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1、基于单片机的电子节能灯设计与实现目录引言4第一章 设计概述5第二章 方案的选择与论证52.1 概述52.2总体方案论证62.2.1电感镇流器工作原理62.2.2电子镇流器工作原理72.2.3电子镇流器的优点92.2.4 磁环的选用92.2.5 三极管的选用122.2.6 PTC的作用14第三章 节能灯电子镇流器的设计153.1电路系统框图153.2电路图153.3 工作原理163.4 PCB布线17第四章 元器件参数的计算与选择194.1 二极管的选择194.2、三极管的选择194.3、电感和电容的选择194.4 配料单22第五章 整灯性能测试235.1 所用仪器235.2 低温始动235.3
2、 EMC测试245.3.1 EMC简介245.3.2EMC测试分析245.4 恒温箱点灯试验255.5 电气特性275.6 最低启动电压和最大耐压275.7 安装调试中的问题与注意事项275.7.1 注意事项275.7.2 遇到问题29结 论29致 谢30参考文献30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，
3、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。关键字：紧凑型荧光灯；电子镇流器；节能；EMC特性Abstract Also known as energy-saving compact fluorescent lamps (CFL lamps foreign short), the company in 1978, first invented by Philip, because of its high luminous efficiency (5 times the ordinary light
4、 bulbs), energy-saving effect, long life (an ordinary light bulb 8 times), small size, ease of use by all peoples and national attention and welcome in 1982 in China, the first success in the Lighting Research Institute of Fudan University, SL-type compact fluorescent lamps developed the past two de
5、cades, the rapid growth of output , quality has improved steadily, the state has put it as a national focus on the development of energy-saving products (green lighting products) as the promotion and use. In the design of energy-saving lamps, electronic ballast design a direct impact on the life ene
6、rgy, EMC characteristics.Keywords:compact fluorescentlamps;electronic ballasts;energy; EMC characateristics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
7、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
8、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 设计概述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/T1726
9、3，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
10、，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
11、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
12、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
13、 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
14、.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
15、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
