CN203151853U

CN203151853U - 一种无频闪荧光灯镇流器

Info

Publication number: CN203151853U
Application number: CN 201320184800
Authority: CN
Inventors: 许彦恒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2023-04-12

Abstract

一种无频闪荧光灯镇流器，涉及一种镇流器。提供灯管灯头不易过早发黑、发光度下降较慢的一种无频闪荧光灯镇流器。设全桥整流电路、APFC有源功率因数较正电路、AC-DC半桥逆变电路、输出匹配电路、灯管预热电路、灯管异常保护电路；全桥整流电路的输入端接供电电源，APFC有源功率因数较正电路的输入端接全桥整流电路的输出端，AC-DC半桥逆变电路输入端接APFC有源功率因数较正电路输出端，输出匹配电路的输入端接AC-DC半桥逆变电路输出端，输出匹配电路的输出端分别接灯管预热电路输入端和灯管，灯管预热电路的输出端接灯管，灯管异常保护电路的输入端接灯管，灯管异常保护电路的输出端接AC-DC半桥逆变电路。

Description

一种无频闪荧光灯镇流器

技术领域

本实用新型涉及一种镇流器，尤其是涉及一种无频闪荧光灯镇流器。

背景技术

灯管在短期使用后，常会发现灯丝处有一黑点，且会随着使用时间延长而越来越大，常见于节能灯管。主要是因为灯管越来越细，功率越来越大，灯丝越来越长，灯丝电极越来越靠近管壁，在每一次点灯预热中，若离子轰击量过大时，则易附着于管壁而造成黑点，灯管经长时间使用后，灯丝附近有一圈黑色环，这是因为每次点灯时，阴极所产生的离子较重，未能随电子奔向阳极，进而沉积在管壁上所致。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的荧光灯管灯头过早发黑、发光度较快下降以及发光频闪等问题，提供灯管灯头不易过早发黑、发光度下降较慢的一种无频闪荧光灯镇流器。

本实用新型设有全桥整流电路、APFC有源功率因数较正电路、AC-DC半桥逆变电路、输出匹配电路、灯管预热电路、灯管异常保护电路；所述全桥整流电路的输入端接供电电源，APFC有源功率因数较正电路的输入端接全桥整流电路的输出端，AC-DC半桥逆变电路的输入端接APFC有源功率因数较正电路的输出端，输出匹配电路的输入端接AC-DC半桥逆变电路的输出端，输出匹配电路的输出端分别接灯管预热电路的输入端和灯管，灯管预热电路的输出端接灯管，灯管异常保护电路的输入端接灯管，灯管异常保护电路的输出端接AC-DC半桥逆变电路。

本实用新型解决了日常生活中经常遇到的荧光灯灯头过早发黑、发光度下降，以及发光频闪的问题，设计了科学合理的变频预热电路，采用有源APFC电路设计，设计电路PFC功因电路的修正与半桥逆变电路。在输出端的谐振电容的设计搭配使灯管点灯工作时，让逆变电路的工作效率提高。通过独立感应线圈、独立谐振电路荧光灯管进行预热，可控性较强，能够完全达到预热时电流极大，电压几乎为0，预热后灯丝电流减小直至接近为0的理想预热过程。这样使电路启动阶段给灯丝提供大电流灯管小电压、电流波峰比小、工作时灯丝电流小、工作频率符合国家要求的无频闪标准范围。

实际使用效果：用镇路器电源ON/OOF模拟测试系统试验，设置断电30秒和通电30秒为一个周期，记录开关周期数，122518周期次点灯灯头还不发黑；发光无频闪，就是用高分辨率的手机拍照灯管发光也不见频闪。

一、本实用新型解决灯头过早发黑问题：

（1）荧光灯管发黑原因分析

针对以上问原因分析，本实用新型着重从冷端黑点和环状黑圈这两个问题进行重点解决，提高镇流器与灯管的匹配性，减小镇流器对灯管灯丝的伤害，以达到提高灯管寿命目的，解决灯头玻壳过早发黑。

（2）设计科学合理的变频预热电路

第一功能是荧光灯在启动阶段给灯丝提供大电流，灯管小电压。在灯管启动前给灯丝提供一个较大的电流，使灯丝阴极加热后具有良好的电子发射条件，降低灯管启动时的电压，减小因启动时的高压对灯丝阴极发射物质的溅射，不使灯管两头灯丝周围的管壁出现早期黑化现象，从而提高灯管使用寿命的目的。

