专利名称：用于荧光灯镇流器的无源防电弧保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动荧光灯的镇流器的防电弧保护装置。更具体地说，本发明涉及一种用于瞬时启动型电子镇流器的无源防电弧保护装置。
背景技术：
荧光灯是一种非常普遍的照明方式，具有高光效、长使用寿命的优点，并且不会通过辐射发射出太多热能。然而，荧光灯必须通过在其两端引入高点火电压才能启动。现时， 有许多通过使用电子镇流器的用于荧光灯的启动方案。其中一种普遍的电子镇流器形式是瞬时启动镇流器。
瞬时启动型镇流器的特征是在向镇流器施加交流电时几乎立即将灯启动。其不需要启动器装置或电路。其在工作过程中消耗较少能量，因而更有效率。然而，由于是通过向灯施加非常高的点火电压将灯强力启动，将灯频繁开关切换会降低其有效使用寿命。
因此，瞬时启动型镇流器在预期非常长时间连续照明的应用中最为有用。除了许多其他优点，例如安装简单和荧光灯能够独立工作(即当其中一支荧光灯坏掉或被移除时，其他灯仍能正常工作)瞬时启动型镇流器亦增强了安全性和维护的简易性。
对于瞬时启动型镇流器，看到高达600V到1000V峰值以上的点火电压并非罕见。 在诸如在维护期间，在镇流器仍然被施加交流电时移除个别荧光灯，或灯座老化之类的情况下，在灯座中可能会出现偶发性开路，因而感应出高压并导致电弧。电弧是在非常高的电位差的作用下，所发生的空气电击穿情况，其时等离子体放电，形成极高能量的路径。在灯座内产生电弧并不有利，因为所形成的高温能够将塑料壳体熔化并导致金属触头暴露甚至导致火灾。而且，这会使触头劣化，并使镇流器内的元件承受过大应力。
因此,诸如Underwriters Laboratories (简称为UL)之类的全球产品安全认证机构近年来已经引入了「CC类型(Commercial Cabinets的简称)」等级的镇流器，该镇流器的设计使灯座内的电弧得以减至最小。自此之后，许多照明镇流器制造商都开始设计具有防电弧保护功能的「CC类型」镇流器或无电弧荧光灯灯座。通常的作法是感测镇流器电路内的异常电压和/或电流，以检测是否发生电弧，并且一旦确定存在电弧则停止镇流器工作。 这一般涉及到有源装置甚至微控制器。因而，必须要有更节省成本，及微型的解决方案，使得额外的元件能够装配在现有的外壳中。发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种既节省成本而不笨重，用于荧光灯电子镇流器的防电弧元件。该防电弧保护元件是用于任何突然能量变化的低阻引导路径，并作为连3接至荧光灯的负载的潜在旁路，该旁路在电弧形成情形将要发生时通过吸收火花能量而产生作用，因而终止电弧的形成。本发明的保护元件的一个优选实施方案是通过利用桥式整流器-电阻器-电容器的网络，所述网络至少包含桥式整流器、电阻器和电容器。然而，也可以使用对本领域技术人员公知的其他等价实施方案，只要与负载并联地提供低阻旁路即可。电阻值和电容值的选择可以由本领域技术人员，通过取舍电阻器的稳态功率损耗和防电弧效果来预先确定。作为指导，较大电容值和较低电阻值将导致较大损耗，但将能给予更好的防电弧性能。因而，电阻器和电容器的具体选择不是本发明的一部分。相反，在本发明的原理的启示下，它们亦在本领域技术人员的技术范围内。
本发明的另一目的是提供一种防电弧保护装置，该装置能够装配在现有的电子镇流器的外壳内。根据本发明的保护元件能够提供用于内部增设的微型设计，以便使得现有镇流器更安全，因而消除了改变现有灯具的需要。
通过所附权利要求书中的具体细节阐明表征本发明的各种新颖性特征，权利要求书也形成该公开的一部分。为了更好地理解本发明、其工作优点和通过使用本发明所获得的具体目的，现在参照附图以及如下说明，在所述附图和说明中图示并描述了本发明的优选实施方式。
图I描绘出了驱动一支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器的一般结构(现有技术)。
图2描述出了驱动两支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器的一般结构(现有技术)。
图3描绘出了驱动四支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器的一般结构(现有技术)。
图4是在驱动一支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器中使用无源防电弧元件的本发明的具体实施方式
的示意图。
图5是在驱动两支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器中使用无源防电弧元件的本发明的具体实施方式
的示意图。
图6是在驱动四支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器中使用无源防电弧元件的本发明的具体实施方式
的示意图。
图7示出了在没有根据本发明在瞬时启动型电子镇流器中使用无源防电弧元件的情况下，当灯从灯座突然断开时连接至灯的输出导线之间的波形。
图8示出了当灯间歇地连接至图5中所示的实施方式的灯座时连接至灯的输出导线之间的波形。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明。
图I示出了驱动一支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器的一般结构。如附图中的左侧所示，电压被施加至荧光灯镇流器电路。该荧光灯镇流器电流在点R和Y之间积累高电压(如右侧所示)来启动灯，并且在启动之后维持足够的电能以支撑灯的正常工作。如果在灯座中的连接为断续性，则在点R和Y处可能发生电弧，从而导致问题出现。
在图2中所示的驱动两支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器的一般结构中亦存在类似问题。启动灯的过程是类似的，也就是说，通过在点B-Y以及R-Y之间引入高电压而将灯启动。由于电子电路连续运行，能量必须始终保持。因而，当个别荧光灯突然由于某种原因而断开时，则分别在断开点Hl和H2或H3和H4之间积累高电位，从而导致高感应电场。 这种高电场是引发电弧的条件。
