浅谈日光灯传统启动器与可调光电子安定器

淺談日光燈傳統啟動器與可調光電子安定器陳淑華第一章緒論摘要隨著經濟快速成長，科技不斷發達，人民生活水準普遍提高，使得照明用電量與日遽增。然而在資源有限、新能源有開發不易的情況下，為應付日漸增加之用電量，節約能源自然成了解決問題的途徑之ㄧ。而為提高照明效率以節省能源，除了開發光源體、改善燈具設計外，就是電子控制電路的改進了。由於低壓氣體放電螢光燈(俗稱日光燈)比傳統白熾燈的發光效率要高，所以成為一般家庭、辦公室及大樓等的主要照明，然而螢光燈必須配合安定器才能正常使用，安定器的主要功能為提供足以點亮燈管的電壓，並且在燈管點亮後穩定燈管電流，以避免產生過大的電流而燒毀燈具。傳統的電磁式安定器，雖然構造簡單、成本低且又耐用，但是電磁式安定器是一顆大電感，電感消耗虛功所以有效率差、啟動慢、燈光閃爍的缺點，而且重又有噪音。為改善傳統電磁式安定器的缺點，已全面提升照明品質，各先進國家乃致力於電子式安定器的研究發展。電子式安定器(electronicballast)係以高頻諧振點燈，能於瞬間點亮燈管，且高頻交變的電源會使得燈管正柱區內之離子密度來不及跟上電流的變化，加上螢光質具有殘光性，因此使用電子式安定器驅動之螢光燈閃爍度極低，而不同於傳統電磁式安定器，因光輸出隨燈管電流的起伏每秒有120次的週期變化，產生明顯的閃爍現象。此外，電子式安定器功因大大地提高，不僅降低了電源的設備容量，而且可減少諧波的干擾。第二章簡介本報告可調光電子安定器的製作目的是適用於需要調整亮度明暗的場所，譬如使用單槍或投影機照明設備需關閉或變暗，或是在暗房沖洗照片時，使用可調整亮度的日光燈是相當方便地，因此對於上課或工作上可相對地提高效率。為了改善傳統電磁式安定器的缺點，採用另一種新方法，即運用直流電源來點燈。電源在無載的情況下，輸出的高電壓將可用來啟動燈管，而在燈管點亮後，採用半橋式高頻振盪電路，及單晶片數位式精確控制振盪頻率，以改變日光燈輸出亮度，達到調光的功能，並且利用UC3854N積體電路作為主控制電路並配合電阻、電容的設計達到控制、補償及驅動的功能。本報告可調光電子安定器的功能有：挂日光容燈瞬调時啟殃動。泰可分耳五段挡調整端日光拜燈亮荒度。网功率聋因數浆修正幸。灾採用中按鍵尺數位连式控派制，肤非旋晓鈕類奔比式牧控制巡。纸LE韵D顯暑示目见前日盒光燈她亮度僵比例兵。辛日光苍燈重页置(兽RE趟SE被T)膀按鍵裂。笨本報固告可疮調光微電子装安定蔬器之男優點乡有：泡一秒失鐘內樱立即次啟動松，啟丰動不钻閃爍鞠。抚依環沉境調缸整螢衣光燈刮亮度饿。航功率伸因數贱為0揭.9属2，弓減少谊虛工苹的浪泄費。罚免用啊啟動率器，炕節省进以後礼更換覆啟動饺器及头維修侍的費违用。驴免用兵傳統窗電磁惰式安西定器怠，所握以重始量輕着。邀如果尝螢光赔燈故签障時政，電膝路會孤呈現改斷路印狀態玻，如东此可膝節省稍能源澡的消欲耗，劳並減配少辦陷公環盟境的伟干擾倘，更窗換新智燈管覆則自率動恢瞒復正例常。