摘  要：由于电子设备多样化的发展，对电源的需求也日益复杂。尤其基于环保方面的考虑，包括对节能、噪声、谐波的对策等方面的要求也日益严格。电力电子技术的迅猛发展一方面带动了电源技术的发展，另一方面也给电源产品提出了越来越高的要求。舞台灯具在我国将近30年的发展，但目前我国大功率舞台灯具的电源还是基本上采用传统的电感式变压器和镇流器。这大大制约了灯具性能的提高，也不符合国家节能环保政策方面的要求。为此“彩熠公司”正大力推进舞台灯具电源技术的改革。本文对镇流器的原理和特性进行对比分析，阐述了电子镇流器的优点和不足，并指明了该类产品的发展前景。

    关键词：开关电源，电感镇流器，电子镇流器，功率因数，电磁兼容
 
    引  言：彩熠公司力推舞台灯具电源技术的革新。因为开关电源和电子镇流器电子结构和工艺复杂，稳定性欠佳，在舞台灯具业界的应用一直抱谨慎态度，特别是大功率灯具领域使用者甚少。但这并没有成为彩熠公司产品研发的绊脚石，反成为了产品创新的有效手段。2003年彩熠公司推出装备了开关电源和电子镇流器的1200W摇头灯V-2002，在国内舞台灯光界当属首创。V-2002集合了重量轻、光效高、无闪烁、节能等优点，倍受用户的青睐。此后，彩熠公司致力新型电源技术的研发应用，组建了专业的技术团队，并与国内外知名的电源品牌合作。在FINE2000、FINE700、FINE250、LED等系列的灯具都装备了新型的开关电源和电子镇流器。结合我们多年的使用经验，不断地改良和优化设计，电源的稳定性逐步提高。彩熠公司装备了开关电源和电子镇流器的产品不仅有出众的性能，还有非常高的可靠性。

一、背景介绍

        20世纪70年代出现了世界性的能源危机，节约能源的紧迫感使许多公司致力于节能光源和电子镇流器的研究，随着半导体技术飞速发展，各种高反压功率开关器件不断涌现，为电子镇流器的开发提供了条件，70年代末，国外厂家率先推出了第一代电子镇流器，是照明发展史上一项重大的创新。由于它具有节能等许多优点，引起了全世界的极大关注和兴趣，认为是取代电感镇流器的理想产品，随后一些著名的企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。由于微电子技术突飞猛进，促进了电子镇流器向高性能高可靠性方向发展，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，1984年，西门子公司开发出了TPA4812等有源功率因数校正电器IC，功率因数达到0.99。随后一些公司相继推出集成电子镇流器，1989年芬兰赫尔瓦利公司又成功推出可调光单片集成电路电子镇流器。近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的使用，功率变换技术的改进，控制方法的进步，以及相关学科的技术不断融合，电子镇流器在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、 提高系统的动态性能等方面都取得长足的进步。此外，由于各种先进的保护电路技术在电路中的广泛应用，也使得电子镇流器的智能化程度不断提高，系统维护管理能力不断得到加强，进一步提高了镇流器的平均无故障时间（MTBF），目前在全世界特别是发达国家电子镇流器已全面推广应用。

二、早期电感镇流器介绍

       早期的镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，将在线圈中引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流的变化。电感镇流器由于结构简单，寿命长，作为第一种与气体灯配合工作的镇流器，它的市场占有率还比较大，但是，由于它的功率因数低，低电压启动性能差、耗能高、笨重、灯闪烁等诸多缺点，它的市场慢慢地被电子镇流器所取代。

三、新式电子镇流器的原理与特点

    电子镇流器（见图1）是使用半导体电子元件将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器，驱动气体放电灯、卤钨灯等光源工作的电子控制装置，其基本工作原理是：工频电源经过射频干扰（RFI）滤波器，全波整流和无源（或有源）功率因数校正器（PPFC或APFC）后，变为直流电源。通过DC/AC变换器，输出灯具所需的高频交流电源，加到与灯连接的增压电路产生高压，加在灯管两端，但使灯管"放电"变成"导通"状态，再进入发光状态，此时电路中稳流电路工作，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，为了提高可靠性，常增设各种保护电路，如异常保护，浪涌电压和电流保护，温度保护等等。电子镇流器分为：荧光灯电子镇流器、高压钠灯电子镇流器、金属卤化物灯电子镇流器。

    电子镇流器按功率控制模式又可分为以下三种：
 
    一、恒压模式：供给负载的输出电压是恒定的，电流根据负载的不同自行适应；

    二、恒流模式：供给负载的输出电流是恒定的，电压根据负载的不同自行适应；

    三、恒功率模式：同时采集输出的电压和电流信号，将电压和电流信号进行乘法运算处理后对负载进行调整，使输出始终保持在一个设置好的恒定功率状态。

    以上三种模式不仅电路结构不同，而且应用范围也不一样，恒压（恒流）的电路相对比较简洁，成本也相对比较低，应用比较广泛，如荧光灯电子镇流器。只要负载功率不超过镇流器的额定功率，电压（电流）与镇流器的规格参数相符合即可使用，但是这样的控制方式在灯具老化后不能根据灯具的老化程度对输出电压（电流）进行调整，所以在灯具老化后会出现实际功率、照度以及色温的偏差。甚至会加快灯具的老化速度，所以这两中控制模式的镇流器主要应用在要求不高的灯具中。而恒功率模式的特点是不论灯具的特性如何变化，镇流器的输出始终保持在设定值，这种控制模式的优点在于当灯具老化负载电阻特性发生变化后，能自动调整输出使灯具始终保持在一个比较好的稳定状态，这种模式的镇流器因为设计成本和负载适应性方面的原因主要应用于要求比较高的特种灯具中，如HID、CDM等。

