20W电子节能灯的设计.doc

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1、一、 开展本课题的意义及工作内容：意义：众所周知，能源问题制约着全球经济的发展。过度利用和不合里的消耗不可再生资源使我们面临着前所未有的能源危机，而照明就是其中之一。所以,设计经济节能型的灯取代传统的白炽灯显得极为重要。紧凑型荧光灯是用菲利普公司于1978发明的,它只有普通白炽灯耗能的1/5,光效高,寿命长,体积小等优点。所以普及节能灯的应用对经济有很大作用。内容：电子节能灯镇流器设计制作。PCB板的布线。各种性能参数的测试报告。二、课题工作的总体安排及进度：12007年12月20日2008年2月28日，主要进行查资料、设计方案选择、原理设计、绘制原理图初稿；22008年2月29日3月5日，与

2、指导老师交流开题报告、方案、基本原理；32008年3月6日4月8日完成毕业设计的具体设计过程；42008年4月9日交中期报告；52008年4月26日前完成毕业设计及论文定稿；6. 2008年4月28日进行论文答辩。二、文献综述节能灯又叫紧凑型荧光灯（国外简称CFL灯）,是1978年由菲利普公司首先发明的，由于它具有光效高（是普通灯泡的5倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍），体积小，使用方便等优点，受到各国人民和国家的重视和欢迎，我国于1982年，首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯，二十年来，产量迅速增长，质量稳步提高，国家已经把它作为国家重点发展的节能产品（绿色照明

3、产品）作为推广使用。 节能灯节能主要是通过节能灯管的节能和电子镇流器低功耗的体现，电子镇流器不但要保障节能灯管在它的特性下提供启动电流和启动高压，而且在正常工作时要提高灯管的高频稳定的交流电流。通常，25摄氏度是节能灯最佳的工作温度。在实际的应用中，环境的影响和节能灯工作时自身产生的热量会令此最佳的温度无法实现，从而影响了节能灯的亮度。针对这一问题，飞利浦最新推出的恒亮设计让节能灯即使在-20-55摄氏度这个很大的温度跨度中都能达到正常的燃点。节能灯节能降耗的优势：节能灯与白炽灯相比具有高亮度、低耗能、光效稳定等优点。据测试，节能灯的光效为白炽灯的6倍，也就是说，一支10W节能灯的亮度相当于一

4、支60W的白炽灯，其寿命则可达8000小时以上，为白炽灯的8-10倍。据专家测算，如果以功率为11W的高品质节能灯代替60W的白炽灯，减少耗电80。以每天燃点4小时，推广使用12亿只计算，一年可节电为：（0.06-0.011）千瓦支365天4小时天12亿支858.48亿度，而建成后的三峡电站年发电量也只有850亿度左右。国家发改委节能信息传播中心提供的数据显示，每节约1亿度电就意味着节约了4.04万吨标准煤，减少排放二氧化碳10.64万吨、二氧化硫0.09万吨。国外大力推广使用节能灯： 由于能源紧张，欧美发达国家非常注重推广使用节能灯。美国、法国、荷兰、英国、意大利、日本等国从上世纪90年代起

5、，纷纷制订出相关的扶持政策，用于推广节能灯等节能照明产品。仅美国环保局从1991年开始实施绿色照明计划以来，就投资了10多亿美元用于推广高效照明产品。每年欧美国家从我国购走节能灯达7亿只。我国照明用电量占社会总用电量12%，目前，全国白炽灯使用量高达30亿只，而节能灯使用量仅3.5亿只，仅占美国的1/3。我国节能灯产量居世界第一，但主要用于出口。国家发改委的抽样调查结果显示，虽然2003年我国生产节能灯10.5亿只，但在国内的销售量只有3.56亿只。主要障碍：节能灯产品良莠不齐，一些小作坊制造的节能灯光效低、寿命短、光衰快，但依然能进入市场，这严重损害了消费者的信心。因此，节能灯被有些用户戏称

6、为“淘气灯”，或认为其“节电不节钱”。2005年2月，国家工商行政管理总局对上海、广东两地的节能灯商品进行检测，结果，抽样合格率仅为39。扶持激励政策不完善：据悉，美国等发达国家对购买节能产品都会进行补贴。在美国市场，消费者每买1只“得邦”牌节能灯（浙江出口产品），便能得到美国能源部3美元的补贴。目前我国虽然不少地方出台了一些鼓励节能灯推广的补贴措施，但全国还缺少鼓励高效照明产品生产、使用的财政、税收优惠政策，推广节能灯产品也缺乏有效的投融资渠道和激励机制。 推广宣传力度不够推广节能灯一项很重要的工作就是要加大宣传，树立包括决策者、管理者和普通消费者在内的全社会的节能意识。另外，目前市场上普通

