專利名稱：鎮(zhèn)流器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鎮(zhèn)流器技術領域，尤其是一種T5型低氣壓汞蒸汽放電燈的電感式鎮(zhèn)流器。
在現有的鎮(zhèn)流器技術中，普遍采用由一個繞組的電感式鎮(zhèn)流器，再配用一個啟輝器，使T8、T12型低氣壓汞蒸汽放電燈正常工作。這類燈管的直徑粗，工作電流大，所以工作電壓大都為市電電壓的60％以下，所配用的鎮(zhèn)流器容易設計制造。其優(yōu)點是結構簡單，工作可靠性好，壽命長，質價比優(yōu)于電子鎮(zhèn)流器。新開發(fā)的T5型低氣壓汞蒸汽放電燈，由于管徑細，工作電流小，導致工作電壓高，現有的電感式鎮(zhèn)流器是無法使它正常發(fā)光的。以32W為例，其燈管長度為1.2m，直徑為15-16mm，額定工作電壓為210V，工作電流為0.19A。當市電電壓降低10％時，即198V，采用由一個線圈繞組的電感式鎮(zhèn)流器是不能使T5型燈管工作的。因此，目前市場上配用T5型燈管的鎮(zhèn)流器采用電子式，原因有二一是經二極管整流，大電容濾波，使直流供給電壓升到接近峰值(310V)；二是經高頻逆變電路，產生高頻電流，兩者共同作用，滿足T5燈管正常工作條件。其缺點是可靠性差，特別是環(huán)境溫度較高，電解電容老化、干涸，異常狀態(tài)發(fā)生時更甚，嚴重影響工作壽命。
本發(fā)明的目的是要設計一種結構簡單、可靠性好、工作壽命長的T5型低氣壓汞蒸汽放電燈鎮(zhèn)流器。
本發(fā)明實施要點是一種鎮(zhèn)流器，由鐵芯、線圈、啟輝器和殼體構成，其特征在于電源輸入端還設有一個升壓式電源變壓器，其初級繞組的兩端與市電相連接，次級繞組兩端的接點分別與鎮(zhèn)流器的線圈和T5型燈管的串聯電路相連接，所說的升壓式電源變壓器的初、次級繞組圈數比范圍是按下式選取的
本發(fā)明的優(yōu)點是電源輸入端增設升壓式變壓器，使具有高工作電壓的T5型燈管能正常工作，由鐵芯和線圈構成的鎮(zhèn)流器結構簡單，可靠性好，工作壽命長。容易加電容器作補償，功率因數提高到0.85～0.98。


圖1是本發(fā)明鎮(zhèn)流器結構示意圖；圖2是圖1所示鎮(zhèn)流器電原理圖；圖3是升壓變壓器的環(huán)形鐵芯頂視圖；圖4是圖3所示鐵芯沿B-B線剖視圖；圖5是本發(fā)明第一實施例電原理圖；圖6是本發(fā)明第二實施例電原理圖；圖7是本發(fā)明第三實施例電原理圖；圖8是本發(fā)明第四實施例電原理圖；圖9是本發(fā)明選用C形鐵芯結構示意圖；圖10是本發(fā)明選用E形鐵芯結構示意圖；圖11是本發(fā)明選用R形鐵芯示意圖；
圖12是本發(fā)明選用普通鎮(zhèn)流器立體圖。
現結合附圖對本發(fā)明實施例詳述之。
本發(fā)明是由一只升壓變壓器和一只電感鎮(zhèn)流器構成。圖1是本發(fā)明鎮(zhèn)流器結構示意圖，圖2是圖1所示鎮(zhèn)流器的電原理圖。它由鐵芯1、線圈2、啟輝器3和殼體10構成。在電源輸入端增設一只升壓變壓器4，其初級繞組5的兩端的接點6和7分別與市電的N、P相連接，次級繞組8的兩端的接點6和9分別與鎮(zhèn)流器的線圈2和T5型燈管18的串聯電路相連接。接點6是兩個繞組的公共接點。升壓式電源變壓器4的初、次級圈數比n范圍按下式選取

以32W T5燈管為例，當電源電壓為220V時，n取0.65～0.5，按此比可獲得提升電壓是336～420V。24W的T5燈管的變壓器的升壓比n可取0.86～0.69，提升的電壓范圍是256～320V。56W燈管的變壓器的升壓比n可取0.57～0.46，提升的電壓是384～480V。當電源電壓為117V時，24W的T5型燈管升壓式電源變壓器4的升壓比n取0.46～0.37，提升電壓范圍是256～320V；32W的n取0.35～0.28，提升電壓范圍是336～420V；56W的n取0.30～0.24，提升電壓范圍是384～480V。
