灯丝短路型的节能灯的制作方法

灯丝短路型的节能灯的制作方法
【专利摘要】本发明是一种灯丝短路型的节能灯，至少包括一电子式镇流器驱动电路、一荧光灯管、一谐振电感器、一谐振电容器、一直流阻隔电容及二导线；其中，该驱动电路与一输入电源相并联，用于驱动谐振电容器、谐振电感器及直流阻隔电容器所组成的一串联谐振电路；灯管两端内分别设有一灯丝，各灯丝裸露在灯管外的一引线分别连接至谐振电容器的两端，各灯丝裸露在灯管外的另一引线则分别经由该直流阻隔电容连接至该输入电源及经由谐振电感器连接至驱动电路；各导线分别将各灯丝予以短路。即便灯丝断开，驱动电路仍能驱动串联谐振电路，以产生一谐振高电压，点燃该灯管，且于灯管被点燃后，使串联谐振电路随之产生一谐振低电压，维持该灯管的正常点亮运作。
【专利说明】灯丝短路型的节能灯

【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能灯【技术领域】，尤其涉及一种灯丝短路型的节能灯。

【背景技术】
[0002]参阅图1所示，传统节能灯的发光原理是在一密闭的玻璃灯管10内充填氩 (argon，简称Ar)等惰性气体及微量的汞（mercury,简称Hg)，且在灯管10内壁上涂布微粒 荧光层（Phosphor Layer)，该灯管10两端分别设有灯丝101、1〇2,所述灯丝101、102的一端 分别连接至一启动器11 (Starter),另一端则分别通过一镇流器（ballast) 14及一切换开 关15 (Switch)连接至一交流电源16,该启动器11主要由一电容器12及一小霓虹灯13并 联而成，该小霓虹灯13内充满氖气（neon，简称Ne)，且设有二电极131、132,这些电极131、 I32间在休止期间呈开路状态，该启动器11则依下列步骤，点亮灯管1〇 :
[0003] (1)当该切换开关I5被导通后，zj、霓虹灯13内二个电极131、132间的氖气会放 电发热，进而使电极1：32受热而弯曲变形，且与另一电极131接触导通，形成短路，进而使 电流能通过该小霓虹灯13,流经该灯丝101、102,且对灯丝1〇1、1〇2进行加热，令灯丝101、 102因升温发热而产生大量热电子，但是，此时，由于镇流器η的控制，使得灯管1〇两端的 电压，不足以令该灯管10内的电流导通而发光。
[0004] ⑵继而因二个电极m、i32间的短路，使得其间的氖气，因失去电压，而停止放 电及发热，导致电极I32降温，而脱离与另一电极131相接触的状态，瞬间切断了流经该启 动器11、灯丝1〇1、1〇2及镇流器14的电流。
[0005] (3)该镇流器14因电流的突然消失，乃配合启动器丨丨的电容器12,振荡出一高 电压，该高电压大部份由镇流器14所吸收，并在跨越二个灯丝1〇1、1〇2间，维持其电压值 一段时间，该高电压虽不足以点亮灯管10,却足以迫使二个灯丝1〇1、1〇2所产生的热电 子在灯管10内激起光电效应（photoelectric effect),进而令氩进行连锁气体放电（gas discharge),而产生氩离子及氩电子，氩电子所具有的能量，足以令汞进行连锁气体放电， 而孳生大量汞离子及汞电子，且各自飞窜，互相碰撞生灭，终致在灯管10内形成一动态平 衡（equilibrium)的电浆（plasma),此时，由于汞电子携带有紫外光（ ultravi〇let light) 能，当其飞抵碰撞灯管10内壁的荧光层时，荧光层将吸收紫外光能量，而释放出可见光，令 节能灯开始放电发光。
[0006] 由于，荧光层是结晶型结构，各原子定位于晶格中，该晶体结构理论上虽不会改 变，但是，在受到高动能汞离子及氩离子的撞击（bombardment)后，晶格中的原子仍极易逸 出晶格，而导致在该劳光层表面广生非晶层（amorphous layer)，该非晶层不仅会令其失去 发出可见光的功能，更会在该非晶层厚度渐次增大时，使亮度渐次降低。此外，由于汞离子 撞击荧光层后，易发生埋入荧光层内的情形。故，当发生非晶化及汞原子埋入的现象时，荧 光层的发光亮度将随点亮时间递减，此虽为节能灯光衰减的原因之一，但却不致造成节能 灯无法使用。
