燈絲短路型的節能燈的製作方法

2023-08-08 09:35:01 2

燈絲短路型的節能燈的製作方法
【專利摘要】本發明是一種燈絲短路型的節能燈，至少包括一電子式鎮流器驅動電路、一螢光燈管、一諧振電感器、一諧振電容器、一直流阻隔電容及二導線；其中，該驅動電路與一輸入電源相併聯，用於驅動諧振電容器、諧振電感器及直流阻隔電容器所組成的一串聯諧振電路；燈管兩端內分別設有一燈絲，各燈絲裸露在燈管外的一引線分別連接至諧振電容器的兩端，各燈絲裸露在燈管外的另一引線則分別經由該直流阻隔電容連接至該輸入電源及經由諧振電感器連接至驅動電路；各導線分別將各燈絲予以短路。即便燈絲斷開，驅動電路仍能驅動串聯諧振電路，以產生一諧振高電壓，點燃該燈管，且於燈管被點燃後，使串聯諧振電路隨之產生一諧振低電壓，維持該燈管的正常點亮運作。
【專利說明】燈絲短路型的節能燈

【技術領域】
[0001] 本發明涉及節能燈【技術領域】，尤其涉及一種燈絲短路型的節能燈。

【背景技術】
[0002]參閱圖1所示，傳統節能燈的發光原理是在一密閉的玻璃燈管10內充填氬 (argon，簡稱Ar)等惰性氣體及微量的汞（mercury,簡稱Hg)，且在燈管10內壁上塗布微粒 螢光層（Phosphor Layer)，該燈管10兩端分別設有燈絲101、1〇2,所述燈絲101、102的一端 分別連接至一啟動器11 (Starter),另一端則分別通過一鎮流器（ballast) 14及一切換開 關15 (Switch)連接至一交流電源16,該啟動器11主要由一電容器12及一小霓虹燈13並 聯而成，該小霓虹燈13內充滿氖氣（neon，簡稱Ne)，且設有二電極131、132,這些電極131、 I32間在休止期間呈開路狀態，該啟動器11則依下列步驟，點亮燈管1〇 :
[0003] (1)當該切換開關I5被導通後，zj、霓虹燈13內二個電極131、132間的氖氣會放 電發熱，進而使電極1：32受熱而彎曲變形，且與另一電極131接觸導通，形成短路，進而使 電流能通過該小霓虹燈13,流經該燈絲101、102,且對燈絲1〇1、1〇2進行加熱，令燈絲101、 102因升溫發熱而產生大量熱電子，但是，此時，由於鎮流器η的控制，使得燈管1〇兩端的 電壓，不足以令該燈管10內的電流導通而發光。
[0004] ⑵繼而因二個電極m、i32間的短路，使得其間的氖氣，因失去電壓，而停止放 電及發熱，導致電極I32降溫，而脫離與另一電極131相接觸的狀態，瞬間切斷了流經該啟 動器11、燈絲1〇1、1〇2及鎮流器14的電流。
[0005] (3)該鎮流器14因電流的突然消失，乃配合啟動器丨丨的電容器12,振蕩出一高 電壓，該高電壓大部份由鎮流器14所吸收，並在跨越二個燈絲1〇1、1〇2間，維持其電壓值 一段時間，該高電壓雖不足以點亮燈管10,卻足以迫使二個燈絲1〇1、1〇2所產生的熱電 子在燈管10內激起光電效應（photoelectric effect),進而令氬進行連鎖氣體放電（gas discharge),而產生氬離子及氬電子，氬電子所具有的能量，足以令汞進行連鎖氣體放電， 而孳生大量汞離子及汞電子，且各自飛竄，互相碰撞生滅，終致在燈管10內形成一動態平 衡（equilibrium)的電漿（plasma),此時，由於汞電子攜帶有紫外光（ ultravi〇let light) 能，當其飛抵碰撞燈管10內壁的螢光層時，螢光層將吸收紫外光能量，而釋放出可見光，令 節能燈開始放電發光。
[0006] 由於，螢光層是結晶型結構，各原子定位於晶格中，該晶體結構理論上雖不會改 變，但是，在受到高動能汞離子及氬離子的撞擊（bombardment)後，晶格中的原子仍極易逸 出晶格，而導致在該勞光層表面廣生非晶層（amorphous layer)，該非晶層不僅會令其失去 發出可見光的功能，更會在該非晶層厚度漸次增大時，使亮度漸次降低。此外，由於汞離子 撞擊螢光層後，易發生埋入螢光層內的情形。故，當發生非晶化及汞原子埋入的現象時，熒 光層的發光亮度將隨點亮時間遞減，此雖為節能燈光衰減的原因之一，但卻不致造成節能 燈無法使用。