在图3中所示的驱动四支荧光灯的瞬时启动型电子镇流器的一般结构中也可能存在类似的电弧形成条件。积累高电压将灯启动，当个别荧光灯突然因为某种原因而断开时，电弧有可能会在点H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7或H8处出现。
为了防止或最小化上述危险的电弧条件，本发明提出了一种新颖结构的电子镇流器。图4示出了使用这种新颖电子镇流器的单支荧光灯构。在该具体实施方式
中，在镇流器的输出端，实际上横跨灯的两端增加包括桥式整流器BR1、电阻器Rl和电容器Cl的电路元件。该附加电路用作用于任何能量的突然变化之低阻引导路径。当电子镇流器正常工作时，其仅消耗微量电能。然而，当在仍然施加交流电的同时将灯从灯座断开时，将可能导致火花或甚至电弧的原始能量通过桥式整流器BRl中的二极管而被引导到Rl-Cl网络。因而， 断开点之间的电位差将不会升高到足以产生足够高电场。因此，潜在的电弧将能够可靠地消除。
图5示出了根据本发明的另一个实施方式，该实施方式用在两支荧光灯的结构中。这里，需要两个桥式整流器-电阻器-电容器的网络(根据本发明的电路元件)，一灯使用一个网络。通过该构造，能够防止在个别荧光灯因某些原因而突然断开时所引发的电弧。
类似地，本发明可以应用于用于驱动四支荧光灯的结构，如图6所示。每个输出导线都分别配备有本发明的桥式整流器-电阻器-电容器的网络。当任何一支荧光灯发生突然断开时，火花能量将被引导至与该灯对应的网络。对本领域技术人员来说应清楚的是，本发明的原理可以容易地应用于驱动任何实际数量的灯的镇流器电路。
在证明附加电路的功能状况的试验设置中获得了满意的结果。该试验使用根据图 5的电子镇流器。所使用的灯是32W的T8荧光管。二极管桥式整流器是用于高电压和低电流情况的一般类型的整流器。电容器是几百毫微法，而电阻器是几百千欧。电容和电阻的选择是电阻器的稳态功率损耗和防电弧效果之间的取舍。较大的电容值和较低的电阻值将导致较高损耗，但是将给出更好的防电弧性能。
在图7和图8中示出了试验结果。图7描述出了在增加根据本发明的桥式整流器-电阻器-电容器电路元件之前的波形。CH4表示连接至灯的输出导线之间的电压。当突然从灯座将灯移除时，上述电压增高到非常高的值，从而发生电弧，如图中强调的时段X。 当将灯进一步移开时，电弧消失，上述电压变成稳定的高压。如果此时将灯重新连接至灯座，则可能再次发生电弧。
另一方面，图8描述出了在增加根据本发明的桥式整流器-电阻器-电容器电路元件之后的情况。波形示出了流过桥式整流器中的二极管的电流(CH3)和连接至灯的输出导线之间的电压(CH4)。当突然断开灯时，电流通过二极管流入电阻器-电容器网络，结果不会发生电弧。当灯再次连接至灯座时，电流还是通过二极管流入电阻器-电容器网络。其再次有效地消除了电弧。
尽管已经描述并指出了本发明的应用于其优选实施方式的基本优选特征，应理解的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以由本领域技术人员对所示的实施方式的形式和细节进行各种省略、替换和改变。本发明并不受到作为实施例呈现的上述实施方式的限制，而是仅仅可以在由所附专利权利要求限定的保护范围内以各种方式进行修改。
权利要求
1.一种电气装置，所述电气装置包括(a)由位于灯座中的至少一个荧光灯构成的负载；(b)电子镇流器，所述电子镇流器用于供电以启动所述荧光灯并维持所述荧光灯的正常工作；以及(c)无源防电弧元件，所述无源防电弧元件形成低阻电路径，通过旁路由荧光灯构成的所述负载，以吸收任何突然能量变化。
2.根据权利要求I所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件至少包括电阻器、电容器和二极管。
3.根据权利要求I所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件包括多个二极管。
4.根据权利要求I所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件连接至所述电子镇流器的输出导线。
5.根据权利要求3所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件在内部连接至所述电子镇流器的输出导线。
6.根据权利要求3所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件在外部连接至所述电子镇流器的输出导线。
7.根据权利要求3所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件位于所述镇流器的外壳内部。
8.根据权利要求3所述的电气装置，其中所述无源防电弧元件位于所述镇流器的外壳外部。
9.一种电气元件，所述电气元件包括(a)至少二极管、电阻器和电容器的网络；和(b) 连接元件，所述连接元件用于连接至电子镇流器并形成由荧光灯构成的负载的旁路。
10.根据权利要求9所述的电气元件，其中所述网络位于所述电子镇流器的外壳外部。
11.根据权利要求9所述的电气元件，其中所述网络位于所述电子镇流器的外壳内部。
12.根据权利要求3所述的电气装置，其中所述多个二极管形成桥式整流器。
13.根据权利要求9所述的电气元件，其中所述网络包括多个二极管。
14.根据权利要求13所述的电气元件，其中所述多个二极管形成桥式整流器。
全文摘要
本发明提供了一种用于荧光灯的电子镇流器之无源防电弧保护元件。该保护元件是至少包含二极管、电阻器和电容器的桥式整流器-电阻器-电容器之网络。所述元件的电路在灯侧电连接至镇流器，并用作用于任何突然能量变化之低阻引导路径。当将要发生电弧情形时，该保护电路会将火花能量吸收，从而消除电弧情形。
文档编号H05B41/295GK102548169SQ20111036386
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年12月22日
发明者何铭泰, 陈祖盛 申请人:禧荣有限公司