CN1050025C

CN1050025C - 一种大功率高功率因数电子节能灯

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Publication number: CN1050025C
Application number: CN96100001A
Authority: CN
Inventors: 陈琴华; 余肇烽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-03
Filing date: 1996-01-03
Publication date: 2000-03-01
Anticipated expiration: 2016-01-03
Also published as: CN1154057A

Abstract

本发明公开了一种大功率高功率因数电子节能灯，其电子线路板是由高次谐波滤波电路1-1的输出端接整流电路2-2的输入端，整流电路2-2的输出端接电源滤波及补偿和起动电路3-3的输入端，电源滤波及补偿和起动电路3-3的输出端接正弦振荡电路4-4的输入端、正弦振荡电路4-4的输出端接控制驱动电路5-5的输入端构成的，其在保证达到规定光通量的前提下，提高了“光电转换效率”，克服了目前小功率低功率因数电子节能灯的不足，具有实际的社会意义和经济效益。

Description

一种大功率高功率因数电子节能灯

本发明公开了一种大功率高功率因数电子节能灯。

我国是一个电力严重匮乏的国家，据有关资料介绍，我国用于照明的电量严重不足，仅有国际标准的二分之一。特别是现在，工业飞速发展、家用电器成倍增长，造成了照明用电的进一步短缺不足；在日常生活中，停电、限电、或分区域、分时间给电的情况经常出现。即便这样，随着我国改革的进一步深入、人民生活的进一步提高，对照明用电的需求将会进一步增强，照明电量不足的问题将会进一步突出。面对国情，在照明用电量有限的前题下，我们迫切需要一种新型灯具来替代传统的照明灯具，即在照明用电量一定的前提下，能满足更多用户的照明，以缓解我国电力短缺与照明用电需求进一步加大的矛盾。

电子节能灯是本世纪四十年代发展起来的世界上新一代照明灯具，具有节能显著、光线柔和、无频闪、无噪声、适用电压范围广、使用方便等优点，已成为当今世界各国重点发展、推广、应用的产品，尤其近年来随着技术上的日益完善和元器件质量的提高，电子节能灯在使用寿命和可靠性上，可替代传统40W以下的白炽灯(或15瓦以下的电感式日光灯)，与电感式日光灯相比，还可节约大批铜材和钢材。就此，我国把研究、推广、应用电子节能灯作为我国产业政策中的首要任务来抓。

但是，目前市场上销售的电子节能灯大部分均是功率为9～13W、管径为10～12mm、且管径外露的电子节能灯；少部分是功率在20W左右的电子节能灯；这些灯均存在功率因数低(cosφ仅有0.5～0.6左右)、且不能取代100W白炽灯和30W电感式荧光灯的缺点，功率因数低还带来了线路损耗大、光电转换率低、发热量大、寿命短等一系列问题。

大功率高功率因数电子节能灯长期未能研制出来的原因是，存在着如下几个难题难以解决：

(1).功率大，电流必定增大(输入均为交流220V)，势必带来温升提高(发热元件主要是功率三极管与扼流线圈)，灯管在点亮工作中温升也高，这就使电子节能灯中的＂电子线路板＂温度很高，极易损坏功率三极管和其它元器件，甚至造成节能灯外壳变形；

(2).目前的电子节能灯灯管管径均在10～12mm之间，要做到承受24W以上功率，根本不可能，原因是：第一.要作到规定光通量，势必要增长灯管长度，这就会造成发光不均匀；若做成4U管或5U管，虽然长度减短了，由于变成多U组合，生产难度大成本高发光也不均匀，实际生产中不能实现；第二.要达到24W功率，灯丝直径势必加粗，在灯丝二端间，由于空间小，玻壳壁上极易发黑、老化，造成过早烧断丝阻，造成管子报废；

为解决上述问题，发明人进行大量反复的试验工作，认为解决温度过高和在少加长灯管长度的前提下提高光电转换效率，实际是一个问题的两个方面(电能＝光能+热能(损耗))，即要研制出一种大功率高功率因数电子节能灯的关键在于：在保证达到规定光通量的前提下，如何提高＂光电转换效率＂。