[0007] 經調查造成節能燈壽終正寢的主要原因，與其點亮次數息息相關，復參閱圖1所 示，當鎮流器14對兩燈絲101、102施加高電壓，使燈絲1〇1、1〇2產生的熱電子加速撞擊燈 管10內氣體，以令氣體達到游離狀態時，因點亮瞬間的大量電子與原子在燈管10內不規則 撞擊所產生的噴濺（sputtering)，極易造成兩燈絲101、102上塗布的電子粉耗損，故，節能 燈被點亮達一定次數後，電子粉將因噴濺動作，而逐漸被噴濺至鄰近燈絲101、102的燈管 兩端內壁，造成所謂的"黑頭現象"，此時，由於兩燈絲101、102上塗布的電子粉已逐漸耗損 待盡，無法產生足以在燈管10內激起光電效應的熱電子，節能燈即會在被點亮時，發生閃 爍。反之，若在燈管10被點亮前，燈絲101、102能被預熱至足夠溫度，使得燈絲101、102上 的電子粉因獲得足夠能量，而在燈絲101、102周圍，發射出足夠熱電子時，後續施加至燈絲 101、1〇 2間的電壓無需太高，亦能輕易使燈絲1〇1、1〇2產生的熱電子加速撞擊燈管10內的 氣體，達到氣體放電的狀態，此種預熱燈絲的啟動方法，能大幅減少點亮過程中燈絲上電子 粉的損耗。
[0008] 近年來，為改善傳統啟動器在預熱特性上不易控制的問題，業界乃採用了一個 定時電路及受其驅動的功率開關，來取代傳統的霓虹啟動器，一般稱為電子啟動器，此類 電子啟動器雖能解決預熱時間的控制問題，但預熱電流與燈管電流仍由電磁式鎮流器 (Magnetic Ballast)所產生的諧振電感決定，兩者不易獨立設計，且電磁式鎮流器的鐵心 材質為低頻矽鋼片，具有體積龐大、笨重且效率差等缺點。有鑑於此，業界乃陸續開發設計 出各式電子式鎮流器（Electronic Ballast)，以取代前述傳統的電磁式鎮流器，但這些電 子式鎮流器仍必須遵循前述點亮步驟，否則，對燈絲預熱的過與不及，仍會影響節能燈的壽 命，扼要介紹幾種常見的電子式鎮流器及其缺點如下：
[0009] ⑴PTC預熱式電子鎮流器：參閱圖2所示，其基本架構是半橋LC諧振電路，其中 的一正溫度係數電阻器 PTC(Positive Temperature Coefficient Resistor)與一諧振電 容器Cr相併聯；PTC的特性是在常溫下其電阻值可在數歐姆內，但是，當電流通過使其發熱 後，PTC的電阻值可突然升高到數百萬（Mega)歐姆；業者乃利用PTC的前述特性，使鎮流器 於開機時，能利用PTC的低電阻值，而有較大的電流先流過燈管100兩端的燈絲，對燈絲加 熱，當PTC逐漸被加熱到突然變成數百萬歐姆，而形同開路狀態的過程中，LC諧振電路（由 諧振電感器Lr及諧振電容器Cr所構成）也逐步升高其振蕩電壓，終至在諧振電容器Cr上 產生一足夠讓氬氣游離的高電壓，而點亮燈管100。然而，由於PTC的量產特性並不一致，常 會使燈絲在預熱不足的情形下點燈，而讓氬離子有很多機會去撞擊燈絲，進而導致燈絲逐 漸受損至斷開，故，一般PTC預熱式電子鎮流器僅能使燈管1〇〇維持在約5000次左右的點 亮壽命；再者，由於PTC元件長期處於高溫狀態（100?130°C )，其所造成的電能耗損至少 約0. 5瓦到1瓦之間，此亦大幅降低了 PTC預熱式電子鎮流器的整體效能。
[0010] (2)變頻預熱式電子鎮流器：參閱圖3所示，其基本架構仍是半橋LC諧振電路，其 中一諧振電容器Cr及一諧振電感器Lr構成了一諧振電路，其預熱方式為由一掃頻驅動電 路110產生一由高往低的掃頻信號，來驅動半橋LC諧振電路，市面上專為此方式設計的1C 相當多，如：Philips UBA2021、International Rectifier IR2156 等，其預熱與啟動原理 為：剛開機時，該掃頻驅動電路110會產生一高於由該諧振電路的諧振頻率的驅動信號，讓 流過諧振電容器Cr的電流能預熱燈絲；此時，由於該諧振電容器Cr上的電壓尚不足以點亮 燈管100,故待該掃頻驅動電路110所產生的驅動信號的頻率逐漸朝該諧振電路的諧振頻 率靠近時，流過該諧振電容器Cr的燈絲電流會逐漸變小，該諧振電容器Cr上的電壓則會越 來越高，終致點亮燈管100。然而，此一設計思維卻存在一盲點，g卩在預熱燈絲時，燈絲所產 生的熱電子並未累積在燈絲外圍，反之，會因該諧振電容器Cr上的交流電壓逐漸升高而被 驅散在燈管100中，極易在預熱期間，燈管100尚未被點亮，即已在燈管1〇〇中產生電弧放 電電流（glow current)，該電弧放電電流即氬離子撞擊燈絲而生成的電流，極易使燈絲上 塗布的電子粉加速損耗。