[0007] 经调查造成节能灯寿终正寝的主要原因，与其点亮次数息息相关，复参阅图1所 示，当镇流器14对两灯丝101、102施加高电压，使灯丝1〇1、1〇2产生的热电子加速撞击灯 管10内气体，以令气体达到游离状态时，因点亮瞬间的大量电子与原子在灯管10内不规则 撞击所产生的喷溅（sputtering)，极易造成两灯丝101、102上涂布的电子粉耗损，故，节能 灯被点亮达一定次数后，电子粉将因喷溅动作，而逐渐被喷溅至邻近灯丝101、102的灯管 两端内壁，造成所谓的"黑头现象"，此时，由于两灯丝101、102上涂布的电子粉已逐渐耗损 待尽，无法产生足以在灯管10内激起光电效应的热电子，节能灯即会在被点亮时，发生闪 烁。反之，若在灯管10被点亮前，灯丝101、102能被预热至足够温度，使得灯丝101、102上 的电子粉因获得足够能量，而在灯丝101、102周围，发射出足够热电子时，后续施加至灯丝 101、1〇 2间的电压无需太高，亦能轻易使灯丝1〇1、1〇2产生的热电子加速撞击灯管10内的 气体，达到气体放电的状态，此种预热灯丝的启动方法，能大幅减少点亮过程中灯丝上电子 粉的损耗。
[0008] 近年来，为改善传统启动器在预热特性上不易控制的问题，业界乃采用了一个 定时电路及受其驱动的功率开关，来取代传统的霓虹启动器，一般称为电子启动器，此类 电子启动器虽能解决预热时间的控制问题，但预热电流与灯管电流仍由电磁式镇流器 (Magnetic Ballast)所产生的谐振电感决定，两者不易独立设计，且电磁式镇流器的铁心 材质为低频硅钢片，具有体积庞大、笨重且效率差等缺点。有鉴于此，业界乃陆续开发设计 出各式电子式镇流器（Electronic Ballast)，以取代前述传统的电磁式镇流器，但这些电 子式镇流器仍必须遵循前述点亮步骤，否则，对灯丝预热的过与不及，仍会影响节能灯的寿 命，扼要介绍几种常见的电子式镇流器及其缺点如下：
[0009] ⑴PTC预热式电子镇流器：参阅图2所示，其基本架构是半桥LC谐振电路，其中 的一正温度系数电阻器 PTC(Positive Temperature Coefficient Resistor)与一谐振电 容器Cr相并联；PTC的特性是在常温下其电阻值可在数欧姆内，但是，当电流通过使其发热 后，PTC的电阻值可突然升高到数百万（Mega)欧姆；业者乃利用PTC的前述特性，使镇流器 于开机时，能利用PTC的低电阻值，而有较大的电流先流过灯管100两端的灯丝，对灯丝加 热，当PTC逐渐被加热到突然变成数百万欧姆，而形同开路状态的过程中，LC谐振电路（由 谐振电感器Lr及谐振电容器Cr所构成）也逐步升高其振荡电压，终至在谐振电容器Cr上 产生一足够让氩气游离的高电压，而点亮灯管100。然而，由于PTC的量产特性并不一致，常 会使灯丝在预热不足的情形下点灯，而让氩离子有很多机会去撞击灯丝，进而导致灯丝逐 渐受损至断开，故，一般PTC预热式电子镇流器仅能使灯管1〇〇维持在约5000次左右的点 亮寿命；再者，由于PTC元件长期处于高温状态（100?130°C )，其所造成的电能耗损至少 约0. 5瓦到1瓦之间，此亦大幅降低了 PTC预热式电子镇流器的整体效能。
[0010] (2)变频预热式电子镇流器：参阅图3所示，其基本架构仍是半桥LC谐振电路，其 中一谐振电容器Cr及一谐振电感器Lr构成了一谐振电路，其预热方式为由一扫频驱动电 路110产生一由高往低的扫频信号，来驱动半桥LC谐振电路，市面上专为此方式设计的1C 相当多，如：Philips UBA2021、International Rectifier IR2156 等，其预热与启动原理 为：刚开机时，该扫频驱动电路110会产生一高于由该谐振电路的谐振频率的驱动信号，让 流过谐振电容器Cr的电流能预热灯丝；此时，由于该谐振电容器Cr上的电压尚不足以点亮 灯管100,故待该扫频驱动电路110所产生的驱动信号的频率逐渐朝该谐振电路的谐振频 率靠近时，流过该谐振电容器Cr的灯丝电流会逐渐变小，该谐振电容器Cr上的电压则会越 来越高，终致点亮灯管100。然而，此一设计思维却存在一盲点，g卩在预热灯丝时，灯丝所产 生的热电子并未累积在灯丝外围，反之，会因该谐振电容器Cr上的交流电压逐渐升高而被 驱散在灯管100中，极易在预热期间，灯管100尚未被点亮，即已在灯管1〇〇中产生电弧放 电电流（glow current)，该电弧放电电流即氩离子撞击灯丝而生成的电流，极易使灯丝上 涂布的电子粉加速损耗。