7、白炽灯的价格才1-2元，而最便宜的节能灯也要6-7元，很多消费者可能还没来得及考虑节能的种种好处，就已经买了白炽灯泡。【摘要】 节能灯又叫紧凑型荧光灯（国外简称CFL灯）,是1978年由菲利普公司首先发明的，由于它具有光效高（是普通灯泡的5倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍），体积小，使用方便等优点，受到各国人民和国家的重视和欢迎，我国于1982年，首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯，二十年来，产量迅速增长，质量稳步提高，国家已经把它作为国家重点发展的节能产品（绿色照明产品）作为推广和使用。在设计节能灯时，电子镇流器设计的好坏直接影响到节能的寿命，EMC特性等。目

8、录引言1设计要求1第1章 方案的选择与论证12.1 概述.12.2 总体方案论证12.2.1 电感镇流器的工作原理12.2.2 电子镇流器的工作原理22.2.3 电子镇流器的优点32.2.4 磁环的选用32.2.4.1 磁环性能分析.32.2.4.2 选择考虑 .42.2.5 三极管的选用 .52.2.5.1 完整功率容限曲线 .52.2.5.2 三极管的发热损耗.52.2.6 PTC的作用6第三章 节能灯电子镇流器的设计63.1 电路系统框图.63.2 电路图63.3 工作原理73.4 PCB布线7第四章 元器件参数的计算与选择84.1 二极管的选择84.2 三极管的选择84.3 电感和电容

9、的选择84.4 配料单10第五章 整灯性能测试105.1 所用仪器105.2 低温始动105.3 EMC测试115.3.1 EMC简介115.3.2 EMC测试分析115.4 恒温箱点灯试验125.5 电气特性125.6 最低启动电压和最大耐压125.7 安装调试中注意事项和遇到的问题125.7.1 注意事项125.7.2 遇到问题13结论13致谢辞13参考文献14引言节能灯作为一种环保型的电源，在全世界得到了广泛的应用，而我们国内在近几年来的节能灯占市场的份额相较于其他的照明产品有了显著的提高。然而在相当一段长的时间内，一些地方和厂家盲目的扩大节能灯项目，在由于其在资金、技术、原材料以及工艺

10、在没有充分落实的情况下，匆匆上马使得产品质量得不到保障，各企业的产品质量的不平衡，恶性竞价搞乱了市场，不按工艺要求生产，组装厂选用不合要求的灯管和元器件拼凑组成，质次价低，严重损坏了节能灯的声誉，光效低，寿命短，一致性差，造成社会上产生节能灯节能不节钱的说法，给节能灯的推广带来了很大的负面影响。经过将近二十年的不断摸索和发展，我国的节能灯产品已经有了很大的进步与提高，很多产品已经接近或达到国外的先进水平，由于质优价低，国际市场上的竞争力非常强，但是市场上还是存在很大部分的节能灯厂商，根本不顾国家的法律、法规，不顾消费者的利益，还在大量生产不节能的节能灯，由于它的质次价低，每只出厂价仅售45元左

11、右，消费者对产品的识别有限，在农村及大部分城市，还有很大一部分的市场，由于市场上占大部分的市场由低档产品占据着，使得好的节能灯产品比较难进入市场，这给绿色照明推广带来了一定的难度，但随着居民消费意识的提高以及对节能灯产品的认识，质量好的节能灯产品的市场在一天天的扩大，质量差的节能灯市场一天天的萎缩，这同时又给我们带来了希望与机遇。而本次的设计主要是提高消费者对节能灯的认识，杜绝那些质次价低节能灯在市场上鱼目混珠。设计的器件都是市场上常见的，廉价的器件组成的电子镇流器，不仅能达到节能，而且又真正做到廉价的目的。 第一章 设计要求1 在节能灯所用电子元器件选择上不紧性能要好，而且还要考虑成本，合理

