专利名称:交流型荧光灯电子镇流器的制作方法
本发明涉及到一种照明用无触点冷态交流软启动、交流运行的荧光灯电子镇流器。
荧光灯辅助工作配件可分成感性类型和非感性类型两种。感性类型工作可靠，但成本高、笨重、外接线路复杂;非感性类型又可分成阻容型和直流电子型两种，这两种虽然可代替感性镇流器使荧光灯工作，但因其工作时都存在着突出的缺点，因此并不具备取代感性镇流器的能力，故实际使用中绝大部分都采用感性类型。下面分述这两种非感性类型的缺点阻容型。其突出缺点是荧光灯启动时和运行时对阻容值要求不一致。如按工作时的要求取值则启动困难;如按启动时的要求取值则会使灯管超功能、发光效率低，使用寿命缩短。
直流电子型。目前这一类型的品种较多，但工作方式都为倍压直流启动和直流运行。倍压直流启动法启动瞬间直流高压对灯管阴极灯丝轰击很大，会使灯管使用寿命缩短;直流运行又会使灯管产生极化现象，通常在运行十多个钟头后灯管接电源负极一端即出现亮度下降，闪烁，且范围越来越扩大，情况越来越严重，造成使用效果差;另外。上述工作方式还导致灯管两端灯丝消耗不均匀，因为连接电源负极的灯丝成了固定发射电子的阴极。虽然上述缺点可采取一些补救方法加以部分改善，但在以一总开关控制灯管群的大、中型使用场合中以及大批量使用时还是难于满足要求。再者，该类型的成本也高。
本发明的目的在于提供一种能从根本上解决非感性荧光灯辅助工作器件的上述缺点，具有感性镇流器运行性能和比之优越的启动性能，并且十分简单、经济、轻巧的无触点冷态交流软启动、交流运行的荧光灯电子镇流器。
本发明由一低阻值限流电阻R、一启动用的泄放电阻R1、二只容量相等的既作为启动又兼限流用的高压低损耗有极性电解电容C和C1(其它电容也可)以及一单向导电元件D所组成。其电路结构为R一端接于单相交流电源u的一根线上(一般为带控制开关的火线)，另一端接在C的一个电极上，C的另一电极接在C1的同性电极上，C1的另一电极接于工作灯管G的一端，D的与C、C1连接点电极性相反一端接于此点上，另一端接G的另一端并与u另一根线(一般为零线)连接，R1并联在C1两端(附图1)。其工作原理为接通电源后，C首先在u的某一使D正向导通的T/2(半个周期)内被充电而获得u的峰值电压Um，接着在另一使D反向截止的T/2到来后，此C上的电压即与u的电压叠加后通过电压为零的C1作用于G两端使其击穿。在这个T/2结束后，C上的电压已有相当一部分由于启动电流的流动结果而转移到C1上，于是C1上的电压又与下一个T/2内u的电压叠加起来后经C对尚未完全击穿导通的G作与上一个T/2极性相反的启动工作，这时的启动电流使C1上电压下降，C上电压上升，又接下来的T/2内u的电压再次与C上电压叠加后经C1作用于G两端，如此反复进行多次，最终使G完全导通而发出强光。为了使启动可靠，电路加入了R1，R1阻值在十多千欧姆至几十千欧姆之间，其作用是在u电压较低、G启动电压较高的情况下，当首先能引起G管内氩气电离导电的某一使D反向截止的T/2过Um后由于管内温度不够重新截止，而原来的灯管电流已使C1得到部分电压导致C、C1上的电压的代数和的绝对值的最大值减少了一部分，这样G在重新截止后将因再没有足够高的启动电压而继续保持截止状态，这时，R1即在短时间内把C1上的电压泄放掉使C1上电压下降，当其下降到某一值后G再次在使D反向截止的T/2内被高压作用使管内氩气电离导电。如此反复进行若干次后，氩气放电产生的热量的积累使管内气温不断上升引起使D正向导通的T/2内也发生氩气电离导电现象，于是管内气温上升速度加快，最终导致管内水银蒸发而被电离发出强烈紫外线刺激管内壁上荧光涂层发出强烈可见光。