編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器的製造方法
2023-09-27 06:07:55
編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種被稱為編程預熱-瞬時啟動的螢光燈電子鎮流器電路。以可編程驅動電路作為鎮流器半橋串聯諧振逆變器的編程驅動控制，兩支串聯連接的螢光燈管只有兩個非互聯端分別通過兩根導線與鎮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/斷開關壽命。
【專利說明】編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種照明用螢光燈電子鎮流器，特別涉及一種燈的啟動方式。
【背景技術】
[0002]螢光燈利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中輻射紫外線，從而使螢光粉發出可見光的原理髮光，是一種低氣壓弧光放電光源。螢光燈內裝有兩個燈絲。燈絲上塗有電子發射材料的電子粉。在交流電壓作用下，燈絲交替地作為陰極和陽極。燈管內壁塗有螢光粉。管內充有400Pa - 500Pa壓力的氬氣和少量的汞。通電後，液態汞蒸發成壓力為0.8 Pa的汞蒸氣。在電場作用下，汞原子不斷從原始狀態被激發成激發態，繼而自發躍遷到基態，並輻射出波長253.7nm和185nm的紫外線，以釋放多餘的能量。螢光粉吸收紫外線的輻射能後發出可見光。
[0003]與螢光燈匹配的電子鎮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，形成燈管內的電子流，氣體電離而點亮燈管。
[0005]快速啟動:鎮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熱。快速啟動的鎮流器，燈管陰極因短時間預熱產生熱電子發射，從而降低了起輝電壓的要求。但由此產生的輝光電流會加速燈管的老化，因而並不能大幅度提高燈管的開關壽命。此外，由於啟動後並不斷開燈絲加熱功率，附加的功率損耗會降低鎮流器的能效。
[0006]編程-快速啟動:在燈預熱陰極溫度到達有足夠的電子發射前，鎮流器並不向燈管兩端施加足夠的工作電壓；陰`極預熱所需能量的電壓源或電流源由鎮流器自身提供，預熱期間燈管兩端僅保持不致產生輝光放電的低電平電壓；當預熱期結束時，燈管兩端電壓增大到足以形成弧光放電擊穿的電平；在燈到達完全放電狀態時，陰極預熱功率會部分或全部去除。
[0007]螢光燈的壽命主要取決於其陰極發射電子能力和耐離子轟擊能力，製造時根據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後果是燈管的開關壽命不同。瞬時啟動和快速啟動是在燈管陰極完全沒有或熱電子發射不充分的條件下點燃燈管，陰極在每次啟動時都會受到衝擊而產生濺射，燈管極易受到損壞，僅有幾千次的通/斷開關壽命。設計規範的瞬時啟動和快速啟動鎮流器，燈管通/斷開關壽命分別約4000-5000次和6000-7000次，不適合需要頻繁開關的使用場合。進一步提高開關次數受到電弧放電抑制等指標的限制。由編程預熱電路驅動鎮流器逆變器的編程-快速啟動，則由於燈管電極在啟動前充分加熱獲得足夠的電子發射而能達到2萬次以上的燈管通/斷開關壽命。由於編程-快速啟動的電子鎮流器除了具有能大大增加燈管通/斷開關壽命之外，還有低溫啟動特性好，能提高鎮流器能效等諸多優點，高品質電子鎮流器普遍採用編程-快速啟動方式。
[0009]編程-快速啟動的電子鎮流器除了常見的驅動一支燈管，更有能同時驅動兩支及以上燈管的鎮流器。對於兩支以上燈管的鎮流器，燈管的連接有串聯和並聯兩種方式。當燈管以並聯方式連接時，要為每個燈管配置一個扼流圈及與之相關的各種保護電路，製造成本較高。對於驅動兩支燈管的鎮流器，普遍採用燈管以串聯方式連接。在燈管以串聯方式連接時，鎮流器需要有高端、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，串聯燈管互聯端的燈絲將將因得不到預熱，形成類似瞬時啟動的狀態，而使燈管通/斷開關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壽命的優越性。
[0010]對於瞬時啟動的電子鎮流器，為了增加燈管通/斷開關壽命，應儘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熱啟動電路驅動鎮流器逆變器的電子鎮流器，在不向兩支串聯燈管互聯端的燈絲供電的條件下，通過對兩支燈管非互聯的兩端的燈絲的預熱功率，預熱期間的燈管電壓，預熱時間以及起輝電壓的有效控制，構成一種編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，不但在節省兩根串聯燈管互聯端與鎮流器之間的燈絲供電連線，還節省了附加的功耗，提高了鎮流器的能效係數；使燈管通/斷開關壽命由不足6000次提高到12000次以上；採用低的起輝電壓，降低了相關元器件的電應力，提高了系統的可靠性；燈管互聯端燈絲加熱電路元件及連接線的取消，降低了製造成本，簡化了鎮流器與燈管的現場連線。
【發明內容】
[0012]本發明所要解決的技術問題是:成倍提高串聯諧振電子鎮流器配接串聯連接燈管的互聯端不提供燈絲預熱條件下的燈管通/斷開關壽命；
[0013]本實用新型的技術方案是:
[0014]一種編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，包括:(a)為鎮流器負載螢光燈管提供可編程的燈絲預熱頻率，預熱時間，燈管起輝頻率，啟輝時間的可編程逆變器驅動電路；(b)由可編程逆變器驅動電路驅動鎮流器串聯諧振迴路的半橋逆變器開關電路；(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諧振電路；(e)兩支並接在串聯諧振電容兩端上的串聯連接的螢光燈管；其特徵在於:所述兩支串聯的螢光燈管，是將兩支燈管一端的燈絲分別短路後，相互連在一起，互聯端的燈絲不供電；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熱電壓。