12、应用器件2 合理布置PCB板上各元器件所在位置，既要做到小巧，又要不影响节能灯的性能。3电磁兼容性良好的节能灯。4符合GB/T17262，GB/T17263，ROSH等标准第二章 方案的选择与论证2.1 概述节能灯节能主要是通过节能灯管的节能和电子镇流器低功耗的体现，电子镇流器不但要保障节能灯管在它的特性下提供启动电流和启动高压，而且在正常工作时要提高灯管的高频稳定的交流电流。通常，25摄氏度是节能灯最佳的工作温度。在实际的应用中，环境的影响和节能灯工作时自身产生的热量会令此最佳的温度无法实现，从而影响了节能灯的亮度。针对这一问题，我们在设计节能灯时首先要对各个器件很熟悉，在器件的选择上不紧要

13、考虑到器件本身的特性，更要注意其它器件可能对它的影响。如三极管，它在工作时温度比较高，所以在PCB布局的时候不能将对温度比较敏感的器件磁环等放到相邻的位置，这样会影响节能灯的性能。2.2 总体方案论证2.2.1 电感镇流器工作原理电感镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。其工作原理是：当开关闭合电路中施加220V，50HZ的交流电源时，电流流经镇流器、灯管灯丝、启辉器给灯丝加热，它开始是断开的，由于施加了一个大于180V以上的交流电压，使得启辉器跳泡内的气体弧光放电，跳泡内双金

14、属片受热膨胀变形，两电极靠在一起，形成通路给灯丝加热，当启动器的两电极靠在一起，由于没有弧光放电，双金属片冷却，两电极断开，由于电感镇流器呈感性，当两电极断开的瞬间，电路中的电流突然消失，于是镇流器产生一个高频脉冲电压，它与电源电压叠加后加到灯丝两端，使灯管内惰性气体电离而引起弧光放电。在正常发光过程中，镇流器的自感起到稳定电路中电流的作用。电感镇流器是一个铁心电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流变化是，则在线圈中引起磁通的变化，从而产生感生电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍了电流的变化，从而起到限制及稳定电流的作用。2.2.2 电子镇流器工作原理由于气体放电灯（如荧光灯、霓虹灯，金卤灯

15、等）是一种具有如图2.1示的V-I特性的负阻性电光源，即V/I为、负值，从图可以看出，当灯电流上升时，灯管的工作电压下降，但是供电电压不会下降，多出的这点电压加到灯管后会使灯电流进一步上升，如此循环，最终烧坏灯管或灯管熄灭，所以要使灯管正常工作，应配以如图2.2所示的镇流元件，用于限制和稳定灯电流。这个限流装置叫做镇流器。目前气体放电灯常用的镇流器有两种：电感式镇流器和高频交流电子镇流器。图2.1 气体放电负阻特性曲线 图2.2 镇流电路原理图 在灯稳定工作期间，灯管上的电压是稳定的，所以灯的功率主要取决于灯电流的大小，而灯电流的大小和镇流器件的阻抗和电源供应电压的高低有关，并且供电频率对荧光

16、灯的工作也有影响。如图2.3所示。例如对电感镇流，镇流电感的阻抗Z=2fL,电感镇流器的电感量和它的绕组扎数和铁心的尺寸有关，所以当电源供电频率较高时，镇流器的 体积也会小些，这就是采用高频交流电子镇流电路后，镇流电感的体积和尺寸会很小的原因。图2.3 电子镇流器工作特性曲线 图2.4 发光效率和工作频率的关系曲线 电感式和电子式镇流器对比简明表荧光灯的供电频率与灯发光效率之间的关系：气体放电灯在交流供电情况下工作时，气体或金属蒸汽放电的特性取决于交流电的频率和镇流器件的类型。气体放电灯在交流50HZ供电周期内一直不停地变化，从而导致了灯的非正弦的电压和电流波形，产生了谐波成分。当气体放电灯的

17、工作频率大约是1KHZ时，灯内的电离状态不再随灯的工作电流而迅速变化，从而在整个工作周期内形成几乎恒定的等离子体密度和灯阻抗，这时灯的V-I特性趋于线性。从图2.4可以看出，当气体放电灯的交流供电频率大于20KHZ时，荧光灯的发光效率值高，根据统计可以提高10%-20%，同时荧光灯工作在高频交流电时，可以有效的克服闪烁现象2.2.3 电子镇流器的优点通过这两种电子镇流器的方案比较可简要的概括为图2.5所示图 2.52.2.4 磁环的选用2.2.4.1 磁环性能分析磁环在节能灯电路中素有心脏之称，无论在节能灯电子电路的调试上,或者在生产上,磁环参数的变动都影响较大,受其影响的参数有:节能灯的启动

