电子镇流器工作原理简介

卞国华

（江苏省高邮中学，江苏 扬州 225600）

在苏教版物理选修3-2的第1章“电磁感应”的第5节“自感现象”中，教材上重点介绍了自感的应用——日光灯，其中启辉器和镇流器不可或缺.在课堂上，笔者运用演示教具——日光灯，展示其点燃过程的现象是：开关接通，启辉器闪烁，日光灯管闪几下后发光，很容易就能观察到了镇流器的自感现象.但细心的学生却发现，教室里的日光灯既没有启辉器，打开时也没看到日光灯闪几下的过程.带着这样的疑问，笔者请教了学校的电工，才发现学校教室里使用的镇流器，并不是书本上介绍的电感镇流器，而是电子镇流器.本文将电感镇流器与电子镇流器做多方面的比较，从而让学生学习物理知识的同时，激发他们运用物理知识解决和解释生活、生产中的实际问题的兴趣，培养他们勇于探究身边物理学问题的能力.

1 两者构造上的区别

电感镇流器是一个带铁芯的线圈，其匝数很多且为闭合铁芯，自感系数很大.电子镇流器使用半导体电子元件，是一种将直流或低频交流电压转换成高频交流电压，驱动低压气体放电灯、卤钨灯等光源工作的电子控制装置.

2 两种镇流器使得日光灯发光原理的区别

2.1 使用电感镇流器的日光灯工作原理

图1

如图1是电感镇流器日光灯的电路图.日光灯启动时，开关闭合，电源电压加在启辉器的两极间，使启辉器中的氖气发出橙红色的辉光，辉光产生的热量使U型动触片膨胀变形，跟静触片接触从而把电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过.此时，灯管中的灯丝被预热.电路接通后，启动器两端电压降低，其中的氖气不再发出辉光，U型动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开.在电路突然断开的瞬间，镇流器中的电流急剧减小，由于自感现象产生一瞬时高压，这个高压和电源电压叠加后一并加在灯管两端，击穿灯管中的汞蒸气，灯管中形成通路，日光灯发光.

在实际生活中，有时由于灯管使用时间长，或者电源供电电压不足，启辉器动、静触片断开的瞬间，电感镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后并没能击穿灯管中的汞蒸气.这样灯管会不断地闪烁，直到灯丝被充分预热，发射较多电子，灯管两端电压足以击穿灯管中的汞蒸气，日光灯才会被点亮.所以在日光灯正常发光前，我们常会看到日光灯的闪烁现象.

日光灯正常发光后的工作电压需低于220V，这时由于电感线圈对交变电流的阻碍作用，其实也就是自感现象，灯管两端的电压和灯管的电流受电感镇流器的“限制”而保持在规定的正常范围内，此时，并接在灯管两端（灯管未正常点亮时为串联在两端的灯丝回路）的启动器由于电压被镇流器限制而不再“工作”，整个日光灯为正常的发光工作状态.虽然日光灯正常工作后，不需要启动器了，但启动的过程是不可缺少的.所以，电感镇流器和启辉器均是日光灯的重要组成部分.

2.2 使用电子镇流器的日光灯工作原理

图2

如图2是电子镇流器日光灯的电路图.电源提供的依旧是正常生活用电的电压220V.开关闭合，电子镇流器先把220V的交变电流经过桥式整流后变为直流电.然后由三极管振荡电路（DC／AC变换器）再变为较高频率的（一般在20～100Hz之间）“近似方波的交变电流”，再经过电路扼流圈（相当于电感镇流器的线圈）和有关电路给灯管两头灯丝加电（类似灯丝的“预热过程”），而同时，并接在灯丝电路的“谐振电容”和灯丝组成一个谐振电路，使灯管内气体由于谐振电压很高而被击穿放电，灯管两端直接导通（不经过灯丝回路）；此时，谐振电容由于灯管的直接导通而被“破坏”了谐振条件，所以不形成谐振而停止“工作”，此时灯管便正常点亮发光.

对此，我们发现，电感式镇流器日光灯的发光过程必须依靠自感现象，而电子镇流器却是靠内部电子元件直接把高压加在灯丝两端，击穿灯内的气体，使得日光灯发光.因为击穿电压很高，开关接通的瞬间就能让日光灯发光，所以我们不会看到日光灯闪烁几下才正常发光的现象.

3 电子镇流器的优点

（1）节电省钱.比同规格电感镇流器节电25～30%.同等光照度下电子镇流器输入功率降低；自身功耗低，约为灯功率的5%（较电感镇流器降低15%）；发光效率高，产生热能小；功率因数高（在交流电路中，电压与电流之间的相位差Φ的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ＝.其中视在功率指交变电流电压和电流的有效值的乘积），输入电流减少，电力配线安装要求及成本降低；不需要启辉器，省去更换时间和费用.

（2）因为电子镇流器输出到灯管两端的电压频率高，日光灯管无频闪，发光柔和，有益于保护视力.

（3）启动快，预热后一次点燃灯管，不出现反复起辉、闪烁现象.

（4）采用调频、脉宽调制、光接收等技术，容易实现对荧光灯调光和光控智能开关.

（5）市电220V和直流电源供电，日光灯也能启动，甚至低压（150V）下也能启动.

（6）噪音低，提高了照明环境质量.高品质电子镇流器噪音可达35dB以下，人们感觉不到噪音.

（7）体积小、重量轻，安装使用方便.

（8）在灯开路、短路、过载等异常状态下，具有保护功能，延长镇流器寿命.

通过前面的比较分析，可知在日常生活中使用的日光灯并不全是靠自感现象才能启动工作的.电感镇流器由于结构简单，寿命长，作为第一种荧光灯配合工作的镇流器，它的市场占有率还比较大，但是，由于它的功率因数低，耗能笨重，低电压启动性能差，频闪等许多缺点，它的市场正慢慢地被电子镇流器所取代.