一種大功率高功率因數電子節能燈的製作方法

2023-07-14 05:13:56

專利名稱：一種大功率高功率因數電子節能燈的製作方法
技術領域：
本發明公開了一種大功率高功率因數電子節能燈。
我國是一個電力嚴重匱乏的國家，據有關資料介紹，我國用於照明的電量嚴重不足，僅有國際標準的二分之一。特別是現在，工業飛速發展、家用電器成倍增長，造成了照明用電的進一步短缺不足；在日常生活中，停電、限電、或分區域、分時間給電的情況經常出現。即便這樣，隨著我國改革的進一步深入、人民生活的進一步提高，對照明用電的需求將會進一步增強，照明電量不足的問題將會進一步突出。面對國情，在照明用電量有限的前題下，我們迫切需要一種新型燈具來替代傳統的照明燈具，即在照明用電量一定的前提下，能滿足更多用戶的照明，以緩解我國電力短缺與照明用電需求進一步加大的矛盾。
電子節能燈是本世紀四十年代發展起來的世界上新一代照明燈具，具有節能顯著、光線柔和、無頻閃、無噪聲、適用電壓範圍廣、使用方便等優點，已成為當今世界各國重點發展、推廣、應用的產品，尤其近年來隨著技術上的日益完善和元器件質量的提高，電子節能燈在使用壽命和可靠性上，可替代傳統40W以下的白熾燈(或15瓦以下的電感式日光燈)，與電感式日光燈相比，還可節約大批銅材和鋼材。就此，我國把研究、推廣、應用電子節能燈作為我國產業政策中的首要任務來抓。
但是，目前的電子節能燈大部分均是功率為9～13W、管徑為10～12mm、且管徑外露的電子節能燈；少部分是功率在20W左右的電子節能燈；這些燈均存在功率因數低(cosφ僅有0.5～0.6左右)、且不能取代100W白熾燈和30W電感式螢光燈的缺點，功率因數低還帶來了線路損耗大、光電轉換率低、發熱量大、壽命短等一系列問題。
大功率高功率因數電子節能燈長期未能研製出來的原因是，存在著如下幾個難題難以解決(1).功率大，電流必定增大(輸入均為交流220V)，勢必帶來溫升提高(發熱元件主要是功率三極體與扼流線圈)，燈管在點亮工作中溫升也高，這就使電子節能燈中的「電子線路板」溫度很高，極易損壞功率三極體和其它元器件，甚至造成節能燈外殼變形；(2).目前的電子節能燈燈管管徑均在10～12mm之間，要做到承受24W以上功率，根本不可能，原因是第一、要作到規定光通量，勢必要增長燈管長度，這就會造成發光不均勻；若做成4U管或5U管，雖然長度減短了，由於變成多U組合，生產難度大成本高發光也不均勻，實際生產中不能實現；第二、要達到24W功率，燈絲直徑勢必加粗，在燈絲二端間，由於空間小，玻殼壁上極易發黑、老化，造成過早燒斷絲阻，造成管子報廢；為解決上述問題，發明人進行大量反覆的試驗工作，認為解決溫度過高和在少加長燈管長度的前提下提高光電轉換效率，實際是一個問題的兩個方面(電能＝光能＋熱能(損耗))，即要研製出一種大功率高功率因數電子節能燈的關鍵在於在保證達到規定光通量的前提下，如何提高「光電轉換效率」。
本發明的目的是提供一種新型結構的大功率高功率因數電子節能燈。
本發明的目的是這樣實現的一種大功率高功率因數電子節能燈，它有燈頭、燈殼、電子線路板、燈管，燈頭接燈殼，燈殼下接燈管，電子線路板裝在燈殼內，電子線路板進線接燈頭，出線接燈管；電子線路板有高次諧波濾波電路、整流電路、正弦振蕩電路、控制驅動電路，其中，在整流電路和正弦振蕩電路間，接有電源濾波及補償和起動電路。
本發明的優點是(1).在我國電力嚴重匱乏、照明用電嚴重不足、日常照明用電需求進一步加大的情況下，本發明所述的大功率高功率因數電子節能燈的出現，為國家節約了大量的電、在照明電量一定的情況下，相對目前，可用更多的節能燈來滿足更多用戶的照明需求，具有實際的社會意義。
