专利名称：一种低谐波畸变的直流荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明灯具，特别是涉及一种低谐波畸变的直流荧光灯。
背景技术：
市场上应用多年的荧光灯照明技术，与荧光灯相配的镇流器主要有由电感或电感、电容(串联或并联)组成的无源镇流器和由电子元器件组合而成的有源电子镇流器两大类。电子镇流器目前应用较广的是高频电子镇流器。直流电子镇流器只是近几年出现的绿色照明光源的荧光灯镇流器。
直流荧光灯由于具有无频闪、无电磁辐射干扰，保护人的视力健康等特点，是比较理想的光源。但由于直流荧光灯管的技术难关未突破，目前只有台灯用的小功率直流电子镇流器被广泛应用，但对于大功率(25W以上)的直流荧光灯技术尚未被突破，主要是大功率的直流荧光灯管沿用几十年未变的老结构，在使用中会产生严重的灯管阳极暗区，影响亮度，启辉困难，与之相适配的直流电子镇流器技术虽有所改进，如中国专利“一种无频闪直流荧光灯”(专利申请号002634082)提出了适用于大功率的直流荧光灯管和专门设计的直流电子镇流器，但此专门设计的直流电子镇流器的直流限流电路中，采用电容C1和电阻R1组成的并联电路，由于交流电流流过电容是以充放电的形式进行的，所以在电源接通的瞬间，流过电容的电流很大，产生一个尖脉冲，然后以指数速度下降到“零”。这样就使输入电流波形发生畸变，也即产生高次谐波。这种电路的总谐波含量达不到国际电工委员会关于“低压电器及电子设备发出的谐波电流限值”(设备每相输入电流≤16A)的IEC标准，从而限制了此项技术的推广应用。另外，该镇流器技术在启辉电路和电子滤波电路中还存在振荡频率不高和电子元件多余等值得改进的地方。
发明内容
本发明“低谐波畸变的直流荧光灯”所要解决的技术问题是要设计一种适用大功率(25W以上)的直流荧光灯管和与之相配套的低谐波畸变的电子镇流器要基本上能消除灯管阳极暗区问题和低压启辉困难问题，使之成为实用的，符合国际电工委员会IEC标准的直流荧光灯。
本发明“低谐波畸变的直流荧光灯”的技术方案是这样实施的专门设计一种有较大直流压降(120V～150V)的长管型直流荧光灯管；专门设计为上述荧光灯管相应配套的，同时也适用低功率荧光灯管的低谐波畸变的直流电子镇流器。
本发明“低谐波畸变的直流荧光灯”的具体实施由直流荧光灯管3，与之相适配的低谐波畸变的直流电子镇流器2和灯架1三部分组成。
(一)直流荧光灯管3是一双层密封的圆柱形长管，内管36内壁上涂有荧光粉，管内抽真空后充一定量的氩气，灯丝34通过内管芯柱33和外管芯柱32由引线连接，并连接到外管37的灯脚31上，外管37是一密封玻璃管，管内抽真空，使内管36和外面的空气隔绝，以利保温，外管37和内管36之间由支架35相对固定。
(二)低谐波畸变直流电子镇流器，主要是由直流限流电路，启辉电路，电子滤波电路三部分组成。其中直流限流电路把输入的220V交流电变换成一定值的直流电压、电流，供给启辉电路。
启辉电路产生高频电压去启辉直流灯管，并给直流灯管灯丝预热。启辉后，通过高频变压器把来自直流限流电路的直流电供给直流灯管，维持其正常工作。
电子滤波电路它是和直流灯管串联的，起滤波作用。
低谐波畸变直流电子镇流器的具体技术方案是由以下电路来实现的。
1、直流限流电路(附图虚线框I)，交流电经电感L限流后，通过二极管VD1→VD4桥式整流成脉动直流电，再由电容C1滤波后成为比较平滑的直流电供给启辉电路。输出电压值由灯管管压降决定。电感L起限流降压作用。电阻R1是泄放电阻。
众所周知，电感的特点是其通过的电流不能突变，即在电源接通的瞬间，电感上通过的电流是由0逐渐增大的；而当电源断开时，电感上通过的电流也不是立即消失，而是逐渐减小的。因此，由于电感的存在，桥式整流的二极管上流过的电流要比没有电感时的导通时间长。正确选用电感的参数，可以使输入电流波形接近正弦波。也就是说，实现了低谐波畸变。电路中的电感选用与相配荧光灯管相同功率的交流荧光灯用的电感。
