CN1067838C

CN1067838C - 工频电子镇流器及与其配接的四阴极荧光灯

Info

Publication number: CN1067838C
Application number: CN94107795A
Authority: CN
Inventors: 陈寿峦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 2001-06-27
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: CN1110043A

Abstract

本发明提供了一种能输出工频交流电的电子镇流器及与其配接的四阴极荧光灯。其特征是利用充电升压后的电容启动灯管；灯点亮后由二极管整流、电容隔离，依次向四阴极荧光灯输入正半周和负半周的工频交流电；阻抗元件在灯启动和点亮过程中稳定灯管的工作状态。

Description

工频电子镇流器及与其配接的四阴极荧光灯

本发明涉及一种交流电子镇流器及与其配接的荧光灯，特别是涉及一种能输出工频交流电的电子镇流器及与其配接的具有四个独立阴极的荧光灯。

传统的荧光灯是与电感镇流器和双金属片起辉器配合工作。由于电感镇流器的功率因数较低、双金属片起辉器的故障率较高，人们研制了替代它们的高频电子镇流器。不过高频电子镇流器较昂贵，高频辐射还造成电气污染，想取代电感又无射频的那是整流倍压的点灯线路，但这种线路又会出现汞的“电泳”现象，引起所谓的“阳极暗区”问题，为了解决这个问题通常的做法是设置变极开关。

中国专利90107037.8为了解决“电泳”问题就专门设置了一个双刀拨动开关。不过这种开关由于频繁拨动，弹簧很快疲劳，触点也极易损坏，安装和使用都十分麻烦，另外开关脉冲还经常烧毁元件造成电路短路。

本发明的目的是提供一种线路简单、成本低廉、方便可靠的点灯电路，该电路不要电感镇流器和双金属片起辉器也能点亮灯管，没有射频污染，不会产生“电泳”。

本发明的工频电子镇流器的核心电路包括二级管D、电容C和阻抗元件R，其连接关系由图1给出，图1中：

一根交流电源线A接于电容C1的一端、二级管D2的负极、二级管D1的正极，二级管D1的负极为输出点①；

二极管D2的正极接于电容C2和阻抗R1的一端，阻抗R1的另一端为输出点② ；

电容C1的另一端接二极管D3的正极、阻抗R2的一端，阻抗R2的另一端为输出点③ ；

另一根交流电源线B接于二极管D3的负极、电容C2的另一端、二极管D4的正极，二极管D4的负极为输出点④。

本发明的四阴极荧光灯，它包括灯管、阴极、导丝和灯头，其特征是放电管内具有四个独立的阴极，各个阴极通过导丝和灯头上的灯脚实现电连接，从而构成四阴极荧光灯L2及其一端的脚1和脚2、另一端的脚3和脚4。

下面是含有核心电路在内的各种实施线路的具体说明。

实施线路1由图2给出：

该实施线路是把核心电路的输出点①和②、③和④直接和四阴极荧光灯L2的脚1和脚2、脚3和脚4连接。

该实施线路的工作过程是这样的：当刚接通交流电源时，假设A为正、B为负，C1经D3充电。

当A为负、B为正时，C2经D2充电，此时C1贮存的电能按B→D4→脚4→脚3→R2→C1→A放电，在灯管一端的脚4和脚3间形成小电弧。

当A又为正、B又为负时，C1经D3再次充电，C2贮存的电能按A→D1→脚1→脚2→R1→C2→B放电，在灯管另→端的脚1和脚2同形成小电弧；此时灯管不同端的脚1和脚3将按A→D1→脚1→脚3→R2→D3→B回路与C2并联，获得和C2相近的电位差(约为电源峰值电压的2倍)，加之脚3已有电子发射，因此脚1和脚3之间可能雪崩放电形成大电弧。

当A再变为负，B再变为正时，C₂经D₂再次充电；C₁贮存的电能按B→D₄→脚4→小电弧→脚3→R₂→C₁→A放电，此时灯管不同端的脚4和脚2将按B→D₄→脚4→脚2→R₁→D₂→A回路与C₁并联，获得和C₁相近的电位差(约为电源峰值电压的2倍)，加之脚2已有电子发射，因此脚4和脚2间可能雪崩放电形成大电弧。