18、时间,三极管的开关性能,镇流器的工作频率,灯功率等.特别是在110V电压条件下,电路设计时不用倍压电路,对磁环的选用尤其敏感. 节能灯中,磁环一般都选用可饱和环形磁芯,为使节能灯半桥逆变电路有良好的开关特性,产生良好的震荡波形,要求磁环必须如图2.6所示,有近似于矩型的磁滞回线,在S形的特性曲线中,以a点为起点,从a点到b点,再到c点和d点,最后回到原始的a点,这样就得到一个完整的磁化周期.这样的磁滞回线有明显的饱和点和饱和段,而且具有良好的对称性.近似于矩型的磁滞回线可使磁环线圈中的电流波形前后沿较陡,能较好的满足三极管的驱动要求.如果S形的磁滞回线在各点上不能完全对称的话,都将严重影响节能

19、灯半桥逆变电路的开关特性,导致损耗加大,三极管温升加剧.图2.6 温度和初始磁导率的关系曲线通过图2.6可以看出：曲线1为磁导率3K的B与温度的曲线.由图可见3K材料比较快的达到第一个峰值,然后快速下降至谷点位置,约80度,后缓慢上升,一直到居里点,约200度. 曲线2为磁导率2.5K的B与温度的曲线.由图中可见2.5K材料的磁导率一直随温度在上升,谷点极其短,并且谷点温度比较高,达到了180度左右,居里温度约210度. 曲线3为磁导率2.3K的B与温度的曲线.由图中可以见2.3K材料随温度变化的B值变化并不大,谷点约150度,居里温度约220度. 由图分析可得：三种材料的居里温度都可满足节能

20、灯的要求,节能灯壳内最高温度一般不会超过150度.三种曲线综合分析,3K材料稳定性能稍差,2.5K材料的谷点温度偏高,如果遇到节能灯壳内温度超高,达到最大值150度,而磁环在这个时候,B值不但没有降低,还在一直升高的话,必将导致三极管过驱,电流加大,最终导致灾难性的后果.2.3K材料由于其稳定的温度曲线,在节能灯中大受欢迎.若非有特殊要求,一般节能灯都会选用2.3K或者3K的磁环. 完美的温度曲线应该是次峰平,几乎看不见,而谷点长,最好在70-150度,居里温度只要有200度以上就可以了,可惜这样的磁环至今仍没有应用在节能灯上.由于2.3K磁环的性能比其他的2款好，但是造价也比较高，而本次设计

21、的节能灯壳内的最高温度为137，2.5K磁环在灯壳温度150时才对其影响比较大，所以本次设计我采用的是2.5K磁环，比较便宜。2.2.4.2 选择考虑为了提高节能灯的可靠性和安全性，磁环的选择必须符合节能灯的特点和要求1 外形和尺寸的选择: 该款节能灯的塑件空间比较小，所以选用的磁环是3*7*3的规格2 磁性材料的选择:大类上来说,我们节能灯一般选用锰锌铁氧体,适用于节能灯的铁氧体有:PC30,PC40和PC50等.在磁环磁性材料的选用上,应重点考虑下面几点要求:(1) 居里温度应足够高 因为灯壳小，散热不畅，器件都集中在小空间里，使壳内温度高达130-150，所以要确保选用居里温度适合的磁环

22、。(2) 初始磁导率应适中 由于磁性材料的初始磁导率和居里温度成反比，初始磁导率越高，居里温度越低，我们的选择空间就留在4K以下这段范围了。(3) 电阻率应比较高 当工作频率一定时,磁性材料的涡流损耗与电阻率成反比，为降低磁环的自身损耗，应选用电阻率适当高一些的磁性材料。(4) 合适的温度系数 对于磁环，我们一般要求其具有负温度系数，即其磁导率或磁芯线圈电感量应随温度升高而下降，在温度0-100度变化时，三极管的集电极电流约增加15%.在此温度范围内，要是磁环具有负温度系数，刚好与三极管的正温度系数相抵消或大部分抵消，基本保持平衡，就保证了电子节能灯的稳定工作。2.2.5 三极管的选用2.2.

