CN1192689C - 用于荧光管灯节能工作的电路配置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及荧光管灯(1)节能工作的电路配置，为此两个各自的连接点(2a、2b；3a、3b)；配置在所述荧光管灯的两个灯头(1a、1b)上。该荧光管灯通过这些连接点(2a、2b；3a、3b)机械地和电气地连接到插座(8、9)中，并可通过电抗线圈(4)和起辉器(5)和交流电源(6)连接。本发明的目的是为了让这种荧光管灯以简单的方式更新。这一目的通过4端网络(7)的电路配置实现，该4端网络的输入端(7a、7b)和灯头(1a、1b)之一上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)和电抗线圈(4)构成串联电路，该串联电路并联到交流电源(6)，而所述的4端网络的输出端(7c、7d)电气地连接到另一灯头(1a、1b)的两个连接点(2a、2b；3a、3b)。

Description

用于荧光管灯节能工作的电路配置

技术领域

本发明涉及荧光管灯节能工作的电路配置。

背景技术

这类荧光管灯一般包括由玻璃制成的管状放电容器，熔接到两端灯头上有热发射阴极。所述放电容器一般被抽成真空，并充以氩和汞。在两个灯头上，每个热发射阴极被引出到外部而作为两个连接端。荧光管灯通过这些连接与灯座实现机械和电气连接。这类荧光管灯大多数在交流电源下工作，带有轰击气体放电所需的电抗线圈和简称为起辉器的辉光放电点火器。但是，电抗线圈和起辉器意味着分别存在附加的能量消耗即效率降低。由于事实上这类荧光管灯是相当经济和可靠的光源，效率只要在0.5量级上便是可接受的。

已知电子镇流器——(elektronisches vorschaltgerat)简称为EVG——可用于荧光管灯的节能工作。为了这一目的，该EVG被接到交流电源和荧光管灯的连接点之间，而替代了电抗线圈和起辉器。从电路工程角度看，所述EVG代表了一个6端网络。使用EVG的效率可达到将近1的量级。

最大的缺点是采用常规工作的荧光管灯的电气装置，例如照明灯，只有在作出巨大的努力和花费进行更新后才能使用EVG节能工作。这是因为更新意味着除为购买EVG的成本还要以花费大量时间和人力为代价，因为除了电抗线圈和起辉器外，还需更换全部布线。

发明内容

因此，本发明的目的是开发一种能以简单方式自行更新前面提到的荧光管灯，而适用于节能工作的电路配置。

据此，本发明的电路配置包括一个4端网络，在断开两条连线后，就能以简单的方式接入现有布线中。当连接本发明的电路配置时，所有要做的是确保4端网络的输入端与灯口一端的两个连接点及电抗线圈构成串联，并且并行接到交流电源上，和该4端网络的输出端与另一端灯口的两个连接点实现电连接。在另一方面，因为处于交流工作，变更各连接头或端口不会产生影响。同样，包括4端网络输入端、一个灯头的两个连接点，以及电抗线圈组成的串行连接可以按任意次序并行接到交流电源。再者，本发明电路配置的连接原则上可由任何人执行。已有的电抗线圈还可保留在连接上，因为它可用于本发明电路配置的前端滤波器作用，因而本发明电路配置的结构仅需要一个很小的安装空间，并且能经济地实现。

根据起辉器连接导线的位置断开连接，起辉器将位于本发明电路的输入或输出端上。为确保电流用于电路配置的正确功能，该起辉器被跨接。为此，只是在它的现有的管座中，用一短路设计直接替换。在起辉器位于本发明电路配置输入端的情况下，可取的是将一个电熔丝管代替起辉器插入现有插座中，这可对本发明电路配置提供附加的过载保护。

如果，本发明电路配置被分别集成到荧光管灯中或荧光管灯的一个灯口中，那本发明配置就能特别易于更新。在这种情况下，只需更换荧光管灯，而不会对现有线路有任何干扰。另一替代方案是将发明电路配置集成到适配于荧光管灯的灯座中。使用这一方案更新时仅需更换灯座。

