荧光灯基础知识以及和电子镇流器的设计匹配.pdf
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1、萸光灯基础知拥。及和电3 糠流器的微芯匹配Mozart要设计好电子镇流器,就要认识灯管。好的匹 配的效果是:CFL的入门寿命是1万小时(T3以上)FL的入门寿命是2万小时(T5以上)错误的观点:on/off次数代替点灯的寿命 所有要考虑的,首先是点灯的结果。荧光灯知识简介1类型2颜色特性3光特性4电特性5电极特性6正柱区特性7温度特性8光源的寿命荧光灯fluorescent lamp主要是由放电产生的紫外辐射激发荧光粉层而发光的放电灯。发光原理:电子一紫外线一荧光粉Figure 1.1:Working principle of a tubular fluorescent lamp1类型预热启动
2、式荧光灯preheat start fluorescent lamp用预先加热阴极的方法使灯启动的荧光灯。快速启动式荧光灯instant-start fluorescent lamp不需预热阴极而能直接启动的热阴极荧光灯。日光色荧光灯(6400K)daylight fluorescent lamp以色度坐标的目标值z=0.313、y=0.337为圆心,以长半轴A=0.00223X5,短半轴B=0.00095X5,长轴与x轴的夹角9=58。23,所作椭圆为公差范 围的荧光灯。注:本定义是按国际电工委员会(I EC)第81号标准(1984年版)给出的标准颜色面确定的。冷白色荧光灯.(4000K)c
3、ool white fluorescent lamp以色度坐标的目标值x=0.372,y=0.375为圆心,以长半轴A=0.00315 X5,以短半轴B=0.00131X5,长轴与x轴的夹角。=54。447所作椭圆为色度公 差范围的荧光灯。注:本定义是按国家电工委员会(I EC)第81号标准(1984年版)给出的标准颜色而确定的.白色荧光灯(3500K)white fluorescent lamp以色度坐标的目标值x=0.409y=0.394为圆心,以长半轴人=0.0031X5,短半轴B=0.00139X5,长轴与x轴的夹角。=52 58,所作椭圆为色度公差范围的荧光灯。注:本定义是按国际电工
4、委员会(I EC)第81号标准(1984年版)给出的标准濒色而确定 的。暖白色荧光灯(3000K)warm white fluorescent lamp以色度坐标的目标值x=0.440、y=0.403为圆心,以长半轴 A=0.00238X,短半轴B=0.00136X5长轴与X轴的夹角0=53。10,所作椭圆为色度公差范围的荧光灯.注:本定义是按国际电工委员会(I EC)第81号标准颜色而定的。FL和CFL的颜色特征OCTColorx,y coordinatelamp2700KWarm-whitex=0.463,y=0.420Incandescent lamp3000KWarm-whitex=0
5、.440,y=0.403Halogen3500KNeutral-whitex=0.409,y=0.394Fluorescent lamp,LED4000KCool-whitex=0.380,y=0.380Fluorescent lamp,LED5000KDaylightx=0.346,y=0.354Fluorescent lamp,LED6500KCool daylightx=0.313,y=0.337Fluorescent lamp,LED常用的色温:日光色荧光灯(6400K)daylight fluorescent lamp 冷白色荧光灯.(4000K)cool white fluores
6、cent lamp 暖白色荧光灯(3000K)warm white fluorescent lamp2颜色特性颜色温度col or temperature全辐射体发出的辐射与所考虑的辐射的色品相同时,全辐射体的温度 称为该辐射的颜色温度.符号:Tc相关色温correl ated col or temperature在均匀色品图上,与黑体轨迹的点相对应的色温度显色性(光源的)col or rendering properties(of a l amp)在特定条件下,物体用光源照明时和用标准光源照明时,其颜色符合 程度的量度。实验表明:任何一种颜色都可以用三种颜色组成。红、绿、蓝三色按不 同比例混
7、合能配出范围相当大的常规颜色。这就是三原色原理。红、绿、蓝三色光称为相加三基色。三剌激俯就三色保蜘仆旧曲辿曲陋加e2慢不同用;但,旦引BSQOnm:=0栩,y=&323D,z=祖 272Q修正负值三刺激函数颜色区间同色椭圆Xy坐标色度空间图用x,y坐标来描 述所有色度空 间的颜色(二 维坐标系统)Col or ovalQ3MFigure D 1-ToKrano“a for 32uT*F MCC显色指数(光源的)col or rendering properties(of a l amp)在特定条件下,物体用光源照明和用标准光源照明时,其颜 色符合程度的量度,用数字表示其量值。注:国际照明委员会
8、(QE)推荐使用一组N种试验色来评价 光源的显色性,其数值四舍五入取整数。特殊显色指数是用上述N种之一的试验色来评价光源对 该物体色的显色性能。符号:&(3)一般显色指数QE推荐的8种试验色的特殊显色指数的 平均值。符号:此不同的显色指数会造成不同的颜色反射特性3光特性发光体l uminous el ement灯的发光部分。光通量中单位:流明口血光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量()。光效单位:流明每瓦光效是指电能转换成光能的效率。流明维持率lumen maintenance光源燃点至规定时间的光通量与初始光通量之比4电特性灯电压l amp vol tage放电管两端的电压。阴极预
