电子镇流器的灯丝预热电路与要求

电子镇流器的灯丝预热电路与要求

1、 关于荧光灯的灯丝预热

按照国际电工委员会标准IEC929和我国的专业标准ZBK74012-90关于电子镇流器在“正常情况下使用时，应使灯启动，但不对灯性能造成损害”；“施加阴极预热电压的最短时间应不少于0.4s”和“开路电压的波峰系数不得超过1.8；在最低预热期间，不得产生即使是极窄的、不影响有效值的电压峰值”等规定。对荧光灯的预热主要有以下要求。

在灯管预热工作期结束后，电子镇流器电路的工作频率发生变化，并在灯管两端施加一个点火电压，这个点火时间大约为0.2s，一旦完成灯管的点火，灯管进入正常工作状态，这时加到灯管两端的电压下降到50~200V的范围内（灯管正常工作电压的大小和灯管类型有关）。

灯丝的预热方式主要有以下两种：

① 电流灯丝预热：在这种预热工作方式下，给灯管的灯丝通以一个固定幅度的灯丝预热电流。

② 电压灯丝预热：在这种预热工作方式下，给灯管的灯丝加一个幅度一定的灯丝预热电压，如果灯管调光至较低亮度值时，灯丝电流会大些。

2、 荧光灯的预热启动

预热启动是指灯阴极被加热至热电子发射温度后灯才触发启动。对预热启动，通常采用控制阴极电流进行预热或控制灯阴极电压进行预热的方式来预热灯阴极的启动。

无论采用哪种方式启动，都应满足下列要求：

① 在灯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压应保持在低于导致灯阴极受损害的灯辉光放电水平。

② 在灯阴极达到发射状态之后，开路电压应足够高，应使灯迅速启动而无需重复多次才能启动。

③ 在灯阴极达到发射状态，若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中，必须在阴极仍处于热电子发射温度期间完成。

④ 在灯阴极预热阶段，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到损害。

灯阴极预热启动可分为以下两种情况：

（1） 采用控制灯阴极电流进行的灯丝预热

① 有效预热电流和发射时间(t_e)。

·有效预热电流的最小值：为使某一类型灯阴极达到最低发射温度所需的热量，可用时间、电流和由该类灯阴极的物理特性所决定的一个常数来表示。这种关系可由下式表示：

t_e= (1)

式中，t_e为达到发射状态的时间(s)(≥0.4s¹⁾)；a为特定类型阴极的常数；i_k为为获得t_e所需的最小灯丝有效预热电流（A）；i_m为为达到发射状态所需的灯丝最小电流绝对值（A）^2）；

·有效预热电流的最大值：可以在短时间（t≤0.4s）内施加较大的灯丝有效预热电流而又不损坏阴极，但超过0.4s后，随着时间的延长，此电流值应逐步减小，直至达到2s或更长时间，此值不得明显地超过50Hz时用辉光启动器启动的数值。

上述要求的图解如图1、图2所示。

② 开路电压和转换时间t_s。在灯的启动过程中，当开路电压在t_e时间被提高，而阴极预热过程在t_e时间结束（预热电流中断），开路电压的转换时间t_s应不大于100ms，如图2所示。

在开路电压的转换时间内阴极始终保持发射状态的情况下，转换时间t_s可以大于100ms。

由于灯阴极在预热时间达到t_e时被加热到发射状态，因此在灯启动过渡阶段有效预热电流不得降低到绝对最小值（i_m）以下，以确保灯阴极处于发射状态。

一些类型的灯规定达到t_e之前的开路电压最大值高于或等于达到t_e之后的开路电压的最小值，因此为这类灯设计的镇流器无需为了使灯可靠启动而提高开路电压。

（2） 采用控制电压进行预热的镇流器

① 方均根电压和施加电压的时间。当阴极电压超过下列值并且电压施加的时间≥0.4s时，即可达到阴极发射温度。

低电阻阴极：3.0V_rms

高电阻阴极：6.0V_rms

为了防止阴极温度过高，应规定施加电压的最大值。当施加电压大于10V_rms时，所有阴极两端都会出现横向弧光放电。

② 开路电压。在达到阴极热电子发射之前，如灯的开路电压低于可进行冷启动的值，则允许同时施加阴极预热电压和灯电压。虽然电子镇流器可以提供多种电压控制方式，但均应遵守在达到启动之前将灯电压保持在灯冷启动水平以下的原则。

