CN1311624A - 用于灯具的柔性启动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于灯具的柔性启动装置,其包括:一整流滤波电路,用以将交流电转换成直流电以提供触发信号;一高频电压产生电路,经两晶体管振荡以产生高频电压;一与高频电压产生电路成电连接的高频输出变压器,其包括一初级线圈及一次级线圈;一第一电容器,其可与该高频输出变压器产生谐振而提供瞬间高电压给灯具的灯管;以及一控制电路,其通过内部的充电电路及开关元件以控制与其连接的次级线圈接地或正常作用。

Description

用于灯具的柔性启动装置

本发明涉及一种柔性启动装置，尤其是涉及一种用于灯具的柔性启动装置。

一般习知灯具的启动原理(以日光灯管为例)是利用电子稳定器中由高频振荡所产生的高电压及高电流来触发日光灯管的启动，其使日光灯管两端的电压差值被迅速提升，并当累积至一千伏特以上的瞬间高电压时(若未预先对日光灯管的灯丝加热则需约两千伏特以上的瞬间高电压)，日光灯管即被启动点亮。因日光灯管内的灯丝必须在瞬间内承受上千伏特的高电压，所以使得灯丝的电离子在尚未活泼的情况下即以不均匀的发射强迫点亮灯管，致使灯丝被加速氧化而损坏、老化，从而降低了日光灯管的使用寿命，并且导致内含大量水银的日光灯管丢弃后还衍生出严重的环境污染问题。

为了提高日光灯管的使用寿命，习知的改良方法是以变频电路于产生高电压之前先降频将高电压抑制为较低的电压，而同时仍有较低的电流流入灯丝进行预热，经过一般时间后才产出高电压点亮日光灯管。然而上述方法的缺点在于其抑制电压的同时也压制了电流，使得预热效率较差；另一方面，若所欲点亮的标的物是由数只日光灯管组成的灯具组，则因每支日光灯管可点亮的最低电压各不相同，所以有些日光灯管即使在较低电压的情况下也有可能未经预热灯丝便直接强迫点亮，且因使用习知的变频式柔性启动装置无法在灯丝预热期间完全暂停电压的输入，故其无法完全避免强迫点亮灯管的缺点并达到增长日光灯管使用寿命的最终目的。

本发明的目的在于提供一种用于灯具的柔性启动装置，其可于灯丝预热期间不提供任何电压以触发起动日光灯管，并且不抑制预热灯丝的电流，该装置不仅使用的电子元件少而且电路简单又有效率，其还可于不改变整体电路结构的情况下应用于具有多只日光灯管的灯具组。

为实现上述目的，本发明的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：包括有：

一整流滤波电路，以与一交流电源连接，以将交流电转换成直流电而提供触发信号；

一高频电压产生电路，与该整流滤波电路相连接，该高频电压产生电路包含两个晶体管及一输出电容，该两个晶体管互相振荡而产生高频电压；

一高频输出变压器，与该高频电压产生电路相连接，该高频输出变压器包括一初级线圈及一与该初级线圈耦合的次级线圈，该初级线圈的一端与该输出电容相连接，该初级线圈的另一端与该次级线圈的一端则分别连接于一灯具的灯管两端；

一第一电容器，连接于该灯管两端之间，该第一电容器与该高频输出变压器产生谐振而提供瞬间高电压给该灯管以启动该灯管；

一控制电路，与该次级线圈的另一端相连，该控制电路包含一充电电路及一开关元件，该充电电路于该交流电源供应电流初期时提供一充电电流以使该开关元件导通，并使连接于该开关元件的该次级圈成接地状态，使得与该次级线圈耦合的该初级线圈无法正常作用而仅让该高频电压产生电路的输出电容所输出的电流流入该灯管以预热该灯管的灯丝，该开关元件于一充电时间之后关闭而使该次级线圈恢复正常作用，此时该初级线圈即受正常感应而与该第一电容器产生谐振，以启动该灯管。

所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该高频电压产生电路的输出电流在对该灯管的灯丝预热时并未受压制而衰减。

所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该高频电压产生电路的输出电流在对该灯管的灯丝预热时，该高频输出变压器并未提供任何电压至该灯管。

