超高效鎮流器的製作方法

2023-04-25 09:24:06

專利名稱:超高效鎮流器的製作方法
目前，在國內外，用於氣體放電的鎮流器，效果較好的都是電感式的。有人曾用電容串聯電阻作鎮流器，但其功耗大，發光差，燈管壽命短，效果不太好。
本發明利用電容作主限流元件，緩衝電容與電感配合作進一步的穩流，用於各種氣體放電燈，功耗很小、發光好、延長燈管壽命，還能兼負無功功率補償、減少電源波形失真等功能，效果很好。
圖1是適用高壓鈉、汞燈及其他自啟動氣體放電燈的電路。C1作主限流，其值為C1≈Ib2 π fOU2O- (UP+ 2Ud+ UL)]]>(式中UL是電感上的直流壓降，Ud是整流管正向壓降，UD是燈管電壓，ID是燈管電流)。在橋式整流器之後，用C3對浪湧電流進行緩衝，其容量越大效果越佳，一般C2/C1在5-20之間，為此C3可選用電解電容器，此時電壓波動幅度降為△U2＝(2UO- UD) ·C1C1+ C3]]>，只要再用較小的電感穩流，就可使燈管進入良好的工作狀態。電感量取為L＝(0.3-1.0)· 1/(2πf2OC3) 即可不發生諧振，L選值的另一必要條件是應滿足燈管的啟動電壓，可按此式核算U＝L· (di)/(dt) ;由於電感量小，又工作於直流狀態，所以銅損、鐵損都極低，注意要留有磁隙，以避免磁飽和。這種鎮流電路的總損耗功率大約是P＝2ID·Ud+I2D·RL+PSC1，PSC1是電容上的功耗，按圖1所示電路P5＝7·5W，這比電感鎮流器的PS＝40-50W節省了80%以上(圖1中，ID＝2.63A，Ud＝0.7V，RL＝0.2Ω，PSC1＝2.4W)。
圖2是未用C3濾波的電路，更適於嚴寒地區使用，因為電解電容使用溫度往往在-40C以上。由於電感上通過的電流脈動成份大，必須緊固良好，否則鐵心振動聲音較大，好在路燈線路對此要求不高。圖中繼電器J的作用是給外啟動燈提供開啟電壓，其線圈吸合功率要控制在0.5W以下。因為C與L配合有本身固有諧振頻率，所以應通過選擇L的方法避免產生振蕩，這點十分重要。
二、圖3-5是適用於日光燈的鎮流-啟動電路。C1、C3選用原則同圖1，電感的選擇還應滿足日光燈啟動高壓之需。因為日光燈是熱陰極電燈，為了避免冷啟動對陰極發射材料的破壞，必須使其在啟動之前預熱。另外，為了延長燈絲壽命，加強陰極發射電子的能力，減少在燈絲上的無效損耗功率。圖3-5都採用了陰、陽極燈絲並聯技術，這樣即使燈管超額定功率20%-30%也不易損壞，還可以降低日光燈燈絲區域功率損耗75%(此值往往可達1-1.5W)，所以燈管亮度增加，光線更平穩，對收音機、電視機無幹擾，而且即使燈管一端燈絲燒斷，也能正常工作。
圖3是手啟動電路，按下按鈕開關AN，使燈絲經電感L、電阻R、常開觸點得到預熱。鬆開AN電感L產生瞬間高壓，燈管就亮了。電阻R是限制C3上欲釋放的大電流，保護陰極燈絲之用。常閉觸點可使陰極燈絲並聯工作。此圖適於檯燈、櫃檯燈、工作燈等場合。此鎮流器在20W日光燈上，Ps＝1W。
圖4利用與繼電器J串聯的電阻，與C4構成RC延時電路，使燈絲獲得數百毫秒的預熱。其中有一組常開觸點可使繼電器線圈上串聯的電阻短路，以免損耗功率。繼電器線圈的吸合功率要求小些，一般可做到0.3W以下。在15W日光燈上PS＝1.3W。
圖5是把電感L與繼電器J的功能合而為一的設想，LJ有一般鐵心是可動的，其上連接著阻尼活塞，活塞行程的起始部分浸在機油中，待活塞行進了一段時間後脫離了油麵，阻尼大幅度減少，鐵心急速衝向終點，在終點之前帶動常開、常閉觸點，完成了繼電器的功能，此後就作為電感繼續工作。電阻R可限制LJ產生的高壓、大電流，燈管亮後常開觸點就將R短路。LJ的線圈繞制，除需滿足日光燈啟動電壓之外，還應滿足動鐵心吸合之條件。
以20W日光燈為例，電容鎮流器耗電量在1-1.3W之間，電感鎮流器耗電量則近8W，前者比後者省電83%-87%，如果再考慮燈管內部功耗的下降，節電幅度更大。圖3-5用廢日光燈進行了實驗，啟動迅速，工作良好，使用數月還能再用。
三、前面介紹了(超高效鎮流器)節電、使用效果好的特點，在提高電網功率因數方面，它更具特色。因為伴隨著它的使用，就自動為電感性負載提供了無功功率補償，肯定易於推廣。另外限流電容C上的電壓往往只有電源電壓的70%-90%，所以壽命長，不易損壞，萬一壞了，可直接看出來，便於維修。相比之下，在電感性負載上直接並聯電容，壽命較短，較易損壞，壞了往往不能直接看出來，難於維修。
把(超高效鎮流器)用於無功補償的較好方式是;將其與電感鎮流器燈具按近乎於1∶1的比例配合使用，這樣至少可以節省50%的補償電容投資，新、舊兩種鎮流器的價格大體相當，可以抵銷掉。
如果這種鎮流器能在全國推廣，估計可節省幾十萬瓩的電力和近百萬千乏的無功功率，相當於一個大型發電廠的容量。這不僅可以幫助克服當前電力供應緊張的局面，每年還可產生數億元的收益。
從國外看，類似的技術似乎還沒有面世。此項技術的出現，將為減少全球的能源消耗，改善生態環境作出貢獻。
附北京市路燈隊(路燈交流電容器)一文。
補充圖6是利用日光燈啟輝泡與繼電器配合的啟動電路。
權利要求
1.用較平穩的直流電為各種氣體放電燈供電的裝置。其特徵是用低功耗元件如交流電容C1作主限流，之後經全波整流，再用電容C3和電感L作低功耗的穩流，啟動電壓由直流電感L提供，燈接在L之後。
2.根據權利要求
1所述裝置，在嚴寒地區、低成本電路及有內啟動功能的燈中，可採取以下特徵措施即不接入O3。
3.根據權利要求
1、2所述裝置，在熱陰極氣體放電燈中，採取了下述特徵之措施在對熱陰極預熱後，再由L提供啟動電壓。
4.根據權利要求
3所述裝置，為了進一步提高熱陰極氣體放電燈的效率。採取了下述特徵之措施陽極可直接並聯，也可通過開關或是繼電器J之觸點並聯，陰極在預熱後再通過開關或是繼電器J之觸點並聯。
專利摘要
本鎮流器適用於高壓鈉、汞燈，日光燈及其它氣體放電燈，比電感鎮流器省電70％-90％，延長日光燈壽命數倍，亮度增加。可提高電網的功率因數，使無功補償工作易於普及。與在電感負載上直接並聯電容相比，不易出現並聯諧振，加之限流電容工作電壓降低，所以功耗低、壽命長、故障少、易維護。
文檔編號H05B41/14GK86101777SQ86101777
公開日1987年4月15日 申請日期1986年3月21日
發明者王一況, 程苑 申請人:王一況, 程苑導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan