本文只涉及工作頻率為2.5--3.0MHz的低壓氣體高頻無極燈,因?yàn)樗膽?yīng)用范圍較廣,且具代表性。至于其他種類的無極燈,如微波硫燈、環(huán)形電子磁感應(yīng)燈、無極金鹵燈等,將由相關(guān)專業(yè)人士論述。
一、綜述
高頻無極燈的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用一直吸引著國內(nèi)外電光照明業(yè)界的科技開發(fā)人員和企業(yè)家。這是因?yàn)楦哳l無極燈具有許多獨(dú)特之處,它集長壽、節(jié)能和環(huán)保于一體,作為一種新型的綠色電光源,它與傳統(tǒng)電光源相比較其綜合效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他類型的電光源,目前它的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展成長階段,與LED光源一樣,高頻無極燈是一種朝陽產(chǎn)業(yè)。
高頻無極燈在某種程度上可以反映出一個(gè)國家照明技術(shù)發(fā)展水平,它是集多種學(xué)科進(jìn)步(如:功率電子學(xué)、功率磁材和等離子體學(xué))相結(jié)合的科技成果,而決非某個(gè)單科門類或某些個(gè)人的作用所能及。100年前湯普森(J.Thomson)、泰斯勒(Tesla)發(fā)明了無極燈原理,孕育了一百年至今才付諸現(xiàn)實(shí)便是印證。
國內(nèi)科技界和照明行業(yè)經(jīng)過十多年的研制開發(fā),已經(jīng)取得許多成果,特別是高頻功率電子技術(shù)有某些創(chuàng)新和突破,使工作可靠性大大提高,而體積卻大大縮小。由于采用了APFC有源功率因數(shù)補(bǔ)償,功率因數(shù)可達(dá)0.99以上,電流諧波THD<8%,電流波峰比在1.45左右;電氣性能非常優(yōu)良,能在120~265V~的寬范圍內(nèi)保持恒壓,輸出穩(wěn)定的光通,長時(shí)間工作整機(jī)溫度也較低,這對(duì)于無極燈長壽命提供了重要的保證。與此同時(shí),制泡技術(shù)也取得長足進(jìn)展。泡體的制造工藝從原來的手工操作,憑經(jīng)驗(yàn)作業(yè)走向半自動(dòng)化操作,定量工藝逐步得到有效控制,水塗工藝技術(shù)雖有個(gè)體操作經(jīng)驗(yàn)和熟練程度上的差異,但燈泡的一致性已有所提高,并且進(jìn)一步得到改進(jìn)。初期階段的脫粉、冷爆、漏氣等現(xiàn)象的概率已大大降低,光效也有所提高,現(xiàn)采用優(yōu)質(zhì)三基色粉和高效的高頻電子鎮(zhèn)流器,系統(tǒng)光效可達(dá)70Lm/w或更高。
目前形成產(chǎn)品的高頻無極燈功率從20W至165W多款,色溫從27000K至65000K可選,顯色指數(shù)80,系統(tǒng)光效≥63Lm/w。工業(yè)用戶和室外照明占主要部分。與高頻無極燈配套使用的燈具也日益受到重視,現(xiàn)已開發(fā)出一批專用燈具可供選擇。同時(shí)已有越來越多的燈具制造商為配合無極燈的推廣和可以預(yù)測(cè)到的潛在利益而投入資金,開發(fā)無極燈新燈具。無極燈燈具與傳統(tǒng)燈具相比,具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,重量輕,省材料,外觀可以制作得更加雅觀和更富時(shí)代感而將會(huì)受到廣大用戶所青睞。
特別應(yīng)當(dāng)提到的是功率磁性材料的應(yīng)用,作為耦合器的重要部件,其電阻率和功率損耗已經(jīng)通過材料的選取和制造工藝得以改進(jìn),其居里溫度已提高至2800C以上。電阻率提高和功率損耗降低,有利于整體電光轉(zhuǎn)換效率的提高,泡體因內(nèi)腔過熱造成磁體失磁使燈泡自熄的概率降低了,同時(shí)也有利于電光功率的逐步增大。
倍受關(guān)注的EMC電磁干擾問題已得到很好控制,不同功率的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾已符合國家規(guī)定和CE認(rèn)證。
綜上所述,高頻無極燈的技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)工藝已經(jīng)基本成熟,初步具備產(chǎn)業(yè)化和效益規(guī)模化,為提前進(jìn)入市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。
二、電子電路技術(shù)的應(yīng)用
這里主要是指高頻功率電子發(fā)生器,也即高頻電子鎮(zhèn)流器,它是高頻無極燈最主要的組成部分。目前國內(nèi)外高頻電子鎮(zhèn)流器所采用的電路形式有他激式和自激式二種,也有采用他激式自激化,但不多見。自激式因電路簡(jiǎn)單,成本低受到更多的應(yīng)用,通常只使用在小功率瓦數(shù)的無極燈上,但近幾年來隨著人們對(duì)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管"場(chǎng)驅(qū)動(dòng)"的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),以及功率場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部多體"集成化"結(jié)構(gòu)的特殊應(yīng)用,使在工作頻率為2~3MHz的這種簡(jiǎn)易電路的輸出功率可達(dá)到150W以上。
在許多種自激式電路形式中,我們舉出二個(gè)典型應(yīng)用的例子予以介紹。


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