CN201531781U - 一种节能荧光灯管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能荧光灯管，旨在提供一种可直接替换标准规格T8荧光灯管、电耗比之明显降低的节能荧光灯管。它包括玻璃灯管1、灯头2和灯脚3，它还包括功率衰减电路4，该电路接于玻璃灯管的电极引出端5与灯脚3之间。通过该功率衰减电路将镇流器工作时输至灯管的功率或电流降低，起到节能作用；本实用新型不使用电子镇流器，它具有外形简洁、成本低、可靠性高、安装方便、节能效果明显的优点。

Description

一种节能荧光灯管

技术领域

本实用新型涉及一种照明设备，特别涉及一种节能荧光灯管。

背景技术

荧光灯是目前世界上应用最为广泛的光源之一，但由于荧光灯电气方面的特殊性，绝大部分的荧光灯管都只能与指定规格、功率的荧光灯具搭配使用，也就是说，一个荧光灯具通常只能使用一种固定型号、功率的荧光灯管，无法像白炽灯具那样可以随意更换不同功率的灯泡。随着人们节能意识的提高和能源成本的上涨，有些用户希望将常规低光效卤粉荧光灯管换成亮度相同、功率降低的高光效灯管；有些用户安装了其他节能照明设备，原有的荧光灯具的亮度可以降低，希望将标准荧光灯管换成亮度、功率都降低的灯管，但由于荧光灯具一般只能使用一种固定型号、功率的荧光灯管，要更换灯管往往需将整套灯具一同更换，这使得节能改造的成本大幅提高，用户节能改造的积极性下降。T8系列的卤粉荧光灯是目前世界上使用最为广泛的荧光灯，目前全世界在用的约有上百亿支，这种灯管的优点是价格低廉、技术成熟，然而这种灯管与T5等新型荧光灯管相比光效较低，因此很多用户都希望有一种可以在无须变更现有灯具的情况下，直接替换标准卤粉T8灯管的低能耗荧光灯管。

按照现有公知技术，要制造达到上述目的的荧光灯管，可通过降低标准尺寸荧光灯管的功率来实现。对于一个既定的荧光灯，要降低功率有两种方法：一是降低镇流器的输出功率，二是降低灯管电压，由于镇流器的参数无法改变，只能降低灯管电压，但降低灯管电压会造成两方面的不利影响：首先由于灯管电压的降低，导致灯管电极压降产生的损耗比例上升，使灯管光效下降；其次降低的灯管电压会使镇流器流过的电流增加，对于广泛使用的电感镇流器而言，其损耗与电流平方成正比，这样就会使镇流器损耗大幅上升，温升升高、寿命缩短，并且镇流器增加的损耗将抵消相当部分灯管省下的能耗，因此该种荧光灯管按照现有公知方法制造，其节能效果极其有限。

为解决上述问题，美国专利US4163176公开了一种节能荧光灯管，如图1所示，该灯管包括玻璃灯管1、灯头2和灯脚3，该荧光灯管的安装尺寸与标准规格的荧光灯管相同，可直接替换电感镇流的标准荧光灯管；该灯管主要依靠内部设置的阻抗元件62，阻抗元件62串接于灯管某个电极引出端5和灯脚3之间，通过阻抗元件附加的电抗来增加整个回路的电抗值，使镇流器输至灯管的功率或电流减小，从而使整个荧光灯的能耗降低。如果限流阻抗元件选用电容器，由于电容器自身损耗小，可具有更好的节能效果；该技术的主要缺点是用于限制工频电流的阻抗元件无论电容器或电感器本身体积都较大，成本都较高。如果将该技术的荧光灯管设计成用于电子镇流器，因电子镇流器工作于高频，阻抗元件可做的十分小巧廉价，但这样该灯管就只能用于电子镇流灯具，目前在用的T8荧光灯绝大部分采用耗电较高的电感镇流器，电子镇流器用的较少且本身也比较省电，因此该荧光灯管如仅适用于电子镇流灯具，其应用范围和实际节能意义不大。

中国专利CN1799120公开了一种节能荧光灯管组件，该技术与美国专利US4163176的技术十分类似，也是用来替换电感镇流的标准T8或T12荧光灯管，该组件在灯管端部的一个扩展装置中设置电感器，通过电感器附加的感抗来增加整个回路的电抗值，使镇流器输至灯管的功率或电流减小，从而使整个荧光灯的能耗降低。该技术同样具备一定节能效果，但该技术的缺点也很明显：电感器本身能耗较高，附加的损耗使灯管的节能效果打了折扣，对于36W的常规T8荧光灯管，该技术的一个实施例仅能降低15％左右的能耗；此外该技术由于采用工频电感器，同样存在体积大、成本高的问题。

中国专利CN201255385公开了一种新型节能荧光灯管组件，其内部结构如图2所示，包括支架状壳体15、灯管17、灯头2和灯脚3，该荧光灯管组件由T5荧光灯管和独立的镇流器63构成，它通过特殊的外型和灯头设计，能够直接安装在标准规格的T8荧光灯具中替换标准规格的T8灯管，在该技术的实施例中，该荧光灯组件同时使用了效率高的T5三基色灯管和电子镇流器，使整个荧光灯的能耗大幅降低；该技术使原来的镇流器不再起镇流作用，镇流器附加损耗也大为下降。该技术节能效果虽然突出，但由于灯管组件内装设了独立的电子镇流器，使整个灯管组件的成本大幅提高，同时受限于成本和体积，该技术只能使用简易的低端电子镇流器，从而带来可靠性低、寿命较短的缺点。