由于充放电的时间常数很小，上述过程周而复始，几个周期内即可点亮灯管。灯稳定工作后，当A为正、B为负时主回路是A→D₁→脚1→灯管大电弧→脚3→R₂→D₃→B，只有R₂限流分压(D的分压很小)，灯管大电弧可获得较高电压，副回路是A→D₁→脚1→管端小电弧→脚2→R₁→C₂→B，有R₁和C₂限流分压，管端小电弧只能获得较低电压。当A为负，B为正时主回路是B→D₄→脚4→灯管大电弧→脚2→R₁→D₂→A，只有R₁限流分压(D的分压很小)，灯管大电弧可获得较高电压；副回路是B→D₄→脚4→管端小电弧→脚3→R₂→C₁→A，有R₂和C₁限流分压，管端小电弧只能获得较低电压。

在该实施线路中，四阴极荧光灯的管压(即灯管大电弧的分压)可以通过改变R₁、R₂的阻值来调节；设置D₁、D₄是为了消去尖峰波防止管端早期发黑。

特种荧光灯的脚1和脚4本来可以不上电子材料，由于在本发明线路中脚1和脚2、脚4和脚3之间只有很小的电压，不会发生有害的溅射和电解，当脚2和脚3的电子发射材料因长时间使用而耗尽时，调换管脚，脚1和脚4仍可担负阴极发射的工作(此时脚2和脚3换做阳极)，从而成倍地延长灯管的使用寿命。另外四个阴极的电特性一致，管脚就不用标记，新管使用起来跟普通荧光灯一样方便。

实施线路2由图3给出：

该实施线路是把核心电路的输出点①接于C₃的一端、D₅的正极，D₅的负极接于L₂的脚1；输出点②接于L₂的脚2；输出点③接于L₂的脚3；输出点④接于C₃的另一端、D₆的正极，D₆的负极接于L₂的脚4。

在该实施线路中，D₁、D₄为C₃的充电二极管，D₅、D₆为消波二极管，其工作过程基本上与实施线路1相同。不过在脚1和脚2、脚4和脚3间建立了小电弧后，若A为正B为负，C₃将按A→D₁→C₃→D₆→脚4→小电弧→脚3→R₂→D₃→B充电；当A为负B为正时，C₃贮存的电能将按B→D₄→C₃→D₅→脚1→脚3→R₂→C₁→A的放电回路对脚1和脚3提供约为电源峰值电压3倍的脉冲高压，同时按B→D₄→C₃→D₅→脚1→小电弧→脚2→R₁→D₂→A的回路反方向充电；当A又为正B又为负时，C₃贮存的电能将按A→D₁→C₃→D₆→脚4→脚2→R₁→C₂→B的放电回路对脚4和脚2提供约为电源峰值电压3倍的脉冲高压，同时又反方向充电。由此可见，增加C₃组件大大提高了核心电路的启点能力。

本发明的核心电路及其实施线路1、2的元件是：C₁、C₂、C₃为0.01-15μF的电容；D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆是耐流0.1-50A的二级管；R₁、R₂是阻值10-4KΩ的电阻或相应的白炽灯；

做为本发明的一个具体实施例是采用实施线路1，其中C₁、C₂为1μF/400V电容，D₁、D₂、D₃、D₄是1N4007二级管，R₁、R₂为“220V 100W”的白炽灯，L₂为具有四个独立阴极的40W低气压汞放电直管型荧光灯。在该具体的实施例中，电源电压为交流220V，工频频率为50HZ，输入总电流约为交流430mA，同端阴极间的分压约为交流20V，不同端阴极间的分压(即管压)约为交流110V，输入两对阴极的电流分别约为交流200mA，功率因数达0.9左右，启动时间小于0.1秒。

本发明电路由于利用了充电升压后的电容加热阴极和启动灯管，因而舍去了电感镇流器和双金属片起辉器；将感性启动变为容性启动，不但对整个电网有利，而且本身的功率因数也较高；由于本发明电路从启动到点灯始终和工业电网频率保持一致，因而避免了高频电子镇流器由射频造成的电气污染。另外放电管两端阴极虽然分别工作于交流电的正半周和负半周(由电容隔离)，但是整个灯管却工作在全波交流电中，这就从根本上解决了整流倍压点灯线路产生的“电泳”或“阳极暗区”问题。