本发明还与前面提到的荧光管灯连接的发明电路配置的器件有关。

借助本发明的电路配置，已能够以简便的方式更新前面提到的荧光管灯而实现节能工作。现在，为连接发明电路配置的本发明器件则使得能以特别有利的方式更新，它既不干扰现有的荧光管灯连线，也不要更换荧光管灯或它的适配插座。

为此目的，本发明器件一方面包括与两个灯头之一的两个连接点电气适配的两个连接插孔。另一方面包括与一个灯座电气适配的两个连接点。本发明器件的连接点和连接插孔间相互电气绝缘，本发明器件的连接头与输入端间有电气连接，而本发明器件的插孔则连到发明电路配置的输出端。由于插头和插孔为同轴布置，因而发明器件有窄的、适合装在荧光管灯的灯头和相应的灯座间的安装尺寸。

因此，发明器件最大的优点是能以简单到更换荧光管灯的方式利用本发明器件来更新发明电路配置。为此目的，只需从灯座上拿下现有的荧光管灯，然后将该发明器件插入到一个灯头的连接点上，再将带有发明器件的管灯重新插入到插座间。

在本发明器件和发明电路配置间的电气连接可通过电缆灵活布设的同时，根据装有荧光管灯电器的安装条件，本发明电路配置本身可离开发明器件地配置。由于本发明电路配置实际上是一个4端网络，可优先采用4线电缆。发明器件和发明电路配置都可以分别配置在可选择的提供对电缆简便电气连接的罩子中。

但是，在特别优选的方式中，本发明的电路配置分别被布置在本发明器件的罩子里或在一个共用的罩子里。在理想情况下，发明器件的罩子包括有平行于荧光管灯轴向的延伸的伸出部分，这适合于发明电路配置的安放。按这种方式，发明电路配置和器件能以特别简便的方式更新，而不会干扰结构状态。

应该提到作为本发明一个基本点的价格优势，这一结果来源于这样的两个方面，可以继续使用标准荧光管灯和适合荧光管灯安装的管座标准间距。

由于发明具有同时实现节能和更新方便这些优点，本发明的电路配置和器件以专门的方式适合于单根或多根荧光管灯工作的电气用具使用，如照明灯，日光灯灯箱等。

附图说明

本发明和它的更多的优异特性将在下面参考附图中作更详细的说明：

图1是使用本发明电路配置的第1个示例电路；

图2是使用本发明电路配置的第2个示例电路；

图3是使用本发明电路配置的第3个示例电路；

图4示出用于连接一个发明电路配置的一个发明器件的第1个实例；和

图5示出用于连接一个发明电路配置的一个发明器件的第2个实例。

具体实施方式

附图中的相同元件使用相同的引用号。

图1～图3是商用荧光管灯1的设计电路示意图。荧光管灯1包括分别位于两个灯口1a，1b处的两组连接引脚2a，2b或3a，3b。荧光管灯1分别通过连接器引脚2a，2b或3a，3b安放在相对的管座8和9之间。一方面，管座8和9夹住荧光管灯1，另一方面，插座8和9分别包括插孔8a，8b或9a，9b，以便分别和荧光管灯1的连接引脚2a，2b和3a，3b实现电气连接。众所周知，为了实现这一目的，转动插座是一种选择，在所述两插座间荧光管灯垂直插入，并通过转动90°实现连接并机械地锁定。荧光管灯1与交流电源6的连接以已知方式实现，其内部接了包括一可看作是电抗线圈4的螺线管4a的镇流器，及一起辉器5。

为此目的，根据图1，插座8的插孔8a直接与交流电源6的一极6a连接。插座9的插孔9a通过接入电抗线圈4的第2条线12与交流电源6的另一极6b连接。此外，插座8的插孔8b与另一插座9的插孔9b通过中间接入起辉器5的第3条线13相连。

由于使用交流电工作，荧光管灯1的连接器引脚2a、2b或3a、3b之间，插座8、9的插孔8a、8b或9a、9b之间，或是交流电源6的电极6a，6b之间可以分别互换。同理，如图2所示，电抗线圈4也可以连接在第1条线11中，以代替如图1所示的接在第2条线12中。