留輻射乱電波帐干擾撑小，芬適用魄在任口何O矮A辦奴公室勇。范燈管怒不閃够爍(董No士S宵tr被ob燥os斤co劝pi概c枪ef忙fe搏ct怨)，泪因為鼠採用踢高頻淘率4郑0K计HZ原至9僵0K挖HZ门，相乱對於尸傳統击電磁炮安定凤器的钩頻率回為6眼0H奶Z。侄第筑三撕章凑理躺論诵傳統督電磁依式安春定器杂哨在製匆作電地子安妹定器住的前辛提就帝應該涨先了奔解傳耍統電伍磁安轧定器因的動屠作原贞理。妙如圖方3.啦1中轿傳統湾電磁哀安定闻器是暗以漆板包線依繞製罚於矽墨鋼片飘鐵心钥磁路灶上，晶構成圆一鐵暖心抗神流線朽圈，命當電歉流功庸過線作圈時汗因阻税抗關护係，补會使亭線圈膨兩端煎產生贩一壓肢降，悔電流岭愈大升，電院壓降筑便愈锯大，悠因此猫安定蚁器與予燈管仰串聯阀時，鸦便可茎限制置通過疲燈管懒的電达流於薪某一急定值劣；再蜓配合谅啟動他器就伸可以油點亮袋螢光束燈，财啟動尚器只废是一恼顆氖乞燈及限一顆沙電容牧串聯赚而成敬；而兽日光屡燈其办構造龟兩端闭為鎢圆絲，痛燈管疤中充殊滿汞剃蒸氣查。步脑傳統捷電磁姥安定础器的篮動作悬原理援大致剖可分凉為下疫列四罪項：限(如晚圖3跨.1谋及圖弹3.形2个)日光燈日光燈氖燈電容容容啟動器鎢絲電感感AC110V60HZ圖3.1傳統電磁安定器VVABt圖3.2交流電源楼當送参出交赶流電涌時，惭因螢系光燈反屬於筛冷燈降，燈绪管電坛阻無搅窮大杆，大塘電流秋就流混向阻蛇抗比黄較小扁的啟樱動器埋，因腊此氖亭燈會怒先亮谷一下取子與贯電容参形成灵崩潰鞋，此肿時電然流流奔過燈需管兩葛端的坏鎢絲鞋，鎢护絲因绢此被线加熱道，這寨段時若間為挖0至践A的净時間佳。忧當時兼間在说A時裤即電每源電疫壓為咸零伏料，由傅於日煌光燈电此時耽已為洲熱燈暂，使华得燈翠管內崇電阻钓相當当小，骑此時兔啟動血器部挣分停酿止崩尊潰，潜接著旅時間宅A至乌時間牢B螢岸光燈头點燈峡成功饲，並辱且時售間B墨以後四螢光鞠燈兩牺端的荷壓降伏大約贫只有峡61阀伏特航左右秘(2起0W著螢光裳燈)做，使纤啟動急器不螺再崩签潰，罪從此牧之後盆日光鲜燈正时常工臣作維化持一链定亮戏度，受直到罢電源约關閉刚日光呢燈熄魂滅。廊在時何間A漠至時歇間B跌，傳佳統電螺磁安崭定器扩(電够感)炉兩端昨感應厚電壓天為1辟10摊伏，遗再加垒上電子源1侨10倘伏，残其螢储光燈趋兩端坟總電气壓降啊為2量20拳伏，箩所以俗螢光输燈需孤要大裕電壓注才能侵啟動选。蔬在時往間B胀之後致，傳浆統電矩磁安丘定器洒(電皆感)病扮演方著恆剖流的嗓重要致角色幕，所界以螢椒光燈腥一直楼維持窄著固厉定的汪亮度差。锈氣體竭放電幅之基揪本原牵理顷低壓容氣體皂放電贪螢光唱燈(慨俗稱疯日光右燈)术，其叹特性叛為非嗓線性啊負載语，因老此以摩下為端低壓数氣體凳放電付螢光甩燈的馆基本结放電零源李态及結步構分杏析。暮冠氣體跌原子剥的原缸子核莫周圍嗓的電跃子，亿分別厌處在亡一系师列不同同的苹橢圓懒軌道堵上。承一定括的軌裂道和穿一定坡的能悄量相域對應池，軌吹道半舱徑愈套大，漆電子灯的位浅能愈忧大。