CN2116326U

CN2116326U - 一种新式日光灯电子启辉器

Info

Publication number: CN2116326U
Application number: CN 91230214
Authority: CN
Inventors: 袁伦成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1992-09-16

Abstract

一种新式日光灯电子启辉器，由塑料外壳、印刷线路板、绝缘基片、铆接在绝缘基片上的铜接头和连接导线组成。印制线路板上装焊的电子元器件所构成的日光灯启动电路包括整流分压电路、充电电路、两端交流开关电路、单向可控硅整流电路和高压缓冲谐振电路。在镇流器与日光灯管灯丝接点和电源馈电线的另一端之间还并接了一只电容，该启辉器实现了在常规市电电压(＞170伏)下的快速起辉且寿命长、节约电、便于互换。

Description

本实用新型属于照明灯具领域，涉及一种日光灯电子启辉器。

传统的日光灯启辉器由铝外壳、纸介电容、充有惰性气体的玻璃泡及泡内的动触极、静触极和铀化物、绝缘基板和铜接头组成。它通过惰性气体电离发生辉光放电所产生的热量使动、静触极接触又后断开来点亮日光灯。惰性气体的电离电压约130伏，因此当电源电压较低或环境温度较低时，开了灯后要连续闪烁多次才能正常发光，有时甚至连闪烁也不发生，自始至终点不亮。这不仅影响人们的工作和生活，而且会缩短灯管的寿命（每闪烁一次，灯管寿命缩短约2小时）。此外，这种结构的启辉器易损坏，其原因在于动触极上的双金属片弹性失效或玻璃泡内的惰性气体用尽。

为了解决传统的启辉器存在的问题，国内外已开发出不少日光灯快速启动装置。目前已有的市售商品“电子镇流器”利用高频亮灯，它甩掉了传统的日光灯亮灯电路中的镇流器和启辉器，将市电直接整流后供给高反压大功率三极管工作，产生约20KHz左右的高频电压，瞬时点亮日光灯。它虽然具有点亮范围宽、节电、节约铜材等优点，但因其属于冷启动方式，易使日光灯管黑化，减短寿命，而且成本和售价太高，以及高频杂波干扰其它家用电器等缺点使推广受阻。中国专利申请《日光灯电子启动器》（CN2065388U，90200529），用二极管、电容器、电阻等元件组成的倍压和限流电路来代替构成传统的日光灯亮灯电路中的镇流器和启辉器点亮日光灯，它虽然能节电和节约铜材，但也属于冷启动，易使日光灯管黑化、寿命缩短，而且必须改变常规日光灯电路。中国专利申请《日光灯低压启辉增明器》（CN2063732U）将传统的启辉器改为电阻、电容串、并连谐振电路，它虽然能在较低的电压下点亮日光灯，但其体积大、成本高、不利于互换，也不适应目前使用习惯。中国专利申请《新型启辉器》（902121271.5）将传统的启辉器的动触极上的静态金属片以具有弹力的金属丝代替，这种改进虽然能克服启动过程中的闪烁弊病并使灯丝预热更加充分，但并未从根本上解决启辉器的使用寿命和启动速度问题。

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新式日光灯电子启辉器，它在低压下能快速启动、且寿命长、形小质轻、便于互换，不改变常规日光灯点灯电路。

本实用新型的技术方案如下：

日光灯启动必须具有三个必要条件：①灯丝必须充分预热；②灯丝的两极之间要附加高电压；③亮灯后立即使灯丝电流关断。根据上述条件，本实用新型的启动电路包括整流分压电路、充电电路、两端交流开关电路、单向可控硅整流电路和高压缓冲谐振电路。整流分压电路串联在日光灯管两端的灯丝电路中，将交流电源输出的交流电半波整流后加在充电电路的两端；充电电路与整流分压电路的一部分分压电阻相并联，又与两端交流开关电路相并联，充电电路上的充电电压使两端交流开关电路导通并输出触发脉冲触发单向可控硅整流电路导通；单向可控硅整流电路与整流分压电路相并联并且又串联在日光灯管两端的灯丝电路中，当其被触发导通后将交流电整流成半波脉动电馈给日光灯灯丝；高压缓冲谐振电路与单向可控硅整流电路相并联并且又串联在日光灯管两端的灯丝电路中，它缓冲日光灯亮灯电路中的镇流器所产生的电压峰值对单向可控硅整流电路的冲击，并与镇流器电感组成串联谐振电路来延长峰值电压送至日光灯管的时间，使灯丝充分预热。