23、5.1 完整的功率容限曲线节能灯、电子镇流器三极管参数的要求定位是不清晰的.除了BVceo、BVcbo、Iceo、hFE、Vces、Ic等常规参数要求，还有完整的功率容限曲线，降低三极管的发热损耗，放大倍数hFE和贮存时间ts，完整的功率容限曲线（图2.7）。在选择灯用三极管的过程中,一定要找到器件生产厂家提供的完整SOA曲线。2.2.5.2 三极管的发热损耗目前,节能灯、电子镇流器普遍采用上下管轮流导通工作的线路，电感负载产生的自感电势反峰电压经由导通管泄放，所以普遍感到三极管常温下SOA值在节能灯、电子镇流器线路中不十分敏感。而降低三极管的发热损耗却引起了业界的普遍关注，这是因为三极管的二

24、次击穿容限是随着温度的升高而降低的(图2.8)三极管在电路中工作一段时间以后，线路元器件会发热(包括管子本身的发热)，温度不断上升导致三极管hFE增大,开关性能变差，二次击穿特性下降，反过来,进一步促使管子发热量增大，这样的恶性循环最终导致三极管击穿烧毁。因此,降低三极管本身的发热损耗是提高三极管使用可靠性的重要措施。 图2.7 三极管功率容限曲线图2.8 二次击穿容限随温度变化曲线实验表明：晶体管截止状态的功耗很小，导通状态的耗散占一定比例，但变化余地不大。晶体管耗散主要发生在由饱和向截止和由截止向饱和的过渡时期，而且与线路参数的选择及三极管的上升时间tr、下降时间tf有很大关系。 综上上所

25、述选择一个好的三极管对节能灯的性能影响很大。2.2.6 PTC的作用PTC也称为热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻,一旦超过一定的温度(居里温度)时,它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高.PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得,也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得. 由于灯的开关次数直接影响了节能灯灯管和电子整流器的寿命，所以就有必要在灯管的输入端串一个合适的PTC，这样通过PTC的电流使PTC的阻值增大，使电路断开，这样就延迟了灯的启动时间，能够保护电路，延长节能灯的使用寿命。第三章 节能灯电子镇流器的设计3.1电路系统框图图

26、3.13.2电路图 图3.2 电子镇流器电路图3.3 工作原理在图3.2中，开关晶体管VT1和VT2为桥路的有源侧，电容C3和C4组成无源支路。灯负载则连接在桥路中有源支路和无源支路的两个中间点之间。负载电流的回复通路由C3和C4提供。R1、C2和双向触发二极管DB3组成半桥式逆变器的启动电路。VT1、VT2既是振荡电路中的重要元件，同时又兼作功率开关，当电子镇流器加电后，流经R1的电流对启动电容C2充电，当C2两端电压升高到VD2的转折电压（约32V）值后，VD2雪崩击穿，C2则通过VT2的基极发射极网络放电，VT2因正向偏置而导通。在VT2导通期间，电流路径为： VDC C3 灯丝FL1

27、C5 灯丝FL2 扼流圈Ll T1初级线圈T1a VT2 地 。如图3.3.1，VT2集电极电流的瞬时变化（di / dt ) ，通过T1a在T1两个次级绕组T1b和 T1c两端产生一个感应电势，极性是各绕组同名端为负。其结果是使VT2的基极电位升高，基极电流和集电极电流进一步增大，连锁式的正反馈立即使VT2 跃变到饱和导通状态。在VT2导通时，启动电容C2将通过二极管VD1和晶体管VT2放电，以阻止对VT2的基极产生进一步的触发脉冲。启动电路提供一个外部触发信号，高频振荡的建立与维持则借助于可饱和变压器T1绕组之间的耦合，产生正反馈来实现。当T1达到饱和后，各个绕组中的感应电势为零，VT2基

28、极电位呈下降趋势，IC2减小，T1a中的感应电势将阻止IC2减小，极性是同名端为正。于是，VT2基极电位下降，VT1基极电位升高，这种连锁式的正反馈迅速使VT2退出饱和跃变到截止状态，而VT1则由截止跃变到饱和导通。在VT1饱和导通时，电流路径是： VT1 T1a L1 灯丝FL2 C5 灯丝FL1 C4 地。如图3.3.2，当脉冲变压器T1磁芯进入饱和之后，连锁式的正反馈很快又使VT2再次饱和异通，而VT1 由导通跃变为截止。如此周而复始，VT1和VT2轮流导通，使并联于灯管两端的灯启动电容C5上的电流方向不断改变，迅速引起由L1和C5等组成的LC网络发生串联谐振，在C5两端产生一个高压脉冲

