节能调光无频闪电子镇流器制造技术

本实用新型专利技术采用倍压启动和电容限流的镇流器，它具有节能、调光（弱、中、强）并且使灯管光亮无频闪。用电效率达９９％，与一般线圈镇流器直接节电约２８％，与一般的倍压启动，电容限流的镇流器相比较，节能供灯管工作电流的脉动性小，克服频闪。在大批量生产可节省大量的铜材和矽钢片。延长灯管的使用寿命达到３．７倍。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到荧光灯配套的镇流装置。荧光灯内充有隋性气体和少量汞蒸气，当灯管两端加上一定电压时，管内气体放电。汞蒸气放电时，幅射出紫外线，激发管内壁荧光物质，使使之发出可见光。图2所示，OC、CD、DG、GH分别为气体被激、自激、辉光、弧光放电阶段。DEF、GHJ有相似变化，前者定为低能导通，后者定为全导通阶段。荧光灯的工作特性，处在GH段上，它呈现下降的伏安特性。由图2可知，要使 光灯工作在GH段上，必须配上一定的能对灯管两端电压进行自动调节的器具，即是镇流器的作用。镇流器不但要能启动灯管和稳定的工作，还要使灯管具有较长的使用寿命。灯管的寿命，主要指阴极上具有逸出功的氧化物涂层消失的程度。氧化物挥发的速度近似地与灯管电流成正比，电流较小时灯管寿命较长。但电流大小，阴极放电发热的温度，不足以维持热电子发射时，氧化物将发生飞溅现象，反而使灯管寿命大为缩短。另外电流的畸变较大时，(局部电流上升率大是畸变因素之一)，不但使光通量输出减少，亦会使灯管寿命缩短。预热阴极启动时，灯管直接进入弧光放电阶段，虽然可降低启动电压，但电流跳变大，瞬时电流大，这都是缩短灯管寿命的因素。冷阴极启动时，如果采用直流或较平稳的脉动直流供电，由于阴极发射电子的连续性，只要几毫安便可使阴极温度呈上升趋势，在保证热电发射前提下，逐渐增加电流，直至进入弧光放电阶段，这是较理想的启动方式。如图2虚线STQ是冷阴极启动时，灯管从低能导通向全导通过渡的特性曲线，由于直流脉冲峰值工作在GH段，谷值时灯管截止。而GH呈下降特性，故代表脉冲峰值平均值的ST亦呈下降的伏安特性。现有镇流器有三种类型线圈镇流器(分单线圈和双线圈)；倍压启动、电容限流的镇流器(如图3、4、5)；采用大功率三极管产生高频振荡，经LC谐振产生高压，启动灯管，由 限流的镇流器。这三类型的镇流器均存在一些问题。线圈镇流器存在的问题是(1)使灯管发光存在频闪，此频闪人眼不易觉察出来，在有频闪的灯光下工作学习，易使眼睛疲劳，造成近视，(2)铜损、铁损较大，浪费电能，(3)功率因素低，(4)不能启动断丝灯管，(5)必须与相应规格的灯管和启辉器配套使用。否则，要么灯丝预热不足，启动电压过高，导致启动瞬间电流上升率增高；要么灯管工作过流，使灯管的使用寿命受到严重影响。附图3、4、5所示的倍压启动，电容限流的镇流器电路，是目前前此类具有代表性的典型电路，经实验证明仍存在严重的缺陷，(1)均采用四倍压整流启动灯管，又分别采用L和RC滤波，其效果很差，启动时电流波形起伏大，影响阴极放电时温度的上升，不能保证热电子的发射，氧化物飞溅严重。(2)由于滤波效果差，存在严重频 ，其原因是由于脉冲谷值的电流、电压偏离GH轨迹，使灯管截止，而又需在约市电2倍压下才导通，电流变化率大。采用这三种形式的电路灯管寿命均较短，如图5电路所示的镇流器镇流时，40W的灯管，根据有关资料，启动次数约为4千次(每隔8秒启动一次，)。采用大功率三极管产生高频振荡，经LC谐振产生高压启动灯管，并由L限流的镇流器，虽能克服频闪，但不节能，功率因素低而且成本较高，生产工艺复杂，稳定性较差，不能通用灯管。本专利技术针对现有的几种类型的镇流器的方法所存在的问题和缺陷，设计一种无频闪，损耗小，启动电流上升率小，能调光，并能延长灯光寿命，具有通用性的电子镇流器。本技术工作电原理如附图1所示。电源通过开关K1输入到由C1－C5、D1－D6倍压桥式电路，经L电感线圈，K2开关加到灯管两端，灯管导通后，电路由倍压转为桥式整流经LC滤波后供灯管工作。