1 引言
清流县鑫磁线圈制品有限公司发明的UUI新型电感器，与性能相若的EE型电感器相比，具有省铜、品质因数高、损耗低、温升和成本低等显著特点，因此近来UUI新型电感器逐渐被市场接受，越来越多的厂家将其应用于节能灯上。由于UUI新型电感器在磁心结构上进行了优化设计，改善和提高了节能灯的电路性能。本篇先对比两种电感器的品质因数和电流叠加特性，再对比使用这两种电感器的节能灯电子线路的损耗和输出特性，实测具体电路参数作为依据，来阐明在塑壳节能灯上使用UUI新型电感器的合理性和便利性，以消除相关技术人员对上述替代使用在技术上的顾虑。
在下面的分析中，我们将通过实验得出实验数据，再对这些实验数据进行分析来具体说明。为了使实验数据具有代表性和准确性，在实验中选用了飞利浦公司生产的220V/3U/23W节能灯作为实验用灯，实验中所使用的EE型磁心和UUI新型磁心，是山东东泰科技发展有限公司提供的，材质均为DTT-P4。供电电源采用精密稳压电源供电，实验中用于测量的仪器和仪表均采用精确度较高且通用的仪器和仪表，实验在室内常温下进行。
2 品质因数（Q值）提高
品质因数（Q值），是衡量电感器件性能的主要参数之一，是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高，换句话说，电感器Q值的高低，直接标志着电感器自身损耗的大小，它又是衡量一个电感器优劣的重要指标之一。
为了探讨UUI新型电感器的Q值方面的情况，我们分别制作了6只电感器并编号，请注意这些电感器所采用漆包线的线径差别。因为节能灯电感器都工作在高频状态下，所以本实验是在40kHz和100kHz的频率下分别进行测量的，测量的具体数据如表1所示。
表 1  EE型和UUI型电感器的Q值对比表
     电感类别
项目 EE19电感器 UUI16.3电感器 UUI16.3电感器
 1# 2# 3# 4# 5# 6#
Q值
(40kHz/0.3V) 87.5 89.3 140 138.5 170 172.5
Q值变化 平均88.4 平均139.25 平均171.25
 为基准值 平均增加57.5% 平均增加93.7%
Q值
(100kHz/0.3V) 49.8 52.9 90.5 92.5 264.5 259.5
Q值变化 平均51.4 平均91.5 平均262.0
 为基准值 平均增加78.2% 平均增加410.2%
线径/匝数 φ0.29/211 Ts φ0.29/180 Ts φ0.12*4P/180 Ts
线包电阻/Ω 1.846 1.850 1.511 1.513 2.245 2.223
气 隙 均为1.10mm

从上面的测量数据可以看出，在40kHz频率下UUI新型电感器的平均Q值比EE型平均增加57.5%，如果采用多股线绕制线包，则增加到93.7%；在100kHz频率下UUI新型电感器的平均Q值比EE型平均增加78.1%，如果采用多股线绕制线包，则可增加到410.2%。我们将频率提高到100kHz时，发现1#—4#电感器的Q值，较40kHz时的有所下降，而5#和6#电感器的Q值却增加，造成这种现象的原因是什么呢？这是由于频率越高，电流的穿透深度越小，电流的趋肤效应越严重造成的。这说明了工作在高频状态下的电感器，虽然绕组采用多股线绕制导致其直流电阻值上升，但是它的交流阻抗会下降很多，所以Q值能够得到进一步的提高。
