专利名称：镇流装置的制作方法
技术领域：
本发明属照明电器技术领域，涉及一用于启动和操作一种低压放电灯的镇流装置。
在本技术领域范围内，所用放电灯的工作电压UD通常是低的，符合表达式UD=mU(m≤0.5)，式中U为市电电压。在这一种条件下的放电灯选用电感式镇流器，启动方便，灯电流接近正弦波，电弧稳定。常见的有中国专利《低压快速启动特性镇流器》，公告号CN2038700U，它的技术特征是在线圈L1和L2串联接点上外接一只无极性电容C。另一则专利《日光灯感容镇流器》，CN2035161U，其技术特征是电容器采用并联接法，一端是接到镇流器中心抽头上，另一端接到灯管灯丝上。再一个专利是《荧光灯共用镇流器》，授权公告号CN2308227Y，所提出的权利要求是铁芯上有两个互感线圈，互感线圈上接有两个电容。上述专利技术的共同特征是负载最大的低压放电灯功率是40W，通过电流量为430mA。一般技术人员不难推断，此放电灯的工作电压是符合上述UD表达式的。随着电光源技术的进展和社会需求提高，低压气体放电灯的功率越来越大，以谋求高照度场合的应用；再是灯电流下降，而灯的工作电压增高，这种放电灯管外形设计比传统灯管更细，体积缩小，光效却增大，相应的灯具可以制作精巧，由于该灯管工作电压的增高，使上述UD的表达式不能成立，当市电负荷高峰期，供电电压下降时，上述表达式中的m值会出现大于1的情况。上述专利中的电感镇流器显然是难以启动和操作这类低压放电灯的。近年市场上新出现的灯管直径为15--16毫米，功率28W以上的低压放电灯镇流器只能采用电子式的，其根本原因亦在于此。电子式镇流器优点是重量轻，体积小，更重要的一点是高频电流容易使放电灯启动，其内设有的整流滤波电容器把市电有效值转换成相当于交流电峰值的直流电。它的内部显然设有异常状态保护电路，但是一出现异常状态瞬间，保护电路动作时间最快的也是mS级，而构成镇流器的核心部件晶体管从一次击穿到二次击穿的时间却是US级。从电路分析可知，电子镇流器的保护电路的可靠性是差的。
本发明的目的是研制一种电感镇流装置，用于启动和操作一种细管径，大功率的低压气体放电灯，特别是灯管工作电压接近或超过市电电压值时，它能一次性可靠启动，稳定工作。
根据本发明，它是一种用于启动和操作一低压放电灯的镇流装置，其设有一用于与电源相连的输入端子，一用于与放电灯相连的输出端子，一在灯稳定工作期间作镇流用的电感线圈与所述的低压放电灯串联，一开通电源用于产生启动脉冲电流的启动设备并联在所述的低压放电灯的两个阴极之间。其特征在于电感线圈与放电灯的串联回路中还串接有一电容器，所设计的电感线圈的感抗XL是所述的放电灯阻抗的1.3-1.9倍，所设计电容器的容抗XC与感抗XL之比是1.5到1.9的范围内，所述的启动设备内设有一计时电路，控制启动设备的启动时间。
电感线圈与放电灯的串联回路中串接一电容器，启动设备设有一计时电路，有利于启动和操作一种细管径，大功率的低压气体放电灯，特别是灯管工作电压接近或超过供电电压时，它能一次性可靠启动，稳定工作，这又有利于放电灯阴极工作寿命的延长。
参照本发明的实施例的附图详细解释本发明的技术方案及其它有关方面。
图1是本发明结构示意图；图2示出了本发明的电路结构框图；图3详细示出了图2的电原理图；图4更详细地示出了图3中的启动设备电原理图；图5又示出了本发明启动设备的另一实施例电原理图。