以下结合附图1所示，对本设计的工作过程进行详细说明AB两端接入市电Vo时，当A为正、B为负极性时，电流同时对C2、C3、C4充电，充电电路的等效图如图1－b所示，(其中忽略二极管内阻和假定灯管未导通)充电到Vo的峰值Vom。当A负正B为正极时，充电等效电路如图1－C所示，从图1－b中可知VC2＝Vom，由图1－C中看出VC2与Vo同极性，故Vo与VC2相加，同时对C3、C5充电，此时C3在VC3＝Vom基础上充电到VC3＝VC5＝2Vom，同时Vo亦对C1充电至Vom，此是在Vo第一个周期的过程。在第二周期中，即当A为正、B为负时，电路工作过程，可用等效图1－d，由图1－C中可知，VC1＝Vom，在图1－D中看到，VC1与Vo同相，故Vo与VC1叠加，同时对C3、C4充电，因V′C3已到2Vom，故只对C4充电，充电到2Vom，由此V′C3＝VC4＝2Vom。在倍压过程中，C3、C4、C5只起充电作用，C1、C2充电后与Vo叠加放电，对C3、C4、C5充电至VC3＝VC4＝VC5＝2Vom。但由于C3是普通电解电容，存在漏电，且C3＞＞C1，C2，由C1、C2决定的充电电流无法使C3达到2Vom值，只能充到约450V，故灯管两端电压Vmm＝ 4＋VC5＝900V。冷阴极启动时900V电压足以使灯管启辉。但当市电大低，低到150V时Vmm只能达到600V，这时启动困难。需克服这一启动困难，只需将A、B两端的极性互换一下就可以。即使B端接相线(火线)。因为A端接火线时，灯管任一端必须通过多只电容串联才与火线相接，而B端接火线时灯管两端未经电容接到火线，而管内气体在启辉前已开始电离，所以启辉电压就低。荧灯管启辉后，很快处于低能导通状态，如图2中DEF所示，由于负载电流的增加，VC1、VC2与Vo叠加的放电时间常数逐渐缩小，于是C1、C2两端电压下降不能有效抑制D1、D2。在此瞬间D1、D2很快重新导通，逐渐增大导通电流，此电流分别经D5、D6对C4、C5充电到2倍压后(由于C4、C5足够大，在1－2UF之间)峰值点的电流电压值大于图2中G点值，则保证了灯管由低能状态转向为全导通状态。此时C3与L组成 特殊的滤波器，C3对倍压输入源滤波，L对倍压输出滤波其效果优于L与LC对同一电源滤波，改善电流波形使其成为较平稳的脉动直流，以接近理想的冷阴极启动，使灯管过渡到全导通。灯管导通后，由D1～D4组成的桥式整流电路，提供120mA左右的电流。比C1、C2提供的电流(大约7mA)大得多，在电路工作中此电流起主要作用。此时C3与L组成LC滤波器，对桥整流输出进行滤波，为灯管提供平稳的直流，达到灯管无频闪。本设计采用一般的电子元件组成，其L电感值在1－2享之间，体积仅为原线圈镇流器的五分之一左右，成批生产可节约大量的铜材和矽钢片，整个装置成本在拾元以下。由于采用电容限流，其功率因素超前，在一定程度上补偿了电网中的功率因素滞后，从而提高整个电网的功率因素，起到间接节能的效果。本装置实施后，能使灯管用电效率达到99％，与一般线圈镇流器对比直接节约电约28％；因为改善电流波形，使其成为较平稳的脉动电流供灯管工作，使发光无频闪，并能使灯管寿命延长。经实验40W灯管，开启15000次仍能正常点亮(每隔8～10秒启动一次)。与用图5所示镇流器延长3.7倍。 附图说明图1为本设计的电原理图。图1－a、b、c、d、为本设计的工作过程瞬时分析等效图。图2为40W日光灯在常温下，以直流供电测得的伏安特性曲线图，其中实践参照有资料绘制，虚线STQ较平稳的脉动直流平均值的特性曲线。图3、4、5为倍压启动，电容限流本文档来自技高网...

【技术保护点】
节能调光无频闪电子镇流器，其特征在于由Ｋ↓［１］（使Ｃ＇↓［ｎ］，Ｃ＇↓［ｎ＋１］组成串联、并联）调光开关；Ｄ１～Ｄ６、Ｃ１～Ｃ５构成倍压桥式的整流电路，Ｌ电感和换相开关Ｋ２所组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓放明，
申请(专利权)人：邓放明，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]