专利名称：增强式倍压整流荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光灯，特别涉及一种采用倍压电路的增强式倍压整流荧光灯。
一般来讲，荧光灯的光效率及寿命比白炽灯高，所以现作为主要的人工光源来使用，而上述荧光灯也与普通的放电灯一样，具有负阻抗特性，并且放电开始时的电压很高，为了稳定启动，需要一个限制管电流的同时，能得到放电开始电压的荧光灯启动电路。
如
图1所示，是公知的荧光灯原理图，从该图中可以看出，荧光灯的启动至少需要在灯管两端施加高压，以形成高压放电而使荧光灯管发光，因此需要一个镇流器和一个启辉器，亦即一个启动电路。
但是，根据这种启动原理，人们进行了很多改进，根据启动方式不同，荧光灯的启动电路可分为启动器式荧光灯启动电路、快速启动式荧光灯启动电路、瞬时启动型荧光灯启动电路以及半导体启动式荧光灯启动电路。
上述启动器式荧光灯启动电路，是用启动器对荧光灯两边负电极进行预热，在启动器的接点分离的瞬时，根据扼流线圈产生高压脉冲电压启动荧光灯，而点亮荧光灯后电压变低，启动器停止动作。
上述快速启动式荧光灯启动电路，是在稳定器上另缠有电极加热用线圈，且按开关的同时电极加热电流开始流通，等到上升至一定程度的电极温度后启动电压变低时，荧光灯自然点亮。
上述瞬时启动型荧光灯启动电路，是给荧光灯加高电压，在不对灯丝进行预热的情况下，瞬时点亮荧光灯，但其灯管比普通的预热启动型的荧光灯细而长，属于管末端具有一个管脚的热负极型，由使用磁漏变压器的电路来启动荧光灯。
半导体启动式荧光灯启动电路，是包括启动用半导体元件，以启动用半导体元件的开关作用或者负极加热用线圈对两端负极进行预热，并以启动用半导体元件的开关作用点亮荧光灯，在启动过程中，由荧光灯电流及负极加热用线圈对负极进行加热。
但上述启动器式荧光灯启动电路，存在荧光灯启动器的点灯速度慢及故障频繁的问题。快速启动式荧光灯启动电路，由于是具有负电极预热线圈的变压器结构，不仅尺寸较大且重量较重，发热及功率损耗也大，并且需使用特定的快速专用荧光灯，在寒冷地带存在不宜启动的问题。
并且，瞬时启动型荧光灯启动电路制造成变压器结构，因此尺寸大又比较重，发热和功率损耗比较大，而且又必须使用特定的细管荧光灯(FSL)的问题。而半导体启动式荧光灯启动电路属于一般触发方式的电路，存在因预热方式及以几个触发脉冲长时间启动不稳定的荧光灯而产生的问题。
而且，上述各启动电路因为各种现场的特殊性，即在热、冷、灰尘、地震的情况下、在潮湿的隧道中或工场等地区，经常会出现管脚的接触不良的情况，由此导致荧光灯不能顺利动作的问题。
由上可知，现有的各种启动电路，前者能耗高、启辉慢；后者结构复杂、造价高、寿命短，成本高；而且普通灯管在一个管脚的灯丝损坏的情况下即不能使用，造成灯管寿命缩短。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种增强式倍压整流荧光灯，其主要是将倍压整流电路应用于荧光灯启动电路，不仅结构简单、启动速度快、而且寿命长、成本低、易于生产，并可有效地降低电网的无功电流和无功功率，提高功率因子。
为实现本发明的目的，我们提出一种增强式倍压整流荧光灯，其由启动电路和荧光灯管所组成，其中所述的启动电路是一个倍压电路。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中在所述的荧光灯管中至少引入一导线，该导线的一端连接在所述荧光灯管一端的灯丝引入线上，另一端为自由端或通过一绝缘体来定位。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中所述导线沿灯管延伸，且与灯管内壁相距一定间距、或靠着灯管壁。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中在所述的荧光灯管中还引入另一导线，该导线的一端连接在所述荧光灯管的另一端的灯丝引入线上，沿着灯管延伸，与灯管内壁相距一定间距、或靠着灯管壁，另一端为自由端或通过一绝缘体来定位。