CN101998741A

CN101998741A - 电磁感应灯

Info

Publication number: CN101998741A
Application number: CN2010102526367A
Authority: CN
Inventors: 曾祥绪; 计春雷; 宋晓勇
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2011-03-30

Abstract

一种电磁感应灯，包括依次连接的与交流电源相连的升压整流滤波电路、功率因数校正电路、高频发生电路、功率输出电路以及无极灯管，该升压整流滤波电路中加入升压电容，能将工作电压最多升高一倍，保证灯管可靠启动；功率因数校正电路采用逐流式无源功率因数校正电路，通过调节升压电容的电容值，可以调节功率因数的值；高频发生电路未采用现有技术中采用的专用集成电路及其配套电路，极大地简化了镇流电路。以此实现电路小型化，降低功率和造价。

Description

电磁感应灯

技术领域

本发明涉及一种电磁感应灯，尤其是一种电磁感应灯镇流电路及其灯管。

背景技术

电磁感应无极灯是高光效、长寿命的新一代节能灯。电磁感应无极灯由于突破了传统的白炽灯、气体放电灯的工作模式，其不需要电极的放电工作方式使传统的气体放电光源由于电极溅射而引起灯管发黑或电极发射材料耗尽而导致灯管寿命终止等问题得到避免和克服。其高光效、长寿命、高显色性、光线稳定等特点，使它成为理想的绿色照明光源之一。

电磁感应无极是由电子镇流器、功率耦合线圈、无极荧光灯管组合而成的。其灯管是一个真空放电腔体，形成连续的闭合放电环路，放电腔通过绕以功率耦合线圈的环形铁氧体磁芯的中心轴线，电子镇流器产生的高频电磁能量通过功率耦合线圈耦合进入放电的等离子体中。功率耦合线圈和放电腔体可以视为一个变压器的初级和次级，通过线圈的电流产生交变的磁通量，进而又沿放电腔产生感应电场来维持等离子体发光。

中国专利申请号96191079.8的发明专利中描述了这种无极灯，这种无极灯难以小型化，无法方便地安装在白炽灯或普通节能灯的灯座上，因而这种灯的应用范围就受到了较大的限制。

中国专利申请号200610121776.4的发明专利中描述了一种紧凑型无极灯，提出了小型化的设想。但没有提出这种紧凑型无极灯的镇流电路和灯管的关键工艺参数。

所以设计一种紧凑型电磁感应无极灯解决目前市场上的电磁感应无极灯存在的以下问题：(1)外形尺寸仍然过大，无法与现有节能灯共用灯具，需要配备专用灯具；(2)镇流电路没有进行专门研究，仍然沿用大功率无极灯镇流电路，不仅难以小型化，而且使得镇流电路造价居高不下；(3)还有若干灯管关键工艺参数有待改进、公开。

发明内容

本发明解决的问题是现有电磁感应灯的镇流电路沿用大功率无极灯镇流电路，不仅难以小型化，而且使得镇流电路造价居高不下，无法与现有节能灯共用灯具，需要配备专用灯具。

本发明提供了一种电磁感应灯，包括依次连接的与交流电源相连的升压整流滤波电路、功率因数校正电路、高频发生电路、功率输出电路以及无极灯管，所述升压整流滤波电路包括滤波电感L1、滤波电容C1、升压电容C2和由整流二极管D1、D2、D3和D4桥式连接的整流桥B1；滤波电感L1两端分别与交流电源火线和所述整流桥B1第一输入端连接；所述滤波电容C1两端分别与整流桥B1的第一输入端和整流桥B1的第二输入端连接，升压电容C2与任意一个整流二级管D1、D2、D3和D4并联连接。所述滤波电感L1、滤波电容C1共同构成LC滤波器，交流电源与该升压整流滤波电路相连，其作用是抑制电网上来的电磁干扰，同时抑制镇流电路本身产生的电磁干扰，以保护电网。升压电容C2可与整流二极管D1、D2、D3、D4中任何一个并联，在启动初期起到升压的作用，保证无极灯管可靠启动。

优选的，所述功率因数校正电路包括二极管D5、D6、D7，电解电容C3和C4，所述电解电容C3负极串联二极管D5后跨接于所述功率因数校正电路高压端和地端，所述二级管D7串联电解电容C4正极后跨接于所功率因数校正电路高压端和地端；二极管D6一端连接于电解电容C3与二极管D5节点，另一端连接于所述二级管D7与电解电容C4节点，构成逐流式无源功率因数校正电路。在本发明中，该电路能够提供高达0.95的功率因数。通过调节升压电容的电容值，可以调节功率因数的值。

优选的，所述高频发生电路包括电阻R1、R2、电容C5、C6、C7、电感L3、稳压二极管D8、D9、D10、D11、MOS管Q1、Q2、二极管D12以及触发二极管DB1，所述电感L3具有第一绕组、第二绕组和第三绕组；所述电阻R1和R2串联后跨接于高频发生电路高压端与地端，电阻R1和R2的节点为触发输出端；MOS管Q1漏极连接于高频发生电路高压端，MOS管Q1源极与MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1源极与MOS管Q2的节点为高频发生电路的高频脉冲输出点，且MOS管Q2源极连接在高频发生电路地端；二极管D12一端连接于触发输出端，另一端连接于所述高频脉冲输出点；所述电感L3的第三绕组并联电容C6跨接于MOS管Q1的栅极和漏极；所述稳压二极管D8和D9反向串联后跨接于MOS管Q1的栅极和漏极。

优选的，所述高频发生电路中的所述触发二极管DB1与所述电感L3的第二绕组串联跨接于触发输出端与高频发生电路的地端；所述电容C5与所述电阻R2并联跨接于触发输出端与高频发生电路的地端；所述电容C7与所述电感L3的第一绕组并联后跨接于所述MOS管Q2的栅极与源极；所述稳压二极管D10与D11反向串联后跨接于所述MOS管Q2的栅极和源极。高频发生电路未采用现有技术中采用的专用集成电路及其配套电路(如供电电路、参数设定电路、状态反馈电路等)，极大地简化了镇流电路。

优选的，所述功率输出电路包括电容C8、C9、电感L2，所述电容C8与电感L2串联后一端连接在高频脉冲输出点、另一端连接在所述无极灯管一端，电容C9与电感L2一端连接与无极灯管并联。

优选的，所述无极灯管为“A”型，所述无极灯管包括顶部、两个侧部以及连接在两个侧部之间的空心横梁，所述空心横梁环上绕设有驱动磁环，所述无极灯管的两个侧部分别一体化设置一个从无极灯管底端起朝无极灯管顶部逐渐缩小的密闭腔体。

优选的，所述密闭腔体与空心横梁连接处至密闭腔体底部内部开设有空心槽，空心槽内设置有空心芯柱。

优选的，所述空心芯柱内放置铟网与汞齐。

优选的，所述无极灯管材料采用硼硅玻璃；灯管内充满由比例为氪气90％体积、氩气10％体积组成的混合气体；充气压力为0.28托。

优选的，所述无极灯管内壁涂有稀土基色荧光粉，所述基色荧光粉中掺有含汞10％的汞齐，汞齐额定温度为90℃～150℃。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、升压整流滤波电路中加入升压电容，能将工作电压最大升高一倍，保证灯管可靠启动。

2、功率因数校正电路采用逐流式无源功率因数校正电路，通过调节升压电容的电容值，可以调节功率因数的值。

3、高频发生电路未采用现有技术中采用的专用集成电路及其配套电路，极大地简化了镇流电路，以此实现电路小型化，降低功率和造价。

4、无极灯管结构使得外形尺寸减小，并可与现有节能灯具公用，无需配备专用灯具。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的电磁感应灯的电路示意图；

图2为本发明的电磁感应灯无极灯管结构示意图；

图3为本发明的电磁感应灯无极灯管结构左视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明的电磁感应灯，包括升压整流滤波电路101、功率因数校正电路102、高频发生电路103、功率输出电路104以及无极灯管105。

升压整流滤波电路包括滤波电感L1、滤波电容C1、升压电容C2和由整流二极管D1、D2、D3和D4桥式连接的整流桥B1。滤波电感L1两端分别与交流电源输出端10和所述整流桥B1输入端10；所述滤波电容C1跨接于交流电源火线和输出端11，升压电容C2与任意一个整流二级管D1、D2、D3和D4并联连接。交流电源通过交流电源输出端10和11连入升压整流滤波电路101，滤波电感L1、滤波电容C1共同构成LC滤波器，交流输入电路与该滤波电路相连，其作用是抑制电网上来的电磁干扰，同时抑制镇流电路本身产生的电磁干扰，以保护电网。桥式整流器B1对交流进行整流后获得维持后续电路工作的直流供电。升压整流滤波电路101整流桥B1的任意一个整流二极管D1～D4两端并联一个升压电容C2，接通交流电源后，在升压整流滤波电路101的作用下，得到最高双倍于输入电压的直流电，并将直流电传送到功率因数校正电路102。

所述功率因数校正电路包括二极管D5、D6、D7，电解电容C3和C4，所述电解电容C3负极串联二极管D5后跨接于所述功率因数校正电路高压端和地端，所述二级管D7串联电解电容C4正极后跨接于所功率因数校正电路高压端和地端；二极管D6一端连接于电解电容C3与二极管D5节点，另一端连接于所述二级管D7与电解电容C4节点功率因数校正电路102采用逐流式无源功率因数校正电路。通过调节升压电容C2的电容值，可以调节功率因数的值。功率因数校正电路102将升压整流滤波电路101输出的直流电校正为工作电源电压并输出到高频发生电路103。

