荧光灯设计参数与标准

高频荧光灯光电参数检测标准方法的确立及检测要点上海时代之光照明电器检测有限公司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俞安琪关键词：高频基准灯工作点等效法再启动电压摘要：高频荧光灯照明系统是高效节能、实现绿色照明的主力，但因为我国高频灯管检测装备的不完善以及对检测方法的研究不深，致使目前国内生产的高频灯管光电参数往往远偏离于标准值，本文分析介绍了高频荧光灯光电参数的标准检测方法以及等效检测方法，供行业内人士参考。

一．引言高频荧光灯管是上世纪90年代开始大量涌现的，此类灯管的一个显著特点是灯的管径细,灯电流较小，灯电压较高，并且采用三基色荧光粉以及相关的一些先进的制造工艺（例如内镀膜工艺等）。

由于采用上述的设计结构，再用自身功耗很低的电子镇流器产生高频电流来配合其工作，所以使此类高频荧光灯的光效、光色方面都比传统的荧光灯工作系统明显地优越。

高频荧光灯从目前到较远的将来应该始终是室内照明的主力。

目前我国高频荧光灯的生产和出口都已名列世界第一。

但是从国家技监总局下达的2004年4季度的双端荧光灯监督抽查的结果看，高频荧光灯管普遍存在灯电压、灯启动电压、灯阴极电阻、色温、色坐标和光通量方面的质量问题，而传统的T8 、T12荧光灯管的质量状况则明显较好。

究其原因主要是因为传统的荧光灯基准检测系统早已建立，并且已被各生产企业采用，所以传统的荧光灯管的光电参数基本能满足标准要求，而完全符合IEC标准的高频荧光灯基准检测系统仅在2004年6月才在国家电光源质量监督检验中心(上海)建立，广大的生产企业基本还没有采用高频基准检测系统或采用通过可靠传递或比对的等效检测系统，因此造成了本次高频荧光灯抽检结果合格率低下的局面。

二．高频荧光灯光电参数检测基准系统及相关等效检测系统的分析比较1．光电参数标准测量方法采用GB/T10682-2002 (IEC 60081)标准的双端荧光灯以及采用GB/T17262-2002 (IEC60901)标准的单端荧光灯，其中的高频荧光灯的光电参数检测电路的标准要求都采用图1电路。

众所周知，荧光灯光参数的检测正确性是建立在检测电路中基准镇流器、电源和仪器等都符合标准的基础上的，如果检测电路中基准镇流器、仪器、电源等不能满足标准要求，即不能给灯管提供一个符合标准的工作点，则不仅是所测的电参数会明显地偏离实际值，光参数也将跟着明显偏离实际值。

图1国际标准对图1电路中的高频电源、基准镇流器和仪表的要求如下：⑴高频电源――输出频率为20～26kHz(一般选25kHz);在工作时，频率应保持在±2％的范围内。

输出电压为0～580V，在输出额定工作电压时，电压稳定性应在±0.5％范围内，并可在±0.2％的范围内调节电压。

在全负载条件下，电源电压谐波含量（失真率）应≤3％⑵高频基准镇流器――对于GB/T10682 (IEC 60081)标准和GB/T17262-2002 (IEC60901)标准中给出的任一高频灯管用的高频基准镇流器参数（阻抗值），在校准电流下高频基准镇流器基准阻抗值与标准值的公差为±0.5％，在校准电流的50％和115％之间的任一电流下阻抗值公差为±1％。

高频基准镇流器的串联电感应≤0.1mH，并联电容电容应≤1nf。

在高频检测系统中，标准要求高频基准镇流器近似于纯电阻特性，但在不同的电流通过时，由于电阻的热效应会使阻值发生变化，所以标准提出了在50％和115％校准电流下阻抗的偏差要求。

又因为在高频状态下工作时，电阻的残留电感和分布电容太大都将明显影响其阻抗值，所以又提出了对残留串联电感和并联电容的要求⑶高频测量仪表――测量频率应≥300kHz，在25 kHz时测量准确度应达1.0％。

只有具备了以上条件，才能进行高频荧光灯电参数的测量，也只有在这一基础上，才能保证光电参数检测的准确性。

值得指出的是，上述高频荧光灯检测装置不仅是GB/T10682和GB/T17262标准中灯的光电参数检测所必须的装置，也是GB/T15144(IEC60929)《荧光灯电子镇流器性能要求》和GB19043-2003《双端荧光灯能效限定值及能效等级》以及GB17896-1999《管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》等标准中检测流明系数项目所必需的装置。

任何一个国家级照明电器检测中心，如果要具备上述标准的检测能力，必须采用上述标准检测装置。

2．等效检测方法上述标准方法虽说能完全符合IEC标准以及我国对应的国家标准中对高频灯管的检测要求，但因为这一系统的价格高，并且高频电源的使用寿命也不太理想，所以我国的照明行业的中小企业一般是无法具备上述条件的，业内技术人员也一直在寻找等效的方法。

但是所有的等效方法都必须具有良好的检测结果重演性，并且与标准检测结果具有可靠的对应关系。

目前行业内的等效方法主要有：⑴高频恒流源法其典型的检测电路如图2。

高频恒流源具有100mA～500mA连续可调的输出电流。

图2在接通电路开灯时，高频恒流源还会发出高压脉冲来启动灯，这一高频恒流源的输出频率在20～26kHz范围内。

这一系统在测量某一灯管时，一般都把输出电流调节到灯的额定电流值。

在检测灯管时，如果该被测灯管在标准状态下检测的灯电流很接近标称值时（约在±2％范围内），这一等效方法所测出的电参数和光参数与标准方法所测出的光电参数比，两者很接近（误差约在1％～3％范围内）。

但是作为恒流源，从输出端朝内看，其输出的动态内阻抗是很高的，远大于标准方法中高频基准镇流器的阻抗，当恒流源调出的工作电流正好处于灯在标准状态下的实测电流时，即高频恒流源提供给灯的工作点很接近标准条件下提供给灯的工作点时，灯的光电参数具有良好的可比性。

但是，这一等效方法明显的不足是因为恒流源本身的输出内阻抗较高，灯管固有的伏安特性曲线会因为灯制造工艺的不同而呈现不规则性，对被测灯管来说一般事先是不知道其在标准状态下的工作电流的,高频恒流源很大的内阻抗会“掩盖”被测灯相对于标准电参数的偏离，这将使得所测灯的光电参数与标准状态下测的光电参数发生明显偏离。

补偿的办法是：把采用同一工艺制造的经过200h~300h 老练的灯送到具有标准检测装置的检测机构进行电参数的标定，在采用恒流源进行检测时，用同一规格经标定的灯作负载，调节恒流源使电参数达到标定值，然后再去测量其它被测灯管。

这样做可减少因高频恒流源内阻抗大而造成的检测偏差。

但是当灯的制造工艺或过程控制参数发生变化，导致灯的电参数发生较明显变化时（约5％以上变化）这一等效检测方法仍将产生10％～20％的检测偏差。

作为灯的制造企业，在充分了解这一等效方法的前提下，可作为生产过程检验及出厂检验的检测手段。

⑵工频等效基准镇流器方法这种方法与工频灯管所用的检测电路和原理一样,是采用工频基准镇流器来为灯提供一个合适的工作点。

但问题是高频灯管采用的是高灯电压、低灯电流的方式来提高系统效率的，某些规格灯管的工作电压很高（例如T5的28W、35W、39W、54W、80W等）。

这些灯管即使在被点燃后，每次灯电流过零后再启动（又称重复点燃）电压的需求是很高的，从图3可以看出，灯在高频下工作时，因为高频灯电流每次过零时的时间很短，所以灯的再启动电压的需求值很低，高频灯电流每次过零时电流波形是连续的。

