CN202206636U - 荧光灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种荧光灯电子镇流器，包括依次连接的逆变器、谐振电路和灯管，以及一电子开关，该电子开关与灯管灯丝串联构成灯丝预热电流回路，电子开关的控制端连接控制单元，电源模块输出直流电压至控制单元；所述的电源模块，从谐振电路获得能量，即谐振电路的电感具有多组线圈，初级线圈接入谐振电路中，次级线圈连接电源模块的输入端。本技术方案具有灯丝预热电路，该电路在灯管启动前对灯丝进行预热，达到灯丝热电子发射温度，点亮灯管后，不让多余的电流通过灯丝，实现荧光灯从预热、启动到消除灯丝多余电流近乎理想的工作状态。

Description

荧光灯电子镇流器

技术领域

本实用新型属于电子镇流器技术领域，尤其涉及一种荧光灯电子镇流器的灯丝预热电路以及具有该灯丝预热电路的电子镇流器。

背景技术

阴极预热型荧光灯理想的工作程序是：在灯管启动前对灯丝进行预热，达到灯丝热电子发射温度后，点亮灯管，同时不让多余的电流通过灯丝。达到这种理想状态，一是可以延长荧光灯的使用寿命，显著提升荧光灯能承受的开关次数；二是可以提高荧光灯的电能转换效率；三是成倍降低荧光灯启动时的电压和电流冲击，提高电子镇流器的可靠性和使用寿命。

为了实现上述理想的工作程序，在电子镇流器灯丝预热电路中，需要提供有较大电流输出、同时静态功耗较低的电源，驱动需要较大能量的功率开关，保证电子镇流器预热电路能够正常工作。

通常采用下列两种办法来解决预热电路中的电源问题：

一是从工频电源中采用变压器来获得所需电源。其缺点是变压器体积大，重量重，功耗大，成本高，安装不方便，实用价值不高。

二是从灯丝回路中直接取电，虽静态功耗小，但电流输出也小，驱动能力有限，难以满足后续电路的需要。

由于缺乏性价比合适的技术解决方案以及相应的器件，常见的电子镇流器绝大部分都没有能够按照上述程序来工作。图7、图8为常见的电子镇流器谐振电路和半桥逆变电子镇流器电路，荧光灯启动通过LC谐振在电容C两端产生高压，使低压汞蒸气放电而点亮灯管。但是，在灯管点亮后，灯丝不需要进一步加热，因此也就不再需要有加热电流经过。而该电路的缺陷在于：在启动阶段，谐振电容两端电压上升，但是无法形成灯丝电流回路对灯丝进行有效预热，灯管进入非预热启动(硬启动)，这样不仅影响灯管的使用寿命，而且需要很高的点燃电压会威胁到整灯电路的可靠性；而在稳态工作阶段，灯丝电路通过电容C始终给予灯丝一个持续加热的灯丝电流，导致灯丝电极温度持续升高，不仅损害灯丝寿命，而且增加能耗。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种荧光灯电子镇流器，具有灯丝预热电路，该电路在灯管启动前对灯丝进行预热，达到灯丝热电子发射温度，点亮灯管后，不让多余的电流通过灯丝，实现荧光灯从预热、启动到消除灯丝多余电流近乎理想的工作状态。

本实用新型采用了以下技术方案：

一种荧光灯电子镇流器，包括依次连接的逆变器、谐振电路和灯管，以及一电子开关，该电子开关与灯管灯丝串联构成灯丝预热电流回路，电子开关的控制端连接控制单元，电源模块输出直流电压至控制单元；所述的电源模块，从谐振电路获得能量，即谐振电路的电感具有多组线圈，初级线圈接入谐振电路中，次级线圈连接电源模块的输入端。

该技术方案中，电子镇流器的工作分为预热启动阶段和稳态工作阶段：在预热启动阶段，逆变器输出高频交流电，电源模块启动，控制单元驱动电子开关导通，灯丝因通过电流而被加热，在设定的预热时间内，灯丝达到热电子发射所需的温度，控制单元断开电子开关，通过灯丝上的多余电流被消除；谐振电容两端的电压升高，点亮灯管，此后谐振电容两端电压回落，灯管进入稳态工作。

本方案采用相对独立的电源模块给控制单元提供稳定的直流电压，保证了控制单元工作的可靠性、稳定性和抗干扰性，避免了控制单元由市电通过变压器降压供电或者直接从灯丝电流回路等处取样供电而导致的电路复杂、可靠性差、不稳定、易受干扰、能耗高的问题；并且上述电源模块从谐振电感处取电，不仅可以充分利用谐振电感，减小镇流器的体积，降低能耗，而且谐振电感处的耦合输出中包含了灯丝预热电流信号，这样就为检测灯丝预热电流、实时调节灯丝预热电流和时间提供了可能性和操作方便性。

上述电源模块为稳压直流电源，包括依次连接的整流滤波电路和稳压电路，其稳压电路可以由多个元器件构成，也可以是市面上常见的三端稳压器件、二端稳压器件。作为优选，所述电源模块的输出端负极与电子开关的一个被控制端连接，采用高频自举电路使高频高压叠加在电源模块输出的直流电压上，用自举的方法，得到驱动电子开关工作的、更高的浮动的高频电压，保证了控制单元对电子开关的可靠控制和灯丝预热电路的稳定工作，提高了抗干扰性能。

上述谐振电路为LC串联谐振电路。作为优选，所述谐振电路中的谐振电容跨接在灯管的交流输入侧两端(近交流电源侧)从而该谐振电容与灯管并联。这样，相对于现有技术中“谐振电容位于灯管的交流输入对侧(远交流电源侧)”的电路结构，上述电路结构可以消除灯管点亮后通过灯丝的多余电流，进一步提高荧光灯的使用寿命和效率。

无论是在预热启动阶段还是稳态工作阶段，施加在谐振电容两端即灯管两端的始终是交流电，本方案中的电子开关固然可以是单向开关，但是为了提高效率、降低能耗和保证可靠性，优选采用可以双向导通的电子开关。该电子开关可以是一个元件，也可以是多个元件构成的开关电路。优选之一，所述电子开关包括整流全桥和功率开关，整流全桥的两输入端分别连接灯管的两端，整流全桥的输出端正负极分别与功率开关的两个被控制端连接，整流全桥的输出端负极与电源模块的输出端负极连接，功率开关的控制端与控制单元的输出端连接，所述功率开关为双极型晶体管、可控硅或者场效应管；优选之二，所述电子开关包括双向可控硅，双向可控硅的两个主电极分别连接灯管的两端，电源模块的输出端负极与双向可控硅的第一主电极连接，双向可控硅的门极与控制单元的输出端连接。这样电路简单、控制可靠、成本低。为了适应不同的灯管、逆变器和谐振电路的需求，调整灯丝预热电流，电子开关可以匹配各种元件或者电路结构构成不同的负载特性，作为优选，所述电子开关与一个匹配网络串联后接入在灯丝预热电路中，该匹配网络可以是电容、电感、电阻中的一种或者多种组合构成。

上述控制单元可以采用现有技术中常见的采用直流供电的、用于控制电子开关的控制芯片或者由分立元件构成的控制电路，其包括用于设定灯丝预热时间的定时模块、用于产生控制信号的逻辑控制模块和用于驱动电子开关的功率驱动模块，定时模块、逻辑控制模块和功率驱动模块依次连接。这样控制单元依靠根据灯管特性预先设定的预热时间来控制电子开关的导通时间。进一步优选，所述控制单元还包括用于检测灯丝预热电流的电流检测模块，电流检测模块的输入端连接至所述电源模块中整流滤波电路的输出端，电流检测模块的输出端连接至所述逻辑控制模块。这样可以根据灯丝预热电流的大小控制预热时间。

