編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種被稱為編程預(yù)熱-瞬時啟動的熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路。以可編程驅(qū)動電路作為鎮(zhèn)流器半橋串聯(lián)諧振逆變器的編程驅(qū)動控制，兩支串聯(lián)連接的熒光燈管只有兩個非互聯(lián)端分別通過兩根導(dǎo)線與鎮(zhèn)流器的輸出高端及輸出低端相連接，通過控制啟動和正常工作時的燈絲加熱功率，起輝電壓和燈管電壓，可以成倍提高燈管通/斷開關(guān)壽命。
【專利說明】編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種照明用熒光燈電子鎮(zhèn)流器，特別涉及一種燈的啟動方式。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光燈利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中輻射紫外線，從而使熒光粉發(fā)出可見光的原理發(fā)光，是一種低氣壓弧光放電光源。熒光燈內(nèi)裝有兩個燈絲。燈絲上涂有電子發(fā)射材料的電子粉。在交流電壓作用下，燈絲交替地作為陰極和陽極。燈管內(nèi)壁涂有熒光粉。管內(nèi)充有400Pa - 500Pa壓力的氬氣和少量的汞。通電后，液態(tài)汞蒸發(fā)成壓力為0.8 Pa的汞蒸氣。在電場作用下，汞原子不斷從原始狀態(tài)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，繼而自發(fā)躍遷到基態(tài)，并輻射出波長253.7nm和185nm的紫外線，以釋放多余的能量。熒光粉吸收紫外線的輻射能后發(fā)出可見光。
[0003]與熒光燈匹配的電子鎮(zhèn)流器通常有瞬時啟動，快速啟動和編程快速啟動三種啟動方式。
[0004]瞬時啟動:在啟動點亮燈之前，燈絲完全不加預(yù)熱，利用燈管兩端的高電壓使燈陰極上的電子場致電離，形成燈管內(nèi)的電子流，氣體電離而點亮燈管。
[0005]快速啟動:鎮(zhèn)流器在向燈管兩端施加起輝電壓的同時，提供短時間的燈絲預(yù)熱?？焖賳拥逆?zhèn)流器，燈管陰極因短時間預(yù)熱產(chǎn)生熱電子發(fā)射，從而降低了起輝電壓的要求。但由此產(chǎn)生的輝光電流會加速燈管的老化，因而并不能大幅度提高燈管的開關(guān)壽命。此外，由于啟動后并不斷開燈絲加熱功率，附加的功率損耗會降低鎮(zhèn)流器的能效。
[0006]編程-快速啟動:在燈預(yù)熱陰極溫度到達(dá)有足夠的電子發(fā)射前，鎮(zhèn)流器并不向燈管兩端施加足夠的工作電壓；陰`極預(yù)熱所需能量的電壓源或電流源由鎮(zhèn)流器自身提供，預(yù)熱期間燈管兩端僅保持不致產(chǎn)生輝光放電的低電平電壓；當(dāng)預(yù)熱期結(jié)束時，燈管兩端電壓增大到足以形成弧光放電擊穿的電平；在燈到達(dá)完全放電狀態(tài)時，陰極預(yù)熱功率會部分或全部去除。
[0007]熒光燈的壽命主要取決于其陰極發(fā)射電子能力和耐離子轟擊能力，制造時根據(jù)燈管類型選擇儲電子粉能力大、燈工作時冷熱阻比控制在4.5 土 I的燈絲。
[0008]不同的啟動方式的直接后果是燈管的開關(guān)壽命不同。瞬時啟動和快速啟動是在燈管陰極完全沒有或熱電子發(fā)射不充分的條件下點燃燈管，陰極在每次啟動時都會受到?jīng)_擊而產(chǎn)生濺射，燈管極易受到損壞，僅有幾千次的通/斷開關(guān)壽命。設(shè)計規(guī)范的瞬時啟動和快速啟動鎮(zhèn)流器，燈管通/斷開關(guān)壽命分別約4000-5000次和6000-7000次，不適合需要頻繁開關(guān)的使用場合。進(jìn)一步提高開關(guān)次數(shù)受到電弧放電抑制等指標(biāo)的限制。由編程預(yù)熱電路驅(qū)動鎮(zhèn)流器逆變器的編程-快速啟動，則由于燈管電極在啟動前充分加熱獲得足夠的電子發(fā)射而能達(dá)到2萬次以上的燈管通/斷開關(guān)壽命。由于編程-快速啟動的電子鎮(zhèn)流器除了具有能大大增加燈管通/斷開關(guān)壽命之外，還有低溫啟動特性好，能提高鎮(zhèn)流器能效等諸多優(yōu)點，高品質(zhì)電子鎮(zhèn)流器普遍采用編程-快速啟動方式。