從以下的數字可以進一步得到說明由於本發明所述電子節能燈節電效果明顯，比同等亮度的白熾燈節電80％左右，比同等亮度的電感式日光燈節電30％左右；全國每戶若使用一隻電子節能燈，全年節省的電量就是我國第二大水力發電站「劉家峽」一年發電的總和。以27W本發明所述的電子節能燈為例，27W電子節能燈光通量相當於100W白熾燈的光通量，若每戶每天使用4小時，則(100W-27W)×4＝292W(0.292度_0.292千瓦)；每戶全年節約電量0.292×365＝106.58度，全國11億人口，以平均5人為一戶計算，則1100000000÷5＝22000000(戶)，全國若每五佰戶中有一戶過去使用100W白熾燈，現改為使用電子節能燈，全年節省電量總和為22000000÷500×106.58＝4689520度，即46.8952萬度電量，則又可增加4.4萬戶使用本發明所述的電子節能燈(4689520÷106.58＝44000)。
若全國各工礦企事業單位，全部採用本發明所述的電子節能燈，節約下來的電量將是一個相當可觀的數字。
(2).由於本發明在電子節能燈的輸入端加了一個濾波網絡系統，即電源濾波及補償和起動電路，使得a.大大減少了對外界幹擾(電子節能燈工作時，通過電燈光部分和電源部分的，有幾十千赫茲的頻率幹擾，其中，通過電燈光部分就有30千赫茲左右頻率往外幹擾)，大大提高了「光電轉換效率」；b.提高了節能燈的功率因數，減少了輸入電流，降低了線路損耗、大大提高了光電轉換效率；即在同樣達到標稱「光通量」的前提下，功率因數高的燈，其輸入電流可以大大減少，換言之就是更節能節電了；c.由於減少了輸入電流又提高了光電轉換效率，降低了電子線路板的溫度，使得整個節能燈溫度大大下降，延長了節能燈中所用電子元器件的使用壽命，提高了電子節能燈的使用壽命。
(3).由於電源濾波及補償和起動電路的應用，本發明所述大功率高功率因數電子節能燈可替代100W～150W的白熾燈和30W的電感式螢光燈，拓寬了適用範圍、提高了實際的應用率，改變了以往小功率低功率因數電子節能燈適用領域窄的問題。


圖1是本發明的電路原理方框圖；圖2是本發明所述實施例的電路原理圖；圖3是本發明所述實施例的結構示意圖；圖4是本發明所述實施例中的電源濾波及補償和起動電路原理圖；圖5是本發明所述燈工作時，C3與C4電容二端的波形圖；下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明
實施例1一種大功率高功率因數電子節能燈，如圖3所示，它有燈頭1、燈殼2、電子線路板3、燈管4，燈頭1接燈殼2，燈殼2下接燈管4，電子線路板3裝在燈殼2內，電子線路板3進線接燈頭1，出線接燈管4；參見圖1所示，電子線路板由以下五個功能電路順序連接組成1).對本電路工作時產生的高次諧波和幹擾進行吸收(濾去)的高次諧波濾波電路1-1；2).把輸入的220V交流電變為接近直流脈動電壓的整流電路2-2；3).同時具有(1).電源濾波、(2)電源功率因素補償、(3).起動電路三功能的電源濾波及補償和起動電路3-3；其中，(1).電源濾波是使脈動的直流電壓變為平穩的直流電壓；(2)電源功率因素補償是提高本電路的功率因素輸出(本電路採用了「箝位」補償法，即是電容C3、C4兩端電位不變，成恆壓源輸出；也可以採用較為複雜的模擬補償法，或本技術人員知道的其它補償電路)；(3).起動電路(也稱激勵電路)是為三極體Q1、Q2產生振蕩，提供必須的電流電壓4).產生頻率為35～40KHZ的高壓，驅動點亮燈管的正弦振蕩電路4-4；5).控制輸至燈管的電流、電壓，使輸入至燈管二端的電流、電壓達到額定值的控制驅動電路5-5；如圖2所示，高次諧波濾波電路的具體電路可以是由電容C1、扼流線圈TL1、補償電容C2組成；整流電路的具體電路是由二極體D1、D2、D3、D4組成；電源濾波及補償和起動電路的具體電路可以是由二極體D5、D6、D7、電解電容C3、C4、電容C2、電阻R1、R2組成；其中，二極體D6的正極接電阻R1的一端和電解電容C3的負極及二極體D7的負極，電阻R1的另一端和電解電容C3的正極均接二極體D5的負極；二極體D6的負極接電阻R2一端和電解電容C4的正極及二極體D5的正極，電阻R2的另一端和電解電容C4的負極均接二極體D1的正極；即構成電源濾波及補償和起動電路，C2與電源並聯；
