专利名称：一种点亮多支荧光灯的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电光源照明技术领域，特别是涉及一种可点亮多支荧光灯的 装置。
背景技术：
传统的点亮电光源的方式，是确定输入市电电压、灯管电压、灯管电流、 用电感、电容、电阻或电子镇流器限流，降压，升压等方法来保证电光源的 启动和正常工作。目前家庭用电光源基本可以分为三大类型普通灯(钨丝灯)，卤素灯和 荧光灯；荧光灯主要是由灯管、起动器、镇流器组成，荧光灯管工作原理是 开关接通电源后把电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉 光产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接通，于是镇流器线圈和灯 管中的灯丝就有电流通过。电路接通后，启辉器中的氖气停止放电，U型片 冷却收縮，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，由于镇 流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同 的自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，使 灯管中的气体开始放电，于是荧光灯成为电流的通路开始发光。荧光灯开始 发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它 总是阻碍电流变化的，这时镇流器起着降压限流的作用，以保证荧光灯正常 工作。镇流器在起动时产生瞬时高压，点燃荧光灯，在正常工作时起降压， 限流作用；起动器中电容器的作用是避免产生电火花。由于传统的点灯装置是用市电220V50Hz直接通过镇流器来点灯的，为 了不影响电网降低线路损耗大都尽可能的提高功率因数，减少无功电流，而 荧光灯在灯管电压一定的情况下灯功率也就是灯的亮度取决于电流。
几种常用电光源的实际工作电流在电网电压220V情况下，400W高压钠灯单只灯，工作电流为4. 2A。 250W高压钠灯单只灯，工作电流为2. 5A。 400W金属卤化物灯单只灯，工作电流为3. 8A。 250W金属卤化物灯单只灯，工作电流为2.3A。 电感式镇流器40W荧光灯单只灯，工作电流为0. 36A。 电子式镇流器40W荧光灯单只灯，工作电流为O. 18A。 根据以上数据可知，电光源耗电除电光源本身外，镇流器同时也在消耗电能。 另外，大多数从事照明技术开发、生产的厂家投入大量人力、设备、资金致 力于把照明器具作为纯阻性负载的研究，收效甚微，未能明显改善节能效果。 现有技术中，由于大部分常用电光源对电能的利用率低，并且照明质量 不高，造成了原材料和宝贵能源的浪费。发明内容本发明所要解决的技术问题是，克服己有技术的缺点，提供一种成本低、 照明质量高、有效节能的可点亮多支荧光灯的装置。本发明所采用的技术方案是 一种点亮多支荧光灯的装置，包括有源 滤波电路、高频整流滤波电路、高频斩波功率输出电路，电流移相、限流、 谐振电路，所述电流移相、限流、谐振电路中串联连接有荧光灯管组，市电 电源输入所述有源滤波电路；所述有源滤波电路输出给所述高频整流滤波电路，所述高频整流滤波电路输出的正电压输出端与所述高频斩波功率输出电 路的正电压输入端相连接，所述高频整流滤波电路输出的负电压输出端与所 述高频斩波功率输出电路的负电压输入端相连接，所述高频斩波功率输出电 路为两个或两个以上并联在输出回路中的电流移相、限流、谐振电路提供电 力。