[0009]編程-快速啟動的電子鎮(zhèn)流器除了常見的驅(qū)動一支燈管，更有能同時驅(qū)動兩支及以上燈管的鎮(zhèn)流器。對于兩支以上燈管的鎮(zhèn)流器，燈管的連接有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。當(dāng)燈管以并聯(lián)方式連接時，要為每個燈管配置一個扼流圈及與之相關(guān)的各種保護(hù)電路，制造成本較高。對于驅(qū)動兩支燈管的鎮(zhèn)流器，普遍采用燈管以串聯(lián)方式連接。在燈管以串聯(lián)方式連接時，鎮(zhèn)流器需要有高端、中點及低端的各兩根引線與燈管相連接，如圖1所示。如果省去兩根中點燈絲供電的連線，串聯(lián)燈管互聯(lián)端的燈絲將將因得不到預(yù)熱，形成類似瞬時啟動的狀態(tài)，而使燈管通/斷開關(guān)壽命大幅度減少到與瞬時啟動相同的水平，失去了編程-快速啟動能延長燈管開關(guān)壽命的優(yōu)越性。
[0010]對于瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，為了增加燈管通/斷開關(guān)壽命，應(yīng)盡量提高起輝電壓以縮短起輝時間，用以減小起輝過程中的輝光電流及減小起輝電壓對燈管電極造成的濺射損害。但是，縮短起輝時間必須靠提高起輝時的燈電壓；而提高燈電壓又會增強電子對電極的轟擊力度，兩者造成對電極的損傷是互為因果的。
[0011]本實用新型利用由可編程預(yù)熱啟動電路驅(qū)動鎮(zhèn)流器逆變器的電子鎮(zhèn)流器，在不向兩支串聯(lián)燈管互聯(lián)端的燈絲供電的條件下，通過對兩支燈管非互聯(lián)的兩端的燈絲的預(yù)熱功率，預(yù)熱期間的燈管電壓，預(yù)熱時間以及起輝電壓的有效控制，構(gòu)成一種編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，不但在節(jié)省兩根串聯(lián)燈管互聯(lián)端與鎮(zhèn)流器之間的燈絲供電連線，還節(jié)省了附加的功耗，提高了鎮(zhèn)流器的能效系數(shù)；使燈管通/斷開關(guān)壽命由不足6000次提高到12000次以上；采用低的起輝電壓，降低了相關(guān)元器件的電應(yīng)力，提高了系統(tǒng)的可靠性；燈管互聯(lián)端燈絲加熱電路元件及連接線的取消，降低了制造成本，簡化了鎮(zhèn)流器與燈管的現(xiàn)場連線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:成倍提高串聯(lián)諧振電子鎮(zhèn)流器配接串聯(lián)連接燈管的互聯(lián)端不提供燈絲預(yù)熱條件下的燈管通/斷開關(guān)壽命；
[0013]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0014]一種編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，包括:(a)為鎮(zhèn)流器負(fù)載熒光燈管提供可編程的燈絲預(yù)熱頻率，預(yù)熱時間，燈管起輝頻率，啟輝時間的可編程逆變器驅(qū)動電路；(b)由可編程逆變器驅(qū)動電路驅(qū)動鎮(zhèn)流器串聯(lián)諧振回路的半橋逆變器開關(guān)電路；(c)為燈管的燈絲提供功率的燈管高端和燈管低端兩個燈絲加熱繞組；(d)由隔直流電容、諧振電感和諧振電容組成的串聯(lián)諧振電路；(e)兩支并接在串聯(lián)諧振電容兩端上的串聯(lián)連接的熒光燈管；其特征在于:所述兩支串聯(lián)的熒光燈管，是將兩支燈管一端的燈絲分別短路后，相互連在一起，互聯(lián)端的燈絲不供電；兩支燈管的另一端燈絲，分別通過燈絲耦合電容與燈管高端燈絲加熱繞組和燈管低端燈絲加熱繞組相連接，以獲得兩支燈管各有一端燈絲的預(yù)熱電壓。
