荧光灯的激励电路制造技术

一种用来启动和稳定气体放电灯的改进的激励电路，该电路为１００％集成化且其正常工作不需使用任何感性元件和灯丝。该电路由几个子电路组成，它包括：整流／倍压电路、第二升压电路、低功率振荡电路和高压放大器电路。用高频交流信号来电离气体和点亮灯，而一旦灯被点亮，则由该电路产生直流信号来维持灯发光。该集成电路镇流器的尺寸和重量如此小，以至可把它装入荧光灯封装内。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种荧光灯用的激励电路，特别涉及一种不用灯丝或电感元件就能使荧光灯中的气体电离的镇流电路。镇流电路用于荧光灯系统中以稳定供给灯的电流。无镇流器，因无阻抗限流，荧光灯会立即烧毁;应特别指出，灯一旦点燃且其中的气体电离，灯两端的阻抗就急剧下降。镇流电路的附加功能包括提供启动荧光灯的适当电压和降低此电压以维持灯稳定和点亮。本领域公知的大多数镇流电路都依靠使用灯丝将自由电子发射进灯管中(通过热离子发射场致发射或两者结合)并使灯中的气体电离。由于这些镇流器依靠灯丝电离灯中的气体，所以这样的系统使任何所用的荧光灯的寿命受限于灯丝的寿命。因此，灯丝烧毁后就必须将整个灯抛弃。除了不得不屡次更换这些灯之外，抛弃“烧毁”灯所产生的废品还导致严重的生态问题。这些灯含有会严重污染环境的重金属元素(如汞)，清除处理这些重金属要付出昂贵的代价。虽然在现有技术中已知不用灯丝也能使灯点亮(例如可参看Summa的美国专利4，066，930第五栏)，但这样的电路是非常昂贵的。例如，Summa电路要求使用非常特殊的因而也非常昂贵的变压器件，此变压器元件的用途严格限制在用以在工厂中试验荧光灯的高射频枪。此外，几乎所有现在市场上的荧光灯都使用不同频率的AC(交流)电源来点亮灯并使灯维持于点亮状态，最大的特例是那些装在照相复印机中使用DC(直流)电源的灯。由于交流电不可避免地使灯丝周期性工作，因而会引入所不需要的疲劳系数，它使灯丝寿命变短，当然也使整个灯的寿命变短。此外，AC电源还带来-60Hz的“闪烁”(或AC电源所用的频率的闪烁)，虽然在大多数民用场合这种闪烁不引人注意，但是在工业环境中它可能是极其危险的，在工业环境中机器可能也在60Hz或其整数倍下运行。例如，对在60Hz下运转并由60Hz的荧光灯照明的彩印机操作者来说，看起来好象机床的操纵件是不动的。如果操作者认为机床停止了而把手伸到机床中，则这一情况会导致严重的安全问题。再有，制造标准灯的频闪滤光器具有有害的生物学作用，这种滤光器在Johnson的美国专利4，260，932的专利技术背景中进行了说明。现有技术中已有使用DC电源的镇流器，并用来在不允许频闪效应的场合中消除频闪效应。一个这种应用是照相复印机，由于光强与时间的比值正比于维持电流，因此对复印质量有利的影响。尽管有这一需要的特性，但是用直流电源维持荧光灯点亮会有别的问题。例如，当荧光灯工作于恒定的DC电流下时，它会经历一特定的“汞迁移”过程。这一现象会导致从灯的一端到另一端其亮度不均匀。在灯的寿命的早期汞迁移现象只有很微弱的作用，但它最终会导致沿着灯的方向光强有明显的差别。使用DC电流供电的荧光灯会遇上的另一问题是熟知的“阳极黑化”效应。这一效应是因电子的连续过度轰击而产生的灯的阳极过热引起的。这一过热会引起对灯的阳极端荧光粉的破坏，导致用DC电流供电仅仅几小时后阳极附近就不发光了。 这一
所采用的解决汞迁移和阳极黑化问题的方法包括使用一开关电路，通过切换使灯的每一电极的损耗相同(每一电极有50%的时间用作阳极)。该切换方法有助于防止荧光粉涂层的迁移以及阳极处灯管内表面(负)电荷的累积。但是，即使是这些开关电路也会产生别的问题，比如明显的功率消耗、所用机电继电器的电弧放电(从而引起误动作及可能使整个系统停止运转)，以及考虑用于其它用途时电路过高的成本。当今镇流器的另一缺点是使用感性元件，感性元件使系统效率低且阻止进一步把电路缩小成一片芯片。线圈和变压器一般用来抬高点亮电压，使用它们会带来由内阻、磁滞和涡流引起的不必要的损失。此外，这些感性元件还会产生不需要的电子噪声及对射频信号和计算机网络的干扰。