[0011] 如前所述，电子式镇流器的电路发展至今，其能量传送的基本架构大多为前述半 桥谐振电路，在控制上虽分自激与它激两类，但其电路看起来差异不大，请参阅图4所示美 商GE公司还在贩卖中的爱迪生21W节能灯电路，及图5所示荷商PHILIPS公司还在贩卖中 的HELIX23W的节能灯电路，二者均属自激式振荡电路，图 6所示的美商IR公司用于推广其 控制IC(IR2520D)于节能灯的电路，则属于它激式振荡电路。兹谨针对前述几款电子式镇 流器的电路工作原理及其缺点，分析及说明如下：
[0012] ⑴图4及5所示的自激式电子式镇流器必需设有一启动电路，其启动电路是由 M、R6、C8及DAI (diode for alternating current)所组成，使该镇流器维持振荡的原理 是利用一容易饱和的磁芯，制成一驱动变压器，再利用该驱动变压器来分别驱动这些功率 开关91、92，该驱动变压器包含三个绕组江20、1^21、1^22)，其中初级绕组1^20串接在一谐振 电路上，两个次级绕组L21、L22以相反的极性分别连接在功率开关Ql、Q2的输入端上，当 下臂开关被启动电路导通后，该驱动变压器的磁通量会在正饱和与负饱和之间驱使这些功 率开关Q1、Q2交互导通，而使谐振电感器Lr与谐振电容器Cr组成的一谐振电路振荡起来， 当灯管LAMP还没被点亮前，灯管形同开路，而让谐振电容器Cr上的电压一次又一次的增高 电压，直到灯管LAMP内的氩气被游离，进而导致汞被气化游离所产生的紫外线能激发管壁 的荧光粉，发出可见光，此时，灯管LAMP由于汞已气化并游离，其上的电压随之下降，在高 频下形同一电阻，电路基本上变成电感器及电阻器间的来回振荡，其电流大小由驱动变压 器的饱和电流来决定，其频率主要由谐振电感器Lr的电感与灯管电阻来决定，灯管LAMP就 这样被持续点亮着。图4及图 5所示电路的不同点，是图4在灯管上并联有一颗正温度系 数的电阻器PTC，在常温下它的电阻值在数欧姆之间，在开灯时能通过流经电阻器p TC的电 流，先对荧光灯管LAMP的灯丝进行预热，当电阻器PTC上通过电流而发热后，其电阻值会突 然升高到百万欧姆级，此时，在谐振电容Cr上即能振荡出一高电压来点亮荧光灯管，被预 热过的灯丝会先发射出热电子以阻挡氩离子的撞击，而延长灯丝的寿命，道理如此，但不匹 配的电阻器PTC可能会让氩气不能一次就游离成功，反而使灯丝被更多次的氩离子撞击， 而减短寿命，此或许就是图5所示电路没有加上正温度系数的电阻器PTC的真正原因，此经 实验证明亦如此。
[0013] (2)图6所示的它激式电子式镇流器所使用的半桥功率开关是Power M0S，标示 MHS者为上臂开关，标示MLS者为下臂开关，标示LRES者为谐振电感器，标示⑶C者为平衡 电容器，标示CRES者为谐振电容器，而IR2520D是上下臂半桥控制电路，该上下臂半桥控制 电路一开始会先送出比谐振电感器LRES与谐振电容器CRES的谐振频率还高的频率，然后， 频率开始往下扫，在高频时，谐振电感器LRES与谐振电容器CRES不会谐振起来，此时的电 流会流经谐振电容器CRES及灯丝，而达成灯丝预热的效果，当频率下扫到谐振电感器LRES 与谐振电容器CRES的谐振频率附近时，谐振电容器CRES上便能产生谐振的高电压来游离 氩气，灯管被点亮后，即将驱动频率停在预设的频率上，以持续点亮灯管。
