5T8支架燈鎮(zhèn)流器，可以驅(qū)動(dòng)多觸點(diǎn)繼電器,實(shí)現(xiàn)雙燈管或多燈管同步預(yù)熱啟動(dòng)，還適合光控，聲控，遙控，人體感應(yīng)控制的鎮(zhèn)流器，一體化熒光燈。特點(diǎn)如下1, 理想開關(guān)的實(shí)現(xiàn)。由于繼電器觸點(diǎn)是理想開關(guān)，特別適合熒光燈預(yù)熱。斷開時(shí)間小到10毫秒，熒光燈輝光放電時(shí)間短，預(yù)熱特性曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)接近90度，達(dá)到理想。其他預(yù)熱方法都達(dá)不到，基本消除了啟動(dòng)造成的黑頭，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，達(dá)到萬次以上不黑頭。2, 繼電器觸點(diǎn)耐壓高。能耐受1000伏以上高頻電壓，不損壞。3, 繼電器觸點(diǎn)耐過流能力強(qiáng)。觸點(diǎn)只是預(yù)熱期間有電流，斷開后無電流，是間斷降額應(yīng)用的。實(shí)際使用中，觀察不到觸點(diǎn)會產(chǎn)生火花。其機(jī)械壽命一千萬次，觸點(diǎn)壽命達(dá)到百萬次。4, 集成電路驅(qū)動(dòng)模塊。提供繼電器吸合工作電壓和保持工作電壓, 提供標(biāo)準(zhǔn)預(yù)熱時(shí)間。七，各種預(yù)熱啟動(dòng)方法對比方法對比開關(guān)次數(shù)功耗W體積成本適用的對象安全性PTC小于3萬次0.3---1.0小低小功率一體化不安全電子開關(guān)大于5萬次無較小較高T4T5T8支架，吸頂燈，一體化熒光燈安全芯片大于5萬次無較小較高一體化熒光燈安全繼電器大于20萬次0.15較大較高T4T5T8支架，吸頂燈，較大功率一體化熒光燈，多燈管同步預(yù)熱安全八，預(yù)熱啟動(dòng)調(diào)試要點(diǎn)， 預(yù)熱效果好壞，除了與預(yù)熱方案有關(guān)外，還與電子鎮(zhèn)流器自身有關(guān)，還與熒光燈管有關(guān)，一個(gè)較理想的預(yù)熱效果，得來不易，下面是調(diào)試要點(diǎn)，拿繼電器開關(guān)預(yù)熱方案為例子，幾乎適合上述所有方案。第一步，調(diào)電子鎮(zhèn)流器Q值。[圖片]這一步，將電子鎮(zhèn)流器調(diào)整到符合預(yù)熱要求預(yù)熱開關(guān)可以是繼電器長閉觸點(diǎn)，或者電子開關(guān)，或者PTC電阻開關(guān)。預(yù)熱電容CY是燈絲電容3倍左右，一般選擇CL21和CL11型, 耐壓400伏夠了， 其值選擇小些，可以調(diào)節(jié)預(yù)熱電流變大，當(dāng)預(yù)熱電流足夠大時(shí)，CY可以不用。調(diào)整電子鎮(zhèn)流器冷啟動(dòng)特性，【調(diào)整Q值不高不低】滿足預(yù)熱要求。驗(yàn)證方法是，先不接預(yù)熱電路，對于220-230伏供電的電子鎮(zhèn)流器, 從0伏開始，升高電源電壓，一般啟振電壓在40—80伏,【有功率顯示時(shí)的電源電壓】。然后繼續(xù)升高電源電壓,觀察燈絲亮,整燈不亮,使亮燈電壓【點(diǎn)火電壓】在90--110伏左右，整燈才亮, 此時(shí)Q值高低適合預(yù)熱要求.點(diǎn)火電壓越低，低溫低壓啟動(dòng)特性越好，光效越高，但是，預(yù)熱效果變差?？梢酝ㄟ^升高電路Q值達(dá)到，方法與提高點(diǎn)火電壓相反。通過加強(qiáng)激勵(lì)，提高輸入功率，減小燈絲冷阻和燈絲電容等達(dá)到。點(diǎn)火電壓越高，預(yù)熱效果越好，但是過高，損耗大，光效越低，低溫低壓啟動(dòng)特性不好。提高點(diǎn)火電壓，可以通過降低電路Q值達(dá)到，具體是，減小輸入功率，增加燈管燈絲冷阻，燈絲電容，發(fā)射極電阻值，減少磁環(huán)副圈匝數(shù)等。