CN1971838B - 直流荧光灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流荧光灯，其灯管的管长与管径之比在6与10之间。通过缩短直流荧光灯管的管长与管径之比，有效解决了灯管中汞原子的回流问题，减弱了电泳效应，避免了荧光灯管阳极端容易变暗的问题，延长了荧光灯管的使用寿命。同时，考虑到灯管变得粗短后，管压降降低，与现有的电网电压不匹配，本发明采用了两个灯管串联的工作方式实现，有效确保了直流荧光灯管的可靠连续工作，是一种较为完善的直流荧光灯装置。

Description

直流荧光灯

技术领域

本发明涉及一种照明装置，具体地说，是涉及一种直流荧光灯装置。

背景技术

目前广泛使用的荧光灯通常分为交流荧光灯和直流荧光灯两种。交流荧光灯在工作时，电极极性不断交替变换，造成灯丝阴极材料溅射，损耗加大，影响灯管使用寿命。而且，交流电波对电器干扰严重，电感镇流器存在噪声及功耗等问题，都是目前交流荧光灯所存在的无法克服的严重缺陷。为了克服交流荧光灯的上述缺陷，人们研究出了一种直流荧光灯。所述的直流荧光灯由于其自身所具有光效率高、无闪烁、无音频噪音、无电磁辐射、启动电压低、灯丝上阴极的溅射损耗低等显著优势，迅速得到了广大消费者的青睐。

直流荧光灯在直流工作状态下，灯管一端为阳极，另一端为阴极，荧光灯管在低气压等离子体直流放电过程中，汞离子不断从阳极向阴极移动，中和后的汞原子又较难扩散回阳极，从而形成“电泳效应”。为了解决这一问题，目前有些直流荧光灯管采用正负极转换的方法来实现，即每开关一次，流过灯管的电流方向就转换一次，以消除“电泳效应”。但是，这种实现方法不仅操作麻烦，而且转换电路需要由集成电路、三极管、双刀转换继电器等器件组成，电路设计成本较高，同时电路本身也不稳定、不可靠。

发明内容

本发明为了解决现有技术中直流荧光灯采用极性转换电路来克服电泳效应所带来的电路结构复杂、成本较高、操作麻烦的问题，提供了一种新型的直流荧光灯，通过将两个荧光灯管串联，并调整灯管的管长与管径之比，有效解决了电泳效应问题，简化了电路结构，降低了成本，避免了灯管极性转换的麻烦。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种直流荧光灯，其灯管的管长与管径之比在6与10之间，所述直流荧光灯包含有两个所述的灯管，所述灯管串联连接。

本发明优选两个串联灯管的管长与管径之比均为9。

为了控制灯管启辉照明、正常工作，在所述直流荧光灯中包含有降压电路、整流滤波电路、稳流电路和灯丝预热高压启辉电路；其中，外部交流电源通过所述的降压电路进行降压处理后，经整流滤波电路输出直流电压，为所述稳流电路、灯丝预热高压启辉电路和灯管提供直流电源。

在本发明中，为了实现两个串联灯管同时启动，第一灯管的阳极通过小电容连接第二灯管的阳极；所述灯丝预热高压启辉电路分别为两个串联灯管的阴极提供灯丝预热电压。

在所述灯丝预热高压启辉电路中包含有一开关三极管，其基极通过分压网络连接整流滤波电路输出的直流电源，发射极连接稳流电路，集电极经高频变压器的原边绕组连接所述直流电源的正极；在所述高频变压器原边绕组的两端并联有充放电电容，第一次级绕组连接灯管串联支路的阳极，第二、第三次级绕组分别与两个串联灯管的阴极对应连接，在启动时为串联灯管的阴极灯丝提供预热电压；所述灯管串联支路的阴极通过所述稳流电路连接直流电源的负极。

在所述稳流电路中包含有一NPN型三极管，所述三极管的基极通过所述的分压网络连接所述直流电源，发射极经电流调节电阻连接所述直流电源的负极，集电极一方面连接灯管串联支路的阴极，另一方面连接所述灯丝预热高压启辉电路中开关三极管的发射极。