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中所述的导线为金属导线。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中所述的倍压电路由两个二极管、两个电容所组成，另外还有一个电阻，其中，两个二极管反向并联在交流电源的一输入端，一个二极管的正端连接交流电的输入端点，负端连接在电阻的一端，另一个二极管的负端连接在交流电源的输入端，正极连接在电阻的另一端，且在电阻的两端分别通过两个电容与交流电源的另一端连接，而电阻的两端分别与荧光灯管的两端的一个管脚连接。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中所述倍压电路中的电阻的两端分别与荧光灯管两端的两个管脚同时连接。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中所述倍压电路的电容的值的范围是0.3μF至5μF。
所述的增强式倍压整流荧光灯，其中所述倍压电路的电阻的阻值范围是0.1MΩ至5MΩ。
所述的增强式荧光灯，其中所述倍压电路中的二极管的型号是IN4001-IN4010。
该荧光灯的优点在于结构简单、成本造价低、起辉快、工作电压稳定、降低能耗、使用寿命长，可降低电网的无功电流和无功功率。并可替代原有的电子直接式和电感预热式荧光灯。
采用以上技术，可以替代原有荧光灯上使用的电子直接式或电感预热式镇流器和启辉器，达到结构简单、成本造价低、降低能耗、起辉快、增加发光稳定度、延长荧光灯管的使用寿命。与原来的电感预热式镇流器和启辉器比较，本发明在重量方面减轻了70％，体积减小了60％，造价降低50％，在能耗方面，可降低30％～80％，平均使用寿命可提高300％；与原有电子直接式镇流器比较，电子元件个数约减少80％，成本造价可降低70％，能耗降低20％～50％，体积和重量降低50％，平均使用寿命可提高500％。该荧光灯在正常情况下使用，灯管的设计使用寿命为3年以上。
具体实施例方式
为进一步说明本发明的技术特征和优点，现结合最佳实施例详细说明如下如图3所示，是本发明的荧光灯结构图，从图中可以看出，该荧光灯主要包括启动电路部分和荧光灯管部分该启动电路部分为一倍压整流电路，由二极管G1和G2、电容C1和C2所组成，另外还有一电阻R1，其中，二极管G1和G2反向并联在交流电源的一输入端，二极管G1的正端连接交流电的输入端A点，负端连接在电阻R1的一端B，二极管G2的负端连接在交流电源的输入端A，正极连接在电阻R1的另一端C，且在B点和C点分别通过电容C1和电容C2与交流电源的另一端连接；该荧光灯管的两端分别由一灯丝所组成，且在其中一根灯丝的引入线上引入一金属导线，该导线最好沿荧光灯管延伸，并与其管壁相距一定距离、或靠着灯管壁，另一端为自由端，其长度最好延伸到灯管的另一端，并通过一绝缘材料固定在灯管壁或灯管的另一端上，其荧光灯管的两端的两个管脚的一个分别与电阻R1的两端B和C点连接，也可以两个管脚同时分别与电阻R1的两端B和C点连接。
上述的荧光灯管，其金属导线可以是直的金属导线，也可以是螺旋状延伸的金属导线；其长度可到灯管的另一端，也可以是任意长度。另外，引入金属导线的一端，其原有的灯丝也可不要；或者，灯管两端的灯丝都不要，而分别引入两根导线，也可使灯管达到本实用新型的目的。
另外，对于只有一个连接端的荧光灯管，也可在其管内的一个灯丝引入线上引入一金属导线，同样可以使荧光灯达到本实用新型的目的。
