專利名稱：軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟啟動的燈管限流裝置，可使串聯(lián)燈管組的燈絲在燈管啟動前有足夠的預(yù)熱時間，以延長燈管組壽命。
燈管限流裝置是目前熱門的研制產(chǎn)品，其高頻不閃爍、體小質(zhì)輕、高效率及省電等特性均是傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器所不能比擬的。但現(xiàn)有的燈管限流裝置大都對燈管的壽命存在不利影響。其原因是目前使用的燈管大都是熱陰極啟動型的，燈絲預(yù)熱后才能啟動燈管點亮，如果在燈絲未預(yù)熱前就以高頻高壓強行啟動燈管點亮，會使涂布在燈絲上的碳酸鹽化合物(如碳酸鋇)被大量擊打揮散至燈絲周圍的管壁上，不但造成燈管兩端黑化影響照明，也會因燈絲上活潑的碳酸鹽化合物的驟減而造成燈管在啟動中不易游離釋出電離子，使燈管提前老化。

圖1示出燈絲熱度與啟動燈管所需電壓的關(guān)系，由圖中曲線可以得知，燈絲預(yù)熱越充分，所需的啟動電壓越低，因而對燈管的損害也越小。
一般燈管限流裝置的電路原理如圖2中所示，包括由整流電路11及逆變電路12組成的整流變換電路，其中整流電路11將外部交流電轉(zhuǎn)為平穩(wěn)的直流電，逆變電路12將該平穩(wěn)的直流電轉(zhuǎn)換為高頻電壓并供給負載單元13。負載單元13包括有與燈管131串接的電流儲存元件L1和與燈管131并接的電壓儲存元件C1，另外還串接有電容C2。其中L1、C1用于構(gòu)成諧振電路，即接收高頻電壓并通過振蕩升壓以啟動燈管131，待燈管131啟動點亮后就不再需要高壓，故L1會轉(zhuǎn)為與C2振蕩，以維持燈管131繼續(xù)點亮。通常L1是一電感，而C1、C2則各為電容，且C2的電容值遠大于C1。由C1、C2及L1所構(gòu)成的振蕩電路升壓啟動燈管131。當燈管131未點亮時，燈管131阻抗極高，L1及C1作LC振蕩產(chǎn)生一高頻高壓施加在燈管131兩端，使燈管131內(nèi)電離子活化產(chǎn)生輝光放電而啟動點亮。當燈管131點亮后燈管131阻抗下降，C1呈短路，L1轉(zhuǎn)為與C2作LC振蕩，因C2的電容值遠大于C1，故由振蕩所產(chǎn)生的高壓較前者低，雖不足以啟動燈管131，但卻足以維持已啟動的燈管持續(xù)放電發(fā)亮。圖3示出一般燈管限流裝置中燈管131啟動前后的兩端電壓，點A、B間為啟動期，點B后為啟動后的持續(xù)發(fā)亮期。由圖可以看出，燈管131啟動時需要高電壓。由于一般的燈管限流裝置在通電即振蕩至高壓以強迫啟動燈管131時是不考慮燈絲預(yù)熱的，因此往往造成燈管損壞。
基于預(yù)熱燈絲的考慮，便產(chǎn)生了如圖4所示的設(shè)計。在電容C1上并接一熱敏電阻(PTC)20作簡單預(yù)熱，利用熱敏電阻在低溫時的低電阻特性使電容C1暫時短路，此時電感L1只能和電容C2作LC諧振，如前所述，所產(chǎn)生的電壓不足以啟動燈管。隨著電流流過并加熱燈絲及熱敏電阻，熱敏電阻的溫度上升阻值變大，L1將和C1產(chǎn)生LC振蕩提升電壓而啟動燈管。該技術(shù)的實施效果雖對燈絲壽命有所改善，但燈絲預(yù)熱仍嫌不足，仍有大量碳酸鹽類揮發(fā)至管壁上，且熱敏電阻20本身會消耗功率，不但增加能耗也降低了燈管限流裝置的效率。
另有一種使燈絲預(yù)熱的燈管限流裝置如圖5所示，在燈管通電后，如圖4電路先短路電容C1，使C1與L1無法諧振，不同的是在電容C1兩端并接延遲電路30代替熱敏電阻，利用MOS場效應(yīng)晶體管的延遲關(guān)閉時間而獲得燈管預(yù)熱時間，由于電容C1兩端是高頻高壓，故電路還需另加一整流器Db，輸出直流電供后續(xù)電路使用。該技術(shù)方案雖能充分預(yù)熱燈絲且無過多功率損耗，但電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜且成本較高，尤其在多燈管系統(tǒng)中，由于每支燈管都需配置一套，很不經(jīng)濟。