浅述电子技术应用在绿色照明电路中的前景

浅述电子技术应用在绿色照明电路中的前景

邓海波

邓海波广东茂名525000

摘要：绿色照明是20世纪90年代美国提出来的，随后得到了联合国和世界多数国家的关注，并制定出了相关的推广计划，中国也推出了自己的绿色照明发展规划。由于电于技术的发展，绿色照明在低碳经济时代的应用前景极为广阔。本文讨论绿色照明的技术应用和发展前景。

关键词：电于技术；绿色照明；电路

绿色照明概念的提出源于20世纪90年代初，这是一项提高照明用电效率、节约电力、减少空气污染的行动计划，后逐渐成为国际上集照明节电、环境保护、改善照明质量和发展电子产业于一体的一项跨世纪工程。

中国作为世界上人口最多的国家，电力能源相对贫乏，随着经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，照明用电在电力消费中占的比例逐年提高。进入21世纪以来，我国照明用电的年增长率都保持在20%以上，但是我国照明用电的结构中普通白炽灯仍占有极大的比例。而且由于人口众多，我国人均拥有光源的数量相对较低。与美国相比，虽然我国灯的数量是日本的3.2倍，但消耗的电力却是日本的6.8倍，而灯的平均光效率则只有日本的1/4。因此，推广绿色照明在我国是非常必要的。

我国推出的是“中国绿色照明工程”计划，推行高效照明器具，逐步替代传统的低效照明电光源。实施绿色照明既可以节约电力，又可以降低环境污染程度和提高能源的利用效率。要实现绿色照明有两条选择途径：改造光源和改进电路，其中关于改进光源的研究比较普遍。

1高频交流电子镇流技术与应用

高频交流电子镇流器的电路由两个基本功能单元构成：高频变流电路保证在高频状态工作，而负载谐振电路则可以实现启动和限流等基本功能。整流电路将工频交流变为脉动直流，通过高频逆变电路将直流量逆变为高频交流，然后高频交流通过负载谐振电路向荧光灯供电。灯电路网络除须将逆变电路输出的高频交流功率输送给灯管，完成电——光的高效转换外，还包括诸如灯丝预热、灯电流检测反馈以及整个电子镇流器系统的辅助供电源等功能。功率变压器T初级接逆变电路，通过电容直接向灯管输送灯正常发光所需的灯电流，次级绕组则向灯管提供预热和维持工作的灯丝电流。电流互感器TA执行对灯电流的检测和传感，通过灯电流的变化随时将有关灯工作情况的信号送往控制电路。

控制电路可根据灯电流的大小(甚至包括灯管脱连和断路)，判断灯的发光强弱，然后向逆变电路发送相应的控制信号。逆变电路最主要的功能是将经功率因子校正电路输出的高压直流变换为供荧光灯使用的高频交流，实现零电压开关(ZVS)，对高压直流实行斩波。工频电源经过射频干扰(RFl)滤波器，全波整流和无源(或有源)功率因数校正器(PPFC或APFC)后，变为直流电源。通过DC/AC变换器，输出20～100kHz的高频交流电源，加到与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝。同时在电容器上产生谐振高压，加在灯管两端，使灯管“放电”变成“导通”状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，为了提高可靠性，常增设各种保护电路，如异常保护、温度保护等。

2电子镇流器的谐波及控制

电子镇流器的一个难以克服的缺陷是其所含的谐波成分较大，并且谐波的形成会对电网造成污染，进而打破电网的三相平衡。一旦大量的电子镇流器一起工作，容易造成诸如跳闸、打火或相互干扰的电子现象。因此，控制谐波含量是当务之急。实践操作中控制的基本路径有三种：一是设计有效的校正补偿装置，提高电路功率因数，降低谐波成分。采用这种方法增加的成本不高，是比较实用的选择；二是加定量电感的混合式镇流器，推出高功率因数低谐波成分的混合式镇流器，对于绿色照明的实施非常有利；三是开发有源滤波器，该滤波器由于应用PWM技术，有效地降低谐波成分。该方法滤波效果相当明显，最近在高度发达国家已经应用实际，不过其缺点是结构复杂、成本高，就我国当前的技术和经济发展水平而言并不适用。

