中心議題：

• 電子式霓虹燈變壓器的負載特性
• 電子式霓虹燈變壓器的設計

解決方案：

• 以變壓器為中心進行設計
• 最佳漏感設計

隨著社會主義市場經濟的發展，伴隨著精神、物(wu)質(zhi)文(wen)明(ming)建(jian)設(she)的(de)需(xu)要(yao)，對(dui)城(cheng)市(shi)光(guang)亮(liang)美(mei)化(hua)的(de)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。霓(ni)虹(hong)燈(deng)作(zuo)為(wei)商(shang)品(pin)宣(xuan)傳(chuan)的(de)傳(chuan)統(tong)手(shou)段(duan)已(yi)成(cheng)為(wei)城(cheng)鄉(xiang)亮(liang)光(guang)工(gong)程(cheng)的(de)主(zhu)要(yao)風(feng)景(jing)線(xian)之(zhi)一(yi)，對(dui)其(qi)在(zai)數(shu)量(liang)上(shang)和(he)質(zhi)量(liang)上(shang)的(de)要(yao)求(qiu)亦(yi)相(xiang)應(ying)提(ti)高(gao)
，而(er)為(wei)霓(ni)虹(hong)燈(deng)配(pei)套(tao)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)也(ye)將(jiang)成(cheng)為(wei)城(cheng)市(shi)亮(liang)光(guang)工(gong)程(cheng)和(he)商(shang)品(pin)宣(xuan)傳(chuan)中(zhong)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)元(yuan)件(jian)。
　　
世界上第一支商業性霓虹燈的出現是在1910年

，我國第一次製成的霓虹燈是在1927年。為霓虹燈配套的電感式霓虹燈變壓器
，其生產技術仍沿用至今。它存在著耗電大(功率因數為0.5～0.6)、重量重(8～1kg)、體積大、壽命短(因為溫升高)等問題。尤其是耗電大的問題尤為嚴重，據了解北京市對電感式霓虹燈變壓器的年需要量為100萬台。假設每台變壓器每天平均使用4小時，則每年耗電量為190萬度(千瓦時)，與功率因數為0.9的電子式霓虹燈變壓器比較，相當於一座中型發電站的電力被白白浪費了，就全國而言，浪費的電力更為嚴重。
　　
congjienengkaolvnihongdengbianyaqideshengjihuandaiyichengweidangqianjixujiejuedeyigeketi。dianzishinihongdengbianyaqishishengjihuandaibijiaolixiangdechanpin
，yudianganshichanpinbijiao
，tajuyoujieneng(功率因數為0.9～接近於1)、重量約輕4倍左右
、體積減小1/3、壽命長、具有燈管開路和短路的全自動保護功能及亮度不隨輸入市電電壓變化而改變等優點。
　　
但是，目前市場上出現的許多種電子式霓虹燈變壓器還不夠理想。例如：基本上隻能用於室內(因為是開放式結構)、亮度不夠高、自動保護係統的可*性差和成本高等，技術經濟性已成為推廣應用它的主要障礙之一。
　　
由於公開發表的技術專著較少，蔡祖泉同誌的《霓虹燈原理與製造技術》一(yi)書(shu)是(shi)我(wo)國(guo)第(di)一(yi)次(ci)全(quan)麵(mian)論(lun)述(shu)霓(ni)虹(hong)燈(deng)和(he)它(ta)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)原(yuan)理(li)與(yu)製(zhi)造(zao)的(de)技(ji)術(shu)著(zhu)作(zuo)，它(ta)對(dui)提(ti)高(gao)我(wo)國(guo)霓(ni)虹(hong)燈(deng)工(gong)業(ye)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)起(qi)到(dao)了(le)很(hen)大(da)的(de)作(zuo)用(yong)。但(dan)是(shi)如(ru)何(he)進(jin)行(xing)電(dian)子(zi)式(shi)霓(ni)虹(hong)燈(deng)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)設(she)計(ji)則(ze)論(lun)述(shu)較(jiao)少(shao)。其(qi)他(ta)報(bao)刊(kan)發(fa)表(biao)的(de)論(lun)文(wen)和(he)專(zhuan)刊(kan)也(ye)隻(zhi)有(you)具(ju)體(ti)的(de)電(dian)路(lu)而(er)未(wei)涉(she)及(ji)如(ru)何(he)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)的(de)問(wen)題(ti)。本(ben)文(wen)對(dui)如(ru)何(he)設(she)計(ji)的(de)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)一(yi)些(xie)探(tan)討(tao)。