正弦振蕩電路的具體電路可以是由三極體Q1、Q2、振蕩線圈L1、L2、L3、電容C5、C6、C7、電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、偏置二極體D10、D11組成；控制驅動電路的具體電路可以是由扼流成圈TL2、電容C9、C8、C10燈管LAMD燈組成；二極體D8、D9是三極體Q1、Q2的保護電路，本發明的工作原理及工作過程是交流220V、50HZ經由補償電容C1、扼流線圈TL1、電容C2組成的高次諧波濾波電路後，經二極體D1、D2、D3、D4整流，經採用控制箝位原理由電解電容C3、C4及二極體D5、D6、D7、電阻R1、R2組成的電源濾波及補償和起動電路變為310V左右的平穩直流，以供Q1與Q2的正常偏置電壓而激勵振蕩，正旋振蕩電路是由三極體Q1、Q2、振蕩線圈L1、L2、L3、電容C5、C6、C7、電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8組成，其振蕩頻率主要由扼流線圈TL1、電容C9決定。振蕩產生的35KHZ～40KHZ高頻電壓流經由扼流線圈TL2、電容C8、C10及LAMP組成的控制驅動電路去點亮燈管。改變扼流線圈TL2大小，即可使燈管管電壓、管電流達到額定值。
二極體D8、D9對三極體Q1、Q2起保護作用的。
上述由二極體D5、D6、D7、電容C2、C3、C4、電阻R1、R2組成的電源功率因數補償電路，如圖4所述，交流220V經整流後輸入，由於D5、D6、D7的嵌位作用，使C3、C4的電位達到平衡，從圖中可以看出，C3與C4即是串聯又是並聯，在實際工作中是一個複合的供電過程，C2的作用是補償C3、C4供電的不足，使C3、C4二端輸出電壓更近似成恆電壓源供電，即供Q1、Q2工作電壓。
R1與R2是C3與C4的洩放電阻，當燈在連續起動中，不會發生滯後現象。
本電路在電源電壓以140V～260V變化供電中，其功率因數COSФ)0.92，圖3是在全燈工作時，C3與C4電容二端波形圖。
本發明所述燈管直徑為16～18mm。當燈管作成雙U型時，燈管管徑可取16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、或16～18mm間的其他數值，U型管長可選110～120mm間的任意值；如選用110mm、112mm、115mm、117mm、119mm、120mm、122mm、125mm、171mm、129mm、130mm等值；當燈管作成雙H型時，燈管管徑可取16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、或16～18mm間的其他數值，H型管長可選120～140mm間的任意值，如選用120mm、122mm、125m、127mm、129mm、130mm、132mm、135mm、137mm、139mm、140mm等值。
本發明所述的C2是耐壓為250V～1000V的薄膜電容，容量在0.033～0.47μF(微法)之間中的任意一種；C3、C4是耐壓為200V～400V的電解電容，容量在4.7～100μF(微法)之間中的任意一種；R1、R2為0.25～1瓦的碳膜電阻，阻值在100KΩ～750KΩ(千歐姆)之間中的任意一種；D5、D6、D7是IN4000系列或2CZ系列二極體中的任意一種，如下表中所示；C2 C3.C4 R1.R2 D5.D6.D7250～1000V200V～400V 0.25W～1W0.05μF 4.7μF 100KΩ0.033μF 5μF 120KΩ IN4000系列0.056μF 10μF150KΩ0.82μF 20μF220KΩ 或2CZ系列0.1μF22μF240KΩ0.15μF 30μF210KΩ0.2μF33μF330KΩ0.22μF 47μF470KΩ0.33μF 50μF560KΩ0.47μF 100μF 750KΩ本發明所述的元器件均可由市場上買到。本發明所述內容不僅僅限於本實施例所述範圍。