发明内容

本实用新型针对现有节能荧光灯管存在的问题，提供一种可直接替换标准规格T8荧光灯管、电耗比相应标准规格T8荧光灯管明显降低的新型节能荧光灯管，该灯管同时具备成本低、体积小、可靠性高的优点。

本实用新型的技术方案为：本实用新型提供的节能荧光灯管包括玻璃灯管、灯头和灯脚；它还包括功率衰减电路，该功率衰减电路接于玻璃灯管的电极引出端与灯脚之间。本实用新型所述的功率衰减电路由有源电路构成，功能是衰减荧光灯镇流器镇流状态时输至灯管的功率或电流。它既不是电子镇流器，也不是阻抗元件。

所述节能荧光灯管的安装尺寸和灯头型号可以与标准规格T8荧光灯管相同，以方便直接替换标准规格的T8荧光灯管。

所述玻璃灯管可以采用稀土三基色荧光材料，或稀土三基色荧光粉与卤磷酸钙荧光粉组成的混合荧光材料，用以提高灯管的发光效率。

所述功率衰减电路可以由双向晶闸管交流调压电路构成。

所述功率衰减电路可以由单向晶闸管交流调压电路构成。

所述功率衰减电路可以由Delta逆变电路构成，电路元件包括切换开关、第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一储能电容、第二储能电容、驱动变压器、第一移相电容、第二移相电容和移相电阻；所述移相电阻的一端和所述驱动变压器原边一端串接，一个灯脚接于所述移相电阻的另一端，所述切换开关的两个选择点分别串联两个移相电容后并联在所述驱动变压器的原边两端，所述驱动变压器的2个副边分别接三极管的发射极和基极，第一二极管、第二二极管分别并联在第一三极管、第二三极管的集电极和发射极之间，第二三极管的发射极与第一三极管的集电极相连后接所述驱动变压器原边的另一端，两个储能电容串联后并联在相串联的两个第一二极管、第二二极管上，两个储能电容串联的中心点接电极引出端。功率衰减电路采用双向晶闸管交流调压电路、单向晶闸管交流调压电路或Delta逆变电路构成，具有元件少、成本低、体积小、可靠性高的优点。功率衰减电路也可以由晶闸管可控整流电路、晶体管限幅电路、正弦波交流同步电压源等其他具备有源电路构成，还可以由上述电路中的诺干种电路组合构成。

所述功率衰减电路可以接辅助启动电路，辅助启动电路包括一个聚合物开关，该聚合物开关并联在所述功率衰减电路两端。功率衰减电路的存在可能使灯管的启动电流减小，导致灯管启动缓慢或寿命缩短，辅助启动电路用于在灯管启动时增加启动电流，确保灯管快速启动，延长灯管寿命。

所述节能荧光灯管内部可以设置灯脚位置判别电路，主要元件包括一个聚合物开关，该聚合物开关串联在功率衰减电路所在荧光灯管同一端的一个未接功率衰减电路的灯脚和一个未接功率衰减电路的电极引出端之间。

灯脚位置判别电路也可以由一个手动复位的双联双位置温度开关和一个加热电阻等元件构成，该双联双位置温度开关的4个选择点交叉连接灯管一端的两个灯脚，一个中心点连接功率衰减电路，另一个中心点与加热电阻串联后与一个未接功率衰减电路的电极引出端相连。灯脚位置判别电路用于判断灯管的安装是否正确，是否将接有功率衰减电路的灯脚错误接入了启动器或启动电容回路。

所述玻璃灯管的端部可以设置过渡灯脚，所述玻璃灯管可通过该过渡灯脚与设有功率衰减电路的灯管其他部分拆卸分离，这样功率衰减电路等部件就可以较容易地与玻璃灯管分离，当灯管报废后功率衰减电路等部件可继续使用，降低日后的维护成本。

所述功率衰减电路可以位于灯头的内部，使灯管外形简洁美观。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的节能荧光灯管可直接替换标准规格的T8荧光灯管、电耗比相应标准T8荧光灯管明显降低，相对电感镇流的普通18-36W T8荧光灯管，本实用新型提供的荧光灯管在产生同等光通量下可节能25～40％，此外它还具有外形简洁美观、体积小、重量轻、成本低、可靠性高、安装方便等优点。由于T8荧光灯与T9、T10、T12等荧光灯通用，本实用新型也同样可直接代替T9、T10、T12等荧光灯，取得更好的节能效果。