3光纤照明技术

光纤照明是新兴的一种照明方式。光纤是一种柔性导光体，最初被用于建筑导光，如今被大量用于绿色照明。光纤照明极具个性色彩，能够满足人们对光环境的不同需求，已广泛应用于工业、科研、医学、景观、建筑物立面照明、室内外水下照明、公共区域引导照明等。光纤照明系统由发光器、发光导体、终端附件等组成。(1)发光器包括光源、反射器、滤光器、色盘等。根据内部光源不同，可分为卤钨灯、金卤灯系列；根据防护等级不同，可分为室内型、室外型。(2)发光导体一般由塑料或玻璃纤维束或单根塑料纤维构成。考虑到衰减，传输距离一般在30米以内。(3)终端附件分为发光终端附件、不发光终端附件。光纤照明的原理是：当光源通过反射器后，形成一束近似平行光。由于滤光器的作用，又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后，彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。为了获得近似平行光束，发光点应尽量小，近似于点光源。反光镜一般采用非球面反光镜。根据需要，用调换不同颜色的滤光片就获得了相应的彩色光源。光纤的作用是将光传送或发射到预定地方。从理论上讲，光线是直线传播的。但在实际应用中，人们都希望改变光线的传播方向。光纤照明的出现。正是利用透镜和反光镜等光学元件来无限次的改变传播方向，光线随光纤的路径传送，实现了光的柔性传播。利用光纤的柔韧性，可得到极具艺术品位的独特照明效果。同时，光纤照明的出射光线不含红外线和紫外线，不带电，不发热。对被照物体不造成伤害，是21世纪新一代安全照明系统。

4软开关技术的应用

软开关技术主要是通过在原有的开关电路基础上增加很小的电感或电容等谐振电子元件，构建辅助换流网络，使得开关过程前后形成谐振现象。开关开通前电压先降为零，或闭合前电流先降为零，起到消除开关过程中电压、电流的重叠问题，减低其变化率。软开关技术可以控制开关运行轨迹，降低电磁干扰状况，提升电路功率转换的效率，强化产品安全性能和减小电子镇流器的体积和重量等，从而极大程度上降低甚至消除损耗和开关噪声。日渐成熟的软开关技术在电子镇流器的发展中已经得到应用。

5绿色照明电路的发展前景

绿色照明电路的发展，很大程度上取决于电力电子技术的进步。由于电子技术的飞速提升和广泛应用，能源消耗和设备成本不断降低，绿色照明电路的功能更加趋于完善。具体表现在：一是利用计算机摇控台和室内电脑控制照明系统，根据自然照明程度、实现照明亮度控制，并且整个照明系统的参数设置，改变和监控均可通过计算机屏幕实现。二是集成化技术正在与现代灯具的发展逐步接轨，各种灯具采用集成化电路后，节能效果显著。三是采用总线技术实现照明系统的点控、组控和群控，具有节能效果明显、使用方便、控制灵活等一系列优点。四是电子镇流器的未来设计趋向于标准通用化、控制智能化(遥控、光控和声控)、电路集成化和功能模块化等发展方向。

随着灯和灯具一体化的开发与应用，以电子镇流器为代表的照明灯具电子化技术发展迅速，各种集成化照明装置和计算机控制系统在照明系统中的应用取得明显的进步，在灯调光、远控、控制光灯色的灯具和照明系统方面，将有很大的改善。

参考文献：

[1]毛兴武祝大卫电子镇流器原理与制作[M].人民邮电出版社，2005。

[2]王建军白色LED光源电路设计研究[J].青海大学学报，2006(4)。