第二步，預(yù)熱效果觀察將燈絲電容短路，例如，用短路線。通電觀察燈絲預(yù)熱溫度,在黑暗處，如果通電1秒內(nèi)，看見燈絲紅色,表示已經(jīng)達(dá)到預(yù)熱溫度, 看見燈絲紅黃色,表示已經(jīng)達(dá)到預(yù)熱溫度上限,也是可以的。如果，看不見燈絲紅色，需要采用2個(gè)方法，一是繼續(xù)調(diào)高鎮(zhèn)流器Q值，二是串加預(yù)熱電容CY。重復(fù)第二步直到看見燈絲紅色。第三步，預(yù)熱效果驗(yàn)證將燈絲電容短路線去掉，接好預(yù)熱電路，重復(fù)第二步看見燈絲紅色。如果配合儀器,電源輸入的預(yù)熱功率約在3—7瓦間,燈功率大,預(yù)熱功率也取大.對應(yīng)燈絲預(yù)熱電流約為燈管電流的1.5倍左右. 如果觀察燈絲黃色和白色, 預(yù)熱功率遠(yuǎn)大于3—7瓦，甚至燈完全亮了，表示燈絲預(yù)熱溫度太高.需加大CY值，或者去掉CY不用，如果，開始就不需要CY, 要求鎮(zhèn)流器Q值高才行。如果看不見燈絲紅色, 需要減小CY值. 燈絲預(yù)熱溫度較大時(shí)，預(yù)熱效果好，輝光放電時(shí)間小，開關(guān)次數(shù)上升，但是，電路功耗加大，所以，要適當(dāng)調(diào)整預(yù)熱效果與功耗矛盾。第三步，預(yù)熱時(shí)間與預(yù)熱電流協(xié)調(diào)最佳預(yù)熱時(shí)間確定，如果達(dá)到歐盟EUP5標(biāo)準(zhǔn)的極限標(biāo)準(zhǔn)，以及聲控和人體感應(yīng)控制，0.8秒才行，由于時(shí)間短，取得好預(yù)熱效果，要下功夫。還可以把預(yù)熱時(shí)間定在1.2秒，1.5秒上，對于普通熒光燈使用是可以的，調(diào)試容易，可以采用較小的預(yù)熱電流，預(yù)熱效果更好，更安全。預(yù)熱時(shí)間與預(yù)熱電流是要協(xié)調(diào)的，預(yù)熱電流大，預(yù)熱時(shí)間就短，預(yù)熱電流小，預(yù)熱時(shí)間就長，例如PTC電阻開關(guān)，明顯有這個(gè)關(guān)系，另外幾個(gè)方案也如此。所以，生產(chǎn)廠家確定的預(yù)熱時(shí)間，是個(gè)變化值，例如，電子開關(guān)預(yù)熱方案，廠家說1.2秒，是對應(yīng)一個(gè)確定的預(yù)熱電流的，例如是0.3安時(shí)。如果預(yù)熱電流0.35安，預(yù)熱時(shí)間自動(dòng)減小到1秒。電子鎮(zhèn)流器工程師使用電子開關(guān)預(yù)熱方案時(shí)，首先確定預(yù)熱時(shí)間，然后，依照第二步，預(yù)熱效果觀察，確定預(yù)熱電流大小，把這2個(gè)參數(shù)提供給生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)廠家根據(jù)這2個(gè)參數(shù)，提供樣品，樣品應(yīng)該同時(shí)標(biāo)明這2個(gè)參數(shù)值。觀察輝光放電時(shí)間，要求燈點(diǎn)亮的瞬間，要快，不閃，可以形容為燈亮在彈指一揮間，或者說，啟動(dòng)彈性好。國家標(biāo)準(zhǔn)要求輝光放電時(shí)間小于0.1秒。否則，燈點(diǎn)亮的太慢，甚至閃動(dòng)幾次才亮，會黑頭，開關(guān)次數(shù)下降。繼電器開關(guān)預(yù)熱，輝光放電時(shí)間能小于20毫秒，開關(guān)次數(shù)百萬次。燈絲溫度不足，是輝光放電時(shí)間太長原因，PTC電阻開關(guān)預(yù)熱尤其如此。繼電器開關(guān)預(yù)熱調(diào)整方法。繼電器型號4100，線圈24伏，觸點(diǎn)串聯(lián)1瓦5.6歐姆線繞電阻。調(diào)整扼流圈次級匝數(shù)，使燈亮穩(wěn)定后，繼電器線圈電壓為21伏左右。