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我国节能型电感镇流器的研制已有10多年的历史，在这10多年的时间里，节能型电感镇流器的设计、工艺等从不成熟走向成熟，照明电器的专业人员以及广大的照明电器用户对节能型照明电器产品的认识，也由过去单纯认为电子节能灯、电子镇流器是节能照明电器产品而逐渐全面认识到包括节能型电感镇流器在内很多节能照明电器在节能及综合评定具有独特的优势。
在我国，节能电感镇流器目前已具有一定的生产能力，并且具有一定的市场。节能型电感镇流器已在一些重点工程(例如上海浦东国际机场、广州地铁、北京东方广场等)得到应用，并且取得了良好的效果。
该产品的出口已形成批量，并且受到经济发达国家和地区的欢迎。目前国内节能型电感镇流器的产量约占镇流器总产量的2%~3%，究其原因除了受到节能电感镇流器价格较普通电感镇流器高等因素影响外，主要是因为广大工程设计人员、企业管理者政府有关部门的决策者对节能型电感镇流器与普通电感镇流器以及电子镇流器的综合性能价格比的优势不甚了解。
因此，目前特别需要对此问题在客观科学的基础上进行综合评定，以使我国的照明电器在向节能环保方面发展的道路上能更理智、更全面和少走弯路。
1 节能型电感镇流器的分类
节能型电感镇流器的最大特点就是镇流器自身功耗比传统的电感镇流器明显减小，因此自身发热情况也明显优于传统电感镇流器。
节能型电感镇流器 可分为以下几类：
(1) 减小磁通密度和绕组直流电阻型(亦称传统改进型)，
常见结构如图1所示。该种节能型电感镇流器结构与传统镇流器无本质区别。对一定功率的镇流器其工作时铁芯磁通量和电流是一定的，只要增大硅钢片的截面积就可以达到减少磁通密度的目的，同理只要增大绕组的导线直径就可以减少绕组的直流电阻从而降低镇流器铜耗。可能有人认为有关手册中硅钢片功耗是以每公斤多少瓦的损耗给出的，硅钢片用得越多功耗越大。其实这是一种错误的理解，硅钢片手册中给出的每公斤损耗是在磁通密度一定时得出的值，但如果实际使用时，磁通密度大幅下降，将使硅钢片的涡流损耗和磁滞损耗都明显下降，该种镇流器正是利用了这一特性再加上加粗了绕组的导线截面积使得镇流器的自身损耗下降40%~50%。镇流器的发热都是由自身的功耗所引起的，因此该种节能型镇流器的工作温度明显低于普通电感镇流器。由于镇流器的工作温度每下降10℃，工作寿命大致延长一倍，因此这种节能型镇流器特别适用于工作环境密闭、对发热限制要求较高的场合。另外，由于磁通密度大幅下降，镇流器的工作噪音也明显下降，镇流器输出给灯的电流波峰比也明显好转，这对延长灯的使用寿命起到良好作用。该种镇流器的缺点是材料单耗高，镇流器的成本较高。
（2）硅钢片卷绕节能型：
由于磁通方向有趋向的硅钢片比无趋向的硅钢片磁感应强度要明显高，并且其铁损在1.5特斯拉情况下仅为无趋向硅钢片的40%，因此，镇流器普遍采用磁通方向有趋向的硅钢片。但是有趋向的硅钢片只有在磁力线顺着其固有的趋向工作时才能达到最大的磁感应强度和最小磁滞损耗，普通冲片型硅钢片在工作时在整个磁回路中将不可避免的要出现不能顺着硅钢片趋向的导磁情况。为了最大限度的发挥硅钢片的效能并能进一步减少镇流器的损耗，各种硅钢片卷绕型节能电感镇流器大量问世。这类卷绕型镇流器的最大特点是由于采用了卷绕型的硅片结构，因此整个磁回路都是顺着硅钢片的趋向运行的，这样不仅使镇流器的磁滞损耗明显下降，而且由于磁力线顺着趋向运行使硅钢片的磁感应强度上升，这使得镇流器在达到规定的电参数时绕组匝数较同截面冲片型镇流器也有明显减少，因此使镇流器的铜耗也有较明显的下降。综合上述因素，硅钢片卷绕型镇流器的自身功耗仅为相同用料的冲片型镇流器的50%~60%。还有，由于卷绕型硅钢片展开是条形，因此能最大限度的提高硅钢片材料的利用率(卷绕型利用率92%~97%，冲片型利用率78%~85%)。该种镇流器的不足之处是工艺过程较复杂，制造工时较多。
