荧光灯管的启动要求及预热启动精选幻灯片PPT课件.ppt

第八章荧光灯的启动要求及预热启动,1.荧光灯的启动要求,国家标准GB/T151442005/IEC60929中的预热要求：1、在阴极达到电子发射状态之前，灯两端或灯与启动辅助装置之间的开路电路应保持在低于导致阴极受损害的灯辉光放电电流的水平；2、当阴极在达到发射状态之后，开路电压应足够高，可使灯迅速启动而无须重复多次启动；3、当阴极已达到发射状态时，或开路电压需升高后才能使灯启动，则开路电压从低到高的转变过程，必须在阴极仍处于发射温度期间完成；4、在阴极预热阶段，预热电流或预热电压不得过大或过高，而使阴极上发射物质因过热而受损害，并且阴极预热的最短时间至少为0.4s。,1.荧光灯的启动要求,荧光灯的启动方式分为：预热启动和非预热启动。预热启动是指通过一定的电流或电压，给阴极以能量，将其加热，经过一段时间，待温度升高到电子发射温度后，才给灯管以足够高的开路电压，快速点亮灯管。荧光灯采取预热启动，可以降低灯管所需要加的电压，延长灯管寿命，减弱灯管发黑现象，降低光衰等。非预热启动是指荧光灯在启动之前对灯丝不进行预热，而是直接对灯管两端施加高开路电压，并同时施加灯阴极电流使灯点亮，包括瞬时启动和快速启动。,1.荧光灯的启动要求,对于热阴极型荧光，在启动之前没有对灯丝进行预热，即对灯管两端施加高开路电路，并且同时施加灯阴极，阴极发射材料远未达到热电子发射温度（约1100K），而高电压不可能在非常短的时间内将灯管击穿而使期导通，致使灯先经过辉光放电再过渡到弧光放电，导致阴极发射物质的严重溅射，使灯管两端灯丝周围的管壁出现早期发黑，造成灯使用寿命缩短。启动前对灯丝进行预热的主要作用：1、缩短灯管从辉光放电到弧光放电的时间，减小“阴极溅射”，保护灯丝免受高电压冲击的损伤，有效延长灯管的使用寿命。2、降低灯管的启动电压，减小逆变器回路物振荡电流，降低电子镇流器对元器件的要求，有利于提高电子镇流器的可靠性，有利于减小EMI。,2.荧光灯的预热启动,一、日光灯的预热,2.荧光灯的预热启动,二、荧光灯的预热方式(1)采用电压预热方式采用控制电压的方法对灯阴极进行预热，要求预热时间不得短于0.4s，通常为0.7-1.5s。典型的电压型灯丝预热电路如图所示。,2.荧光灯的预热启动,图中，灯丝驱动绕组L1b和L1c是扼流圈L1a的辅助绕组。这种预热电路在IC控制的电子镇流器中应用较多。在预热期间，灯管可认为是开路，电流通过L1a和C2，并在L1b和L1c绕组上产生感受应电动势和电流，对灯丝进行加热。C2的选择必须保证在预热期间其两端的电压低于灯管的触发电压。C3和C4用于控制灯丝电压。当频率升高时，C3和C4的容抗较小，灯丝电压会升高。通过L1a的电流和半桥工作频率有关，预热频率的选择应以灯管规格（灯管的方均根值电流和预热时间等）为依据。L1a和C2等组成LC串联谐振电路，灯启动依靠LC电路谐振时在C2上产生的一个高电压实现。在整个工作过程中，灯丝上都有电压施加。电压型灯丝预热方式的优点：灯丝在预热期间，能较快地被加热至热电子发射温度，不致使灯丝预热时间过长；在灯丝可获得近似正弦波的驱动波形，有利于减小EMI，并且允许灯丝功率降低。适用于单灯或多灯串并联的情况。,2.荧光灯的预热启动,(2)采用PTC电阻的电流预热电流型预热电路常采用具有正温度系数的热敏电阻来实现，正温度系数的热敏电阻（PTC）一般是以钛酸钡（BaTiO3）为主的材料，并添加多种微量金属氧化物，经过一般的电子陶瓷工艺加工而成的一种新型电子陶瓷元件，其电阻率对温度十分敏感，在正常室温下为某一低阻值的电阻，可视为短路，接在灯丝预热电路中，电流流过灯丝，将其加热。随着时间的推移，热敏电阻的温度增加，其阻值将按指数规律急剧加大，当其温度升至居里点（临界点）温度时呈现高阻抗，可视为开路，灯丝预热过程结束。改变PTC热敏电阻的阴值及直径，可得到最佳的预热时间和预热灯线电流，达到到满意的预热效果。由于PTC热敏电阻的价格低廉，电路简单，因此在电子镇流器的灯丝预热电路中得到广泛应用，其特性曲线如图所示。,3.热敏电阻,在节能灯中多采用温度为50及70两种热敏电阻。,R25为额定零功率电阻，指室温在25时采用足够低的功耗所测得的电阻；RMIN为最小电阻，指阻温特性曲线上的电阻最小值，对应的温度为tm，自此温度起，电阻具有正温度系数；tb为开关温度，指电阻值产生阶跃式增大的温度，也可定义tb为阻值增大为R25两倍时的温度，Rb为对应的电阻值。,3.热敏电阻,二、PTC热敏电阻的参数（1）额定零功率电阻（2）最小电阻（3）开关温度电阻值达到常温阻值两倍的温度（4）电阻温度系数三、NTC热敏电阻（1）降低浪涌电流和过电流保护（2）过热保护,4.荧光灯用PTC热敏电阻的预热启动,一、由PTC热敏电阻组成的灯丝预热电路采用PTC热敏电阻的预热电路如图所示。在启动时，PTC热敏电阻在室温下可视为短路，电流通过L、灯丝和RT，对灯丝进行加热见（b）。电流流过PTC热敏电阻使其温度升高。一旦达到开关温度，可认为其开路见（c），对灯管及谐拜拜电容C的旁路作用减小，半桥电路的输出回路产生LC串联谐振，在灯管两端呈现很高的电压，将灯管点亮。,4.荧光灯用PTC热敏电阻的预热启动,二、PTC热敏电阻在灯丝预热电路中的正确选用方法：先初步根据启动预热时间选用不同直径和居里点的热敏电阻，直径越大，延迟时间越长，反之结果则相反，然后再试验选用适当的标称电阻值。一般节能灯11W以下选用直径为3，11W18W选用直径为4，15W30W选用直径为5，30W50W选用直径为8。瓦数低的灯管要适当加大灯丝冷阻，3W、5W、7W灯丝冷阻可取25欧或更大,4.荧光灯用PTC热敏电阻的预热启动,5.荧光灯的无功耗预热启动,一、将PTC热敏电阻与触发二极管串联,5.荧光灯的无功耗预热启动,二、将PTC热敏电阻与压敏电阻串联在PTC热敏电阻上串联一个压敏电阻（RV），再与Cres并联在一起，可实现无功耗预热，如图所示。在灯经预热启动之后，由于灯管上的电压低于压敏电阻的击穿电压，压敏电阻阻断，PTC热敏电阻中无电流流过，不存在功率损耗。,5.荧光灯的无功耗预热启动,（3）采用变频预热方式在电子镇流器控制驱动器IC中，多采用三段频率预热法，IC工作之初，荧光灯电路工作频率较高，为灯正常工作频率的2.53倍，由于远离谐振频率，在灯管两端的压降较低，不足以将灯触发启辉，仅有灯丝电流流过荧光灯管并将其加热。在经过预热阶段之后，电路工作频率才以一定的速率下降，