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如何使日光灯更亮 黑龙江 绥化学院

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发表于 2014-8-17 01:04:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
这是我的新浪博客中的一篇不成熟的博文,鄙人不嫌其拙,介绍给网友,希望对网友有所帮助。献丑了!

看到这个题目,可能有人会说,日光灯才值几个钱,不值得去为它下功夫!

以前我也一直是这样想的。

07年搬家到大连居住,屋内安装的是吸顶环形日光灯,亮度低。家中的事无奈老伴说了算,换不了。我晚上基本不看书,当需要阅读说明书或其他资料时,就把手电筒也打开。同时一种不愉快感也涌上心头,我被这种暗淡的灯光憋屈了六年。一个月前我才萌生了改装环形日光灯以增加亮度的念头,接着着手做了几次试验。下面介绍一下自己近一个月来和过去多年来对增加日光灯亮度所取得的几点经验。

一、 电感镇流器日光灯

1、我们可以用40W镇流器点30W灯管,做过之后发现灯管会变亮许多,可以说收效显著。这里指粗的直管,细管我没有试过。这种日光灯亮度增加很多的方法,使人们担心:灯管因此工作电流会大很多,灯管在使用过程中可能有危险。大家会说,这样做不一定科学,灯管工作电流一定超出了厂家的规定值。后果是灯管处于长期过载,可能缩减了灯管的使用寿命。实践是检验真理的标准。我97年开始这样做,发现一个灯管一般可以点七、八年。经过十几年观察,结论是:灯管的使用寿命并没有减小,反而加长了。

我们不妨对灯管的使用寿命进行分析。

不错,厂家做了大量试验,公布的灯管工作电流值范围是科学的。但我却这样认为:厂家所做试验有其前提条件,这个条件我们不知道。可以推定:同一个厂家同一批次的灯管有一个最长寿的电流工作范围,这个范围有可能比厂家公布数值范围要大(指长寿)。因为我的试验结果就证明了这一个结论。而当初我们家的电压范围一直高于220V,多数情况下为220V~235V。我认为,在这种情况下灯管长寿原因可能有二:一、当灯管两端电压降低时,灯管电流减小。对于任意一个特定的灯管,其电流低于某一定值时,可能一端灯丝不能发射电子。这是由于二端灯丝的不对称性所决定的,即二端灯丝的电气性能一定是不对称的。电感中通过了直流电,灯管变成了整流二极管,于是导致直流磁饱和(包括即使直流磁不饱和)。后果是:镇流器的电感量一定减小,单端发射的电流就会变得太大了。这个发射电子一端的发射物质可能大量挥发,灯管就单端变黑。灯管单端变黑自然是灯管寿命的缩短。我亲眼见过这种情况:一个灯管由于单端发射竟然在一个多小时内报废。因此我得出一条重要的结论:电压偏低、或电压波动大往往是灯管寿命变短的主要原因。。二、所换的40W镇流器的电感量小,因为原30W镇流器的电感量大。因此灯管启动时预热电流变大,这可能是灯管长寿的第二个原因。

在此我声明,我不能保证在这种使用方法下,所有的30W灯管都长寿;我也没有做过30W细灯管和32W环形(粗或细)两种灯管的试验。

2、20W灯管(指粗直灯管)也可以采取减小镇流器电感量的做法。如扩大镇流器铁芯间隙(或减少镇流器线圈匝数)。这样做其寿命一点也不会缩短,因此也是一种十分好的改法。补充说明,20W灯管比30W灯管的寿命要长得多,有一些灯管甚至可以使用十几年。这是因为其镇流器两端电压较大,镇流效果好。

上述两种改法是我最为看好的,在此我特别提出来推荐给大家。不必细说,所述改法在本地电网电压长期低于220V的地区更是可行的。

40W灯管则不可以使用这种方法,原因是灯管两端压降大,如法炮制后如镇流器匝数改少了,两端电压较低,工作电流就会变得不稳定(镇流效果差)。当电网电压波动时有可能烧毁灯管。如果本地电压大多时段为220V以上时,建议选用40W灯管,这时可以不用改动(直接用40W镇流器)最好。