卷绕型镇流器可以分为以下三类：
A．环形镇流器：其结构见图2，整个镇流器铁芯由硅钢带卷绕成环型，再通过退火、浸漆、切割磁隙，上绝缘漆层，穿绕线圈等工序成为成品。环形镇流器由于磁路短，自身功耗指标在相同条件下是最好的，但由于其绕线过程是穿绕的，因此功效很低，仅为普通镇流器功效的1/10~1/20。另外，由于穿绕过程对漆包线表面漆膜有一定的损伤和对细线有一定的拉伸现象，当绕组线径较细（线径≤0.4mm）时，容易产生匝间层间短路现象。
B.C形镇流器：其结构见图3。整个镇流器铁芯由硅钢带卷绕成椭圆形，再通过退火、浸漆、切割成两个C形，其绕线过程与传统的镇流器相同。C形结构的镇流器在相同用料时自身功耗指标略差于环形镇流器，但可以通过适当加料来补充这一点，该种结构的最大特点是可以像传统镇流器那样高效地在批量生产，以生产工时的下降来弥补略多的用料，从而达到与环形镇流器相同的节能效果。值得注意的是该种结构容易在磁隙处产生噪音，因此在插硅钢片的过程中应在磁隙处加入高温凝固型树脂漆以便通过高温烘箱后利用高温树脂的凝固来抑制磁磁隙处的噪音。
C．D形镇流器：其结构见图4。前面两种卷绕型镇流器的铁芯截面都是矩形，即使截面成正方型，在同样周长的情况下，铁芯截面也小于圆形，按数学极值理论可知，在相同截面积情况下圆形周长最短，也是说在达到相同电感参数时绕组料最省，同样镇流器的直流电阻所造成的铜耗也最小。O形镇流器就是按这一原理设计的，它利用大型的数控或电脑控制开料机把硅钢片按奇、偶互补法开成起始窄、并逐渐加宽，在中心长度时达到最宽，然后再逐渐变窄的带料，把这种带料卷成设计圆状就可得到铁芯截面为圆形的O形铁芯。通过退火、浸漆、切割磁隙成为镇流器专芯的长边上，组成一个工字形的两个端面边缘成齿轮状的绕线骨架。绕线时用专用橡胶轮带动齿轮状的骨架边缘，使骨架在O形铁芯长边上转动达绕线的目的。绕线记数由骨架端面靠外圆的小孔与光敏计数器配合来完成。这样O形镇流器不仅具有良好的节能特性，功耗指标接近环形镇流器，而且能大批量高效地组织生产。O形镇流器尽管有很多优点，但产品上马时前期设备的投入很大，需有较强的经济实力才能顺利投产。
(3)改变镇流器电路节能型
这种镇流器是利用电感电容谐振或半谐振形式，使镇流器与灯配套工作时功率因提高到0.85
~ 0.95,从而使流过镇流器主绕组的电流大大下降，因此有效地减少了镇流器的自身功耗。 目前这类镇流器均使用在荧光灯电路中，在高强度气体放电
灯电路中还无法使用。该种镇流器的结构见图5。
图5（a）是半谐振式预热型快速启动荧光灯电路是，它是利用在同一个铁芯上绕有主、副两个绕组，当接通电源但灯管尚未启辉时，由于灯管此时内阻很高，几乎不影响电路谐振条件，所以电路处于串联谐振状态，谐振电流给灯阴极提供预热，同时在电容C的两端将产生Uc=UiQ即相当于谐振品质因数Q值的谐振电压，这一电压地部分被L2反相抵消后（Uc全部施加于灯两端将会使灯开路电压过高，这会使灯未经预热就冷启动，严重损害灯的寿命）施加于灯的两端，当灯丝预热后灯内产生电子发射时，灯的击穿电压下降，灯被这一开路电压击穿并点亮。当灯点亮后灯内电阻大大下降，此时电路处于半谐振状态，主绕组和谐回路共同稳定地供给灯工作电流，并且提供灯电流每次过零后的再启动电压。
这一电路可直接用于T12灯管或快速启动灯管，当灯管为T8充氪气灯管时，由于灯的启辉电压要求比较高，这种线路很难兼顾预热电流，预热时间与开路电压的配合，因此应先调整镇 流器提供合适的预热电流，再用一个延时触发器在灯预热0.4
~ 0.8S发出触发脉冲来点亮灯(见图5(a)虚线部分)。这种电路能使镇流器功耗下降到普通镇流器的0.4