为了对流过灯管的电流大小进行调节，以改变灯管亮度，所述电流调节电阻的阻值可调，一般选用电位器实现。

为了使所述NPN型三极管的基极电压稳定，在所述分压网络中包含有两个串联的二极管，连接在所述NPN型三极管的基极与直流电源的负极之间。为了简化稳流电路的结构，所述稳流电路可以仅采用一个电阻实现，所述电阻的一端分别连接灯管串联支路的阴极和灯丝预热高压启辉电路中开关三极管的发射极，另一端连接所述直流电源的负极。采用这种稳流电路结构后，为了实现对灯管亮度进行调节，在降压电路的降压限流电容的两端并联有一电容和开关串联的总容量调节支路。通过选择开关的闭合和断开状态，实现总电容量的改变，进而改变通过灯管的电流大小，达到调节荧光灯亮度的目的。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过缩短直流荧光灯管的管长与管径之比，有效解决了灯管中汞原子的回流问题，减弱了电泳效应，简化了电路结构，降低了成本，避免了长灯管极性转换的麻烦。同时，考虑到灯管变得粗短后，管压降降低，与现有的电网电压不匹配，本发明采用了两个灯管串联的工作方式实现，确保了直流荧光灯管的可靠连续工作，是一种较为完善的直流荧光灯装置。

附图说明

图1是本发明中直流荧光灯内部电路方框图；

图2是直流荧光灯内部电路的其中一种实施方式的电路原理图；

图3是直流荧光灯内部电路的另外一种实施方式的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

本发明为了减弱电泳效应问题，对直流荧光灯的灯管进行了改进，使灯管的管长与管径之比缩短到6与10之间，从而在不影响灯管光通量的前提下，有效避免了荧光灯管阳极端容易变暗的问题，延长了荧光灯管的使用寿命。

由于改进后的灯管变得粗短，管压降较低，因此，要求输入的交流电源电压降低。而对于我国目前普遍采用的220V交流电网电压来说，使较低的管压降与220V交流高压不匹配。因此，本发明的直流荧光灯包含有两个所述的灯管，所述灯管串联连接。

实施例一，本发明选择灯管的管长与管径之比为9，并采用两个这样的低压灯管串联组成直流荧光灯，既克服了电泳效应，又提高了管压降，光通量也增大了一倍，有效避免了长灯管极性转换的麻烦。

图1是本发明所提出的直流荧光灯内部电路的原理框图。其中，1为降压电路，2为整流滤波电路，3为两只串联的灯管，4为稳流电路，5为灯丝预热高压启辉电路。220V交流电网电压通过降压电路1降压后，经整流滤波电路2将交流电转变成平滑的直流电压后，为所述的稳流电路4、灯丝预热高压启辉电路5和串联灯管3提供直流电源。当电源开关K闭合后，接通交流电源，灯丝预热高压启辉电路5产生高频振荡，使两只串联的荧光灯3启辉。待启辉结束后，高频振荡停止，直流荧光灯正常工作。稳流电路4对流过荧光灯管3的电流进行控制，使电流平稳，亮度稳定。

图2是所述直流荧光灯的内部电路原理图，在电源开关K闭合后，220V交流电压经过由并联电容C5和电阻R5组成的降压电路处理后，通过整流滤波电路D4、C4输出直流电压，为后级电路提供直流电源。Y1和Y2为相串联的两只荧光灯管，每只灯管的管长与管径之比为9。NPN型三极管T1与电阻R1、二极管D1、D2组成稳流电路，控制流过灯管Y1、Y2的电流。直流电源通过分压电阻R2和R3降压后，在二极管D1和D2相串联的电路上产生约1.2V的基准电压，供给NPN型三极管T1的基极，控制其导通。NPN型三极管T1的集电极连接灯管Y2的阴极，发射极通过电阻R1连接直流电源的负极，电阻R1的阻值大小决定了通过三极管T1的集电极的电流大小，也就是通过荧光灯管Y1和Y2的电流大小。若电阻R1固定不变，流过荧光灯管Y1和Y2的电流不变，灯管Y1和Y2的亮度不可调节；若电阻R1选用可变电阻，如阻值可调的电位器，则改变电位器阻值的大小，可以实现灯管Y1和Y2的亮度的自由调节。

开关三极管T2与高频变压器B、充放电电容C3、耦合电容C2和限流电阻R4组成高频振荡器。其中，三极管T2的基极经限流电阻R4连接由电阻R2、R3和二极管D1、D2组成的分压网络，整流滤波电路输出的直流电源经分压网络分压后，为三极管T2的基极提供导通电压。所述三极管T2的发射极通过二极管D3连接稳流电路中NPN型三极管T1的集电极，三极管T2的集电极经高频变压器B的原边绕组L1连接所述直流电源的正极。在所述高频变压器B原边绕组L1的两端并联有充放电电容C3，第一次级绕组L2连接灯管Y1的阳极，第二次级绕组L3连接串联灯管Y1的阴极，第三次级绕组L4连接灯管Y2的阴极，在荧光灯启动时，为串联灯管Y1、Y2的阴极灯丝提供预热电压。所述灯管Y2的阴极连接稳流电路中NPN型三极管T1的集电极。

当串联灯管Y1和Y2未导通，电流为零时，NPN型三极管T1的集电极电压很低。这时，三极管T2导通并高频振荡，第二、第三次级绕组L3和L4分别给灯管Y1和Y2的阴极灯丝预热，第一次级绕组L2产生的高频高压直接施加到灯管Y1的阳极，并通过小电容C1施加在灯管Y2的阳极，保证两只荧光灯管Y1、Y2同时启动。一旦两只灯管Y1、Y2导通，直流电流将由电源正极通过线圈L1和L2、灯管Y1和Y2、NPN型三极管T1的集电极和发射极、以及电阻R1最后到达电源负极，形成回路。由于三极管T1的集电极电压升高，高于三极管T2的基极电压，从而迫使三极管T2截止，高频振荡停止，直流荧光灯正常工作。

实施例二，此实施例是对图2电路的简化，参见图3所示。用电阻R1替代图2中的三极管T1。同样，在串联灯管Y1和Y2未导通时，电阻R1上没有电压，则三极管T2导通并振荡，控制灯管Y1、Y2启辉。一旦灯管Y1和Y2导通，电阻R1上的电压增加，迫使三极管T2截止，振荡立即终止，荧光灯处于正常直流工作状态。

采用这种稳流电路结构后，为了实现对灯管Y1、Y2亮度的调节，对降压电路进行改进，在降压限流电容C5的两端并联一电容C6和开关K2串联而成的总容量调节支路。通过灯管Y1和Y2的电流主要取决于降压限流电容C5和C6的总电容量，选择开关K2的闭合和断开状态，实现总电容量的改变，进而改变通过灯管Y1、Y2的电流大小，达到调节荧光灯亮度的目的。

本发明通过采用上述简单的结构有效解决了直流荧光灯电泳效应的问题，延长了荧光灯管的使用寿命。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种直流荧光灯，其特征在于：所述直流荧光灯的灯管的管长与管径之比在6与10之间，所述直流荧光灯包含有两个所述的灯管，所述灯管串联连接；在所述直流荧光灯中包含有降压电路、整流滤波电路、稳流电路和灯丝预热高压启辉电路；其中，外部交流电源通过所述的降压电路进行降压处理后，经整流滤波电路输出直流电压，为所述稳流电路、灯丝预热高压启辉电路和灯管提供直流电源。

2.根据权利要求1所述的直流荧光灯，其特征在于：在所述两个串联的灯管(Y1、Y2)中，第一灯管(Y1)的阳极通过-电容(C1)连接第二灯管(Y2)的阳极，所述灯丝预热高压启辉电路分别为两个串联灯管(Y1、Y2)的阴极提供灯丝预热电压。

3.根据权利要求1所述的直流荧光灯，其特征在于：在所述灯丝预热高压启辉电路中包含有开关三极管(T2)，其基极通过分压网络连接整流滤波电路输出的直流电源，发射极连接稳流电路，集电极经高频变压器(B)的原边绕组(L1)连接所述直流电源的正极；在所述高频变压器(B)原边绕组(L1)的两端并联有充放电电容(C3)，第一次级绕组(L2)连接灯管串联支路的阳极，第二、第三次级绕组(L3、L4)分别与两个串联灯管(Y1、Y2)的阴极对应连接，在启动时为串联灯管(Y1、Y2)的阴极灯丝提供预热电压；所述灯管串联支路的阴极通过所述稳流电路连接直流电源的负极。

4.根据权利要求1所述的直流荧光灯，其特征在于：在所述稳流电路中包含有一NPN型三极管(T1)，所述三极管(T1)的基极通过分压网络连接所述直流电源，发射极经电阻(R1)连接所述直流电源的负极，集电极一方面连接灯管串联支路的阴极，另一方面连接所述灯丝预热高压启辉电路中开关三极管(T2)的发射极。

5.根据权利要求4所述的直流荧光灯，其特征在于：所述电阻(R1)为阻值可调的电阻。

6.根据权利要求3或4所述的直流荧光灯，其特征在于：在所述分压网络中包含有两个串联的二极管(D1、D2)，连接在所述NPN型三极管(T1)的基极与直流电源的负极之间。

7.根据权利要求1所述的直流荧光灯，其特征在于：在所述稳流电路中包含有一电阻(R1)，所述电阻(R1)的一端分别连接灯管串联支路的阴极和灯丝预热高压启辉电路中开关三极管(T2)的发射极，另一端连接所述直流电源的负极。

8.根据权利要求1所述的直流荧光灯，其特征在于：在所述降压电路中包含有一降压限流电容(C5)，连接在外部交流电源与整流滤波电路的输入端之间：在所述降压限流电容(C5)的两端并联有一电容(C6)和开关(K2)串联的总容量调节支路。

9.根据权利要求1所述的直流荧光灯，其特征在于：所述直流荧光灯的两个串联灯管的管长与管径之比均为9。

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