所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该控制电路中的开关元件为一晶体管。

所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该控制电路中的开关元件为一继电器及一晶体管。

所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该控制电路中的开关元件为一温度开关。

采用了上述结构后，由于本发明中，次级线圈于供电初期所造成的接地状态，使与之耦合的初级线圈暂时丧失电感应(即无电压输入)，而仅将来自高频电压产生电路的电流提供进入灯管或灯泡中进行预热，其后再恢复正常的电压供应，其不仅使灯具中灯管或灯泡具有较长的使用寿命，而且还适于同时启动多组灯管或灯泡，具有高效率、低成本的优点。

下面，结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

图1是本发明的第一较佳实施例的电路图。

图2是本发明的第二较佳实施例的电路图。

图3是本发明的第三较佳实施例的电路图。

图4是本发明的第四较佳实施例的电路图。

图1所示为本发明的第一较佳实施例，其包含一整流滤波电路20，一高频电压产生电路30，一高频输出变压器40，一第一电容器C31及一控制电路50。该整流滤波电路20与交流电压源Sac连接，整流滤波电路20经由其内的桥式整流电路10将交流电源转换成直流电流而由节点A输出，以提供触发信号给之后的高频电压产生电路30。该高频电压产生电路30与整流滤波电路20相连接，其以所包含的两晶体管Q1及Q2产生振荡而产生高频电压并经输出电容C1输出至高频输出变压器40。该高频输出变压器40与高频电压产生电路30的输出电容C1相连接，其包括一初级线圈L11及一与初级线圈L11耦合的次级线圈L21。该初级线圈L11的一端与该输出电容C1相连接，而初级线圈L11的另一端与次级线圈L21的一端则分别连接于一日光灯管51的两端，且另有一第一电容器C31也连接于该日光灯管51的两端间，该第一电容器C31与高频输出变压器40构成一LC谐振电路，以该高频输出变压器40与第一电容器C31形成LC谐振所产生的高电压，提供至日光灯管51而点亮日光灯管。

然而，在交流电压源Sac开启供电的初期，高频输出变压器40并无法与第一电容器C31形成LC揩振，因为控制电路50中的电容C2与电阻R1形成的充电电路由Vcc对电容C2进行充电，部份的充电电流即流入功率晶体管Q3的基极以使之导通。此处的齐纳二极管Z1具有稳压作用以保护Q3避免误动作而烧坏，Q3导通后将使得高频输出变压器40的次级线圈L21经由二极管D1拉至近似于接地的电位，因此时次级圈组L21被接地，与次级线圈L21耦合的初级线圈L11的电感应由正常值约2mH降至约10^-2mH，因此无法正常与第一电容器C31形成LC谐振，所以并无高电压提供至日光灯管51。虽然此时并无高电压提供至日光灯管，但初级线圈L11仍维持类似单导线的导通作用，故高频电压产生电路30中输出电容C1所输出的电流仍经由初级线圈组L11流入日光灯管51而对灯丝进行预热。(在此将初级线圈L11于供电初期末提供电压输入而仅提供电流输入于灯管51进行预热，并留下极微量的电感应(10^-2mH)，而未将初级线圈L11完全短路的设计，是为避免在完全失去电感应的情况下，电容器C31的单独作用会造成灯管51内的水银急剧挥发而迅速烧黑灯管51的严重后果。)接着因控制电路50中RC充电电路的充电电流随着充电时间增加而逐渐变小。约经1.5秒的充电时间，充电电流已小到无法驱动Q3，所以Q3关闭使高频输出变压器40恢复正常作用而与第一电容器C31形成LC谐振，并将所产生的高电压提供至日光灯管51而点亮日光灯管。

本发明的日光灯柔性启动装置相较于习知装置，并未压制预热电流，因此可保持较佳的预热效率，而且在预热期间未提供电压至日光灯管，因此不会有强迫点亮日光灯管的情形发生，能够有效地延长日光灯管的使用寿命。

