CN100363751C - 一种荧光灯高频基准测量***及其方法 - Google Patents

Abstract

一种荧光灯高频基准测量***及其方法，属于电光源检测的技术领域。其特征在于高频恒流源S₁、固定镇流电阻器R、荧光灯管FL相互串联连接，固定镇流电阻器R、荧光灯管FL之间设置开关K₁，荧光灯管FL两端设置灯丝预热电路，分别由预热电源S₂、开关K₂及预热电源S₃、开关K₃串联组成，高频恒流源S₁与荧光灯管FL之间设置数字交流电流计A，数字交流电压计V一端连接在固定镇流电阻器R、开关K1之间，另一端连接在数字交流电流计A、荧光灯管FL之间，智能处理器分别与高频恒流源S₁、数字交流电流计A、数字交流电压计V连接。该***所测得光电参数与IEC标准测量条件所测得的光电参数一致或十分接近，且降低了实施成本。

Description

一种荧光灯高频基准测量***及其方法

技术领域

本发明属于电光源检测的技术领域，具体涉及一种荧光灯高频基准测量***及其方法。

背景技术

低气压汞蒸气放电产生紫外线，紫外线激发涂在荧光灯内壁的荧光粉，受激荧光粉发出可见光，这是荧光灯工作的基本原理。基于这一原理的荧光灯已在世界各国得到了大量的使用，并已成为人类最重要的照明光源。随着技术的进步，荧光灯越来越多地在高频状态下工作，而取代传统的工频状态工作条件，高频状态下工作的荧光灯具有启动快，光效高和无频闪等优点。

国际电工委员会(IEC)提出了一个荧光灯在高频状态下光电参数的测量方法，其测量电路如图2所示。S₁为高频恒压源，VR为可调纯电阻高频基准镇流器，K₁、K₂和K₃为控制开关，S₂和S₃为灯丝预热电源，FL为荧光灯管，V和A为数字交流电压计和电流计，它们一起组成了数字功率计。测量方法为：对于给定类型的荧光灯，首先通过标准或制造厂技术要求，查出高频恒压源S₁的额定供电电压和对应的高频基准镇流器的电阻值，并在此条件下测定被测荧光灯管的电学参数，若要测量其光学参数，荧光灯管也必须工作在此条件下。由于此方法中所使用的可调纯电阻高频基准镇流器价格昂贵，因此实施这一方法成本相对较高。

目前市场上也有一种简易的高频测量方法，其测量电路如图3所示。这里去掉了高频基准镇流器，S₁也改为高频恒流源，其他部件与图2相同。荧光灯管由高频恒流源供电，使其工作在标准所推荐的额定高频电流值下，并在此条件下测定荧光灯管的光电参数。这种方法虽然简单易行，但由于荧光灯的负阻特性、灯管的离散性和品质偏差，用这种简易恒流供电的方法所测得的光电参数与IEC标准测量条件下所测得的结果存在测量误差。对于离散性较大和品质偏差较大的荧光灯管，这一误差是不可接受的，从而使测量结果缺乏可比性和公信力。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述问题，设计提供一种荧光灯高频基准测量***及其方法的技术方案，成本低，且测量结果与IEC标准测量条件下的结果一致。

所述的一种荧光灯高频基准测量***，其特征在于高频恒流源S₁、固定镇流电阻器R、荧光灯管FL相互串联连接，固定镇流电阻器R、荧光灯管FL之间设置开关K₁，荧光灯管FL两端设置灯丝预热电路，分别由预热电源S₂、开关K₂及预热电源S₃、开关K₃串联组成，高频恒流源S₁与荧光灯管FL之间设置数字交流电流计A，数字交流电压计V一端连接在固定镇流电阻器R、开关K₁之间，另一端连接在数字交流电流计A、荧光灯管FL之间，智能处理器分别与高频恒流源S₁、数字交流电流计A、数字交流电压计V连接。

所述的一种荧光灯高频基准测量***，其特征在于固定镇流电阻器R的电阻值小于高频基准镇流器的电阻值R_r。

一种利用该***的荧光灯高频基准测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1)荧光灯管FL工作在额定工作电流I_r下，并在此电流下测定灯管电压，记为U_Lx0；

