日光灯节电线路和双管日光灯

🏠 首页 《无线电》杂志 1983年 🔗 第10期 🔗 第33页 分类:家电维修 🔗 路民峰 🔗

(路民峰)日光灯虽有较高的发光效率,但电效率却是较低的,图1是日光灯的典型线路,图中是一盏8瓦的日光灯,按技术规范规定,8瓦日光灯的镇流器最大电功率损耗可达4瓦,所以8瓦日光灯的电效率仅有η=8/(8+4)=66%,有近34%的电能被白白消耗在镇流器中了。

图1
图1 🔍原图 (533×196)

日光灯的功率因数cosф也是不高的,上述8瓦日光灯的总功率P=i\(_{0}\)u=0.15×220=33瓦,有功功率(包括镇流器在内)为 8+4=12瓦,故cosф=12/33=0.36。功率因数不高必然增加供电网络的损耗。所以日光灯的电效率是不高的。

附加一个并联电容器如图2所示,可以使电网的功率因数提高,但并不能改变灯管和镇流器回路的功率因数,因而就灯具本身来说,并没有达到节电的目的。

图2
图2 🔍原图 (582×188)

串联一个电容器同样能改善电网的功率因数,线路如图3所示。串联电容器容量选择合适还能起稳压作用,在电网电压变化时可保持灯管工作电流处在发光效率较大的区间,如图4中A、B之间。但串联电容器仍然无法减少镇流器的耗电。

图3
图3 🔍原图 (556×174)
图4
图4 🔍原图 (425×293)

至于用电容器直接代替镇流器起降压作用的所谓节电线路,为了克服闪烁现象和限制电容器充放电的浪涌电流,必须如图5所示在线路中串入电阻R(8瓦灯R约300欧),因此这种线路实际上并不节电。采用倍压整流产生直流高压使日光灯起动的图6所示线路,同样由于R的串入而不能达到节电目的,但可使断丝废管复亮。

图5
图5 🔍原图 (440×184)
图6
图6 🔍原图 (588×162)

要使日光灯既节电而又不降低光效率和亮度,除了改进灯管的设计、工艺以及设法降低镇流器的损耗等外,还可从提高灯管两端的压降和镇流器两端的压降之比来着手。因为在日光灯的总功率中只有灯管的电功率才对发光有贡献。用两支日光灯管串接起来共用一个镇流器即可达此目的。双管日光灯不仅减少了镇流器的损耗并提高了功率因数,还增加了发光面积。适当设计两灯管的距离,还可减少灯光下的阴影。

作者将常用的8瓦日光灯作了改装,镇流器仍用原灯的,线路见图7。为了对比发光亮度,用一硅光电池正放在灯下,测试单管灯发光与双管灯发光时的光电流I\(_{t}\)。在电网电压为180伏~240伏范围内,还测试了灯管两端压降ug、镇流器两端压降u\(_{z}\)、工作电流i0等,测试结果列于附表。

图7
图7 🔍原图 (820×179)
图8
图8 🔍原图 (1642×910)

光电流I\(_{t}\)代表了灯的亮度。从图8曲线可见,双管灯的亮度要比单管灯的亮度高1.5~1.8倍,且比值随电源电压的增高而增高,这是因为镇流器没有改变,双管灯的工作电流比单管灯为小,处于图4中的A点部位。由于工作电流减小,镇流器的功率损耗便相应减小,加之双管灯的有功功率比单管灯大,镇流器的有功损耗所占比重便下降,因此双管灯的电效率要比单管灯高,图9曲线表明约为10%~30%,也即双管灯可节电10%~30%。由于双管灯的无功功率和总功率均下降,因此功率因数可得到明显改善,图10曲线表明在电网电压220伏时双管灯的功率因数cosф可提高到0.7以上。

图9
图9 🔍原图 (532×376)
图10
图10 🔍原图 (533×394)
图11
图11 🔍原图 (524×329)

如若重新设计镇流器,使双管灯的工作电流与单管灯一样,这样光电流I\(_{t}\)将增加为2倍。镇流器可仍用单管灯的铁芯,只需将铜线匝数适当减少(约20%),铜线直径则可相应增大(8瓦灯可用ф0.2毫米线),这样镇流器的损耗将进一步减小,有利于电效率的提高。通常8瓦灯的铁芯面积为2.5厘米\(^{2}\),用0.2毫米线绕1800匝,磁隙长度约0.05~0.1毫米。

双管灯可做成台灯或吊灯,线路已示于图7,其中开关K\(_{1}\)、K2对于台灯即为按键开关;对于吊灯则为双控拉线开关。使用时K\(_{1}\)按下应视S跳动后才能松手。图11为改装的台灯示意图。

图12
图12 🔍原图 (338×456)