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节能灯电子镇流器应用新技术探讨
浙江阳光集团股份有限公司陈以平徐国荣吴国明
引言
随着 全 球 能源紧张的加剧和各国政府对环境保护的重视,全球紧
凑型荧光灯的需求量正在快速增长。我国是节能灯的制造和出口大国,
绿色照明概念的提出至今己经历了近十年的历史,通过国内照明企业
的共同努力,节能灯和配套电子镇流器的质量水平正在大幅提高。一
些品牌企业己开始规模生产6千小时以上寿命的节能灯,“节能灯节电
不节钱”的观念正在逐渐消失。
浙江 阳 光 集团是专业生产电子节能灯的大型企业,致力于研发和
生产环保、高性价比的节能灯产品,预计2004年的产销量将达到1亿
只。电子镇流器技术作为节能灯的核心技术,随着同国际照明业先进
技术的接轨,面临着新的挑战。下面是目前节能灯电子镇流器应用方
面的几点新动态,在这里共同探讨。
一、环保型电子材料的应用
紧凑 型 荧 光灯的可持续发展问题已经得到了国内照明企业的注
意,各国政府对环境保护的重视以及欧盟理事会和欧洲议会关于报废
电子电气设备的第2002 / 96 / EC号指令将在2006年7月1日后实施,
促进了环保型电子材料在节能灯电子镇流器中的应用。
无铅 焊 锡 材料的使用和银锡合金焊接工艺在灯用电子镇流器制造
中开始推广,相关的设备应用和质量控制手段需要做相应的调整。
由于 节 能 灯塑壳、镇流器中各类变压器骨架阻燃剂中含有大量的
聚澳联苯(PBB)和聚澳二苯醚(PBDE)成分,所以环保的塑料件制
品需要化工原料供应商寻求具有阻燃剂替代品的PBT粒子或聚碳料进
行加工;
普通 环 氧 树脂包封的碳膜电阻在失效时产生大量烟雾、气体,一
种采用硅树脂包封失效时不产生烟雾的特殊氧化膜电阻在灯中功率电
一33 一
阻上开始批量使用;
另外 , 电 子镇流器中金属化聚醋薄膜电容采用无铅粉末包封替换
了含澳阻燃剂的环氧包封结构,引脚连接则采用无铅的喷金工艺。
二、大功率节能灯输入电流失真抑制技术的应用
为进 一 步 改善工业电力系统的高频环境,国际无线电干扰特别委员
会(CISPR)电磁兼容技术委员会专门制订了对照明产品谐波电流限值
的标准,对有功输入功率大于25W的电气照明设备要求达到C类设备
的限值。
随着 各 类 大功率节能灯的不断推出市场,大于25W电子镇流器可靠安全的输
入电流失真抑制对策成为很多企业的技术课题。目前,有两类较为成熟的抑制方
案,一种是在电源整流桥和逆变回路间增加的独立型斩波方式回路,即有源功率
因数校正电路(图一),但由于其线路复杂、成本高,只有在超大功率的节能灯或
分体式大功率节能灯上使用。另一种是利用谐振回路的高频振动,给小容量电容
充放电,经过一定周期,引入电源电流的供给泵式电路(图二),该线路结构简单,
较适合小型化、低成本节能灯,但不宜用于匹配较大功率和和较高管压的节能灯
管。
VCQA DI VCC DI
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三、节能灯小型化对策
节能 灯 的 小型化是替代热辐射光源的前提,但近年来大功率节能
灯的小型化趋势日趋明显,一些细4U、细螺旋灯的推出使电子镇流器
的小型化在电路结构和制造工艺上面临新的技术突破。
图三 是 P NP,N PN对管电路方案,最大的特点是可以在双极型晶体管逆变电
一34 一
路中省掉一个带有三组线圈的磁环脉冲变压器,图中L4,与L4是同一线圈的两组
绕组。
VCC LO
L R 3 R
.队T靛C 3。Ir 1 一T 1 L4
CZ 、esl {D4
Cs Cs
图三
为了 在 线 路排版和元件布局上节省有效的空间,贴片技术的应用
给节能灯电子镇流器的小型化设计带来方便。可以将整流桥、低压电
容器、各类电阻器采用贴片元件安装在线路板底层,可大大缩小线路
板的安装直径。
值得 一 提 的是,节能灯线路小型化的实施必须同时考虑系统的散
热对策,否则电子元器件的寿命将带来影响。
四、节能灯电路集成化概念
普通 的 节 能灯自激振荡电路由于其工作频率由一对双极型晶体管
的存储时间、饱和状态和磁环脉冲变压器饱和磁感应强度决定,对产
品误差的依赖性很大,在整灯电性能一致性控制上给制灯企业带来很
多材料筛选成本和质量控制成本,且电路的稳定性不佳。国际上很多
半导体公司相继推出一些节能灯专用驱动控制芯片,采用外部编程最
小频率的压控振荡器技术,使电子镇流器的输出特性的一致性得到保
证,但是由于该类芯片均要求驱动一对高压功率场效应管才可以正常
工作,使电路总体成本过高,且对静电敏感要求较高,国内的节能灯
制造商无法批量采用。
这里 介 绍 一种VK05CFL双芯片驱动电路(图四),采用功率器件
和控制驱动电路集成在同一芯片的VIPower M3-3技术制作,其中的
一35一
Us和L2s是Lp绕组的副线圈,作为启动和电压补偿用,C5. C6做
频率控制用。该电路的特点是器件集成度高、成本适中、线路调整容
易,并可装配在腔体很小的节能灯中。
C4}C13}布。
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L1.曦R4上C5
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五、I万小时以上寿命节能灯的研发
节能 灯 应 用场所越来越普遍,一些商场、酒店等公共场所由于使
用时间长,条件恶劣,普通的6000小时寿命产品己经无法满足这些消
费者的需求,需要开发更长使用寿命的节能灯,但是灯管手工制作的
阴极寿命离散性和电子镇流器中铝电解电容高温、短寿命,是进一步
提高整灯寿命的技术障碍。
紧凑 型 荧 光灯管排气自动化技术的实现使制造1万小时以上寿命
的节能灯成为可能。另外,通过在电子镇流器中增加合适的灯丝预热
启动电路,减少灯管启动时阴极碳酸物质的溅射,可延长灯管的开关
使用寿命。目前较理想的节能灯预热电路是采用一种叫智能型热敏电
阻的器件,当电路启动时,谐振电流通过热敏电阻对灯丝进行预热,
灯管点亮后,热敏电阻的阻值增大到近乎绝缘态,关断预热回路,使
热敏电阻功耗为零,不影响整灯的转换效率。
由于 IEC 对输入电流谐波的限制,节能灯无源滤波电路中滤波电
解电容单位容量的耐纹波电流要求不断的提高。当纹波电流通过电解
等效内阻时会产生损耗,将电能转化成热量,使电解电容自身温升增
加,加上节能灯腔内恶劣的高温环境,普通额定耐温105℃规格的电解
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电容无法达到上万小时的点灯寿命。选用国际上知名品牌各类节能灯
专用大纹波电流规格的电解电容,并且需要合理的设计电解电容实际
工作时的装配位置,通过计算其单位容量实际过纹波电流的大小、环
境温度与标称寿命的关系,并加以验证才能确保电子镇流器达到上万
小时寿命。
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