[0015]所述兩個燈絲加熱繞組經(jīng)各自的燈絲耦合電容使所述串聯(lián)燈管非互聯(lián)端的燈絲在預(yù)熱期間獲取最大預(yù)熱功率，即預(yù)熱結(jié)束時有最大的燈絲冷熱阻比。
[0016]在預(yù)熱期間，由所述可編程逆變器驅(qū)動電路的預(yù)熱頻率及串聯(lián)諧振電路諧振電容確定的燈管兩端電壓，提高至以不產(chǎn)生輝光放電為限。
[0017]控制編程設(shè)置的預(yù)熱頻率，工作頻率，以及由串聯(lián)諧振電路的固有頻率，使燈管的起輝電壓低于瞬時啟動類鎮(zhèn)流器的啟輝電壓，但略高于編程-快速啟動類鎮(zhèn)流器的啟輝電壓，將起輝時間縮短至25ms以內(nèi)。
[0018]所述兩支燈管的燈絲加熱電壓，可以是來自串聯(lián)諧振回路電感線圈的兩個次級繞組，也可以由另一個單獨的燈絲預(yù)熱變壓器的兩個繞組來提供。
[0019]在兩支串聯(lián)連接的熒光燈管工作在其互聯(lián)端不提供燈絲預(yù)熱功率的條件下啟動時，兩支燈管該端的電極與瞬時啟動的燈管一樣因每次啟動時的場致電子發(fā)射及較大的輝光電流而使得燈管只能有6000次以下的通/斷開關(guān)壽命。
[0020]為了提高這種兩支串聯(lián)連接的熒光燈管只有兩個非互聯(lián)端分別通過各兩根導(dǎo)線與鎮(zhèn)流器的輸出高端及輸出低端相連接，由鎮(zhèn)流器獲得可編程預(yù)熱燈絲功率，燈的預(yù)熱電壓，啟輝電壓和工作電壓的燈管與鎮(zhèn)流器匹配條件下的鎮(zhèn)流器通/斷開關(guān)的燈管壽命次數(shù)，采取了如下措施:
[0021]首先是以最大允許的燈絲啟動加熱電流向每個燈管的一端提供燈絲預(yù)熱功率。對于編程-快速啟動的鎮(zhèn)流器，燈管起輝時的燈絲冷熱阻比一般取其中心值。為了在預(yù)熱期間產(chǎn)生更多的自由電子，并在燈管電壓的作用下向非加熱端的電極輸送這些自由電子，在非加熱端的電極周圍形成較厚的電子云，需要盡可能地加大燈絲預(yù)熱電流，將燈管起輝時的燈絲冷熱阻比提高至最大值。在非加熱端的電極周圍形成的電子云可以有效地減小離子對電極轟擊的勢能，減少每次啟動時的場致電子發(fā)射，從而延長電極的使用壽命。
[0022]其次是在預(yù)熱期間施加不致產(chǎn)生輝光電流的燈管高電壓。輝光電流是損害燈管壽命的又一不利因數(shù)。預(yù)熱期間的燈管電壓只要完成從加熱端電極向非加熱端電極附近輸送足夠多的自由電子即可，以不產(chǎn)生輝光放電電流為限。
[0023]再其次是調(diào)整預(yù)熱頻率。編程啟動的鎮(zhèn)流器，是借助從預(yù)熱到起輝到正常工作的頻率不同來獲得良好的工作特性的。較高的預(yù)熱頻率可以保持合適的預(yù)熱功率而減小正常工作時的燈絲功率。一旦預(yù)熱期結(jié)束，便適時轉(zhuǎn)為啟輝頻率，使串聯(lián)諧振電路的諧振電感和諧振電容發(fā)生串聯(lián)諧振，并接在諧振電容器上的燈管兩端獲得最高電壓而起輝；之后，借助諧振電感穩(wěn)定燈管正常的工作電流，工作頻率維持在預(yù)設(shè)對應(yīng)狀態(tài)。從預(yù)熱頻率過渡到起輝頻率的起輝時間通常為預(yù)熱時間的十分之一。這個時間，對于常規(guī)的編程-快速啟動，有利于完成正常的起輝要求。在一端為非預(yù)熱的情況下，降低預(yù)熱頻率，并且使燈管的起輝電壓降低至介于瞬時啟動的較高電壓和編程快速啟動的較低電壓之間的電壓值，起輝時間縮短至25ms以內(nèi)，可以使燈管在優(yōu)于常規(guī)的瞬時啟動的條件下起輝。