在上述启动过程中，由于氩气发生电离导电阶段基本不消耗灯丝，消耗灯丝主要是在水银蒸发而被电离瞬间及以后的运行中，故在启动时G两端灯丝的消耗较为均匀;由于Um从出现到消失时间很短，特别是C、C1的明显抑制作用，故在G管内水银蒸发瞬间两端灯丝上浪涌电流很小;由于G表现为由微亮维持1.5至3.5秒后才缓慢地变为全亮，故把此启动法称为“无触点冷态交流软启动法”。G完全导通后，灯管电流在R、C、C1所组成的阻容限流电路上产生压降使G工作于额定电压值，此时G两端电压为交流电压，两个丝极按u的频率交替作为阴极和阳极，实现了G的交流运行，由于电路中D的作用，使C和C1自始至终都处于正压状态;由于容性交流电路的电流比电压超前，故在G内水银蒸发后流过D的电流值仅决定于C和C1的自身损耗以及在R1上的功耗，其量极为微小，一般仅为几个毫安，此值与G运行时的灯管电流相比较可以忽略不计，所以G运行时两端交流电压各参数仅决定于u本身。可见，G进入运行状态后整个回路的工作性质与常规的阻容交流电路相同(C＝C1)。所以本发明在工作中G两端灯丝的消耗既均匀，又平衡。由于阻容交流电路具有良好的恒流特性，当u各参数适量变化或负载适量增减的情况下回路电流变化较小，所以本发明的限流特性十分优良;R的加入是为了克服回路浪涌电流的副作用，使G发光稳定并工作于最佳电-光转换区域，R阻值较G运行时的等效阻值小得多，故回路有功消耗主要取决于G;为了避免在C上电压为零时接通电源并同时使G发生与C极性相反的击穿而造成C承受负压(运行中切断电源后G尚未冷却又重开或G的启动电压低于Um时就会出现这种现象)，在C两端异极性并联一只二极管D1(附图1虚线处，实际使用时由于上述情况极少有而可省去此管)，D1在电路中还能分担部分原属于D的电流。为了对启动电压高于二倍Um的G实现可靠启动，电路作如下改动在D1的支路上顺D1方向串接上一只二极管D2，把D的一端从C、C1交接处断开，改接在D1和D2的交接点上，又在D两端异极性并联一容量为C、C1容量的1/25左右的高压低损耗有极性电解电容C2(其它电容也可)，构成高启动电压电路(附图2)，其工作原理是接通电源后，在G发生击穿之前，在u的使D正向导通的T/2内，u经D、D2、R对C充电使C上的电压达到Um，在u的与D反向的T/2内，u经R、D1对C2充电使C2上的电压达到Um接下来的T/2内C2上的电压和u的电压叠加起来经D2、R对C充电使C上的电压超过Um，由于C2容量很小，故C上此时的电压是缓慢上升的，如果G一直保持截止，则在若干个T后C上的电压可达二倍Um，不过，G是在此之前就已发生击穿的，由此可见，经原电路改动后的这一高启动电压电路能有效地提高低的u电压、高的G启动电压时的启动可靠性。该电路在运行中，D1和D2起保护C免受负压的作用;C、C1、R1上的功耗由D1、D2的电流提供;由于C2容量与C、C1容量比较可忽略，故G的运行情况与上述相同。
附图1是本发明的电路原理图;
附图2是本发明高启动电压电路原理图。
本发明的优点1、成本极低，仅为感性镇流器的1/4造价;重量极轻，为80～200g;体积小，为15～40cm3;工艺十分简单，制作工作量极小;
2、使用十分方便，故障少，寿命长;
3、启动性能良好，限流特性优越，灯管二头灯丝消耗省而又均匀，有效地延长了灯管的使用衰老周期，增加了灯管的使用寿命;
