CN102254783A - 外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯 - Google Patents
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Abstract
一种外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，该荧光灯是在传统一体化荧光灯电路的基础上，在荧光灯的两端各采用一只小功率高频电流互感器AM，其副边绕组N2分别接通荧光灯内部灯丝电极的外引线端子，灯管交流电流从副边绕组N2的中心抽头◎引出，并在荧光灯两端分别外置两个绝缘的不闭环的金属箔电容电极C，和外置电感电极L，实现分担荧光灯的电流，一旦灯管内部灯丝电极断路，仍可保持荧光灯正常工作，提高荧光灯工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明灯具，特别是一种可提高传统荧光灯寿命和电功效率的外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯。
背景技术
众所周知：现代工业化大批量生产的各种荧光灯管内，仅仅只有一种电极，就是“欧姆型灯丝电极”。图2是传统一体化电子荧光灯电路原理图，是性价比较优的通过认证版本之一，可实现功率因数PF0.9以上，电功率0.9以上。
如图2所示，传统一体化电子荧光灯电路如下：交流电压通过火线L端子经与熔断保险丝F连接后，与零线N端与EMI滤波器连接以降低EMC干扰电平，经过DX4整流桥整流。在整流桥DX4的正负极输出端之间并联容C1和电容C2的串联支路，同时在电容C1并联二极管D1，二极管D1的负极连接到DX4的正极输入端；电容C2并联二极管D2，二极管D2的正极与DX4的负极输出端连接。电容C1和电容C2串联支路的中点与荧光灯T灯丝引线端子的一端连接，荧光灯T灯丝另一端的引线端子依次与电感Lr、电容Cs、磁芯电感N0串联，其中磁芯电感N0的同名端与二极管DS1的正极、三极管VS2的c极和磁芯电感N1的异名端、二极管D0的负极端连接。荧光灯T灯丝引线端子的两端并联电容Cp。
整流桥DX4正极输出端连接到二极管D3正极，在二极管D3负极和整流桥DX4负极之间分别并联到三条支路。二极管D3负极连接的第一条支路由二极管DS1和二极管DS2依次串联而成，其中二极管DS2的正极与整流桥DX4的负极输出端连接，二极管DS1的负极与二极管D3的负极连接。二极管D3负极连接的第二条支路由三极管VS1、电阻re1、三极管VS2和电阻re2依次串联而成，其中，三极管VS1的c极与二极管D3的负极连接，三极管VS1的e极经过电阻re1与三极管VS2的c极连接，三极管VS2的e极经过电阻re2与整流桥DX4的负极输出端连接。三极管VS1的b极与二极管Db1的正极连接后连接到磁芯电感N1的同名端，在二极管Db1两端并联电阻Rb1，磁芯电感N1的异名端连接到三极管VS2的c极。三极管VS2的c极同时与二极管D0的负极和磁芯电感N0的同名端相连。二极管D0的正极串联电阻RT后连接到二极管D3的负极。二极管D3负极与整流桥DX4负极输出端之间的第三条支路，是与电容CDC并联支路。二极管D0的正极端同时与电容CT连接，电容CT的另一端连接到整流桥DX4的负极输出端。三极管VS2的b极经过双向二极管DB3连接二极管D0的正极端，并与电阻Rb2串联，在电阻Rb2之间并联二极管Db2，二极管Db2的正极与三极管VS2的b极连接，二极管Db2的负极与磁芯电感N2的异名端串联，磁芯电感N2的同名端连接到整流桥DX4的负极输出端。
如图2所示，传统一体化电子荧光灯电路的交流电压通过火线L端子及零线N端子输入，经过熔断保险丝F后输入EMI滤波器降低EMC干扰电平后，输入整流桥DX4，实现整流并输出直流电压。经整流桥输出的直流电压经过主要由三极管VS1、三极管VS2、电容C1、电容Cs、磁芯电感N0、磁芯电感N1、磁芯电感N2和电感Lr组成的LCC振荡电路，实现直流高压向高频交流的转换，并实现APFC功能，使得交流电源输入电流的相位始终跟随输入交流电的相位，电路PF超过0.9。同时，由于灯电阻RT大于Lr的绕组直流电阻RLr，可实现电路电功效率高达0.9以上。
传统一体化电子荧光灯的电路存在以下不足：(1)一旦灯管内部灯丝断路，必定致使图2电路不能工作，视为灯管寿命终了，灯管寿命偏短。(2)传统荧光灯管的“欧姆型灯丝电极”带来了电阻损耗，不利于提升电功效率。(3)在自激振荡过程中，从电容CT经二极管D0向三极管VS2的放电过程没有正回馈，电容CT的贮能没有得到充分利用。