[0011] 如前所述，電子式鎮流器的電路發展至今，其能量傳送的基本架構大多為前述半 橋諧振電路，在控制上雖分自激與它激兩類，但其電路看起來差異不大，請參閱圖4所示美 商GE公司還在販賣中的愛迪生21W節能燈電路，及圖5所示荷商PHILIPS公司還在販賣中 的HELIX23W的節能燈電路，二者均屬自激式振蕩電路，圖 6所示的美商IR公司用於推廣其 控制IC(IR2520D)於節能燈的電路，則屬於它激式振蕩電路。茲謹針對前述幾款電子式鎮 流器的電路工作原理及其缺點，分析及說明如下：
[0012] ⑴圖4及5所示的自激式電子式鎮流器必需設有一啟動電路，其啟動電路是由 M、R6、C8及DAI (diode for alternating current)所組成，使該鎮流器維持振蕩的原理 是利用一容易飽和的磁芯，製成一驅動變壓器，再利用該驅動變壓器來分別驅動這些功率 開關91、92，該驅動變壓器包含三個繞組江20、1^21、1^22)，其中初級繞組1^20串接在一諧振 電路上，兩個次級繞組L21、L22以相反的極性分別連接在功率開關Ql、Q2的輸入端上，當 下臂開關被啟動電路導通後，該驅動變壓器的磁通量會在正飽和與負飽和之間驅使這些功 率開關Q1、Q2交互導通，而使諧振電感器Lr與諧振電容器Cr組成的一諧振電路振蕩起來， 當燈管LAMP還沒被點亮前，燈管形同開路，而讓諧振電容器Cr上的電壓一次又一次的增高 電壓，直到燈管LAMP內的氬氣被游離，進而導致汞被氣化游離所產生的紫外線能激發管壁 的螢光粉，發出可見光，此時，燈管LAMP由於汞已氣化並游離，其上的電壓隨之下降，在高 頻下形同一電阻，電路基本上變成電感器及電阻器間的來回振蕩，其電流大小由驅動變壓 器的飽和電流來決定，其頻率主要由諧振電感器Lr的電感與燈管電阻來決定，燈管LAMP就 這樣被持續點亮著。圖4及圖 5所示電路的不同點，是圖4在燈管上並聯有一顆正溫度系 數的電阻器PTC，在常溫下它的電阻值在數歐姆之間，在開燈時能通過流經電阻器p TC的電 流，先對螢光燈管LAMP的燈絲進行預熱，當電阻器PTC上通過電流而發熱後，其電阻值會突 然升高到百萬歐姆級，此時，在諧振電容Cr上即能振蕩出一高電壓來點亮螢光燈管，被預 熱過的燈絲會先發射出熱電子以阻擋氬離子的撞擊，而延長燈絲的壽命，道理如此，但不匹 配的電阻器PTC可能會讓氬氣不能一次就游離成功，反而使燈絲被更多次的氬離子撞擊， 而減短壽命，此或許就是圖5所示電路沒有加上正溫度係數的電阻器PTC的真正原因，此經 實驗證明亦如此。
[0013] (2)圖6所示的它激式電子式鎮流器所使用的半橋功率開關是Power M0S，標示 MHS者為上臂開關，標示MLS者為下臂開關，標示LRES者為諧振電感器，標示⑶C者為平衡 電容器，標示CRES者為諧振電容器，而IR2520D是上下臂半橋控制電路，該上下臂半橋控制 電路一開始會先送出比諧振電感器LRES與諧振電容器CRES的諧振頻率還高的頻率，然後， 頻率開始往下掃，在高頻時，諧振電感器LRES與諧振電容器CRES不會諧振起來，此時的電 流會流經諧振電容器CRES及燈絲，而達成燈絲預熱的效果，當頻率下掃到諧振電感器LRES 與諧振電容器CRES的諧振頻率附近時，諧振電容器CRES上便能產生諧振的高電壓來游離 氬氣，燈管被點亮後，即將驅動頻率停在預設的頻率上，以持續點亮燈管。