灯丝最大有效预热电流在预热过程中的任何时刻不得超过规定的最大值，预热时间不小于0.4s。

③ 镇流器应向灯提供所需阴极预热电压、阴极工作电压和灯启动电压。

④ 镇流器应按规定值向灯提供启动电压。启动电压可与阴极预热电压同时施加，也可在0.4s间隔后上升至该项值。但在0.4s之前施加的任何电压必须低于可导致灯启动的电压水平。

一个性能良好的电子镇流器的预热、点火和荧光灯工作与电子镇流器工作频率之间的变化规律如图3所示，电子镇流器的预热、点火和荧光灯工作与工作频率变化关系曲线如图4所示。

3、 荧光灯的非预热启动

荧光灯的非预热启动是指灯电极不需加热，利用高开路电压引起灯电极场致发射使灯触发启动。非预热启动是利用向灯两端施加的瞬时高开路电压引起的电极场致发射使灯启动。

开路电压的水平及镇流器的源阻抗，决定着灯从放电的辉光电流阶段过渡到完全弧光放电状态所需的时间。

造成灯端部发黑而过早损坏的原因之一，是在启动过程中产生过长过大的持续性辉光放电电流，为了尽量减小辉光放电电流的破坏性，必须确保提供的开路电流为最小值，并且镇流器应能驱动灯迅速通过此阶段而不会导致重复启动时间超过100ms。

4、 荧光灯灯丝的几种常用预热方法与特点

（1） 单灯电流灯丝预热型

单灯电流灯丝预热型的电路结构如图5所示，在这种灯丝预热电路中，利用在电路预热期间通过灯丝与启动电容之间的电流实现灯丝预热。具有电路简单、易于实现的特点，实用中应用较多。

（2） 单灯电压灯丝预热型

单灯电压灯丝预热型电路结构如图6所示，在这种灯丝预热电路中，利用和镇流电感（L）绕在一起的两个灯丝绕组上的电压实现灯丝预热。特点是在灯的整个工作过程中，灯丝都有电压施加于灯丝两端。

（3） 双灯串联电压灯丝预热型

双灯串联电压灯丝预热型电路结构如图7所示，在这种灯丝预热电路中，利用和镇流电感绕在一起的三个灯丝绕组（L）上的电压实现灯丝预热。特点是在灯的整个工作过程中，都有电压施加于灯丝两端，并且通过中间的灯丝绕组（L）的电流应为上、下两个灯丝绕组（L）灯丝电流的两倍。

（4） 双灯串联电流灯丝预热型

双灯串联电流灯丝预热型电路结构如图8所示，在这种灯丝预热电路中，利用和镇流电容串在一起的一个灯丝变压器（T2）上的次级电压实现灯丝预热。

（5） 双灯并联电流灯丝预热型

双灯并联电流灯丝预热型电路结构如图9所示，电路工作原理同单灯电流灯丝预热型电路相同。

（6） 双灯并联平衡变压器灯丝预热型

双灯并联平衡变压器灯丝预热型电路结构如图10所示，电路中利用一个平衡变压器（T）来实现灯丝的预热。电路工作原理同单灯电压灯丝预热型电路相同。电路特点是电路中的平衡变压器可使两只灯的工作电流一致。

（7） 双灯并联电压灯丝预热型

双灯并联电压灯丝预热型电路如图11所示，电路工作原理同单灯电压灯丝预热型电路。