编程预热-瞬时启动的电子镇流器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种被称为编程预热-瞬时启动的荧光灯电子镇流器电路。以可编程驱动电路作为镇流器半桥串联谐振逆变器的编程驱动控制，两支串联连接的荧光灯管只有两个非互联端分别通过两根导线与镇流器的输出高端及输出低端相连接，通过控制启动和正常工作时的灯丝加热功率，起辉电压和灯管电压，可以成倍提高灯管通/断开关寿命。
【专利说明】编程预热-瞬时启动的电子镇流器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种照明用荧光灯电子镇流器，特别涉及一种灯的启动方式。
【背景技术】
[0002]荧光灯利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，是一种低气压弧光放电光源。荧光灯内装有两个灯丝。灯丝上涂有电子发射材料的电子粉。在交流电压作用下，灯丝交替地作为阴极和阳极。灯管内壁涂有荧光粉。管内充有400Pa - 500Pa压力的氩气和少量的汞。通电后，液态汞蒸发成压力为0.8 Pa的汞蒸气。在电场作用下，汞原子不断从原始状态被激发成激发态，继而自发跃迁到基态，并辐射出波长253.7nm和185nm的紫外线，以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。
[0003]与荧光灯匹配的电子镇流器通常有瞬时启动，快速启动和编程快速启动三种启动方式。
[0004]瞬时启动:在启动点亮灯之前，灯丝完全不加预热，利用灯管两端的高电压使灯阴极上的电子场致电离，形成灯管内的电子流，气体电离而点亮灯管。
[0005]快速启动:镇流器在向灯管两端施加起辉电压的同时，提供短时间的灯丝预热。快速启动的镇流器，灯管阴极因短时间预热产生热电子发射，从而降低了起辉电压的要求。但由此产生的辉光电流会加速灯管的老化，因而并不能大幅度提高灯管的开关寿命。此外，由于启动后并不断开灯丝加热功率，附加的功率损耗会降低镇流器的能效。
[0006]编程-快速启动:在灯预热阴极温度到达有足够的电子发射前，镇流器并不向灯管两端施加足够的工作电压；阴`极预热所需能量的电压源或电流源由镇流器自身提供，预热期间灯管两端仅保持不致产生辉光放电的低电平电压；当预热期结束时，灯管两端电压增大到足以形成弧光放电击穿的电平；在灯到达完全放电状态时，阴极预热功率会部分或全部去除。
[0007]荧光灯的寿命主要取决于其阴极发射电子能力和耐离子轰击能力，制造时根据灯管类型选择储电子粉能力大、灯工作时冷热阻比控制在4.5 土 I的灯丝。
[0008]不同的启动方式的直接后果是灯管的开关寿命不同。瞬时启动和快速启动是在灯管阴极完全没有或热电子发射不充分的条件下点燃灯管，阴极在每次启动时都会受到冲击而产生溅射，灯管极易受到损坏，仅有几千次的通/断开关寿命。设计规范的瞬时启动和快速启动镇流器，灯管通/断开关寿命分别约4000-5000次和6000-7000次，不适合需要频繁开关的使用场合。进一步提高开关次数受到电弧放电抑制等指标的限制。由编程预热电路驱动镇流器逆变器的编程-快速启动，则由于灯管电极在启动前充分加热获得足够的电子发射而能达到2万次以上的灯管通/断开关寿命。由于编程-快速启动的电子镇流器除了具有能大大增加灯管通/断开关寿命之外，还有低温启动特性好，能提高镇流器能效等诸多优点，高品质电子镇流器普遍采用编程-快速启动方式。
[0009]编程-快速启动的电子镇流器除了常见的驱动一支灯管，更有能同时驱动两支及以上灯管的镇流器。对于两支以上灯管的镇流器，灯管的连接有串联和并联两种方式。当灯管以并联方式连接时，要为每个灯管配置一个扼流圈及与之相关的各种保护电路，制造成本较高。对于驱动两支灯管的镇流器，普遍采用灯管以串联方式连接。在灯管以串联方式连接时，镇流器需要有高端、中点及低端的各两根引线与灯管相连接，如图1所示。如果省去两根中点灯丝供电的连线，串联灯管互联端的灯丝将将因得不到预热，形成类似瞬时启动的状态，而使灯管通/断开关寿命大幅度减少到与瞬时启动相同的水平，失去了编程-快速启动能延长灯管开关寿命的优越性。
[0010]对于瞬时启动的电子镇流器，为了增加灯管通/断开关寿命，应尽量提高起辉电压以缩短起辉时间，用以减小起辉过程中的辉光电流及减小起辉电压对灯管电极造成的溅射损害。但是，缩短起辉时间必须靠提高起辉时的灯电压；而提高灯电压又会增强电子对电极的轰击力度，两者造成对电极的损伤是互为因果的。
[0011]本实用新型利用由可编程预热启动电路驱动镇流器逆变器的电子镇流器，在不向两支串联灯管互联端的灯丝供电的条件下，通过对两支灯管非互联的两端的灯丝的预热功率，预热期间的灯管电压，预热时间以及起辉电压的有效控制，构成一种编程预热-瞬时启动的电子镇流器，不但在节省两根串联灯管互联端与镇流器之间的灯丝供电连线，还节省了附加的功耗，提高了镇流器的能效系数；使灯管通/断开关寿命由不足6000次提高到12000次以上；采用低的起辉电压，降低了相关元器件的电应力，提高了系统的可靠性；灯管互联端灯丝加热电路元件及连接线的取消，降低了制造成本，简化了镇流器与灯管的现场连线。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是:成倍提高串联谐振电子镇流器配接串联连接灯管的互联端不提供灯丝预热条件下的灯管通/断开关寿命；
[0013]本实用新型的技术方案是:
[0014]一种编程预热-瞬时启动的电子镇流器，包括:(a)为镇流器负载荧光灯管提供可编程的灯丝预热频率，预热时间，灯管起辉频率，启辉时间的可编程逆变器驱动电路；(b)由可编程逆变器驱动电路驱动镇流器串联谐振回路的半桥逆变器开关电路；(c)为灯管的灯丝提供功率的灯管高端和灯管低端两个灯丝加热绕组；(d)由隔直流电容、谐振电感和谐振电容组成的串联谐振电路；(e)两支并接在串联谐振电容两端上的串联连接的荧光灯管；其特征在于:所述两支串联的荧光灯管，是将两支灯管一端的灯丝分别短路后，相互连在一起，互联端的灯丝不供电；两支灯管的另一端灯丝，分别通过灯丝耦合电容与灯管高端灯丝加热绕组和灯管低端灯丝加热绕组相连接，以获得两支灯管各有一端灯丝的预热电压。
[0015]所述两个灯丝加热绕组经各自的灯丝耦合电容使所述串联灯管非互联端的灯丝在预热期间获取最大预热功率，即预热结束时有最大的灯丝冷热阻比。
[0016]在预热期间，由所述可编程逆变器驱动电路的预热频率及串联谐振电路谐振电容确定的灯管两端电压，提高至以不产生辉光放电为限。
[0017]控制编程设置的预热频率，工作频率，以及由串联谐振电路的固有频率，使灯管的起辉电压低于瞬时启动类镇流器的启辉电压，但略高于编程-快速启动类镇流器的启辉电压，将起辉时间缩短至25ms以内。
[0018]所述两支灯管的灯丝加热电压，可以是来自串联谐振回路电感线圈的两个次级绕组，也可以由另一个单独的灯丝预热变压器的两个绕组来提供。
[0019]在两支串联连接的荧光灯管工作在其互联端不提供灯丝预热功率的条件下启动时，两支灯管该端的电极与瞬时启动的灯管一样因每次启动时的场致电子发射及较大的辉光电流而使得灯管只能有6000次以下的通/断开关寿命。
[0020]为了提高这种两支串联连接的荧光灯管只有两个非互联端分别通过各两根导线与镇流器的输出高端及输出低端相连接，由镇流器获得可编程预热灯丝功率，灯的预热电压，启辉电压和工作电压的灯管与镇流器匹配条件下的镇流器通/断开关的灯管寿命次数，采取了如下措施:
[0021]首先是以最大允许的灯丝启动加热电流向每个灯管的一端提供灯丝预热功率。对于编程-快速启动的镇流器，灯管起辉时的灯丝冷热阻比一般取其中心值。为了在预热期间产生更多的自由电子，并在灯管电压的作用下向非加热端的电极输送这些自由电子，在非加热端的电极周围形成较厚的电子云，需要尽可能地加大灯丝预热电流，将灯管起辉时的灯丝冷热阻比提高至最大值。在非加热端的电极周围形成的电子云可以有效地减小离子对电极轰击的势能，减少每次启动时的场致电子发射，从而延长电极的使用寿命。