禾按量魂子論据的觀令點，取原子巡的能袍量只皂能取季一系很列離宇散的毙值，善允許亭電子吼存在此的各烂個能惜量狀大態稱弯為原颂子的鞠能階层。在团研究勺原子暖的電与離、松激發窑與發蔬光等贪物理塑過程罢中，稿通常剃都只饲考慮沟原子献的價凑電子授參與寨變化可。由揉於原裕子中显各層调電子娇具有农儘可哥能地征在最穿低能者階上号存在勺的趨呜勢，倘因此园各個默電子踢當然劝不能腥具有钱同樣杯的能吐量。剪通常偷離原吹子核战越接话近的疮電子晌能量锹愈低丙，它昆和核横的結唇合也漏愈穩圣；愈岂在外殃層的亡電子此與核胶的結抱合力旨愈小狗，特栽別是璃最外秆層的多價電读子往箩往可笼以吸据收一碰定的翻能量那而改凡變其蜜在原详子殼所層模锻型中寄的運枣動軌甜道，产這樣艇一來率，這歌個電肉子的收能力角就可驾能由调最低霸能階榨OG粥(如丙圖3戴.3堆)升至高到胶次高饲的能朵階A蒸。或青者是宁它再解吸收令一定雷的能添量；列則可服繼續莫升高夸到更广高的巴能階贵B。府如果乓這個灭價電唱子一宣次獲绸得較妻大的送能量盯，它御可以获由O箱G能献階直熔接躍吃遷到苦能階干B，将甚或漆脫離程原子储核的永束縛杰而成煎為自挪由電柱子。00GABVrVEmEnV1C圖3.3原子能階示意圖摔摧價電乘子所崭需的胁能階山OG参稱為爷基本千能階植，基天本能铁階以追上的醉所有纸能階欠稱為摸激發路能階餐。落者對於斩氣體锣放電余發光研來說庄，不份管以梅何種津方式鹅(熱条、電滨場、模放射革性物松質、盈高能锋帶電锋粒子坏)，榜使原站子獲州得一嫩定能锐量而榜從基胆態O烤G離饶開，辆激發白到更葛高能挖量的奸能階烟時，登我們害就可溪說這逮個原虫子被拉激發雅了。笋同時狱這個仍原子唤就被可稱作然激原肝子。健育受激运能階疯的產腐生發谱生於锋：嘴原子幸與相饥當快量的電丢子碰拔撞。厕原子撤間的构互相加碰撞盟。省處於些基態小或較姥低激糊發態负的原诉子吸痒收一盲個量拥子。停受激技原子唱原來虹的受渗激能监階消痛失，熄形成妻一個没較低盟的受肝激能议階，禁與此楼同時顾發射箩一個递量子父。津電子担與正扫離子示復合沟。膛受激超能階独的消今失過蜻程是五：款躍遷奶到較砖低能逃階(零它可待以是角基態刚)發仓射一红個量膛子。河吸收示一個灿量子卖隨之估躍遷梅到較垦高能夺階(盐產生肺一高躁的受害激能厚階)裙。箭與電璃子碰齿撞，离產生宣一個悔較高宵的受抗激能施階和铅較慢惜的電欢子(缺累積里激發拉)或难產生躲一個劣較低拥受激缠能階泉(包虑括基傲態)察和較捞高速服率的苹電子弊。伸我們汗之所室以指能出原殊子的订能階叨產生附與消稍失過韵程，俩是因塌為研松究原姻子發刺光時会，原识子的亲輻射漂發光虽是大危量原些子的混相應缴能階酿間躍射遷的啄結果厉。件叔氣體先放電努過程江中，帜氣體图原子雄會獲踪得一极定能愤量而僵從基破態離胸開，座其發尚到更誓高能浇量狀鱼態的疑能階勺，處逢於高俗能態仔的氣绑體原挡子是吴極不尤穩定酒的，霞它會烫在1鸟0柄-7光~1探0顶-8它秒內嗓放出果它所驴獲得芬的能近量，机而返可回到醒正常裹的狀谨態。块它所袭放出妈的能始量就衰以光殿子的辱形式魄而輻絮射出弱來。眉尺對圖掏3.寇4示摩意原释子受嗽激光诊輻射乱過程便再作捎一簡锣單的使解釋研：這糕種過剥程最退為簡挡單的膨表示锁如圖存所示棉。(A)(A)(B)(C)光子圖3.4受激原子的光輻射過程姥圖中株所示遇出的报是由是原子屿核和漂一個别在穩利定軌置道上案運行禁的電尤子所刷組成你的原香子。巡這個立原子山可能探由於怕其它姨粒子冠所碰唐撞成杏高能半射線扇成光券子輻画射被岭激發政，因甘而價洽電子咸運動窄到能影階較唇高的过軌道烘上去熟了，黑如圖览所示挠但由含於受译激後码的原手子是流極其漂不穩沾定的形，它环會自朗動地怖放出鸣所獲粥得能辉量而励恢復旋到正程常狀菠態，趟如圖荣所示裙。在印這一汁過程栽中，很多於珍能量连將輻么射出竖來而蜘成為神一個蝴光子矛，整计個過露程就仁被稱伟為輻覆射自刮發發咳射。洲這一截過程腾中所型發出轿光的招頻率匪和二骑能態妨之差滨△肃E注有關偿係，撞可由俩普朗妥克(构Pl俗an匹ck扎)關录係式熊給出扛：林E＝五EA番－E西OG音＝h证‧细c／修λ想＝h绩v道或敢E＝运EB弄－E喉OG衬＝h产‧通c／浓λ田＝h甘v晶劝其中段，舞△摊E是凝兩個闹能階势間的邪能量度差，取h是胀普朗恒克常移數(肠=6凳.6妨26奉×粪10汗-3射4单焦耳装．秒链)，把c是轻光速棒，改λ圆是光你波長缺，v锦是頻袄率。眨说因為蜓能量核狀態闯EA贩、E匀B是乱離散达的，承能量编差燕△说E也肌只能替有離纳散的即值，氧光頻喘率所溪以也辛具有巩離散白的值险。這伏就是扮說知复道電精子躍鹊遷前辽後的碰激發屡電位些V1树和V袖2(额因為炼△蜓E＝味e到△投v)职，就企可根像據上糖式求抄得光平波長杆。而氣體氏放電榆流程遇氣體姑放電户發光搞的流盗程可扬由圖症3.策5說糟明。電子在電場中加速電子在電場中加速產生雪崩自持放電宇宙射線或陰極光電發射產生電子彈性碰撞電離激發電子撞上氣體原子受激原子返回基態輻射發光圖3.5氣體放電發光流程滴榨配合如圖3肺.1堪電路究示意着，有似助於所說明掘圖3租.5巩的放袭電發但光流校程：激將圖杯3.薪1的拍電壓呈源由绍零開拳始逐洋漸往纹上加国，放菜電管画內由篇於受激到宇康宙射谋線的肃影響列，陰视極會灿因光货電效催應而韵產生守電子挎，此馋一電内子扮叔演著克導電似載子墙的角刮色。文此時齿的電闲流只阁有1盘0方-2律0耀~1块0灾-1生4这A题。若减是施班加的戏電源猛繼續遭增加董，產少生電甘場E纺=V熔/D彻的增墓加，梢將會侧加大淡電子线的動输能，羡電子放與管座中的料氣體右原子炼碰撞并，將牵會開弱始造妇成原创子的钢電離桌，此纽一現年象的谋持續辞，將答使自捆由電殃子成抗倍數队增加泰，如诱雪崩己一般扬。原罪子被殃電離赢後失夜去自财由電通子，哪留下艇帶正贼電的步陽離中子，愉隨著误電場轨的方谁向飛樱向陰衡極。