[0014]然而，無論使用前述那一種電子式鎮流器的節能燈，當節能燈使用一定期間後，常 會因燈絲斷開，無法繼續使用，而遭丟棄，此時，其中的電子式鎮流器事實上仍完好無缺，殊 為可惜。甚至，由於，節能燈的燈絲都被放在諧振電感器與諧振電容器間的串聯位置上，故 當燈絲老化變細時，亦常會在電子式鎮流器被啟動的瞬間，因諧振電感器與諧振電容器兩 邊的能量相互拉扯，導致燈絲上即將斷裂的部位出現跳火，進而引發電弧，此時，若控制電 路仍持^工作，該電弧所產生的高溫極可能燒盡燈絲，甚至，燒毀支撐燈絲的支柱，且讓燈 頭產生高溫而引燃燈頭外的塑件，釀成火災意外，直到該電子式鎮流器的電路被燒毀，電弧 才會停止，雖然，引發電弧的機率只有百分之幾，然而，一旦引發，則後果不堪設想，且極為 危險。
[0015]至今，業者對於前述引發電弧的問題，幾乎都是以駝鳥心態面對，g卩，僅藉使用相 對較弱的功率開關或電子元件，令各式電子式鎮流器在燈管老化時能提前燒毀，此一權宜 措施，雖仍可能通過燈管壽終測試，但是，若功率開關的設計未如預期般先燒毀，則失火意 外的危險性仍然存在於各式電子式鎮流器中，而無法倖免。由於，這些傳統節能燈在壽終正 寢時，都是以斷開燈絲或燒毀電路的方式，來結束生命，成為廢棄物，不僅造成資源的無謂 浪費，亦對環境造成嚴重汙染。針對此，雖有許多業者曾試圖在各式電子式鎮流器中增設一 具自我保護機制的晶片及電路，以保護該電子式鎮流器，但是，當燈絲斷開而導致節能燈壽 終正寢時，其中完好無恙的電子式鎮流器仍會隨著節能燈被一併丟棄，使得因增設該自我 保護機制所投入的諸多人力、時間及成本變得毫無經濟意義。
[0016] 故，如何設計出一種節能燈，除了能在燈絲因老化或瑕疵而斷裂時，不會產生高能 量電弧，以避免引發火災危險外，尚能在燈絲完全斷開後，使節能燈仍被繼續點亮，直到電 子線路完全無法運作為止，進而大幅增加燈管的點亮次數及使用壽命，使得該節能燈能真 正落實節能環保的目標，即成為本發明在此欲探討的一重要課題。


【發明內容】

[0017] 本發明要解決的技術問題是：提供一種燈絲短路型的節能燈，以克服現有技術中 燈絲因老化或瑕疵而斷裂而產生高能量電弧，容易引發火災，並且燈管使用壽命相對較短， 以至於造成耗能的技術缺陷。
[0018] 本發明要解決問題的技術方案是，提供一種燈絲短路型的節能燈，至少包括一電 子式鎮流器驅動電路、一螢光燈管、一諧振電感器、一諧振電容器、一直流阻隔電容及二導 線；其中，該驅動電路與一輸入電源相併聯，用於驅動該諧振電容器、諧振電感器及直流阻 隔電容器所組成的一串聯諧振電路；該燈管兩端內分別設有一燈絲，這些燈絲裸露在燈管 外的一引線分別連接至該諧振電容器的兩端，這些燈絲裸露在燈管外的另一引線則分別經 由該直流阻隔電容連接至該輸入電源及經由該諧振電感器連接至該驅動電路；這些導線分 別將這些燈絲予以短路。如此，由於該燈管兩端的燈絲分別被短路，使得這些燈絲能分別與 該諧振電容器形成一併聯狀態，因此，即便該燈絲斷開，該驅動電路仍能驅動該串聯諧振電 路，以產生一諧振高電壓，點燃該燈管，且於該燈管被點燃後，使該串聯諧振電路隨之產生 一諧振低電壓，維持該燈管的正常點亮運作。
[0019] 本發明的另一有益效果，是使該節能燈不會在這些燈絲發生斷裂瞬間產生高能量 電弧，而引燃塑膠殼，以防止發生火災的危險。
[0020] 本發明的又一有益效果，是在這些燈絲完全斷開後，因這些導線能使該串聯諧振 電路維持在正常運作狀態，故能令該節能燈仍被繼續點亮，直到該驅動電路壽終正寢無法 運作為止，以大幅增加該節能燈的點亮次數及使用壽命，進而實現真正之節能環保目標。
[0021] 本發明的又另一有益效果，是將這些燈絲予以短路，以使流過該諧振電容器的電 流不再流經這些燈絲，以大幅降低了燈頭的溫度，減緩燈絲上電子粉的蒸發率，進而有效降 低節能燈的光衰速度。
[0022] 為能更清楚地表達本發明的技術手段及運作過程，茲配合附圖舉一較佳實施例， 說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為現有節能燈的鎮流器的電路架構示意圖；
[0024] 圖2我現有預熱式電子啟動器的電路架構示意圖；
