低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置的製作方法

2023-10-26 23:44:12

專利名稱：低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於鎮流器技術領域，特別涉及一種低壓氣體放電燈燈絲預熱控制 裝置。
背景技術：
眾所周知，低壓放電燈裡均含有汞材料，目前低壓放電燈的啟動方式有三種第一種是快速啟動，第二種是瞬間啟動，第三種是預熱啟動。對於快速啟 動的電子鎮流器， 一般釆用陰極上單獨的電壓將陰極預熱，同時維持燈內的低 電壓，然而， 一旦加上預熱電流後，所述電流一般不會從陰極上去除，甚至在 燈點火之後，低壓加熱電流仍然不斷地加到陰極上，從而消耗了更多的功率。 在瞬間啟動的電子鎮流器中，陰極由輝光放電電流預熱，通常，輝光放電電流的電壓很高，在預熱階段，這種高電位差會轟擊陰極，這樣一來必然會造成電 子粉的濺射，嚴重影響燈管壽命。而對於預熱啟動的電子鎮流器，其主要釆用 簡單的PTC熱敏電阻預熱方案和常規的變頻預熱方案，其中，簡單的PTC熱 敏電阻預熱方案只適合於小功率的螢光燈產品上，並且由於燈管啟動後仍然有 電流流過燈絲和PTC熱敏電阻，從而造成燈絲和PTC繼續消耗功率，影響整 機效率，由於PTC發熱嚴重，將影響整機壽命，另外PTC的特性決定了流過 的電流不易太大，所以在大功率的低壓汞燈中基本上是沒辦法釆用的。而常規 的變頻預熱方案一般是指在預熱階段，半橋驅動晶片產生一個較高頻率以達到 預熱燈絲的目的，在預熱階段結東後，半橋驅動晶片產生一個較低頻率將燈管 點亮，其缺點是電感的特性(頻率越高感抗越大)決定了燈絲預熱電流不會很 大，且受控性不好，另外，也存在使用PTC預熱一樣的問題，即燈管正常工作 後，燈絲仍會有電流流過，且消耗很大的功率，從而使得整機效率降低。發明內容有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種低壓氣體放電燈燈絲預熱控制 裝置，其能夠有效控制燈絲的預熱狀態及時間，並且可以大大提高整機效率和 延長燈管壽命。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的 一種低壓氣體放電燈 燈絲預熱控制裝置，包括控制及驅動部分，用於輸出一定頻率的驅動電壓信號；變換部分，用於將所述的驅動電壓信號變換成交流電壓信號；諧振部分，用於產生諧振，以在燈管兩端產生啟動高電壓信號；預熱部分，用於對燈絲預熱，啟輝燈管，在燈正常工作後，切斷燈絲電流。所述的控制及驅動部分釆用內置程序的半橋驅動晶片或單片機晶片。 所述的變換部分包括電感電路和開關電路，所述的電感電路為電感繞組結構，其抽頭出來的附加電感繞組用來向開關電路供電。 所述的預熱部分包括用於切斷燈絲電流的開關元件。 所述的開關元件包括繼電器、可控矽、三極體或場效應電晶體。 一種用於低壓氣體放電燈的預熱方法，其特徵在於包括如下步驟 首先，控制及驅動部分輸出一定頻率的驅動電壓信號；然後，變換部分將所述的驅動電壓信號變換成交流電壓信號；諧振部分產生諧振，以在燈管兩端產生啟動高電壓信號；預熱部分對燈絲預熱，啟輝燈管，在燈正常工作後，切斷燈絲電流。同現有技術相比，本發明具有以下優點1、通過控制及驅動部分可以準確 控制燈管的預熱狀態及預熱電流，在燈管預熱後，通過預熱部分的開關元件及 時切斷燈絲電流，避免燈絲的無功損耗，從而提高整機效率1%~2%，即達到同 樣的光輸出可以節約1%~2%的電能，這一項每年就可以為我國節省大量的電 能，有利於環保事業；2、延長了燈管壽命，尤其是大功率的低壓放電燈如用於 水處理行業的大功率紫外線殺菌燈150W、 240W、 320W、 400W、 500W等)。 目前這個規格的燈管我國的技術還沒有完全攻克，主要還在依賴進口，成本很高，延長燈管壽命就相當於減少了進口數量，對我國的經濟發展很有利，另外 也意味著減少燈管使用的數量。眾所周知，低壓放電燈裡均含有汞材料，減少 燈管數量，也就可以減少汞的排放，有利於環保。