所述高频斩波功率输出电路的工作频率范围为40-120KC。 所述高频斩波功率输出电路的工作频率为80KC。所述电流移相、限流、谐振电路由电感线圈与荧光灯管组相串联组成， 所述荧光灯管组由荧光灯管首尾相接串联组成，每只荧光灯首端与尾端的其 中 一个接入端之间连接有电容器。所述电流移相、限流、谐振电路中的荧光灯管组由l至4只荧光灯管组成。所述电流移相、限流、谐振电路中的电感线圈与容性负载荧光灯组成串 联谐振电路，其每个电流移相、限流、谐振电路的谐振频率各不相同，每个 串联谐振电路并联成为一个整体负载后的谐振频率与所述高频斩波功率输 出电路的工作频率相同。本发明的有益效果是本发明由于采用高频开关电源和电流移相限流谐 振电路，可以同时点亮多支荧光灯，在取消了多个镇流器、启辉器或多个电 子镇流器的同时，明显改善了照明质量，减少了输入电流谐波总量，提高了 功率因数，从而达到节约原材料和能源的目的。利用市电电源，制造出一个比市电电源对电光源更能有效匹配的电源来 点燃电光源；使电光源能在使用较小功率的前提下获得较高的光电转换效 率；在保证电光源的正常工作电压的情况下有效的利用无功电流，同时满 足电网和市电的用电要求，从而达到节能的效果。
图1是本发明的组成方框示意图；图2是本发明由电感线圈与单只荧光灯管组成的电流移相、限流、谐振 电路示意图；图3是本发明由电感线圈与多只荧光灯管组成的电流移相、限流、谐振
电路示意图。图4是本发明点亮多组荧光灯的装置的电路示意图； 图中PFC:有源滤波电路 PW:高频斩波功率输出电路IP:电流移相、限流、谐振单元IPm:输入端 IP0Ut:电流移相、限流、谐振电路输出端 C:电容器 D:荧光灯S:荧光灯灯丝连接端子具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明 电流与电压的乘积VIcos 9称为有功功率(单位为W)，电流与电压的乘积VI称为视在功率(单位为VA)。有功功率对视在功率的比值称为功率 因数PF (Power Factor)。PF = W/VA=VAcos 9/VA = cos e不论有功功率或无功功率，都是由发电机经输电网及配电线来供给，但 电度表，即，瓧时表，所计算者仅为有功功率部分。有功功率包括无功电流 在线路中的压降及线路损失。总电流1=有功电流h+无功电流12，如果能有 效降低负载的功率因数，有效利用无功电流I2来点灯可达到节能的目的。电 容性负载可以提供电感性负载所需的无功功率，因为电感性负载的电流落后 端电压，即功率因数为滞后，而电容性负载的电流超前端电压，即功率因数 超前，两者间有互补特性。图l是本发明的组成方框示意图，如图1所示，本发明点亮多支荧光灯 的装置，包括有源滤波电路、高频整流滤波电路，高频斩波功率输出电路 和电流移相、限流、谐振电路，所述电流移相、限流、谐振电路中串联连接
有荧光灯管组，市电电源输入所述有源滤波电路后输出给所述高频整流滤波 电路，所述高频整流滤波电路输出的正电压输出端与所述高频斩波功率输出 电路的正电压输入端相连接，所述高频整流滤波电路输出的负电压输出端与 所述斩波功率输出电路的负电压输入端相连接，所述高频斩波功率输出电路 为两个或两个以上并联在输出回路中的电流移相、限流、谐振电路提供电力。 所述电流移相、限流、谐振电路由电感线圈与荧光灯管组相串联组成，所述 荧光灯管组由荧光灯管首尾相接串联组成，每只荧光灯首端与尾端的其中一 个接入端之间连接有电容器。传统荧光灯需要一对一的用镇流器、启辉器或电子镇流器来点亮。有几 支荧光灯就有几个镇流器、启辉器或几个电子镇流器。而本装置可以一对n的点亮多支荧光灯。在取消了n个镇流器、启辉器或n个电子镇流器的同时， 还改善了照明质量，减少了输入电流谐波总量，提高了功率因数，达到了节 约能源和原材料的目的。本发明工作原理如下220V50Hz或110V60Hz的交流电，经过整流后用高 品质PFC有源滤波电路，将因点亮荧光灯而改变的电流波形得到有效改善， 基本达到正弦波，同时将功率因数提高到0.98以上，并将直流电压升压，达 到点亮荧光灯所需要的电压。在市电输入电压±30%的波动下，PFC有源滤波 电路的直流输出电压保持不变。经过高频整流、滤波后的直流电压，经过高频斩波功率输出电路斩波后 得到一个高频正负对称的交流电压输出，基本的高频斩波功率输出电路可以 是半桥、全桥、谐振电路等。无论采用那种电路，在用荧光灯做负载时均为 正负半周对称的高频交流电。高频斩波功率输出电路的T0.T1输出端，可同时并联点亮两组或两组以 上荧光灯。并联点亮荧光灯组的数量取决于高频斩波功率输出电路的输出功 率和所被点亮荧光灯管的功率。其计算方法
