導(dǎo)語：電子鎮(zhèn)流器照明領(lǐng)域得到大量的應(yīng)用，對照明行業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用，本文就hid燈用電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用做了深入的分析，而且闡述了電子鎮(zhèn)流器的可靠性研究，以及hid電子鎮(zhèn)流器的性價(jià)比分析及前景預(yù)測。

一、前言

HID電子鎮(zhèn)流器?

電子鎮(zhèn)流器因其顯著的節(jié)能效果，體積小、重量輕、高可靠性，已經(jīng)在緊湊熒光燈、日光燈、一體化燈等廣泛應(yīng)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，隨著電子技術(shù)不斷發(fā)展，電子元器件可靠性不斷提高，而成本大幅度降低，HID燈電子鎮(zhèn)流器將成為綠色照明工程的重要部分。

HID燈是目前國際上廣泛使用的新一代高效光源，去年僅我國生產(chǎn)的金屬鹵化物燈泡、高壓鈉燈多達(dá)1480萬只，而且隨著基礎(chǔ)建設(shè)不斷加大，HID燈的用量每年都會有較大的增長，因此合理設(shè)計(jì)配套HID燈用的電器附件是非常重要的，而使用電子鎮(zhèn)流器可以取得很好的性能價(jià)格比，以下本文就主要的幾個(gè)方面介紹電子鎮(zhèn)流器的性能特點(diǎn)與應(yīng)用，并對如何進(jìn)一步推廣使用HID燈電子鎮(zhèn)流器提出探討意見。

二、電子鎮(zhèn)流器的主要優(yōu)點(diǎn)

1、具有顯著的節(jié)能效果，這主要的是：

※ 在同等條件下，要得到相同的照度，相對于傳統(tǒng)電感式鎮(zhèn)流器，使用HID燈用電子鎮(zhèn)流器，其輸入功率普遍可減少10%以上，因?yàn)闊襞莶捎酶哳l或低頻方波電流點(diǎn)燈工作時(shí)，其系統(tǒng)發(fā)光效率得到提高。

※ 電子鎮(zhèn)流器自身的損耗小，一般產(chǎn)品效率可達(dá)93%以上。

※ 功率因數(shù)高，可達(dá)0.99，降低輸電線路損耗。

※ 由于電子鎮(zhèn)流器具有穩(wěn)定的燈輸出功率(該公司生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器，電源電壓變化±15%時(shí)，燈輸出功率變動小于3%),而使用電抗式鎮(zhèn)流器的燈輸出功率會隨電源波動超過10%以上，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，為保證在電源電壓波動范圍內(nèi)滿足設(shè)計(jì)照度，均按電壓波動的下限(-10%)設(shè)計(jì)，這樣在正常電壓使用時(shí)，燈從電源取得的輸入功率將超過正常功率約10%，既造成燈泡過載，縮短燈壽命，也造成不必要的浪費(fèi)。但是，如果使用電子鎮(zhèn)流器，由于電子鎮(zhèn)流器有穩(wěn)定輸出功率的特性，不存在此類問題，達(dá)到同樣的設(shè)計(jì)效果時(shí)，其從電源輸入的功率可以降低10%以上。

以上可見，電子鎮(zhèn)流器的節(jié)電效果是非常顯著的。

2、可以大量節(jié)省資源

眾所周知，傳統(tǒng)的電磁式鎮(zhèn)流器需要消耗大量的矽鋼片和漆包線，這將消耗大量存量有限的地球資源，如采用電子鎮(zhèn)流器就可以大大降低資源損耗，以400W金屬燈(CWA鎮(zhèn)流器)為例，需要銅2.0公斤，矽鋼片4.0公斤，而使用電子鎮(zhèn)流器，只需要銅約0.4公斤，不需要矽鋼片。

3、比傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器電路具有更優(yōu)越的點(diǎn)燈參數(shù)，可以取得更好的，點(diǎn)燈效果。

主要的表現(xiàn)在如下方面：

※ 輸出燈功率恒定，電路設(shè)計(jì)可以做到輸入電源電壓在120--265V的寬范圍中變化，其輸出的燈功率變化<3%，對于電源電壓波動大的場合，電子鎮(zhèn)流器更顯示其優(yōu)越性。

使用電子鎮(zhèn)流器時(shí)燈功率隨燈泡管壓變化曲線(參見下圖)。

從圖中可以看到，當(dāng)燈啟動時(shí)，燈電壓逐漸上升，燈電流逐漸減小，其燈功率隨燈電壓增加而增大，當(dāng)燈功率達(dá)到額定功率值時(shí)，其燈功率基本不再受燈電壓變化的影響，即燈功率保持不變，由于燈輸出功率恒定，可以得到兩個(gè)很好的效果：