码當外晋加的兄電壓型繼續牌增加凑，笨登重的们陽離颂子所隶攜的蔽動能菌亦一奏直增效加，剧撞擊贱陰極倡的力课道逐肆漸加诚強，递在超窃過一寇臨界埋能量冈時，臣會使筹陰極哭產生器二次挡電子瓣，使舍放電截管進复入自级持放均電狀泉態，渔有大说量的担電流沾導通今。正短這大义量的偿電子五由於雄受到福電場绒的加折速，刑將不株斷的蚊與氣睁體原营子碰塌撞，姨依碰桑撞程铜度的肥大小迟，可确分為潮下列狼三種知情形壶：隐彈性捕碰撞天：由误於電收子的掩質量误遠小才於原著子，暗因此搞發生晚彈性倘碰撞辽後，劈只有算飛行仓方向扭的改傅變而具已。贤電離鹊：若摘是電芒子的评動能馋極大诵，碰旨撞後迁將使统原子能電離攀。暗激發去：電财子動验能若左是小风於原指子的梳電離蚁能，套將只扭能使么原子址激發参。此累一受淘激原嚼子再平返回剪激態桐時，惕多餘朗的能血量將哪以電绍磁輻粱射釋禽出。堡▓早參考欣資料他1.祖E.满E瓜.歉Ha颜mm畅er肝,瓜秧“游Hi固gh踪F淡re茂qu爪en压cy臭C春ha三ra年ct瓦er栏is承ti毙cs结o支f滤Fl边uo耕re汤sc梁en红t框La锹mp项s例up殖t句o苏50谜0K粪Hz搁”缝,份J.经Il派lu术mi策na茎ti淋ng挣,集En验g.酸S卫oc鞠.免,p键p.切52收-6奴1包Wi碍nt音er嚷1掌98适7.眼2.永E.驾E克.蒸Ha跑mm派er技,柜“些Ch藏ar佳ac侨te蛇ri掀st休ic胳s圈of蔽V毒ar赶io春us研F朵40晕F套lu贤or向es处ce姿nt懒S辆ys宜te鲁m飘at岭6图0H姜z傲an寨d摔H送ig追h躬Fr队eq突ue谣nc省y损”截,谦IE舰EE庆T必ra择ns涌.哑O最n谜In桑d.盖A挪pp商1.愧,p器p.介11聚-1抛6,交J估an古.1映98板5.涝3.炉M.榆K配.日Ka哥zi猫mi愈er板cz短uk吐a载nd疫W统.S董za算ra邪ni及ec颈,粉“斗El研ec艰tr坑on枝ic屠B搁al丑la乱st含f安or犯F线lu扩or破es饭ce奔nt妨L古am挂ps淘”巧,I猫EE虎E清Tr佳an馆s.姥脏O鼠n灯Po脑we笛r父El甚ec助.,捧V形ol意.头8,支N趴o.影4扑,伤pp催.赛38吧6-纠39泡5,筑O势ct剖.趴19菜93待.俩4.衫吳財全福與巴余德绣鴻，务”夕電子妥安定嗽器綜音論水”蹄，全辜華圖埋書公狸司，模中華城民國倾86透年6拉月。起5.贞楊譓牙斌，猜”剩螢光木燈的明高頻淘特性衔”灯，電披力電图子技豪術第命13醋期，蓄82啊年2区月。缴6.巴吳財扇福、谎吳永停駿與躬余德叠鴻，指”隶調光默電子碧安定脏器遣”扔，全毁華圖息書公测司，扁中華植民國驰87启年5壳月。完7.圾“骡飛利钥浦照洲明甘”冶，飛查利浦煎公司伪，1完99别4－顿19呆95彻。畏8.系江玹乞樟，池”母電力截電子拘學淡”饮，全救華圖钥書公楼司，复中華其民國招87孔年2围月。姑9.窄鍾富质昭，借”者數位虹電路钢實習版與專络題製顿作牺”糠，全柿華圖吴書公灾司，池中華稼民國尤87还年5狱月。须10输.郭只庭吉堪，巴”其80用51眼單晶镜片微以電腦辉實習卵與應肚用