電子式節能燈的裝配及原理

一、電子鎮流器式熒光燈
?
　　熒光燈電子鎮流器問世于八十年代初，由荷蘭飛利浦公司首先研制成功。由于它與傳統的電感式鎮流器相比，特別在電性能上更有獨特之處。所以電子鎮流器是具有強大的生命力。
?
　　電感式鎮流器與電子式鎮流器的比較見表一

?
　　熒光燈電子鎮流器的電路設計有多種多樣，在科學突飛猛進的今天，熒光燈電子鎮流器的設計正趨向集成化或模塊化，目的是使電路結構簡單。電氣性能更可靠，穩定，安全。下面介紹一種采用模塊和少量電子元件構成的電子鎮流器電路圖。
?
　　HD9712模塊內部主要有整流、電流跟蹤和分級濾波組成。
?
　　熒光燈電子鎮流器中的功率因數，燈電流波峰系數，電流諧波含量統稱三項技術指標。在一般熒光燈電子鎮流器中想實現三項指標的同時達到部頒標準是有困難的，采用HD9712模塊的電子鎮流器就可以實現該三項指標，并能達到標準中的“H”級所規定的指標要求。
?
　　接通電源，電流經F1、C1輸入HD9712電路的“1、2”腳。經HD9712電路整流，電流跟蹤及分級濾波后從“3”腳輸出300V左右的直流電壓，作為鎮流器的工作電源；該電壓經R2降壓后加到C3和D2鋸齒波產生器上。通過C3、D2產生一個鋸齒波脈沖去觸發振蕩器電路，使振蕩器開始工作。將工作頻率25 30KHz的高頻電壓送至L4和C4升壓后，將熒光燈管內氣體電離，燈管點亮。同時少量電流通過C4構成回路對燈絲起到輔助加熱作用，以保持穩定照明。
?
　　R5是起到軟啟輝的作用，延長燈管壽命而設。R1是過電壓保護電阻。
?
圖2-8-1　電子鎮流器式瑩光燈電原理圖
?
二、鹵鎢燈
?
　　鹵鎢燈是八十年代末研制成功的一種新型光源。它具有發光效率高，體積小，重量輕、壽命長等特點。
?
　　為了使這種體積小，發光效率高的新光源得到有效地推廣應用，科研人員又將小型的鹵鎢泡置入一種用石英玻璃制成的冷光杯中。其形狀如圖2-8-2。這種用石英玻璃冷光杯和鹵鎢泡組合而成的光源稱為“石英冷光射燈”（俗稱冷光源，或冷光燈）。它具有冷光。光照成束，冷光杯的角度根據需要可以選擇，有射程功能。普通白熾燈不可比擬的。
?
　　所以，這種光射燈大量應用于商店商場的柜臺。櫥窗里作效果照射和照明。
?
　　近年來由于人民生活水平的提高，居住條件不斷改善。冷光射燈裝飾于家庭也越來越普及。為使百姓生活安居樂業，冷光射燈還廣泛應用于保安產品上。
?
　　由于冷光射燈的工作電壓均為超低電壓，6V、12V，功率20W，50W，所以，在實際使用中必須通過變壓器降壓后方可使用，一般50W，12V電感式變壓器其體積之大，重量太重，不宜在商場里大量使用。為此，科技人員相繼又推出一種電子式變壓器，其特點：體積小，重量輕，成本低，使用方便等。缺點有：電磁干擾（可以增加吸收回路將其干擾吸收）。電子式變壓器的線路圖：（12*8cm）
?
　　工作原理和電子鎮流器基本相同，就是輸出電壓是經鐵氧體變壓器隔離后降到12V去點然冷光燈。
?
?
圖 2-8-2　電子式變壓器電原理圖
?
?
三、高壓氣體放電燈
?
說明：
?
　　該小節內容不屬于“電子節能燈”范圍。但高壓氣體放電燈是一種新型的電光源，使用十分廣泛，作為一項新科技知識，本小節作一簡單介紹，供教師參考。
?
