电感式镇流器在美国
(美)弗雷德.亚伯拉罕斯
今天当讨论到荧光灯镇流器时,人们常常讨论电子镇流器,然而电感式镇流器仍然是镇流器市场的一个富有生命力和重要的组成部分.本文将比较它们的特点,并得出结论:电感式镇流器也能做到同电子镇流器一样的高效率.政府不应硬性规定,与之相反,政府必须和产业部门一起工作,为了节能改进镇流器产品的规范,以满足市场的需求.
美国的荧光灯镇流器
在美国最通用的电源是60Hz、120和277V.镇流器通常由自耦变压器接用于多只灯管.中国的电源是50Hz、220V,因而镇流器是一个简单扼流圈接用于荧光灯.这两种型式的镇流器都是铜或铝质线圈绕在叠层矽钢片上制成.导线的规格和采用高牌号矽钢片决定了镇流器功率损耗.增大导线规格和采用高牌号矽钢片可降低功耗.镇流器与电容器串接在灯管回路可调整灯管电流和改善功率因数.
美国最流行的镇流器是供双管的快速启动灯和双管瞬时启动灯用的,它可以接标准型和节能型两种灯管.流明系数是商品镇流器输出光通量与同一支灯管在实验室基准镇流器操作产生100%输出光通量之比.两种灯的比较见下表.
商品镇流器输出光通量
流明系数=——————————————
实验室基准镇流器输出光通量
用同一只镇流器的标准型灯与节能型灯的流明系数和灯流明的比较表
双管F40T12标准快速启动式镇流器
灯 型 镇流器输入(瓦) 流明系数(%) 灯管(流明)
标准型 96 95 6100
节能型 72 88 5100
双管F96T12标准瞬时启动式镇流器
灯 型 镇流器输入(瓦) 流明系数(%) 灯管(流明)
标准型 173 95 8550
节能型 138 88 9500
节能电感镇流器
节能电感镇流器比较标准镇流器的铜线规格和矽钢片牌号都要大些,其结果对双管快速启动镇流器减少10W,对双管瞬间启动镇流器减少15W.节能镇流器不能用铝线,因为这样作镇流器体积过大.为了使铝的载流量相同于铜线,铝线必须比铜大2-3号线规.双灯管用快速启动式镇流器的售价大约增加3美元.假设以每年用3000小时每度电费8美分计算,偿还时间是一年零三个月.如果节能灯与节能快速启动镇流器组合,由标准型镇流器和标准型灯管的总损耗共减少24W.由此,镇流器瓦数减少25%(96~72W),流明只减少16%(6100~5100lm).
阴阳阻断式镇流器(混合电路)
电感镇流器制造商已不断地寻找方法,生产一种更加有效的快速启动式电感镇流器.快速启动灯管的加热灯丝电压即使灯管已经启动,但仍不断地在加热,致使每一灯管产生约3W的损耗.镇流器制造商采用一种电子开回路减少6W损耗.这种镇流器标准灯管的输入功率80W,相比之下同样光输出的节能电感镇流器需要86W.这种镇流器的价格比电子的低,比节能电感的高,见下表.
节能电感镇流器、阴极阻断式镇流器和电子镇流器的输入瓦数和价格比较
F40T12镇流器(双灯) 输入瓦数(标准灯) 流明系数% 近似价格比
节能型 86 95 X
阴极阻断式 80 95 1.3X
电子快速型 72 88 2X
电子镇流器
电子镇流器使荧光灯在20KHZ或更高频率下运行而不是电感镇流器的50或60HZ,较高频率使灯光效提高10%.电子镇流器的设计适用于快速和瞬间启动.
美国在80年代中期引进电子镇流器,1988年电子镇流器的销售总量约100万只,占全部镇流器销售量的35%.
电子镇流器改变了美国的镇流器技术,荧光灯T12的34及40W改进为T8的32W.1990年电子镇流器100%用于T12灯,到1993年80%用于32W T18灯.这是由于部分的这种灯要用于能在高频下瞬时启动,而T12快速启动式灯则不能.
电子镇流器比电感镇流器采用更多的元器件,最初有些电子镇流器用了100多个元件,使它比电感镇流器贵3~4倍.由于使用大量元器件,出现了不少可靠性问题.早先的电子行业中,一家较大的美国公司曾经历过大量镇流器故障的教训,不得不用节能电感镇流器换下电子镇流器.由于不论是元器件故障,还是不好的设计、不合理的制造或很差的质量管理,造成了人们对电子镇流器故障的烦恼.镇流器的更换以及人力物力的费用均由制造厂承担,许多电子公司只好以停业来替代更换镇流器.今天,一些较大的电子镇流器公司的产品质量是极好的,但并不是所有公司销售的电子镇流器都是如此.
荧光灯电感镇流器和电子镇流器运行中的问题
每一处灯光的设置,在确定采用哪一种类型的镇流器效果最好时,必须将系统兼容性问题考虑进去.主要有以下几方面.
波峰系数
高波峰系数造成灯管电极材料冲蚀,缩短灯管寿命.美国标准规定荧光灯镇流器波峰系数不得超过1.7,电感镇流器工作时低于1.7,多数电子镇流器都能做到.
冲击电流
电感镇流器的冲击电流比电子镇流器低.
谐波
笔者所知电感镇流器还没有因谐波出过问题,而电子镇流器在不应有问题,但紧凑型灯的电子镇流器大大超过33%,因而使用它时,可能发生问题.
瞬变过程
电子镇流器使用固体电子元件,它比电感镇流器对高压的电涌更敏感,它可导致电子镇流器过早失败,而电感镇流器则不然.
灯光闪烁
电感镇流器在50或60HZ频率下运行的荧光灯,灯光电压每秒通过零点100次或120次,这可能造成大约25%~30%的闪烁,但这个闪烁一般是不容易看见的.而电子镇流器在20HZ以上频率运行的荧光灯,它将灯光闪烁将到难以察觉的水平.
镇流器的远距离安装
电子镇流器安装受到远距离的限制,而电感镇流器与灯的距离仅仅受到引入电线的电阻的限制,而不受安装距离的限制.
电磁场的干扰(EMI)或无线电频率干扰(RFI)
电子镇流器因为它们在高频下工作可能对电力系统产生电磁场干扰(EMI)或无线电频率干扰(RFI).电感镇流器则没有EMI 或RFI的问题.
镇流器寿命
过热对镇流器寿影响最大.电感镇流器外壳温度90℃,日平均工作16小时,则其寿命可达10年~12年.根据经验,外壳温度从90℃每减10℃,其寿命可延长一倍,同样每增加10℃,则寿命将缩短一半;而电子镇流器的寿命仍然有待确定.
镇流器的重量
在美国电子镇流器比电感镇流器轻得多,这一点在中国不一定正确,因为在中国电感镇流器仅仅是用一个简单的扼流圈.但一般来说,电子镇流器还是比电感镇流器轻.
美国加州镇流器效率立法
加利福尼亚州在美国是要求使用节能镇流器的第一个州,它没有规定非要用哪一类镇流器,如用电子式或电感式,而是订立一个标准,要求大家遵守,该标准被称为镇流器能效因数(B.E.F).其定义为:
流明系数(%输出的光)
镇流器能效因数=—————————————
镇流器输入功率
镇流器必须小于规定的能效因数.美国的公共法律也与加州镇流器的规定基本相同.
结 论
在荧光灯镇流器市场中电感式镇流器扮演着一个富有生命力的角色.美国政府无权宣布它们的应用为非法.在那些电子镇流器与基本的电子设备互相冲突的应用场合,必须使用电感式镇流器.低瓦数的电感式镇流器可以制造出在节能和寿命周期成本上与电子镇流器相当的产品,最后,重要的是制订出规定现实效率水平的镇流器标准,那么,市场自身能够决定可以利用的镇流器适当型式(电感式或电子式).
用于中国的荧光灯和镇流器与用于美国的不同,但是,希望本文论述的美国经验对中国寻找照明的节能途径有所帮助.