① 點(diǎn)燈功率恒定，使得燈泡顏色較為一致。

② 根據(jù)HID燈工作特性，HID燈壽命后期，燈泡管壓會逐步升高，這時(shí)在傳統(tǒng)電磁式鎮(zhèn)流器電路中，電磁式鎮(zhèn)流器的輸出特性基本上為恒流輸出，燈電流變化很少，使燈功率提高，這會加速燈的老化，進(jìn)而又使燈管電壓提高，如此下去，使燈泡快速壽終。而在使用電子鎮(zhèn)流器電路時(shí)，從圖中的曲線中可以看出，當(dāng)燈電壓提高時(shí)，燈電流隨之下降，燈功率保持不變，使HID燈泡能獲得更長的壽命。

※ 功率因數(shù)>0.99，降低諧波電網(wǎng)污染，降低總輸電線路設(shè)計(jì)安裝成本。

※ 電流總諧波THD≤10%，相對于傳統(tǒng)電磁式鎮(zhèn)流器THD≥15%能減少對電源的污染。

※ 由于電子鎮(zhèn)流器采用高頻或低頻方波電流點(diǎn)燈，燈瞬時(shí)輸出功率恒定因此，其光輸出無頻閃，改善照明效果。

※ HID燈的點(diǎn)燈電路一般采用高壓啟動，一些燈泡啟動特性差，或是燈泡點(diǎn)過一段時(shí)間后啟動困難，特別是在熱啟動時(shí)，傳統(tǒng)的點(diǎn)燈電路就極易產(chǎn)生輝光拉弧放電，長時(shí)間無法進(jìn)入弧光放電過程的現(xiàn)象，這會損傷燈泡電極，降低燈泡壽命。該公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器可以有效地克服這一缺點(diǎn)，采用間隔脈沖觸發(fā)，因而可以克服因啟動困難而降低燈泡壽命，同時(shí)還有良好的保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)燈輸出短路，燈輸出開路，過熱等異常情況時(shí)，具有自動保護(hù)功能，提高了電子鎮(zhèn)流器工作的可靠性。

4、電子鎮(zhèn)流器可以很簡單地實(shí)現(xiàn)各種自動控制，實(shí)現(xiàn)對燈光的智能化控制，根據(jù)燈泡的特性，鈉燈泡可調(diào)范圍為40--100%，而金鹵燈泡也可達(dá)50--100%，這對于許多場合是需要的，可以滿足照明的可控制要求，同時(shí)可以節(jié)約大量的電力。

實(shí)現(xiàn)HID燈光控制的方法有多種

① 采用紅外傳感器，通過檢測人體信號進(jìn)行控制。如在超市、倉庫、加油站、寄車場等。

② 應(yīng)用光敏元件，根據(jù)自然光或其他光源信號，自動調(diào)節(jié)燈功率，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光，可應(yīng)用于辦公室、工礦照明、農(nóng)業(yè)照明等多種場合。

③ 時(shí)鐘控制，典型應(yīng)用于路燈照明，設(shè)定不同程序，使路燈在每天24小時(shí)不同時(shí)段內(nèi)，有不同的光照度輸出。道路、街道、隧道等采用這種控制可以大量地節(jié)能。

④ 手動調(diào)光，高壓鈉燈、金鹵燈都可以在寬范圍內(nèi)通過調(diào)節(jié)輸入到燈泡的功率大小來實(shí)現(xiàn)連續(xù)無抖動的調(diào)節(jié)。

5、體積小、重量輕、安裝方便。

三、電子鎮(zhèn)流器可靠性研究

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件質(zhì)量不斷提高，使電子鎮(zhèn)流器可靠性有了基本保證，因此，當(dāng)前日光燈、節(jié)能燈的點(diǎn)燈電路已經(jīng)大量的為電子鎮(zhèn)流器所取代。對于將電子鎮(zhèn)流器大量應(yīng)用在HID燈上，必須解決HID燈用電子鎮(zhèn)流器的可靠性問題和其性能價(jià)格比。

HID燈較日光燈、節(jié)能燈等有更為復(fù)雜的物理過程，必須深刻地了解HID燈的特性，才能有效地設(shè)計(jì)出可靠的電路。如HID燈的“聲共振”是點(diǎn)燈過程中放電極不穩(wěn)定的一種現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成燈熄滅，無法正常工作，在設(shè)計(jì)上，我們做了如下考慮：

① 保持燈瞬時(shí)輸出功率為恒定，如采用方波電流驅(qū)動就可得到燈瞬時(shí)輸出功率恒定的輸出特性，進(jìn)而保證不發(fā)生HID燈的“聲共振”現(xiàn)象。

② 電子鎮(zhèn)流器異常狀態(tài)下的自身保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)燈輸出短路，燈輸出開路，燈失效，安裝環(huán)境過熱等異常情況時(shí)，具有自動保護(hù)功能。