当用工频电流来点燃同一灯管时，因为工频灯电流过零的时间明显较长，所以灯的再启动电压的需求明显提高了（约为520V峰值），并且因为灯的再起动电压需求的提高，使灯电流过零后一定要等灯两端的开路电压的即时值满足灯的再启动电压的需求时，灯才会发生反向的导通并点燃，这一原因使得灯电流在每次过图3 零时，灯不导通的时间OT明显变大。

为了使这一等效方法可行，就得把检测回路的电源电压提高，以使灯电流过零时中断时间OT明显变小。

这一方法在国际上也是有采用的先例的，日本的JIS C7601《普通照明用荧光灯》标准对于高灯管电压的T6类灯管的光电参数检测就是用提高电源电压并采用工频基准镇流器的方法来进行的，该标准中对灯电压 201V~ 325V的灯采用的检测电源电压高达600～750V。

上述高灯管电压的灯在高频状态下，因为灯电流过零后再启动条件较好，所以灯在工作时自身的功率因数可达0.9～0.95，但灯在工频状态下工作时因为灯电流过量后再启动条件的变差，所以灯工作时自身的功率因数仅为0.7～0.85(灯在180°电角度内导通角不足所造成) ，随着电源电压的提高，灯管自身的功率因数也随之上升，其等效性也明显好转，但是检测时电源电压的提高受到仪表量程的影响，目前精度较好的数字仪表电压量程一般只能达到500V或600V，另外，进一步地提高检测电源电压也影响到操作者地安全用电，应采用操作时切断电源的方法来保证安全。

由于高灯管电压低灯电流灯管过零后再启动电压的需求以及工频下检测系统再启动电压提供能力这一矛盾的存在，在采用本等效方法时灯的电参数（灯电压、灯电流、灯功率）不能保持在高频条件下的关系，所以应采用灯功率等效原则，这在实验中也得到了验证，同一灯管在高频时以及工频时如保持灯功率相同，得出的色温、色坐标、显色性有很好的重现性，灯的光通量也保持较稳定的函数关系，但是工频时灯电压明显地高于高频时的灯电压值，不过对于任一规格的灯管，工频下灯电压的升高与高频时的灯电压值存在着较稳定的函数关系，所以这一等效方法也具有较好的可用性。

这一等效方法最大的优点是所配用的电源、仪表、基准镇流器价格最低，而且几乎不会损坏。

如果使用得法，能使检测结果与标准方法保持较好的相关性。

也可作为高频灯管生产企业生产过程检测以及出厂检测的一种方法。

⑶普通荧光灯电子镇流器方法在行业中，有的高频灯生产企业甚至一些检测单位采用电参数较好的普通荧光灯电子镇流器（这些荧光灯电子镇流器与标准灯管配套工作时提供的灯电流和灯电压很接近额定值），但是这一方法由于是4根导线引入灯管，并且此类电子镇流器自身会因为所测灯的电参数变化而引起本身的输出电特性的无规律的变化，从而无法为灯的检测提供一个可靠且可重演的工作条件，所以这一方法是不能用来作为高频灯光电参数的等效检测方法的，在国际上没有任何一个国家标准采用此种方法也说明了这一点。

三．预热阴极高频灯管的启动特性和阴极电阻的检测本次国抽中，高频灯管的启动特性不好和热态阴极电阻太小所引起的不合格现象较多。

产生这一现象的原因仍然是检测手段的缺乏以及对检测方法的不理解。

1．高频灯管启动特性高频灯管的启动特性检测电路如图4，在图中灯两个阴极加热所用的电源是两个可调图4的电池组，实际应用时可用电池组加一可调电阻的方法来实现，但必须指出的是，这两组阴极加热电源必须采用相互间几乎无分布电容的相互独立的两组电池组，如果采用任何取自于电网电源的加热电源，虽说能实现阴极加热电流可调并达到标准要求值的目的，但两组阴极加热电源根本无法避免其输入和输出回路间存在很大的（约数百微微法）分布电容，这两组分布电容通过电网将对灯的高频开路电压形成较大的分流，结果使灯的启动试验结果明显失实。