本发明的目的是提供一种新型结构的大功率高功率因数电子节能灯。

本发明的目的是这样实现的：一种大功率高功率因数电子节能灯，它有灯头、灯壳、电子线路板、灯管，灯头接灯壳，灯壳下接灯管，电子线路板装在灯壳内，电子线路板进线接灯头，出线接灯管；电子线路板有高次谐波滤波电路、整流电路、正弦振荡电路、控制驱动电路，其中，高次谐波滤波电路的输出端接整流电路的输入端，整流电路的输出端接电源滤波及补偿和起动电路的输入端，电源滤波及补偿和起动电路的输出端接正弦振荡电路的输入端、正弦振荡电路的输出端接控制驱动电路的输入端。

电源滤波及补偿和起动电路是由二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2组成；其中，二极管D6的正极接电阻R1的一端和电容C3的负极及二极管D7的负极，电阻R1的另一端和电容C3的正极均接二极管D5的负极；二极管D6的负极接电阻R2一端和电容C4的正极及二极管D5的正极，电阻R2的另一端和电容C4的负极均接二极管D7的正极，电容C2与电源并联，电容C2的上端通过二极管D1与二极管D5的负极联接，电容C2的下端通过二极管D4与二极管D7的正极联接，二极管D6直接跨接于二极管D5与二极管D7的中端。

本发明的优点是：(1).在我国电力严重匮乏、照明用电严重不足、日常照明用电需求进一步加大的情况下，本发明所述的大功率高功率因数电子节能灯的出现，为国家节约了大量的电、在照明电量一定的情况下，相对目前，可用更多的节能灯来满足更多用户的照明需求，具有实际的社会意义。

从以下的数字可以进一步得到说明：由于本发明所述电子节能灯节电效果明显，比同等亮度的白炽灯节电80％左右，比同等亮度的电感式日光灯节电30％左右；全国每户若使用一只电子节能灯，全年节省的电量就是我国第二大水力发电站＂刘家峡＂一年发电的总和。以27W本发明所述的电子节能灯为例，27W电子节能灯光通量相当于100W白炽灯的光通量，若每户每天使用4小时，则：(100W-27W)×4＝292W(0.292度_0.292千瓦)；每户全年节约电量：0.292×365＝106.58度，全国11亿人口，以平均5人为一户计算，则：1100000000÷5＝22000000(户)，全国若每五佰户中有一户过去使用100W白炽灯，现改为使用电子节能灯，全年节省电量总和为：22000000÷500×106.58＝4689520度，即：46.8952万度电量，则又可增加4.4万户使用本发明所述的电子节能灯(4689520÷106.58＝44000)。

若全国各工矿企事业单位，全部采用本发明所述的电子节能灯，节约下来的电量将是一个相当可观的数字。

(2).由于本发明在电子节能灯的输入端加了一个滤波网络系统，即电源滤波及补偿和起动电路，使得：

a.大大减少了对外界干扰(电子节能灯工作时，通过电灯光部分和电源部分的，有几十千赫兹的频率干扰，其中，通过电灯光部分就有30千赫兹左右频率往外干扰)，大大提高了＂光电转换率＂；

b.提高了节能灯的功率因数，减少了输入电流，降低了线路损耗、大大提高了光电转换效率；即：在同样达到标称＂光通量＂的前提下，功率因数高的灯，其输入电流可以大大减少，换言之就是更节能节电了；

c.由于减少了输入电流又提高了光电转换效率，降低了电子线路板的温度，使得整个节能灯温度大大下降，延长了节能灯中所用电子元器件的使用寿命，提高了电子节能灯的使用寿命。

(3).由于电源滤波及补偿和起动电路的应用，本发明所述大功率高功率因数电子节能灯可替代100W～150W的白炽灯和30W的电感式荧光灯，拓宽了适用范围、提高了实际的应用率，改变了以往小功率低功率因数电子节能灯适用领域窄的问题。

图1是本发明的电路原理方框图；

图2是本发明所述实施例的电路原理图；

图3是本发明所述实施例的结构示意图；

图4是本发明所述实施例中的电源滤波及补偿和起动电路原理图；

图5是本发明所述灯工作时，C3与C4电容二端的波形图；

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1：

一种大功率高功率因数电子节能灯，如图3所示，它有灯头1、灯壳2、电子线路板3、灯管4，灯头1接灯壳2，灯壳2下接灯管4，电子线路板3装在灯壳2内，电子线路板3进线接灯头1，出线接灯管4；

