国家电光源质量监督检验中心（上海）/国家灯具质量监督检验中心
上海时代之光照明电器检测有限公司 湛江通用电气有限公司
俞安琪 赵文斌 蒋航

　　关键词：开机浪涌电流；电磁兼容；ROHS和Wee指令；使用寿命。

　　引言
　　在金卤灯电子镇流器制造技术已有了明显进步的今天,如何来客观公正地正确评价欧 标和美标电感镇流器及电子镇流器的综合性能和性价比是十分重要的。这种对比和评价必须建立在各种镇流器产品都全面地达到现行的国际和国内安全标准,性能标准，EMC标准的前提下才有意义。也只有对金卤灯电感镇流器和金卤灯电子镇流器进行了客观正确的评价后,才能在实际应用中扬长避短，根据使用场合和条件
的不同正确选用对应的镇流器。本文从上述各类镇流器主要性能比较（共包括10项内容）和价格及运行成本二个方面进行了分析并且给出了结论。

　　一、主要性能比较
　　欧标、美标金卤灯电感镇流器和金卤灯电子镇流器的主要性能对比简述如表1,因为实际的对比情况较复杂,所以详细的对比分析内容如下：

　　A、电磁兼容
　　金卤灯电子镇流器由于它的内部电路特性,决定了它本身的电磁兼容特性不可能做得很完美,尽管电子镇流器电子电路及元件功能的进步使目前的金卤灯电子镇流器能达到欧洲、北美以及我国对应的产品标准,但也使电子镇流器在制造成本及自身功耗上付出了明显的代价。
　　(1)、目前合格的金卤灯电子镇流器谐波总量THDI大约在12％-25％。而欧标金卤灯电感镇流器THDI仅为10％-12％。美标金卤灯(超前顶峰式)镇流器谐波总量比较高，THDI约在25％-30％，略高于合格的电子镇流器。
　　(2)、在对外骚扰(EMI)方面，金卤灯电子镇流器通过共模和差模的复合滤波,基本能达到EN55015和FCC的标准要求,但由于所配的光源功率较大,所以在实际安装使用时如不注意灯具内各输入和输出的走线位置,还是很容易因为输入和输出线之间的寄生感应而造成EMI方面的超标现象,尤其是采用电子镇流器的250W,400W的金卤灯灯具,往往会因为其输出导线辐射功率较强而造成上述不合格现象。而欧标和美标电感镇流器几乎不存在EMI方面的问题。
　　(3)、在抗外部骚扰(EMS)方面,电子镇流器可能显得更脆弱,尽管通过努力,目前的金卤灯电子镇流器也能够基本满足IEC61547的要求,但除了付出较明显的成本外,收到的实际功效还不理想,主要表现在进行EMS方面的试验时,由于元件参数的不一致性往往会出现产品有一定比例的不合格现象,尤其是野外应用的金卤灯电子镇流器在抗雷电感应能力方面,由于我国的配电网络是极性电源,即中性线(零线)接地,当出现强雷电情况时,闪电发出的广谱电磁波被架空的电源线吸收,由于火线和零线对地泄放的阻抗不同而使两根供电线路间以及供电线和地线之间在瞬间存在较高的电压差(根据测量,这种电压差可达3000V-5000V)，这一电压差很容易使电子镇流器内部的元件发生击穿损坏,这也是安装在野外的HID电子镇流器常发生莫名其妙的损坏的主要原因。而欧标和美标的电感式镇流器几乎不存在抗外界骚扰和抗雷电感应电压方面的问题。
　　(4)、开机浪涌电流由于电子镇流器内电源滤波电容的存在,使得开机的瞬间浪涌电流很大,视电源内阻抗不同和相位不同可达15--30倍的正常工作电流值,而欧标电感镇流器开机时电流仅为正常工作电流得1.5倍左右,美标超前顶峰式镇流器仅为正常工作电流得1.3倍左右。虽然单个的电子镇流器开机时浪涌电流的绝对值并不大，并且作用在电网上的时间才数百毫秒，但由于金卤灯电子镇流器在使用时，往往是一个开关装置控制了很多个电子镇流器和灯的回路，这些接在同一开关回路里的电子镇流器在电源接通的瞬间会产生绝对值很大的浪涌电流。这种开机的浪涌电流完全可能使局部电网的过流装置动作，产生断电故障。金卤灯电子镇流器的开机浪涌电流大的特点初看起来与现在的EMC方面的标准中IEC61000-3-3/GB17625.2（电器的接入电网造成的局部电网电压的波动和闪烁的限制要求）有关，但实际上对某个具体的金卤灯电子镇流器来讲，即使是通过了IEC61000-3-3/GB17625.2标准检测，在大量使用时，仍会因为开机的浪涌电流而造成局部电网电压的明显的波动甚至过流跳闸。目前较先进和有效的方法是在金卤灯电子镇流器的输入端加接过零导通式固态继电器，能使开机时的浪涌电流减小到正常工作时电流的5~6倍，但必经是增加了成本并且其效果还有点不尽人意。