附图说明

图1是一个现有技术的节能荧光灯管内部结构示意图；

图2是另一个现有技术的节能荧光灯管内部结构示意图；

图3是本实用新型节能荧光灯管第一、二、三个实施例的外部结构示意图；

图4是本实用新型节能荧光灯管第一个实施例的内部电路结构示意图；

图5是本实用新型节能荧光灯管第一个实施例的安装方式示意图；

图6是本实用新型节能荧光灯管第二个实施例的内部电路结构示意图；

图7是本实用新型节能荧光灯管第二个实施例用于电感镇流器的安装方式示意图；

图8是本实用新型节能荧光灯管第二个实施例用于电子镇流器的安装方式示意图；

图9是本实用新型节能荧光灯管第三个实施例的内部电路结构示意图；

图10是本实用新型节能荧光灯管第四个实施例的外部结构示意图；

图11是本实用新型节能荧光灯管第四个实施例的内部电路结构示意图；

图12是本实用新型节能荧光灯管第五个实施例的外部结构示意图；

图13是本实用新型节能荧光灯管第五个实施例的内部电路结构示意图；

图14是本实用新型节能荧光灯管第五个实施例辅助壳体的内部结构示意图。

具体实施方式

参看图3，这是本实用新型第一个实施例的外部结构示意图，本实施例是一个用于取代电感镇流的18W T8荧光灯管的节能荧光灯管，该灯管包括玻璃灯管1、灯头2、灯脚3，该灯管的总长度约为604mm，灯头型号为G13，与标准规格的T8荧光灯管相同。如图4所示是本实用新型节能荧光灯管第一个实施例的内部电路结构示意图，在该灯管的内部，玻璃灯管1的一个电极引出端5与一个灯脚3之间接有功率衰减电路4，功率衰减电路4设于其中一个灯头的内部。图5是本实用新型节能荧光灯管第一个实施例的安装方式示意图，本实用新型外部的接线与标准荧光灯线路一致，19与20分别是荧光灯镇流器与启动器。由于本实施例只有一组功率衰减电路，因此安装时需要把设有功率衰减电路的灯脚接入与镇流器或电源相连的回路，如果接入启动器回路，则灯管工作时功率衰减电路不流过工作电流，无法起到节能作用。本实施例的功率衰减电路由一组双向晶闸管交流调压电路构成，主要元件包括晶闸管21、触发二极管22、充电电容23和充电电阻24，充电电容23和充电电阻24串联后与晶闸管21并联，充电电容23和充电电阻24的串联中心点通过触发二极管22接晶闸管21控制极。这个电路与常用的晶闸管交流调光、调压电路相同，当然，该晶闸管交流调压电路也可采用其他的触发或控制方式，例如采用单节晶体管、压敏电阻或专用集成电路来触发或控制。本实施例的功率衰减电路工作原理是：通过充电电容23、充电电阻24形成的时间常数，对晶闸管21进行移相触发，对流过灯管的电流进行移相斩波，减小加在镇流器和灯管上总的电源电压，使流过灯管和镇流器的电流减小，从而使整个荧光灯的耗电功率降低，起到降低电耗的作用；调整电流大小可通过改变晶闸管的控制角，也就是调整充电电阻24或充电电容23的数值实现，另外为了延长触发二极管22的寿命，可以触发二极管上串联一个电阻，限制触发时的脉冲电流。在很明显如果没有功率衰减电路，则流过灯管的电流主要取决于镇流器，无论对灯管参数如何调整，都无法起到较好的节能作用：将灯电压提高，则灯管耗电功率还要增加；将灯电压调低，则镇流器损耗增加且灯管光效下降；可见采用功率衰减电路可在不改动镇流器的情况下将耗电功率有效地降低。另外，由于这个功率衰减电路采用晶闸管，因此自身损耗很低，仅0.3W左右，本实施例的功率衰减电路仅有4个电子元件，原理成熟简单、体积小巧、可靠性高，可装在一块约2平方厘米的电路板上设于灯头内，无论体积或成本都比工频阻抗元件或电子镇流器小的多，由于电路元件简单小巧，因此本灯管外型可以设计较简洁美观，与普通荧光灯管外形相似。在本实施例中，玻璃灯管1的灯电压设定在80V，功率衰减电路将灯管的工作电流限定在200mA，因此整个灯管的额定功率为13W左右，原来标准的18W T8灯管的灯电压为57V，灯电流370mA，灯管消耗功率18W，功率衰减电路将灯管工作电流大幅度降低，这样就可以在保持灯管功率一定的条件下将灯管电压设定的较高(荧光灯的灯电压工作时基本保持不变，设定灯电压通过调整管内不同气体比例和种类实现，本领域技术人员对此熟悉)，灯电压提高使灯管电极压降产生的损耗下降，灯管光效提高，同时也使功率因数提高，同时由于电流的减小，使镇流器损耗减小，例如原来18W灯管电感镇流器耗电8W，电流从370mA降至200mA，镇流器损耗呈电流平方倍地下降至约2.3W；又由于电流减小，可以将灯管管径设计的更细，减少生产时荧光粉和汞的使用量，从而降低成本，减少环境污染，此外本实施例采用了高光效的稀土三基色荧光粉，因此其13W的功率可达到原来18W标准卤粉T8灯管相同的光通量。本实施例的灯管电极额定电流为235mA，稍大于功率衰减电路设定的实际工作电流，有利于延长电极的寿命(因为功率衰减电路会使灯电流波峰系数稍有上升)，本实施例的实际电耗(灯管电耗加功率衰减电路损耗加镇流器损耗)为15.6W，原来灯管的实际电耗为26W，节能率达到40％。

