電子節能燈的工作原理

電子節能燈作為新一代的電照明設備，具有節電、明亮、易啟動、無頻閃、功率因數高、電源電壓範圍寬等突出優點，得到越來越廣泛的應用。

電子節能燈由節能螢光燈管和高效電子鎮流器兩部分組成。節能螢光燈管採用三基色螢光粉製造，發光效率大大提高，是白熾燈的5～6倍，比普通螢光燈提高40%左右。高效電子鎮流器採用開關電源技術和諧振啟輝技術，工作頻率40～60kHz，不僅效率和功率因數進一步提高，而且徹底消除了普通螢光燈的頻閃和「嗡嗡」噪聲，對保護眼睛也極為有利。

電路原理

電子節能燈電路如圖2-58所示，除節能燈管以外的電路，習慣上稱為電子鎮流器。電子鎮流器的作用，是將50Hz交流220V市電變換為50kHz高頻交流電，再去點亮節能燈管。

圖2-58　電子節能燈電路圖

電路包括：①整流二極體VD 1 ～VD 4 和濾波電容器 C 1 組成的整流濾波電路，其功能是將交流市電轉變為直流電。②電晶體VT 1 、VT 2 和高頻變壓器T等組成的高壓高頻振蕩電路，其功能是產生高頻交流電。③電阻 R 1 、電容 C 2 和雙向二極體VD 8 等組成的啟動電路，其功能是在剛接通電源時啟動振蕩電路。④電容 C 5 、電感L等組成的諧振啟輝電路，其功能是產生節能燈管所需要的啟輝高壓。圖2-59所示為電路原理方框圖。

圖2-59　電子節能燈方框圖

電路工作原理是，50Hz的交流220V市電直接經VD 1 ～VD 4 橋式整流、 C 1 濾波後，輸出約310V的直流電壓(空載時)，作為高頻振蕩器的工作電源。在剛接通電源時，由 R 1 、 C 2 、VD 8 組成的啟動電路使自激振蕩器起振。

功率開關管VT 1 、VT 2 和高頻變壓器T等組成開關式自激振蕩器，將310V直流電壓變換為50kHz、約270V的高頻交流電壓，作為節能燈管的工作電壓。 C 5 和L組成串聯諧振電路，使節能燈管啟輝點亮。

市電直接整流電路

高頻振蕩器所需要的直流工作電源，直接由交流220V市電整流獲得，徹底擯棄了電源變壓器，因此電源效率大為提高，設備體積大為縮小。

交流220V電源不經過電源變壓器而直接由整流二極體VD 1 ～VD 4 橋式整流，再經濾波電容器C 1 濾除交流成分後，即可輸出+310V(空載時)的直流電壓。

高壓高頻振蕩器

高壓高頻振蕩器是電子節能燈的核心電路，它由振蕩電路和啟動電路組成。

(1)振蕩電路

功率開關管VT 1 、VT 2 和高頻變壓器T等組成開關式自激振蕩器，為節能燈管提供高壓高頻交流電壓。

接通電源後，VT 2 在啟動電路的觸發下導通，此時+310V直流電壓經 C 4 、燈管上端燈絲、 C 5 、燈管下端燈絲、L、T -3 、VT 2 的集電極-發射極形成迴路，對諧振電容 C 5 充電，充電電流 I 充 如圖2-60中點劃線所示， C 5 上電壓為上正下負。

圖2-60　充電過程

由於高頻變壓器T各繞組的耦合作用，VT 2 很快由導通變為截止，VT 1 則由截止變為導通，此時諧振電容 C 5 通過燈管上端燈絲、 C 4 、VT 1 的集電極-發射極、T -3 、L、燈管下端燈絲放電，放電電流 I 放 如圖2-61中虛線所示。

圖2-61　放電過程

同樣由於高頻變壓器T各繞組的耦合作用，VT 1 很快也由導通變為截止，VT 2 則又由截止變為導通，如此周而復始，VT 1 、VT 2 交替導通形成振蕩，其振蕩頻率取決於 C 5 、L串聯諧振電路，約為50kHz。

電容 C 4 的作用是隔直流通交流，阻止+310V的直流電壓直接進入節能燈管，允許50kHz的高頻交流電壓通過。 R 3 、VD 6 和 R 4 、VD 7 分別接在VT 1 和VT 2 基極迴路，為T -1 和T -2 提供負半周時的洩放通道。

(2)啟動電路

由於功率開關管VT 1 、VT 2 的基極偏置電壓均取自高頻變壓器T的振蕩反饋電壓，電路未起振時兩管均因無基極偏置電壓而截止，因此在剛接通電源時必須由啟動電路使電路起振。

如圖2-62所示，接通電源後，+310V直流電壓開始經 R 1 對 C 2 充電，當 C 2 上電壓上升到雙向二極體VD 8 的閾值時，VD 8 導通，向VT 2 基極提供偏置電壓使其導通，引起振蕩。VT 2 導通後，通過VD 5 將 C 2 上已充的電壓放掉，不影響電路正常振蕩。

圖2-62　啟動過程

諧振啟輝電路

節能燈管的工作原理要求必須首先有一個高電壓作用於其兩端使其啟輝，然後再將電壓降低維持點亮即可。在普通鐵芯鎮流器螢光燈中，由輝光啟動器完成這一任務。在電子節能燈中，則採用了諧振啟輝電路，其工作原理如圖2-63所示。

圖2-63　諧振啟輝原理

高壓高頻振蕩器提供的50kHz、約270V的交流電壓，加在 C 5 、L串聯諧振迴路兩端並產生諧振，於是在諧振電容 C 5 兩端即產生一個 Q 倍於迴路電壓的高電壓(約600V)，如圖2-63(a)所示。節能燈管並接於諧振電容 C 5 兩端， C 5 兩端的電壓即為節能燈管的工作電壓。串聯諧振時 C 5 兩端的600V高壓將節能燈管內的氣體擊穿而使其啟輝。

當節能燈管點亮後，其內阻急劇下降，該內阻並聯於 C 5 兩端，使 C 5 、L串聯諧振電路 Q 值大大下降，故 C 5 兩端(即燈管兩端)的高啟輝電壓(約600V)即下降為正常的工作電壓(約80V)，維持節能燈管穩定地正常發光，如圖2-63(b)所示。