[0014]然而，无论使用前述那一种电子式镇流器的节能灯，当节能灯使用一定期间后，常 会因灯丝断开，无法继续使用，而遭丢弃，此时，其中的电子式镇流器事实上仍完好无缺，殊 为可惜。甚至，由于，节能灯的灯丝都被放在谐振电感器与谐振电容器间的串联位置上，故 当灯丝老化变细时，亦常会在电子式镇流器被启动的瞬间，因谐振电感器与谐振电容器两 边的能量相互拉扯，导致灯丝上即将断裂的部位出现跳火，进而引发电弧，此时，若控制电 路仍持^工作，该电弧所产生的高温极可能烧尽灯丝，甚至，烧毁支撑灯丝的支柱，且让灯 头产生高温而引燃灯头外的塑件，酿成火灾意外，直到该电子式镇流器的电路被烧毁，电弧 才会停止，虽然，引发电弧的机率只有百分之几，然而，一旦引发，则后果不堪设想，且极为 危险。
[0015]至今，业者对于前述引发电弧的问题，几乎都是以驼鸟心态面对，g卩，仅藉使用相 对较弱的功率开关或电子元件，令各式电子式镇流器在灯管老化时能提前烧毁，此一权宜 措施，虽仍可能通过灯管寿终测试，但是，若功率开关的设计未如预期般先烧毁，则失火意 外的危险性仍然存在于各式电子式镇流器中，而无法幸免。由于，这些传统节能灯在寿终正 寝时，都是以断开灯丝或烧毁电路的方式，来结束生命，成为废弃物，不仅造成资源的无谓 浪费，亦对环境造成严重污染。针对此，虽有许多业者曾试图在各式电子式镇流器中增设一 具自我保护机制的芯片及电路，以保护该电子式镇流器，但是，当灯丝断开而导致节能灯寿 终正寝时，其中完好无恙的电子式镇流器仍会随着节能灯被一并丢弃，使得因增设该自我 保护机制所投入的诸多人力、时间及成本变得毫无经济意义。
[0016] 故，如何设计出一种节能灯，除了能在灯丝因老化或瑕疵而断裂时，不会产生高能 量电弧，以避免引发火灾危险外，尚能在灯丝完全断开后，使节能灯仍被继续点亮，直到电 子线路完全无法运作为止，进而大幅增加灯管的点亮次数及使用寿命，使得该节能灯能真 正落实节能环保的目标，即成为本发明在此欲探讨的一重要课题。


【发明内容】

[0017] 本发明要解决的技术问题是：提供一种灯丝短路型的节能灯，以克服现有技术中 灯丝因老化或瑕疵而断裂而产生高能量电弧，容易引发火灾，并且灯管使用寿命相对较短， 以至于造成耗能的技术缺陷。
[0018] 本发明要解决问题的技术方案是，提供一种灯丝短路型的节能灯，至少包括一电 子式镇流器驱动电路、一荧光灯管、一谐振电感器、一谐振电容器、一直流阻隔电容及二导 线；其中，该驱动电路与一输入电源相并联，用于驱动该谐振电容器、谐振电感器及直流阻 隔电容器所组成的一串联谐振电路；该灯管两端内分别设有一灯丝，这些灯丝裸露在灯管 外的一引线分别连接至该谐振电容器的两端，这些灯丝裸露在灯管外的另一引线则分别经 由该直流阻隔电容连接至该输入电源及经由该谐振电感器连接至该驱动电路；这些导线分 别将这些灯丝予以短路。如此，由于该灯管两端的灯丝分别被短路，使得这些灯丝能分别与 该谐振电容器形成一并联状态，因此，即便该灯丝断开，该驱动电路仍能驱动该串联谐振电 路，以产生一谐振高电压，点燃该灯管，且于该灯管被点燃后，使该串联谐振电路随之产生 一谐振低电压，维持该灯管的正常点亮运作。
[0019] 本发明的另一有益效果，是使该节能灯不会在这些灯丝发生断裂瞬间产生高能量 电弧，而引燃塑胶壳，以防止发生火灾的危险。
[0020] 本发明的又一有益效果，是在这些灯丝完全断开后，因这些导线能使该串联谐振 电路维持在正常运作状态，故能令该节能灯仍被继续点亮，直到该驱动电路寿终正寝无法 运作为止，以大幅增加该节能灯的点亮次数及使用寿命，进而实现真正之节能环保目标。
[0021] 本发明的又另一有益效果，是将这些灯丝予以短路，以使流过该谐振电容器的电 流不再流经这些灯丝，以大幅降低了灯头的温度，减缓灯丝上电子粉的蒸发率，进而有效降 低节能灯的光衰速度。
[0022] 为能更清楚地表达本发明的技术手段及运作过程，兹配合附图举一较佳实施例， 说明如下。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 图1为现有节能灯的镇流器的电路架构示意图；
[0024] 图2我现有预热式电子启动器的电路架构示意图；
