线下广告投放:神话般的HID电子镇流器

2/8/2007 作者：admin 来源： 网友评论： 0 条
摘要：神话般的HID电子镇流器
编者按：在照明领域里，“HID电子镇流器” 一直是一个令人关注的话题。这是因为如果用它取代目前的电感镇流器，将使大功率气体放电灯的综合节能潜力发掘出20%-30%以上，这无疑是极大的社会效益和经济效益。
由此，它的商业价值引起了众多企业和投资者的浓厚兴趣。在上个世纪末，国内外就开始了对HID电子镇流器的研究和开发，特别在我国高压气体放电灯的诞生地—上海，一大批专家和科技人员对这个小小的HID电子镇流器进行了多年的研究与开发……。多少年过去了，HID电子镇流器几乎成为了一个最美丽的神话。
它让许许多多的人能轻易的触摸到她却永远无法获得她。她把一座金矿袒露在人们面前，可当许许多多的人前去开采时却纷纷陷入了一个无底的深渊，吞噬着那些投资者的财富，让他们血本无归。笔者见证过许多先驱，他们的急功近利和浮夸给地方政府官员、给投资者带来过极大的振奋和期望。但最后还是壮志未酬身先死，留得骂名昭后世。那些地方政府为支持企业下达的地方性高科技节能推广文件变成了闹剧。
政府的权威和公信力被嘲弄了，而那些投资者的上千万投资也变成了泡影。一些聪明的投资者立即从企业转型中奋力挣脱出来，而那些执迷者的结局相当惨烈。曾有一名投资者至今还是惊魂未定的说：“HID电子镇流器是个美丽的陷阱”，这话似乎有些危言耸听，但也确实反映出HID电子镇流器技术的科技含量很高，研制高可靠性的HID电子镇流器并非容易。
综合归纳HID电子镇流器技术的关键问题主要有以下几方面：
一、对设计人员的综合素质要求较高
HID电子镇流器其复杂性和难度是非从事这方面的研发人员所能体会到的。看起来它是一个单纯的电子产品，可它的原理中包含着电工学、电力学、电子学、电气照明学、电磁学等方面的知识。其中有交流与直流，弱电与强电，低压与高压，低频与高频，线性与非线性、模拟电路与数字单片机技术等多领域多学科综合知识。从HID电子镇流器研发人员的自身素质来看，还存在着以下差异：懂弱电的不一定懂得强电；精通强电的技术人员不一定了解数字电子技术；懂得数字电子技术的又对高强度气体放电灯电气照明知识知之甚少；做光源的专家往往又不了解数字电子技术。搞设计的又不了解其生产和工艺的特殊性。所以，要想开发出有实用价值的HID电子镇流器，光靠几个教授专家或者照书本抄来抄去是行不通的，靠仿造抄袭别人的产品更不行。一定要有专业的工程师在这个特定的项目里卧薪尝胆，付出全部的精力去钻研。除了具备广泛的多学科综合组织能力、理论知识和扎实的实践经验外，更重要的是及时获取最前沿的技术信息，要靠技术进步来不断的提升HID电子镇流器开发研究的水平。
二、技术路线和设计方案的选择是关键
在HID电子镇流器的研发中有着各种不同的思路和特点，有用高频的也有用低频的；有用它激的也有坚持用自激的；有用IC的也有用PIC的。各国、各企业都有自己独特的、风格迥异的设计。从各设计方案中我们可以看出他走的是一条什么样的路线，处于怎样一种水准，同时也可以知道它的发展趋势和极限。所以，选择何种方式、何条路径和技术路线尤其重要。因为有可能你一开始就在重复别人的弯路，有可能你的选择一开始就是个错误。
最有效的开发方式和技术路线是：采取自行研制与技术引进相结合的方式。这是在对国内现有技术和国外引进技术充分消化、吸收的基础上，与本企业的特点结合起来进行科学研究。自行研制与技术引进相结合新产品开发方式的优势在于：第一，花钱少见效快，产品又具有先进性；第二，能促进企业自己技术开发的发展，可以赢得时间尽快缩短竞争企业之间的技术差距。
我国的HID电子镇流器的设计也一直有着一个“流行趋势”。这当然也反映出技术的进步和发展趋势，同时也表现出我国HID电子镇流器设计人员思路的敏锐和活跃。但这也误导了许多盲目跟风者。我们希望设计人员能结合自己的特点和优势理性的去分析和借鉴。
由于篇幅的限制，以下仅以目前国内外灯频率为类别的设计作一比较：
低频（400hz以下）高频（50khz左右）高频（150khz左右)
解决声频共振方案无需考虑需考虑需考虑
电磁兼容性解决难度低较难更难
自身功耗高低更低
自身温度高中低
输出方式全桥输出半桥输出半桥输出
当人们被声频共振和电磁兼容搞得焦头烂额时，发现采用低频方式是条出路，于是，做低频成了“流行趋势”。孰不知，在低频的情况下，自身耗能与散热又带来了另一个难题。因此，要在各种矛盾中找到平衡，在各种方案中进行合理的取舍。以上仅以灯频率为类别的比较，设计师还应该从更多的类比中看出端倪，找到自己所需要的合理方案。
三、没解决声频共振现象是有设计缺陷的产品
声频共振是因灯管的放电电弧驱动气体所产生的振荡压力与管壁反射的压力同向时所产生的共振现象，其共振的频率在音频范围之内，所以称为声频共振，简称声共振。据文献记载，当高强度气体放电灯电流驱动频率在8kHz-280kHz之间就将出现产生声频共振的可能性。虽然在实际应用中发生声频共振的情况很少，可是，一旦出现声频共振现象，轻则闪烁，重则灯管爆裂。所以，没有解决声频共振问题的产品是有技术缺陷的产品。正由于高强度气体放电灯在高频工作方式下存在声共振的问题，因此，许多处在此频率范围又没有解决声频共振方案的HID电子镇流器是很不安全的。
解决声频共振目前最多采用的方案是：①采用频率调制方式；②采用高频叠加在低频的方式；③采用方波输出能有效克服声共振；④采用低频或超高频输出，绕过声共振频率区。以上四种方式各有其利弊所在。我们在选择时还必须充分顾及和考虑到其它的各种因素。
四、电磁兼容(EMC)须引起足够的重视
关于国际和国内对电子产品的电磁兼容性要求并不是这里要重复的内容。HID电子镇流器作为绿色环保节能产品，无论是出口外销还是国内推广，其EMC不合格当然会是一个很大的受阻原因。这里要提醒我们设计人员的是：由于HID电子镇流器是个高频率大功率的电子产品，其电磁能量的转换大、密度高，构成了极其复杂的电磁环境。传导性电磁干扰与辐射性电磁干扰都相当严重。先不说其对外部的影响，就其大功率射频干扰和变压器漏磁通干扰在其内部器件之间就会惹出的许多不可思议的麻烦和许多奇怪的现象。就这些足以耗费你的大量的实验时间。你往往会发现做出的样品与原先线路设计的预期效果差之千里。有时你得到了一个非常好、非常成熟的线路设计方案，别人都做得很好，你也在模拟板上实验了。可当 你画好了印刷线路板准备把它拼凑成样品时却问题一大堆，直呼奇哉怪也。 其实，你这时已经陷入了一个看不见、摸不着、道不明的线路电磁干扰的魔地之中。现在很多人可以公开线路，公开设计方案，却把制造工艺视为核心技术，让仿制者吃尽苦头。
EMC解决方案是个非常专业的内容，不光是理论上的知识，还需要更丰富的实际经验。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，电路图纸设计与实际制作会产生非常大的出入。解决电子镇流器电兼容性的关键是：成本、体积、工艺制作、可靠性、兼顾性这五大难题，这些只能依靠有效的技术方案和不断的摸索尝试才有望获得更好的解决。而目前能在HID电子镇流器上将EMC做好的大话谁都不敢轻易说出口。
五、降低自身功耗与散热是个绝不可忽视的问题
目前国内外250W以上的HID电子镇流器的自身功耗最低不会低于10%。这虽然只是电子镇流器的一个相对自身指标，但是对于一个在表面积＜0.70m2铝制密闭体内的电子产品来说：在25℃环境温度情况，其外部散热量在40W左右，而40W在密闭器内所产生的温度将超过80℃以上。这对电子器件来说是一个非常不利的环境温度，半导体器件的工作点会产生漂移，输出功率的稳定性难以确保。致命问题是电解电容易老化和“爆浆”。所以，高温是影响HID电子镇流器稳定性、可靠性和使用寿命的一个非常棘手的问题。特别是250W以上的HID电子镇流器，温升的矛盾更加突出。当许多设计人员还在为电子线路的设计方案在绞尽脑汁时，往往不会想到，散热这个看似并不起眼的问题如果不能解决，才是导致你设计的那个HID电子镇流器全面失败的“滑铁卢”。
笔者留意了美国三款400W电子镇流器的散热解决方法并作以下分析：
散热方式风冷散热对流散热
传导散热
品牌VARIWARNERPOWERDYNAVISION
优点
强排风散热方式效果最佳。能极有效地解决大功率散热问题。
把电子镇流器外壳做成通透型，利用气体热对流的方式散热。其效果也比较明显。
全封闭的外壳可防止灰沙、小虫和雨淋，环境适用性好。
缺点
微型风扇的质量当然也成了电子镇流器的一部分。同时又提高了成本。而且只适用于室内环境。
对环境要求高，只适用于室内环境。无法做到防沙尘防雨淋，安全性能差。以内部空气将热量传导至外壳进行散热。散热效果极差。为增加散热面积提高散热效果，产品体积也相对增大。
我国国内几乎全都是采用全封闭的外壳，计对于产品的环境适应性有着非常大的好处。也是我们设计时不会轻易放弃的方式。但由此出现了壳体内部的小环境和外部环境温度的大环境，产生出壳体内部温升高的突出矛盾。如何降低自身功耗？这里还是有很大潜力可发掘的。如何有效散热？这更是个需要花心思去设计、去认真对待的细节问题。
笔者认为，采用全封闭外壳的大功率电子镇流器，如果自身功率超过了30W，其可能性、耐久性是不可能得到有效解决的。产品的可靠性取决于低温升，低温升取决于低功耗。所以，如何降低HID电子镇流器的本身功耗还不仅仅是节能的问题，而是提高其质量可靠性的关键。反过来说，要是真能把HID电子镇流器的品质做好，其节能效果还将有更大的提升。可是据了解，目前250W以上的电子镇流器其自身功耗在20W以下的几乎很少能够做到。
在温升的问题上我们还应该注意到一个现象，如果每个单器件的温升都能控制在40℃以下的话，壳体内温度上升的幅度就能得有效的控制。在HID电子镇流器里面，磁性线圈、大功率管是主要发热器件，其个体温度有时会超过50℃以上。虽然由于个体器件的耐高温性能提高，这个温度对器件本身并无大碍。可是当环境温度高于40℃以上时，这个个体温度就会在环境温度的基础上产生叠加，使得封闭的壳体内部的温升大大超出80℃以上。这就相当麻烦了。所以，我们还有一个有效的措施，就是设法把单个器件的温升降下来。其中特别重要的是把磁性元件的温升控制住，把大功率管设计在低功耗状态。同时，我们在电容耐高温方面要需有一种材料和性能的突破，以克服温升给大功率电子镇流器带来的致使打击。
六、HID电子镇流器的量产化需要极其严格的全面质量管理
当设计和试制出满意的HID电子镇流器，当小试与中试取得满意的效果，当通过国家检测、CQC、UL、CE等各项认证之后，我们面临着如何将这个生产要求极高、工艺要求复杂的电子产品量产化生产的问题。HID电子镇流器的量产化流水线生产与小批量试制是完全不同的，制造工艺设计和极其严格的全面质量管理是其数量与质量的保证。我们经常在网络上杳到许多号称通过UL、CE认证并大量出口国外的厂家。可对实际生产现场的了解是小作坊式的生产方式，毫无过程检验和控制，只对最终数据调试，内部各项数据五花八门。面对“只只热炒，各具特色”的产品。我们只能称赞每个制作它的师傅技艺精湛。可是，这样的产品很难保证其质量的可靠性。用小规模试制的方式去进行大规模生产必定造成质量无法控制和生产成本的提高。量产化的关键是工艺问题，是材料、器件的工艺参数一致性问题。还有另一个不可忽视的就是检验和老化问题。
只有严格通过ISO9001的质量体系认证，才能确保产品质量。只有扎扎实实的以科学的态度做好野外中试实验，才能把实验室的成果变成为质量可靠的产品。
在通过对上海路灯所的调研中我们发现：实际应用中对高压气体放电灯的整体质量要求很高。路灯的损坏率要求控制在千分之二。我们的高压大功率电子镇流器能否象小功率节能灯电子镇流器那么可靠？做到这些并非容易。这也就是目前世界各国在HID电子镇流器研究的重点。这里我们提醒那些在HID电子镇流器技术上浮夸的厂商，不要利用当前电力节能的紧迫时机进行炒作，不要热衷于拿实验产品通过各项论证作为炫耀的资本，而要真正脚踏实地把HID电子镇流器的质量做好。
HID电子镇流器，我们从上个世纪末谈论到了本世纪初。在许多依然奋勇顽强、积极探索同时，也有很多人（特别是在路灯照明行业内人士）根本就不相信会有可靠的HID电子镇流器可以取代电感镇流器。有的业内人士已经固执地把HID电子镇流器看成是个看得见、摸得着、用不了的“神话”。其实，HID电子镇流器经历了漫长的技术开发阶段，使我们在失败中积累起了不少宝贵的经验。我们希望研发HID电子镇流器的技术人员不必像商业操作那样把自己的设计当作是神秘的“核心技术”，主张大家可以把自己的那点浅薄的经验拿出来进行共同探讨、共同提高。以避免无谓的重复错误，浪费时间和资源。以提高我国在HID电子镇流器的整体设计水平。当然这也是理想化的主张，但真正有识之士却也不乏有此雅量。同时，也希望业内人士对HID电子镇流器采取科学的、理性的、扶持的态度，在允许的范围内降低些门槛，大力支持这项高效节能的新技术。
国内外目前对于HID电子镇流器取代电感式镇流器的官方呼声也很高。我国在“十一五”《节能中长期专项规划》中的“节能的重点领域和重点工程”章节里明确地提出了在照明器具要“推广高强度气体放电灯及电子镇流器”，并在列为国家重点工程的“绿色照明工程”中指出以电子镇流器代替电感镇流器将节能20%-30%以上，国家将对此积极推广。同时，国家发改委也积极地支持HID电子镇流器的技术研发工作。要求相关科研机构在材料上、器件上、电路上通过集成创新来获得突破。目前也正是“神话”将变成为现实的阶段。
美国的芯片制造商相继推出的各种电子镇流器专用集成元件，曾使得荧光灯用电子镇流器的性能、质量取得了突破性的进展。在HID电子镇流器方面，专用集成元件的推出、材料领域的革命和设计创新才是真正推动HID电子镇流器技术发展的关键。我们纳米技术及应用国家工程研究中心也在积极研发新材料新器件，努力探索从新材料新器件上提高HID电子镇流器的性能和质量，降低器件功耗和温升，改变电容耐高温性能。我们深信：只有细致的把HID电子镇流器的每一个细节做好，只有通过科技创新才是提高HID电子镇流器技术水平的关键，才能真正走出我国自主研发和生产的新路，使“神话”变为现实。