关键词：电磁感应灯、磁芯、灯管、汞齐、荧光粉、芯片、调光调频、光通量

编者按：该论文将于2004年7月18--22日在法国图卢兹召开的第10届国际光源科技研讨会上发表。这向世界宣告中国的电磁感应灯技术已傲然{lx1}。它是中国照明业的骄傲，中国人的自豪！

引言：电磁感应灯由于突破了传统的白炽灯、气体放电灯的发光机理，成为人们公认的新一代光源。其高光效、长寿命、高显色、光线稳定等特点，使电磁感应灯成为理想的绿色照明光源之一。本文将介绍电磁感应灯的基本原理，并着重介绍我们对电磁感应灯实现调光功能的技术。

电磁感应灯的基本原理

　　电磁感应灯是由高频发生器、功率耦合线圈、无极荧光灯管组合而成的。其灯管是一个真空放电腔体，它的一端设置汞齐（固汞），放电腔内填充缓冲放电气体，形成连续的闭合放电环路，放电腔通过环形铁氧体磁芯的中心轴线。事实上，放电腔成为变压器的次级，通过对环绕放电腔外铁氧体磁芯上的线圈交变的高频正弦电压，使电能藕合进放电腔，通过线圈的电流产生稳定的磁通量，进而又沿放电腔产生感应电压来维持放电，使汞离子气化产生的紫外线激发稀土三基色荧光粉发出可见光的。

　　电磁感应灯由于没有电极，可避免电极发射层的损耗以及其对荧光粉的损害而产生的寿命短的弊端。使其使用寿命大幅提高。

　　电磁感应灯灯管采用直径分别为φ54mm、φ42mm的高硼硅玻璃，它是一种无铅的环保玻璃。荧光粉的涂覆采用免球磨稀土三基色荧光粉和水涂粉工艺不仅可提高光效，由于选用了粒径合适且粒径分布窄的荧光材料，有效地改善了灯管的光色和显色性，提高光通维持率和使用寿命。

电磁感应灯调光技术方案

　　我们的电磁感应灯调光线路采用HY4501具有调光功能的芯片，本芯片采用输出平均功率负反馈的闭环控制方案。具体实施电路的芯片脚功能分析如下（见附图）。VL端用来采样输出电磁感器的电压，差分输入端IT1、IT2用来采样灯电流并做有源整流。灯电流与灯电压相乘通过外接阻容网络在CRECT端生成平均电压，此电压代表了输出的平均功率，此信号电压作为负反馈信号被送至内部误差放大器的输入端。以实现闭环负反馈，可以灵活地决定闭环系统的主导极点和零点。误差放大器的另一输入端为调光信号输入端DIM。CF端外接参考电容CT，RF端外接参考电阻RT，组成VCO振荡器的定时元件，此电容和电阻决定了系统的{zd1}、{zg}频率。工作振荡频率为fsoc≈1/1.4RTCT，通过减小RT、CT来提高振荡频率。CT初始上电时，形成锯齿波电压，以电压幅值的大小来决定导通时间，调整频率，另至内部形成基准电压。RF管脚参考电压恒定为2.4V，外接电阻生成内部参考电流源。DIM高阻抗电压输入型，有效的控制电压信号范围为0Vdc～4 Vdc，采用指数式电位器生成一个电压控制信号，DIM端指数式电位器的阻值变化呈指数曲线，这样低端调光更为平缓稳定。再利用外接电解的充放电原理，来提高调频调光的稳定性。芯片内部电压被箝位在0.25 Vdc～4 Vdc，低端0.25 Vdc箝位可以保证系统在{zd1}亮度时能正常启动。另在电路上可利用此端功率补偿的作用，在冷管启动时，芯片工作点频率下扫至谐振点将灯管点亮，再在低频率段150KHz～180KHz内先工作，这时因工作频率f低，故减少输出扼流电感的感抗XL=2πfL下降来提高输出高频电流，达到提高输出功率，有助加速电磁感应灯的光通量的上升稳定时间。灯点亮后几分钟内振荡频率自动回升至250KHz左右。同时此端功率具有自动补偿功能，故能起到恒功率、恒电流输出的作用。系统采用静差控制模式，可以提高系统的快速调节能力，避免在系统中产生自激振荡，芯片内部嵌入有源整流，目的在于保证在低亮度时控制精度，提高系统信噪比，使得 到更宽的调光范围成为可能。DIM端R1、R2、R3组成电阻分压器，R1、R2由两个电阻串联，以提高耐压能力，C1用来抑制100Hz的输出直流电压纹波，控制纹波抑制到40dB以下，由1/2πfrip (R1+R2)*C1≤0.01（其中frip为纹波频率）来选择C1的大小。

另在DIM端为提高电压稳定性，及负载的驱动直流电压的稳定性，采样比较电压直接来自前面HY4502有源功率因数校正电路（APFC）此芯片内电路采用断续传导模式，升压电感至关重要。其中升压电感的电感量是最主要的性能参数，其计算是采用以下理论公式：

LP 　　　为升压变压器电感量

Vout 　　输出直流电压

VIn　　　 输入电压

VInmim　　最小输入电压

ILPmin 　为{zd0}峰值交流电流

.f 　　　工作频率

其中：ILPmin=2*IInpmax=4*Pout/гVInPmin

IInpmax 　{zd0}峰值交流输入电流

UPout　　 APFC 调整器输出功率

г 　　　变换器效率

VInPmin　{zd1}交流输出电压峰值

通过以上方案可以将电磁感应灯的光通量在30%～{bfb}的范围内变化，效果良好。

结束语

以上电磁感应灯调光方案运用调频调光的手段，解决了电磁感应灯不能如同白炽灯那样实现线性调光的问题。配合电磁感应灯管可使电磁感应灯达到线性调光的目的。该项目的研发得到了上海复旦大学陈大华教授的鼎立支持，为今后电磁感应灯的深入研发奠定了基础。