[0025] 图3为现有变频预热式电子启动器的电路架构示意图；
[0026]图4为美商GE公司还在贩卖中的爱迪生21W节能灯的自激振荡式电路的架构示 意图；
[0027] 图5为荷商PHILIPS公司还在贩卖中的HELIX23W节能灯的自激振荡式电路的架 构不意图；
[0028]图6为美商IR公司用于推广其控制IC(IR2520D)于节能灯的它激振荡式电路的 架构示意图；
[0029] 图7为德商0SRAM公司还在贩卖中的DMINITWIST23W节能灯的电路架构示意图；
[0030] 图8为发明人针对德商0SRAM公司的一组六个DMINITWIST23W节能灯进行点亮次 数实测的测试架照片；
[0031] 图9为德商0SRAM公司的DMINITWIST23W节能灯，在正常被点亮的过程中，其三个 位置（Al、A2、A3)上的电流（110、120、130)示意图；
[0032] 图10为德商0SRAM公司的DMINITWIST23W节能灯，在正常被点亮的过程中，其三 个位置（A1、A2、A3)上的实测电流及电压的波形图；
[0033] 图11为德商0SRAM公司的DMINITWIST23W节能灯的改良灯，在正常被点亮的过程 中，其三个位置（B1、B2、B3)上的电流（111、121、131)示意图；
[0034] 图12为改良灯在正常被点亮的过程中，其三个位置（Bl、B2、B3)上的实测电流及 电压的波形图；
[0035] 图13为改良灯在灯丝完全断开且正常被点亮的过程中，其四个位置上的电流 (111、1210 或 1211、121、131)示意图；
[0036] 图14为发明人针对德商0SRAM公司的一组六个DMINITWIST23W节能灯的改良灯， 进行点亮次数实测的测试架照片；及
[0037]图15为本发明的节能灯的电路示意图。
[0038] 主要元件符号说明
[0039] 节能灯 5 焚光灯管 50 灯丝 5Θ1:、§〇2 电子粉 503 导线 5:1、52 电字式镇流器驱动电職 53：· 谐雜电感器 Lr 顧轄器 & 宣流幽隔电容； Gb _电纏 Vi

【具体实施方式】 >
[0040] 为实现本发明落实节能环保的目标，发明人曾对一般市售的诸多节能灯，进行实 验及测试，以期能挖掘出一简单且具体可行的解决方案，来增加点灯的次数，以及延长灯管 使用的寿命。兹谨以发明人对德商0SRAM公司目前尚在贩卖的DMINITWIST23W节能灯为例， 说明如下：
[0041] ⑴请参阅图7现有所示德商0SRAM公司制作的DMINITWIST23W节能灯的电路架 构示意图，其电路与图4及5现有所示的节能灯电路类似，亦属于自激振荡式电路。
[0042] (2)请参阅图8现有所示发明人制作的一测试架的照片，其上分别装设有六个 DMINITWIST23W节能灯（以下简称"原始灯"），编号分别为1?6。发明人利用一自动控制 电路分别对所述原始灯进行点亮测试，其点灭周期为点亮25秒后断开35秒，且该自动控制 电路会将所述原始灯的点亮次数，分别累积显示在其下方的LED显示板上，直到所述原始 灯分别寿终正寝，而无法被点亮时，其下方LED显示板上呈现的点亮次数，即为所述原始灯 的终极点亮次数。
[0043] (3)复请参阅图8所示，编号1?6的这些原始灯的终极点亮次数分别为 4722, 13243, 13181，8469, 5513及14182次，其中，最高的终极点亮次数（即，编号6原始灯 的14182次）与最低的终极点亮次数（即，编号1原始灯的4722次）间的比例竟高达三倍 以上，且这些原始灯间终极点亮次数的差距亦相当不规则。据此可知，这些原始灯的终极点 亮次数实无法被控制在一稳定范围内。
[0044] 发明人为深入了解这些原始灯寿终正寝而无法被点亮的原因，特将这些原始灯逐 一剖解，以逐一检视其灯丝及电子线路的最终状态，经查，这些原始灯的电子线路均完好无 恙，仍能正常运作，但其中灯丝确已完全断开，且在其断开部位呈现遭电弧融蚀的痕迹，详 究其原因，主要灯丝位于谐振电感器与谐振电容器间的串联位置上，在这些原始灯被反复 点亮的过程中，灯丝上某一部位的电子粉会受氩离子的长期不规则撞击，而逐渐消耗，导致 该部位的灯丝直径愈变愈细，最后，在灯丝完全断开时，即不能再点灯；有时，甚至会在灯丝 断裂瞬间出现跳火，进而引发电弧，此时，若控制电路仍持续工作，灯丝断裂部位持续产生 的电弧及高温极可能烧尽灯丝，甚至，引燃灯头外的塑件，酿成火灾意外。
[0045] 继而，发明人为了解DMINITWIST23W节能灯，在正常被点亮的过程中，其灯丝上各 位置的电流及其灯管电流的变化，特针对图9所示的该节能灯的下列四个位置，进行实测， 而获得图10所示的电流及电压波形图：
[0046] (1)DMINITWIST23W节能灯的谐振电路提供予该灯丝202的电流110,如图9及10 所示A1的电流110及其波形；
[0047] (2)通过灯管20的管电流120,如图9及10所示A2的电流120及其波形；
[0048] (3)流向谐振电容器22的电流130,如图9及10所示A3的电流130及其波形；及
[0049] (4)谐振电容器22的电压，如图9及10所示A4的位置及电压波形。
[0050] 由，图10所示的电流波形可知，DMINITWIST23W节能灯的谐振电路所提供予该灯 丝202的电流110,因对其上电子粉加热形成热电子，其一小部份电流120会以管电流的形 式通过灯管20,其余大部份电流130仍必需经过灯丝202,流向该谐振电容器22,据此，当该 灯丝202上某一部位的电子粉完全耗尽，且因氩离子继续撞击该部位，导致该部位的灯丝 202直径愈变愈细，而即将断裂时，因 DMINITWIST23W节能灯的电子式镇流器被启动瞬间所 产生的大部份电流130仍必需通过灯丝202,始在灯丝202上即将断裂的部位出现跳火，进 而引发高能量的电弧。
[0051] 有鉴于此，复请参阅图9所示，发明人乃思及，若能使流至灯丝202的电流大小，维 持在足以使其上的电子粉产生足够的热电子，进而产生管电流120,来维持正常点亮灯管的 程度，以有效减少通过灯丝202的电流，则在灯丝202即将断裂且DMINITWIST23W节能灯的 电子式镇流器被启动的瞬间，即可能不致在灯丝202的断裂部位产生高能量电弧，而能有 效避免引发火灾的危机；继而，发明人根据此一设计理念，经反复研究、开发、实验及测试后 发现，将所述灯丝202外露于该灯管20的两引线予以短路，即能实现此一理念，除了能使节 能灯在灯丝202因老化或瑕疵而即将断开时，不会产生高能量电弧外，尚在灯丝202完全断 开后，仍能使该节能灯被继续点亮，直到其中电子线路完全无法运作为止。
[0052] 本发明在此仍以DMINITWIST23W节能灯为例，说明本发明的设计理念及电路结 构，请参阅图11所示，发明人分别以导线41、42,将DMINITWIST23W节能灯的所述灯丝301、 302外露于灯管30的两引线分别予以短路（以下简称"改良灯"），再对改良灯被正常点亮 过程中的下列四个位置，复请参阅图11所示，进行实测，进而获得对应于图12所示的电流 及电压波形图：
[0053] (1)改良灯的谐振电路提供予该灯丝302的电流111，如图11及12所示B1的电 流111及其波形；
[0054] ⑵通过灯管30的管电流121，如图11及12所示B2的电流121及其波形；
[0055] (3)流向谐振电容器32的电流1：31，如图11及12B3所示的电流131及其波形；及
[0056] ⑷谐振电容器32的电压，如图11及12所示B4的位置及电压波形。
[0057]在详细比对图12及10所示的电流及电压波形后，前述实验及测试结果清楚显示， 该改良灯的谐振电路提供予该灯丝302的电流111，除一部份电流121会因谐振电压使电子 粉303产生尖端放电，加热形成热电子，而会以管电流的形式通过灯管30的外，其余部份电 流131则经过导线4 2,流向该谐振电容器％，据此，当该灯丝302上某一部位的电子粉303 完全耗尽，且因汞离子及氩离子继续撞击该部位，导致该部位的灯丝302直径愈变愈细，而 即将断裂时，因该改良灯的电子式镇流器被启动瞬间所产生的大部份电流131是通过导线 42,流向该谐振电容器32,而非通过灯丝302流向谐振电容器32,故不会在灯丝302上即将 断裂的部位出现跳火而引发高能量的电弧。
