電力電子產業與技術發展趨勢 電力電子在安定器的應用 第18組 組員:4960J027 蘇信豪 4960J039 張忠浩 4960J090 范綱全 指導老師: 陳信助 老師 1

大綱 1.應用產業及市場規模介紹 2.常見之電氣規格 3.系統功能方塊 4.電路 5.技術發展趨勢 6.結論 7.參考文獻與網址 2

應用產業 及市場規模介紹 在21世紀環保意識高漲及資訊科技快速進展的時代，減少照明系統能源耗損以及環境污染為照明產業的使命，照明技術朝向省能、低污染、智能化為發展目標。隨著環境變遷與科技發展過去照明的評估重點在量與亮，如今照明品質走向整體化的照明系統營造舒適優良光環境，照明技術發展範疇也變廣。 近由於綠色環保概念的興起，使得電子安定器再度成為備受矚目的焦點。相較於主要由電磁線圈構成的傳統安定器，電子安定器除了具可節省電費及保護眼睛的優點外，較高功率因數的特性更可以減低電力公司的電力負載，進而緩和新電廠的興建速度。 3

全球產業概況 4

電子安定器符合節能趨勢 照明用電佔全球用電量約15~25%，而一般商用建築而言，照明用電約佔整體用電量約30%；採用電子安定器可使照明用電省下20~30%電力。 電子安定器符合環保趨勢 採用電子安定器可以使光源的壽命延長一半左右，減少汞及螢光粉等有毒物質污染，符合環保趨勢。 電子安定器將伴隨LED照明及HID趨勢成長 LED燈具比起一般燈具可以節省30~40%以上之能源，此外HID應用在汽車、商品展示及路燈具有優勢，兩者皆將帶動新一波之電子安定器需求。 5

何謂安定器? 安定器是管制電流的工具。所發出的電力正好供應某一支或數支燈管所需的電力控制電流，促使被點亮的燈穩定。 可分為傳統式與電子式。 安定器是管制電流的工具。所發出的電力正好供應某一支或數支燈管所需的電力控制電流，促使被點亮的燈穩定。 可分為傳統式與電子式。 6

傳統式安定器：採用磁鐵心電磁回路設計，低頻(60Hz)點燈而鐵損高，通常損失約為燈管功率額定的20%，因此一支40W的螢光燈管，應以50W的用電量來計算。 電子式安定器：電子電路製作的電子式安定器或電子起動器組合(Hybrid)式安定器，為高頻點燈高效率電子安定器，使用高頻(20kHz~60kHz)瞬時點燈，可節省20%以上之用電。 7

電子安定器啟動方式 預熱啟動(Pre-heated Start) 又稱柔性啟動、暖性啟動、可程式啟動。 此種設計方式係於燈管啟動時，先將燈絲預熱或加溫。 最大特色為不受燈管開關點滅次數的影響，可減輕燈管黑化現象與延長燈管的壽命，適合開關頻率高或維修困難的場所使用。 快速啟動(Rapid Start) 此特殊啟動的方式在美國市場相當普遍，其特色是從啟動至燈管點燈使用中於電極一直保持一低電壓。耗電量比預熱或瞬時啟動型多1.5至2W，一般以串聯式設計居多，此種啟動方式較適合氣溫較冷的地區。 8

瞬時啟動(Instant Start) 其特性是利用高壓啟動燈管(啟動電壓約800至1,200V)點燈非常容易，但易造成燈管黑化、燈絲斷裂、燈管壽命降低。優點為價格較低，適合用在開關次數不頻繁的場所(每天開關次數小於5次者比較適用)。 9

安定器簡易比較 ●氣體放電燈在使用時必須加裝安定器及啟動器，以提供點燈高電壓並同時限制電流量。 電子式安定器 傳統安定器 耗電量 低(2W/h) 高(5W/h) 共用度 全電壓 依不同電壓單獨使用 數量使用 可共用安定器 每一燈管須使用一安定器 啟動速度 預熱點燈，瞬時點燈 須搭配啟動器 功率因數 >0.9 <0.5 安全性 具斷電保護裝置 無 噪音 較低 較高 工作頻率 20kHz~60kHz 60Hz ●氣體放電燈在使用時必須加裝安定器及啟動器，以提供點燈高電壓並同時限制電流量。 ○電子安定器除壽命較短外，其餘如省電、無閃爍、功因及保護燈管等特性皆優於傳統安定器 。 10

常見之電氣規格 型號 EB-UFL40H1 EB-AFL40L3 EB-UPLT42K1 T8/T9 (30W/40W) T5(28W) 11 型號 EB-UFL40H1 EB-UT514/21/28H1 EB-UT58/13/28T1 EB-AFL40L3 EB-UPLT42K1 適用燈管 T8/T9 (30W/40W) T5(28W) T5(14W) (38W/40W) TC-DEL、TC-T 額定電壓 110V~200V (全電壓) 110V/200V 110V (單電壓) (雙電壓) 額定電流 0.1A~0.36A 0.06A~0.32A 0.036A~0.128A 0.55A~1.1A 0.12A~0.38A 額定功率 40W 14W/21W/28W 8W/12W/14W 60W~120W 26W~42W 輸入頻率 0/50~60Hz 功率因數 99% 工作頻率 >40kHz 總諧波失真 <16% EOL保護 有

HID安定器 12

系統功能方塊 13

電子式安定器電路 14

技術發展趨勢 1.電子式安定器匹配螢光燈特性之研究 2.磁性元件設計研究 3.功率因數校正技術(PFC)研究 4.功率轉換技術研究 5.功率晶體選取與散熱技術研發 6.調光技術研發 7.電腦模擬研究 8.商品化技術研發 Power Inverter是電子式安定器的核心，關係產品性能與價格。目前國內研究中的控制方法有:自激並聯諧振半橋式、自激並聯諧振推挽式、IC控制串聯諧振、單晶式、全橋高功率型…等。 (1)BJT的β值造成的起振問題 (2)BJT儲能時間造成的自振頻率不易掌控 (3)SOA問題 (4)切換損失 (5)瞬間過電流 (6)溫度係數等問題 (1)不同燈管其調光特性不同 (2)各種功率轉換器的功率控制方法 有：FM、AM、PWM、PS、混合式…等。 (3)調光控制電路積體化 SOA 改善電磁干擾問題、光源匹配不當造成燈管黑化、壽命…等。 15

結論 電子安定器具有環保節能的概念，加上各國相關法令的陸續制定，預計在未來幾年內市場仍將持續成長。相較於傳統式產品電子安定器雖然前置成本較高，但卻可節省後續的電費，預估兩年的回收年限及後續的省能應可對消費者產生足夠轉換的誘因。目前全球安定器市場雖然由國際大廠所掌控，國內仍然有多家廠商投入其間，其中大多透過優異的生產製造為基礎，一方面幫大廠代工一方面切入研發設計及通路建立，期望在這環保節能的領域之中佔有一席之地。 分析 16

參考文獻與網址 http://www.semicon.toshiba.com.tw/product/transistor/selection/topics/1186486_5055.html http://www.yodolighting.com/knowledge2.html http://www.earth.sinica.edu.tw/~crlin/power.PDF http://www.chimay.com.tw/news.asp http://www.avertronics.com/UserFiles/lighting.pdf http://www.ibt.com.tw/UserFiles/File/960821-Indus.pdf http://www.sz-hid.com/ProductShow.asp?ArticleID=154 http://download.dianyuan.com/dianyuan.com/bbs/22/1098796549.pdf http://www.chinaelectric.com.tw/ballast_01.htm 17

報告結束 謝謝大家 18

傳統安定器電路(抗流圈型) 19

電子式安定器 20

回收年限分析 21

名詞解釋-SOA SOA (Service Oriented Architecture，服務導向架構)是一種應用程式架構的概念，將應用程式及資源以可重複使用的「服務」方式呈現，使用標準化的介面相互溝通，藉此提供更高彈性、更高效率、及資訊整合的IT環境。 22