本实用新型启动电路中各电路的具体结构如下：整流分压电路由二极管D₁、分压电阻R₁和R₂串联而成，充电电路由电容C₁构成，两端交流开关电路由双向触发二极管DB₂和电阻R₄串联而成，单向可控硅整流电路由可控硅SCR构成，高压缓冲谐振电路由C₂和R₃串联而成，C₁与整流分压电路中的分压电阻R₂并联，两端交流开关电路中的电阻R₄并联在可控硅SCR的闸极（G）和阴极（K）之间。

本实用新型在镇流器与日光灯管灯丝接点和电源馈电线的另一端之间还并接了一只电容C₂，该电容使日光灯管两端高电压峰值得到提升，进一步激发灯丝发射电子的能力，使灯管迅速发光。

为了便于互换，本实用新型塑料外壳的外径和高度，铜接头的大小和间距与标准的现行普通启动器完全一样。

附图说明：

图1是常用的普通日光灯启辉器的结构示意图；

图2是常规日光灯亮灯电路电原理图；

图3是中国专利申请《日光灯低压启辉增明器》（CN2063732U）的电原理图；

图4是中国专利申请《日光灯电子启动器》（CN2065388U，90200529）的电原理图；

图5是根据本实用新型提出的电子启辉器的结构元件组装图；

图6是根据本实用新型提出的电子启辉器的电原理图与常规日光灯管、镇流器的连接电路图；

图7是两端交流开关电路的V－I特性图；

图8是两端交流开关的基本振荡电路结构图；

下面结合附图用实施例对本实用新型作进一步说明。

如图5所示，本实施例的日光灯电子启辉器由塑料外壳（1），装焊有电子元器件的印制线路板（2），绝缘基片（3），铆接在绝缘基片上的铜接头（4）和连接导线（5）组成。

如图6所示，印制线路板（2）上装焊的电子元器件所构成的日光灯启动电路（点划线框内部分）包括整流分压电路、充电电路、两端交流开关电路、单向可控硅整流电路和高压缓冲谐振电路。整流分压电路由二极管D₁、分压电阻R₁和R₂串联而成，交流市电电源的一线通过日光灯开关，镇流器和日光灯管的一端灯丝与D₁、R₁和R₂相串联，然后又与日光灯管另一端灯丝串联后回到交流市电电源的另一线形成回路。二极管D₁将市电电源半波整流后经R₁、R₂分压，R₂两端的分压电压加在充电电路两端，充电电路由C₁构成，经二极管D₁整流后的这种半波脉动电压对加速电容C₁上的充电电荷积累有明显的作用。电容C₁上的充电电压送至两端交流开关电路，该电路由双向触发二极管DB₂和电阻R₄串联而成，DB₂是一种NPN3层结构构成的新型两端交流开关，其V－I特性具有双向对称的负电阻特性，如图7所示，涌入此电阻内的电压称为击穿电压V（BO），电流则称为冲穿电流I（BO）。一般市售的V（BO）＝30～36伏，I（BO）≤50μA。当电容C₁上的充电电压上升到DB₂的击穿电压时，将使DB₂自行导通。图8是两端交流开关的基本振荡电路结构，当CT两端的电压超过DB₂的V（BO）时，CT即开始放电，通过放电电流的激励而产生振荡脉冲信号V_om予以输出，脉冲信号的振荡周期T由RT和CT决定（T＝RT·CT）。正是这个脉冲信号V_om一次又一次地触发构成单向可控硅整流电路的可控硅SCR的闸极（G）；在SCR的阳极（A）和阴极（K）之间所加交流电为正半波时导通，在交流电半周波终结时（零值时）转变为关断。连接于SCR闸极（G）和阴极（K）之间的电阻R₄还可以防止日光灯管在“开动模式”时对SCR的误触发。