第二功能是使灯管工作时灯丝电流小。本实用新型工作时，灯丝电流小，有效节约了电能的损耗，降低了灯丝在工作时的局部温度，一方面会延缓灯头过早发黑，另一方面会延长灯管寿命。相反，灯丝电流大，功耗大，热电子散失加剧，加速了玻璃管变黑。具体如下：

首先，在灯管启动阶段，必须满足在灯管完全点亮前给灯丝一个较大的预热电流，使灯丝能够达到800℃左右的温度，电极被完全击活，且在预热时必须满足灯管上的电压低于点火电压，否则灯管提前进入点火状态，达不到预热的效果。当预热完成后再给灯管一个较高的点火电压，让灯管进入工作点亮状态。本实用新型采用专用的变频技术，加上独立的预热电路。在镇流通电的前约0.6秒时间内输出的工作频率为约96KHz远高于正常工作的频率，此时由于频率远大于灯管点亮的LC谐振频率，灯管电压较低灯管不能工作。但此时的频率刚好是给灯丝预热的电路跟LC谐振频率，给灯丝提供较大的电流，来满足灯丝启动时的设计要求。预热完成后，镇流器工作频率开始下降灯管点亮的LC电路跟产生谐振点亮灯管进入工作状态，从而达到启动时对灯丝伤害最小的目的。

其次，在灯管工作时，尽可能地减小灯丝工作电流，降低灯丝工作温度，提高灯丝使用寿命。本实用新型采用独立的预热电路，在灯工作时镇流的输出频率为45.72KHz远底于灯丝预热电路的谐振点，此时的预热电感在电路中起到了限流作用，从而有效的减小了灯丝在工作时通过的电流并提高电路效率。

二、本实用新型解决频闪问题：

（1）采用有源APFC电路设计，设计电路PFC功因电路的修正与半桥逆变电路，电流波峰比小（只有1.44，远＜1.7）。灯管的电流波峰比主要是跟总线的电压纹波的大小有关，本实用新型采用升压式的有源功率因数较正电路，用大的电解电容滤波，电压稳定，灯管电流不会变化。灯电流波峰比小，不易造成灯头过早发黑，灯管发光连续性好，柔和效果好。

（2）在输出端的谐振电容的设计合理搭配，使输出电流的波动比小。

通过以上二方面设计，使灯发光连续性好，达到无频闪。

本实用新型减少损耗，不是全靠集成块控制，除了设计变频预热电路来实现外，还在输出端的谐振电容的设计搭配使灯管点灯工作时，让半桥逆变电路的工作效率提高，减少电感的磁损，以持续工作时电流大部份都消耗至荧光灯管上，以达到提高效能与节能的效果。

以下给出本实用新型的性能技术参数：

1）功率方面：输入功率31.19W，输出功率28.5W，效率91.37%，功率因子0.99。

按照标准，高效电子镇流器A1效率95%以上。其计算方式为输出功率与输入功率比。需要提高效率，有两种方式：1.减小自身损耗。2.在自身损耗不变的情况下提高输入功率，达到提高效率的目的。

由于电子镇流器为自身损耗不会随输入输出功率的增大而等比例增加。本实用新型自身损耗为36.8W-34.9W=1.9W，相对较低。如果将整流器整体功率作大，比方说作1对2的镇流器，输入功率就可达60W输出功率则为60-1.9=58.1W.则效率为58.1W/60W=96.8%.大于A1等级。

2）电流电压方面：灯丝电流0.068A，灯管电流0.177A，灯管电压163.3V，灯电流波峰比1.44，电流输出的工作频率45.72kHZ。

3）谐波失真为12.6%。

4）寿命与光效：122518次点灯灯头不发黑；光通量2200.3lm，光效75.52lm/w。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。

图2为本实用新型实施例的电路组成原理图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型实施例设有全桥整流电路1、APFC有源功率因数较正电路2、AC-DC半桥逆变电路3、输出匹配电路4、灯管预热电路5、灯管异常保护电路6；所述全桥整流电路1的输入端接供电电源7，APFC有源功率因数较正电路2的输入端接全桥整流电路1的输出端，AC-DC半桥逆变电路3的输入端接APFC有源功率因数较正电路2的输出端，输出匹配电路4的输入端接AC-DC半桥逆变电路3的输出端，输出匹配电路4的输出端分别接灯管预热电路5的输入端和灯管8，灯管预热电路5的输出端接灯管8，灯管异常保护电路6的输入端接灯管8，灯管异常保护电路6的输出端接AC-DC半桥逆变电路3。