9、热电流cath ode preh eating current使预热启动式荧光灯的阴极达到正常发射电子的工作温度所施加的电流。灯电流l amp current光源稳定工作时,通过放电管两端的电流。额定功率rated wattage灯的设计功率。灯管的伏安特性.5电极特性fil ament用铝丝制成的发光体,当电流通过灯丝并加热至白 炽状态时,灯丝就会发光。双螺旋灯丝coil ed-coil fil ament用单螺旋丝绕制成螺旋状的灯丝。三螺旋灯丝tripl e-coil fil ament用双螺旋丝绕制成螺旋状的灯丝。阴极cath ode灯丝涂上电子粉,成为发射电子的电极。目前使用广泛的主辅
10、式3螺旋灯丝电极在高频工作电流下的发热特性Rh/Rc-If ch art-7Variabl e Rh/Rc直流 1*If(mA)直流 1-Rh/Rc直流2*If(mA)直流2 Rh/Rc50Hzi*If(mA)50Hzl Rh/Rc50Hz2*If(mA)50Hz2 A Rh/Rc高频 1*If(mA)高频 1 Rh/Rc高频2*If(mA)高频26 5 4100 120 140 160 180 200 220X-Data关于冷热电阻比的含意在后面讲到6正柱区特性荧光灯的工作区域分成负辉区(Negativel y ch arged cl uster),法拉第暗区(Farad ay dark s
11、pace)和正柱区(Positive col umn)放电el ectric disch arge载流子在电场力作用下产生和运动,使电流通过气体或金属蒸气 而产生的电磁辐射。放电在照明工程中得到广泛应用。辉光放电gl ow disch arge阴极的二次电子发射比热电子发射要大得多的一种放电,其特征 是阴极位降大(70V以上)和电流密度小。弧光放电arc disch arge阴极位降比辉光放电时小得多的放电。弧光放电时.阴极的电子 发射可以是由于多种原因(热电子发射、场致发射等)同时作用或 分别作用而引起的,而二次电子发射仅占很小部分。电弧arc弧光放电中的发光柱。在不同的频率下,灯管的管电压
12、和管功率有明显的差别 以T5 28W为例,如下表的测试通常,灯管测试的标准是20 26 KHz.而电子镇流器的设计可以是2030 KHz,也可以大于40 KHz.在这两种条件下.灯管电压和灯管功率不同.从上表可以看出.相对应的电子镇流器设计在20 30 KHz和设计在 40 KHz以上,表现出来的输出特性将会有所差别.频率明管电流(mA)管压(V)功率(W)功率因数法拉第暗区50Hz28w170186.724.10.74314mm25KHz28w170163.927.20.97615mm50KHz28w170170.128.40.98216mm7荧光灯的工作温度特性灯电压,灯电流,灯功率,光通
13、量对应周围环境温度0 5 0 5 0 5 01 0 0 9 9 8 8(米)展共堂F6T5周曲温度特性10 20 30 40 50周目温度()The best lumen output point will displace at 0,100,1000 hours8光源的寿命life(of a lamp)根据某种技术要求,光源变成无效或被认为无效之前,光源的累计燃点时间。额定寿命 rated life灯的设计寿命,通过同类型灯的寿命试验来确定。平均寿命average life同批寿命试验灯所测得寿命的算术平均值。快速寿命通过on/off测试了解的灯能够启动的次数燃点寿命灯长时间燃点能够达到的寿
14、命通常,额定寿命的测试包含了燃点和启动(一天开关8次)电子镇流器和灯管的匹配1.启动的匹配.辉光电流2.OCV的设计3.灯丝电流的匹配4.CCF的设计小于1.75.Rh/Rc的设计_4.25镇流器的主要功能产生高压,起辉灯管 灯管起辉后起镇流(限流)作用,使灯管工作“安定”下来一个电子镇流器的基本电路-4电子镇流器电路的另一个方案快速启动时辉光电流的定义Rapid Start Time(t)Definitionsto Appl ication of powert1 Appearance of cath ode h eating vol taget2 Wh en rms val ue of gl
15、 ow current reach es 10%of th e rms l amp current at t3t3 Peak of th e first h al f cycl e th at is at l east 90%of th e waveform and is sustained at th at val ue电源开始工作阴极预热电压波形辉光电流有效值达至I10%灯电流t3的时间灯电流稳定值的90%第1个半波的时间瞬时启动辉光电流的定义-i-!-1I I II I II I II I I_ _I_I_I_I I II I-1.I I I1 1 1):1i i ii i i;!i i
16、 ii i i:J!:I I II I II I Ito 打Instant Start Time(t)DefinitionsApplication of powert1 First appearance of glow currentt3 Peak of the first half cycle that is at least 90%of the waveform and is sustained at that valueto电源开始工作tl辉光电流出现的时间tz灯电流稳定值的90%第1个半波的时间辉光电流和预热时间的要求Glow CurrentGlow current is the rm
17、s lamp current during preheat time.It reflects the degree of cathode sputtering.ANSI sets 25 mA as the maximum limit.High glow current will reduce lamp life(programmed and rapid-start only).M 17 18VcathodePreheat TimePreheat time is the length of time for cathode heating before lamp starts.ANSI sets
