专利名称：高功率因数双管荧光灯镇流器的制作方法
技术领域：
本发明属于照明装置附件。
众所周知，荧光灯是一种常见的高光效光源。作为照明装置，还包括镇流器，启动器等附件(见附
图1)。当电源加上后，启动器S1、S2因辉光放电而形同闭合，使从电源流出的电流分别经镇流器B1和B2对灯管LP1和LP2的一对灯丝加热，当启动器受热后双金属片突然断开时，根据E＝-L (di)/(dt) ，从而在灯管两端产生一高电压，引起管内低气压放电而启动灯管工作，这时由镇流器限制灯管内电流。线路总电流约是两根灯管电流之和。
无论单灯管或双灯管照明装置中，目前广泛使用的镇流器主要是两种即常见的电感式镇流器和新近发展的电子镇流器。传统型电感镇流器，可靠耐用，价格低廉，但笨重、功耗大、功率因数低;而新近发展的电子镇流器，虽然轻巧、节电，但价格贵、可靠性不高，而且市售电子镇流器几乎均无预热装置，采用直接冷启动方式，故而造成灯管早期发黑，严重影响了灯管使用寿命。由于这些不足，所以电子镇流器很难在近期取代传统型电感镇流器。
目前，工厂、机关、学校、商店、宾馆正逐步采用单灯罩双灯管照明方式，以提高照度，改善工作、生活、学习环境，同时又可减少照明装置购置费和安装费。实际上，这种双灯照明装置和单灯照明装置并无不同，无非是把两套照明装置共装在一个灯具内而已。其笨重、功率因数低的缺憾更为突出，甚至吊链等不堪承重而常造成事故。
本发明采用附图2、3、4、所示的电路和由此原理制成的产品，旨在克服和解决双管电感式和电子式镇流器各所呈现的缺点，以便提供一种重量轻、体积小、功耗低、无频闪蜂音、可靠耐用，性能符合国家管形荧光灯镇流器标准，而成本又低于电感镇流器的高功率因数双管荧光灯镇流器。
本发明由组合电抗器[1]，容性电抗器[2]，感性电抗器[3]和启动电路[4]组成，其中启动电路可以是附图2的形式，也可以是附图3和附图4的形式。现结合附图2简单地叙述其工作原理。当给附图2电路加上电源后，电流经组合电抗器[1]之N1、2绕组，容性电抗器[2]之C1、R1，灯管LP1一端灯丝，绕组N4，启辉器S1，灯管LP1另一端灯丝构成的回路。由于灯管未启动，电源电压几乎全部加在S1两端，引起S1辉放闭合，此时LP1灯丝被预热。与此同时，三极管BG导通，C2被短路，双向可控硅BCR因没有触发电源而阻断，从而LP2灯丝无法预热而不能工作。随后因S1受热突然断开时，LP1便启动工作。此时N1、N2和C2作为LP1工作时的镇流器件。由于LP1工作时的管压降低于启辉器的非再闭电压，启辉器不再能工作，同时BG关断，LP1的端电压经电阻R2向电容C2充电，当C2充电到BCR触发电压时开始导通，BCR导通，S2辉放，这时电流经N1、N3、B、S2、BCR和LP2两端灯丝构成的闭合回路，而对LP2灯丝预热。同理，当S2突然断开时，启动LP2工作，此时N1、N3和B作为LP2工作时的镇流元件。BCR因S2断开而失电。由于时序启动电路的接入，一则保证了LP1、LP2工作，二则减小了启动时启动电流对电源的冲击和向外界的电磁干扰。这种时序电路，除上述方法外，也可采用价廉的三位开关(见附图3)，这种方法可灵活地根据环境要求选择单管或双管工作。附图4电路中的时序电路仅由BCR和R2组成。
以上工作状态，从简化的圆图分析，见附图5，只要各个元件参数选择合适，则可使线路电流与电压近于同相，便可得到高功率因数镇流特性。按本发明生产之产品，在同等灯功率的情况下，双管工作时的线路电流甚至还小于原单管工作时的电流，例如40W+40W双管工作时，220V时，总电流为0.4A，而40W电感镇流器工作时，额定值为0.43A。从本发明产品的电流与电压波形观察中，总电流和电源的波形几乎重合，而且波形接近于正弦波。
为了减轻重量和体积，电抗器[1]、[3]均由比常规20W-40W镇流器铁芯小1/3-2/3的铁芯构成。众所周知，铁芯的B＝F(N，I)之磁化曲线呈非线性。当电源电压为正弦波时，电流呈尖形波。此时对磁化曲线用近似的解析法分析如下μ(t)＝Umcoswt＝w (dφ)/(dt)φ(t)＝φmsinwti(t)＝a1φ+b1φ3+……式的w为角频率，φ为磁通量，下标m为最大值。经转换和推导可得i(t)＝I1msinwt+I3msin3wt+……式中I1m为基波分量最大值，I3m为三次谐波最大值。
如果用wt＝0、1/3π、 (π)/2 、 2/3 π、π代入，可以看到基波分量与三次谐波的最大值在π/2时重合，说明势必会出现尖峰，而且φm越大，波形愈尖。
同理在由强性电介质电容C组成的镇流器中，由于具有与上相似的非线性特性q(u)，ic(t)＝ (dQ)/(dt) 和电感为镇流器中μL(t)＝w (dφ)/(dt) 相似，故可作上述近似的解析法分析，会得到同样的结论。这种尖形电流将会影响灯管的使用寿命，故在国家GB2313-80标准中，规定峰值电流与有效值电流之比不能超过1.8。
