电子镇流器的预热性能与荧光灯管开关寿命的关系
摘 要 本文提出了荧光灯冷起辉带来的问题，分析了电子镇流器的预热性能与灯管开关寿命的关系预计灯管电流与灯管寿命的关系。通过实验得出了良好的灯丝预热加以极大的改善荧光灯管的开关寿命、通过改善灯管电流的波形系数改善灯管的使用寿命的结论。
1. 引言
采用冷起辉的常规技术的电子镇流器驱动的荧光灯管开关寿命约2000次，一般在1000后次灯管的光衰严重，失去使用价值，远低于50Hz电感镇流器。电子镇流器是否可以改善特性，使荧光灯管寿命得到延长？首先需要分析影响荧光灯寿命的因素。
荧光灯的设计是一种热阴极发射电子的气体放电灯，只有灯丝温度达到所需要的温度时才能有效地发射电子，使得荧光灯正常工作，如果灯丝温度不足时灯丝周围的空间电荷不足，将造成汞离子轰击灯丝，造成灯丝表面的“电子份”飞溅，加速了灯丝上的“电子份”衰竭，进而缩短了荧光灯的寿命。
因此冷起辉是违背了荧光灯预热起辉的基本要求的，如果在荧光灯起辉时灯丝的温度达到所需要的温度，就可以使得荧光灯顺利的起辉，并且极大的减轻了“电子粉”的飞溅，从而极大的延长了荧光灯的使用寿命。
2. 影响荧光灯寿命的因素
a) 预热
b) 灯丝电流
c) 灯管电流波形
2.1 预热分析
荧光灯管的灯丝良好预热应该是：灯丝温度达到1100Kº左右，为了达到这一温度，需要对灯丝注入电流进行加热，时间为0.4~3s。从快速加热灯丝角度考虑应采用比较大的灯丝电流。但是由于荧光灯是气体放电灯，同时灯丝为螺旋甚至是双螺旋、三螺旋的结构，两个螺旋结构检举非常近，可以在很低的电压（10V或稍高一点）下产生辉光放电甚至是弧光放电。辉光放电或弧光放电的产生使得灯丝在没有达到足够的温度下强行发射电子，对灯丝的损伤与荧光灯管的冷起辉相似。一旦灯丝的螺旋之间的“横向”的辉光放电或弧光放电发生，荧光灯管灯丝的预热将失去其意义。因此，在灯丝加热过程中一定要避免灯丝的螺旋之间的“横向”的辉光放电或弧光放电。
由于预热过程中允许的灯丝电压必须低于10V。很显然，低于0.4s的加热时间绝对不可能将灯丝加热到1100Kº。国家标准GB15144-2005中特别对这两点做出说明。
综上所述可以看到，欲获得良好的灯丝预热效果，预热时间相对越长越好，也就是说能与热2s就不预热0.4s，能预热3s就不预热2s，这样可以在比较低的预热电流下对灯丝进行预热，消除灯丝螺旋之间的辉光放电或弧光放电甚至是灯管的辉光放电或弧光放电。
2.2 灯丝电流分析
电压型预热方式的灯管电压可以使灯管的灯丝电压在预热期间基本保持在一个合理水平，避免由于灯丝电压超过灯丝内部的辉光放电电压。但是在预热期间灯丝电压保持在低于灯丝内部的辉光放电电压。在这期间由于灯丝加热后电阻增加使得灯丝电流随预热的持续而降低。
电流型预热方式在预热过程的后期，灯丝电压将有可能超过灯丝内部辉光放电电压，这时预热过程即宣告结束，但是灯丝预热效果却没有达到。
2.3 灯管电流分析
图1荧光灯的灯电流峰值系数对寿命的影响
图1种灯管寿命与波峰系数的关系是以波峰系数为1.5为参考值的，而国家标准则规定灯管的峰峰系数不得低于1.7。在电感镇流器-荧光灯管的应用模式下，灯管的电流的波峰系数接近1.7，而劣质电感镇流器可能达到1.9。
从图中可以看到，灯管电流的波峰系数为1.7对应的灯管寿命是波峰电流为1.5的80%。如果接近1.9则寿命为波峰系数，1.5时的60%。相反，灯管电流的波形系数降低到1.5，灯管寿命可以达到波形系数为1.7时的约2倍！如果灯管电流波形系数降低到1.4灯管寿命将可能达到灯管电流波形系数为1.7时的约2.5倍，因此尽可能低的波峰系数将有利于延长灯管的使用寿命。
3. 测试结果
在良好的预热条件和良好的灯丝工作电流条件下。自2009年4月1日开始进行开关寿命实验和灯管连续寿命实验。
开关寿命实验为每天5100次，迄今已经超过500万次，灯管两端没有黑头；
连续使用寿命已进行了27个月，已经超过1万0千小时，灯管两端没有黑头，光衰不到5%。
图2 灯管电流波形
灯管电流不是正弦波，灯管电流0.403A。灯管电流波形系数为1.43，这个电流波形系数明显小于GB10682的1.7。
灯管电压不是正弦波，由几个正弦波组合而成。灯管电压的有效值为95.8V,低于灯管额定电压。波形系数为1.57，灯管峰值电压为150.4V。这个幅值电压的正弦波电压的有效值为106.3V，与灯管额定电压基本相同。
4. 结论
T5荧光灯管在预热良好、灯丝电流正常条件下，根据现有的连续使用测试，预计灯管在光衰达到30%所需要的时间至少为6万小时；开关寿命至少为已经达到的500万次。
感谢管州波特曼公司提供的测试结果。
参考文献
[1]陈永真.高频电子镇流器设计与制作【M】.北京:科学出版社, 2008：359-363
写的不错