圖l為本發明的第一實施例； 圖2為本發明的第二實施例。
具體實施方式
圖1所示的低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置包括半橋專用驅動晶片或 單片機晶片，其連接由場效應電晶體Q1、 Q2，電感T1A，電容C1、 C2,電阻 Rl、 R2組成的半橋主電路，其中，Q1的漏極連接C1，柵極連接R1，源極連 接Q2的漏極，Q2的柵極連接電阻R2，電感T1A與電容C2構成串聯諧振電 路，T1A與Ql的源極和Q2的漏極相連，電容C3、 C4,繼電器JDl,電流互 感器T2、 二極體Dl,電解電容EC1與燈管LAMP的兩組燈絲共同組成預熱電 路，其中T1A、 T1B、 T1C是繞在同一磁芯上的三個繞組，其是T1A是主繞組， T1B、 T1C是輔助繞組，JD1A是JD1的線圈，JD1B、 JD1C是JD1的兩組開關 觸點。在鎮流器通電時，先由半橋驅動晶片或單片機輸出一個頻率比較高的信號 來驅動半橋開關管(該頻率高於電感T1A與電容C2的諧振頻率)。由於此時 T1A、 C2處於失諧狀態，則電容C2兩端的電壓會比較低，不能夠啟輝燈管； 此時由於有電流流過電感T1A，從而在T1B、 T1C產生感應電動勢，該電動勢 通過電容C3、 C4及繼電器的兩組開關加到燈絲兩端，通過控制T1A與T1B、 T1C的匝比關係及電容C3、 C4的大小，就可以調節流過燈絲的電流大小，從 而達到希望的燈絲預熱電流；另外通過控制半橋驅動晶片或單片機可以控制較 高頻率的輸出時間，從而達到控制預熱時間的目的。當設定的預熱時間到達後， 半橋驅動晶片或單片機的工作頻率以一定的速率從較高頻率向正常工作時的較低頻率掃描，即向諧振頻率降低。這樣一來會使電感T1與電容C1越來越接近諧振狀態，從而在電容C2兩端的電壓越來越高，直到將燈管啟輝。由於燈絲經過了充分的預熱，所以燈管的啟輝電壓不會很高。燈管啟輝後，會有電流此過電流互感器T2，從而在T2上產生電動勢，經過D1整流後加到繼電器JD1 上，繼電器的觸點從A點到B，從而切斷燈絲電流。圖2所示的低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置包括半橋專用驅動晶片或 單片機晶片，其連接由場效應電晶體Ql、 Q2,電感Tl,電容Cl、 C2,電阻 Rl、 R2組成的半橋主電路，其中，Ql的漏極連接C1，柵極連接R1，源極連 接Q2的漏極，Q2的柵極連接電阻R2，電感T1與電容C2構成串聯諧振電路， Tl與Ql的源極和Q2的漏極相連，還包括預熱電感T3， T3A是主繞組，T3B、 T3C是兩個輔助繞組，T3A的一端連接場效應電晶體Q3的漏極，另 一端連接 電容C5， C5與Tl相連，T3B與諧振電容C3接到燈管LAMP —端的燈絲，T3C 與諧振電容C4接到燈管LAMP的另 一端的燈絲。給燈絲提供預熱電壓的電感T1的兩個輔助繞組，也可以不繞在與Tl相同 的一個磁芯上，而是單獨增加一個預熱電感，Tl是諧振電感，並且起扼流作用； T3是新加的一個預熱電感，T3A是主繞組，T3B、 T3C是兩個輔助繞組。在預熱階段，控制Q3導通，這樣一來，就會有電流流過C5與T3A，從而 在T3B、 T3C上產生電動勢，經過電容C3、 C4加到燈絲上，從而完成預熱過 程；預熱階段完成後，控制Q3截止，從而電感T3A無電流流過，T3B、 T3C 上也就不能產生電動勢，從而燈絲上就沒有電流流過了，達到本發明同樣的目 的。起開關作用的Q3也可以換成繼電器、三極體、可控矽等；控制Q3導通截 止的信號也可以從半橋專用晶片或單片機處給出，當然也可以像本發明一樣增 加一個電流互感器或光電耦合器來實現。當應用在調光電子鎮流器中時，通過控制開關管Q3的導通頻率可以實現 燈絲補償，從而使燈管在極小的燈管電流下也可以正常工作，而不會滅弧。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於包括控制及驅動部分，用於輸出一定頻率的驅動電壓信號；變換部分，用於將所述的驅動電壓信號變換成交流電壓信號；諧振部分，用於產生諧振，以在燈管兩端產生啟動高電壓信號；預熱部分，用於對燈絲預熱，啟輝燈管，在燈正常工作後，切斷燈絲電流。