参见图2，AC市电220V电源输出接入全桥整流电路整流后输出接入APFC有源功率因数校正电路，APFC有源功率因数校正电路输出稳定直流电并接入半桥逆变电路；半桥逆变电路输出交流电通过互感线圈、LC谐振等电路组成的输出匹配电路、灯管预热电路对灯管负载启动进行平稳预热并完成灯管点亮过程；灯管异常保护电路则使用集成块对灯管负载电压、电流等参数采集、处理后的信号接入半桥逆变电路，通过半桥逆变电路及时切断电源供给。

本实用新型的灯电流波峰比小，不易造成灯头过早发黑，发光无频闪，柔和效果好。本实用新型电路采用PFC电路设计，在提高镇流器输入的功率因数和电流总谐波的同时，能给逆变（半桥）电路的总线提供一个稳定的电流源，电压的波动不会随着输入电压和负载的电流变化而波动，从而保持了在灯管上的输出端的峰值与均方根值的比值接近于1.414的正弦波的形式，远小于国标1.7的要求。

设计灯丝工作电流小，只有68mA。灯在工作时，所流过灯丝上的电流有两部分，一部分是通过灯丝上的电子粉发射，给灯管提供电流，这部分电流是灯发光所必须的。另一部分是流过灯丝的。这部分电流在实际工作中是不会产用光效的。利用独立的电路有效地减小了灯在工作时灯丝上电流，将镇流器的工作效率提升超过91.37%，达到节能的效能。

设计大电流小电压方式启动点灯（617mA，3V），本实用新型采用独立的预热电路。结合变频技术，以及谐振的应用。来实现灯在启动时给灯丝提供大电流，且灯管电压较小的目的。具体实现方式如下：在灯预热阶段。时间约为0.6秒，半桥上下开关管设定频率为98KHZ，通过互感线圈L2将电流感应至副线圈，并通过LC谐振电路（L=80uH，C=33NF，f=98KHZ)选频，最后将电流通过感应线圈L4给灯管两端灯丝均流预热。当频率为98KHz时电路发生谐振，此时回路电流最大，并到达预加热灯丝的目的。

经实验，点灯122518次，灯管还没有黑头的现象，模拟寿命检测实验数据可以超过122518次点灯中的灯管还没有黑头的现象，以1天5次的开关灯周期使用次数，可将一支灯管寿命使用超过5年以上，提高了环保节能的功效。

电流输出频率45.72±1KHz，符合国标无频闪≧40KHz要求的频段。

试验分析与结论：

1．点灯122518周期次，灯管还没有黑头的现象

（1）本实用新型设计了灯丝预热电路，在灯启动阶段给灯丝提供大电流，灯管电压小，能有效减小因启动时的高压对灯丝阴极发射物质的溅射，不使灯管两头灯丝周围的管壁出现早期黑化现象。

（2）灯电流波峰比小。

（3）本实用新型工作时，灯丝电流小，发热温度相对小，一方面会延缓灯头过早发黑，另一方面会延长灯管寿命。

（4）用镇路器电源ON/OOF模拟测试系统试验，在开关电源设置断电30秒和通电30秒为一个周期，自动记录开关周期数，122518周期次点灯灯头还不发黑。

2.灯管发光无频闪

（1）设计电路PFC功因电路的修正与半桥逆变电路，灯管电压波形、电流波形平稳，基本接近于正弦波，电流波峰比小（只有1.44，远＜国标1.7）。

（2）用手机拍照观看，发光稳定，看不到频闪。

3．光效高

本实用新型功率效率高，功耗低。

Claims

1.一种无频闪荧光灯镇流器，其特征在于设有全桥整流电路、APFC有源功率因数较正电路、AC-DC半桥逆变电路、输出匹配电路、灯管预热电路、灯管异常保护电路；所述全桥整流电路的输入端接供电电源，APFC有源功率因数较正电路的输入端接全桥整流电路的输出端，AC-DC半桥逆变电路的输入端接APFC有源功率因数较正电路的输出端，输出匹配电路的输入端接AC-DC半桥逆变电路的输出端，输出匹配电路的输出端分别接灯管预热电路的输入端和灯管，灯管预热电路的输出端接灯管，灯管异常保护电路的输入端接灯管，灯管异常保护电路的输出端接AC-DC半桥逆变电路。