本發(fā)明升壓式電源變壓器(4)最佳實施方案是設計成升壓式自耦變壓器，它所傳輸的能量，一部分靠電磁感應，一部分靠直接耦合。n值越接近于1，直接耦合的能量越多，變壓器體積越小。該變壓器的設計功率PC按下式確定PC=P2(1-n)
式中P2-變壓器的輸出功率初級繞組5和次級繞組8內各部分電流關系如下式Ig=(I8-I5)2+I02]]>式中Ig-初次級共用部分繞組電流I8-次級繞組8的電流I5-初級繞組5的電流I0-變壓器4的磁化電流的無功分量其它的設計公式與普通變壓器相同。式中I8的值與燈管工作電流相等，可以從T5型燈管的技術標準中查到。以32WT5燈管的鎮(zhèn)流器為例，初級繞組5的導線直徑取0.22mm，次級繞組8的升壓部分取直徑0.27mm。當升壓比n越接近于1，初級繞組5的導線截面積可以相應減小。依照上述設計原理，普通技術人員不難推算出24-56W T5型燈管鎮(zhèn)流器的升壓式電源變壓器4的初次級導線直徑的。
升壓式電源變壓器4的鐵芯設計成環(huán)形鐵芯結構。圖3是升壓變壓器環(huán)形鐵芯頂視圖，圖4是圖3所示鐵芯沿B-B線剖視圖。它是由硅鋼帶盤制繞成的，它比E形、C形鐵芯漏磁小，噪聲少，效率高，體積可以縮小(20-30)％。其工作原理與傳統(tǒng)變壓器沒有不同之處，有關電學特性的計算都可以沿用傳統(tǒng)理論公式。
本發(fā)明還設有一個電容器11，它與升壓式電源變壓器4的初級繞組5相并聯，當T5型燈管功率為24-56W時，電容器容量取2.4-5.6uF，功率因數可調整到0.85-0.98。電容器應選用CBB型，交流耐壓值在250-450V為好。
本發(fā)明的鐵芯1上還設有線圈13，它與線圈2反相連接，并與電容器12串聯后再并聯到T5燈管18兩端的兩個陰極接點上，另外兩個陰極的接點串在線圈2與電源變壓器4的公共接點6之間。圖5是本發(fā)明第一實施例電原理圖。它是一個半諧振式鎮(zhèn)流器，線圈2是主繞組，線圈13是副繞組，鐵芯1磁回路中留有0.4～1.2mm的磁隙縫。線圈13、線圈2與電容器12構成串聯諧振，諧振電流給燈管18的兩個陰極預熱，并在燈管18兩端產生800-1200V的脈沖電壓，在0.2～0.4秒種內使T5型燈管輝光放電，并進入弧光放電的工作狀態(tài)。由于線圈2與線圈13反相繞制，獲得恒壓特性，當電源電壓從185～250V范圍內變化時，其啟動電流和工作電流都優(yōu)于國家標準規(guī)定的數值。
本發(fā)明的線圈2的起始端增設繞組14，末端增設繞組15，同相繞制，依次串聯，繞組14與線圈2的連接點與T5燈管18的一個陰極接點之間串聯電容器16，還有一個接點與變壓器4的公共接點6相連接，另一個陰極與繞組15相并聯。圖6是本發(fā)明第二實施例電原理圖。通電后，線圈14與電容器16串聯諧振，諧振電流加熱燈管18的一個陰極，線圈15的感應電流加熱另一個陰極。此時的線圈2構成升壓繞組，使燈管18兩端產生800-1200V脈沖電壓，滿足啟動條件。經過0.2～0.4s，燈管18進入正常工作，線圈2和線圈14的總感抗起鎮(zhèn)流作用，電容器16作功率因數補償。它的設計與普鎮(zhèn)流器相同，要點在于線圈14與線圈2的圈數比可取0.1～0.3，對于24～56WT5燈管的鎮(zhèn)流器，補償電容器16的容量取1～4.7uf，耐壓選450～6 30V為好。
鎮(zhèn)流器的鐵芯1和線圈2可以按以下公式設計鎮(zhèn)流器的電壓有效值V2=VSC2-1.5VD21.15---(V)]]>式中V2-鎮(zhèn)流器的電壓有效值(V)