[0025] 圖3為現有變頻預熱式電子啟動器的電路架構示意圖；
[0026]圖4為美商GE公司還在販賣中的愛迪生21W節能燈的自激振蕩式電路的架構示 意圖；
[0027] 圖5為荷商PHILIPS公司還在販賣中的HELIX23W節能燈的自激振蕩式電路的架 構不意圖；
[0028]圖6為美商IR公司用於推廣其控制IC(IR2520D)於節能燈的它激振蕩式電路的 架構示意圖；
[0029] 圖7為德商0SRAM公司還在販賣中的DMINITWIST23W節能燈的電路架構示意圖；
[0030] 圖8為發明人針對德商0SRAM公司的一組六個DMINITWIST23W節能燈進行點亮次 數實測的測試架照片；
[0031] 圖9為德商0SRAM公司的DMINITWIST23W節能燈，在正常被點亮的過程中，其三個 位置（Al、A2、A3)上的電流（110、120、130)示意圖；
[0032] 圖10為德商0SRAM公司的DMINITWIST23W節能燈，在正常被點亮的過程中，其三 個位置（A1、A2、A3)上的實測電流及電壓的波形圖；
[0033] 圖11為德商0SRAM公司的DMINITWIST23W節能燈的改良燈，在正常被點亮的過程 中，其三個位置（B1、B2、B3)上的電流（111、121、131)示意圖；
[0034] 圖12為改良燈在正常被點亮的過程中，其三個位置（Bl、B2、B3)上的實測電流及 電壓的波形圖；
[0035] 圖13為改良燈在燈絲完全斷開且正常被點亮的過程中，其四個位置上的電流 (111、1210 或 1211、121、131)示意圖；
[0036] 圖14為發明人針對德商0SRAM公司的一組六個DMINITWIST23W節能燈的改良燈， 進行點亮次數實測的測試架照片；及
[0037]圖15為本發明的節能燈的電路示意圖。
[0038] 主要元件符號說明
[0039] 節能燈 5 焚光燈管 50 燈絲 5Θ1:、§〇2 電子粉 503 導線 5:1、52 電字式鎮流器驅動電職 53：· 諧雜電感器 Lr 顧轄器 & 宣流幽隔電容； Gb _電纏 Vi

【具體實施方式】 >
[0040] 為實現本發明落實節能環保的目標，發明人曾對一般市售的諸多節能燈，進行實 驗及測試，以期能挖掘出一簡單且具體可行的解決方案，來增加點燈的次數，以及延長燈管 使用的壽命。茲謹以發明人對德商0SRAM公司目前尚在販賣的DMINITWIST23W節能燈為例， 說明如下：
[0041] ⑴請參閱圖7現有所示德商0SRAM公司製作的DMINITWIST23W節能燈的電路架 構示意圖，其電路與圖4及5現有所示的節能燈電路類似，亦屬於自激振蕩式電路。
[0042] (2)請參閱圖8現有所示發明人製作的一測試架的照片，其上分別裝設有六個 DMINITWIST23W節能燈（以下簡稱"原始燈"），編號分別為1?6。發明人利用一自動控制 電路分別對所述原始燈進行點亮測試，其點滅周期為點亮25秒後斷開35秒，且該自動控制 電路會將所述原始燈的點亮次數，分別累積顯示在其下方的LED顯示板上，直到所述原始 燈分別壽終正寢，而無法被點亮時，其下方LED顯示板上呈現的點亮次數，即為所述原始燈 的終極點亮次數。
[0043] (3)復請參閱圖8所示，編號1?6的這些原始燈的終極點亮次數分別為 4722, 13243, 13181，8469, 5513及14182次，其中，最高的終極點亮次數（即，編號6原始燈 的14182次）與最低的終極點亮次數（即，編號1原始燈的4722次）間的比例竟高達三倍 以上，且這些原始燈間終極點亮次數的差距亦相當不規則。據此可知，這些原始燈的終極點 亮次數實無法被控制在一穩定範圍內。
