节能灯工作原理

1电子节能灯构造与工作原理公牛集团照明事业部品质部实验室主讲：尹业军2目录一：节能灯的组成构造二：节能灯的优点三：荧光灯的工作原理四：电子镇流器基本电路工作原理保护电器保护人照明事业部品质部实验室3保护电器保护人照明事业部品质部实验室一：节能灯的组成1，节能灯的组成部分：a.灯头b.塑胶外壳c.电子芯板d.毛管灯头塑胶外壳芯板毛管4保护电器保护人照明事业部品质部实验室一：节能灯的组成2，荧光灯管（毛管）的组成a,玻壳b,荧光粉C,灯丝d,引脚e,惰性气体（氖、氩气等）f,汞5保护电器保护人照明事业部品质部实验室一：节能灯的组成3电子镇流器的组成电子镇流器是将低频的交流电通过整流转变为直流电，再经过逆变器变换为高频率的交流电，由高频能量来驱动灯管，使荧光灯管正常工作。逆变器一般工作于20-70kHz的高频，输出级采用LC串联谐振电路，通过高频高压将灯点燃，正常点亮以后由电感限制灯的电流。6保护电器保护人照明事业部品质部实验室二：节能灯的优点节能灯的优点1，能耗低，效率高;2,发光效率高，光色柔和;3,重量轻、无闪烁及无噪声4，具有高功率因数;5,有异常状态保护功能(延长寿命）。7保护电器保护人照明事业部品质部实验室1.灯丝预热：通电使灯丝上的电子粉达到800℃发射电子，电子云运动，电离氩气及汞蒸气（此阶段称为放电过程）。一般灯丝预热时间为0.5s以上。2.点灯过程：由于电子云的运动，汞原子受到撞击，转为价电子，发出253.7nm紫外线，荧光粉吸收紫外线，转化为可见光三：荧光灯的工作原理8保护电器保护人照明事业部品质部实验室3，低压气体与高压气体放电灯的区别a,灯管内充有400-500Pa(1mmHg-133.3Pa)压力的氩气和少量的汞（一般气压在3×104Pa以下为低压气体放电光源;b,气压在3×104Pa-3×105Pa之间为高压气体放电光源;C,3×105Pa以上则称为超高压气体放电光源。三：荧光灯的工作原理94,荧光灯管质量与原材料、半成品、工艺的关系保护电器保护人照明事业部品质部实验室三：荧光灯的工作原理105,气体放电灯的工作原理a,气体放电的伏安特性（右图）在两电极上加上电压后，在两电极间产生电场，少量电子和正离子在电场下移动，形成很小的电流，随电压的增加而略有上升（OA段）。由于游离源所产生的离子和电子是有限的，一产生出来，立即被两个电极所拉走，再增加电压，电流也不会增加多少（如图AB段）。B点以后，当电压增加时，电场带电粒子加速，电子获得足够的动能，它在向阳极移动过程中与气体碰撞，使其原子游离，产生新的电子与正离子，和原来的电子与离子一起受电场加速，产生更多的游离，这种放电称雪崩放电。(此现象由英国科学家汤生推导出来，也称汤生放电）保护电器保护人照明事业部品质部实验室三：荧光灯的工作原理气体放电灯伏安特性115,气体放电灯的工作原理a,气体放电的伏安特性（右图）电压进一步增加，雪崩式放电电流随着增加，当电流达到图中的C点时，管电压突然降低，此时管中出现有颜色的辉光，这个过程称为点火，C点所对应的电压Ug称为着火电压。（点火电压500V-1200V，和管中气体种类、压强、两电极间的距离以及电极的材料有关）电流增加到D点后，如继续增加电流，出现管压不变阶段，如图DE段，这个阶段为正常辉光放电。E点后，电压增加，管电流增加，管压也增加，进入非正常辉光放电阶段，如图EF段。电压升到F点后，电流增加，电极因温度升高转入热电子发射，电流大幅度上升，而管压急剧下降，形成了弧光放电（FG段）。保护电器保护人照明事业部品质部实验室三：荧光灯的工作原理气体放电灯伏安特性125,气体放电灯的工作原理a,气体放电的伏安特性（右图）利用弧光放电产生大量电子，在电场作用下加速得到能量，碰撞汞原子使之激发，汞原子电离。当带正电的离子遇到电子而复合是，便由激发态回到基态，以辐射出253.7nm的紫外线形式释出多余的能量。荧光粉受到紫外线辐照而发光，转变为可见光。保护电器保护人照明事业部品质部实验室三：荧光灯的工作原理气体放电灯伏安特性136,荧光灯的伏安特性荧光灯工作于弧光放电状态，呈负阻特性，管电流增加时，管电压下降，反之亦然。如图所示。即便外加电压不变时，如不采取限流措施，如果偶然因素使管电流有所增加时，它将会随管压的下降而不断增加，直到灯管烧毁为止。