参见图1所示，电子线路板由以下五个功能电路顺序连接组成：

1).对本电路工作时产生的高次谐波和干扰进行吸收(滤去)的高次谐波滤波电路1-1；

2).把输入的220V交流电变为接近直流脉动电压的整流电路2-2；

3).同时具有：(1).电源滤波、(2)电源功率因素补偿、(3).起动电路三功能的电源滤波及补偿和起动电路3-3；

其中，(1).电源滤波是使脉动的直流电压变为平稳的直流电压；(2)电源功率因素补偿是提高本电路的功率因素输出(本电路采用了＂箝位＂补偿法，即是电容C3、C4两端电位不变，成恒压源输出；也可以采用较为复杂的模拟补偿法，或本技术人员知道的其它补偿电路)；(3).起动电路(也称激励电路)是为三极管Q1、Q2产生振荡，提供必须的电流电压

4).产生频率为35～40KHZ的高压，驱动点亮灯管的正弦振荡电路4-4；

5).控制输至灯管的电流、电压，使输入至灯管二端的电流、电压达到额定值的控制驱动电路5-5；

如图2所示，高次谐波滤波电路的具体电路可以是由电容C1、扼流线圈TL1、补偿电容C2组成；

整流电路的具体电路是由二极管D1、D2、D3、D4组成；

电源滤波及补偿和起动电路的具体电路可以是由二极管D5、D6、D7、电解电容C3、C4、电容C2、电阻R1、R2组成；

其中，二极管D6的正极接电阻R1的一端和电解电容C3的负极及二极管D7的负极，电阻R1的另一端和电解电容C3的正极均接二极管D5的负极；二极管D6的负极接电阻R2一端和电解电容C4的正极及二极管D5的正极，电阻R2的另一端和电解电容C4的负极均接二极管D7的正极；即构成电源滤波及补偿和起动电路，C2与电源并联；

正弦振荡电路的具体电路可以是由三极管Q1、Q2、振荡线圈L1、L2、L3、电容C5、C6、C7、电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、偏置二极管D10、D11组成；

控制驱动电路的具体电路可以是由扼流线圈TL2、电容C9、C8、C10灯管LAMD灯组成；

二极管D8、D9是三极管Q1、Q2的保护电路，

本发明的工作原理及工作过程是：交流220V、50HZ经由补偿电容C1、扼流线圈TL1、电容C2组成的高次谐波滤波电路后，经二极管D1、D2、D3、D4整流，经采用控制箝位原理由电解电容C3、C4及二极管D5、D6、D7、电阻R1、R2组成的电源滤波及补偿和起动电路变为310V左右的平稳直流，以供Q1与Q2的正常偏置电压而激励振荡，正旋振荡电路是由三极管Q1、Q2、振荡线圈L1、L2、L3、电容C5、C6、C7、电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8组成，其振荡频率主要由扼流线圈TL1、电容C9决定。振荡产生的35KHZ～40KHZ高频电压流经由扼流线圈TL2、电容C8、C10及LAMP组成的控制驱动电路去点亮灯管。改变扼流线圈TL2大小，即可使灯管管电压、管电流达到额定值。

二极管D8、D9对三极管Q1、Q2起保护作用的。

上述由二极管D5、D6、D7、电容C2、C3、C4、电阻R1、R2组成的电源功率因数补偿电路，如图4所述，交流220V经整流后输入，由于D5、D6、D7的嵌位作用，使C3、C4的电位达到平衡。从图中可以看出，C3与C4即是串联又是并联，在实际工作中是一个复合的供电过程，C2的作用是补偿C3、C4供电的不足，使C3、C4二端输出电压更近似成恒电压源供电，即供Q1、Q2工作电压。

R1与R2是C3与C4的泄放电阻，当灯在连续起动中，不会发生滞后现象。

本电路在电源电压以140V～260V变化供电中，其功率因数COSΦ＞0.92，图5是在全灯工作时，C3与C4电容二端波形图。

本发明所述灯管直径为16～18mm。当灯管作成双U型时，灯管管径可取16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、或16～18mm间的其他数值，U型管长可选110～120mm间的任意值，如选用110mm、112mm、115mm、117mm、119mm、120mm、122mm、125mm、127mm、129mm、130mm等值；当灯管作成双H型时，灯管管径可取16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、或16～18mm间的其他数值，H型管长可选120～140mm间的任意值，如选用120mm、122mm、125mm、127mm、129mm、130mm、132mm、135mm、137mm、139mm、140mm等值。