權利要求
1.一種大功率高功率因數電子節能燈，它有燈頭(1)、燈殼(2)、電子線路板(3)、燈管(4)，燈頭(1)接燈殼(2)，燈殼(2)下接燈管(4)，電子線路板(3)裝在燈殼(2)內，電子線路板(3)進線接燈頭(3)，出線接燈管(4)；電子線路板(3)有高次諧波濾波電路(1-1)、整流電路(2-2)、正弦振蕩電路(4-4)、控制驅動電路(5-5)，其特徵在於在整流電路(2-2)和正弦振蕩電路(4-4)間，接有電源濾波及補償和起動電路(3-3)。
2.如權利要求1所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於電源濾波及補償和起動電路(3-3)是籍位補償電路。
3.如權利要求1或2所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於電源濾波及補償和起動電路(3-3)是由二極體D5、D6、D7、電容C2、C3、C4、電阻R1、R2組成；其中，二極體D6的正極接電阻R1的一端和電容C3的負極及二極體D7的負極，電阻R1的另一端和電容C3的正極均接二極體D5的負極；二極體D6的負極接電阻R2一端和電容C4的正極及二極體D5的正極，電阻R2的另一端和電容C4的負極均接二極體D1的正極，C2與電源並聯。
4.如權利要求3所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於大功率高功率因數電子節能燈的功率因數COSФ＞0.92。
5.如權利要求3所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於電解電容C3、C4兩端的電位平衡。
6.如權利要求3所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於電容C2即是補償電容，又是高頻濾波電容。
7.如權利要求1或2或4或5或6所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於燈管直徑為16～18mm、或16.5～17.5mm、或17mm。
8.如權利要求3所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於燈管直徑為16～18mm、或16.5～17.5mm、或17mm。
9.如權利要求3所述的一種大功率高功率因數電子節能燈，其特徵在於C2是耐壓為250V～1000V的電容，容量在0.033～0.41μF之間；C3、C4是耐壓為200V～400V的電容，容量在4.1～100μF之間；R1、R7為0.25～1W的電阻，阻值在100KΩ～750KΩ之間；D5、D6、D7是IN4000系列或2CZ系列二極體。
10.如權利要求7所述的一種大功率高功率因數電子節能燈；其特徵在於C2是耐壓為250V～1000V的電容，容量在0.033～0.41μF之間；C3、C4是耐壓為200V～400V的電容，容量在4.7～100μF之間；R1、R2為0.25～1W的電阻，阻值在100KΩ～750KΩ之間；D5、D6、D7是IN4000系列或2CZ系列二極體。
全文摘要
本發明公開了一種大功率高功率因數電子節能燈，其電子線路板是由高次諧波濾波電路(1-1)、整流電路(2-2)、電源濾波及補償和起動電路(3-3)、正弦振蕩電路(4-4)、控制驅動電路(5-5)順序連接而成；其在保證達到規定光通量的前提下，提高了「光電轉換效率」，克服了目前小功率低功率因數電子節能燈的不足，具有實際的社會意義和經濟效益。
文檔編號H05B41/295GK1154057SQ9610000
公開日1997年7月9日 申請日期1996年1月3日 優先權日1996年1月3日
發明者陳琴華, 餘肇烽 申請人:陳琴華