该启动电路的工作过程是这样的如图3所示，荧光灯启辉前，接入有效值为220V的电路中，其中在正半周二极管G2导通，电容C1充电至峰值+380V，在负半周二极管G1导通，电容C2则充电至峰值-380V，BC两点电压则为760V左右，如图4所示，这一瞬时高电压，足可以使荧光灯管内的汞原子电离，激发灯管内壁的荧光粉而发光，达到启辉导电之目的；由于灯管被启辉、电路导通，此时电容C1和C2在充电时已经不能充至峰值，而随着灯管内电流的增大，BC两点电压而随着降低，直至灯管正常点亮，灯管两端电压稳定在120V±10V。经示波器检测，此过程自接通电源开关至荧光灯被启辉所需的时间为3个周波，每个周波为0.02秒，合计所需时间为0.06秒，使人的感觉与电源开关同步；另外，该电阻R1的作用是当关闭荧光灯时，由于电容的放电作用较慢，灯管两端往往需要5分钟的放电时间，为防止关电后维修人员有带电的感觉，因此用电阻R1来快速放电。
该启动电路可用于普通荧光灯管，但由于此时灯管电源已由交流变为直流，单方向导电，对灯管寿命和工作稳定性均有不良影响。但是为了克服上述不良影响，本发明在荧光管内引入1根导线，该导线与荧光灯的任一端的灯丝引入线连接，且沿着灯管延伸至另一端并与灯管壁有一定间距、或靠着灯管壁，其作用一是提高了电场的激励效果，二是缩短了离子在管内的迁移距离，三是增加了电子发射的面积，从而使灯管的使用寿命延长。
由于在荧光灯的一端引入导线，使该荧光灯管有正负极之分，给使用带来不便，为方便使用者，且进一步提高灯管的使用寿命，我们在灯管的另一端也引入一根导线，该导线与前面引入的导线即可平行，也可相交、但不相连，且该导线也与灯管壁间隔一定间距、或靠着灯管壁，这样用户就可以象普通灯管一样使用，而无需辨别正负极。
另外，从本发明的结构中可以看出，由于该灯管两端的灯丝并不像现有公知的电路结构一样需要形成电回路，因此，如果灯管内的灯丝断了仍能正常工作，发光照明，其性能不会因此受到影响，因此可延长灯管的使用寿命。
本发明在灯管内接入一根或2根导线，但原灯管内的其它结构不变，其目的是在于考虑到本发明提供的灯管在原有灯具上也可以更换使用，同样可以提高它的稳定性和使用寿命，但是该灯管的钨丝烧断后，在原有灯具上就不能继续使用了，而在本项发明中就可继续使用，而且不影响其性能。
由于本发明没有采用扼流线圈作为镇流电路，而是采用一种倍压电路作为荧光灯的启动电路，因此，该增强式倍压整流荧光灯的功率因数是容性的，经示波器测试该荧光灯的电流与电压夹角为负值，COSφ＝0.35～0.5之间，电压滞后，而原有各种荧光灯的功率因数都是感性的，据查电流与电压夹角为正值，COSφ＝0.34～0.52之间，电压超前，其比较结果见图5，而有功功率和无功功率的计算公式如下有功功率P＝IU*COSφ (瓦)无功功率Q＝IU*Sinφ (乏)其中I为电流，U为电压，φ为电流与电压的夹角。
如图5所示，当φ1＞0时，为感性负载，此时Q1＞0；当φ2＜0时，为容性负载，此时Q2＜0，本发明通过示波器测量的电流与电压夹角φ2＝-60～-69.5°电压滞后，角为负值，COSφ2＝0.3 5～0.5之间，为容性负载。由此可见，使用倍压电路改变了原有荧光灯的感性负载，达到了降低输电网路无功电流和无功功率的目的。
另外，增强式倍压整流荧光灯还可降低能量的消耗，原荧光灯的镇流器，它虽然不发光，但是消耗能量不少，参见图2，为公知荧光灯的电压矢量三角图，从图2中可以看出，电网供给灯具的电压为220V，灯管上的电压降为120V，而在原镇流器上的电压降为184V，也就是说，大部份电压是降低在不发光的镇流器上，原镇流器是与灯管串联的，流过的电流相等，所以，大部份能量消耗在不发光的镇流器上，原荧光灯的电光转换效率只有20％，80％的能量是不发光的。
而本发明采用倍压整流电路原理，即倍压启辉，检波供电，大大降低了灯管以外的能量消耗，提高了电光转换效率。
增强式倍压整流荧光灯启辉时间快，经示波器检测，自接通电源开关至荧光灯被启辉所需时间为3个周波，每个周波为0.02秒，合计所需时间为0.06秒，使人的感觉与电源开关同步。
通过实验可知，该荧光灯电路所使用的二级管G1、G2型号为1N4001至IN4010或类似产品。使用的电容器C1、C2参数最好为0.3μF至5μF。电阻R1的参数最好为0.1MΩ至5MΩ。