~ 0.5倍(对36W/40W镇流器来讲功耗约3~3.5W)，已接近电子镇流器水平。
图5（b）为瞬时启动镇流器，其基本工作原理与图5（a）相同，只是它的配合灯管是非预热型瞬时启动为管，它利用镇流器的谐振电压来击穿瞬时启动灯管，使灯在击穿后0.1S内迅速达到稳定工作状态。这类镇流器由于在点灯后阴极发射所消耗的电能显小于预热型快速启动灯管，因此它比图5（a）电路效率更高。
2节能型电感镇流器与电子镇流器性能比较
各种镇流器的性能比较应该是全面的、综合性的比较，这样才能得出目前各类镇流器中哪一类具有最佳的性能价格比，镇流器的主要参数结比见表1。
对表1的各对比栏详细阐述如下：
(1)自身功耗。这是节能的最重要指标，以管形荧光灯最常用的36W/40W规格为例，普通电感镇流器功耗约为9W，而节能型电感镇流器按各种不同形式约为4-5.5W，电子镇流器约为3.5W。电子镇流器自身功耗比较难以测定，因此许多非正确的测定方法会得出电子镇流器功耗更小的结论，但实际上电子镇流器要全面达到预热要求，EMI和EMS要求，并要满足功率因数和谐波和要求，自身功率大都在3-3.5W。
(2)光效比。对普通电感镇流器来说，与基准灯配合光效约为基准流器与基
准灯配合组件的0.95-0.98倍。节能型电感镇流器光效比约为1.02-1.05倍。电子镇流器因为用高频电流点燃灯，因此其光电转换率要高于工频，另外由于自身功耗小，使它与基准灯配套后光效进一步提高，但由于目前电子镇流器在灯正常工作时仍有一分支电流流过灯的阴极，这一电流几乎不产生可见光晨、而只以发热形式消耗一部分电能，因此电子镇
流器的综合光效约为1.10倍。
(3)开机时的浪涌电流。这一指标检测与电源内阻抗有关。当电源容量在50KVA(电源内阻抗约为IΩ时在0.1s时间内，电感镇流器的开机瞬时浪涌电流以约为正常线电流的1.5倍，国产标准型电子镇流器约为正常过线电流的10-15倍，进口高档电子镇流器约正常进线电流的8-10倍，而国产低档H型电子镇流器约为正常进线电流牟15-20倍。对于大面积照明场合，往往采用一个开关控制几十支灯，浪涌电流会使开关触点过早损坏甚至使线路过流保护器动作。
（4）电磁兼空EMI。电子镇流器由于工作于高频状态，内部的功率管下于开关工作状态，因此有较大和高频基波和高频的谐波(9kHz-30MHz)通过电源线传导或空中对外辐射对外形成干扰。为使这种干扰小于EN55015的规定值，电子镇流器必须具有较好的滤波网络才能达到要求，这势必增加产品成本并将略微增加电子镇流器的自身功耗。目前国产标准型和进口的电子
镇流器大量使用时，对外电磁干扰很严重，甚至发生过开灯时造成电视及空调红外遥控失灵的现象。而电感镇流器只要伏安特性设计得较好就没有这方面的问题。
(5)电源电流谐波。电感镇流器在设计时只要注意使铁芯工作在准线性段，就能有效地使谐波总量≤10%。国产标准型电子镇流器目前的谐波含量一般控制在10%~13%。进口电子镇流器谐波总量约为8%~12%。而且前国瓣大量的H级
电子镇流器谐波总量约为25%~34%，这类镇流器已不能达到IEC61000-3-2的标准(在我国对应的国家标为GB17625-1998)要求。
(6)耐电源中的瞬时过电压。电网线上由于受到雷电感应，高压触发脉冲，电感负载切断时的自感电动势等自然和人为的瞬时过电压影响，存在着脉宽为ns级ms级的高压脉冲，其幅值约为0.8-3kv。当这类脉冲作用在电子镇流器上时差的电子镇流器将会立刻因晶体管的击穿而损坏。国产标准型电子镇流器和进口的电子镇
流器虽说能抵抗这一冲击，但成本也将略有上升。电感镇流器则完全不存在这方面的问题。