2、启辉电路(附图虚线框III)，它产生大于600V的高频高压去点燃荧光灯。启辉高压由高频变压器升压而成。由三极管VT1，二极管VD5，电阻R2、R3，电容C4及高频变压器T组成的变压器耦合振荡电路，产生高频电压。其中一路通过升压绕组输出大于600V的高频电压到荧光灯管的阳极灯丝，去点燃荧光灯；另一路通过振荡绕组到荧光灯管阴极灯丝，供灯丝预热。由于振荡绕组和荧光灯管阴极灯丝是串联的，因此，只要电路一振荡，就有电流流过灯丝。一旦荧光灯管点燃，由于负载加重，振荡自行停止，来自直流限流电路正极的直流电通过高频变压器T的反馈绕组和高压绕组输入到荧光灯管的阳极灯丝。振荡频率由电容C4及与C4并联的高频变压器T的振荡绕组的电感值决定。三极管VT1通过二极管VD5接至电子滤波电路构成直流通路。
3、电子滤波电路(附图虚线框II)，由三极管VT2，电阻R4、R5、R6，电容C3、C5，组成的电子滤波电路是确保荧光灯无频闪的主要电路。通过改变电阻R4、R5的阻值，可使电子滤波电路工作在最佳状态，此时滤波效果最好。
经过改进的本发明低谐波畸变直流电子镇流器较一般直流电子镇流器适用性强，适用各种大小功率，各种形状的荧光灯管，具有明显的效果，可以从三个方面体现出来(一)在直流限流电路中采用电感L来限流可以使输入电流波形接近正弦波，实现了低谐波畸变的要求，同时又使镇流器的温升降低；(二)本发明的镇流器的启辉电路采用高频变压器升压形式，不但使三极管的耐压要求降低，而且可根据不同荧光灯管对启辉电压的要求很方便的来调整有关参数，而电路本身可不作改变，而且变现有技术的振荡回路在集电极回路和反馈回路在基极回路，为振荡回路在基极回路、反馈回路在集电极回路，这样一变换，使本电路的振荡频率提高了约一倍，振荡电压幅度也高了不少。对荧光灯管灯丝预热和灯管启辉更有利，同时可延长灯管使用寿命；(三)本发明的直流电子镇流器还将电子滤波电路设置在荧光灯管和电源负极之间，在滤波效果相同的情况下，使元器件的耐压要求降低，这不但使体积减小，而且降低了产品成本，提高了可靠性。
内外管结构的直流荧光灯管的设计解决了大功率直流荧光灯的推广应用，改进的直流电子镇流器也可消除各种功率、各种形状灯管阳极暗区的顽症，增加了亮度，延长了灯管的使用寿命。
本发明“低谐波畸变的直流荧光灯”共有三幅附图，现分别作简略说明图1本发明的灯具结构示意图；图2本发明的双层密封直流荧光灯管的结构示意图；图3本发明的低谐波畸变的直流电子镇流器的电路图。
附图中的图号标记分别代表如下名称1—灯架2—直流电子镇流器3—双层荧光灯管31—灯脚32—外管芯柱33—内管芯柱34—灯丝35—支架36—内管37—外管I—直流限流电路II—电子滤波电路III—启辉电路具体实施方式
(一)结合附图2和附图3，举例说明本发明的一个双层无频闪直流电子荧光灯的实施例在一件铝质材料制成的光亮铝板灯架(1)的下方，安装功率为40W的双层密封直流荧光灯管(3)该荧光灯管(3)的内管(36)的直径为15毫米(T5)，长度为1100毫米，两端和内管芯柱(33)密封连接；外套外径为28毫米(T8)，长度为1200毫米的外管(37)，两端和外管芯柱(32)密封连接，内外管都抽真空，内外管之间用绝缘材料的支架(35)相对固定，内管(36)内层涂荧光粉及充上一定量氩气。灯架(1)的上方安装按图3电路图组成的直流电子镇流器，其组成的电子元件的相关参数如下
电阻R1为330KΩ，R2为200Ω，R3为220KΩ，R4、R5为调试电阻，R6为10Ω；电容C1为150μF/450V、C3为22μF/50V、C4为0.01μF/630V、C5为1000μF/25V；电感L选用40W交流荧光灯用的电感；三极管VT1-VT2为13005；二极管VD1-VD5为1N4007。