老式粗直灯管具有颜色正辐射面广的优点,但是粗直灯管的缺点是体积大和美观性差。

二、 电子镇流器环形日光灯

改装之前先测量灯管的交流电流,方法是。
用一只33W电阻(这个电阻的阻值一般以20W~50W为宜),把它串入两根输入电源线中的任意一根,用万用表的交流电压档测量该电阻两端的电压降。我测量的几只32W环形日光灯的该电阻的电压降一般都是2V左右。于是得出其交流电流为:2(V)/33 (W)=0.0606(A)。日光灯消耗功率是:0.0606(A)*220( V)=13.33(W)。注意这个13.33W还不完全是日光灯消耗的功率,因为其中也包括了电子镇流器消耗的功率,虽然镇流器消耗功率小于8%。可以看出:32W(同样尺寸有的是28W)吸顶环形日光灯实际消耗功率的13.33 W,是远小于其标称的32W的。我所测量的其他瓦数环形日光灯所消耗的功率也均远远小于其标称的额定功率,这是我改装电子镇流器以提高日光灯亮度的理论基础。厂家公布的日光灯标称的额定功率与其真实的消耗功率相差这么多!我不知道为什么?
1、32W(28W)吸顶环形日光灯我们采取修改电子镇流器的方法增加亮度。对于那些不熟悉电子电路的人来说有点不习惯,其实只要照下面的介绍做一遍就会了。
打开镇流器外壳,可以看到线路板上面有二个电感器件。一个是环形磁芯绕制的开关变压器;另一个是对接的双E磁芯绕制的高频电感。高频电感的体积明显大于开关变压器,它有四个接线柱,其中两个是空的,另两个则是电感的两个接头。其双E磁芯对接的间隙有的垫一层1mm的硬壳纸;有的则什么也不垫。
无论何种改法,其原理都是使原高频电感的电感量减小。电感的阻抗变小了,与其串联的灯管的工作电流自然就变大了。
我介绍的第一个方法。不拆开对接的E磁芯,直接拆除其部分匝数:焊开线包的外层的一个接头,通过穿拆的方法拆卸。穿一次拆半圈。这样做比较费事,优点是不拆开E磁芯。当然也可以拆开E磁芯,直接往下绕线。一般拆除数为一层稍微多一点。拆线的做法我特别推荐,因为高频电感的匝数少了,其直流电阻也小了,发热量也变小了。应该知道,电子镇流器中高频电感的发热量最大,其次是两个开关管。
我的另一个做法是加大磁芯间隙,这样做的原理也是使原高频电感的电感量减小,导致灯管的电流变大。具体方法是在间隙处垫二层自行车内胎胶皮,约2mm多厚。也有的镇流器的高频电感是用直棒磁芯绕制的。对于这种电感我们可以将其焊下,拆除其部分匝数,一般拆除数多于原匝数的三分之一。加大间隙时需要拆开对接的E磁芯。对于某些对接粘合紧密的E磁芯可能难度大。我采取先用电烙铁加热磁芯,然后再拆卸。即使在拆卸过程中E磁芯出现断裂,问题也不大,我们只要照原样装回即可。最后磁芯可以用胶棒或其他方法粘合。这种改法不能减小高频电感的直流电阻,我不推荐。
改装之后测量灯管的交流电流,以此电流为准计算日光灯所消耗的功率。如果亮度增加不大,可以继续拆线或加大间隙。
我还同时采取了其他的做法。如不仅改装电子镇流器,并且换上较大功率的灯管(也是细管)。
1、我们把32W(28W)的灯管换成40W(细管)的,当然应当同时把底盘支持环形灯管的三个支片旋转180度,并加工。
2、把40W的环形日光灯的细管换成32W的粗管,也同时把底盘的三个支片改一下。这样做不仅是因为40W日光灯的底盘大,容易更换。而且因为粗管所发出的光颜色正,虽然其标称功率的32W小于40W,但是做好了其亮度并不低于40W的细管。32W细管日光灯的底盘小,如果也换成32W的粗管,相对难度大。
我改装后的40W的环形日光灯(细管)功耗为28W(相对应的33W电阻的交流电压降是4.2V),我改装后的32W的环形日光灯(粗管)功耗为24W(相对应的33W电阻的交流电压降是3.62V)。可能有的人要问,你为什么不让40W的环形日光灯(细管)功耗为40W?这样做也不为过,因为其中也包括了电子镇流器消耗的功率,其实际消耗功率也是小于标称的额定功率的。我觉得还是应当慎重些,因为我并不了解任意一个灯管的底细。也许有人不像我这样保守,他们使日光灯实际消耗的功耗更大,他们认为日光灯价低。我想他们有可能是正确的!
如果有人问,你这样做的结果是:电子镇流器的工作电流加大了,是不是增大了镇流器的损坏几率?是的!为此我们还应该采取以下做法:同时给镇流器的两个开关晶体管(MJE13003或MJE13005)加上两个散热片,散热片可以用铝片或铁片做,不必太大即可。我们也可以把MJE13003换成较大功率的MJE13005。另外我们如果有可能可以把谐振电容换为0.01μf(10000pf)/2000 V的。原装电容一般为2200pf~8200pf,耐压一般为600 V~1250 V。原装电容因为耐压余量不大,所以镇流器损坏率较高。我们把它换成2000 V的,以求提高可靠性。当然需要注意,改装时最好换比原三极管高β值的开关管(原因见后述)。顺便说明一下,电容容量加大了,镇流器的工作电流也同时变大了,但是变大的电流值一般较小,均不超过额定电流的5%。
我们常见,两个工作电流相同的镇流器,施加散热片的那一只的开关管烧毁,而另一只镇流器则完好。我们也常见,两个工作电流相同的镇流器, MJE13005那一只的开关管烧毁,而较小功耗的MJE13003的另一只镇流器则完好。什么原因呢?是开关管进入饱和的偏流余量不大,后面将说明。但是开关管的散热良好,其温升低,无疑其使用寿命将加长。