四、电子镇流器与传统电感镇流气相比的优缺点

    电子镇流器与电感镇流器相比的优缺点归纳起来有以下方面：

    1、确保灯管寿命：传统电感镇流器老化或劣化时，其所提供电流有可能过大，容易伤害灯管，造成寿命缩短，CDM灯管售价相当的高，如果使用电子镇流器比较容易确保灯管寿命。对业者而言，使用电子式会比传统式划算；

    2、防变色：如果使用传统电感镇流器，使用2,000小时之后，金卤灯的色温会开始产生偏移，甚至高达30%以上变色，对卖场商品产生严重影响，使用电子镇流器，至灯管寿命终了前，色温改变局限5%以内；
 
    3、省电：高效率，和传统电感镇流器比较，电子式可以节省10%~20%电力成本；
 
    4、重量轻：和传统电感镇流器比较，电子式重量约为传统式的1/3左右。尤其特别适合35w及20w小瓦特数的金卤灯或者轨道式灯具的设计；

        5、补偿电容器：电子镇流器不需要补偿电容器；

    6、灯闪烁：电子镇流器因为工作频率高，所以人眼感觉不到灯管闪烁的问题，有助于保护视力；

    7、承受电压变动：电子镇流器因为采取主动功率因数电路，可以承受大范围电压变动，可以在90V至260V宽电压范围内稳定工作。而传统镇流器只能承受10%范围以内的电压变动，并且输出会受输入电压的波动影响；

    8、噪音：电子的较小（多是高频），电磁的工频震动较大；

    9、外形尺寸：电子的外形和尺寸较灵活，体积也可以较小，电磁的必须有足够的铁芯面积和线圈窗口，所以体积和尺寸受到限制；

    10、控制方式：电子镇流器可以根据需要设计成不同的控制接口，能够很方便的通过程序控制实现灯具的点灯、休眠或者频闪等功能，而电磁式只能通过开关或者继电器控制点灯，而且因为电路结构的原因镇流器不能实现灯具功率减半功能，更不能做频闪；

    11、保护电路：电子镇流器可以配备完善的保护电路实现各种异常保护，因而可以避免因为异常情况造成的灯具或者镇流器损毁，而电感镇流器因为结构简单所以无法实现全面的保护功能；

    12、造价与售价：电感式镇流器因为技术落后，加上铜等有色金属涨价，所以电感式镇流器相对造价高，而售价却反而低；

    13、功率因数：电子的接近1，电磁的低。功率因数高，减少了无功损耗，提高了供电设备容量的有效利用率，减少线路的损耗；

    14、启动速度：电子镇流器的启动速度快；

    15、发热：因为电感镇流器效率低，而其中损耗的电能大多在线圈上转换能热能消耗掉了，所以电感式镇流器的发热要比电子式高的多；

    16、电磁辐射：电子的较强，因为高频。

五、国内概况及前景展望

    我国对电子镇流器的研究开发起步较晚，技术起点低，早期对这一产品的难度和复杂性认识不足，专用半导体器件开发未跟上，产品质量过不了关，而且市场极不规范，大量的低价劣质品被抛向市场，使消费者蒙受损失，严重损害了电子镇流器的形象。20世纪90年代后期，由于生产水平有了迅速发展和提高，从电路设计到电子器件的配套都进入了较成熟阶段，优质产品进入建筑工程，随着我国绿色照明工程的实施，为电子镇流器推广应用铺平了道路，国产电子镇流器必将迅速赶上国际先进水平，在竞争的国际市场中占有一席之地。增强自主创新能力，建设资源节约型、环境友好型社会，中国在为建设创新型国家努力。减少温室气体排放，保护地球环境，照明节电首当其冲。照明用电占全国总电量的12％，中国要在2010年从推广绿色照明达到照明节电10％的目标。国家发改委在“十一五”期间将投入22亿元，以每只补贴3~4元来推广1.5亿只节能灯，对半导体照明工程投入数十亿元加以扶持。《中华人民共和国节约能源法》明确规定：国家鼓励、支持开发先进节能技术，组织实施重大节能科研项目，制定优惠政策对节能示范工程和节能推广项目给予支持。说到做到，雷厉风行，在全世界都重视环保的大趋势下，在特种灯具行业，要讲先进首先得从电源开始改进，做到灯具的节能环保，只有这样才能适应社会发展的需要，把握住市场的大趋势。而且对于电子产品来说，只有电路设计优良才能说是真正先进。从源头创新才能高屋建瓴把握全局，只有全面比较社会效益、经济效益和环境保护，才能做到择优选择，制造出领先于业界的优良产品。

    参考文献

[1]  原田耕介. 开关电源手册（原书第2版）[M].北京：机械工业出版社，2004.8

[2] 沙占友, 王彦明,等.开关电源的新技术及其应用 ［DB/OL］. 2003-07,2003-06/2006-05-14

[3] GuiChao Hua, Fred C.Lee.Evaluations of Switched-Mode Power Conversion Technologies[J].Proceedings of IPEMC’03, Beijing.

[4] 何希才. 新型开关电源设计与应用[M]. 北京：科学出版社，2001

[5] 陈雨霞.开关电源最优设计技术研究［DB/OL］.

 《电源资讯》杂志  http://www.21dianyuan.com/inscription/inscrihome/index.php?id=3

http://www.21dianyuan.com/supply/supplyhome/company.php?company_id=1544