　　 B、抗电压变化能力
　　 这一指标来源于性能标准要求，但实际使用中的要求又高于性能标准要求。由于科技进步和电器化的普及，使我国用电量的峰谷差距越来越大，而我国电网的用电峰谷调配能力较差，所以造成了局部电网的供电电压随用电峰谷的变化而产生较大范围的变化。据实测，低压电网电压变化范围是210V~240V，极端时达到200V~250V。在这种现状条件下，对照明电器的要求明显高于产品标准的要求。
　　目前我国的金卤灯电子镇流器产品输入端普遍采用有源整流滤波电路,所以具有很好的调节功能，好的金卤灯电子镇流器产品，只要其内部输入端的元件耐压裕量足够，在电源电压为160V~250V时，能保持灯功率变化≤3%。它能有效地避免电网电压高时，使灯长期处于超功率运行而发生早期损坏。
　　 对于普通的欧标金卤灯电感镇流器来说，这一功能是比较差的。当电源电压为额定值的1.1倍时，镇流器输出给灯的功率将达到1.30~1.40倍，灯长期在这一状态下工作将会使灯的寿命明显地缩短。但是，目前采用镇流器抽头的方式或者对一组（约几十个）镇流器与灯的回路集中自动控制串接电抗器的方法也能保证电源电压在0.9~1.15倍范围变化时，灯工作在较合适的功率范围内。对于美标金卤灯电感镇流器来说，由于采用了漏磁式结构，所以具有一定的衡功率输出功能，当电网电压在0.9~1.1倍范围内变化时，镇流器输出给灯的功率约在0.93~1.07范围内变化，基本满足金卤灯的工作条件。但是在电源电压升高时，美标电感镇流器因为结构原因，其自身损耗明显的上升，这使得美标电感镇流器产生较高的温升。

　　 C、频闪效应
　　对于气体放电灯，由于基本不具有钨丝灯灯丝的热惯性，所以在灯电流过零时，都会使光输出也接近于零输出。采用荧光粉的低气压放电灯，由于荧光粉的余辉作用，当灯电流过零时，光输出约为正常输出的3%~8%左右。对于金卤灯来说，其光输出基本按灯功率曲线的变化而变化。金卤灯电子镇流器由于输出给灯的电流基本为方波或梯形波，并且灯的工作频率都在35KHz~55KHz范围，所以几乎不会产生频闪效应（但应排除劣质的，输出的高频电流调制度很明显的电子镇流器）。对于一些具有运动物体的场合，（例如网球场，乒乓球馆等）采用金卤灯与电子镇流器的组合件进行照明将是较理想的选择。
　　欧标电感镇流器，如果其伏安特性设计合理，虽有频闪效应，但在一般的照明场合是不宜被人的眼睛所察觉的。
　　美标金卤灯由于其结构特性 ，使其灯电流过零时间OT较长，所以其频闪情况也较欧标金卤灯明显，但普通的照明场合依然不宜被人的眼睛所察觉。

　 　D、自身功耗
　　对于金卤灯镇流器来讲，在目前提倡绿色照明和节能的大环境下，无疑是一个重要指标。对于大多数人来说，基本都认为电子镇流器的自身功耗是最低的。
　　实际情况是，对于EMC功能齐全并且输出功率足够的金卤灯电子镇流器，其自身功耗约为所配合的灯的功率的7%~9%。
　　对于欧标金卤灯镇流器来说，在小功率（35W~150W）时，普通型的欧标电感镇流器自身功耗约为所配合金卤灯功率的23%~18%，节能型欧标电感镇流器自身功耗约为所配合灯功率的18%~10%。在较大功率时，（250W和400W），普通型欧标电感镇流器自身功耗约为灯功率的14%~10%，节能型欧标电感镇流器自身功耗约为所配合灯功率的10%~8%。对于1000W及以上规格的欧标金卤灯镇流器，其普通型欧标电感镇流器的自身功耗约为所配合金卤灯功率的9%~7%，节能型欧标电感镇流器自身功耗约为灯功率的7%~5%。
　　对于美标金卤灯镇流器来说，在150W以下时，其结构和原理以及自身功耗与欧标金卤灯镇流器相同。在较大功率（175W~400W）时，其自身功耗约为灯功率的17%~13%，如果改进设计，（节能型）能做到自身功耗约为灯功率的14%~10%。对于1000W及以上规格的美标金卤灯镇流器,普通型的可做到12%~9%，节能型的可做到9%~7%。
　　从本节分析可看到，在小功率段（35W~150W），电子镇流器在自身功耗上明显小于电感式镇流器。在较大功率段（250W~400W），节能型欧标电感镇流器自身功耗已经与电子镇流器相仿，并且在400W时已优于电子镇流器，但美标金卤灯电感镇流器的自身功耗还明显高于电子镇流器。在1000W及以上规格时，普通欧标电感式镇流器自身功耗已与电子镇流器相等，而节能型电感镇流器的自身功率已明显小于电子镇流器。1000W及以上节能型的美标电感镇流器在功耗上也已接近电子镇流器的水平。