[0024]本實用新型稱之為編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)越功效在于:在不向兩支串聯(lián)燈管互聯(lián)端的燈絲供電的條件下，通過對兩燈管非互聯(lián)的兩端的燈絲的預(yù)熱功率、預(yù)熱期間的燈管電壓、預(yù)熱時間以及起輝電壓的有效控制，不但在節(jié)省兩根串聯(lián)燈管互聯(lián)端與鎮(zhèn)流器之間的燈絲供電連線，還節(jié)省了附加的功耗，提高了鎮(zhèn)流器的能效系數(shù)；使燈管通/斷開關(guān)壽命由不足6000次提高到12000次以上；采用比常規(guī)瞬時啟動相對低的起輝電壓，降低了相關(guān)元器件的電應(yīng)力，提高了系統(tǒng)的可靠性；燈管互聯(lián)端燈絲加熱電路元件及連接線的取消，降低了制造成本，簡化了鎮(zhèn)流器與燈管的現(xiàn)場連線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為常規(guī)編程-快速啟動鎮(zhèn)流器串聯(lián)燈管連接原理電路圖；
[0026]圖2為本發(fā)明編程預(yù)熱-瞬時啟動鎮(zhèn)流器串聯(lián)燈管連接原理電路圖；
【權(quán)利要求】
1.一種編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，包括:(a)為鎮(zhèn)流器負(fù)載熒光燈管提供可編程的燈絲預(yù)熱頻率，預(yù)熱時間，燈管起輝頻率，啟輝時間的可編程逆變器驅(qū)動電路；(b)可編程逆變器驅(qū)動電路驅(qū)動半橋逆變器開關(guān)電路；(C)為燈管燈絲提供功率的兩個燈絲加熱繞組；(d)由隔直流電容、諧振電感和諧振電容組成的串聯(lián)諧振電路；(e)兩支并接在串聯(lián)諧振電容兩端上的串聯(lián)連接的熒光燈管；其特征在于:所述兩支串聯(lián)的熒光燈管，是將兩支燈管一端的燈絲分別短路后，相互連在一起，互聯(lián)端的燈絲不供電；兩支燈管的另一端燈絲，分別通過燈絲耦合電容與燈管高端燈絲加熱繞組和燈管低端燈絲加熱繞組相連接，以獲得兩支燈管各有一端燈絲的預(yù)熱電壓。
2.按權(quán)利要求1所述的編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述兩個燈絲加熱繞組經(jīng)各自的燈絲耦合電容使所述串聯(lián)燈管非互聯(lián)端的燈絲在預(yù)熱期間獲取最大預(yù)熱功率，即預(yù)熱結(jié)束時有最大的燈絲冷熱阻比。
3.按權(quán)利要求1所述的編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，在預(yù)熱期間，由所述可編程逆變器驅(qū)動電路的預(yù)熱頻率及串聯(lián)諧振電路諧振電容確定的燈管兩端電壓，提高至以不產(chǎn)生輝光放電為限。
4.按權(quán)利要求1所述的編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，控制編程設(shè)置的預(yù)熱頻率，工作頻率，以及串聯(lián)諧振電路的固有頻率，使燈管的起輝電壓低于瞬時啟動類鎮(zhèn)流器的啟輝電壓，但略高于編程-快速啟動類鎮(zhèn)流器的啟輝電壓，將起輝時間縮短至25ms以內(nèi)ο
5.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的編程預(yù)熱-瞬時啟動的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述兩支燈管的燈絲加熱電壓，是來自串聯(lián)諧振回路電感線圈的兩個次級繞組，或者由另一個單獨的燈絲預(yù)熱變壓器的兩個繞組來提供。
【文檔編號】H05B41/295GK203661391SQ201320446140
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】葛葆璋, 楊建文, 許江濤 申請人:上海阿卡得電子有限公司