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，使燈管組在啟動前有足夠的燈絲預(yù)熱時間，實現(xiàn)軟啟動，延長燈管壽命且無多余的功率損耗，并能適用于多燈管系統(tǒng)，不必為每個燈管配備一套裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，包括用于產(chǎn)生高頻電壓、由整流電路及逆變電路構(gòu)成的整流變換電路和接收高頻電壓并振蕩升壓啟動燈管的負載單元負載單元包括與串聯(lián)燈管組串接的電流儲存裝置及與每一燈管并接的電壓儲存裝置，其特征在于還包括有控制所述的電流儲存裝置開閉的隔離開關(guān)和控制隔離開關(guān)的定時裝置；所述的隔離開關(guān)與所述的電流儲存裝置并接，所述的定時裝置與隔離開關(guān)連接。
所述的隔離開關(guān)由開關(guān)裝置和信號源組成所述的開關(guān)裝置與所述的電流儲存裝置并接，所述的信號源連接所述的定時裝置并控制所述的開關(guān)裝置。
電流儲存裝置與電壓儲存裝置連接構(gòu)成振蕩電路，該振蕩電路接收高頻電壓經(jīng)振蕩升壓啟動燈管，在電路接通時，定時裝置控制隔離開關(guān)動作對電流儲存裝置構(gòu)成旁路而關(guān)閉電流儲存裝置，使在定時時間內(nèi)暫時不發(fā)生振蕩升壓，以作為燈管的預(yù)熱時間，實現(xiàn)軟啟動，延長燈管壽命且不造成多余功率損耗，也無電磁干擾，還便于應(yīng)用在多組串聯(lián)燈管組系統(tǒng)中。
下面結(jié)合實施例附圖進一步說明本發(fā)明的技術(shù)圖1是燈絲熱度與燈管啟動電壓間的關(guān)系2是一般燈管限流裝置的結(jié)構(gòu)示意3是一般燈管限流裝置啟動前后的燈管端電壓4是具有燈絲預(yù)熱功能的燈管限流裝置結(jié)構(gòu)示意5是另一種具有燈絲預(yù)熱功能的燈管限流裝置結(jié)構(gòu)示意6是本發(fā)明串聯(lián)燈管組限流裝置第一實施例結(jié)構(gòu)示意7是本發(fā)明串聯(lián)燈管組限流裝置整流器BD的結(jié)構(gòu)示意8是本發(fā)明串聯(lián)燈管組限流裝置第二實施例結(jié)構(gòu)示意9是本發(fā)明串聯(lián)燈管組限流裝置第三實施例結(jié)構(gòu)示意10是本發(fā)明串聯(lián)燈管組限流裝置應(yīng)用于四燈管(20W)系統(tǒng)時的實測特性結(jié)果11是本發(fā)明的串聯(lián)燈管組限流裝置中負載單元與燈管的連接1至圖5的說明前已述及，不再贅述。
參見圖6，串聯(lián)燈管組限流裝置主要包括由整流電路611及逆變電路612構(gòu)成的整流變換電路61，由電流儲存裝置L61(L62)、電壓儲存裝置C611、C612(C621、C622)及串聯(lián)燈管611、612(621、622)組成的負載單元62，定時裝置64，和由信號源632、開關(guān)裝置631構(gòu)成的隔離開關(guān)63。交流電源AC送入整流變換電路61，經(jīng)整流電路611整流為直流，再經(jīng)逆變電路612振蕩得高頻電壓并輸出至負載單元62。結(jié)合參見圖11，負載單元62包含兩串聯(lián)燈管組，第一燈管組由電流儲存裝置L61及熱陰極瑩光燈管611、612串接構(gòu)成，而611及612又各自并接一電壓儲存裝置C611及C612，電流儲存裝置可以是電感而電壓儲存裝置可以是電容。熱陰極瑩光燈管611具有兩燈絲n1、n2，電流儲存裝置L61與電壓儲存裝置C611、C612連接構(gòu)成振蕩回路，提升高頻電壓以啟動燈管611及612。此時，振蕩電流由電流儲存裝置L61依序經(jīng)燈絲n1、電壓儲存裝置C611、n2、n3、電壓儲存裝置C612、n4至地。同理，第二串聯(lián)燈管組由電流儲存裝置L62及熱陰極瑩光燈管621、622串接而成，而611及612又各自并接一電壓儲存裝置C621及C622，振蕩電流也由電流儲存裝置L62依序經(jīng)燈絲n5、電壓儲存裝置C621、n6、n7、電壓儲存裝置C622、n8至地，以啟動燈管621及622。