图1示出了用于启动和操作一种低压放电灯的镇流装置的结构图。它设有一用于与电源相连的输入端子(A)和(B)，一用于与灯管(4)相连的输出端(D)和(E)，一在灯稳定工作期间作镇流用的电感线圈(1)与所述的低压放电灯(4)串联，一开通电源用于产生启动脉冲电流的启动设备(3)并联在所述的低压放电灯(4)的两个阴极之间。本发明的技术特征是电感线圈(1)与放电灯(4)的串联回路中还串接有一电容器(2)，所设计的电感线圈(1)的感抗是所述的放电灯阻抗的1.3至1.9倍，所设计的容抗XC和感抗XL之比是1.5到1.9的范围内，所说的启动设备(3)内设有一计时电路，控制启动设备的启动时间。图2示出了本发明电路结构框图，电感线圈(1)与电容器(2)的接点是(C)，放电灯(4)与镇流器装置的接点是(D)和(E)，它与启动设备(3)的接点是(F)和(G)。图3详细示出了图2的电原理图，电感线圈(1)是带有磁隙缝的环形铁芯与漆包线绕制而成，铁芯形状也可以设计成C型或E型。其铁芯截面积S的设计依据是再设气铁芯截面S=K×UZ×ID]]>式中K--设计系数，取1.5
ID--放电灯工作电流Uz--电感线圈工作电压选定电感线圈工作电压UzUZ=COSΦID×XL=COSΦID×XCm]]>式中m=XCXL]]>取(1.5-1.9)再设计电感线圈绕组NN=45UZ×104Bm×S]]>式中Bm值取12000GS(环型或C型铁芯)漆包线直径D的选取应根据放电灯工作电流ID的大小，按公式 本发明原理是当放电灯(4)与电感线圈(1)，电容器(2)发生串联谐振时，电感线圈(1)上的Uz和电容器(2)上的Uc之值相反，因而从(A)、(B)端输入的电源电压全部地加在放电灯(4)的两个阴极上，即满足公式UD=mU的条件(m=1)；本设计的容抗与感抗之比取1.5-1.9范围，电容器(2)上的电压降大于电感线圈(1)上的电压降，根据电工学中的电压三角形原理，所述放电灯(4)的工作电压达电源电压1.20倍时也能稳定工作。使整个串联回路呈电容性，避免了发生电压谐振时所产生的高压对电路元件造成的威胁，另一个有利因素是电感线圈(4)上的工作电压相应地低于电容器上的工作电压，由于电容器的损耗及漏电极小，整个回路的工作效率因此得以提高。按上述的电抗比范围内选择电感线圈(1)的电感量和电容器(2)的电容量的实施例，其流明系数都能满足0.95的技术指标。必须说明的是，当容抗XC和感抗XZ比取值小于1.5时，当然电容器增大了，而电感线圈(1)的电感量也过大了，不但材料浪费，体积增大，而且损耗也相应增大。反之，当容抗和感抗比较值大于1.9时，电容器(2)的容量和电感量偏小，电感线图(1)储能不足，难以启动放电灯(4)，工作稳定性也受影响。
图4更详细地示出了图3中启动设备电原理图。二极管(21)，电阻器(22)和电容器(23)串联构成启动设备(3)中的计时电路，执行器(24)是一电磁继电器，也可以用可控硅取代。
它与电容器(23)并联，常开触点(25)的两端接在放电灯(4)的两个阴极上，接点是(F)、(G)。电阻器阻值和电容器容量的乘积与设计放电灯(4)的两个阴极的预热时间，即启动时间成正比。此启动时间一般取值为0.5--6秒范围内，优先实施例取2秒至4秒左右为好，并且将电阻器选择为正温度系数热敏电阻器。通电后在上述限定的时间内，交流市电从(A)、(B)端输入，经二极管(21)整流，电阻器(22)限流，向电容器(23)充电，到达继电器吸合值时触点转换，常开触点(25)闭合，交流市电电流经电感线圈(1)，电容器(2)，放电灯(4)的两个阴极，进行预热。经过2至4秒钟，热敏电阻由于电流热效应达到居里点而阻值变大，继电器失电恢复常态，触点(25)断开。就在此断开的瞬间，储存在电感线圈内的磁场能WL=12LIm2COS2ωOt]]>和电容器内的电场能WC=12CU2CmCOS2ωOt]]>转换成电能，产生脉冲电流，击穿放电灯(4)的氪氩气和汞蒸汽的混合体，产生潘宁效应，并迅速地从辉光放电进入弧光放电，实现一次性启动成功。根据电工学原理，在电感L电容C和放电灯等效电阻R的串联谐振电路中，回路的品质因数Q是一个无量纲的量，其值为Q=ωOLR=1ωOCR=1RLC]]>式中ω0=2∏f0(f0为供电电源的频率)从电路分析可知，该回路的电磁场总和W总为 串联谐振电路中电容上电压幅值为UCm=1ωOCIm=LCIm]]>因此下式成立12CU2Cm=12LI2m]]>所以推导出 因为Um=QUm