　　高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、鏑燈、氙燈等等，均屬高壓氣體放電燈。高壓氣體放電燈燈泡內引出兩根電極棒，并充以各種不同成份的化學元素物質，通電正常工作后，放射出不同色彩的光。工作電路如圖2-8-3。
?
工作原理：
?
　　在接通電源的瞬間，電源電壓經鎮流器加到觸發器和燈泡兩端，燈泡不亮時電阻很大，呈開路狀態。觸發器在電源電壓（220V或380V）下立即開始工作，并產生3KV以上的脈沖高壓，施加在燈泡L兩端，將燈泡L內常溫元素激活成氣體并擊穿，L呈低阻大電流狀態，因而燈泡L兩端電壓下降，約為30～50V左右，觸發器因電壓太低而停止工作。整個啟輝過程約0.8秒左右。隨著燈泡L內氣體溫度升高，氣壓可達幾個大氣壓，工作電流逐漸下降至正常工作電流范圍，燈電壓也逐漸上升至正常工作電壓。由于燈泡L和鎮流器串聯，鎮流器限制了燈電流的增加，燈電壓始也始終低于電源電壓，并始終低于觸發器的開啟電壓，以保證燈泡長期穩定地工作。
?
　　從啟輝至完全進入正常發光狀態，約30分鐘左右。
?
圖 2-8-3　　高壓氣體放電燈電原理圖
?
用途：
?
　　高壓鈉燈光效最高，經濟實用，光色呈鈉黃色，穿霧能力特強，廣泛用于道路廣場的照明。燈泡功率有55～400瓦不等。
?
　　現已研制出彩色金屬鹵化物燈，品種有紅、綠、藍、紫等多種色光，已廣泛用于建筑物的反光照明。金屬鹵化物燈啟輝時觸發電壓與功率均比鈉燈高。燈泡功率有100——1000瓦不等。
?
　　鏑燈功率一般在300——3500瓦之間，光色為白光，一般用于建筑工地等大面積場合照明，電源電壓有220V、380V兩種。
?
?
【 教學目標 】
?
　　一、知道幾種常見高壓氣體放電燈的名稱和主要用途；
?
　　二、知道兩種民用電子節能燈的名稱和用途；
?
　　三、初步學會組裝一種電子節能燈。
?
【 教學重點和難點 】
?
　　重點：1.采用新型電光源的意義；
?
　　　　　2.學會使用裝配圖的方法。
?
　　難點：1.新型電光源的工作原理；
?
　　　　　2.讀裝配圖。
?
【 教學器材 】
?
　　一、55～125W高壓鈉燈示教板一塊；
?
　　二、電子節能燈組件一套，兩種成品燈各一只；
?
　　三、電子節能燈組件安裝投影片一組。
?
【 教學過程結構 】
?
一、新課引入（第一部分）
?
　　（1）教師可以利用自制的錄象片、幻燈片或展示畫片等手段介紹3至4種新型電光源的名稱以及使用價值，以引起學生的學習熱情。
?
　　（2）演示高壓鈉燈的觸發過程。
?
　?。?）展示兩種電子節能燈。
?
說明：
?
　?。?）建議選用100W左右的鈉燈泡，演示時間不得超過1分鐘，否則光線會漸漸變得很亮，影響學生的視力。
?
　?。?）也可用同功率的綠色金鹵燈直接替換鈉燈作演示。同一只燈泡再次觸發須待燈泡冷卻后進行。
?
　　（3）高壓氣體放電燈的觸發過程（工作原理）不是本章節的重點內容，但與鎮流器式日光燈的線路及工作原理有類似的地方，對照講述學生比較容易理解。
?
二、簡述節能燈的節能原理
?
說明：
?
　　（1）一般在展示兩種電子節能燈的同時，用比較法點亮白熾燈，這僅僅說明了發光效率一個方面。由于初中學生知識有限，不要把大量時間化在“功率因數”問題上。
?