需要指出的是，功率衰减电路对灯管工作电流的不同设定还会带来灯管各项性能指标的差异。例如在本实施例中，是否可以将工作电流减得更小、将灯电压进一步调高呢？表面上看镇流器损耗会更小，灯管光效会更高，其实灯电压过高，镇流器端压过低，将导致灯管稳定性降低，容易闪烁或熄灭，同时灯电流波峰系数也会上升，导致灯管寿命缩短。要注意本实用新型的几个不同的功率衰减电路虽然能起到限制电流、功率的作用，但都采用斩波、削幅、叠加反向电压等方法，与阻抗元件有区别，常常无法起到镇流器稳定灯管工作点的作用，一般还会使灯电流波形畸变增加，因此镇流器端电压应该仍旧大于灯电压，对于电子镇流器而言，灯电压至少要满足波峰系数的要求，才能使灯管较稳定地工作。另一方面，由于功率衰减电路的降压限流功能，我们也可以将灯电压设定的较低，同时将工作电流保持与原T8灯管相同，例如在本实施例中，将灯电压从标准灯管的57V降至40V，工作电流保持在370mA，这样灯管电耗下降，也能起到省电作用，这样做虽然镇流器损耗不会节省，同时灯管光效下降、功率因数降低，但由于灯电压降低，灯管工作稳定性提高，不易熄灭且能承受更宽的电源电压波动，此外灯电压的降低导致波峰系数的改善，从而令灯管寿命更长。可见，功率衰减电路对灯管工作电流的不同设定会带来灯管性能指标的不同，利用这一点我们可以根据用户不同的要求设计出性能指标不同的灯管，对于电压较稳定的用户，可以提供灯电压高、工作电流小的灯管，以充分发挥节能效果、提高功率因数；对于电压欠稳定、或对可靠性要求较高的用户，可以提供灯电压低、工作电流较大的灯管，以提高灯管工作的稳定性并维持较长的寿命。另外，通过功率衰减电路对灯管电流的控制，也可以将原有灯管用灯电压提高、灯电流减小而消耗功率相同的灯管代替，由于灯电流减小，镇流器损耗大幅降低，这样即使灯管与原来的灯管耗电相同，整体耗电也将下降，因此即使本实用新型采用与原灯管相同耗电的卤粉灯管，仍旧可达到一定的节能效果，这点对于电感镇流的低管压灯管尤其明显，例如将普通18W T8灯管用灯电压110V，工作电流200mA的18W本实用新型的灯管代替，灯管耗电相同但电感镇流器的损耗从8W降至2.3W，总耗电从26W降至20.3W，亮度相同，节能率达22％，然而由于灯管仍旧采用卤粉，制造成本十分低廉；当然由于灯电压的提高使发光效率增加，因此18W T8灯管也可用灯电压100V，工作电流200mA的17W左右本实用新型的灯管代替，同样采用卤粉，总光通量相同，节能率可达25％，可见本实用新型即使采用成本极低的卤粉灯管，也能起到较好的节能效果。

参看图3，这是本实用新型第二个实施例的外部结构示意图，本实施例是一个用于取代36W T8荧光灯管的节能荧光灯管，该灯管的总长度约为1213mm，灯头型号为G13，与标准规格的36W T8荧光灯管相同。图6是本实用新型节能荧光灯管第二个实施例的内部电路结构示意图，在该灯管的内部设有功率衰减电路4，功率衰减电路4接于一个电极引出端5与一个灯脚3之间。图7和图8是本实施例的安装方式示意图，图7接于电感镇流器，图8接于电子镇流器。本实施例外部的接线与标准荧光灯线路一致，19与20分别是荧光灯镇流器与启动器，25是电子镇流器，61是启动电容(设于电子镇流器内部)。本实施例的功率衰减电路由一组Delta逆变电路构成，与实施例一的功率衰减电路相比，其原理不同但功能基本相同。它的主要元件包括切换开关7、三极管26、三极管27、二极管28、二极管29、储能电容30、储能电容31、驱动变压器32和移相电容33、移相电容34和移相电阻35，移相电阻35的一端和驱动变压器32原边一端串接，一个灯脚3接于该移相电阻的另一端，切换开关7的两个选择点分别串联两个移相电容32、33后并联在驱动变压器32的原边两端，所述驱动变压器32的2个副边分别接三极管26、27的发射极和基极，二极管28、二极管29分别并联在三极管26、27的集电极和发射极之间，三极管27的发射极与三极管26的集电极相连后接驱动变压器32原边的另一端，两个储能电容30、31串联后并联在相串联的两个二极管28、29上，两个储能电容串联的中心点接灯管的一个电极引出端5。此电路与PWM控制的Delta逆变电路不同，它的工作原理比较简单，通过两个三极管在灯管电流信号的驱动下同步振荡，在灯管上叠加一个与镇流器输出电压相反的方波电压，从而将镇流器工作时输至灯管的功率或电流降低，起到降低电耗的作用。该电路工作原理是：当镇流器输出的交流电流通过该电路时，一方面通过二极管29、二极管28对储能电容30、储能电容31充电，使储能电容30、储能电容31带有直流电压；一方面驱动变压器32将移相电容和移相电阻移相后的灯管电流信号转变成与灯管电流同步的驱动信号，驱动两个三极管26、27交替导通，将两个储能电容上的电压逆变成与灯管电流同步的方波电压，加在灯管与镇流器之间；通过调整移相电容33或34，使这个方波电压与灯管电流相位基本相反，就相当于升高了整个灯管的压降，使镇流器输至灯管的电流降低，使实际作用在灯管上的功率下降，起到降低电耗的作用。注意驱动变压器32的二次侧应能输出较大的电流，使三极管工作于开关状态；调整灯管电流大小通过调整移相电容和移相电阻的移相角度，当方波电压与镇流器输出电压相位完全相反时，加在镇流器与灯管上的电压只有大约电源电压的一半，这可能导致灯管不能工作，因此通常将方波电压调整成与灯管电流相差一定的角度。这个Delta逆变电路当然也可以采用PWM控制(类似有源同步整流电路)，这样可以使灯电流波形更接近正弦波，但目前成本较高。