保护电器保护人照明事业部品质部实验室三：荧光灯的工作原理荧光灯伏安特性14保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理1，电子镇流器构造a,电子镇流器是将工频（50/60Hz)交流电变换为较高频率的交流电，并能使荧光灯正常启动和稳定工作的变换器。电子镇流器基本功能方框图如下图所示。RFI滤流器全波整流器PFC升压变换器DC滤波DC/AC逆变器输出网络气体放电灯控制电路AC15保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理1，电子镇流器构造射频干扰RFI滤波器：一般由电感（L)和电容（C)元件组成，用来阻止镇流器产生的高次谐波反馈到输入交流电网，抑制对电网的污染和对电子设备的干扰，同时也可防止来自电网的干扰电子镇流器。16保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理1，电子镇流器基构造全波整流器：由四个二极管组成桥式整流电路，或由两个二极管组成倍压电路将交流电转变为直流电供给后面的逆变电路，如下图所示。17保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理2，半桥逆变电路工作原理VT1,VT2是半桥逆变电路中的重要组件，起着功率开关的作用。当加上电源后，由直流电压VDC（E)提代电流经R1对积分电容C3充电，一旦此电压达到并超过触发二极管VD3的转折电压（约30-40V)后，该二极管导通，并有电流流入VT2的基极，使VT2导通，此时电流流经VC3-C7-灯丝-C6-电感L2-磁环变压器Tr的初线绕组N3-VT2的集电极-地。18保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理2，半桥逆变电路工作原理VT2集电极电流的增长在磁环变压器的初级绕组N3上产生感应电动势，同时其次级(N1,N2)也产生感应电动势，其极性是使各绕组上表示的同名端为正，从而使VT2的基极电位升高，基极电流、集电极电流加大，在电路中产生如下的连锁反应：连锁式的正反馈作用使VT2导通并饱和。19保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理2，半桥逆变电路工作原理在VT2导通后，电容C5的电荷通过二极管VD5和晶体管VT2放电，其电压下降，不再使触发管导通，该支路也不再对VT2基极产生影响。所以，由R1,C5及VDB3提供的触发信号只在电源接通事对VT2起触发作用。在VT1、VT2轮流工作后，其工作频率较高，VT2截止时间很短，短时间内C5来不及得到充分的充电。而VT2导通后，C5又放电。这样，它上面的电压是一些幅度很小的锯齿波，达不到足以使VDB3导通的电压。因此，一旦电路转换，VT1、VT2轮流导通与截止后，VDB3将不再能导通，对VT2也不起任何作用。20保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理2，半桥逆变电路工作原理当VT2电流增加使磁环趋向饱各，各绕组感应电动势急剧下降，VT2基极电位也下降，ic2减小，在磁环变压器中产生与ic2增加时相反极性的电动势，即各绕组中用-表示的同名端电压为负，这样，VT1的基极电位上升，集电极电流ic1增加，电流的流通路径为VC3-VT1集电极-电感L2-灯线-C6-灯丝-C3-地。流过电感L2及磁环的电流与VT2导通时的电流方向相反，并形成如下连锁反应：结果，VT2迅速退出饱和变为截止，而VT1迅速由截止变为导通并饱和。21保护电器保护人照明事业部品质部实验室四：电子镇流器基本电路的工作原理2，半桥逆变电路工作原理上述过程周而复始地重复下去，VT1,VT2轮流导通与截止，在两个半桥中点之间形成交变的方波电压，其幅度为E/2.此交变电压经过启动电容C6，电感L2的串联谐振作用，其电流变为接近正弦波，并在C6两端产生了一个很高的电压（其值由电感L2的Q值及C6值决定）加到灯管上，从而将灯管点亮。22保护电器保护人照明事业部品质部实验室谢谢！