　　E、灯的效率
　　这一问题初看起来，好象是由灯自身的质量好坏所决定的，但实际上对于同一个灯来说，输入的灯电流的波形及频率的不同都会明显影响灯的电→光转换效率。就本文涉及的三种镇流器而言，设计良好的欧标金卤灯镇流器，其输出到灯的电流近似于正弦波，并且过零处的电流中断时间（OT）很小。与金卤灯配合后电→光转换效率最高。美标金卤灯镇流器由于采用超前顶峰式结构，灯电流过零处中断时间（OT）较大，所以在输入到灯相同功率的条件下，电→光转换效率约比欧标金卤灯镇流器低0.5%~2%。
　　电子镇流器输出到金卤灯的电流频率约在40KHz~50Hz，应该说其灯电流过零时的中断时间（OT）几乎可忽略，但实验却证明高强度气体放电灯在相同的电功率输入时，比工频相同电功率输入到同一灯时的光效要低，尤其是在250W及以上时，这一现象就比较明显，其电→光转换效率约低1.5%~3%。这一现象产生的原理目前尚不清楚，但这一现象说明了对低气压放电的荧光灯，在高频下其发光的效率会有约5%~8%的提高，但在高强度气体放电领域，用高频点灯不仅没有使灯的光效有所提高，在大功率时，灯的效率反而有所下降。

　　F、调光特性
　　为了适应各种场合不同的要求，对金卤灯进行适当调光是有必要的，在这一方面无疑是电子镇流器的功能最好，它能基本实现无级的调光，而电感式镇流器就目前比较经济的方法，一般只能采用分级调光形式。但是金卤灯的调光是受到其自身特性限制的，当金卤灯处于较小的输出功率时，由于其电弧管内的压力低而使灯的发光效率明显的减小。对于石英电弧管的金卤灯来讲，灯功率的明显调低，（约50%及以下的输出时）其发出光的谐线中，紫外光的比例将会明显的超标，这一现象一方面使灯发出可见光的效率进一步下降，另一方面必须对灯具上的透光玻璃采取更进一步的措施才能防止正常照明时紫外线成份不超标。所以对金卤灯而言，虽然电子镇流器可做到在100%~20%的调光，但实际应用时一般只适合用于陶瓷电弧管的金卤灯，并且考虑到其效率，调光范围一般只可取100%~40%。

　　G、镇流器与灯的距离
　　在实际的使用中，因为很多原因往往需要把镇流器安装在离灯较远的地方，在这一方面电感镇流器只要导线截面积足够，导线电阻约占镇流器等效阻抗的0.5%以下时，几乎不会影响灯的正常工作，这一距离一般可达50米左右。而电子镇流器由于其输出的是高频，所以输出导线的高频感抗较大，当灯和镇流器的距离达5米时，因导线高频阻抗原因已会使灯的输出功率明显下降约3%~8%，并且电子镇流器输出导线的增长还会使对外干扰（EMI）明显上升并超过标准限值。更重要的是，对于采用钢杆的路灯，如果电子镇流器安装在路灯钢杆的基座内，其输出到灯的导线相互之间，以及导线与接地的钢杆之间将产生明显的容性泄漏电流，这一容性泄漏不仅会产生对外干扰，还会加重电子镇流器的负载而可能使电子镇流器寿命缩短。


　　H、镇流器的使用寿命
　　电子镇流器的生产企业，对生产过程质量控制以及工艺控制要比做电感镇流器生产过程质量控制以及工艺控制严格得多，仅管这样，因为电子镇流器内的元件很多，并且其中任一元件出故障都将造成电子镇流器的失效。即使是电子镇流器内部的元器件没有失效，但在露天且在雷电感应和高压脉冲“袭击”的场合仍会使不少电子镇流器早期失效。目前电子镇流器由于受到元器件寿命及外界电磁感应脉冲干扰的影响，平均寿命基本在3年左右。
　　电感镇流器由于其结构简单，只要绕组未发生自身的匝间和层间短路以及对外表的击穿。一般寿命都大于10年，在耐高温及恶劣环境条件方面，电感镇流器的使用寿命也明显优于电子镇流器。

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