節能燈生產中的問題與解決方法探討

1　我國節能燈生產主要存在的問題

我國節能燈生產發展迅猛,每年以30% ～40%的速度增長,目前其規模在世界上所占的比重已達80%左右。但遺憾的是,我國的節能燈生產仍然存在許多問題,我國只能算是節能燈生產大國,而不是強國。根據筆者在節能燈生產公司多年工作中的觀察,我國的節能燈生產主要存在以下幾個問題:

(1)我們沒有自己的能夠占領世界市場的知名品牌。國內一些規模較大的企業和公司基本上是為國外的照明公司或銷售公司做貼牌生產,作為他們的加工基地,以對方指定的品牌在國內銷售或銷往國外,使他們既占有了國內及國外的市場,又攫取了大量的利潤,而國內公司只賺取少額的加工費用。這無疑是為他人做嫁衣裳,實在是一個亟待解決的大問題。同時,在國內市場上,我們也沒有大眾耳熟能詳的國內知名節能燈品牌,以致在選購節能燈時,人們很難像選其他家電產品一樣,將一些熟知的節能燈品牌作為參考。

(2)目前節能燈的電路大多采用半橋逆變電路,使用磁環變壓器,而全面了解和掌握磁環的性能對一般工程技術人員來說是一件十分困難的事。如何正確選用磁環使之與逆變電路達到良好的匹配、減少電路中的損耗和發熱、提高燈的壽命,對許多從業者來講仍然是一個令人頭痛的問題。而且磁環的測試和加工工藝十分繁瑣,要占用很多人力和工時,在我國勞動力日趨緊缺、人工費用上漲的情況下,使用磁環的生產成本較高。

(3)目前生產節能燈的公司缺少合適的技術人員補充。現有的大學畢業生,或者在校所學的內容與現有的生產要求脫節很大,在生產中起不到應有的作用、發揮不出應有的水平,而為公司所棄用;或者由于待遇問題、學不致用問題,自動離職,另謀他就,公司很難留住合用的技術人才。現有大多數中小企業的技術人員,整體水平不夠高。不少人是從維修行業轉行過來,憑過去的一些一知半解的電子知識和經驗,再加上工作中的摸爬滾打,累積了有關節能燈的知識和經驗。有的人悟性較高,能夠解決仿制和生產中遇到的一些問題,但他們也只能依樣畫葫蘆,按已知的樣品模仿制造,要依靠他們來達到產品創新是十分困難的,也是不現實的。

(4)由于上述(2) 、(3)中所述的原因,目前節能燈產品的質量水平良莠不齊。質量差的節能燈的平均壽命很短,用不了幾個月就會損壞。這讓使用節能燈的居民失去了信心,給國家推行節能減排政策和推廣使用節能燈的工作造成了很大的阻力。

2　對上述問題解決方法的討論

為了解決以上問題,筆者提出了以下一些尚不成熟的看法。

2.1　由集成電路的生產廠家生產一種具有自主知識產權的集成芯片。

這種芯片應具有以下功能:

(1)具有RC自激振蕩,由它產生的方波去驅動半橋逆變電路,讓半橋逆變電路僅有功率驅動作用,而不再有自激振蕩作用,省去磁環。這樣,設計者就能很容易地通過改變RC參數來設置振蕩頻率,并且其工作頻率能在全輸入電壓范圍內保持恒定,不像用磁環時頻率要受電壓變化的影響,電壓高時頻率降低,功率變大,發熱加重,造成電路整體不可靠。

(2)具有無功耗的燈絲預熱功能,通過IC內部電路,使工作之初頻率按3段(或2段)變化,由高到低,到燈絲預熱溫度合適時,再使頻率由高到低快速掃頻,來觸發和點亮燈管。這種方法對燈絲有很好的預熱和保護作用,又不消耗功率,很容易使燈的壽命提高1 倍, 如不加預熱的現有燈的壽命可以達到5 000h,而加上預熱功能將其壽命進一步提高到10 000h是沒有困難的。目前的節能燈很少采用預熱措施,即使采用,也是采用有功耗的PTC電阻,既增加了發熱,又降低了光效,而且這種預熱方式與燈絲的冷阻有很大關系,往往達不到良好的預熱。而采用掃頻預熱法,可以消除以上這些缺點,取得良好的預熱效果。