[0015]所述兩個燈絲加熱繞組經各自的燈絲耦合電容使所述串聯燈管非互聯端的燈絲在預熱期間獲取最大預熱功率，即預熱結束時有最大的燈絲冷熱阻比。
[0016]在預熱期間，由所述可編程逆變器驅動電路的預熱頻率及串聯諧振電路諧振電容確定的燈管兩端電壓，提高至以不產生輝光放電為限。
[0017]控制編程設置的預熱頻率，工作頻率，以及由串聯諧振電路的固有頻率，使燈管的起輝電壓低於瞬時啟動類鎮流器的啟輝電壓，但略高於編程-快速啟動類鎮流器的啟輝電壓，將起輝時間縮短至25ms以內。
[0018]所述兩支燈管的燈絲加熱電壓，可以是來自串聯諧振迴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熱變壓器的兩個繞組來提供。
[0019]在兩支串聯連接的螢光燈管工作在其互聯端不提供燈絲預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/斷開關壽命。
[0020]為了提高這種兩支串聯連接的螢光燈管只有兩個非互聯端分別通過各兩根導線與鎮流器的輸出高端及輸出低端相連接，由鎮流器獲得可編程預熱燈絲功率，燈的預熱電壓，啟輝電壓和工作電壓的燈管與鎮流器匹配條件下的鎮流器通/斷開關的燈管壽命次數，採取了如下措施:
[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熱功率。對於編程-快速啟動的鎮流器，燈管起輝時的燈絲冷熱阻比一般取其中心值。為了在預熱期間產生更多的自由電子，並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，需要儘可能地加大燈絲預熱電流，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射，從而延長電極的使用壽命。
[0022]其次是在預熱期間施加不致產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。預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，以不產生輝光放電電流為限。
[0023]再其次是調整預熱頻率。編程啟動的鎮流器，是藉助從預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。較高的預熱頻率可以保持合適的預熱功率而減小正常工作時的燈絲功率。一旦預熱期結束，便適時轉為啟輝頻率，使串聯諧振電路的諧振電感和諧振電容發生串聯諧振，並接在諧振電容器上的燈管兩端獲得最高電壓而起輝；之後，藉助諧振電感穩定燈管正常的工作電流，工作頻率維持在預設對應狀態。從預熱頻率過渡到起輝頻率的起輝時間通常為預熱時間的十分之一。這個時間，對於常規的編程-快速啟動，有利於完成正常的起輝要求。在一端為非預熱的情況下，降低預熱頻率，並且使燈管的起輝電壓降低至介於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，可以使燈管在優於常規的瞬時啟動的條件下起輝。
[0024]本實用新型稱之為編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器的優越功效在於:在不向兩支串聯燈管互聯端的燈絲供電的條件下，通過對兩燈管非互聯的兩端的燈絲的預熱功率、預熱期間的燈管電壓、預熱時間以及起輝電壓的有效控制，不但在節省兩根串聯燈管互聯端與鎮流器之間的燈絲供電連線，還節省了附加的功耗，提高了鎮流器的能效係數；使燈管通/斷開關壽命由不足6000次提高到12000次以上；採用比常規瞬時啟動相對低的起輝電壓，降低了相關元器件的電應力，提高了系統的可靠性；燈管互聯端燈絲加熱電路元件及連接線的取消，降低了製造成本，簡化了鎮流器與燈管的現場連線。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為常規編程-快速啟動鎮流器串聯燈管連接原理電路圖；
[0026]圖2為本發明編程預熱-瞬時啟動鎮流器串聯燈管連接原理電路圖；
【權利要求】
1.一種編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，包括:(a)為鎮流器負載螢光燈管提供可編程的燈絲預熱頻率，預熱時間，燈管起輝頻率，啟輝時間的可編程逆變器驅動電路；(b)可編程逆變器驅動電路驅動半橋逆變器開關電路；(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諧振電路；(e)兩支並接在串聯諧振電容兩端上的串聯連接的螢光燈管；其特徵在於:所述兩支串聯的螢光燈管，是將兩支燈管一端的燈絲分別短路後，相互連在一起，互聯端的燈絲不供電；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熱電壓。
2.按權利要求1所述的編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，其特徵在於，所述兩個燈絲加熱繞組經各自的燈絲耦合電容使所述串聯燈管非互聯端的燈絲在預熱期間獲取最大預熱功率，即預熱結束時有最大的燈絲冷熱阻比。
3.按權利要求1所述的編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，其特徵在於，在預熱期間，由所述可編程逆變器驅動電路的預熱頻率及串聯諧振電路諧振電容確定的燈管兩端電壓，提高至以不產生輝光放電為限。
4.按權利要求1所述的編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，其特徵在於，控制編程設置的預熱頻率，工作頻率，以及串聯諧振電路的固有頻率，使燈管的起輝電壓低於瞬時啟動類鎮流器的啟輝電壓，但略高於編程-快速啟動類鎮流器的啟輝電壓，將起輝時間縮短至25ms以內ο
5.按權利要求1或權利要求2所述的編程預熱-瞬時啟動的電子鎮流器，其特徵在於，所述兩支燈管的燈絲加熱電壓，是來自串聯諧振迴路電感線圈的兩個次級繞組，或者由另一個單獨的燈絲預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 優先權日:2013年7月25日
【發明者】葛葆璋, 楊建文, 許江濤 申請人:上海阿卡得電子有限公司