解得 (Q是回路的品质因数)从上式分析可知，回路中总能量是一个常量。电场能与磁场能周期性地相互交换，总量W总在任何时刻都是12CQ2Um2,]]>它只与回路的品质因数Q的平方成正比，却不随时间变动而变化。这是本发明所述的启动设备(3)内设有一计时电路，控制启动设备的启动时间的理由所在，也因此是实现一次性成功启动的根本原因，而不必另辟蹊径。
综上所述，实现本发明的目的，必须解决的三个技术难题，在上述的实施例中已予以合理设计，妥善解决。根据以上所述的设计要点，为充有氪氩气体的低压汞蒸气放电灯，灯管直径是16mm，长度为1150mm，在额定供电电压及工作电流时的灯工作电压值为167V±17V，额定工作电流是0.17A0依照图1接上本发明，按权利要求1所包含的内容是放电灯阻抗为982Ω，所设计的电感线圈(1)的感抗XL最小值是1277Ω，最大值可取1866Ω；与之串联的电容器(2)的容抗Xc的最小值可选1916Ω，一直取到最大值3545Ω的范围内。用于220V50Hz交流电，电感线圈(1)取4至6H，相应的电容器(2)取1.5至1.0UF，把市电电压调至185V时，实现一次性启动成功。而且是低电源电压工作，所以此时其灯管工作电压上升到215V，其放电发光的稳定性和其它有关主要技术指标符合设计的要求。电感线圈的最佳值取5H，电容器取1.2uf为好。
在本发明的权项规定的范围内，在本领域的一般技术人员不难作出各种改变和修改。如灯的型号是YZ36R低压气体放电灯，其灯功率是36.0W，灯两端电压为103V±10V，灯工作电流0.43A，当供电电压是117V，电源频率是60Hz时。设最低供电电压103V时正常工作，则m≈1.0，灯的阻抗是240Ω，则按本发明的设计方法，电感线圈(1)的电感量范围是0.83-1.21H，相应的电容器(2)的电容量范围是4.9--3.4uf，最佳值选取电感线圈取1.0H，电容器取4.0uf。
权利要求
1.一种镇流装置，其设有一用于与电源相连的输入端子，一用于与低压放电灯相连的输出端子，一在灯稳定工作期间作镇流用的电感线圈与所述的低压放电灯串联，一开通电源用于产生启动脉冲电流的启动设备并联在所述的低压放电灯的两个阴极之间，其特征在于所说的电感线圈与放电灯的串联回路中还串接有一电容器，所设计的电感线圈的感抗是所述的放电灯阻抗的1.3至1.9倍，所设计的容抗与感抗之比是1.5到1.9的范围内，所说的启动设备内设有一计时电路，控制启动设备的启动时间。
2.依照权利要求1所述的镇流装置，其特征在于所说的计时电路是由二极管、电阻器和电容器串联构成的，所设的电阻器阻值和电容器容量的乘积与所说的启动装置启动时间成正比。
3.依照权利要求1所述的镇流装置，其特征在于所说的启动设备内还设有一个执行器，它与所说的计时器内的电容器相并联。
4.依照权利要求1所述的镇流装置，其特征在于所说的电感线圈是带有磁隙缝的环形铁芯与漆包线绕制而成，铁芯形状也可以设计成C型或E型。
5.依照权利要求1或3所述的镇流装置，其特征在于所说的执行器是一继电器，也可以用可控硅取代。
全文摘要
本发明涉及一用于启动和操作一种低压放电灯的镇流器装置,属电光源照明技术领域。其带有与电源连接的输入端子,与放电灯连接的输出端子,一个电感线圈和一个电容器与所述的放电灯按串联方式连接,一个装有计时电路的控制设备并联在放电灯的两个阴极之间,所述的电容器和电感线圈构成的镇流装置的容抗和感抗比按1.5—1.9设计。该装置的输出端子处的电压在额定负载下可以超过所述的输入端子的电源电压值。
文档编号H05B41/00GK1285709SQ9911782
公开日2001年2月28日 申请日期1999年8月21日 优先权日1999年8月21日
发明者陈森洁, 周云正 申请人:浙江阳光集团股份有限公司