18、 500ms as the minimum limit.A short preheat time may cause insufficient heating(programmed and rapid-start only).mphoto amococKRh=Vcathode/IcurrentX上工”一 Preheat time提高荧光灯管开关寿命的关键1、充分预热灯丝(0.4秒至1.0秒)RH/RC 2 4.2(但也不宜过高,不超过5.5为宜)2、预热期间,辉光电流要小。即要求预热期间镇流器加于灯管的开路电压不可过高。3、灯丝预热充分后镇流器要有足够高的开路电压启动灯管。好的启动电压,和电流
19、波形在不少于04秒的时间里给灯管 灯丝充分预热,有效地保护灯管瞬时启动波形施加给灯管以瞬间的高压强行 点燃,没有预热过程,会明显缩 短灯管寿命.MEASUREFBA-236完美的 预热波形在不小于04秒 的时间里给灯丝 足够大的预热电 流,灯启辉后灯 丝功率及预热电 流减至最小20-Oec-00 10:17:44IB律 Cursors Parameters25 kS/s SINGLExw xw xloxw c c c c A D D Du u0 0 0 12 5 1 2-123nu荧光灯的启动方式启动方式启动时间灯管开关寿命欧标36W,20W系列美标32WJ7W系列瞬时启动(冷启动)W0.1
20、秒短较长预热启动(热启动)三04秒长长以我国采用的灯管标准(欧标)而言,瞬时启动式电子镇流 器对灯管的损害较大。启动案例之一STOPPED启动案例之二22-Aug-07 17:42:07pkpk(2)rms(2)rms(3)pkpk(3).2 s Freq(2)1.5 V DC S2.5 V AC孑 5 VAe 豕4 20 mV AC547 mA154.7 mfi210 V0.75 kV im 1.44304 kHz2 DC 0.37 R10 kS/sSTO PPED启动案例之三15-Rug-05 Reading Floppy Disk Drive 16:26:04rms(3)285.5 Vr
21、ms(2)166.5 mAFirst)1.18500 s.5 s1.1 V DC 而.2 V DC3 1 V DC I_ 3 O C 0.008 kV4 10 V DC5 kS/sSTO PPED灯丝温度与Rh/Rc比对表Rh/RcTh()1.00251.501552.002852.504143.005443.506744.008044.208554.509334.7610005.0010635.5011936.001323Th:热灯丝温度(OC)Tc:常温灯丝温度(25。0Rh:热灯丝阻值Rc:常温灯丝阻值Th=(Rh/Rc)x(234.5+Tc)-234.5OCV的匹配案例1(T5 HE
22、14W)Current controlled preheatingMinimum preheat current%(A)to emission time(s),二(凛髭病严30,030(A)0,160Maximum preheat cument Af0,40,4000,4 tZQ0250Open circuit voltage across lamp Vtt.Max(r m.s.)130&(+10C)Min(rm.s.)230Min.(rm.s.)275Voltage to starting aid VMax.(peak)Mm(peak)*Substitution resistor for e
23、ach cathode Q40Without preheatingOpen circuit voltage across lampVMin(rm.s.)560Current through lamp substitution resistorAMirt0.115Lamp substitution resistorQ1100Substitution nesistor for each cathodeQ9Cathode currentAMaxOCV的匹配案例2(T5 HE35W)Current controlled preheatingMinimum preheat current/(A)to e
24、mission time Ze(s)&=l*+*严a0,030MA)0.160Maximum preheat current A%0,40,4000,4 t(*io9c)Min(r,m.s.)530Min(rm.s.)700Voltage to starting aid VMax.(peak),Min(peak)*Substitution resistor fb 己 L?H-P1,5-150 200 250Iq-Lamp current(mA)Ilh导入阴极电流Id放电电流Ill灯丝加热电流这三个电流在标准中都有一定的 限定.如果是调光工作场合,需要增加 Iix以保持电极有适当的温度Figur
25、e 4.2 3:target setting curve,TL5 HE range灯电流和导入电流的工作范围Reference ballast characteristicsFreq uency kHzNominal wattage WRated voltageVCaiibEation current AResistanceQ20-26283290,170950Information for high-freq uency ballast designFreq uency kHz之20Current in any lead to cathodes AMax.0.220Lamp operatin
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- 荧光灯 基础知识 以及 电子镇流器 设计 匹配
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