本发明电路配置被设计成4端网络7，按图1和2，它被接入到第2和第3条线12，13中。这样，该4端网络7的输入端7a、7b与一个插座的插孔8a、8b即荧光管灯1的一个热发射阴极1c，电抗线圈4，和起辉器5构成了串联连接，该串联连接并行于交流电源6。4端网络7的输出端7c、7d与另一个插座9的插孔9a、9b，即荧光管灯1的另一个热发射阴极1d分别实现电气连接。

由于使用交流电工作，4端网络7在连接上输入端两极7a、7b和输出端两极7c、7d也可以互换。同样，包括输入端7a、7b，热发射阴极1c，电抗线圈4，和起辉器5可以用任何次序构成串联，图2示出了这样的一个例子。

此外如图3所示，4端网络7可以连在第1和第3条线11、13中。在这里，4端网络7的输入端7a、7b与插座9的插孔9a、9b，即荧光管灯1的热发射阴极1d，电抗线圈4，和起辉器5构成串联连接，该串联连接并行于交流电源6，而4端网络7的输出端7c、7d与另一个插座8的插孔8a、8b，即荧光管灯1的热发射阴极1c分别实现电气连接。

按图1和3，与输入端7a、7b串联的起辉器5被设计为电熔断器5a，作为对本发明电路配置的一个附加保护。如果这个附加保护不是所希望或必须的，起辉器5必须分别跨接或短路。如果起辉器被导线5b跨接，它还可以如图2示的那样连接，因而4端网络7的输出端7c、7d和起辉器5构成了与荧光管灯1的热发射阴极1d电气连接的串联连接。

按图1和3，在示例电路中的4端网络7有类似的内部结构。4端网络7的输入边由交流电源6供电，因而它的输出端分别对荧光管灯1的热发射阴极1d或1c提供一个高频电流IHF。较详细说，这导致下面的功能状态：

a.)荧光管灯的一个热发射阴极1d或1c总是分别与4端网络7的输入端7a、7b串联，因而该热发射阴极总是流过4端网络7的输入电流而被预热。

b.)此外，热发射阴极1c或1d分别与4端网络7的输入端7a、7b串联，返回的高频电流IHF分别通过另一个热发射阴极1d或1c到4端网络7的输入边，这样起到了“虚地”作用。对于高频电流IHF无论是直接流到地或通过4端网络7的输入边流到地，基本上是一样的。由于事实上高频电流IHF通过4端网络7的输入边到地，有利地提供了一个“短路”，因而高频辐射处于可能的最低水平。

c.)由于事实上电抗线圈4总是与4端网络7的输入端7a、7b串联，电抗线圈4的螺线管4a的功能象一个前端滤波器，一方面它优化了功率和波峰因素，另一方面抑制了电磁和高频干扰。

d.)4端网络7的输入电流仅为常规工作——也就是没有本发明电路配置的荧光管灯消耗电流的30％。在这种方式下，电抗线圈4中几乎没有功率消耗，因而电抗线圈4在工作期间总是凉的。

e.)电容器83并联于4端网络7的输入端7a、7b。该电容器83和前面的电抗线圈4一同起补偿作用，因而提高了功率因素。

f.)整流器70被接在4端网络7的输入端7a、7b的后面，它通常由4个二极管构成桥路。由于如b.)解释的，高频电流IHF抑制了输入电流，因而希望使用“快速恢复”二极管构成整流器70。

g.)在4端网络7的输入端7a、7b和整流器70的正和负输出端之间最好分别接上一个电容器81、82——也就是说整流器70是由电容器81、82构成的准桥路。如果在f.)条中提到的“快速恢复”二极管场合使用了普通廉价二极管连接成整流器70，这总是必须的。即就是说电容器81、82构成了高频短路链接，通过这个链接抑制输入电流的高频电流IHF可能如b.)中解释的流过。

h.)两个串接的平滑电容器71、72并联接到整流器70的正负输出端。平滑电容器71、72的连接点可以用导线73跨接到4端网络7的一个输入端7a或7b，以使平滑电容器71、72的总电容量能适应交流电源6的不同电压，如110V或220V。

i.)在整流器的正输出端和4端网络7的输出端7c、7d之间连接了一个耦合电容器77，因而，被加上高频电流IHF的热发射阴极1d或1c分别在荧光管1的开始阶段被预热。