SCR导通后，相当于图6中的A、B两点被接通。此时，即电通过日光灯开关、镇流器、日光灯管、一端灯丝和SCR与日光灯管另一端灯丝形成串联回路，这个导通的SCR将交流市电整流成半波脉动电馈给日光灯灯丝，使其加热。然而，每当一个半波终结时，日光灯管的灯丝电流都必然会降至零值，此时可控硅SCR由自身的特性决定将自动地由导通状态转换为开断状态（相当于附图6电路中的A、B两点又断开）。这种情况正好相当于普通日光灯启辉器中的动触极和静触极由连通状态转变为断开（跳开）状态。于是，在镇流器的电感线圈上产生的自感电动势与市电电源电压迭加后将成为一个电压峰值，把日光灯中的氩气分子电离，使日光灯点高发光。这个电子启辉器实际上每隔交流半周的时间都对日光灯管作一次闪击触发，直至日光灯管亮到足以维持导通状态而提供充分的照明为止。并联在单向可控硅整流电路两端的高压缓冲谐振电路由C₂和R₂串联而成，该电路具有三个功能：（1）缓冲日光灯亮灯电路中的镇流器所产生的电压峰值对单向可控硅整流电路的冲击，防止SCR被瞬时峰值电压所击穿；（2）C₂与镇流器电感组成串联谐振电路，用以延长峰值电压送至日光灯管的时间，使日光灯管的灯丝充分预热，电子启辉器的“闪击”能顺利进行；（3）能有效地抑制来自日光灯管本身的射频干扰。

日光灯管点亮后，跨接于本电子启辉器启动电路的A、B两端的电压便会低于110伏，由D₁、R₁、R₂组成的整流分压电路分压的结果使C₁上的充电电压始终不能再超过DB₂的击穿电压V（BO），DB₂则处于“断开”状态，不再有触发电流注入SCR的闸极（G）。当交流电半波终结出现零值时，SCS由“导通”状态变为“关断”状态，于是该电子启辉器在日光灯电路中不再起作用，其情形与普通日光灯启辉器一样。综上所述，本实施例的启动电路完全满足了前述的日光灯启动时的三个必要条件。

为了使日光灯管两端高电压峰值能得到提升，进一步激发灯丝发射电子的能力，使灯管在电压较低时启动能迅速发光，本实施例在镇流器与日光灯管灯丝接点和电源馈电线的另一端之间还并接了一只电容C₂，当C₂的容量为0.47～1μF／400V时，日光灯的起辉点亮电压最低可降至140～160V之间，而且日光灯的发光亮度得到明显增强，这是由于电容C₂的充电电荷使图6中d点的电位高出不接C₂时的一倍多。经试验，点亮日光灯后，市电降到130伏也能正常工作。

图6中a、b、c三点所标数值是在市电电压为214伏时测得的参考值。

为了对比本实用新型实施例与普通启动器的使用效果，将二者分别接入同一个40W日光灯点灯电路中，在环境温度为16℃时，测试出对照值如下表：

指标值对照对象	市电电压（V）	起辉否	起辉时间(S)	起动电流(A)	工作电流(A)	灯丝电压(V)	管压降(V)
								本实用新型实施例	170	起辉	2－4	0.33	0.24	1.8	105
180	起辉	2－4	0.33	0.26	1.8	105
							185		起辉	≤1.0	0.32	0.28	1.8	105
220	起辉	≤0.5	0.37	0.37	2.0	95
							普通启动器		170	否
180	不稳定
								185	起辉	5－9	0.34	经5S0.33-0.28	1.8	102
220	起辉	3－4	0.45	0.37	2.2	100