4、电压使用范围广(为110～380V，且高压使用时的自身功耗与低压使用时相同)，负载适用范围宽，在一定程度上具有三种互换性(电压变更，负载变更，电压和负载同时变更)，自身功耗小(各不同规格的器件的平均功耗可与感性镇流器媲美，如15W/220V型和20W/220V型的自身功耗皆低于同规格的感性镇流器，30W/220V型的自身功耗则与30W/220V感性镇流器差不多;
5、能同时可靠地启动额定工作电流相同或相近，额定工作电压总和在3/5电源电压以下的多根串联着的灯管，提高了电路的功率因数和效率以及器件的利用率，并且简单了外接线路和使用手续;
6、对一头、二头断丝或灯丝消耗贻尽，性能差等灯管也能照常使用，且寿命长(取决于灯管自身的衰老程度);
7、能以长期稳定不变的效率和性能连续无间断地运行直至灯管自身寿命终止(在5千小时以上);
8、可以很容易地实现亮度(功率)手控调节，以满足各种场合的使用要求(上限可等于或略微高于灯管的额定光能量，下限以略高于灯管最小维持电流为界，上下限的变化量可达十倍，且最低亮度时电路也能可靠地直接启动。
9、可在环境温度为负20℃至正80℃的高湿度(85%以上)强震动的场合长期使用;
10、工作时无响声，不产生干扰磁场，发光稳定，电-光转换效率高(不低于感性镇流器)，电压波动，波形变化和不对称等现象对亮度影响很小，并且，电路工作时能对电网中的感性负载给予一定补偿，从而在一定程度上提高了负载的功率因数，减少了线路损耗。
以下提供一实施例并提出最佳方案来进一步说明本发明的特点以及制作和使用手续。
实施例一30W/220V型，电路中各元件选择为R＝68Ω/8W，C＝C1＝10uF/450V，D为1N4007，R1＝24KΩ/1W，G为RR-30。
最佳方案。制作时，R1取温度系数尽量大的电阻，并紧贴R组装，这样，启动时其阻值小，运行时其阻值变大;另外，还可利用双金属片受热弯曲或延伸的特点制作一热断冷通的简单热敏开关装于R的温度敏点上(如管形电阻的中心孔里)来控制R1的接入与断开。上述二方案对电路性能有微小提高，但电路刚关断时R1阻值还很高或者双金属片尚未复位，若在很短的时间内重开会使启动不可靠，不过，R和G的温度升降是同步的，而G内气温高时启动电压就低且易于启动，故使上述问题得到自我补偿。
权利要求
1.一种照明用无触点冷态交流软启动、交流运行的容性荧光灯电子镇流器，由一个低阻值限流电阻R、一个启动用的泄放电阻R1，二只容量相等的既作为启动又兼限流用的有极性电解电容C和C1和一个单向导电元件D所组成，其特征在于，R的一端接于单相交流电源u的一根线上，另一端接在C的一个电极上，C的另一电极接在C1的同性电极上，C1的另一电极接在工作灯管G的一端，D的与C、C1连接点电极性相反一端接于此点上，另一端接在G的另一端并与u的另一根线连接，R1与C1并联。
2.根据权利要求
1所述的电子镇流器，其特征在于在C两端异极性并联上一条由二只顺向串联的二极管D1、D2的支路，并把D的非直接接灯管电极一端从C、C1交接点断开而改在D1、D2交接点上以及在D两端异极性并联上一只电压转换用的有极性小电解电容C2。
专利摘要
一种照明用无触点冷态交流软启动、交流运行 的容性荧光灯电子镇流器。由低阻值限流电阻R，启 动用泄放电阻R
文档编号H05B41/14GK86106457SQ86106457
公开日1987年3月4日 申请日期1986年9月15日
发明者吴超中 申请人:吴超中导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan