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随着生活和科技水平的巨大进步,我国用水量剧增,产生了大量的生活和工业废水。为了促进水资源的可持续发展,必须通过污水处理的方式实现水资源的处理与可循环再利用。用紫外线灯产生的紫外辐射进行污水处理具有高效、节能、无副产物且成本较低的优势。然而,现在市场上的紫外线灯存在有效辐照度低、灯丝烧损严重、有效寿命低等问题。针对这些问题,提出一种综合考虑UVC辐照度和灯有效寿命的科学的设计方法。主要研究内容包括:首先,为了对紫外线灯气体放电等离子体进行描述和研究,对等离子体特性进行推导和分析,包括热电子发射、电子和离子在气体中的运动、双极性扩散、热量传递分析以及耦合速率方程等。基于推导和分析结果,分析汞原子激发辐射和UVC辐射功率与相关设计参数的关系。为了验证理论分析的正确性,通过实验得到不同灯功率下的UVC辐照度和“光效”,分析灯端参数对两者的影响。针对紫外线灯存在的UVC辐照度低和有效寿命短等问题,综合考虑UVC辐照度、“光效”和灯寿命等因素,为紫外线灯及其驱动提出科学的设计方法。之后,对紫外线灯的电极模型进行推导,包括等效功率模型、等效电压模型。同时,结合谐振特性分析和稳态工作模式分析,研究电子镇流器的半桥LCC谐振拓扑。为了延长灯的有效寿命,实现电极热点位置的迁移,提出优化的半桥LCC拓扑,并用PSIM进行仿真验证。基于以上分析,综合考虑灯的UVC辐照度、“光效”、有效寿命和调光设计,设计额定功率为120W的高频电子镇流器样机,包括EMI滤波器、全桥整流电路、Boost-PFC电路、半桥LCC电路和相应的控制及驱动电路的设计。为了在灯老化时可以实现电极热点位置的迁移,提出投切电容的优化方案并进行实现。在额定功率下,该镇流器的效率为90.5%,PF值为0.981。最后,为了解决传统紫外线灯电子镇流器设计无法实现功率调节的问题,实现紫外线灯UVC辐射剂量可调,设计0-10V模拟电压调光电路,并通过实验进行验证其线性度,得到有效辐照度和光效的提升率。同时,考虑到工业应用中多组灯同时调光的需求,对多组紫外线灯及其镇流器实现模拟电压组网调光方案。