[0022]其次是在预热期间施加不致产生辉光电流的灯管高电压。辉光电流是损害灯管寿命的又一不利因数。预热期间的灯管电压只要完成从加热端电极向非加热端电极附近输送足够多的自由电子即可，以不产生辉光放电电流为限。
[0023]再其次是调整预热频率。编程启动的镇流器，是借助从预热到起辉到正常工作的频率不同来获得良好的工作特性的。较高的预热频率可以保持合适的预热功率而减小正常工作时的灯丝功率。一旦预热期结束，便适时转为启辉频率，使串联谐振电路的谐振电感和谐振电容发生串联谐振，并接在谐振电容器上的灯管两端获得最高电压而起辉；之后，借助谐振电感稳定灯管正常的工作电流，工作频率维持在预设对应状态。从预热频率过渡到起辉频率的起辉时间通常为预热时间的十分之一。这个时间，对于常规的编程-快速启动，有利于完成正常的起辉要求。在一端为非预热的情况下，降低预热频率，并且使灯管的起辉电压降低至介于瞬时启动的较高电压和编程快速启动的较低电压之间的电压值，起辉时间缩短至25ms以内，可以使灯管在优于常规的瞬时启动的条件下起辉。
[0024]本实用新型称之为编程预热-瞬时启动的电子镇流器的优越功效在于:在不向两支串联灯管互联端的灯丝供电的条件下，通过对两灯管非互联的两端的灯丝的预热功率、预热期间的灯管电压、预热时间以及起辉电压的有效控制，不但在节省两根串联灯管互联端与镇流器之间的灯丝供电连线，还节省了附加的功耗，提高了镇流器的能效系数；使灯管通/断开关寿命由不足6000次提高到12000次以上；采用比常规瞬时启动相对低的起辉电压，降低了相关元器件的电应力，提高了系统的可靠性；灯管互联端灯丝加热电路元件及连接线的取消，降低了制造成本，简化了镇流器与灯管的现场连线。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为常规编程-快速启动镇流器串联灯管连接原理电路图；
[0026]图2为本发明编程预热-瞬时启动镇流器串联灯管连接原理电路图；
【权利要求】
1.一种编程预热-瞬时启动的电子镇流器，包括:(a)为镇流器负载荧光灯管提供可编程的灯丝预热频率，预热时间，灯管起辉频率，启辉时间的可编程逆变器驱动电路；(b)可编程逆变器驱动电路驱动半桥逆变器开关电路；(C)为灯管灯丝提供功率的两个灯丝加热绕组；(d)由隔直流电容、谐振电感和谐振电容组成的串联谐振电路；(e)两支并接在串联谐振电容两端上的串联连接的荧光灯管；其特征在于:所述两支串联的荧光灯管，是将两支灯管一端的灯丝分别短路后，相互连在一起，互联端的灯丝不供电；两支灯管的另一端灯丝，分别通过灯丝耦合电容与灯管高端灯丝加热绕组和灯管低端灯丝加热绕组相连接，以获得两支灯管各有一端灯丝的预热电压。
2.按权利要求1所述的编程预热-瞬时启动的电子镇流器，其特征在于，所述两个灯丝加热绕组经各自的灯丝耦合电容使所述串联灯管非互联端的灯丝在预热期间获取最大预热功率，即预热结束时有最大的灯丝冷热阻比。
3.按权利要求1所述的编程预热-瞬时启动的电子镇流器，其特征在于，在预热期间，由所述可编程逆变器驱动电路的预热频率及串联谐振电路谐振电容确定的灯管两端电压，提高至以不产生辉光放电为限。
4.按权利要求1所述的编程预热-瞬时启动的电子镇流器，其特征在于，控制编程设置的预热频率，工作频率，以及串联谐振电路的固有频率，使灯管的起辉电压低于瞬时启动类镇流器的启辉电压，但略高于编程-快速启动类镇流器的启辉电压，将起辉时间缩短至25ms以内ο
5.按权利要求1或权利要求2所述的编程预热-瞬时启动的电子镇流器，其特征在于，所述两支灯管的灯丝加热电压，是来自串联谐振回路电感线圈的两个次级绕组，或者由另一个单独的灯丝预热变压器的两个绕组来提供。
【文档编号】H05B41/295GK203661391SQ201320446140
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】葛葆璋, 杨建文, 许江涛 申请人:上海阿卡得电子有限公司