所述高频发生电路包括电阻R1、R2、电容C5、C6、C7、电感L3、稳压二极管D8、D9、D10、D11、MOS管Q1、Q2、二极管D12以及触发二极管DB 1，所述电感L3为高频发生器驱动电感，具有第一绕组L3-1、第二绕组L3-2和第三绕组L3-3，其中第一绕组L3-1与第三绕组L3-3绕组圈数相同、方向相反；所述电阻R1和R2串联后跨接于高频发生电路高压端与地端，电阻R1和R2的节点为触发输出端31；MOS管Q1漏极连接于高频发生电路高压端，MOS管Q1源极与MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1源极与MOS管Q2的节点为高频发生电路的高频脉冲输出点32，且MOS管Q2源极连接在高频发生电路地端；二极管D12一端连接于触发输出端31，另一端连接于所述高频脉冲输出点32；所述电感L3的第三绕组并联电容C6跨接于MOS管Q1的栅极和源极；所述稳压二极管D8和D9反向串联后跨接于MOS管Q1的栅极和漏极。所述高频发生电路中的所述触发二极管DB1与所述电感L3的第二绕组串联跨接于触发输出端31与高频发生电路的地端；所述电容C5与所述电阻R2并联跨接于触发输出端31与高频发生电路的地端；所述电容C7与所述电感L3的第一绕组并联后跨接于所述MOS管Q2的栅极与源极；所述稳压二极管D10与D11反向串联后跨接于所述MOS管Q2的栅极和源极。

所述工作电源电压经R1、R2分压电路，在电容C5上形成触发电压，当该触发电压高至触发二极管DB1的触发电压时，触发二极管DB1触发导通，第一绕组L3-1与MOS管Q2的电容及补偿电容C7共同构成LC第一震荡器；第二绕组L3-2与MOS管Q1的电容及补偿电容C6共同构成LC第二震荡器，LC第一和第二振荡器相位相反、频率相同；第二绕组L3-2在初始上电且触发二极管DB1触发后产生电流，该电流通过感应在第一绕组L3-1上产生感应电流驱动MOS管Q2，在得到初始触发激励后LC第一和第二震荡器开始自动持续震荡，在正常工作状态以250Khz的频率持续震荡，进而持续输出240KHz的脉冲方波。二极管D12向高频脉冲输出点32导通，避免触发二极管DB1再次触发。电容C6、C7用于补偿为MOS管Q1、Q2输入电容，所述脉冲方波输出到功率输出电路104。

所述功率输出电路104包括电容C8、C9、电感L2，所述电容C8与电感L2串联并连接在所述无极灯管一端，电容C9与电感L2一端连接与无极灯管105并联。高频脉冲经隔离电容C8滤去直流成分后进入到电感L2、电容C9构成的LC并联谐振电路，该谐振电路谐振频率设定在240KHz附近。在无极灯管105未启动之前，该LC电路由于谐振而输出高压，在无极灯管耦合线圈两端形成高压正弦波，实现无极灯管的启辉。随后无极灯管105进入正常工作状态，无极灯管105耦合线圈两端即电容C9两端的电压降低到正常工作电压。

下面结合图2和图3来说明本发明的无极灯管的结构。

所述无极灯管为“A”型，所述无极灯管包括顶部200、两个侧部201a、201b以及连接在两个侧部之间的空心横梁202，所述空心横梁环上绕设有驱动磁环203，所述无极灯管的两个侧部201a、201b分别一体化设置一个从无极灯管底端起朝无极灯管顶部逐渐缩小的密闭腔体，如图3所示。所述侧部201a、201b与空心横梁202连接处至密闭腔体底部内部开设有空心槽204，空心槽204内设置有空心芯柱205。所述空心芯柱205内放置铟网与汞齐。所述无极灯管材料采用硼硅玻璃，具有较低的热膨胀系数；无极灯管内充满由比例为氪气90％体积、氩气10％体积组成的混合气体；充气压力为0.28托；无极灯管内壁涂有稀土基色荧光粉，通过控制荧光粉的比例实现各种色温和灯管发光色彩；汞齐材料采用含汞10％的汞齐，汞齐质量为40mg，汞齐额定温度为90℃～150℃；空心立柱205横截面在空心横梁202处逐步减小，以适当提高该部位温度，进而缩短内部汞齐完全激活的时间；灯管耦合线圈电感量常温下为350μH～450μH，线圈匝数14Ts；灯管耦合线圈磁芯为PC95材质，无极灯管内等离子体激活电压有效值为20V～35V，等离子体维持放电电流为2A～2.5A。