为了得到合乎要求的电流波形，同时又能采用较小的铁芯，采用如附图2所示的组合电抗器。在组合电抗器中，用简化的方法分析如下U(t)=L (di1)/(dt) + L (di2)/(dt)式中L为组合电抗器等效电感i1为流过N1、N3和B之电流i2为流过N1、N2和C之电流通常i1和i2相位相差α＝120，故可用迭加原理得到如下的电流表达式i(t)＝I11msinwt+I13msin3wt+I21msin(wt-120°)+I23msin3(wt-120°)+……如wt分别用0、 (π)/3 、 (π)/2 、 2/3 π、π代入，则可发现三次谐波i13和i23总是互相对消，电流的最大值为3]]>/2或3]]>/2。从发明实样的灯管电流波形观察中证实了上述的结论，其峰值电流与有效值电流之比约在1.6左右，低于GB2313-80标准(＜1.8)的要求。
由于组合电抗器的采用，消除了三次谐波平抑了电流的尖峰，并校正了因电抗器使用所产生的相位变化，故可采用强性电介质电容和对铁芯取用高磁通密度。另外因为消除或减小了三次谐波，导致了涡流损耗和磁滞损耗降低，从而减小了镇流器自身功耗;又因功率因数的提高，减小了流过线圈的电流，既降低了线损又可采用较细线径，因此本发明能比传统镇流器降耗一半左右，重量和体积也可小1/2左右。
本发明的主要优点;
1、线路的功率因数接近于-(cosα≈0.96)，双管工作时的线路电流略小于原单管工作时的电流;
2、在性能符合国家GB2313-80标准的情况下，功耗、重量和体积减小到原电感镇流器一半左右，节约了大量的铜铁等原材料，产品成本低于原电感镇流器;
3、启动电压低(约160V左右)，灯管熄灭电压分别为120V和135V(此值远低于电感镇流器)，可在电源电压130V～260V剧烈波动的环境下工作;
4、有极好的可靠性，镇流器和灯管的使用寿命和原电感镇流器相当，并可适于恶劣环境下工作;
5、灯管工作时无频闪和蜂音。
权利要求
1.高功率因数双管荧光灯镇流器，由组合电抗器1、容性电抗器2、感性电抗器3和启动电路4组成。作为40W+40W、36W+36W、30W+30W、20W+20W等直管形或环形荧光灯的镇流装置。
2.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在其组合电抗器具有三个绕组N1、N2、N3构成。其绕组N2和绕组N1串联后再和容性电抗器串联，作为其中一根灯管LP1的镇流装置;其绕组N3和绕组N1串联后再与感性电抗器串联，作为另外一根灯管LP2的镇流装置。
3.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在也可在组合电抗器上增加一个辅助启动绕组N4，它和启动器(俗称跳泡)S1串联后并接在灯管LP1两侧的一个灯丝引线上。
4.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在组合电抗器和感性电抗器由硅钢片组成的铁芯，其截面比同类同规格的电感镇流器的截面小1/3-2/3，并留一定的气隙组成。
5.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在容性电抗器C1由非电解质之强性电容组成，并与R1并联。
6.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在启动电路用二个启动器S1、S2，其两端分别直接接到灯管LP1、LP2两侧的灯丝上。
7.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在电路中也可用三位开关代替电源开关K，其中一位为空档，二、三位分别接到两根灯管灯丝中的一端上，公共点接到电源一端，以达到“全关”、“单管”、“双管”三种工作方式。
8.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在也可在权利要求6的启动电路内，启动器S2和双向可控硅BCR串联后接到灯管LP2两侧的灯丝上，其门级通过电阻R接到BCR之T1或T2极上。
9.根据权利要求1所述的镇流器，其特征在也可在权利要求6的启动电路内，接入由双向可控硅BCR、三极管BG1、二极管D1-D2、电阻R1-R5及电容C2组成的时序启动电路。双向可控硅BCR和启动器S2串联，R2-R5、C2和D1-D2组成BCR门极触发电路。
全文摘要
本发明双管荧光灯镇流器，由组合电抗器、容性电抗器、感性电抗器和启动电路组成。适用于40W+40W、30W+30W、20W+20W等直管形或环形荧光灯双管工作。它克服了电感镇流器笨重、功率因数低、启动困难和功耗大的缺点。
文档编号H05B41/02GK1069156SQ9110525
公开日1993年2月17日 申请日期1991年7月28日 优先权日1991年7月28日
发明者陆文才 申请人:陆文才