VSC-升壓電源變壓器輸出電壓(V)VD-T5燈管工作電壓(V)鐵芯截面積選取S=KSPD·VSCVD(Cm2)]]>式中S-鎮(zhèn)流器鐵芯截面積(Cm2)PD-T5燈管額定功率(W)KS-鐵芯截面系數(環(huán)形和R形取0.35～0.45，C形取0.4～0.5，E形取0.5～0.6)線圈匝數的選取N=45×104×V2Bm·S]]>式中N-鎮(zhèn)流器線圈匝數Bm-硅鋼片最大磁感應強度(GS)導線直徑的選取D=1.13IJ(mm)]]>式中D-線圈的導線直徑(mm)I-T5燈管工作電流(A)J-導線電流密度(3-4A/mm2)以32W T5型燈管的鎮(zhèn)流器為例，升壓變壓器4的輸出電壓為380V時，環(huán)形鐵芯的截面積為3.25cm2，R形、C形鐵芯為4cm2，E形鐵芯為4.8cm2，導線直徑為0.27mm，線圈2分別繞2400～4000圈，C形、E形或R形在中間部位的結合處設有非磁性隙縫0.4～0.8mm。而對于環(huán)形鐵芯所開的非磁性隙縫寬度相應增加一倍，即0.8～1.6mm，因為它只設一個非磁性隙縫。對于24W或56W的T5燈管鎮(zhèn)流器鐵芯1的截面積和線圈2的圈數按以上公式是不難推算的。
本發(fā)明所述線圈2與升壓式電源變壓器4之間設有串聯諧振電容器17，當T5燈管18的功率為24～56W時，電容器的容量取1.2～3μF。圖7是本發(fā)明第三實施例電原理圖。啟輝器3并在燈管18的兩個陰極上，所述啟輝器3內部的兩個電極距離為0.7～1.2mm，以獲得高的氣體電離電壓。對于32W T5型燈管，配用的啟輝器3的氖氣體開始電離電壓為230V～250V，即應高于燈管工作電壓20～40V。通電后，啟輝器3輝光放電，產生熱量，使雙金屬片閉合，輝光放電終止，，此時電容器17和線圈2產生串聯諧振，諧振電流預熱燈管18的兩個陰極，為發(fā)射電子創(chuàng)造條件。經過0.4～2S鐘，啟輝器3因無熱源，雙金屬片復原而斷開，線圈2內的磁能泄放，產生高壓脈沖電流，電離燈管內的氣體，完成預熱啟動，進入正常工作狀態(tài)。該實施例的功率因數可達0.98。
本發(fā)明所述升壓式電源變壓器4的鐵芯是C形或E形，也可經設計成R型的。鎮(zhèn)流器的鐵芯1也同樣可選用相同結構鐵芯，只是中間部位結合處設有0.4～0.8mm非磁性隙縫。電源變壓器4的初級繞組5和次級繞組8分開繞制，兩者之間用絕緣體分開，次級繞組8兩端的兩個接點9和19分別與所說的線圈2和T5燈管18的串聯回路相連接。圖8是本發(fā)明第四實施例電原理圖，圖9、10、11是本發(fā)明分別選用C形、E形、R形鐵芯結構的示意圖。
升壓式電源變壓器4的初次級繞組分開繞制，燈管18與市電隔離，安全性好；其缺點是初級繞組電流增大，繞組線徑相應加粗，變壓器的體積增大近一倍。
E形鐵芯結構鐵芯利用率最小，僅(30-40)％，繞制的線圈只包圍在中心柱上，所以同功率的鎮(zhèn)流器或變壓器所需的鐵芯體積最大，電參數也差。C形鐵芯結構的兩個芯柱上有兩個線圈包圍著，鐵芯利用率為(55-70)％，制成同規(guī)格的鎮(zhèn)流器或電源變壓器比E形的要節(jié)省材料(25-30)％，更重要的是電氣性能穩(wěn)定，鐵損和銅損減少(5-10)％。R形鐵芯結構與環(huán)形鐵芯性能相仿，但由于R形鐵芯的截面呈圓形，制造工藝和繞線工藝更顯復雜，生產成本高，對于C形和R形鐵芯的變壓器4，初級線圈5和次級線圈8可以分別繞在兩個芯柱上。
圖12是本發(fā)明選用普通鎮(zhèn)流器立體圖，它同樣有鐵芯1和線圈2構成。只要鎮(zhèn)流器繞組和鐵芯截面按上述原則設計，也可以用于T5型燈管的鎮(zhèn)流。由于它屬于E形鐵芯結構，不同之處是厚度增加，因此其電氣指標不及環(huán)形和C形鐵芯結構的鎮(zhèn)流器。
本說明書描述了發(fā)明人多個優(yōu)選實施例，是說明性的，并非是限制性的。顯而易見，對本領域的一般技術人員，在不脫離本發(fā)明權利要求書限定的范圍的前提下，可以做出各種改變和修改。