由于本发明电磁感应灯包含了升压整流滤波电路，该升压整流滤波电路中加入升压电容，能将工作电压最多升高一倍，保证灯管可靠启动；功率因数校正电路采用逐流式无源功率因数校正电路，通过调节升压电容的电容值，可以调节功率因数的值；高频发生电路未采用现有技术中采用的专用集成电路及其配套电路，极大地简化了镇流电路。以此实现电路小型化，降低功率和造价。

而本发明的无极灯管专用灯管结构，采用“A”型结构，无极灯管两侧部的密闭腔体横截面积逐步缩小，并在密闭腔体内开设空心槽，空心槽内设置有空心芯柱。灯管结构使得外形尺寸减小，并可与现有节能灯具公用，无需配备专用灯具。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种电磁感应灯，包括依次连接的与交流电源相连的升压整流滤波电路、功率因数校正电路、高频发生电路、功率输出电路以及无极灯管，其特征在于：

所述升压整流滤波电路包括滤波电感L1、滤波电容C1、升压电容C2和由整流二极管D1、D2、D3和D4桥式连接的整流桥B1；

滤波电感L1两端分别与交流电源火线和所述整流桥B1第一输入端连接；

所述滤波电容C1两端分别与整流桥B1的第一输入端和整流桥B1的第二输入端连接，升压电容C2与任意一个整流二级管D1、D2、D3和D4并联连接。

2.根据权利要求1所述的电磁感应灯，其特征在于，所述功率因数校正电路包括二极管D5、D6、D7，电解电容C3和C4，所述电解电容C3负极串联二极管D5后跨接于所述功率因数校正电路高压端和地端，所述二级管D7串联电解电容C4正极后跨接于所功率因数校正电路高压端和地端；

二极管D6一端连接于电解电容C3与二极管D5节点，另一端连接于所述二级管D7与电解电容C4节点。

3.根据权利要求1所述的电磁感应灯，其特征在于，所述高频发生电路包括电阻R1、R2、电容C5、C6、C7、电感L3、稳压二极管D8、D9、D10、D11、MOS管Q1、Q2、二极管D12以及触发二极管DB1，所述电感L3具有第一绕组、第二绕组和第三绕组，第一绕组与第三绕组绕组圈数相同、方向相反；

所述电阻R1和R2串联后跨接于高频发生电路高压端与地端，电阻R1和R2的节点为触发输出端；

MOS管Q1漏极连接于高频发生电路高压端，MOS管Q1源极与MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q1源极与MOS管Q2的节点为高频发生电路的高频脉冲输出点，且MOS管Q2源极连接在高频发生电路地端；

二极管D12一端连接于触发输出端，另一端连接于所述高频脉冲输出点；

所述电感L3的第三绕组并联电容C6后跨接于MOS管Q1的栅极和源极；

所述稳压二极管D8和D9反向串联后跨接于MOS管Q1的栅极和源极。

4.根据权利要求3所述的电磁感应灯，其特征在于，所述触发二极管DB1与所述电感L3的第二绕组串联跨接于触发输出端与高频发生电路的地端；

所述电容C5与所述电阻R2并联跨接于触发输出端与高频发生电路的地端；

所述电容C7与所述电感L3的第一绕组并联后跨接于所述MOS管Q2的栅极与源极；

所述稳压二极管D10与D11反向串联后跨接于所述MOS管Q2的栅极和源极。

5.根据权利要求1所述的电磁感应灯，其特征在于，所述功率输出电路包括电容C8、C9、电感L2，所述电容C8与电感L2串联后一端连接在高频脉冲输出点、另一端连接在所述无极灯管一端，电容C9与无极灯管并联。

6.根据权利要求1所述的电磁感应灯，其特征在于，所述无极灯管为“A”型，所述无极灯管包括顶部、两个侧部以及连接在两个侧部之间的空心横梁，所述空心横梁环上绕设有驱动磁环，所述无极灯管的两个侧部分别一体化设置一个从无极灯管底端起朝无极灯管顶部逐渐缩小的密闭腔体。

7.根据权利要求6所述的电磁感应灯，其特征在于，所述密闭腔体与空心横梁连接处至密闭腔体底部内部开设有空心槽，空心槽内设置有空心芯柱。

8.根据权利要求7所述的电磁感应灯，其特征在于，所述空心芯柱内放置铟网与汞齐。

9.根据权利要求6所述的电磁感应灯，其特征在于，所述无极灯管材料采用硼硅玻璃；灯管内充满由比例为氪气90％体积、氩气10％体积组成的混合气体；充气压力为0.28托。

10.根据权利要求6所述的电磁感应灯，其特征在于，所述无极灯管内壁涂有稀土基色荧光粉，所述基色荧光粉中含有含汞10％的汞齐，汞齐额定温度为90℃～150℃。