此外，考虑到部分灯管仅依靠放电电流和离子轰击灯丝电极无法保证灯丝热电子发射温度以维持放电状态，因此优选，所述电子开关与一电容并联，这样在电子镇流器稳态工作阶段时，通过灯管灯丝和该电容形成适当的灯丝加热电流可以维持灯丝热电子发射温度以维持放电状态。

本实用新型由于采用了以上的技术方案，采用相对独立的稳压直流电源模块和高频耦合电路给控制单元供电，不仅保证了控制单元的可靠工作，而且内阻小，静态功耗低，镇流器体积小；采用控制单元控制电子开关通断，实现了荧光灯从预热、启动到消除灯丝多余电流近乎理想的工作状态，有效延长了灯丝寿命，降低了电子粉损耗，减少了灯丝上不必要的能量损耗，提高了镇流器的能效，提高了荧光灯的使用寿命和效率，并且具有电路简单、体积小、成本低、可靠性好、适于实用等优点。

附图说明

图1是实施例1的电路原理框图。

图2是实施例1的电路原理图。

图3是实施例2的电路原理框图。

图4是实施例2的电路原理图。

图5是实施例3的电路原理图。

图6是实施例4的电路原理图。

图7是现有技术中常见的电子镇流器谐振电路图。

图8是现有技术中典型的半桥逆变电子镇流器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1：

如图1、图2所示的一种荧光灯电子镇流器，包括依次连接的逆变器、谐振电路和灯管，所述灯管LP的两端(脚2、3)跨接电子开关23从而该电子开关23与灯管灯丝串联构成灯丝预热电流回路，电子开关23的控制端连接控制单元22，电源模块21输出稳压直流电至控制单元22，电源模块21的输出端负极与电子开关23的一个被控制端连接。

本实施例中，所述谐振电路由谐振电感(阻流圈L)和谐振电容C1串联构成，谐振电容C1跨接在灯管的交流输入侧两端(脚1、4)从而该谐振电容C1与灯管并联。如图2所示，所述电子开关23包括整流全桥BR1和功率开关，该功率开关为双极型晶体管，整流全桥BR1的两输入端分别连接灯管LP的两端，整流全桥BR1的输出端正极C、负极A分别与功率开关的两个被控制端(集电极和发射极)连接，整流全桥BR1的输出端负极A与电源模块21的输出端负极连接，功率开关的控制端(基极)与控制单元22的输出端连接。所述控制单元22包括用于设定灯丝预热时间的定时模块、用于产生控制信号的逻辑控制模块和用于驱动电子开关的功率驱动模块，定时模块、逻辑控制模块和功率驱动模块依次连接。所述谐振电路中的谐振电感为阻流圈L，具有多组线圈，其初级线圈(接头1、2)接入谐振电路中，其次级线圈(接头3、4)作为电源模块的输入端。所述电子开关的两被控制端跨接一电容C2从而该电容C2与电子开关并联。所述电子开关的一被控制端连接一电容C3从而该电容C3与电子开关串联后接入灯管灯丝预热电流回路中。

本实施例中，所述逆变器可以采用现有技术中的电路结构，例如图8所示的典型半桥逆变电路，其原理和电路结构均为现有技术，恕不赘述。所述电源模块21包括依次连接的整流滤波电路和稳压电路，整流滤波电路包括二极管D1和电容C6，稳压电路包括集成稳压芯片和电容C5，集成稳压芯片为市售常用芯片，其原理和电路结构均为现有技术，恕不赘述。所述控制单元中的定时模块、逻辑控制模块和功率驱动模块等电路结构和原理均为常用技术，恕不赘述，为了简化电路结构、减小体积和降低成本，本实施例采用集成了控制单元中的各模块和功率开关的集成电路IC1。