k.)由控制电路74驱动的两个晶体管75、76和螺线管79构成了产生高频电流IHF的高频级。例如该高频级连接在整流器70的正负输出端和4端网络7的输出端7c、7d之间。控制电路74例如可以是一个环型铁芯变压器。但为了降低功耗和相关的热辐射，控制电路74应尽量采用商用的IC驱动器，晶体管75、76采用MOSFET型。

l.)隔流电容器78分别串接高频级的输出端或螺线管79。该隔流容器78阻止来自交流电源6流过荧光管灯1的低频电流，否则，高频级将暴露在交流电源6的高压下而受损。

图4示意表示发明器件用于连接发明电路配置和荧光管灯1的剖视图。发明电路配置的元件28作为电子电路按已知的方式装到容纳于防护罩27内的电路板26上。

本发明器件包括两个连接器引脚20a、20b，在这里它们被电气地和机械地适配于右边的插座9。连接器引脚20a、20b被成形为凹型的引脚。与该连接器引脚20a、20b同轴的插孔或连接插座21a、21b被分别配置在内部。荧光管灯1的右边灯头1b连接器引脚3a、3b分别电气和机械地适配于插孔或连接插座21a、21b。连接器引脚20a、20b和插孔或连接插座21a、21b分别由绝缘材料构成的隔离层25a、25b彼此隔离。连接器引脚20a、20b和插孔或连接插座21a、21b分别被固紧或被焊接到电路板24上。这里的电路板24包括在此没有示出细节的(4)个连接点，这些连接点通到4芯电缆23的起始端的焊接点。电缆23的另一端通过焊接与被设计成4端网络7的发明电路配置电路板26相连。因此，连接器即以这样的方式来分派，即连接器引脚20a、20b分别与4端网络7的输入端7a、7b相连，和插孔或连接插座21a、21b分别与4端网络7的输出端7c、7d相连。这样一串按图1和2的示例电路等效4端网络7的输入端7a、7b与左边的插座8的插孔8a、8b相串连，4端网络7的输出端7c、7d被分别在荧光管灯1的右边灯头1b与连接引脚3a、3b即热发射阴极相连。

罩子22适宜作为发明器件的保护罩。由于事实上连接器引脚20a、20b和插孔或连接插座21a、21b分别相互同轴配置，发明器件有这样窄的安装尺寸，使罩子22能适合装入到荧光管灯1和插座9之间的缝隙中。可以理解到，罩子22、27可以设置有连接以使得电缆23可以被断开，例如，通过插入到插孔或，如果需要不同长度的电缆，进行更换。

相对于图4，按照图5发明电路配置的实例中，被配置在发明器件罩子22中——换句话说两者都被配置在一个共同的罩子22中。这里罩子22包括适配于发明电路配置的电路板27的伸出部，它沿荧光管灯1的轴向L平行伸展。这使得以一个特别紧凑的单元，以特别简捷的方式成功地更新而不管它被使用的具体电气应用状况。当然，在可替换的方案中，电路板24、26可以组合在一块共用的电路板上。

最后，应所述指出的，尽管基本的说明采用了直管形荧光管灯，本发明的应用也适合其它型式的荧光管灯，如环形荧光灯，业内人员都了解这一技术。

Claims (18)

1.一种用于荧光管灯(1)节能工作的电路配置，它包括在两个灯头(1a、1b)每一端上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)，通过连接点(2a、2b；3a、3b)电气地和机械地适配在插座(8、9)中，并且通过内连的电抗线圈(4)和起辉器(5)可以与交流电源(6)连接，其特征在于：

所述电路配置是一个4端网络(7)，

它将从交流电源(6)馈入到它的输入端(7a、7b)的电流变换成高频电流，而该高频电流在它的输出端(7c、7d)输出，

它的输入端(7a、7b)与在一端灯头(1a、1b)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)和电抗线圈(4)构成串联电路，该串联电路并联到交流电源(6)，和

它的输出端(7c、7d)与另一端灯头(1b、1a)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)电气连接。

2.根据权利要求1所述的电路配置，其特征在于：

它的输入端(7a、7b)与在一端灯头(1a、1b)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)和电抗线圈(4)，和起辉器(5)构成串联电路，该串联电路并联到交流电源(6)，而起辉器(5)被跨接。