虽然本发明给出以上的较佳实施，然其并非用于限定本发明，任何熟悉此项技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可进行某些变动与润饰，但都应包含本发明的权利要求所界定的保护范围内。
权利要求
1.一种增强式倍压整流荧光灯，其由启动电路和荧光灯管所组成，其特征在于所述的启动电路是一个倍压电路。
2.如权利要求1所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于在所述的荧光灯管中至少引入一导线，该导线的一端连接在所述荧光灯管一端的灯丝引入线上，另一端为自由端或通过一绝缘体来定位。
3.如权利要求2所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述导线沿灯管延伸，且与灯管内壁相距一定间距、或靠着灯管壁。
4.如权利要求2所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于在所述的荧光灯管中还引入另一导线，该导线的一端连接在所述荧光灯管的另一端的灯丝引入线上，沿着灯管延伸，与灯管内壁相距一定间距、或靠着灯管壁，另一端为自由端或通过一绝缘体来定位。
5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述的导线为金属导线。
6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述的倍压电路由两个二极管、两个电容所组成，另外还有一个电阻，其中，两个二极管反向并联在交流电源的一输入端，一个二极管的正端连接交流电的输入端点，负端连接在电阻的一端，另一个二极管的负端连接在交流电源的输入端，正极连接在电阻的另一端，且在电阻的两端分别通过两个电容与交流电源的另一端连接，而电阻的两端分别与荧光灯管的两端的一个管脚连接。
7.如权利要求5所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述的倍压电路由两个二极管、两个电容所组成，另外还有一个电阻，其中，两个二极管反向并联在交流电源的一输入端，一个二极管的正端连接交流电的输入端点，负端连接在电阻的一端，另一个二极管的负端连接在交流电源的输入端，正极连接在电阻的另一端，且在电阻的两端分别通过两个电容与交流电源的另一端连接，而电阻的两端分别与荧光灯管的两端的一个管脚连接。
8.如权利要求7所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述倍压电路中的电阻的两端分别与荧光灯管两端的两个管脚同时连接。
9.如权利要求7所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述倍压电路的电容的值的范围是0.3μF至5μF。
10.如权利要求7所述的增强式倍压整流荧光灯，其特征在于所述倍压电路的电阻的阻值范围是0.1MΩ至5MΩ。
11.如权利要求7所述的增强式荧光灯，其特征在于所述倍压电路中的二极管的型号是工N4001-IN4010。
全文摘要
本发明提出一种增强式倍压整流荧光灯，其由启动电路和荧光灯管所组成，其主要特点是其启动电路为一个倍压电路，利用倍压电路输出的高电压启动荧光灯，且在所述的荧光灯管中至少引入一导线，该导线连接在所述荧光灯管一端的灯丝引入线上，沿灯管延伸，且与灯管壁相距一定间距、或靠着灯管壁；而该倍压电路由两个二极管、两个电容所组成，另外包括一电阻，并分别与荧光灯管的两端的一个管脚连接或与荧光灯管两端的两个管脚同时连接，这样使本发明提出的增强式倍压整流荧光灯结构简单、成本造价低、能耗降低、且起辉快、增加发光稳定度、可延长荧光灯管的使用寿命。
文档编号H01J61/02GK1400626SQ01125040
公开日2003年3月5日 申请日期2001年7月30日 优先权日2001年7月30日
发明者李增水, 原所良 申请人:原所良