节能灯质量的好坏和工作的稳定性，大都取决于线路板上各个电子元器件的质量，而电感器（扼流圈）是节能灯的关键元器件之一，它质量的好坏对节能灯的影响更大。通过上述的测量和对比，说明了UUI新型电感器的Q值比EE型的高，高Q值说明了UUI新型电感器具有损耗小和效率高的优点。因此UUI新型电感器应用在节能灯上，势必提高了节能灯的质量和其工作的稳定性，延长了节能灯的使用寿命。[page]
3 电流叠加特性
电感器中的铁氧体磁心，其有效磁导率Ue一般不是线性的，它会随着线圈的电流I的变化而变化呈非线性特征。用LO表示线圈电流为零时的电感量，LA表示线圈中通过最大工作电流时的电感量，它们之间必须满足关系式：LA/LO≥85%。当线圈电流从0逐渐增大时，电感器的电感量将随电流的增大而逐渐减小，而电感量的变化率逐渐增大，当电感量下降到0.85×LO时所对应线圈电流为IA，该电流值IA即为电感器的磁饱和电流，该点我们称之为磁饱和点。
为了使节能灯工作稳定，在设计节能灯电路时，所采用的电感器的饱和电流应大于灯管工作电流，以保证节能灯正常工作，因此电感器的叠加电流特性对于节能灯来说就显得特别重要。那么UUI新型电感器的磁饱和点会不会比EE型电感器磁饱和点低呢？我们通过实验进行说明。
实验在室内常温下进行，选用性能相当的EE-19型和UUI-16.3型电感器，磁路气隙量均为1.10mm。实验选用4只EE-19电感器和4只UUI-16.3电感器，然后我们逐个在电感器上施加叠加电流并测量其电感量，叠加电流小于0.8A时以100mA递增，大于0.8A时以50mA递增，分别测量各电流点的电感量，其具体的测量数据见表2和表3。
在表2与表3中可以看出，EE型电感器的最低磁饱和电流为0.910A，而UUI型为0.921A，UUI型比EE型电感器的最低磁饱和电流高0.011A；EE型电感器的最高磁饱和电流为0.923A，而UUI型为0.946A，UUI型比EE型电感器的最高磁饱和电流高0.023A。我们将表2与表3中的磁饱和电流数据进一步整理，如表4所示。从表4中的数据可以看出，UUI型比EE型电感器的平均磁饱和电流高0.0175A，通过上述各数据的比较，可见UUI新型电感器的磁饱和点不低于性能相当的EE型电感器。
我们以叠加电流为横坐标，以电感量为纵坐标，将上述表2和表3中的数据通过描点连线后处理成较直观的曲线图，见图1和图2。
从叠加电流特性的曲线看，在过磁饱和点后下降稍微快了一点，但过磁饱和点后其电感量变化的快慢，并不影响电感器的使用，因为电感器在设计时对于磁饱和点会留一定的富余量。那么过磁饱和点后，再讨论其特性曲线下降快慢的原因意义就不大了，但如有兴趣欢迎联系我们共同探讨。
4 电路损耗减小
为了对比线路损耗，我们在节能灯的电子电路中分别使用UUI新型电感器和EE型电感器，分别测量节能灯的输入功率、灯功率，对测量结果进行对比分析，来说明使用UUI新型电感器的节能灯电子线路损耗情况。
试验使用同一块飞利浦节能灯(220V/3U/23W)的线路板，分别装上传统的EE-19型电感器、UUI-16.3新型电感器，两只电感器的电感量、磁路气隙量均相同，然后亮灯30分钟，分别测量节能灯的输入功率与灯管的功率，两者之差即为线路板上除灯管外所有元器件的功率损耗。为了消除检测的偶然性，我们共制作了四只电感器进行测试，两只EE型电感器编号为1#和2#，两只UUI新型电感器编号为3#和4#，测量的具体数据如表5所示。
表 5  线路损耗情况对比表
序号 项目参数 传统EE-19型电感器 UUI-16.3新型电感器
1 电感器编号 1#电感器 2#电感器 3#电感器 4#电感器
2 电感量 1.999mH 2.0014 mH  2.0012mH  2.0018 mH
3 线径/匝数 0.29/211 TS 0.29/180 TS