29、施加到灯管上，使灯点火启动。扼流圈L1在灯点火过程中是辅助启动元件，在灯启动之后对灯电流起限制作用。由于电子镇流器工作频率达几十千赫， L1只需使用非常小的磁性元件即可以满足要求。40W荧光灯用电感式镇流器的电感值约达80mH，而20W荧光灯交流电子镇流器中的阻流圈L1仅约1.5mH。3.4 PCB布线节能灯中PCB布线是一个很重要的过程，一个好的布线不仅能够做出美观的灯，更重要的是能够很好地减少电磁干扰，每个元器件的布局和位置都会影响其它器件，特别是那些对电磁干扰反映明显的器件尤其要注意。综合以上要求，我参考了多家节能灯的PCB图，布局如图3.4图3.3.1 图3.3.2图3.4第四章 元器

30、件参数的计算与选择4.1 二极管的选择Vo=AC 电压约为300V 考虑到电网的波动所以二极管的耐压值应当大于400V又因为灯的功率是20W，效率是60%，所以P=20/60%=33.33WIl=P/U=33.33/2200.15A 所以二极管的额定电流就大于0.15A这里选取的4007 耐压值1000V、额定电流为1A，足够了。4.2、三极管的选择Vo300V 所以三极管的耐压值应当大于300V 这里选400V又因Il=0.15A三极管的额定电流应可以确定1A符合要求。0=25KHZ 所以三极管的工作频率应当大于25KHZ4.3、电感和电容的选择如果LC串联电路的等效直流电阻为R，电路的总阻

31、抗Z可表示为： （4-3-1）公式中，L为电感器的电感值， C为电容器的容量值。对于图3.2所示的电路，由于L1LT Ia ，C5C3 = C4 ，发生串联谐振时的频率主要由L1和C5的数值决定。图3.3.1和图 3.3.2分别为功率开关VT1关断、VT2导通和VT1导通、VT2关断时的电流路径。图中，RL为荧光灯然点时的等效电阻。由图可知，在VT1关断、VT2导通，VT1导通、VT2关断两种状态下，通过灯负载RL的电流方向是相反的。VT1、VT2轮流导通，通过荧光灯的电流则为高颇交变电流。LC串联电路发生谐振时的频率f0由下式决定： （4-3-2）发生串联谐振的条件是电感元件的感抗与电容器的

32、容抗相等，而且R2f 0L=1/2f 0C，谐振频率f 0与R无关。这个条件可表示为： 1 （4-3-3） 公式中，Q定义为谐振电路的品质因素，将式（43-2）代人到式（43-3），可得： （4-3-4）在发生谐振时，ZR，即LC串联电路的总阻抗最小，电流增大。在发生谐振时的电流I 0为： （4-3-5）式中，Vin为LC串联电路的电源电压。电容上的电压在发生谐振时的值VC0可表示为：VC0I 0XCI 0XLI 0.2f 0L=Vin/R2f 0L （4-3-6）公式中，XC、 XL分别是电容的容抗和电感的感杭。将式（43-3）代人式（4-3-6）得到： VC0QVin （4-3-7） 从式

33、（4-3-7）可知，当 LC 串联电路发生谐振时，在电容和电感上的电压比电源电压要高得多，在数值上均为电源电压的Q倍。虽然电容与电感上的谐振电压相位是相反的，可以互相抵消，但单个元件上电压幅值是非常可观的。LC 串联谐振电路的谐振阻抗曲线如图4.3所示。从图4.3可以看出，在谐振频率f 0处，L / R值越大，阻抗则越小，电流也就越大。反之，L / R值越小，阻抗就越大，电流就越小。LC串联谐振电路中的直流电阻，应将灯丝电阻考虑在内，在电子镇流器设计中，适当选取L和C的数值，使Q值控制在3左右。图4.3 串联谐振电路谐振阻抗特性曲线电子镇流器工频市电220V及220V以上的国家或地这（如中国及

34、欧洲），应用最为普遍。在这种电路结构中，一个开关晶体管所承受的电压为交流电源电压（有效值）的倍。如果镇流器采用了升压式有源功率因数校正电路，开关晶体管承受的电压则为升压变换器的直流输出电压值。4.5 配料单3U，20W节能灯物料清单EE13mm磁芯，骨架 ,0.2mm,235T,1.5mH 1套10mm，PC40，3*7*3，磁环 1套05A保险管 1只IN4007二极管 5只DB3触发二极管 1只13001三极管 2只1/4W，1 Ohm电阻 2只1/4W，470K电阻 1只1/4W，22hm电阻 2只400V，4.7uF电解电容 1只100V，223涤纶电容 1只400V，333涤纶电容