2、 如權利要求l所述的低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於 所述的控制及驅動部分釆用內置程序的半橋驅動晶片或單片機晶片。
3、 如權利要求2所述的低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於 所述的變換部分包括電感電路和開關電路，所述的電感電路為電感繞組結構， 其抽頭出來的附加電感繞組用來向開關電路供電。
4、 如權利要求3所述的低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於 所述的預熱部分包括用於切斷燈絲電流的開關元件。
5、 如權利要求4所述的低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於所述的開關元件包括繼電器、可控矽、三極體或場效應電晶體。
6、 一種低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於包括半橋驅動芯 片或單片機晶片，其連接由場效應電晶體Q1、 Q2,電感T1A，電容C1、 C2， 電阻R1、 R2組成的半橋主電路，其中，Ql的漏極連接Cl,柵極連接Rl,源 極連接Q2的漏極，Q2的柵極連接電阻R2，電感T1A與電容C2構成串聯諧 振電路，T1A與Ql的源極和Q2的漏極相連，電容C3、 C4，繼電器JD1，電 流互感器T2、 二極體D1，電解電容EC1與燈管LAMP的兩組燈絲共同組成預 熱電路，其中T1A、 T1B、 T1C是繞在同一磁芯上的三個繞組，其是T1A是主 繞組，T1B、 T1C是輔助繞組，JD1A是JD1的線圈，JD1B、 JD1C是JD1的兩 組開關觸點。
7、 一種低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，其特徵在於包括半橋驅動芯 片或單片機晶片，其連接由場效應電晶體Ql、 Q2，電感T1，電容C1、 C2，電 阻R1、 R2組成的半橋主電路，其中，Q1的漏極連接C1，柵極連接R1，源極連接Q2的漏極，Q2的柵極連接電阻R2，電感T1與電容C2構成串聯諧振電 路，Tl與Ql的源極和Q2的漏極相連，還包括預熱電感T3， T3A是主繞組， T3B、 T3C是兩個輔助繞組，T3A的一端連接場效應電晶體Q3的漏極，另一 端連接電容C5， C5與Tl相連，T3B與諧振電容C3接到燈管一端的燈絲，T3C 與諧振電容C4接到燈管的另 一端的燈絲。
8、 一種用於低壓氣體放電燈的預熱方法，其特徵在於包括如下步驟 首先，控制及驅動部分輸出一定頻率的驅動電壓信號；然後，變換部分將 所述的驅動電壓信號變換成交流電壓信號；諧振部分產生諧振，以在燈管兩端 產生啟動高電壓信號；預熱部分對燈絲預熱，啟輝燈管，在燈正常工作後，切 斷燈絲電流。
全文摘要
一種低壓氣體放電燈燈絲預熱控制裝置，該裝置包括控制及驅動部分，用於輸出一定頻率的驅動電壓信號；變換部分，用於將所述的驅動電壓信號變換成交流電壓信號；諧振部分，用於產生諧振，以在燈管兩端產生啟動高電壓信號；預熱部分，用於對燈絲預熱，啟輝燈管，在燈正常工作後，切斷燈絲電流。本發明具有以下優點1.可以準確控制燈管的預熱狀態及預熱電流，避免燈絲的無功損耗，從而提高整機效率；2.延長了燈管壽命，有利於環保和經濟發展。
文檔編號H05B41/06GK101232762SQ20081010125
公開日2008年7月30日 申請日期2008年3月3日 優先權日2008年3月3日
發明者吳曉明, 康愛兵, 樊世超, 蘇博周 申請人:北京東方百士電子有限公司