本发明所述的C2是耐压为250V～1000V的薄膜电容，容量在0.033～0.47μF(微法)之间中的任意一种；C3、C4是耐压为200V～400V的电解电容，容量在4.7～100μF(微法)之间中的任意一种；R1、R2为0.25～1瓦的碳膜电阻，阻值在100KΩ～750KΩ(千欧姆)之间中的任意一种；D5、D6、D7是IN4000系列或2CZ系列二极管中的任意一种，如下表中所示：

C2 C3.C4 R1.R2 D5.D6.D7250～1000V 200V～400V 0.25W～1W0.05μF 4.7μF 100KΩ0.033μF 5μF 120KΩ IN4000系列0.056μF 10μF 150KΩ0.82μF 20μF 220KΩ 或2CZ系列0.1μF 22μF 240KΩ0.15μF 30μF 270KΩ0.2μF 33μF 330KΩ0.22μF 47μF 470KΩ0.33μF 50μF 560KΩ0.47μF 100μF 750KΩ本发明所述的元器件均可由市场上买到。本发明所述内容不仅仅限于本实施例所述范围。

Claims

1.一种大功率高功率因数电子节能灯，它有灯头(1)、灯壳(2)、电子线路板(3)、灯管(4)，灯头(1)接灯壳(2)，灯壳(2)下接灯管(4)，电子线路板(3)装在灯壳(2)内，电子线路板(3)进线接灯头(1)，出线接灯管(4)，其特征在于：电子线路板(3)有高次谐波滤波电路(1-1)、整流电路(2-2)、电源滤波及补偿和起动电路(3-3)、正弦振荡电路(4-4)、控制驱动电路(5-5)，高次谐波滤波电路(1-1)的输出端接整流电路(2-2)的输入端，整流电路(2-2)的输出端接电源滤波及补偿和起动电路(3-3)的输入端，电源滤波及补偿和起动电路(3-3)的输出端接正弦振荡电路(4-4)的输入端、正弦振荡电路(4-4)的输出端接控制驱动电路(5-5)的输入端。

2.如权利要求1所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：电源滤波及补偿和起动电路(3-3)是箝位补偿电路。

3.如权利要求1或2所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：电源滤波及补偿和起动电路(3-3)是由二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D7)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、电阻(R1)、电阻(R2)组成；其中，二极管(D6)的正极接电阻(R1)的一端和电容(C3)的负极及二极管(D7)的负极，电阻(R1)的另一端和电容(C3)的正极均接二极管(D5)的负极；二极管(D6)的负极接电阻(R2)一端和电容(C4)的正极及二极管(D5)的正极，电阻(R2)的另一端和电容(C4)的负极均接二极管(D7)的正极，电容(C2)与电源并联，电容(C2)的上端通过二极管(D1)与二极管(D5)的负极联接，电容(C2)的下端通过二极管(D4)与二极管(D7)的正极联接，二极管(D6)直接跨接于二极管(D5)与二极管(D7)的中端。

4.如权利要求3所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：大功率高功率因数电子节能灯的功率因数COSΦ＞0.92。

5.如权利要求3所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：电容(C3)、电容(C4)是电解电容，电解电容(C3)、电解电容(C4)两端的电位平衡。

6.如权利要求3所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：电容(C2)即是补偿电容，又是高频滤波电容。

7.如权利要求1或2或4或5或6所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：灯管直径为16～18mm、或16.5～17.5mm、或17mm。

8.如权利要求3所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：灯管直径为16～18mm、或16.5～17.5mm、或17mm。

9.如权利要求3所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：电容(C2)是耐压为250V～1000V的电容，容量在0.033～0.47μF之间；电容(C3)、电容(C4)是耐压为200V～400V的电容，容量在4.7～100μF之间；电阻(R1)、电阻(R2)为0.25～1W的电阻，阻值在100KΩ～750KΩ之间；二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D7)是IN4000系列或2CZ系列二极管。

10.如权利要求7所述的一种大功率高功率因数电子节能灯，其特征在于：电容(C2)是耐压为250V～1000V的电容，容量在0.033～0.47μF之间；电容(C3)、电容(C4)是耐压为200V～400V的电容，容量在4.7～100μF之间；电阻(R1)、电阻(R2)为0.25～1W的电阻，阻值在100KΩ～750KΩ之间；二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D7)是IN4000系列或2CZ系列二极管。