气体放电灯常用的镇流方法

气体放电型电光源包括荧光灯、高压水银灯、高压钠灯及金属卤化灯等，它们都是通过高压或低压气体的弧光放电特性来发光的，是继白炽灯以后用最为广泛应用的电光源。

但是气体放电灯具有电压随电流增加而下降的负阻特性，如果将气体放电灯直接接到电源上，将会因电流迅速增大到超过极限而烧毁。为了使放电稳定，必须在电源与放电灯之间设置镇流装置，用来限制灯的工作电流，确保灯稳定地工作，这个使气体放电灯稳定放电的装置我们通常称为镇流器。

镇流器的种类很多，从原理上来说可以由电阻、电容、电感和漏磁变压器等独立组成，也可以由这些器件组合或由其他电子元件组成。

1. 电阻镇流
电阻镇流是依赖电阻上的电压正比于电流的关系来调节灯电流的，在直流供电的气体放电光源电路中应用电阻镇流器，电路简单、安装容易。当兼顾电路效率和灯的工作稳定性时，有V_LAMP=0.6Vn时，η=60%，可以看出镇流电阻的功耗很大，电路的工作效率很低。

电阻镇流在交流供电中有少量应用，如自镇流高压汞灯利用钨丝作镇流器件，许多高频基准镇流器也是用电阻制成。在交流电路中使用电阻镇流器会影响灯电流的波形，灯的发光效率也会下降，电路稳定性变差，但电路的功率因数相对较高。

2. 电容镇流
电容器在低频交流电路中工作时，灯电压波形近似为方波。由于电容器不能限制瞬时电流，所以会产生一个峰值很高的灯电流，这使灯电流波形严重失真，对灯的电极产生十分有害的影响，造成灯管寿命缩短，并使灯管发光闪动，因此电容镇流方式在低频交流电路中很少应用。

随着供电频率的提高，灯电压逐渐变为正弦波，灯电流的峰值也逐渐减弱。在高频（20～100kHz）交流电路中使用电容镇流时，镇流电容上的功耗较小，温升不明显，电流波形失真小，并且没有噪声，工作效率较高，可以获得满意的镇流效果，缺点是会造成功率因数下降。

3. 电感镇流
电感镇流是利用电感器的自感原理工作的，即它通过电感上的电压正比于电流的时间变化率来调节灯电流。由于灯电流滞后电源电压一定位相（所以也称为滞后型镇流器），电路的功率因数较低，一般在0.5左右。电感镇流对供电电压的变化较敏感，镇流效果不太稳定。电感镇流具有电路简单、比电阻镇流损耗低、能改善灯电流波形和工作稳定等优点，在各类气体放电灯中得到广泛应用。

使用电感镇流时，如果灯管电压超过电源电压的76%，则灯在每个电压周期内都有很长时间没有电流流通，由于带电离子基本消失，使灯的重复点火变得困难，灯光会严重闪烁。

在高压气体放电灯中，为了获得较高的点火电压，可以用漏磁变压器作为电感型镇流器应用。漏磁变压器属于滞后型镇流器，虽然体大笨重，噪声也大，但它能获得比电源电压更高的开路电压，用于灯管电压高于电源电压的气体放电灯（例如霓虹灯、冷阴极灯、紫外线灯等）时，能明显改善启动性能。

4. 电感、电容（LC）镇流
LC镇流器有两种形式，一种是由电感和电容串联组成的镇流器，通常设计成容抗比感抗大，使电路总体上呈容性。当容抗为感抗的2.76倍时，电路的恒流特性最稳定。这种镇流电路的灯电流超前电源电压一定的相位，属于超前型镇流器。

LC超前型镇流器功耗较小，有较好的稳流特性，灯启动时的短路特性也好，与滞后型的电感镇流器配合应用，可较好地改善电路的功率因数。但因为灯电流过零时，电源电压的峰值与灯电压的方向正好相反，重复电离的电压较低，致使重复着火能力较差。

LC镇流器的另一种形式是由漏磁变压器和电容串联组成，可以大大改善电路的功率因数。如果在设计中选择特殊的带空气间隙的顶峰式漏磁变压器结构，组成LC超前顶峰式镇流器，还可以大大提高重复着火能力。LC超前顶峰式镇流器由于设计复杂、加工困难，在应用上受到一定限制。但在启动比较困难的金属卤化物（MH）灯等光源电路中，却占有不可替代的地位。

超前顶峰式镇流器的输出功率因数高达0.9以上，灯启动电流小，灯功率基本恒定，但是体积大，价格高，为目前我国大部分金属卤化物灯的专用镇流器。

5. 电子镇流
电子镇流器是由电子元件组合而成的新型镇流器，它实质上是一个电源变换器，将工频交流转换为20～100kHz的交流电压，用以启动并点亮荧光灯。采用高频交流电子镇流器可以提高灯管的发光效率，避免工频噪声，减小镇流器的体积和重量，提高功率因数，并易于实现智能控制。原则上适用于各类气体放电灯，但对荧光灯特别是紧凑型荧光灯的应用发展更为迅速。电子镇流器有如下优点：

• 功率因数高，减少了无功损耗，提高了供电设备的容量利用率，减少线路的损耗。
• 节能，电子镇流器自身的功率损耗低，仅为电感镇流器的40%左右，
• 光效高，荧光灯在30KHZ左右的高频下的光效提高20%。
• 灯管寿命延长。无需反复启动，不会使灯管过早发黑。
• 低温、低压启动性能好。
• 无频闪，灯管在高频下工作时，发光稳定，人眼感觉不出光线的闪烁。
• 避免工频噪声，有利于在安静的环境中工作和学习。
• 体积小、重量轻。
• 容易实现智能控制，包括调光、远程监控等技术。