图2所示为本发明的第二较佳实施例，与图1相比较，图2是以一功率晶体管Q导通与否来控制高电压是否提供至日光灯管51。第二较佳实施例是以一断电器R2及一小号功率晶体管Q3来控制高电压是否提供至日光灯管51。如图2所示，其产生高电压的电路操作方式及流程均与图1相同，在此不另赘述，其控制高电压提供至日光灯管的方式则为：于电容C2与电阻R1形成的充电电路进行充电时，一部份充电电流导通了该小号功率晶体管Q3而使继电器R2开关向下，此时次级线圈L21经由二级管D1而接地，初级线圈L11失去作用而仅使电容C1的输出电流流入日光灯管51进行预热。经过一段充电时间之后，充电电流小到无法驱动功率晶体管Q3而使之关闭，并使继电器R2开关向上，则初级线圈L11及次组线圈L21恢复正常作用而与第一电容器C31形成LC谐振，并将高电压提供至日光灯管51而启动点亮灯管51。由上所述，本发明用以控制高电压提供至日光灯管的开关元件并不只限于一种形式，比如也可利用温度开关感应于充电时间内所造成电路元件温度的变化而控制高电压提供至日光灯管。

图3所示为本发明的第三较佳实施例，其显示本发明同时启动两组日光灯管的电路图。如图3所示，第一日光灯管51是以初级线圈L11及次级线圈L21与第一电容器C31形成LC谐振。功率晶体管Q3是以二极管D1与次级线圈L21连接以控制高电压是否提供至第一日光灯管51；第二日光灯管52则以初级线圈L12及次级线圈L22与第二电容器C32形成LC谐振，功率晶体管Q3则以二极管D2与次级线圈L22连接以控制高电压是否提供至日光灯管52。图4所示则为本发明的第四较佳实施例，其显示本发明同时启动四组日光灯管的电路图，图4中，是分别以二极管D1、D2、D3及D4与次级线圈L21、L22、L23及L24连接以控制高电压是否提供至日光灯管51、52、53及54，而其中电路的动作原理均与前述较佳实施例相同。由图3及图4所示也可说明本发明的日光灯柔性启动装置可于不改变电路主体结构的情况下，适于多组日光灯管的使用，而达到同时启动多组日光灯管的目的。

虽然本发明已列举了数个实施例，然其并非用以限定本发明，而于具体实施时，可根据本发明的原理并在不脱离本发明的范围内，作些许的更动与修改，例如将开关元件由晶体管Q3换成传统的温度开关，而省略D1的二极管保护等。

Claims (6)

1、一种用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：包括有：

一整流滤波电路，以与一交流电源连接，以将交流电转换成直流电而提供触发信号；

一高频电压产生电路，与该整流滤波电路相连接，该高频电压产生电路包含两个晶体管及一输出电容，该两个晶体管互相振荡而产生高频电压；

一高频输出变压器，与该高频电压产生电路相连接，该高频输出变压器包括一初级线圈及一与该初级线圈耦合的次级线圈，该初级线圈的一端与该输出电容相连接，该初级线圈的另一端与该次级线圈的一端则分别连接于一灯具的灯管两端；

一第一电容器，连接于该灯管两端之间，该第一电容器与该高频输出变压器产生谐振而提供瞬间高电压给该灯管以启动该灯管；

一控制电路，与该次级线圈的另一端相连，该控制电路包含一充电电路及一开关元件，该充电电路于该交流电源供应电流初期时提供一充电电流以使该开关元件导通，并使连接于该开关元件的该次级圈成接地状态，使得与该次级线圈耦合的该初级线圈无法正常作用而仅让该高频电压产生电路的输出电容所输出的电流流入该灯管以预热该灯管的灯丝，该开关元件于一充电时间之后关闭而使该次级线圈恢复正常作用，此时该初级线圈即受正常感应而与该第一电容器产生谐振，以启动该灯管。

2、如权利要求1所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该高频电压产生电路的输出电流在对该灯管的灯丝预热时并未受压制而衰减。

3、如权利要求1所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该高频电压产生电路的输出电流在对该灯管的灯丝预热时，该高频输出变压器并未提供任何电压至该灯管。

4、如权利要求1所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该控制电路中的开关元件为一晶体管。

5、如权利要求1所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该控制电路中的开关元件为一继电器及一晶体管。

6、如权利要求1所述的用于灯具的柔性启动装置，其特征在于：该控制电路中的开关元件为一温度开关。

Images