本实施例的工作过程如下：

当电子镇流器接通电源后，逆变器输出高频交流电经谐振电路产生谐振，有高频能量通过阻流圈L并耦合到次级线圈，次级线圈接二极管D1整流，经电容C6滤波至稳压芯片，稳压芯片的输出端负极接在BR1节点A上，这样当BR1两端的交流电压变化波动时，稳压芯片输出电压稳定，为IC1可靠工作提供了关键性保障。在预热启动阶段，控制单元22打开电子开关23，灯丝预热电流回路导通，灯丝因电流通过而温度升高，达到设定时间(预热时间由C4进行调整)后控制单元22关闭电子开关23，灯丝预热电流回路断开，当谐振电容C1两端产生的电压升高至灯管点燃电压时，灯管两端的灯丝电极使气体电离放电从而点亮灯管；灯管点亮后谐振电容C1两端电压回落，进入稳态工作阶段，此时，依靠灯管中的放电电流、离子轰击灯丝电极以及经过电容C2的灯丝加热电流来维持灯丝电极的放电温度。

实施例2：

如图3、图4所示的一种荧光灯电子镇流器，与实施例1的不同在于：所述电源模块为完全独立的电源，即直接从市电取电；并且取消了在稳态工作时提供灯丝加热电流的电容C2。其他与实施例1相同。

实施例3：

如图5所示的一种荧光灯电子镇流器，与实施例1的不同在于：所述控制单元还包括用于检测灯丝预热电流的电流检测模块，电流检测模块的输入端连接至所述电源模块中整流滤波电路的输出端，电流检测模块的输出端连接至所述逻辑控制模块。电流检测模块检测灯丝预热电流的产生与否，并输出信号至逻辑控制模块，供逻辑控制模块根据实际情况控制预热时间。其他与实施例1相同。

实施例4：

如图6所示的一种荧光灯电子镇流器，与实施例1的不同在于：所述电子开关为双向可控硅SCR，双向可控硅的两个主电极分别连接灯管的两端，电源模块的输出端负极与双向可控硅的第一主电极连接，双向可控硅的门极与控制单元的输出端连接；采用双向可控硅，包含控制单元各模块的集成电路IC2就不需要有功率开关。其他与实施例1相同。

Claims (10)

1.一种荧光灯电子镇流器，包括依次连接的逆变器、谐振电路和灯管，其特征在于，还包括一电子开关，该电子开关与灯管灯丝串联构成灯丝预热电流回路，电子开关的控制端连接控制单元，电源模块输出直流电压至控制单元，所述谐振电路中的谐振电感具有多组线圈，初级线圈接入谐振电路中，次级线圈连接电源模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述电源模块的输出端负极与电子开关的一个被控制端连接。

3.根据权利要求1所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述谐振电路中的谐振电容跨接在灯管的交流输入侧两端从而该谐振电容与灯管并联。

4.根据权利要求3所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述电子开关包括整流全桥和功率开关，整流全桥的两输入端分别连接灯管的两端，整流全桥的输出端正负极分别与功率开关的两个被控制端连接，整流全桥的输出端负极与电源模块的输出端负极连接，功率开关的控制端与控制单元的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述功率开关为双极型晶体管、单向可控硅或者场效应管。

6.根据权利要求3所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述电子开关包括双向可控硅，双向可控硅的两个主电极分别连接灯管的两端，电源模块的输出端负极与双向可控硅的第一主电极连接，双向可控硅的门极与控制单元的输出端连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述控制单元包括用于设定灯丝预热时间的定时模块、用于产生控制信号的逻辑控制模块和用于驱动电子开关的功率驱动模块，定时模块、逻辑控制模块和功率驱动模块依次连接。

8.根据权利要求7所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述控制单元还包括用于检测灯丝预热电流的电流检测模块，电流检测模块的输入端连接至所述电源模块中整流滤波电路的输出端，电流检测模块的输出端连接至所述逻辑控制模块。

9.根据权利要求3所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述电子开关并联一电容。

10.根据权利要求3所述的一种荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述电子开关与一匹配网络串联后接入灯管灯丝预热电流回路中，该匹配网络为电容、电感、电阻中的一种或者多种组合构成。

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