(7)灯光的频闪问题。传统的电感镇流器由于受电网交流电过零的影响对50Hz电网来讲会使灯产生第秒100次的频闪。这对于运动物体的照明和摄影是很不利的但这可以通过一半照明灯用串联电容的方法使这一半灯电流移相近
90°来弥补这一缺点，同时也提高了双灯的综合功率因数(这方法即为双灯互补法，请参阅《节能型电感镇流器设计与工艺》第十章)。
国产标准型电子镇流器和进口的电子镇流器由于整流滤波后的直流纹波较小（纹波小于10%），因此基本上使光输出无频闪。但目前大量的H级电子镇流器由于整流后的直流纹波很大，使输出高频电流受100Hz的纹波调制，调制度约为30%-60%，因此依然存在频闪现象。
（8）灯电流的波峰比。荧光灯的灯电流峰值与有效值之比是直接关系到灯使用寿命的重要指标。灯要保持正常的发光，必须具备合适有效值电流但如果灯电流波峰比太大则峰值电流将使灯阴极过早地损坏。电感镇流器输出给灯的电流波峰比一般在1.58-1.62之间，一些伏安特性设计得好的电感镇流器波峰比约在1.50左右。国产标准型电子镇流器灯电流波峰比约为1.40-1.60，进口电子镇流器灯电波波峰比为1.40-1.50，略优于电感镇流器，但目前国内吕量流通的电子镇流器灯电流波峰比普遍在1.9-2.1之间，不能达到灯电流波峰比≤1.7的标准要求。
(9)镇流器与光源安装距离要求。在某些场合，例如高强度气体放电灯道路和广场照明的使用时，为了维护方便，往往要求光源和镇流器安装时有一定的距离，这时于电感镇 流器来讲在过接线≤30米时几乎没有什么影响，但对于电感镇流器来讲这一距离是受多方面限制的。较长的距离使高频对外辐射明显增大，连接线的感抗又使灯的功率随距离的增长明显减小，因此电子镇流器与灯配套时一般只能安装在灯的附近。
(10)使用寿命。这是一个体现镇流器性能价格比和重要指标。普通电感镇流
器一般具有连续10年的工作寿命，节能型电感镇流器由于处身功耗的下降使本身的发热大大低于普通电感镇流器。按照IEC920镇流器工作温度与使用寿命关系图表可得知，节能型电感镇流器使用寿命一般可达连续工作12-20年。电子镇流器由于受其内部的电解电容等寿命相对较短的元件的影响，使总体使用寿命远低于电感镇流器，国产标准型电子镇流器连续使用寿命约为2-4年，进口高档电子镇流器连续使用寿命约为3-5年，而且前我国大量使用的H型低档电子镇流器连续使用寿命约为1-3年。
(11)电感、电子镇流器的综合对比结论。从上述各硕对比中可知，电子镇流器除在自身功效、光效比方面占有明显优势外，其余方面大多不如节能电感镇流器。以平均每天工作6小时计，节能型电感镇流器约两年多就会经节约的电费来收回初次安装比普通电感镇流器多付出的成本，而电子镇流器大部分无法在其有效的使用寿命期内收回初次安装所付出的成本(一些功能不全低档的要本不合格的电子镇流器不具有可比性)。就目前面言在一体化节能灯、单端小功率荧光灯领域(功率≤25W)，由于对它们的谐波要求、异常保护功能以及预热要求均较低，电子镇流器占有较明显的你势，因而得到广泛发展和应用。25W以上到65W管形荧光灯领域内，是电感镇流器和电子镇流器并存的领域，但综合评定仍是节能型电感镇流器具有较优异的性能价格比，并且功率越大这一优势越明显。在高强度气体放电灯在高频时的声共振现象，以及相同的灯功率时发光效率比电感镇流器略有下降，就目前而言，节能型电感镇流器所占的主导地位，电子镇流器还无法动摇它。
这一经过国内外照明专业人员多年的研究和归纳在科学务实的基础上扫得出的结论，给一经过国内外照明电器行业的投资 者一个提醒，防止盲目投错方向；给工程技术人员在照明电器的设计时作为一个提示，使所策划的设计方案能全面综合的利用各类节能照明电器的特点，取得最佳的性能价格比；给政府有关部门的决策人员一个参考，以便科学更理智地为我国照明行业的可持续发展作出更切合实际的决策。 |
