CN100585793C - 多相电磁感应无电极的荧光灯 - Google Patents

Abstract

一种多相电磁感应无电极的荧光灯，包括高频多相电流发生及控制器、高频电磁耦合线圈、荧光灯及其联通管，高频电流发生及控制器为高频三相或以上的多相，高频电磁耦合线圈的数量、荧光灯管的激磁联通管数量与高频电流发生及控制器的相数相同，每个荧光灯管激磁联通管外设置一个单相高频电磁耦合线圈。本技术方案结构简单，性能可靠，可用价格低廉的小功率高频开关管，高频磁场合成做出大功率无电极感应荧光灯，性价比明显优于第四代半导体发光二极管照明灯。

Description

多相电磁感应无电极的荧光灯

技术领域

本发明涉及一种照明荧光灯、特别是一种多相电磁感应无电极的荧光灯领域。

背景技术

目前普遍使用的照明用的电光源可分为几代。第一代为白炽灯泡，优点是价格低，规格多，缺点是钨丝寿命短，发热多，光效低，不符合节能减排的要求，2007年3月9日欧盟首脑会议公告，三年内淘汰白炽灯泡。第二代为荧光灯，其机理为灯管内紫外线激励使内壁荧光粉发光，光效较高，缺点是灯丝电子粉寿命短，灯功率难超过两三百瓦，且灯功率越大灯寿命越短。第三代为高强度气体放电灯，无灯丝，有电弧电极，实质是在高气压灯泡内可控短电弧放电发光，优点是电弧光效高，电极寿命较长，规格可从十瓦到数千瓦，缺点是有“声共振”和“热启辉”困难问题，灯的电弧稳定性及灯恒功率控制难度大。第四代为半导体发光二极管，没有灯丝和电弧，由半导体电子能带躍迁而发光，光效高，寿命长，灯电流恒流控制技术成熟，缺点是单灯功率太小，灯光“明而不够亮”，单灯价格高，用小功率多灯积分集合成大功率灯的价格更昂贵，成本门槛太高。近年开发的第五代电光源无电极荧光灯，没有荧光灯的电极和电子粉，用高频磁场直接磁致激励荧光粉发出荧光，光效高，寿命长，且高频磁控技术成熟，灯光明亮而不刺眼，属于柔和发光不眩目环保光源。

目前现有的高频磁感应荧光灯，全部是单相高频结构，受单相结构的束缚，难以做出更大功率的电磁感应无电极荧光灯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用多相高频结构制造的大功率多相电磁感应无电极的荧光灯。

本发明解决以上技术问题采用的技术方案是：包括高频电流发生及控制器、高频电磁耦合线圈、荧光灯管，其特征是多相电磁感应无电极荧光灯采用高频多相的方式，包括含电子开关的高频多相电流发生及控制器、高频电磁耦合线圈、荧光灯及其联通管，高频电流发生及控制器为高频三相或以上的多相，高频电磁耦合线圈的数量、荧光灯管的激磁联通管数量与高频电流发生及控制器的相数相同，每个荧光灯管激磁联通管外设置一个单相高频电磁耦合线圈。

高频多相电流发生及控制器与高频电磁耦合线圈的电路为：高频电磁耦合线圈各个线圈首尾相串联成环形，高频电流发生及控制器的每相输出接一个高频电磁耦合线圈的首端，高频电流发生及控制器的每相由一个电感与电子开关相串联而成，其串联接点为输出点，电子开关上并联一个高频谐振电容及一个反并二极管，反并二极管的负极接高频电磁耦合线圈的首端，电感另一端接电源正极，反并二极管的正极接电源负极。

电子开关的导通及关闭由单片机控制，电子开关为电力电子器件。

多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条时结构可为日字形：两条荧光灯管平行且在同一个平面上，两灯管通过三条空心联通管相连。

或为方向盘形：环形荧光灯管与三条或以上联通管在同一个平面上，联通管的一端连接于同一处，各条联通管的另一端均匀分布连通于同一平面上的一个圆环内。

多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条或以上时结构可为双环形：各条联通管一端均匀分布连通于一个圆环管内，另一端连通于另一个圆环管内。

或为平面形：各条联通管一端连通于一个中空的平板玻璃腔内，另一端连通于另一个中空的平板玻璃腔内。

或为圆环形加平面形：各条联通管一端连通于一个圆环管内，另一端连通于一个中空的平板玻璃腔内。

本发明的技术方案结构简单，性能可靠，可以用价格低廉的中小功率高频开关管、高频磁场合成做出大功率无电极感应荧光灯。在电子开关功率规格相同的条件下，加多相数即可以增大长寿命无电极感应荧光灯的功率，或延长灯寿命，或缩小电力电子开关模块体积。性价比明显优于第四代半导体发光二极管照明灯。