電子式霓虹燈變壓器的負載特性
　　
冷(leng)陰(yin)極(ji)霓(ni)虹(hong)燈(deng)是(shi)在(zai)燈(deng)管(guan)內(nei)的(de)低(di)氣(qi)壓(ya)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)被(bei)高(gao)壓(ya)擊(ji)穿(chuan)後(hou)
，產(chan)生(sheng)輝(hui)光(guang)放(fang)電(dian)而(er)發(fa)光(guang)。霓(ni)虹(hong)燈(deng)進(jin)入(ru)正(zheng)常(chang)輝(hui)光(guang)放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)時(shi)

，維(wei)持(chi)恒(heng)定(ding)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)的(de)燈(deng)管(guan)壓(ya)降(jiang)不(bu)很(hen)高(gao)，通(tong)常(chang)為(wei)一(yi)個(ge)恒(heng)定(ding)值(zhi)。一(yi)個(ge)10m長的霓虹燈，一般起輝電壓約為15kV左右，燈管工作電壓約為8～10kv左右，工作電流約為20～60mA。適應霓虹燈這種工作特性的電源即俗稱漏磁變壓器的電感式霓虹燈變壓器。它實質上是一高漏抗變壓器，其伏安特性如圖1所示。

曲線a是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)負(fu)載(zai)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)，曲(qu)線(xian)和(he)橫(heng)軸(zhou)的(de)交(jiao)點(dian)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)
，它(ta)大(da)於(yu)燈(deng)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)。曲(qu)線(xian)和(he)縱(zong)軸(zhou)的(de)交(jiao)點(dian)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)空(kong)載(zai)電(dian)壓(ya)，此(ci)電(dian)壓(ya)高(gao)於(yu)燈(deng)管(guan)的(de)起(qi)動(dong)電(dian)壓(ya)。曲(qu)線(xian)b是冷陰極輝光放電霓虹燈的伏安特性曲線。曲線a

、b的交點p就是霓虹燈的穩定工作點。
　　
電子式霓虹燈變壓器和電感式產品一樣，也是一個高漏抗變壓器，其負載特性也是非線性的。但是它的起輝電壓、工作電壓和工作電流均比電感式的低一些，這是由於它的工作頻率高所決定的。

電子式霓虹燈變壓器的設計
　　
電子式霓虹燈變壓器實質上是個開關電源，即220V市電經AC/DC/AC/變換成高於20kHzdegaopindianya，shurudaogaopinshengyabianyaqiquqidongnihongdeng
，ruguobukaolvchanpindejingjixing
，jiubijiaorongyisheji
，xingnengyekeyizuodehenhao。danshizheyangshejichulaidechanpin，chengbenjianghuihengao，wufajinrushichang。zheyeshidianzishinihongdengzaijishushangtigaojiaomandegenbenyuanyin。yinci，bixuzaimanzuchengbenyaodierqiexingnengyaohaodetiaojianxiajinxingsheji
，nandushihendade。

1以變壓器為中心進行設計
　　
shejikaiguandianyuanshi，yibandoushiyidianluweizhongxinjinxingsheji，ranhouyaoqiukaiguanbianyaqimanzudianludexingneng。ruguocaiyongzhezhongshejifangfajiuhennandadaodianzishinihongdengbianyaqideyaoqiu。weicibixuyibianyaqiweizhongxinjinxingsheji
，yinweizhiyougaoloukangdebianyaqicainengmanzunihongdengdegongzuotexing，erdianluzechuyumanzubianyaqiloukangyaoqiudefuzhudiwei。

2最佳漏感設計
　　
設(she)計(ji)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)時(shi)
，希(xi)望(wang)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)不(bu)要(yao)太(tai)大(da)
，以(yi)免(mian)由(you)漏(lou)感(gan)產(chan)生(sheng)的(de)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)損(sun)壞(huai)開(kai)關(guan)管(guan)。但(dan)是(shi)，從(cong)電(dian)子(zi)式(shi)霓(ni)虹(hong)燈(deng)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)負(fu)載(zai)特(te)性(xing)可(ke)知(zhi)，在(zai)最(zui)佳(jia)燈(deng)管(guan)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)下(xia)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)最(zui)佳(jia)漏(lou)感(gan)。此(ci)漏(lou)感(gan)比(bi)一(yi)般(ban)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)大(da)得(de)多(duo)
，因(yin)為(wei)它(ta)的(de)圈(quan)數(shu)有(you)數(shu)千(qian)圈(quan)


，漏(lou)感(gan)是(shi)與(yu)圈(quan)數(shu)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)。　　在設計電子式霓虹燈變壓器時

，首先應確定繞組的漏磁結構

，再根據功率選擇合適的磁心，但應適當加大(計算方法與開關變壓器相同)。然後按照變壓器輸出空載電壓和燈管工作電壓以及開關頻率確定漏抗
，最後計算出漏感(計算出的漏感值是不準確的，需要經過實驗加以修正)。同時根據需要確定電路。

3電路的選擇原則
　　
各種單端和雙端的無工頻變壓器的開關電源型式均可做為電子式霓虹燈變壓器的開關電源。但是必須滿足成本要低
、性能要好的要求。因此設計時在滿足性能要求的前提下，電路必須簡單，元器件必須要少。
　　
從電子式霓虹燈變壓器的工作特性(如尖峰電壓高)等考慮
，一般采用半橋式比較合適。

4開關管的安全工作區與變壓器高壓繞組的絕緣
　　
電子式霓虹燈變壓器因為漏感大、其尖峰電壓>1000V，因此必須考慮開關管阻斷電壓的選擇及緩衝電路的計算，使開關管工作在安全區。
　　
電子式霓虹燈變壓器輸出端的空載電壓高達十餘kV，因此，必須重視高低壓繞組間及與地間的絕緣設計。理想的絕緣結構是采用環氧樹脂灌注繞組，灌注厚度不應小於3mm。上述兩個設計環節是提高產品可*性的保證
，也是產品質量保障體係中的重點。

5提高亮度的途徑
　　
亮度低是多數電子式霓虹燈變壓器存在的問題，也是推廣使用的障礙之一。可以考慮從兩方麵著手進行設計。
　　
1)加大輸出功率。電感式霓虹燈變壓器的輸出功率約為250W，電子式霓虹燈變壓器由於頻率高

，可以考慮加大至130～180W(頻率低的功率可大一些

，頻率高的可小一些)。
　　
2)提高開關頻率。開關頻率可以設計為20～80kHz。
　　
從上述兩方麵改善以後，估計亮度可以從800～1100流明提高至1500流明
，甚至更高。

本ben文wen提ti出chu從cong五wu個ge方fang麵mian進jin行xing電dian子zi式shi霓ni虹hong燈deng變bian壓ya器qi的de設she計ji
，其qi中zhong有you經jing驗yan和he教jiao訓xun
，也ye有you設she計ji策ce略lve，不bu一yi定ding正zheng確que，敬jing請qing批pi評ping指zhi正zheng。今jin後hou要yao深shen入ru研yan究jiu的de工gong作zuo還hai比bi較jiao多duo，如ru：提高頻率可以提高亮度的原理、利用計算機進行仿真以便從理論上提高設計水平、如何增加電子式霓虹燈變壓器點燃燈管的長度(目前國內為12m)、如何進一步推廣使用等。