本实施例的功率衰减电路中接有选择外部镇流器类型的切换开关7，用于选择外部镇流器是电感镇流器还是电子镇流器，提高灯管的适应性能，该切换开关通过选择不同的移相电容，来适应不同的电流频率，达到既能适应电感镇流器也能适应电子镇流器，注意由于不同电子镇流器的工作频率不相同，因此本实施例只能适用于一个规定频率范围内的电子镇流器。本实施例的节能荧光灯管的内部还设有灯脚位置判别电路12，本实施例的灯脚位置判别电路由一个聚合物开关36构成，它接于功率衰减电路所在灯管同一端的另一个未接功率衰减电路的灯脚和另一个未接功率衰减电路的电极引出端之间，用于判断灯管的安装是否正确，由实施例一我们知道，当只有一组功率衰减电路时，安装时需要把设有功率衰减电路的灯脚接入与镇流器或与电源相连的回路(对于电子镇流器要接入工作电流输出回路)，如果接入启动器或电子镇流器内的启动电容回路，则灯管工作时功率衰减电路不起作用。由于灯管安装时经常不能分清灯具上灯脚的具体功能，因此设计了灯脚位置判别电路，当灯管正确安装后，接聚合物开关36的灯脚接入启动器或启动电容回路，接功率衰减电路的灯脚接入与镇流器或电源相连的回路，或是电子镇流器的工作电流输出回路，因为启动回路只有灯启动瞬间有电流，聚合物开关36不动作，因此灯可正常启动工作；当灯管错误安装后，接聚合物开关36的灯脚也就接入了与镇流器或电源相连的回路，或是电子镇流器的工作电流输出回路，灯启动后聚合物开关由于流过持续性的电流而发热断开，灯熄灭，提醒用户正确安装。当然灯脚位置判别电路也可由其他装置构成，例如跨接在功率衰减电路两端的指示灯等。本实施例的功率衰减电路同时适用与电感和电子镇流器，原理简单巧妙、体积小、可靠性好，所有电路可装在一块较小的电路板上设于灯头内，体积或成本都比工频阻抗元件或电子镇流器小；本实施例的节能荧光灯管采用稀土荧光粉与卤磷酸钙荧光粉混合喷涂，该灯管发光部分的长度是1000mm，这样有利于与原来的灯具配光特性相适应，同时便于在灯管端部留出空间装设功率衰减电路和其他电路。另外由于整个电路中的三极管均可工作于开关状态，因此自身耗电不到1W。在本实施例中，玻璃灯管管径为15mm，灯电压设定在95V，灯管额定电流190mA，功率衰减电路将灯管的工作电流限定在180mA，灯管额定功率为14W左右，原来标准的36W T8灯管的灯电压为103V，灯电流430mA，灯管消耗功率36W。本实施例的功率衰减电路通过叠加反相电压的方法，将灯管耗电大幅度降低，起到了明显的降低电耗的效果。本实施例的灯管耗电与光输出都降低，当接于电感镇流器时实际电耗(灯管电耗加功率衰减电路损耗加镇流器损耗)约为16W，原来灯管的实际电耗为44W，节能率达到60％(不考虑光通量的降低)。

参看图3，这是本实用新型第三个实施例的外部结构示意图，本实施例是一个用于取代36W T8荧光灯管的节能灯管，该灯管包括玻璃灯管1、灯头2、灯脚3和功率衰减电路4，该灯管的总长度为1213mm，灯头型号为G13，与标准规格的36W T8荧光灯管相同；图9是本实施例内部电路结构示意图，在该灯管的内部，在该灯管内部的一个灯头中，玻璃灯管1的2个电极引出端5与2个灯脚3之间均接有一组功率衰减电路4。本实施例的两组功率衰减电路各由一组单向晶闸管交流调压电路构成，这2组晶闸管交流调压电路用于对工频电流斩波，每组电路包括整流桥37、晶闸管38、充电电容39、充电电阻40和触发电阻41，充电电容39和充电电阻40串联后与晶闸管38并联接在整流桥37的直流输出端，充电电容和充电电阻串联中心点通过触发电阻41接晶闸管控制极。此电路也是一个典型的晶闸管交流斩波调压电路，其工作原理与实施例一基本相同，只是将双向晶闸管改成单向晶闸管并省去了触发二极管，另外为了提高该调压电路的调压范围，也可在该电路晶闸管的控制极和负极之间并联一个电阻，当然，该晶闸管交流调压电路也可采用其他的触发或控制方式，例如采用单节晶体管、压敏电阻或专用集成电路来触发或控制。该电路同样通过斩波降压的方法使镇流器输至灯管的功率和电流降低，起到降低电耗的作用。本实施例有两组相同的功率衰减电路，且接在灯管同一端的两个灯脚和两个电极引出端之间，因此灯管无论怎样安装，总有一组功率衰减电路接于与镇流器或电源相连的回路中，就不再需要灯脚位置判别电路，可以像普通荧光灯管一样方便地安装，同时也不需要对灯具做任何改动。