35、1只630V，152涤纶电容 1只1000V，222涤纶电容 1只PTC 1只PCB电子板 1只灯头 1只外壳 1套灯管 1只第五章 整灯性能测试5.1 所用仪器1 标准电源，能将电压从0V调到400V，能50HZ和60HZ 之间切换频率 1台2 万用表 1台3 电子镇流器输入输出电气特性仪 1台4 数字显示温度表 1台 5 示波器 1台6 恒温箱 1台 7 EMC测试仪 1台8 电脑（含有节能灯测试必须的软件） 1台5.2 低温始动节能灯电子镇流器的性能直接受其所在环境的影响，所以在设计的时候必须将那些环境影响考虑在内。在温度低的情况下会影响PTC的工作，因为热敏电阻在温度低的情况下会影响其

36、工作特性，使它的启动时间相对于室温更快，使灯更快亮起来。为使达到更好的效果，我们选择电压为220V交流电压的90%、0和95%、5条件下测其启动瞬间的时间T198V电压 环境温度0209V电压 环境温度5始动时间T（ms）812886 在常温状况下，启动时间延迟900-1200毫秒为正常状况，而在低温始动时，通常为延迟1秒以内。所以可以说这款节能灯低温始动效果良好。5.3 EMC测试5.3.1 EMC简介EMC是电磁兼容性，是指电子设备或网络系统具有一定的抵抗电磁干扰的能力，同时不能产生过量的电磁辐射。也就是说，要求该设备或网络系统能够在比较恶劣的电磁环境中正常工作，同时有不能辐射过量的电磁波

37、干扰周围其它设备及网络的正常工作。5.3.2EMC测试分析在节能灯设计中，电磁干扰是不可避免的，我们必须考虑哪里的电磁辐射大，哪里元件功率大，怎样布线干扰最小，怎样搭配电磁干扰才能降到最低，稍微有点不一样就有可能影响电磁兼容性。所以要求设计者对电子元器件特别熟悉，电路原理特别精通，干扰和被干扰分的特别清楚。为此我还特意参考了一些节能灯公司所做灯的PCB布线图，和元器件分布位置进行更细致的了解。然后针对自己所选择器件进行有目的的凑在一起，效果还是很好的。我所用的EMC测试仪器是一家节能灯公司的仪器：该仪器的频率为250KHz，一般的，开关电源在20次谐振后就开始衰减.加滤波器的时候，应该考虑最高

38、的谐振频率，加适当的滤波器，可提高开关电源的效率。测试EMC传导测试曲线如图5.3.2其中红线表示峰值测试曲线，蓝线表示平均值测试曲线。而两条直线是限度，超过那两条线就是不合格的。通过图5.3.2的EMC特性曲线可以看出该款灯的电磁兼容性能达到EMC标准,都在限度范围之内。图5.2.3 EMC曲线5.4 恒温箱点灯试验节能灯是将20几个元器件集中在一个空间狭小的塑件上，不仅气流不畅通，而且发热高的器件会对其它元件有影响，所以在恒温箱内点灯，将各个元器件用温度线经过模数转换接到电脑，总共需要测3种电压，220V的10%，环境温度35，以下数据必须灯温度曲线稳定后才能记录数据，通常每次电压要点1小

39、时以后才能记录。随着温度的上升，功率上升的速度比较慢，因为温度越高，对电子镇流器的影响就越大 ，其功率也上升的比较缓慢。本次设计磁环T1是采用的2.5K的，其磁导率一直随温度在上升，谷点极其短，并且谷点温度比较高，达到了180左右,居里温度约210。在150时就开始对灯有影响了，而这在环境温度为35，电压为242V时最高温度才达到137，所以在通常温度和电压下壳内温度远低于150，所以能在满足条件下工作。电压（V）198220142功率（W）16.919.320.1Q1（）98.8127.2136.5Q2（）97.9126.8133.8C1（）90.0121.6128.2C2（）89.4120.5128.0C3（）89.0121.0128.4C4（）91.2122.0129.2C5（）87.5114.3126.8C6（）