(二)一种11W的单U型管无频闪直流电子荧光灯，其配用的直流镇流器按附图3的电路图连接，各电子元件的参数如下电阻R1为330KΩ，R2为200Ω，R3为220KΩ，R4、R5为调试电阻，R6为10Ω；电容C1为47μF/450V、C3为22μF/50V、C4为0.01μF/630V、C5为1000μF/25V；电感L选用11W交流荧光灯用的电感；三极管VT1-VT2为13005；二极管VD1-VD5为1N4007。
(三)一种18W的双U型管的无频闪直流电子荧光灯，其配用的直流电子镇流器按附图3的电路图连接，各电子元件的参数如下电阻R1为330KΩ，R2为200Ω，R3为220KΩ，R4、R5为调试电阻，R6为10Ω；电容C1为47μF/450V、C3为22μF/50V、C4为0.01μF/630V、C5为1000μF/25V；电感L选用18W交流荧光灯用的电感；三极管VT1-VT2为13005；二极管VD1-VD5为1N4007。
(四)一种32W的单环形管的无频闪直流电子荧光灯，其配用的直流电子镇流器按附图3的电路图连接，各电子元件的参数如下电阻R1为330KΩ，R2为200Ω，R3为220KΩ，R4、R5为调试电阻，R6为10Ω；电容C1为150μF/450V、C3为22μF/50V、C4为0.01μF/630V、C5为1000μF/25V；电感L选用32W交流荧光灯用的电感；三极管VT1-VT2为13005；二极管VD1-VD5为1N4007。
权利要求
1.一种大功率的由内管(36)、外管(37)、支架(35)、灯丝(34)、内管芯柱(33)、外管芯柱(32)、灯脚(31)等组成的双层直流荧光灯管(3)和灯架(1)及直流电子镇流器(2)组成的低谐波畸变的直流荧光灯，其特征在于直流电子镇流器(2)是由直流限流电路(I)、启辉电路(III)和电子滤波电路(II)三部分组成，并与双层直流荧光灯管(3)串联连接。
2.根据权利要求1所述的低谐波畸变的直流荧光灯，其特征在于所述的直流电子镇流器(2)的直流限流电路(I)是由电感L、电容C1、电阻R1、二极管VD1-VD4组成的桥式整流限流电路，它的输出端接启辉电路，负极接地。
3.根据权利要求1所述的低谐波畸变的直流荧光灯，其特征在于所述的直流电子镇流器(2)的电子滤波电路(II)是由电容C3、C5，电阻R4、R5、R6和三极管VT2组成，与启辉电路(III)的二极管VD5和三极管VT1相接，构成直通电路。
4.根据权利要求1所述的低谐波畸变的直流荧光灯，其特征在于所述的直流电子镇流器(2)的启辉电路(III)是由三极管VT1、二极管VD5、电阻R2、R3、电容C4及高频变压器T组成的变压器耦合振荡电路，其中一路通过振荡绕组与荧光灯阴极灯丝连接；另一路通过升压绕组与荧光灯管的阳极灯丝连接。
全文摘要
本发明涉及一种由内管(36)，外管(37)，支架(35)，灯丝(34)，内管芯柱(33)，外管芯柱(32)，灯脚(31)等组成的双层直流荧光灯管，适用大功率的照明灯具技术，特别是涉及一种低谐波畸变的无频闪直流荧光灯技术，其与之相适配的直流电子镇流器由直流限流电路(I)、启辉电路(III)和电子滤波电路(II)组成，以电感来限流的技术使本发明的电子镇流器其电源电流波形失真小，并符合国际电工委员会IEC标准[谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)]使本发明电子镇流器技术适用任何功率、任何形状的直流荧光灯管，在使用中不产生灯管阳极暗区，且电路简单，无频闪，无高频电磁干扰，保护人的视力健康，是一种经济、可靠、适用推广的新技术。
文档编号H05B41/14GK1409582SQ01126798
公开日2003年4月9日 申请日期2001年9月18日 优先权日2001年9月18日
发明者唐筱花, 高杰, 金玉泉 申请人:高杰, 唐筱花, 金玉泉