附图说明

图1为本发明的多相高频电流发生及控制器拓扑原理图。

图2为本发明的高频三相日字形荧光灯管方案示意图。图中1-荧光灯管，2-高频感应线圈，3-联通管

图3为本发明的高频三相方向盘形荧光灯管方案示意图。图中4-高频感应线圈，5-荧光灯管，6-联通管

图4为本发明的高频三相双环形荧光灯管方案示意图。其中下图为上图的俯视图。图中11-荧光灯管，12-高频感应线圈，13-联通管。

图5为本发明的高频三相双平面腔形荧光灯方案示意图。图中7-荧光灯管(发光面a、b面)，8-高频感应线圈，9-联通管，10-荧光灯管(发光面c、d面)。

图6为多相高频电磁感应无电极的荧光灯的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1所示，图中高频电力电子开关(S1、S2、S3)受控于单片机，由单片机按正弦脉宽调制SPWM程序，分别控制电力电子开关(S1、S2、S3)的通断时间。当电力电子开关导通时，一方面把直流电能储存在储能电感La(或Lb、或Lc)，另一方面，当电力电子开关(S1、S2、S3)截止时，储能电感(La、Lb、Lc)放电，成为多相谐振回路Lab(或Lbc、或Lca)与电容C1(或C2、或C3)激励电力电子开关。由于电力电子开关(S1、S2、S3)的导通与断开，在储能电感(La、Lb、Lc)上分别得到不同相序的单相高频谐振LC回路。把谐振电感Lca--Lab-Lbc耦合到同一只荧光灯，合成多相高频电磁场直接激励荧光粉发光，就成为磁致发光的长寿命无电极荧光灯。

以三相方向盘形荧光灯管方案为例，图6中，将三组单相高频谐振线圈Lca、Lab、Lbc分别接到如图1所示的多相高频电流发生及控制器，于是，三相高频电流i/-120°、i/0、i/120°按相序流过这三组高频谐振线圈的绕组，谐振电感(Lca、Lab、Lbc)作为原边电流分别在三条联通管中产生感应电流i a、ib、i c，并在方向盘形荧光灯管之中，形成相电流i ab、ibc、i ca。正是在方向盘形荧光管中的高频电流产生的高频磁场，直接激励荧光灯管内壁涂敷的荧光粉，磁致发光的荧光粉把高频磁场能量高效转化为光能，而不必经过钨丝大量发热达到电子粉逸出温度，这是本发明荧光灯管光效高于有灯丝电子粉荧光灯的内在原因。

另外，高频电力电子开关的开关损耗，与高频开关的工作频率成正比，应用多相高频磁感应合成技术得到的大功率高频磁场的频率，具有比单相高频开关频率的倍频效果，例如，单相高频开关频率为f，如采用三相高频磁感应合成技术得到的大功率磁场的频率F为三倍频：F＝3f，这就意味着可以用工作极限频率较低、工作开关损耗较小的电力电子开关管，将本申请的高频磁合成技术用于多相高频感应无电极、大功率荧光灯的工作频率可以不受电力电子开关管允许工作极限频率的束缚，意味着电力电子开关器件可以有更宽的选择性，对控制成本更有利。

Claims (8)

1.一种多相电磁感应无电极的荧光灯，包括高频电流发生及控制器、高频电磁耦合线圈、荧光灯管，其特征是多相电磁感应无电极荧光灯采用高频多相的方式，包括含电子开关的高频多相电流发生及控制器、高频电磁耦合线圈、荧光灯及其联通管，高频电流发生及控制器为高频三相或以上的多相，高频电磁耦合线圈的数量、荧光灯管的激磁联通管数量与高频电流发生及控制器的相数相同，每个荧光灯管激磁联通管外设置一个单相高频电磁耦合线圈。

2.如权利要求1所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是高频多相电流发生及控制器与高频电磁耦合线圈的电路为：高频电磁耦合线圈各个线圈首尾相串联成环形，高频电流发生及控制器的每相输出接一个高频电磁耦合线圈的首端，高频电流发生及控制器的每相由一个电感与电子开关相串联而成，其串联接点为输出点，电子开关上并联一个高频谐振电容及一个反并二极管，反并二极管的负极接高频电磁耦合线圈的首端，电感另一端接电源正极，反并二极管的正极接电源负极。

3.如权利要求1或2所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是电子开关的导通及关闭由单片机控制，电子开关为电力电子器件。

4.如权利要求1或2所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条时结构为日字形：两条荧光灯管平行且在同一个平面上，两灯管通过三条空心联通管相连。

5.如权利要求1或2所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条或以上时结构为方向盘形：环形荧光灯管与三条联通管在同一个平面上，三条联通管的一端连接于同一处，各条联通管的另一端均匀分布连通于同一平面上的一个圆环内。

6.如权利要求1或2所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条或以上时结构为双环形：各条联通管一端均匀分布连通于一个圆环管内，另一端连通于另一个圆环管内。

7.如权利要求1或2所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条或以上时结构为平面形：各条联通管一端连通于一个中空的平板玻璃腔内，另一端连通于另一个中空的平板玻璃腔内。

8.如权利要求1或2所述的多相电磁感应无电极的荧光灯，其特征是多相高频电磁感应无电极荧光灯的荧光灯联通管为三条或以上时结构为圆环形加平面形：各条联通管一端连通于一个圆环管内，另一端连通于一个中空的平板玻璃腔内。

Images