圖6中，當電路接通時，電壓Vcc經(jīng)電阻R61進入定時裝置64，齊納二極管D62及電容C63用于穩(wěn)壓，電阻R62及電容C64連接構(gòu)成RC充電回路用于延時。在充電初期，A點為低電位，反相器IC61的輸出B點為高電位，并送入隔離開關(guān)63。隔離開關(guān)63內(nèi)含信號源632和開關(guān)裝置631。本實施例中的開關(guān)裝置631內(nèi)包含有光電晶體管T61、功率晶體管T62和橋式整流器BD，由電阻R63、R64、R65、電容C65及齊納二極管D63連接構(gòu)成穩(wěn)壓電路，為功率晶體管T62提供偏壓VGS。信號源632可為發(fā)光二極管(LED)或其它發(fā)光源。當B點為高電位時，發(fā)光管不發(fā)光，T61截止T62導(dǎo)通，BD的直流輸出端被短路而對電感L61及L62構(gòu)成旁路，L61和C611、C612及L62和C621、C622無法振蕩產(chǎn)生高壓，燈管611、612及621、622因壓降不足暫時不能啟動而處于預(yù)熱狀態(tài)。但此時燈絲n1-n8仍有電流流過而處于預(yù)熱狀態(tài)。隨著C64的持續(xù)充電，A點電位上升至高電位，B點為低電位，信號源632發(fā)出光信號使光電晶體管T61導(dǎo)通，T62因偏壓VGS被短路為零而截止，L61及L62恢復(fù)正常而分別和C611、C612及C621、C622構(gòu)成LC振蕩，燈管611、612及621、622的端電壓將隨LC振蕩升高至輝光放電而啟動燈管611、612、621、622，完成燈絲預(yù)熱后啟動。
預(yù)熱時間由R62及C64的時間常數(shù)決定，當其時間常數(shù)較長時相對A點電壓上升慢，預(yù)熱時間長。預(yù)熱時間通常調(diào)整為1秒，太長會造成使用不便。
參見圖7，圖6中的橋式整流器BD由四個二極管BD1-BD4構(gòu)成，對第一串聯(lián)燈管組而言是由BD1-BD4構(gòu)成的橋式整流器，對第二串聯(lián)燈管組而言是使用由BD1、BD2、BD3及D61構(gòu)成的整流器，因此若有第三、第四燈管組，只要依上法連接二極管即可，其它元件及電路則可共用，十分經(jīng)濟方便。此外，橋式整流器B D也可用二極管來代替。
參見圖8，圖中實施例以二極管D64取代橋式整流器BD，二極管D661用于連接另一串聯(lián)燈管組。線路簡單成本更低。該例中對流經(jīng)L61或L62的高頻電壓的半波予以旁路，另一半波則仍會和C611、C612或C621、C622產(chǎn)生振蕩。
隔離開關(guān)的實施方式可以有多種，只要有一受定時裝置64控制而發(fā)出控制信號的信號源和接收該控制信號并與電流儲存裝置并接的開關(guān)裝置即可。該控制信號可以是光信號、磁信號或其它電磁波信號。由于開關(guān)裝置直接連接電流儲存裝置(高頻電壓)，必須與地隔離，否則會造成流經(jīng)電流儲存裝置L61或L62高頻電壓的流失，因此信號源與開關(guān)裝置間不能有電流流過。
參見圖9，圖中所示實施例中，其隔離開關(guān)73是一繼電器。以電磁線圈732為信號源，以觸點731為開關(guān)裝置。繼電器73的電磁線圈732受定時裝置64控制而產(chǎn)生磁場，其接點731吸合而旁路L61、L62。
負載單元62所含的串聯(lián)燈管組不限為兩組，只要各燈管組間的總額定電壓(即各燈管組內(nèi)的各燈管的額定電壓總合)大致相同即可，而最常用的是如圖11所示的接法，兩組40W的串聯(lián)燈管組，每組燈管組由兩支20W的燈管組成。
本發(fā)明裝置的定時裝置64也可采用如計數(shù)器一類的部件，而電流儲存裝置也可串接在燈管接地側(cè)，但這樣做會使由電流儲存裝置產(chǎn)生的振蕩電流流向電源側(cè)而造成電磁干擾，因而不建議這樣做。
本發(fā)明以簡單的電路實現(xiàn)串聯(lián)燈管組燈絲預(yù)熱，經(jīng)測試啟動一萬次不會造成燈管黑化，并仍能保持優(yōu)良特性無無為功率損耗。圖10中所示為本裝置應(yīng)用于40W燈管組、每組兩支20W燈管的四個燈管組系統(tǒng)的實測特性，包括輸入電壓V、輸入電流mA、輸入功率W、功率因數(shù)％、諧波失真％、管電流mA、管功率W、管功率因數(shù)％和管ACF值。
綜上所述，本發(fā)明簡捷實用，確能達到串、并聯(lián)燈管組的燈絲預(yù)熱效果。