因此，本专利技术的电子镇流电路提供了一系列新颖的改进，当把这些改进综合到一起时将解决上述该领域已有技术的问题。在最佳实施例中，本专利技术包括下列电子电路a)整流/倍压电路，它由电网AC电源供电，输出大约2 2Ein的空载电压; b)第二升压电路，它也由电网AC电源供电，接收整流/倍压电路的输出，然后把用来点亮灯的空载电压提高到大约3 2Ein。c)滤波电容，它与整流/倍压电路的输出端相连，滤除由电网AC电源引起的纹波; d)低功率振荡电路(如25KHz)，它与整流/倍压电路的输出端相连，与滤波电容并联;以及e)高压放大器电路，它接收第二升压电路和低功率振荡电路的信号，最后向灯送电以便迅速而容易地点亮。根据本专利技术，灯的点亮使用光电发射原理，而不是热离子发射或场致发射。这样做时，欲点亮的灯不需要灯丝。通过完全取消对灯丝的需要，灯的寿命可以大大地延长。现在灯的寿命只取决于灯内的气体是否泄漏，而如今在许多情况下气体泄漏可能在15年之后。此外，本专利技术提供了一种一旦灯被点亮后就用直流电路灯供电的廉价电路。除了民用中明显节能外，使用直流电源可完全无闪烁地进行工作，使本专利技术可用于照相复印机和其它不允许应用波动光源的场合。类似地，通过把阳极的电子和离子轰击量限制在维持灯的点亮所必需的最小值，本专利技术的镇流电路解决了诸如阳极黑化和汞迁移之类的直流供电灯的问题。最后，本专利技术不用任何感性元件。这使得可以用集成电路的形式制造镇流电路，从而把它的尺寸和重量减小到可以把该电路装在灯中。这样可以不用专门的荧光灯的生产系统，而且提供了不受限制的安装方式。此外，通过不使用电感元件，完全消除了镇流器中使用线圈所引起的损耗及其它缺点。因此，本专利技术总的目的是经济地点亮荧光灯而不需要用灯丝电离，因而实际上不需要更换灯。此外，本专利技术的一个目的是使用直流电经济地维持气体放电灯的点亮，因而消除闪烁的交流效应并使灯的能耗最小。本专利技术的另一目的是提供整个镇流电路的固态集成而不使用任何电感元件。再有，本专利技术的一个附加目的是提供一经济的使用直流电而不需要昂贵的开关电路的镇流器。本专利技术的一个相关目的是提供一改进的集成电路镇流器，它具有这样的尺寸和重量特性，以至可以把它装在荧光灯中。通过下面的详细说明、附图及所附权利要求书，对本领域一般技术人员来说，本专利技术更进一步的目的及优点将变得更加明显。附图说明图1是表示本专利技术各主要部分之间相互连接的电路方块图。图2是图1中方块2(整流器/倍压器)和方块3(升压电路)的电路示意图。图3是图1中方块4(低功率振荡器)的电路示意图。图4是图1中方块5(放大器)的电路示意图。图5是本专利技术镇流电路完整的电路原理图。要注意这些附图不一定成比例，而且实施例有时用虚线和示意图表示。有些情况下，可省略那些对理解本专利技术不必要的或其它难以察觉的细节。当然，应当看到，本专利技术不限于此处所说明的特定实施例。先看图1，它表示构成整个专利技术的主要方框图部分之间的电气连接。如图所示，电网AC电源向整流器/倍压器2和升压电路3供电。在灯6的点亮阶段，升压电路3起升压器的作用。整流器/倍压器2的输出送进升压电路3和低功率振荡器4。然后，升压电路3和低功率振荡器4的输出进入放大器5，放大器5向灯6供电。对荧光灯的正常工作来说，本专利技术基本上分两个阶段起作用。首先，它用高频/高压信号点燃气体放电灯。第二，一旦灯被点亮了，就切换成直流电，由直流电把灯维持于稳定、点亮的状态。现在来看图2，它表明了整流器/倍压器2和升压电路3的详细情况。整流器/倍压器2由二极管9、10、11、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与气体放电灯配套使用的镇流电路，它包括：（ａ）点着灯内气体的装置，该装置不使用感性电气元件和热离子或场致发射灯丝；以及（ｂ）维持灯发光的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科哈维尔贝拉斯科法尔克，
申请(专利权)人：弗朗西斯科哈维尔贝拉斯科法尔克，
类型：发明
国别省市：CO[哥伦比亚]