③ 燈輸出功率恒定，包含二個(gè)方面，一是電源電壓波動，燈輸出功率不變，二是隨著HID燈(尤其是高壓鈉燈)在整個(gè)燈泡壽命期內(nèi)，燈電壓大幅變化，燈輸出功率保持不變。只有保證了這二個(gè)方面，才是真正意義上的恒功率輸出電子鎮(zhèn)流器。

④ 對整個(gè)電子鎮(zhèn)流器所使用的功率器件，采用ZVS(零電壓開關(guān))，ZCS(零電壓開關(guān))大大降低了功率器件的電壓電流應(yīng)力。

⑤ 使產(chǎn)品溫升控制在規(guī)定值內(nèi)。對整個(gè)電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，選擇理想的散熱材料，保證電子鎮(zhèn)流器有效地散熱。

四、HID燈用電子鎮(zhèn)流器性價(jià)比及其應(yīng)用前景

我們只有全面地了解HID燈電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用價(jià)值、其綜合的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與不斷提高的可靠性，才能促使它在實(shí)際中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，以250W鈉燈為例，與電感式鎮(zhèn)流器的比較如下：

1.自身功耗。

250W電感鎮(zhèn)流器功耗約為30W，且隨輸出功率的增加而增加。250W電子鎮(zhèn)流器功耗約為12W，且基本為恒定值。電子鎮(zhèn)流器自身功耗低，溫升低，系統(tǒng)效率高。

2.與基準(zhǔn)燈配合的光效。

電感鎮(zhèn)流器與基準(zhǔn)燈配合，其光效約為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器與基準(zhǔn)燈配合光效的95-98%。電子鎮(zhèn)流器因?yàn)橛酶哳l電流點(diǎn)燈，其光電轉(zhuǎn)換率要比電感鎮(zhèn)流器略高。另外電子鎮(zhèn)流器自身功耗小，使它與基準(zhǔn)燈配套后的光效約為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器與基準(zhǔn)燈配合光效的110%。

3.燈管壽命。

電感鎮(zhèn)流器很難做到啟動特性與燈管啟動要求完全一致。當(dāng)輸入電源電壓變化和燈老化時(shí)，燈管功率波動范圍大，大大縮短燈管壽命，增加日常維護(hù)費(fèi)用。電子鎮(zhèn)流器可以直接控制燈電流，在較小的啟動電流下，縮短燈的啟動時(shí)間。在電源電壓大范圍變化和燈老化時(shí)，保持燈功率恒定，減小燈的光衰，從而大大延長燈的使用壽命，降低日常維護(hù)費(fèi)用。

4.輸入電網(wǎng)電壓范圍。

對電感鎮(zhèn)流器，燈管功率隨輸入電源電壓波動而變化。當(dāng)電源電壓較高時(shí)，燈管嚴(yán)重超功率(當(dāng)輸入電壓達(dá)到250V時(shí)，有些電感鎮(zhèn)流器的輸出功率高達(dá)380W左右)，鎮(zhèn)流器和燈發(fā)熱嚴(yán)重，大大縮短燈管和燈具的壽命。而電子鎮(zhèn)流器具有恒功率輸出功能。在電源電壓大范圍變化時(shí)，能夠保持燈功率恒定，減小燈的光衰，從而大大延長燈管和燈具的使用壽命。

5.燈光的頻閃問題。

由于受交流50Hz(或60Hz)電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)的影響，電感鎮(zhèn)流器使燈產(chǎn)生低頻頻閃，并產(chǎn)生明顯的交流噪音，容易引起人眼疲勞，也無法滿足運(yùn)動物體的高質(zhì)量照明和攝影的要求。 而高頻電子鎮(zhèn)流器輸出采用高頻電流點(diǎn)燈，采用高功率因數(shù)升壓電路，中間采用大容量直流濾波環(huán)節(jié)，無低頻閃爍問題，也沒有低頻噪音。

6.外圍附件。

電感鎮(zhèn)流器需要啟動器和補(bǔ)償電容，不易安裝，降低整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。而電子鎮(zhèn)流器不需要任何附件，安裝方便。

7.鎮(zhèn)流器與光源的安裝距離要求。

高壓鈉燈電感鎮(zhèn)流器一般采用外部脈沖觸發(fā)器，鎮(zhèn)流器和燈管之間的距離較短，無法滿足長線驅(qū)動要求。而高頻電子鎮(zhèn)流器采用滑頻點(diǎn)燈技術(shù)，電子鎮(zhèn)流器和燈管之間的距離可以延長到20米以上，方便鎮(zhèn)流器的安裝和日常維護(hù)。

8.諧波含量和功率因數(shù)。

電感鎮(zhèn)流器的電流滯后于電壓，輸入電流的諧波含量大，不加補(bǔ)償電容時(shí)的功率因數(shù)只有0.6左右。即使加上補(bǔ)償電容器，功率因數(shù)也很難做到0.95以上，諧波含量仍然較高。這就造成電感鎮(zhèn)流器對電網(wǎng)的污染嚴(yán)重，加大電網(wǎng)的負(fù)荷，增加初裝費(fèi)用。而高頻電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部采用功率因數(shù)校正電路，使輸入電流的諧波含量小于10%，功率因數(shù)高于0.95，對電網(wǎng)的基本沒有污染，能減小電網(wǎng)的負(fù)荷，降低初裝費(fèi)用，也可以對原來采用電感鎮(zhèn)流器的照明系統(tǒng)直接增容。

9.電磁兼容問題。

除輸入電流諧波含量低之外，電子鎮(zhèn)流器還能全面滿足EMI和EMS要求，從而提高整個(gè)照明系統(tǒng)的可靠性。

10.自身保護(hù)問題。

電感鎮(zhèn)流器不能實(shí)現(xiàn)自身保護(hù)，當(dāng)燈管出現(xiàn) “整流效應(yīng)”和接近壽命終結(jié)時(shí)，會出現(xiàn)燈頻繁亮、滅，造成鎮(zhèn)流器損耗加大、溫升加劇。電子鎮(zhèn)流器可以實(shí)現(xiàn)全面的保護(hù)功能，針對燈開路、燈端短路、熱燈、整流效應(yīng)和燈壽命終結(jié)等現(xiàn)象，封鎖電子鎮(zhèn)流器的輸出。

11.體積和重量。

250W電感鎮(zhèn)流器的重量接近5公斤，比較笨重，消耗的原材料多，對燈具和安裝部件的強(qiáng)度要求高。250W電子鎮(zhèn)流器的重量只有1公斤左右，體積小，安裝方便。

從以上分析可以看出，電子鎮(zhèn)流器的性能明顯高于電感鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器能全面滿足“綠色照明”的要求，是環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)品。

目前制約HID燈大量應(yīng)用的因素，主要有四個(gè)方面：一是可靠性，要完全地克服HID燈點(diǎn)燈過程中產(chǎn)生的“聲共振”現(xiàn)象，HID燈用電子鎮(zhèn)流器電路結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比日光燈電子鎮(zhèn)流器要復(fù)雜得多，選用的元器件數(shù)量數(shù)倍于日光燈電子，因此，元器件失效的機(jī)率也高。同時(shí)，我國目前HID燈泡生產(chǎn)廠家多，燈泡的標(biāo)準(zhǔn)不一，燈泡與電子鎮(zhèn)流器沒有很好匹配，也會降低其使用效果，電子鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠家必須嚴(yán)格篩選元器件，使產(chǎn)品可靠性提高。二是電子鎮(zhèn)流器對使用環(huán)境的要求，使得對燈具設(shè)計(jì)提出了新要求，對目前大量發(fā)展的一體化燈具，難以安裝使用，主要是電子鎮(zhèn)流器一般要求工作環(huán)境溫度應(yīng)低于55℃，使電子鎮(zhèn)流器外殼溫度保持在75℃以下，來保證電子鎮(zhèn)流器的使用壽命，因此，設(shè)計(jì)美觀大方，有良好散熱效果的燈具，需要燈具同行的密切配合。三是大功率電子鎮(zhèn)流器的散熱問題，是影響電子鎮(zhèn)流器壽命的重要因素，因此，設(shè)計(jì)實(shí)用型的大功率電子鎮(zhèn)流器還有待于完善。四是價(jià)格，雖然其綜合經(jīng)濟(jì)效益高，但是由于一次性投資高，目前還難以被客戶廣泛接受。而且要提高可靠性，價(jià)格必然會大幅增加。但隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，以上問題都會不斷得到改善，HID燈電子鎮(zhèn)流器必將成為綠色照明電器而被廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

小結(jié)

HID 燈電子鎮(zhèn)流器具有良好的點(diǎn)燈參數(shù)，其綜合經(jīng)濟(jì)效益高，并降低對電網(wǎng)污染，這對于我國實(shí)現(xiàn)綠色照明工程將會有極大的推動作用，是盡快達(dá)到節(jié)能10%目標(biāo)行之有效的措施，因此，可以相信，如同節(jié)能燈、日光燈等電子鎮(zhèn)流器一樣，HID燈用電子鎮(zhèn)流器也將會迅速得到應(yīng)用。通過對中電能公司電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品在國內(nèi)外多條道路上的使用表明，該產(chǎn)品不但具有顯著的節(jié)能效果，而且可以明顯地延長燈泡的使用壽命，深受用戶歡迎。