高频斩波功率输出电路的输出功率W4.2Wd 。 Wd是所被点亮荧光灯的功率总和。图2是本发明由电感线圈与单只荧光灯管组成的电流移相、限流、谐振电路示意图，图3是本发明由电感线圈与多只荧光灯管组成的电流移相、限 流、谐振电路示意图；如图2图3所示，每组并联点亮的荧光灯，可以是l只 -4只，每组中的荧光灯为串联连接，其数量主要取决于高频斩波功率输出电路输出的高频电压的峰、峰值，其计算方法每组中的荧光灯数『0. 6Vpp/VD—Vpp:高频斩波功率输出电路的输出电压峰、峰值 VD:每组串联连接中的单只荧光灯的管压每组串联连接的荧光灯其功率、管压、工作电流应大致相同。 每组串联连接的荧光灯在与高频斩波功率输出电路输出端并联连接时应串联一个电流移相、限流、谐振电感，电流移相、限流、谐振电感的作用是限流、移相、谐振。本发明采用传统的电感进行限流，由于是高频开关电源，其高频斩波功率输出的频率高达数十千周至上百千周，其限流电感为高频电感，感抗相同的情况下其体积、功耗都比市电50Hz频率时大幅减少，在改善了照明质量的 同时，达到节能的目的。本发明电路是改变传统的点灯装置，由于传统的点灯装置是用市电50Hz 直接通过镇流器来点灯的，为了不影响电网降低线路损耗，大都尽可能的提 高功率因数，减少无功电流，而荧光灯，在灯管电压确定的情况下，灯功率， 也就是灯的亮度取决于流过灯本身的电流，也就是说流过灯管本身电流越大 亮度越大，基于这个原理，本发明电路采用了移相装置，将流过灯管的电流 增大，即，在不增大灯管现有功率的情况下，WD=VDWD*C0SO。
WD二灯管有功功率；VD二灯管电压；ID二灯电流；C0Sd^灯线路功率因数。
从公式中可以得出，降低C0S①从0.8降到0.5时，在WD、 VD都不变的情 况下ID可以提高0.3， g卩，无功电流增加0.3，灯的亮度在功率不变的情况下 可提高0.3即30%。移相的第二个作用是，改变流过灯管的电流与高频斩波功 率输出电路的输出电压之间的相位。使流过各组荧光灯D的灯电流相位不同， 高频斩波功率输出电路的输出电流就会减少，在功率因数等于O. 98时高频开 关电源输入的电流也相应减少，而每组中的荧光灯流过的电流不变，从而达 到节能目的。
进一步说，每组并联在高频斩波功率输出电路输出端中的电流移相、限 流、谐振电路由限流电感L、启动电容C、外加电容E、荧光灯，组成串联谐振电路，其谐振频率各不相同，每组串联谐振电路并联成为一个整体负载后 的谐振频率与所述高频斩波功率输出电路的频率相同，在相同的时间内市电的输出电流将会减少，其结果是在保证每组D荧光灯电流不变的情况下，降 低了有源滤波电路PFC和高频斩波功率输出电路的输出电流，从而达到节能 的目的。
本发明电路是利用有源滤波电路PFC，高频斩波功率输出电路及其它电 路组成一个高频开关电源。开关频率为40KC至120KC，最佳选择为80KC，点 亮2组或2组以上的荧光灯管组。
图3是本发明由电感线圈与多只荧光灯管组成的电流移相、限流、谐振 电路示意图，图4是本发明点亮多支荧光灯的装置的电路示意图；如图l至图 4所示，市电220v50Hz or 110v60Hz电源与有源滤波电路PFC输入端1.2相连 接，有源滤波电路PFC输出的正负端与高频整流滤波电路正负输入端相连接，
高频整流电路的输出端与高频斩波功率输出电路PW的输入端相连接，高频斩 波功率输出电路PW的功率输出端TO与所有的电流移相、限流、谐振电路IP的输入端IPin相连接，电流移相、限流、谐振单元IP的输出端，与所对应的荧 光灯的灯丝S1端连接，荧光灯的灯丝的另一端S2，与相对应的荧光灯的另一 组灯丝的S3端通过电容C相连接，另一组灯丝S4即电流移相、限流、谐振电 路输出端IPout可以直接与高频斩波功率输出电路PW的输出端Tl相连接，也 可以1只-4只荧光灯串联后，灯丝Sn即电流移相、限流、谐振电路输出端IPout 端与高频斩波功率输出电路PW的输出端T1相连接，高频斩波功率输出电路PW 的所有负载，即，电流移相、限流、谐振电路及电流移相、限流、谐振单元 IP所连接的荧光灯D都与高频斩波功率输出电路PW输出端TO， Tl是并联连接， 每个电流移相、限流、谐振单元IP连接一组荧光灯D，每组荧光灯D都通过电 容C与灯丝串联连接，串联连接荧光灯D的数量为1-4只。所述电流移相、限流、谐振电感与容性负载荧光灯D形成串联谐振电路， 其每个串联谐振电路谐振频率各不相同，每个串联谐振电路并联成为一个整 体负载后的谐振频率与所述高频斩波功率输出电路的频率相同。值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据 本发明的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联 想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种点亮多支荧光灯的装置，包括有源滤波电路、高频整流滤波电路、高频斩波功率输出电路，其特征在于还包括电流移相、限流、谐振电路，所述电流移相、限流、谐振电路中串联连接有荧光灯管组，市电电源输入所述有源滤波电路；所述有源滤波电路输出给所述高频整流滤波电路，所述高频整流滤波电路输出的正电压输出端与所述高频斩波功率输出电路的正电压输入端相连接，所述高频整流滤波电路输出的负电压输出端与所述高频斩波功率输出电路的负电压输入端相连接，所述高频斩波功率输出电路为两个或两个以上并联在输出回路中的电流移相、限流、谐振电路提供电力。
2. 根据权利要求1所述的一种点亮多支荧光灯的装置，其特征在于所述高频斩波功率输出电路的工作频率范围为40-120KC。
3. 根据权利要求2所述的一种点亮多支荧光灯的装置，其特征在于所述高频斩波功率输出电路的工作频率为80KC。
4. 根据权利要求1所述的一种点亮多支荧光灯的装置，其特征在于所述电流移相、限流、谐振电路由电感线圈与荧光灯管组相串联组成，所述荧 光灯管组由荧光灯管首尾相接串联组成，每只荧光灯首端与尾端的其中一个 接入端之间连接有电容器。
5. 根据权利要求4所述的一种点亮多支荧光灯的装置，其特征在于所述电流移相、限流、谐振电路中的荧光灯管组由l至4只荧光灯管组成。
6. 根据权利要求1或4所述的一种点亮多支荧光灯的装置，其特征在于所述电流移相、限流、谐振电路中的电感线圈与容性负载荧光灯组成串联谐 振电路，其每个电流移相、限流、谐振电路的谐振频率各不相同，每个串联 谐振电路并联成为一个整体负载后的谐振频率与所述高频斩波功率输出电路 的工作频率相同。
全文摘要
本发明公开了一种点亮多支荧光灯的装置，包括有源滤波电路、高频整流滤波电路、高频斩波功率输出电路和电流移相、限流、谐振电路，电流移相、限流、谐振电路中串联连接有荧光灯管组；市电电源依次通过有源滤波电路、高频整流滤波电路输出给高频斩波功率输出电路，高频斩波功率输出电路为两个或两个以上并联在输出回路中的电流移相、限流、谐振电路提供电力。有益效果是采用高频开关电源和电流移相、限流、谐振电路，使电光源能在使用较小功率的前提下获得较高的光电转换效率，可以同时点亮多支荧光灯，在取消了多个镇流器、启辉器或多个电子镇流器的同时，明显改善了照明质量，提高了功率因数，从而达到节约原材料和能源的目的。
文档编号H05B41/298GK101160009SQ20071015023
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者尺 王 申请人:尺 王