2)求出被测灯管在额定工作电流下的实际阻抗： $R_{\mathrm{Lx}0}=\frac{U_{\mathrm{Lx}0}}{I_r}$

将R_Lx0代入国际电工委员会(IEC)基准测量电路的欧姆定律公式中，求出在此电路中所对应的灯管电流：

$I_{\mathrm{Lx}1}=\frac{U_r}{R_r+R_{\mathrm{Lx}0}}$

式中U_r为IEC标准测量条件下被测灯管所对应的额定供电电压，R_r为所对应的高频基准镇流器电阻值；

3)迭代：将高频恒流源S₁的工作电流调整为I_Lx1，并在此电流下测定灯管的电压U_Lx1由此计算出灯管在此电流下的实际阻抗：

$R_{\mathrm{Lx}1}=\frac{U_{\mathrm{Lx}1}}{I_{\mathrm{Lx}1}}$

将R_Lx1替换R_Lx0再次代入IEC基准测量电路欧姆定律公式，可求得I_Lx2将S₁的工作电流再次调整为I_Lx2并同时测定荧光灯管电压U_Lx2.....以此类推可形成迭代公式：

$R_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)=\frac{U_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)}{I_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)}$

$I_{\mathrm{Lx}}(n+1)=\frac{U_r}{R_r+R_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)}$

直到迭代条件满足：ΔI_Lx=I_Lx(n+1)-I_Lx(n)＜I₀

其中I₀为一足够小的值，一般在I_r的0.1％至1％之间；

4)测量此时荧光灯管FL的光电参数。

上述基于智能算法的荧光灯高频基准测量***，结构简单合理，以高频恒流源替代了高频恒压源，省去了昂贵的可调纯电阻高频基准镇流器，降低了成本。利用该***的测量方法，使所测得光电参数与IEC标准测量条件所测得的光电参数一致或十分接近，且降低了实施成本。

附图说明

图1为本发明测量***示意图；

图2为IEC推荐的标准测量电路；

图3为简易恒流源测量电路。

具体实施方式

如图1所示，高频恒流源S₁、固定镇流电阻器R、荧光灯管FL相互串联连接，高频恒流源S₁智能可控，可根据智能算法调节其高频电流输出。荧光灯管FL两端设置灯丝预热电路，分别由预热电源S₂、开关K₂及预热电源S₃、开关K₃串联组成。固定镇流电阻器R、荧光灯管FL之间设置开关K₁，当开关K₁断开时，可通过电压测量电路测出高频恒流源S₁的开路电压。高频恒流源S₁与荧光灯管FL之间设置数字交流电流计A，数字交流电压计V一端连接在固定镇流电阻器R、开关K₁之间，另一端连接在数字交流电流计A、荧光灯管FL之间，智能处理器分别与高频恒流源S₁、数字交流电流计A、数字交流电压计V连接。

利用该***的荧光灯高频基准测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据所测荧光灯管的类型，通过标准或制造厂技术要求，查出其额定供电电压U_r和对应的高频基准镇流器的电阻值R_r，额定工作电流I_r，其中固定镇流电阻器的阻值应小于R_r，当开关K₁断开时，可通过电压测量电路测出高频恒流源S₁的开路电压；

2)闭合开关K₂和K₃对灯丝进行预热，然后断开K₂和K₃，闭合K₁，调整高频恒流源S₁使灯管工作在额定工作电流I_r下，并在此电流下测定灯管的电学参数，此时测得的灯管电压记为U_Lx0；

3)求出被测灯管在额定工作电流下的实际阻抗，因为在高频状态下，荧光灯基本接近于一个纯电阻的特性，因此以下的算法均假设灯管为一纯电阻负载：

$R_{\mathrm{Lx}0}=\frac{U_{\mathrm{Lx}0}}{I_r}$

将R_Lx0代入IEC基准测量电路的欧姆定律公式中，求出在此电路中所对应的灯管电流：

$I_{\mathrm{Lx}1}=\frac{U_r}{R_r+R_{\mathrm{Lx}0}}$

4)将高频恒流源S₁的工作电流调整为I_Lx1，并在此电流下测定灯管电压U_Lx1，由此计算出灯管在此电流下的实际阻抗：

$R_{\mathrm{Lx}1}=\frac{U_{\mathrm{Lx}1}}{I_{\mathrm{Lx}1}}$

将R_Lx1替换R_Lx0再次代入IEC基准测量电路欧姆定律公式求得I_Lx2，将S₁的工作电流再次调整为I_Lx2并同时测定灯管电压U_Lx2......以此类推进行迭代计算：

$R_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)=\frac{U_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)}{I_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)}$

$I_{\mathrm{Lx}}(n+1)=\frac{U_r}{R_r+R_{\mathrm{Lx}}\left(n\right)}$

直到迭代条件满足：

ΔI_Lx=I_Lx(n+1)-I_Lx(n)＜I₀，其中I₀在I_r的0.1％至1％之间；

5).测量此时荧光灯管FL的光电参数。

智能处理器控制的智能算法是一种迭代算法，能根据荧光灯的初始输入条件和实测电学参数，逐步将灯管实际工作电流调整至IEC标准测量条件下的工作电流值。智能算法的初始输入条件为被测灯管所对应的额定供电电压、额定工作电流、高频基准镇流器阻值和灯管额定功率，这些条件可以在测量前输入测量***，也可以事先在软件中设定，并在测量时调用，实测电学参数为电流、电压、功率和功率因数。智能处理器主要包括51单片机以及相应软件技术实现，高频恒流源S₁、固定镇流电阻器R为常见的电子器件。

Claims (3)

1.一种荧光灯高频基准测量***，其特征在于高频恒流源S₁、固定镇流电阻器R、荧光灯管FL相互串联连接，固定镇流电阻器R、荧光灯管FL之间设置开关K₁，荧光灯管FL两端设置灯丝预热电路，分别由预热电源S₂、开关K₂及预热电源S₃、开关K₃串联组成，高频恒流源S₁与荧光灯管FL之间设置数字交流电流计A，数字交流电压计V一端连接在固定镇流电阻器R、开关K₁之间，另一端连接在数字交流电流计A、荧光灯管FL之间，智能处理器分别与高频恒流源S₁、数字交流电流计A、数字交流电压计V连接，高频恒流源S₁智能可控，可根据智能处理器的智能算法调节其高频电流输出。

2.如权利要求1所述的一种荧光灯高频基准测量***，其特征在于固定镇流电阻器R的电阻值小于高频基准镇流器的电阻值R_r。

3.一种利用权利要求1所述***的荧光灯高频基准测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1)荧光灯管FL工作在额定工作电流I_r下，并在此电流下测定灯管电压，记为U_Lxo；

2)求出被测灯管在额定工作电流下的实际阻抗： $R_{\mathrm{Lxo}}=\frac{U_{\mathrm{Lxo}}}{I_r}$

将R_Lxo代入国际电工委员会(IEC)基准测量电路的欧姆定律公式中，求出在此电路中所对应的灯管电流：

$I_{\mathrm{Lx}1}=\frac{U_r}{R_r+R_{\mathrm{Lxo}}}$

式中U_r为IEC标准测量条件下被测灯管所对应的额定供电电压，R_r为所对应的高频基准镇流器电阻值；

3)迭代：将高频恒流源S₁的工作电流调整为I_Lx1，并在此电流下测定灯管的电压U_Lx1，由此计算出灯管在此电流下的实际阻抗： $R_{\mathrm{Lx}1}=\frac{U_{\mathrm{Lx}1}}{I_{\mathrm{Lx}1}}$

将R_Lx1替换R_Lxo再次代入IEC基准测量电路欧姆定律公式，可求得I_Lx2，将高频恒流源S₁的工作电流再次调整为I_Lx2并同时测定荧光灯管电压U_Lx2……以此类推可形成迭代公式：

$R_{\mathrm{Lx}\left(n\right)}=\frac{U_{\mathrm{Lx}1\left(n\right)}}{I_{\mathrm{Lx}\left(n\right)}}$

$I_{\mathrm{Lx}(n+1)}=\frac{U_r}{R_r+R_{\mathrm{Lx}\left(n\right)}}$

直到迭代条件满足：ΔI_Lx＝I_Lx(n+1)-I_Lx(n)＜I₀

其中I₀为一足够小的值，一般在I_r的0.1％至1％之间；

4)测量此时荧光灯管FL的光电参数。

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