本实施例的功率衰减电路还接有高频电感器10，当灯管用于电子镇流灯具时，本实施例的功率衰减电路无法完成斩波降功率的作用(所采用的二极管和晶闸管的工作频率较低)，这时通过高频电感器10的附加感抗来对电子镇流器输出的高频电流进行限流，降低镇流器输至灯管的功率或电流。由于电子镇流器的工作频率在40KHz左右，因此该高频电感器的体积和损耗都极小，与现有技术中限制工频电流的阻抗元件相比，其体积、成本、损耗都要小的多，使用阻抗元件对高频电流限流，使功率衰减电路仅需考虑工频，使之设计简化；当然高频电感器也可省去，体积成本还能进一步降低，但只能用于电感镇流灯具。另外为了进一步缩小高频电感器的体积，本实施例的高频电感器采用一个绕于同一磁心的双绕组电感器，两个绕组分别串联于灯管另一端的两个电极引出端和灯脚之间，这样灯管装于电子镇流灯具时，无论怎样安装总有一个绕组接于电子镇流器的工作电流输出回路中，因此也无需灯脚位置判别电路。另外当灯管启动时，由于流过电极的预热电流在两个绕组中产生的磁通抵消，因此不会对灯的正常预热启动产生影响。本实施例的功率衰减电路还接有辅助启动电路9，本实施例装有2组功率衰减电路，灯管如果用于电感镇流灯具，则启动时的流过电极灯丝的加热电流就同时要经过2组功率衰减电路，这样功率衰减电路的降压限流作用可能使灯管的启动电流减小很多，导致灯管启动缓慢或寿命缩短，为此，本实施例的功率衰减电路还接有辅助启动电路，该电路由跨接于功率衰减电路上的2个聚合物开关36组成，灯管启动时聚合物开关36原先在导通状态，2组功率衰减电路被短接，形成了较大的启动电流，确保灯管快速启动，灯点亮后由于一个聚合物开关流过较大的工作电流而断开，功率衰减电路就被接入到回路中，灯管工作电流恢复正常。这个辅助启动电路的另一个优点是，由于聚合物开关动作需要一定时间，这样就可使灯管在启动后片刻时间内以较大电流工作，可以提高灯管的低温启动性能并降低稳定时间；此外由于聚合物开关断开后仍有一定的残余电流，该电流可以消除功率衰减电路晶闸管斩波产生的电流过零死区，改善电流波形，令灯管工作更稳定。这个辅助启动电路也可只用1个聚合物开关，装在其中一个功率衰减电路上，这样灯管的启动性能和电流波形会随安装方式的不同而稍有不同，但可以降低成本；聚合物开关36也可并联在晶闸管的两个主电极之间，原理是相同的。当然辅助启动电路也可采用其他方式实现，例如用PTC热敏电阻代替聚合物开关；或在晶闸管触发回路中设置延时电路，加大灯管点亮初期的晶闸管导通角等。本实施例虽然采用2组功率衰减电路，但所有电路元件只有13个，体积或成本都比阻抗元件或电子镇流器小的多，由于电路元件简单小巧，因此本灯管外型简洁美观。本实施例的节能荧光灯管采用稀土三基色荧光粉以充分提高光效，其光通量与标准的卤粉36W T8灯管相同；该灯管发光部分的长度是1130m，管径为22mm，有利于与原来的灯具配光特性相适应，同时便于在灯管端部留出空间设置较大的灯头，装设功率衰减电路。本实施例中，玻璃灯管的灯电压设定在102V，灯管额定电流为325mA，功率衰减电路将灯管的工作电流限定在300mA，灯管额定功率为27W左右，用于电感镇流灯具时，镇流器由于电流减小，损耗由8W减至4W左右，原来标准的电感镇流36W T8灯管的灯电压为103V，灯电流430mA，灯管消耗功率36W，本实施例的灯管实际电耗(灯管电耗加功率衰减电路损耗加镇流器损耗)约为31W，原来灯管的实际总电耗为44W，节电接近30％；用于电子镇流灯具时，由于不同电子镇流器频率差异，引起高频电感电抗值的不同，灯管实际耗电功率也有所不同，但仍能起到较明显的节能效果。

如图10所示是本实用新型节能荧光灯管第四个实施例的外部结构示意图，该灯管包括玻璃灯管1、灯头2、灯脚3、功率衰减电路4和一个支架形的壳体15，该灯管的安装尺寸和灯头型号与标准规格的18W T8荧光灯管相同，图11是本实施例内部电路结构示意图，在该灯管的支架形的壳体内部设有功率衰减电路，功率衰减电路接于一个电极引出端5与一个灯脚3之间。本实施例的功率衰减电路由1组单向晶闸管交流调压电路电路构成，包括整流桥37、晶闸管38、充电电容39、充电电阻40和触发电阻41，该电路同样通过对工频电流斩波的方法使镇流器输至灯管的功率或电流降低，起到降低电耗的作用。