改装后的电子镇流器工作电流到底为厂家公布的标称电流的多少倍为妥?我说不准,因此希望读者如果有可能做一下加大镇流器电流的试验,如使日光灯的实际消耗功率等于或大于厂家规定的功率!如此改装,灯管寿命长短的答案几年后才能得出来,现在我无法下结论。
需要说明的是,使用小功率开关晶体管的电子镇流器一般不可以使用上述方法改装。
现在晚上每当我关注变亮的日光灯时,心情变得愉悦了,一种成就感也就涌上心,虽然这只是对值几元钱的镇流器的改进。
下面,我有必要谈一下电子镇流器的工作原理。对于这个问题,许多人是半明白半糊涂。
其实我也是一样的。我想对于开关过程应该换一个角度思考,我们可以这样看:
1、 两个开关管工作在开关状态,是轮流工作在开关状态。
2、 两个开关管之间有一个反馈网络,“轮流”是靠正反馈通过反馈网络实现的。
3、 如果切断反馈网络,没有一只开关管工作在饱和状态。此时一只开关管工作在截至状态,另一只开关管近似工作在截至状态,只是因为对其特殊加一点偏流,使其刚刚进入放大状态。
4、 特殊加一点的偏流是由助启动电路完成的,这个电路的目的是使其先进入饱和状态。
5、 正反馈时两只开关管皆工作在放大区。一只开关管饱和时,另一只开关管一定同时截止。这个“同时”靠的是正反馈,正反馈是极其高速的,不需要时间的。
6、 其中任意一只开关管进入饱和状态所需要的偏流都是靠正反馈供给的,一旦进入了饱和状态这种多供的偏流就停止了,于是它不得不脱离饱和状态,进入了截止状态。脱离饱和靠的是其“本能”,此“本能”指一只开关管工作在截至状态,另一只开关管近似工作在截至状态。
7、 开关管进入饱和状态由三极管的高β值和开关变压器的反馈电流决定。设计者会使开关管进入饱和的偏流余量很大,如果基极偏流(指β值低或开关变压器的反馈电流小)不足,可能烧毁三极管。
在此,我们深入关注开关管进入饱和的偏流余量不大的问题。在我改装的几个镇流器中,就有两个改后不久开关管就烧毁了。因此改装一定增大了镇流器的损坏几率,对于偏流余量小的某些镇流器而言改装是危险的!这个问题前面没有说明,现在我们强调!为了提高可靠性,欲使改装后镇流器的电流较大时必须增加开关管输入线圈的匝数, 或者换比原三极管高β值的开关管。我发现,某一个小卖店销售的两款电子镇流器中,声称一款质量好的,一款质量差的,买来后使用实践证明:商家所言不虚。而它们印刷版上的电路、元件几乎一模一样,其差别可能在三极管的β值上。接着我们回答一个前面提出的问题,厂家公布的日光灯标称的额定功率与其真实的消耗功率为什么相差这么多,可能厂家是为了提高可靠性,因为厂家产品的离散性大,他们的许多镇流器的开关管β值较低。
我认为:对于这几条我们必须深入理解并且牢记,也只有如此,开关管的工作过程的底我们才摸清楚了。如果掌握了这些原理,也一定能理解透彻其他种类的开关电源,而开关电或者源应用面极广,是我们必须掌握的。
最后再简单谈一下电子镇流器的修理,需要注意的是如下几条:
1、 与灯丝并联的谐振电容最容易损坏,大多数故障为短路。
2、 其次易损的是两个开关三极管,三极管损坏后往往它们的射极1W电阻也烧断了,这一点不应该忽略。
3、 正反馈网络中出现断路,故障表现是灯管不亮,两个开关三极管一个压降高,一个压降低。
4、 可以在线测量开关三极管和几个小阻值电阻的好坏。一般开关三极管反向电阻很大,如果坏了,多数是击穿,开关三极管反向电阻很小。这我们可以通过在线测量ec间的反向电阻来确定。同样如果一个小阻值电阻断路了,在线测量的阻值就会变大。
5、整流后的滤波电容如果是3.3μf/400V的,改后其容量应该加大。如换为10μf/400V的电解电容(或换为更大值)。这个电容容量如果小了,后果是灯光闪烁。
最后,我再补充一点:对于环形日光灯管,同一个规格的灯管,在同样输入电流(即同样输入功率)情况下,它们的发光亮度差别是很大的,这一点我们只要对比一下就清楚了。我建议最好选择那些发光亮度高的日光灯管,虽然其价格较高。

2013-10-31 写于大连 黑龙江 绥化学院 关成栋

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发表于 2014-8-17 01:09:04 | 显示全部楼层
路过学习了,写得不错

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发表于 2014-8-17 01:29:15 | 显示全部楼层
很好!!!!

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发表于 2015-10-16 07:54:30 | 显示全部楼层
这方面不熟悉,帮顶一下吧!

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发表于 2019-6-2 15:59:06 | 显示全部楼层
学习了,可是现在都用LED
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