此外，现有一种“无极荧光灯”，也仅仅是灯管外有“麦克斯韦感应电极”——电感电极，其利用电磁感应变压器原理，用灯外“感应电极”产生高频电磁场，激发灯内低气压气体产生等离子感应而形成一匝短路电流作灯启动电弧电流，电弧产生紫外线激发灯管内壁荧光粉发光；由于无极灯内无任何电极，所以发光部分寿命仅仅由荧光粉光衰决定，理论上寿命超过六万小时以上。不过无极灯电磁干扰(EMC)严重，而且不利于环境保护和绿色照明可持续发展。无极灯起辉困难，在起辉过程中电磁干扰(EMC)更加严重，难以通过相关的认证。虽然无极灯发光部分寿命很长，但受制于配套的电子镇流器实际运行工作寿命也并不长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，解决现有荧光灯的寿命问题并提高电功效率。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，是在传统一体化电子荧光灯电路基础上，为了解决灯管灯丝短路后电路仍能继续工作的问题，采用两只小磁环做成两只小功率高频电流互感器AM，其副边绕组N2分别接通荧光灯内部灯丝电极的外引线端子，灯管交流电流从副边绕组N2的中心抽头◎引出，同时在荧光灯两端分别外置两个绝缘的不闭环的金属箔电容电极C，并外置电感电极L，实现分担荧光灯的电流，有效延长传统荧光灯寿命。
如图3所示，本发明所述外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯具体连接方式是：荧光灯T一端的灯丝引线端子11和22与电流互感器AM副边绕组N2的接线端子1、2连接，原边绕组N1的接线端子3与外置电感电极L的引出线8、电流互感器AM副边绕组N2的中心抽头◎、电流互感器AM原边绕组N1的接线端子3连接，外置电感电极L的引出线7与外置电容电极C引出线6、二极管D1正极连接。电流互感器AM原边绕组N1的接线端子4与灯管T另一端电流互感器AM的原边绕组N1的接线端子4之间并联电容Cp。荧光灯T另一端的灯丝引线端子1和2与另一个电流互感器AM副边绕组N2的接线端子1、2连接，原边绕组N1的接线端子3与外置电感电极L的引出线8、电流互感器AM副边绕组N2的中心抽头◎、电流互感器AM原边绕组N1的接线端子3连接，外置电感电极L的引出线7与外置电容电极C引出线6、电感Lr连接。
为了充分利用电容CT的贮能，将磁芯电感N0的同名端与三极管VS2的c极连接，并连接到二极管DS2的负极。磁芯电感N0的异名端分别与电容Cs、二极管D0的负极短接。二极管DS1的负极与二级管D3的负极短接并连接到三极管VS1的c极，三极管VS1的e极经电阻re1后，与二极管DS1的正极、三极管VS2的c极、二极管DS2的负极、磁芯电感N0同名端短接。
所述荧光灯的外接部件采用能吸收电磁波的磁粉胶进行灌封，外置的电容电极采用绝缘的不闭环的金属箔做成，外置的电感电极采用绝缘导线绕制而成，实现较低电磁波干扰EMC电平，具有颇宽裕的达标安全裕度。
本发明突出的突出的技术效果在于：
通过在荧光灯两端设置两只小功率高频电流互感器AM并分别外置两个绝缘的不闭环的金属箔电容电极C和外置电感电极L，能有效延长传统荧光灯寿命和提高电功效率，并通过将灯管交流电流从电流互感器AM副边绕组N2的中心抽头◎引出，实现一旦灯管内部灯丝电极断路，仍保持荧光灯正常工作，提高荧光灯工作的可靠性，可应用于对荧光灯可靠性要求较高的场合。
附图说明
图1是本发明所述外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯的结构示意图。
图2是传统一体化电子荧光灯电路原理图。
图3是本发明所述外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯的电路原理图。
图中标记为：
1——荧光灯管原有灯丝电极引出线
2——荧光灯管原有灯丝电极引出线
①——电流互感器AM副边绕组N2引线端子
②——电流互感器AM副边绕组N2引线端子
③——电流互感器AM原边绕组N1引线端子
④——电流互感器AM原边绕组N1引线端子
◎——电流互感器AM副边绕组N2中心抽头
5——荧光灯管外置不闭环电容电极引出线
6——荧光灯管外置不闭环电容电极引出线
7——荧光灯管外置绕线电感电极引出线
8——荧光灯管外置绕线电感电极引出线
9——荧光灯管两端之一局部剖面图
10——高频小功率电流互感磁芯小磁环
L——火线端子
N——零线端子
EMI——滤波器
DX4——整流桥
D1——二极管
D2——二极管
C1——电容
C2——电容
T——灯管
Cp——电容
D3——二极管
Lr——电感
Cs——电容
N0——磁芯电感的原边绕组
DS1——二极管
DS2——二极管
VS1——三极管
VS2——三极管
re1——电阻
Db1——二极管
Rb1——电阻
N11——磁芯电感的副边绕组1
D0——二极管
RT——电阻
CDC——电容
CT——电容
DB3——双向二极管
Rb2——电阻
Db2——二极管
N21——磁芯电感的副边绕组2
re2——电阻
AM——电流互感器
L——外置电感
C——外置电容
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
如图1所示，本发明所述外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，是在传统一体化电子荧光灯电路的基础上，在荧光灯的两端增加两只小磁环做成两只小功率高频电流互感器AM，其副边绕组N2分别与荧光灯内部灯丝电极的引线端子连接，灯管交流电流从副边绕组N2的中心抽头◎引出，同时在荧光灯两端分别外置两个绝缘的不闭环的金属箔电容电极C并外置电感电极L。
如图2所示，传统一体化电子荧光灯的电路一旦灯管内部灯丝断路，必定致使电路不能工作，视为灯管寿命终了，灯管寿命偏短。
如图3所示，本发明通过将灯管交流电流从增加的电流互感器AM副边绕组N2的中心抽头◎引出，保证灯丝电极短路时荧光灯仍可以正常工作，提高了荧光灯工作的可靠性，。
如图3所示，本发明通过在增加灯管T两端外置电容电极C，在灯管内增加了电容电极之间的电流分量，实现对原灯管灯丝电极发射电流的分担，可有效延长灯管T的使用寿命。本发明通过在荧光灯T两端外置电感电极L，外置电感电极L是与高频恒流电感Lr串联连接，实质上可看作是把原本在电子镇流器内的电感Lr的一部分或全部电感量，从电子镇流器内转移到灯管T的两端，分散了原本在电子镇流器内部的热源，有利于延长电子镇流器的寿命。
本发明通过增加的电流互感器AM，其通过用低成本的小磁环绕上少匝数的原边绕组与灯丝引线并联，灯电流从原边绕组的中心抽头引出，该磁环的较多匝数的副边绕组与电容Cp串联谐振于启辉频率。这种低成本小体积的“高频电流互感器”结构，易于通过改变不同的匝数比，适配不同功率的灯管及不同电阻值的灯丝，并有效降低了灯丝电阻带来的电阻损耗，提升电功效率。
同时，为了充分利用电容CT的贮能，磁芯电感N0的同名端与三极管VS2的c极连接，并连接到二极管DS2的负极。磁芯电感N0的异名端分别与电容Cs、二极管D0的负极短接。二极管DS1负极与二级管D3的负极短接并连接到三极管VS1的c极，三极管VS1的e极经电阻re1后，与二极管DS1的正极、三极管VS2的c极、二极管DS2的负极、磁芯电感N0同名端短接。可实现电容CT的贮能经过二极管D0，流向磁芯电感N0的异名端，经过三极管VS2的c极释放，通过磁芯电感N0实现对磁芯电感N2的正回馈，使电容CT贮存的UCT电能得到充分利用，提高电功效率。
Claims (5)
1.一种外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，其特征在于，在现有的传统一体化电子荧光灯电路的基础上，采用两只小磁环做成两只小功率高频电流互感器AM，其副边绕组N2分别接通荧光灯内部灯丝电极的外引线端子，灯管交流电流从副边绕组N2的中心抽头◎引出，同时在荧光灯两端分别外置两个绝缘的不闭环的金属箔电容电极C，并外置电感电极L，实现分担荧光灯的电流，延长传统荧光灯寿命。
2.根据权利要求1所述的外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，其特征在于，所述外置等离子感应电极和外置电容电极的荧光灯具体连接方式是：荧光灯T一端的灯丝引线端子11和22与电流互感器AM副边绕组N2的接线端子1、2连接，原边绕组N1的接线端子3与外置电感电极L的引出线8、电流互感器AM副边绕组N2的中心抽头◎、电流互感器AM原边绕组N1的接线端子3连接，外置电感电极L的引出线7与外置电容电极C引出线6连接到电容C1与C2的中点、二极管D1和二极管D2分别与电容C1及电容C2并联，电流互感器AM原边绕组N1的接线端子4与灯管T另一端电流互感器AM的原边绕组N1的接线端子4之间并联电容Cp，荧光灯T另一端的灯丝引线端子1和2与另一个电流互感器AM副边绕组N2的接线端子1、2连接，原边绕组N1的接线端子3与外置电感电极L的引出线8、电流互感器AM副边绕组N2的中心抽头◎、电流互感器AM原边绕组N1的接线端子3连接，外置电感电极L的引出线7与外置电容电极C引出线6、电感Lr连接。
3.根据权利要求1所述的外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，其特征在于，所述外置两个绝缘的不闭环的金属箔电容电极C和外置电感电极L有多种接法，通过各种不同接法组合，实现荧光灯的调光、调电压、调频率、调占空比以及组合调光，扩展荧光灯应用调光。
4.据权利要求1所述的外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，其特征在于，将磁芯电感N0的同名端与三极管VS2的c极连接，并连接到二极管DS2的负极。磁芯电感N0的异名端分别与电容Cs、二极管D0的负极连接，二极管DS1负极与二级管D3的负极连接并连接到三极管VS1的c极，三极管VS1的e极经电阻re1后，与二极管DS1的正极、三极管VS2的c极、二极管DS2的负极、磁芯电感N0同名端连接，实现电容CT的贮能的充分利用。
5.根据权利要求1所述的外置等离子感应电极和外置电容电极荧光灯，其特征在于，所述荧光灯的小磁环、感应电极和电容电极整体采用能吸收电磁波的磁粉胶进行灌封，外置电容电极采用绝缘的不闭环的金属箔做成，外置电感电极采用绝缘导线绕制而成，实现较低电磁波干扰EMC电平，具有颇宽裕的达标安全裕度。
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