本实施例的荧光灯管内部设有启动器13，这个灯管两端的2个灯脚分别短接，一路接功率衰减电路4后接玻璃灯管1的一个电极引出端5，另一路接玻璃灯管1另一端的一个电极引出端5；灯管的另两个电极引出端5接启动器。这样做可以省去灯脚位置判别电路和辅助启动电路，也不需要设置两组相同的功率衰减电路，成本可以进一步降低。本实施例壳体内部接启动器的两个电极引出端还并接有分流电感器11，这个电感器可以给灯管分流，配合功率衰减电路对灯管限流，因此在灯管电流一定时功率衰减电路中晶闸管的控制角可减小，从而减小电流谐波和灯电流波峰系数，另外这个电感流过的电流可以帮助加热灯丝，使灯管工作更稳定，进一步延长灯管电极的寿命。本实施例功率衰减电路还接有恒流电路6，它由一个串接在充电电阻40上的正温度系数热敏电阻42构成，荧光灯的工作电流会随环境和灯管本身温度的升高而变大，因此当温度较低时荧光灯发光亮度降低。恒流电路中的热敏电阻温度低时电阻较小，使晶闸管的导通角增大从而加大灯管电流；反之当由于温度过高或电源电压过高导致灯管发热严重时，热敏电阻阻值增加而减少电流。恒流电路有助于稳定灯管功率，从而进一步降低电耗，提升照明质量，当然恒流电路也可以由设在晶闸管触发电路中的电流反馈电路等构成。本实施例功率衰减电路还接有电流波形改善电路8，它由一个跨接在功率衰减电路上的电阻构成，可以消除功率衰减电路晶闸管斩波产生的电流过零死区，改善电流波形，令灯管工作更稳定，也使电流谐波和灯电流波峰系数减小，可适当延长灯管寿命。此外本实施例节能荧光灯管的玻璃灯管1的外表面一侧设有反光装置14，该反光装置与壳体15结合成一体，反光装置14采用纳米反光材料，可大幅度提高光的利用率并提高原有灯具的效率，与无反光装置的灯管相比，产生同样有效光通其耗电功率可降低20％左右。另外壳体15也可以采用透光套管状，反光装置14贴覆或喷涂在透光套管的一侧，功率衰减电路等电路设于套管端部或灯头部位内，可使灯管耐受低温的性能更好同时外形更紧凑美观。本实施例的灯管采用稀土三基色荧光粉以充分提高光效，其光通量与标准的卤粉18W T8灯管相同，如果采用更先进的荧光粉材料，光效还可进一步提高；该灯管发光部分的长度是550m，管径为15mm，有利于与原来的灯具配光特性相适应。本实施例中，玻璃灯管的灯电压设定在75V，灯管额定电流195mA，功率衰减电路将灯管的工作电流限定在175mA，灯管额定消耗功率为10.5W，镇流器由于电流减小，损耗由8W减至2W；本实施例的灯管实际电耗(灯管电耗加功率衰减电路损耗加镇流器损耗)为13W左右，原来灯管电耗为26W，节能率达50％。

如图12所示是本实用新型节能荧光灯管第五个实施例的外部结构示意图，本实施例是一个用于取代18～36W两种功率T8灯管的节能荧光灯管，该灯管包括玻璃灯管1、灯头2、灯脚3、功率衰减电路4和一个可拆卸的辅助壳体15，拆下该壳体后，灯管总长度为604mm，装上该壳体后，灯管总长度为1213mm，该壳体可使该灯管的总长度在604或1213mm之间变化，从而可以代替两种不同功率的荧光灯管，该灯管灯头型号为G13，与标准规格的T8荧光灯管相同。图13是本实施例内部电路结构示意图，在该灯管的其中一个灯头内部设有一组功率衰减电路，设有功率衰减电路的灯头的一端设有一个过渡插座43，玻璃灯管的一端则设有与过渡插座43相应的过渡灯脚44，辅助壳体15两端也分别设有一个过渡插座43和一个与过渡插座43相应的过渡灯脚44，内部则设有连接过渡插座和过渡灯脚的连线65，这样功率衰减电路与灯脚3就可通过过渡插座43、过渡灯脚44上的灯脚与灯管电极引出端5相连，可以方便地拆下或装上辅助壳体15，改变灯管的长度；另外由于功率衰减电路通过过渡插座等过渡连接件与玻璃灯管的电极引出端相连，这样设有功率衰减电路的灯头就可以较容易地与玻璃灯管分离，本实施例使功率衰减电路等电路元件和灯管可以方便地互相分离，使电路元件可以与灯管分开生产、销售；灯管损坏后可单独更换灯管，降低用户的维护成本。图14是本实施例辅助壳体15的结构示意图。本实施例的功率衰减电路由1组双向晶闸管交流调压电路和1组晶闸管可控整流电路组合构成，两组功率衰减电路串接在一个过渡插座43的引出端和灯脚3之间。双向晶闸管交流调压电路包括晶闸管21、触发二极管22、充电电容23和充电电阻24，其工作原理与实施例一相同，但晶闸管为高频晶闸管，用于电子镇流器模式下的斩波限流；晶闸管可控整流电路包括晶闸管45、充电电容46、充电电阻47、触发电阻48，晶闸管49、充电电容50、充电电阻51、触发电阻52、二极管53和二极管54，该整流电路的直流侧短接，通过对两个晶闸管导通角的控制，直流侧的电流随之改变，由于直流侧直接短路，就可以间接地改变交流侧的电流，对交流电流进行移相斩波，控制角通过调整充电电阻51和47进行，晶闸管可控整流电路用于电感镇流器模式下的斩波限流。双向晶闸管交流调压电路在灯管工作于工频电流下时，由于电路时间常数按高频设定，因此在工频电流下控制角极小，可视为短路不起作用；晶闸管可控整流电路因为二极管54、53和晶闸管45、49具有较大的结电容，对于高频接近短路，因此在高频电流下也不起作用(如果结电容不够大可在整个可控整流电路交流侧并联一个高频旁路电容解决)。这两组功率衰减电路可对电感或电子镇流器自行适应，因而不需要切换开关来选择，安装方便，当然由于不同电子镇流器的工作频率不相同，因此本实施例只能设计成适用于规定频率的电子镇流器。