本发明的点灯电路除了从线路结构中分析得到的有益效果外，还有下述优点：

1、阻抗元件采用白炽灯，利用钨丝电阻的正温度特性可以自动稳定灯管的工作电压和电流；改变白炽灯的瓦数就能调节整个光源的照明功率，白炽灯做为副光源既充分利用了电能又达到了混光照明的目的。

2、本发明电路对四阴极荧光灯采取双触发的点灯模式，使灯管对启动电压的要求减少约50％。

3、特种荧光灯的两对电极只有灯管额定电流的一半通过，既保证正常发光，又大大延长阴极寿命；电路中的阻抗元件由于也只有灯管额定电流的一半通过，即使用电阻丝代替，功耗也比中国专利90107037.8中的电阻限流器减少约75％。

4、高气压汞放电荧光灯采用具有双辅助电极的放电管，利用本发明电路产生的高压脉冲可大大减少再启动时间。

5、本发明电路输向荧光灯的同端电极间没有明显的直流电位，解决了长期困拢人们的高气压放电灯钜箔电极间的电解问题，将它们加工成具有四个独立阴极的放电灯，即可延长使用寿命。

6、本发明电路有效的脉冲高压(再触发“峰值”电压)可以满足某些金属卤化物灯对再点火电压的要求。

7、应用现有的PTC关断技术，在灯点亮后将电容关断，点灯系统的功率因数可接近百分百，电能利用率也可接近百分百。

8、本发明电路的线路构成具有很好的对称性，交流电源不必确认零、火线，这给用户和电气维护人员将带来方便。

9、由本发明线路组成的电光源在照明过程中无噪音、无闪烁、无火灾隐患。

10、核心电路对于各种工作气压，各类功率和造型的荧光灯通用。

Claims

1、一种交流电子镇流器，特别是一种能输出工频交流电的电子镇流器，它包括二级管(D)、电容(C)和阻抗元件(R)，其核心电路为：

(1)一根交流电源线(A)接于电容(C1)的一端、二极管(D2)的负极、二极管(D1)的正极，二极管(D1)的负极为输出点①；

(2)二极管(D2)的正极接于电容(C2)和阻抗(R1)的一端，阻抗(R1)的另一端为输出点②；

(3)电容(C1)的另一端接于二极管(D3)的正极和阻抗(R2)的一端，阻抗(R2)的另一端为输出点③；

(4)另一根交流电源线(B)接于二极管(D3)的负极、电容(C2)的另一端、二极管(D4)的正极，二极管(D4)的负极为输出点④。

2、一种荧光灯，特别是一种能与工频电子镇流器配接的四阴极荧光灯(L2)，它包括放电管、阴极、导丝和灯头，其特征是放电管内具有四个独立的阴极，各个阴极通过导丝和灯头上的灯脚实现电连接，构成一端的脚1和脚2、另一端的脚3和脚4，核心电路的输出点①和②、③和④直接和四阴极荧光灯(L2)的脚1和脚2、脚3和脚4连接。

3．根据权利要求2所述的荧光灯，其核心电路的工频电子镇流器与四阴极荧光灯(L2)的配接特征还在于：

(1)输出点①接于电容(C3)的一端、二极管(D5)的正极，二极管(D5)的负极接于四阴极荧光灯(L2)的脚1；

(2)输出点②接于四阴极荧光灯(L2)的脚2；

(3)输出点③接于四阴极荧光灯(L2)的脚3；

(4)输出点④接于电容(C3)的另一端、二极管(D6)的正极，二极管(D6)的负极接于四阴极荧光灯(L2)的脚4。

4．根据权利要求2或3所述的荧光灯，其工频电子镇流器与四阴极荧光灯(L2)的配接特征在于L：

(1)电容(C1)、(C2)、(C3)的容量是0.01-15μF；

(2)二极管(D1)、(D2)、(D3)、(D4)、(D5)、(D6)的耐流是0.1-50A；

(3)阻抗元件(R1)、(R2)的阻值是10-4KΩ。