權利要求1.一種鎮(zhèn)流器，由鐵芯(1)、線圈(2)、啟輝器(3)和殼體(10)構成，其特征在于電源輸入端還設有一只升壓式電源變壓器(4)，其初級繞組(5)的兩端的接點(6)和(7)分別與市電相連接，次級繞組(8)的兩端的接點(6)和(9)分別與鎮(zhèn)流器的線圈(2)和T5型燈管(18)的串聯電路相連接，所說的升壓式電源變壓器(4)的初、次級圈數比范圍按下式選取
2.根據權利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的升壓式電源變壓器(4)的鐵芯是由環(huán)型鐵芯構成的。
3.根據權利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的升壓式電源變壓器(4)的初級繞組(5)和次級繞組(8)按自耦升壓式變壓器繞制的，它的兩個繞組的公共接點是(6)。
4.根據權利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于還設有一個電容器(11)，它與所說的升壓式電源變壓器(4)的初級繞組(5)相并聯，當T5燈管的功率為24-56W時，電容器容量取2.4-5.6μF。
5.根據權利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說的鐵芯(1)上還設有線圈(13)，它與線圈(2)反相連接，并與電容器(12)串聯后再并聯到T5燈管(18)兩端的兩個陰極的接點上，另外兩個陰極的接點串在線圈(2)與電源變壓器(4)的公共接點(6)。
6.根據權利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述線圈(2)的起始端增設繞組(14)，末端增設繞組(15)，同相繞制，依次串聯，繞組(14)與線圈(2)的連接點與T5燈管(18)的一個陰極接點之間串聯電容器(16)，另有一個接點與變壓器(4)的公共接點(6)相連接，另一個陰極與繞組(15)相并聯。
7.根據權利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的線圈(2)與升壓式電源變壓器(4)之間設有串聯諧振電容器(17)，當T5燈管(18)的功率為24-56W時，電容器的容量取1.2-3μF。
8.根據權利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說的升壓式電源變壓器(4)的鐵芯是C形或E形，也可以設計成R形的，所述鐵芯(1)也同樣可選用相同結構鐵芯，只是中間部位結合處設有0.4～0.8mm非磁性隙縫。
9.根據權利要求1、2或8所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所說的升壓式電源變壓器(4)的初級繞組(5)和次級繞組(8)是分開繞制的，兩者之間用絕緣體分開，次級繞組(8)兩端的兩個接點(9)和(19)分別與所說的線圈(2)和T5燈管(18)串聯回路相連接。
10.根據權利要求1、2或8所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的啟輝器(3)內部的兩個電極距離為0.7～1.2mm。
專利摘要本實用新型屬鎮(zhèn)流器技術領域,由鐵芯、線圈和殼體構成,其特征在于電源輸入端設有一只升壓式電源變壓器,初級繞組與市電聯接,次級繞組與鎮(zhèn)流器的線圈和T5型燈管的串聯電路相連接。它可以由環(huán)形、C形、R形或E形鐵芯構成,初級并聯補償電容器,功率因數高。它使具有高工作電壓的T5型燈管能正常工作,具有結構簡單、可靠性好、工作壽命長的特點。它與T5型燈管配套使用,廣泛用于機關、廠礦等企事業(yè)單位的辦公室、商場、家庭照明,節(jié)能效果顯著。
文檔編號H05B41/00GK2342543SQ9824423
公開日1999年10月6日 申請日期1998年9月22日 優(yōu)先權日1998年9月22日
發(fā)明者陳森潔, 周云正 申請人:浙江陽光集團股份有限公司