本实施例的节能荧光灯管的内部还设有灯脚位置判别电路12，本实施例的灯脚位置判别电路由一个手动复位的双联双位置温度开关55和一个加热电阻56构成，双联双位置温度开关55的4个选择点交叉连接灯管一端的两个灯脚，1个中心点连接功率衰减电路，另一个中心点与加热电阻56串联后通过一个过度插座43和过度灯脚44连接灯管的电极引出端。当灯管安装后点亮时，如果接有功率衰减电路的灯脚正确接入镇流器或电源回路，则加热电阻56所在的灯脚没有或只有很小的电流，电阻不发热，双联双位置温度开关55不动作；如果安装时将接有功率衰减电路的灯脚接入启动器或启动电容回路，则加热电阻56所在的灯脚因长时间通过工作电流而发热，使双联双位置开关切换到另一个位置并保持不变，使接有功率衰减电路的灯脚转换接入镇流器回路，从而使灯管正常工作。这时该灯管如果拆下来装到别处，则这个温度开关将无法再次切换，因此该开关可手动复位，如果需要拆下来装到别处，可将这个温度开关先复位，这样安装后这个温度开关还可以自动判别并修正灯脚位置，使本实施例荧光灯管可以像普通荧光灯管一样方便地安装。

应该注意到，上述的实施例均是为了说明本实用新型而不是限制本实用新型，例如本实用新型所述的节能荧光灯管或电气组件同样可用于替代T9、T10、T12等与T8灯管相似的荧光灯管，也适用于环形、U型、狭缝型、医用或工业用等特殊荧光灯管；本实用新型的功率衰减电路也可由晶体管限幅电路、正弦波交流同步电压源等电路构成；本实用新型的辅助启动电路也可以由时间继电器电路构成；等等。另外，本实用新型不同实施例中的许多技术特征可互换或省略，许多元件的参数设置可根据需要改变，本实用新型元件前的“一”或“一个”不排除出现多个这种元件。

Claims (10)

1.一种节能荧光灯管，包括玻璃灯管(1)、灯头(2)和灯脚(3)，其特征在于，它还包括功率衰减电路(4)，所述功率衰减电路(4)接于所述玻璃灯管(1)的电极引出端(5)与所述灯脚(3)之间。

2.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述玻璃灯管(1)采用稀土三基色荧光材料，或稀土三基色荧光粉与卤磷酸钙荧光粉组成的混合荧光材料。

3.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述功率衰减电路由双向晶闸管交流调压电路构成。

4.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述功率衰减电路由单向晶闸管交流调压电路构成。

5.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述功率衰减电路由Delta逆变电路构成，电路元件包括切换开关(7)、第一三极管(26)、第二三极管(27)、第一二极管(28)、第二二极管(29)、第一储能电容(30)、第二储能电容(31)、驱动变压器(32)、第一移相电容(33)、第二移相电容(34)和移相电阻(35)；所述移相电阻(35)的一端和所述驱动变压器(32)原边一端串接，一个灯脚(3)接于所述移相电阻(35)的另一端，所述切换开关(7)的两个选择点分别串联两个移相电容(33、34)后并联在所述驱动变压器(32)的原边两端，所述驱动变压器(32)的2个副边绕组分别接三极管(26、27)的发射极和基极，第一二极管(28)、第二二极管(29)分别并联在第一三极管(26)、第二三极管(27)的集电极和发射极之间，第二三极管(27)的发射极与第一三极管(26)的集电极相连后接所述驱动变压器(32)原边的另一端，两个储能电容(30、31)串联后并联在相串联的两个第一二极管(28)、第二二极管(29)上，两个储能电容(30、31)串联的中心点接电极引出端(5)。

6.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述功率衰减电路接有辅助启动电路(9)，辅助启动电路(9)包括聚合物开关(36)，所述聚合物开关(36)并联在所述功率衰减电路(4)两端。

7.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述节能荧光灯管内部设有灯脚位置判别电路(12)，所述灯脚位置判别电路(12)由一个聚合物开关(36)组成，所述聚合物开关(36)串联在功率衰减电路(4)所在荧光灯管同一端的一个未接功率衰减电路的灯脚(3)和一个未接功率衰减电路的电极引出端(5)之间。

8.根据权利要求7所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述灯脚位置判别电路(12)由一个手动复位的双联双位置温度开关(55)和一个加热电阻(56)组成，双联双位置温度开关(55)的四个选择点交叉连接灯管一端的两个灯脚(3)，一个中心点连接功率衰减电路(4)，另一个中心点与加热电阻(56)串联后与一个未接功率衰减电路的电极引出端(5)相连。

9.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述玻璃灯管(1)的端部设有过渡灯脚(44)，所述玻璃灯管可通过过渡灯脚(44)与设有功率衰减电路的灯管其他部分拆卸分离。

10.根据权利要求1所述的节能荧光灯管，其特征在于，所述所述功率衰减电路(4)位于所述灯头(2)内部。

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