(3)具有自動的零電壓開關( ZVS)功能,即在半橋下管電壓為0時讓驅動信號加到下管,才有電流出現,以減少損耗。否則,在下管電壓沒有下降為0時如有電流出現,三極管集電極電壓和電流的乘積很大,功耗會很大,管子將因過熱而損壞。現有的電路之所以不可靠,主要的原因就在于采用磁環時,很難通過調節元件參數做到零電壓開關(何況有的人可能根本沒有意識到這個問題) 。而采用IC電路,通過檢測半橋中點電壓,可以很容易檢測到非零電壓開關狀態,并由IC電路內部電路通過調節兩管導通之間的死區時間而自動地予以消除,這樣就會大大提高燈的品質。

通過預熱和零電壓開關2項措施,能夠大幅度提高燈的品質和壽命。

(4)具有半橋逆變電路所需要的2個開關管,不用在外電路上另接2個開關三極管,在電路的組裝上可以大大簡化,所占的面積大大減少,有利于節能燈的小型化。低瓦數的燈的電路板甚至可以放在E27的燈頭里,做蠟燭燈很方便。緊湊型熒光燈的電路如圖1所示,可以看出,此電路是十分簡單的,除電解電容C1、電感L外,全部可以用貼片元件,采用并不十分復雜的貼片機和回流焊機,可以組成產量很高的組裝線,用的人工很少,并且能夠生產出質量可靠而性能又十分一致的節能燈。

使用IC芯片,無疑會把現有節能燈的質量檔次大大提高一步。

圖1　緊湊型熒光燈電路

目前我國節能燈的年產量大約有40億只,如果能有1 /3的燈采用這種芯片,那么這種芯片的年需求量約在10～15億只左右。以這樣的產量,將其成本降低到節能燈生產公司及消費者可以接受的水平,應該是沒有問題的。目前國外Philip s公司、仙童公司、IR 公司已有這類芯片, 如UBA2024、FAN7710、IR2520D等,但價格較貴,基本在國內市場上都沒有得到大規模的推廣。我國作為節能燈生產的大國,研發具有自主知識產權的這類芯片,技術上應該沒有問題;只要價格合適,再加上產品壽命的提高,推廣起來也應該沒有問題。為了降低成本,筆者建議將這種芯片做成3 檔, 按功率劃分可以分為5 ～11W、13 ～18W、20～25W,這樣就涵蓋了所有低功率因數的燈,供生產者根據需要選用。有15億只或更高的產量做基礎,價格降下來應該是沒有問題的。

2.2　以這種芯片為依托,生產我國自己的品牌產品。

這樣,產品質量和數量都可以大幅提高,使中國制造和中國品牌合二為一,徹底扭轉國內公司為國外公司貼牌生產的不利局面。

2.3　國家應加大節能燈能效標準的推行力度,出臺一些有效政策,把一些不節能的、壽命短的垃圾產品盡快趕出節能燈市場,讓人們都能買到令人放心的節能燈產品。國家還應該出臺一些政策,采用組合、并購的辦法,盡快讓節能燈的生產達到規?；⒓s化,讓一些有能力的公司做強做大,并像其他的家電產品一樣,培育出一批知名品牌,供消費者選用。這個問題政策性很強,但我認為只要有關部門去抓,總會找到一些切實可行的解決辦法。

2.4　在現有的大學、?？啤⒏叩嚷殬I學校和技校中設置有關照明產業的專業,培養各個梯次的照明產業的技術人才,特別是在高等職業技術教育中培養出讓節能燈生產廠家感到合用的人才。筆者多年來一直在南京無線電學校(現改制為南京信息職業技術學院)從事中等專業技術教育,這是一所既重視基礎理論知識教育又十分重視實踐的學校,她的畢業生一直深受用人單位的歡迎。我認為在高等職業技術教育所設置的照明專業中,應該強化電子線路(包括模擬和數字電路)課程的內容,為熟悉電子鎮流器線路和IC電路奠定一定的基礎;設置有關氣體放電燈及節能燈基礎知識的課程,使學生對燈管的性能和特性有所了解;此外還要設置關于元器件的使用、計算機畫圖(使用PROTEL軟件)及編寫文件的知識的課程。學校還應重視學生在校期間的實踐活動,讓他們熟悉鎮流器的各種電路,學會示波器特別是存儲示波器的使用技能,使他們日后的調試工作不是建立在感性基礎上,而是在定量的基礎上,為他們在工廠實際工作奠定一定的基礎。由于儀器、設備的價格現在已經很便宜,設置這樣的專業、增加實踐性環節,所需費用應該不會太大。這樣培育出的畢業生,一定會受到用人單位的歡迎,這才能從根本上改變節能燈生產人才匱乏的現狀。

3　結束語

以上就是我個人對于發展我國節能燈產業的一點看法,可能還很不成熟,這里先拋磚引玉,以供相關部門參考。