[0044] 發明人為深入了解這些原始燈壽終正寢而無法被點亮的原因，特將這些原始燈逐 一剖解，以逐一檢視其燈絲及電子線路的最終狀態，經查，這些原始燈的電子線路均完好無 恙，仍能正常運作，但其中燈絲確已完全斷開，且在其斷開部位呈現遭電弧融蝕的痕跡，詳 究其原因，主要燈絲位於諧振電感器與諧振電容器間的串聯位置上，在這些原始燈被反覆 點亮的過程中，燈絲上某一部位的電子粉會受氬離子的長期不規則撞擊，而逐漸消耗，導致 該部位的燈絲直徑愈變愈細，最後，在燈絲完全斷開時，即不能再點燈；有時，甚至會在燈絲 斷裂瞬間出現跳火，進而引發電弧，此時，若控制電路仍持續工作，燈絲斷裂部位持續產生 的電弧及高溫極可能燒盡燈絲，甚至，引燃燈頭外的塑件，釀成火災意外。
[0045] 繼而，發明人為了解DMINITWIST23W節能燈，在正常被點亮的過程中，其燈絲上各 位置的電流及其燈管電流的變化，特針對圖9所示的該節能燈的下列四個位置，進行實測， 而獲得圖10所示的電流及電壓波形圖：
[0046] (1)DMINITWIST23W節能燈的諧振電路提供予該燈絲202的電流110,如圖9及10 所示A1的電流110及其波形；
[0047] (2)通過燈管20的管電流120,如圖9及10所示A2的電流120及其波形；
[0048] (3)流向諧振電容器22的電流130,如圖9及10所示A3的電流130及其波形；及
[0049] (4)諧振電容器22的電壓，如圖9及10所示A4的位置及電壓波形。
[0050] 由，圖10所示的電流波形可知，DMINITWIST23W節能燈的諧振電路所提供予該燈 絲202的電流110,因對其上電子粉加熱形成熱電子，其一小部份電流120會以管電流的形 式通過燈管20,其餘大部份電流130仍必需經過燈絲202,流向該諧振電容器22,據此，當該 燈絲202上某一部位的電子粉完全耗盡，且因氬離子繼續撞擊該部位，導致該部位的燈絲 202直徑愈變愈細，而即將斷裂時，因 DMINITWIST23W節能燈的電子式鎮流器被啟動瞬間所 產生的大部份電流130仍必需通過燈絲202,始在燈絲202上即將斷裂的部位出現跳火，進 而引發高能量的電弧。
[0051] 有鑑於此，復請參閱圖9所示，發明人乃思及，若能使流至燈絲202的電流大小，維 持在足以使其上的電子粉產生足夠的熱電子，進而產生管電流120,來維持正常點亮燈管的 程度，以有效減少通過燈絲202的電流，則在燈絲202即將斷裂且DMINITWIST23W節能燈的 電子式鎮流器被啟動的瞬間，即可能不致在燈絲202的斷裂部位產生高能量電弧，而能有 效避免引發火災的危機；繼而，發明人根據此一設計理念，經反覆研究、開發、實驗及測試後 發現，將所述燈絲202外露於該燈管20的兩引線予以短路，即能實現此一理念，除了能使節 能燈在燈絲202因老化或瑕疵而即將斷開時，不會產生高能量電弧外，尚在燈絲202完全斷 開後，仍能使該節能燈被繼續點亮，直到其中電子線路完全無法運作為止。
[0052] 本發明在此仍以DMINITWIST23W節能燈為例，說明本發明的設計理念及電路結 構，請參閱圖11所示，發明人分別以導線41、42,將DMINITWIST23W節能燈的所述燈絲301、 302外露於燈管30的兩引線分別予以短路（以下簡稱"改良燈"），再對改良燈被正常點亮 過程中的下列四個位置，復請參閱圖11所示，進行實測，進而獲得對應於圖12所示的電流 及電壓波形圖：
[0053] (1)改良燈的諧振電路提供予該燈絲302的電流111，如圖11及12所示B1的電 流111及其波形；
[0054] ⑵通過燈管30的管電流121，如圖11及12所示B2的電流121及其波形；
[0055] (3)流向諧振電容器32的電流1：31，如圖11及12B3所示的電流131及其波形；及
[0056] ⑷諧振電容器32的電壓，如圖11及12所示B4的位置及電壓波形。
[0057]在詳細比對圖12及10所示的電流及電壓波形後，前述實驗及測試結果清楚顯示， 該改良燈的諧振電路提供予該燈絲302的電流111，除一部份電流121會因諧振電壓使電子 粉303產生尖端放電，加熱形成熱電子，而會以管電流的形式通過燈管30的外，其餘部份電 流131則經過導線4 2,流向該諧振電容器％，據此，當該燈絲302上某一部位的電子粉303 完全耗盡，且因汞離子及氬離子繼續撞擊該部位，導致該部位的燈絲302直徑愈變愈細，而 即將斷裂時，因該改良燈的電子式鎮流器被啟動瞬間所產生的大部份電流131是通過導線 42,流向該諧振電容器32,而非通過燈絲302流向諧振電容器32,故不會在燈絲302上即將 斷裂的部位出現跳火而引發高能量的電弧。
[0058] 此外，在此尤須特別強調者，經過反覆實驗及測試，發明人尚發現，在該改良燈的 燈絲302完全斷開後，請參閱圖13所示，由於這些導線41、42能使該改良燈的諧振電路維 持在正常運作的導通狀態，故，無論該改良燈被點亮的瞬間，或被點亮後，該改良燈的電子 式鎮流器仍能使諧振電路正常運作，進而在該諧振電容器32上振蕩出一高電壓，雖然該高 電壓大部份會被電子式鎮流器所吸收，但仍會在該諧振電容器32上維持其電壓值一段時 間，迫使該燈絲302上的電子粉303產生尖端放電，加熱形成熱電子，而使流向該導線42的 電流111，除一部份1210、1211會流向斷開的燈絲302,以管電流121的形式通過燈管30,且 在燈管30內激起光電效應，而點亮燈管30之外，其餘部份131則經過導線42,流向該諧振 電容器32,據此，當該改良燈的燈絲302完全斷開後，該改良燈始終能被點亮，且在點亮後， 仍能維持正常的發光狀態，直到電子式鎮流器老化而無法運作為止。
[0059] 另外，發明人為證明該改良燈確實能達成本發明的前述節能環保目標，特別針對 該改良燈作了如下的點亮測試：
[0060] (1)發明人針對改良燈製作了一測試架，請參閱圖14所示，其上分別裝設有六個 改良燈，編號分別為7?12,發明人同樣利用一自動控制電路分別對所述改良燈進行點亮 測試，其點滅周期亦為點亮25秒後斷開35秒，且該自動控制電路會將所述改良燈的點亮次 數，分別累積顯示在其下方的LED顯示板上，直到所述改良燈因其上的電子式鎮流器老化 而無法運作為止，其下方LED顯示板上呈現的點亮次數，即為所述改良燈的終極點亮次數。
[0061] ⑵復請參閱圖14所示，編號7?12的這些改良燈的終極點亮次數分別為 46354, 54275, 64770, 44133, 86857及38392次，其中，最高的終極點亮次數（即，編號11改 良燈的86857次）與最低的終極點亮次數（即，編號12改良燈的38392次）間的比例雖為 約兩倍，但該最低的終極點亮次數（即，編號12改良燈的38392次）卻為圖8所示編號6 原始燈的14182次（這些原始燈中最高的終極點亮次數）的兩倍以上，且遠較編號6原始 燈的終極點亮次數多了二萬四千次以上。另外，圖14所示編號11改良燈的86857點亮次 數（這些改良燈中最高的終極點亮次數）則較圖8所示編號6原始燈的14182次（這些原 始燈中最高的終極點亮次數），更高達竟近七萬二千次以上。
[0062] ⑶顯然，依本發明的設計理念所製作的這些改良燈，除了能在燈絲因老化或瑕疵 而即將斷開瞬間，不會產生高能量電弧，以避免引發火災危險之外，尚在燈絲完全斷開後， 仍能使節能燈被繼續點亮，直到其中電子線路完全無法運作為止，故，不僅大幅增加了節能 燈的點亮次數及使用壽命，且能真正地實現了本發明預期達成的節能環保目標。
[0063] 據上所述，本發明在提供一種燈絲短路型的節能燈，請參閱圖15所示本發明的一 較佳實施例，該節能燈5至少包括一電子式鎮流器驅動電路53、一螢光燈管50、一諧振電容 器Cr、一諧振電感器Lr、一直流阻隔電容器Cb及二導線51、52,其中，該驅動電路53與一 輸入電源Vi相併聯，用於驅動該諧振電容器〇、該諧振電感器Lr及該直流阻隔電容器Cb 所組成的一串聯諧振電路；該燈管50內充填有氬等惰性氣體及微量的汞，且該燈管50內 壁上塗布有微粒螢光層，該燈管50兩端內分別設有燈絲501、502,所述燈絲501、502上分 別塗布有電子粉503,所述燈絲501、502裸露在燈管50外的一引線分別連接至該諧振電容 器Cr的兩端，且所述燈絲50U502裸露在燈管50外的另一引線則分別經由該直流阻隔電 容Cb連接至該輸入電源Vi，及經由該諧振電感器Lr連接至該驅動電路53 ;所述導線51、 52分別將所述燈絲501、502裸露在該燈管50外的兩引線予以短路。