　　（2）以上三種節能燈的工作方式和節能原理有所不同，既不能混為一談，也不必講得過細，建議“點到為至”。例如電子鎮流器式瑩光燈（日光燈）原理簡介：
?
　　220V市電經整流變成300V左右的直流電，再由開關電路來回震蕩和升壓，轉化為高頻脈沖電壓，即可直接點亮熒光燈管。電子式節能燈（又名電子日光燈）優點是啟動快，無閃爍。開關電路本身能耗低，輸出功率大，功率因數可以做得很高，若配上高效燈管，節能效果更佳。電子式節能燈對器件要求較高，且成本（暫時）較高，大部分低價位成品的功率因數僅僅是0.55，有待于進一步提高。
?
三、電子節能燈的安裝步驟（第二部分）
?
　　1.對照圖紙，先連接低壓端或接燈管的一端導線；
?
　　2.連接高壓端或電源進線端導線；
?
　　3.加強電源端絕緣，引出電源線。
?
　　4.用自攻螺絲固定印板和塑料外殼
?
　　5.安裝燈管或燈泡（冷光燈除外）
?
說明：
?
　?。?）組織學生組裝電子鎮流器式瑩光燈（電子日光燈）或電子變壓器式鹵鎢燈（冷光燈）時，應根據現有條件和貨源情況任選一項。
?
　?。?）為便于學生實習，印刷線路板應適當寬松些，零件適當厚實些，印刷線路板的輸入與輸出端應有明顯標志。
?
　　（3）在組裝、調試過程中，學生絕對不能直接接觸220伏電壓。要求供應廠商提供耐壓在3000伏以上絕緣外殼，耐壓在3000伏以上的高頻變壓器（冷光燈）。
?
　　A.操作工藝要求：
?
　?。?）選擇兩種不同顏色的導線作輸入線和輸出線，以示區別；
?
　?。?）用20w內熱式電烙鐵進行焊接，每焊點焊接時間不超過3秒鐘；
?
　?。?）焊點光亮無虛焊，無毛刺；
?
　?。?）選用軟護套線做220伏電源線；
?
　?。?）相線斷開關。
?
　　B.技術關鍵：
?
　?。?）供應廠商必須提供質量無問題的，初步調試好的組裝件，并保證有絕對互換性。
?
　　（2）盡量避免或減少焊接工作。允許有一定基礎的學生做少許焊接工作，但不適宜大面積推廣。
?
C.典型錯誤及防止方法：
?
　?。?）導線選擇 電源線可選雙芯軟護套線做電源線，絕對不可用燈頭線替代。冷光燈燈座的接線應采用高溫導線，并加高溫套管。除電源引出線外，其它導線可采用硬線BV 1×1/0.5或軟線RV 1×16/0.15。
?
　?。?）焊接 助焊劑使用過多，或烙鐵長時間空燒，定將烙鐵頭“燒死”發黑，是初學者易犯的常見錯誤，造成假焊的主要原因。避免假焊現象的發生，請參考《勞動技術·電子技術》有關內容的說明。
?
　?。?）導線與導線的連接 連接導線太短，造成裝配困難；進線與出線搞顛倒了，如不及時發現糾正，通電后后果嚴重；導線裸露部分沒有用絕緣膠布包纏，導致發生短路事故。相關內容請參閱本章第一節。
?
　?。?）固定 自攻螺絲沒旋緊，數量不到位。
?
【 學習評價 】
?
　　1.學生作品完成以后，根據測試手冊P.11相關內容，展開自評和學生互評，填好表格。
?
　　2.凡是測試手冊上需要考核的項目，希教師給以評定后，記載在手冊上。
?
　　3.對于整個作品完成的優劣，希望教師亦給予一個最后的評定。?

圖2-8-4　電子日光燈 圖2-8-5　電子節能燈外型
圖2-8-6　電子節能燈內部結構
圖2-8-7　冷光燈杯?