[0058] 此外，在此尤须特别强调者，经过反复实验及测试，发明人尚发现，在该改良灯的 灯丝302完全断开后，请参阅图13所示，由于这些导线41、42能使该改良灯的谐振电路维 持在正常运作的导通状态，故，无论该改良灯被点亮的瞬间，或被点亮后，该改良灯的电子 式镇流器仍能使谐振电路正常运作，进而在该谐振电容器32上振荡出一高电压，虽然该高 电压大部份会被电子式镇流器所吸收，但仍会在该谐振电容器32上维持其电压值一段时 间，迫使该灯丝302上的电子粉303产生尖端放电，加热形成热电子，而使流向该导线42的 电流111，除一部份1210、1211会流向断开的灯丝302,以管电流121的形式通过灯管30,且 在灯管30内激起光电效应，而点亮灯管30之外，其余部份131则经过导线42,流向该谐振 电容器32,据此，当该改良灯的灯丝302完全断开后，该改良灯始终能被点亮，且在点亮后， 仍能维持正常的发光状态，直到电子式镇流器老化而无法运作为止。
[0059] 另外，发明人为证明该改良灯确实能达成本发明的前述节能环保目标，特别针对 该改良灯作了如下的点亮测试：
[0060] (1)发明人针对改良灯制作了一测试架，请参阅图14所示，其上分别装设有六个 改良灯，编号分别为7?12,发明人同样利用一自动控制电路分别对所述改良灯进行点亮 测试，其点灭周期亦为点亮25秒后断开35秒，且该自动控制电路会将所述改良灯的点亮次 数，分别累积显示在其下方的LED显示板上，直到所述改良灯因其上的电子式镇流器老化 而无法运作为止，其下方LED显示板上呈现的点亮次数，即为所述改良灯的终极点亮次数。
[0061] ⑵复请参阅图14所示，编号7?12的这些改良灯的终极点亮次数分别为 46354, 54275, 64770, 44133, 86857及38392次，其中，最高的终极点亮次数（即，编号11改 良灯的86857次）与最低的终极点亮次数（即，编号12改良灯的38392次）间的比例虽为 约两倍，但该最低的终极点亮次数（即，编号12改良灯的38392次）却为图8所示编号6 原始灯的14182次（这些原始灯中最高的终极点亮次数）的两倍以上，且远较编号6原始 灯的终极点亮次数多了二万四千次以上。另外，图14所示编号11改良灯的86857点亮次 数（这些改良灯中最高的终极点亮次数）则较图8所示编号6原始灯的14182次（这些原 始灯中最高的终极点亮次数），更高达竟近七万二千次以上。
[0062] ⑶显然，依本发明的设计理念所制作的这些改良灯，除了能在灯丝因老化或瑕疵 而即将断开瞬间，不会产生高能量电弧，以避免引发火灾危险之外，尚在灯丝完全断开后， 仍能使节能灯被继续点亮，直到其中电子线路完全无法运作为止，故，不仅大幅增加了节能 灯的点亮次数及使用寿命，且能真正地实现了本发明预期达成的节能环保目标。
[0063] 据上所述，本发明在提供一种灯丝短路型的节能灯，请参阅图15所示本发明的一 较佳实施例，该节能灯5至少包括一电子式镇流器驱动电路53、一荧光灯管50、一谐振电容 器Cr、一谐振电感器Lr、一直流阻隔电容器Cb及二导线51、52,其中，该驱动电路53与一 输入电源Vi相并联，用于驱动该谐振电容器〇、该谐振电感器Lr及该直流阻隔电容器Cb 所组成的一串联谐振电路；该灯管50内充填有氩等惰性气体及微量的汞，且该灯管50内 壁上涂布有微粒荧光层，该灯管50两端内分别设有灯丝501、502,所述灯丝501、502上分 别涂布有电子粉503,所述灯丝501、502裸露在灯管50外的一引线分别连接至该谐振电容 器Cr的两端，且所述灯丝50U502裸露在灯管50外的另一引线则分别经由该直流阻隔电 容Cb连接至该输入电源Vi，及经由该谐振电感器Lr连接至该驱动电路53 ;所述导线51、 52分别将所述灯丝501、502裸露在该灯管50外的两引线予以短路。如此，当该驱动电路 53在该输入电源Vi导通，且被启动时，即能使该谐振电感器Lr、谐振电容器Cr及直流阻隔 电容器Cb所形成的该串联谐振电路，能因该谐振电感器Lr与谐振电容器Cr间能量的相互 拉扯振荡，而在该谐振电容器Cr上产生一高电压，该高电压虽大部份会被该驱动电路53所 吸收，但仍能在跨越这些导线51、 52间，维持其电压值一段时间，迫使该二灯丝501、502上 的电子粉503产生尖端放电，加热形成热电子，而在灯管50内激起光电效应，进而令其中的 氩及汞进行连锁气体放电，孳生大量汞离子及汞电子，使该灯管50内壁的荧光层释放出可 见光，且点亮该节能灯5。
[0064] 在此需特别声明者，乃前述实施例仅为本发明的一较佳实施例，惟，本发明的技术 特征并不局限于此，凡相关【技术领域】的人士在参酌本发明的技术内容后，利用导线分别将 灯丝位于该灯管内的两引线予以短路，以达成本发明的前述功效，亦属于本发明在此欲保 护的范畴。另，本发明的前述电子式镇流器驱动电路53可为一自激式电子式镇流器驱动电 路或一它激式电子式镇流器驱动电路，且泛指现今及未来的节能灯中能驱动该串联谐振电 路，以使该谐振电感器Lr与谐振电容器Cr间产生能量的相互拉扯振荡，且在该谐振电容 器Cr上产生一高电压的各式电路设计，只要该高电压能迫使该二灯丝501、502上的电子粉 503产生尖端放电，加热形成热电子，而在灯管50内激起光电效应，即为本发明在此所称的 电子式镇流器驱动电路。
[0065] 据此，复参阅图15所示，由于，在本发明中，所述灯丝501、502已被所述导线51、52 所短路，故，在该驱动电路53被启动后，流至所述灯丝501、502的电流将会被限制在足以使 其上的电子粉503产生尖端放电，加热形成热电子，进而产生灯管电流，来维持正常点亮灯 管50的程度，使得该节能灯5不仅不会在灯丝501、502发生断裂时产生高能量电弧，尚能 在灯丝501、502完全断开后，因这些导线51、52能使该谐振电路维持在正常运作状态，令该 节能灯5仍能被继续点亮，直到该驱动电路53寿终正寝无法运作为止，故大幅增加了该节 能灯5的点亮次数及使用寿命。
[0066] 按，以上所述，仅为本发明的一较佳实施例，惟，本发明的技术特征并不局限于此， 凡相关【技术领域】的人士在参酌本发明的技术内容后，所能轻易思及的等效变化，均应不脱 离本发明的保护范畴。
【权利要求】
1. 一种灯丝短路型的节能灯，其特征在于，所述节能灯包括： 一谐振电容器； 一谐振电感器； 一直流阻隔电容器； 一电子式镇流器驱动电路，且与一输入电源相并联，用于驱动由该谐振电容器、该谐振 电感器及该直流阻隔电容器所组成的一串联谐振电路； 一荧光灯管，其内充填有惰性气体及微量汞，其内壁上涂布有微粒荧光层，其内的两端 分别设有一灯丝，所述灯丝上分别涂布有电子粉，且所述灯丝裸露在该灯管外的一引线分 别连接至该谐振电容器的两端，所述灯丝裸露在该灯管外的另一引线则分别经由该直流阻 隔电容连接至该输入电源，及经由该谐振电感器连接至该驱动电路；及 二导线，所述导线分别将所述灯丝予以短路，以使所述灯丝分别与该谐振电容器相并 联； 无论所述灯丝是否断开，该驱动电路均能驱动该串联谐振电路，以产生一谐振高电压， 点燃该灯管，且于该灯管被点燃后，使该串联谐振电路随之产生一谐振低电压，维持该灯管 的正常点亮运作。
2. 根据权利要求1所述的灯丝短路型的节能灯，其特征在于，所述导线分别将所述灯 丝的二引线予以短路。
3. 根据权利要求2所述的灯丝短路型的节能灯，其特征在于，该驱动电路为一自激式 电子式镇流器驱动电路。
4. 根据权利要求2所述的灯丝短路型的节能灯，其特征在于，该驱动电路为一它激式 电子式镇流器驱动电路。
【文档编号】H05B41/46GK104244544SQ201310331852
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】梁锦宏 申请人:天网电子股份有限公司