3.根据权利要求1所述的电路配置，其特征在于：

它的输入端(7a、7b)与在一端灯头(1a、1b)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)和电抗线圈(4)，和起辉器(5)构成串联电路，该串联电路并联到交流电源(6)，和起辉器(5)为电熔断器(5a)。

4.根据权利要求1所述的电路配置，其特征在于：

它的输出端(7c、7d)和起辉器(5)构成串联电路，该串联电路电气地连接到另一灯头(1b、1a)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)，而起辉器(5)被跨接。

5.根据权利要求1～4之一所述的电路配置，其特征在于：

—整流器(70)连接在输入端(7a、7b)的后面，有一个或至少两个平滑电容器(71、72)并联在所述整流器的正和负(+、-)输出端。

6.根据权利要求5所述的电路配置，其特征在于：

电容器(81、82)中的每一个被连接在4端网络(7)的输入端(7a、7b)和整流器(70)的正和负(+、-)输出端之间。

7.根据权利要求5所述的电路配置，其特征在于：

—耦合电容器(77)被连接在整流器(70)的正(+)输出和输出端(7c、7d)之一中间。

8.根据权利要求5所述的电路配置，其特征在于：

—高频级被连接在整流器(70)的正和负(+、-)输出和输出端(7c、7d)之间，它包括至少一个控制电路(74)，至少两个晶体管(75、76)和至少一个筒型线圈(79)。

9.根据权利要求8所述的电路配置，其特征在于：

—隔流电容器(78)与筒型线圈(79)串联。

10.根据权利要求1所述的电路配置，其特征在于：

所述电路配置被分别集成到荧光管灯(1)中或灯头(1a、1b)之一中。

11.根据权利要求1所述的电路配置，其特征在于：

所述电路配置被集成到插座(8、9)之一中。

12.根据权利要求1所述电路配置，其特征在于：

所述电路配置与荧光管灯(1)通过一个器件连接，而所述器件包括2个连接点(20a、20b)，它们能够适配于插座(8、9)之一中，

在两个连接点(20a、20b)中，分别同轴设置有插孔(21a、21b)，这些插孔中能与荧光管灯(1)的灯头(1a、1b)之一的连接点(2a、2b；3a、3b)适配，

连接点(20a、20b)和插孔(21a、21b)彼此电气绝缘，和

连接点(20a、20b)被电气地连接到4端网络(7)的输入端(7a、7b)，而插孔(21a、21b)被电气地连接到4端网络(7)的输出端(7c、7d)。

13.根据权利要求12所述的电路配置，其特征在于：

所述器件适配在荧光管灯(1)一端的灯头(1a、1b)和一个管座(8、9)之间的罩子(22)里。

14.根据权利要求12所述的电路配置，其特征在于：

所述器件和设计成4端网络(7)的电路配置之间的电气连接能通过电气性优越的4线电缆(23)实现。

15.根据权利要求13所述的电路配置，其特征在于：

设计成4端网络(7)的电路配置被布置在所述器件的罩子(22)中。

16.根据权利要求15所述的电路配置，其特征在于：

所述发明器件的罩子(22)包括沿荧光管灯伸展的适合于设计成4端网络(7)的电路配置的伸出部。

17.一种电气用具，包括荧光管灯，所述荧光管灯的节能工作中应用一个电路配置，其中所述电路配置包括在两个灯头(1a、1b)每一端上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)，通过连接点(2a、2b；3a、3b)电气地和机械地适配在插座(8、9)中，和通过内连的电抗线圈(4)和起辉器(5)可以和交流电源(6)连接，其特征在于：

所述电路配置是一个4端网络(7)，

它将从交流电源(6)馈入到它的输入端(7a、7b)的电流变换成高频电流，而该高频电流在它的输出端(7c、7d)输出，

它的输入端(7a、7b)与在一端灯头(1a、1b)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)和电抗线圈(4)构成串联电路，该串联电路并联到交流电源(6)，和

它的输出端(7c、7d)与另一端灯头(1b、1a)上的两个连接点(2a、2b；3a、3b)电气连接。

18.根据权利要求17所述的电气用具，其特征在于所述电气用具为照明灯或日光灯灯箱。

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