權(quán)利要求
1.一種軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，包括用于產(chǎn)生高頻電壓、由整流電路及逆變電路連接構(gòu)成的整流變換電路和接收高頻電壓并振蕩升壓啟動燈管的負載單元；負載單元包括與串聯(lián)燈管組串接的電流儲存裝置及與每一燈管并接的電壓儲存裝置，其特征在于還包括有控制所述的電流儲存裝置開閉的隔離開關(guān)和控制隔離開關(guān)開閉的定時裝置；所述的隔離開關(guān)與所述的電流儲存裝置并接，所述的定時裝置與隔離開關(guān)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的隔離開關(guān)由開關(guān)裝置和信號源組成；所述的開關(guān)裝置與所述的電流儲存裝置并接，所述的信號源連接所述的定時裝置并控制所述的開關(guān)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的信號源是發(fā)光二極管，所述的開關(guān)裝置由光電晶體管，功率晶體管和整流器順序連接構(gòu)成，所述的整流器與所述的電流儲存裝置并接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的隔離開關(guān)是繼電器，所述的信號源是繼電器線圈，所述的開關(guān)裝置是繼電器接點，繼電器接點與所述的電流儲存裝置并接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的整流器是二極管橋式整流器，橋式整流器的交流輸入端與所述的電流儲存裝置并接，橋式整流器的直流輸出端與所述的功率晶體管并接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的整流器是整流二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的電流儲存裝置是電感，所述的電壓儲存裝置是電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的負載單元有一個以上，第二負載單元后的各負載單元的電流儲存裝置與所述的隔離開關(guān)間連接有二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6或8所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的第二負載單元后連接的二極管是連接在相應(yīng)電流儲存裝置與所述的整流器間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的定時裝置由穩(wěn)壓電路、RC延時電路和反相器順序連接構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的定時裝置是計數(shù)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置，其特征在于所述的各串聯(lián)燈管組的總額定電壓相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軟啟動的串聯(lián)燈管組限流裝置,可使燈管組在啟動前有足夠的燈絲預(yù)熱時間,以延長燈管壽命。包括產(chǎn)生高頻高壓的整流變換電路,由與串聯(lián)燈管組串接的電流儲存裝置和與每一燈管并接的電壓儲存裝置組成的負載部,控制電流儲存裝置開閉的隔離開關(guān)和控制隔離開關(guān)的定時裝置。電流、電壓儲存裝置構(gòu)成振蕩回路,接收高頻電壓作振蕩升壓以啟動燈管。電路接通時,定時裝置控制隔離開關(guān)動作,暫時關(guān)閉電流儲存裝置不發(fā)生振蕩升壓而預(yù)熱燈絲。
文檔編號H05B41/24GK1222822SQ9810030
公開日1999年7月14日 申請日期1998年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月5日
發(fā)明者王宇睦 申請人:創(chuàng)鴻科技股份有限公司