4 输入功率 22.07 W 22.80 W 22.69W 22.72 W
5 灯功率 19.3 W 20.1 W 20.1 W 20.1 W
6 线路损耗 2.77 W 2.70 W 2.59 W 2.61W
7 平均损耗 2.735 W 2.60 W
5 损耗比较 作为基准值 降低0.135 W

从表5的数据我们可以看出，UUI新型电感器直接替代传统EE型电感器应用在电子镇流器节能灯上，线路损耗减少了135mW。这说明UUI新型电感器应用在节能灯上，从功率损耗方面看，优于EE型电感器,更能满足关于EUP认证的要求。[page]
5 输出特性基本相同
大家知道节能灯正常工作后，灯管两端的灯电压与灯电流的数值，是否与节能灯电子线路相匹配，对灯管的工作寿命影响很大。如果灯电流偏小则灯亮度不够，而灯电流偏大又会加快光衰的时间，缩短灯管的工作寿命。因此节能灯电子线路的输出特性好坏对节能灯的影响是很大的。为了说明节能灯电子线路上使用UUI新型电感器后其输出特性，我们将其与使用EE型电感器的节能灯电子线路输出特性进行对比实验，分别测量灯电压、灯电流、灯电流波峰比等技术参数，通过对比的方法来说明使用UUI新型电感器，对节能灯电子线路输出特性的影响情况。
实验是在同一块飞利浦节能灯(220V/3U/23W)的线路板上，分别装上传统的EE型电感器和UUI新型电感器，磁路气隙量均设置为1.10mm，亮灯30分钟后分别进行测量，测量所得数据如表6所示。
从表6中的数据我们清楚的看到，平均灯电压高2.15V、平均灯电流高0.5mA，灯电流波峰比平均值低5mA，数值相差不大，说明了UUI新型电感器直接替代传统的EE型电感器，应用于电子镇流器节能灯上，其输出特性基本相同，并不影响电子线路与灯管的匹配问题。
6 温升降低
节能灯上的灯管、电子元器件、电感器在工作时不可避免会产生热量，热量导致节能灯产生温升。一般来说，温升是使电子元器件性能参数变差和使用寿命缩短的重要因素，因此节能灯工作时的温升也是要考虑的重要指标之一。下面我们通过在节能灯上，使用UUI新型电感器与使用EE型电感器进行比对实验，来探讨UUI新型电感器应用于节能灯上的温升情况。
一般来说在节能灯的线路板上，电感器与三极管的温升最高，采用温度探头测量节能灯上电感器和三极管的温升。为了消除检测的偶然性，试验时选用两支飞利浦公司的220V/3U/23W节能灯，制作了四只电感器进行两次测试，分别是：两只编号为1#和2#的EE型电感器、以及两只编号为3#和4# 的UUI新型电感器。进行两次测量，其具体测量所得温升数据见表7。
表 7  节能灯温升实验记录表
节能灯
编号 EE-19电感器 UUI-16.3电感器
 电感量 三极管温升 电感
温升 电感量 三极管
温升 电感
温升
1#
节能灯 1#
1.99mH 77.00℃ 74.60℃ 3#
1.99mH 78.40℃ 71.70℃
2#
节能灯 2#
2.00mH 78.70℃ 77.90℃ 4#
2.04mH 75.10℃ 72.60℃
平均
温升  77.85℃ 76.25℃  76.75℃ 72.15℃
备注 1、EE型和UUI型两磁心的截面积相同；
2、EE-19电感器：线径φ0.29mm，匝数：221 TS
3、UUI-16.3电感器：线径φ0.12mm*4P，匝数：186 TS。

通过上述温升试验测量的数据，可以清楚的看出节能灯使用UUI新型电感器后，电感器和三极管的温升，并不会比使用传统EE型电感器时的温升高，而且两次的温升测量，电感器和三极管的平均温升均有所降低，电感器的温升平均降低4.1℃，晶体管的温升平均降低1.1℃。[page]
7 开关寿命次数提高
现在我们一般认为节能灯的使用寿命，主要取决于节能灯的开关寿命次数和光衰时间的长短。只有在开关寿命次数和光衰时间较长的情况下，节能灯的使用寿命才会长。节能灯的开关寿命次数，与电路的匹配状况有很大的关系，如果线路参数设计与灯管匹配良好，则开关寿命的次数增加，反之则开关寿命的次数就会大为减少。如果开关寿命次数太少，即使光衰时间再长，节能灯的使用寿命也要随着开关寿命次数的结束而结束。
因为对于节能灯来说，开关寿命次数的多与少，直接严重影响节能灯的使用寿命，所以开关寿命次数是节能灯的一个很重要的性能指标之一，也是衡量一支节能灯优劣的标准之一。那么UUI新型电感器的应用，会不会影响节能灯的开关寿命次数？因此我们很有必要对开关次数这一重要指标进行测量。为了论述和说明问题，采用比对的方法来检测节能灯的开关寿命次数。
节能灯开关寿命次数检测时，随机取4支飞利浦节能灯，将其中2支节能灯的EE型电感器卸下，装上与原EE型电感器性能相当的UUI新型电感器， 另2支节能灯不做任何的变动进行测试。测量时将4支飞利浦节能灯，放在一起同时进行开关寿命次数的测试。实验检测的结果数据见表8。
表 8  UUI新型电感器应用与开关寿命次数
节能灯编号 电感器类别 开关次数 备 注
1#节能灯 传统EE型 9952次 每个周期亮灯25秒，关闭60秒。
2#节能灯 传统EE型 8279次 
3#节能灯 新UUI型 9072次 
4#节能灯 新UUI型 11435次 

从测量的数据看，1#灯和2#灯的平均开关寿命次数为9115次，3#灯和4#灯的平均开关寿命次数为10253次，从平均开关寿命次数数据看，使用UUI新型电感器比EE型增加了1138次，平均开关寿命次数不但没有降低反而还略有提高。
8 电磁兼容性基本一致
电磁干扰造成的电磁污染，与水污染和空气污染，并称为当今人类社会的三大污染源，威胁着电子设备的安全运行，威胁着人类的健康，以“社会生活的黑客”称之也不为过，已日益引起国际社会的高度关注和重视。目前国际社会以欧美为首的许多发达国家，陆续制定了一系列相应的标准和措施，对其进行限制和管制。电子镇流器节能灯工作时，不可避免的会产生一些电磁干扰波、快速瞬变的脉冲电磁波，节能灯上使用了UUI新型电感器，在电磁兼容方面如何呢?
为探讨UUI新型电感器应用于电子镇流器节能灯上,有关电磁兼容方面的情况，我司将电磁兼容(EMC)检测项目，交由第三方检测机构检测，即由深圳市CTI华测检测有限公司，按国标GB-17743的标准进行检测。检测时，随意选取2支飞利浦的节能灯，分别测量2支节能灯使用传统EE型电感器正常工作时的EMC电磁兼容情况，为了不增加文章的篇幅，只将其中一支节能灯的EMC检测结果的图片贴出来，其测量情况传导骚扰见图3与图4，辐射骚扰见图5与图6。
然后拆下节能灯上传统的EE型电感器，装上性能相当的UUI新型电感器，并使UUI新型电感器的电感量和磁路气隙量与原EE型电感器相等，然后分别进行电磁兼容检测，测量时同样先亮灯5分钟后再进行测量。其测量情况传导骚扰见图7与图8，辐射骚扰见图9与图10。
通过对节能灯上使用传统EE型与UUI新型电感器在电磁兼容EMC的检测和对比，我们可以看出，在节能灯上用UUI新型电感器替代传统的EE型电感器工作时，在各频率段产生的电磁干扰波的dB值，基本与使用传统的EE型电感器保持一致，并不会使节能灯的电磁兼容变差。 

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