如此，當該驅動電路 53在該輸入電源Vi導通，且被啟動時，即能使該諧振電感器Lr、諧振電容器Cr及直流阻隔 電容器Cb所形成的該串聯諧振電路，能因該諧振電感器Lr與諧振電容器Cr間能量的相互 拉扯振蕩，而在該諧振電容器Cr上產生一高電壓，該高電壓雖大部份會被該驅動電路53所 吸收，但仍能在跨越這些導線51、 52間，維持其電壓值一段時間，迫使該二燈絲501、502上 的電子粉503產生尖端放電，加熱形成熱電子，而在燈管50內激起光電效應，進而令其中的 氬及汞進行連鎖氣體放電，孳生大量汞離子及汞電子，使該燈管50內壁的螢光層釋放出可 見光，且點亮該節能燈5。
[0064] 在此需特別聲明者，乃前述實施例僅為本發明的一較佳實施例，惟，本發明的技術 特徵並不局限於此，凡相關【技術領域】的人士在參酌本發明的技術內容後，利用導線分別將 燈絲位於該燈管內的兩引線予以短路，以達成本發明的前述功效，亦屬於本發明在此欲保 護的範疇。另，本發明的前述電子式鎮流器驅動電路53可為一自激式電子式鎮流器驅動電 路或一它激式電子式鎮流器驅動電路，且泛指現今及未來的節能燈中能驅動該串聯諧振電 路，以使該諧振電感器Lr與諧振電容器Cr間產生能量的相互拉扯振蕩，且在該諧振電容 器Cr上產生一高電壓的各式電路設計，只要該高電壓能迫使該二燈絲501、502上的電子粉 503產生尖端放電，加熱形成熱電子，而在燈管50內激起光電效應，即為本發明在此所稱的 電子式鎮流器驅動電路。
[0065] 據此，復參閱圖15所示，由於，在本發明中，所述燈絲501、502已被所述導線51、52 所短路，故，在該驅動電路53被啟動後，流至所述燈絲501、502的電流將會被限制在足以使 其上的電子粉503產生尖端放電，加熱形成熱電子，進而產生燈管電流，來維持正常點亮燈 管50的程度，使得該節能燈5不僅不會在燈絲501、502發生斷裂時產生高能量電弧，尚能 在燈絲501、502完全斷開後，因這些導線51、52能使該諧振電路維持在正常運作狀態，令該 節能燈5仍能被繼續點亮，直到該驅動電路53壽終正寢無法運作為止，故大幅增加了該節 能燈5的點亮次數及使用壽命。
[0066] 按，以上所述，僅為本發明的一較佳實施例，惟，本發明的技術特徵並不局限於此， 凡相關【技術領域】的人士在參酌本發明的技術內容後，所能輕易思及的等效變化，均應不脫 離本發明的保護範疇。
【權利要求】
1. 一種燈絲短路型的節能燈，其特徵在於，所述節能燈包括： 一諧振電容器； 一諧振電感器； 一直流阻隔電容器； 一電子式鎮流器驅動電路，且與一輸入電源相併聯，用於驅動由該諧振電容器、該諧振 電感器及該直流阻隔電容器所組成的一串聯諧振電路； 一螢光燈管，其內充填有惰性氣體及微量汞，其內壁上塗布有微粒螢光層，其內的兩端 分別設有一燈絲，所述燈絲上分別塗布有電子粉，且所述燈絲裸露在該燈管外的一引線分 別連接至該諧振電容器的兩端，所述燈絲裸露在該燈管外的另一引線則分別經由該直流阻 隔電容連接至該輸入電源，及經由該諧振電感器連接至該驅動電路；及 二導線，所述導線分別將所述燈絲予以短路，以使所述燈絲分別與該諧振電容器相併 聯； 無論所述燈絲是否斷開，該驅動電路均能驅動該串聯諧振電路，以產生一諧振高電壓， 點燃該燈管，且於該燈管被點燃後，使該串聯諧振電路隨之產生一諧振低電壓，維持該燈管 的正常點亮運作。
2. 根據權利要求1所述的燈絲短路型的節能燈，其特徵在於，所述導線分別將所述燈 絲的二引線予以短路。
3. 根據權利要求2所述的燈絲短路型的節能燈，其特徵在於，該驅動電路為一自激式 電子式鎮流器驅動電路。
4. 根據權利要求2所述的燈絲短路型的節能燈，其特徵在於，該驅動電路為一它激式 電子式鎮流器驅動電路。
【文檔編號】H05B41/46GK104244544SQ201310331852
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】梁錦宏 申請人:天網電子股份有限公司