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下一些优点：

1、结构和外形尺寸符合标准，互换性强。由于本实用新型采用现有日光灯启辉器一样的外形结构尺寸，虽然内部已由传统的氖泡和电容换成了电子元、器件印制线路组件板，但由于元件形小质轻，只要有现有启辉器插座，即可直接互换，不需要改接日光灯点灯电路，符合人们的现行使用习惯。

2、低压瞬间点灯，节省电力。由于本实用新型采用了电阻分压网络和新型的两端交流开关（DB₃）作为触发元件，触发SCR导通，“闪击”日光灯点亮的热启动方式，改变了普通启动器靠双金属片受热膨胀闭合，失电冷却断开启动日光灯的常规。只要市电电压在C₁上的充电电压高于30伏，即可立即触发SCR导通，使日光灯点亮。从实测的两种启动器的对照值比较，在市电为185伏时，本实用新型的起辉时间≤1S，启动电流0.32A，而普通启辉器起辉时间要5－9S，起动电流0.34A。每启动一次，前者比后者节省电力为：185×〔（5×0.34－0.32）÷3600〕≈0.071度工作时每启动一次，前者比后者节省电力为：

102×〔（0.33－0.28）×5÷3600〕≈0.007度

每启动一次，普通启辉器比本实用新型使日光灯寿命减少（5×2－1×2）＝8小时。

3、寿命长。本实用新型实施例中所用的开关器件是电子器件。没有普通启辉器的所用的双金属片那样使用时间长后弹性疲劳，接触不良和氖泡内惰性气体日久用净而使其失效的问题。只要日光灯电路上的最大峰值电压不超过所选用的SCR的额定反向电压等特殊情况损害，其使用寿命与所用的电子元、器件的寿命几乎是等值的，是“永久性”的。购买一只本实用新型提供的电子启辉器，可以不再更换。

4、综合投资省。使用本实用新型实施例所提供的电子启辉器，不需要改变常规日光灯点灯电路，拿来即用。比需要改变现行电路的已有技术的设计、施工投资省。由于前述第2条优点，每启动一次日光灯、普通启辉器比本实用新型使日光灯寿命减少8小时，一年如以365天，每天启动一次计，寿命要减少365×8＝2920小时。按部颁标准40WRG40日光灯管寿命不少于5000小时，使用一年的实际寿命只有5000－2920＝2080小时。按每天点亮4小时计，实际寿命只有2080÷4＝520天。而采用本实用新型日光灯寿命相当于〔5000－（365×2）〕÷4＝1067天，实际寿命要长2倍多。目前市售日光灯管40W直管1只约6元多钱，32W进口环型管约25元一只，由此，节省灯管的费用至少在6元以上。另外，由于使用本实用新型可以永久不更换启动器，其费用也得到节约，虽然一次性投资购买本实用新型实施例所提供的电子起辉器费用略高，但综合投资仍然是节省的。

Claims

1、一种新式日光灯电子启辉器，由塑料外壳(1)、装焊有电子元器件的印制线路板(2)、绝缘基片(3)、铆接在绝缘基片上的铜接头(4)和连接导线(5)组成，印制线路板(2)上装焊的电子元器件构成日光灯启动电路，其特征在于该启动电路包括整流分压电路、充电电路、两端交流开关电路、单向可控硅整流电路和高压缓冲谐振电路，

整流分压电路串联在日光灯管两端的灯丝电路中，将交流电源输出的交流电半波整流后加在充电电路的两端，

充电电路与整流分压电路的一部分分压电阻相并联，又与两端交流开关电路相并联，充电电路上的充电电压使两端交流开关电路导通并输出触发脉冲触发单向可控硅整流电路导通，

单向可控硅整流电路与整流分压电路相并联并且又串联在日光灯管两端的灯丝电路中，当其被触发导通后将交流电整流成半波脉动电馈经日光灯灯丝，

高压缓冲谐振电路与单向可控硅整流电路相并联并且又串联在日光灯管两端的灯丝电路中，它缓冲日光灯亮灯电路中的镇流器所产生的电压峰值对单向可控硅整流电路的冲击，并与镇流器电感组成串联谐振电路来延长峰值电压送至日光灯管的时间，使灯丝充分预热。

2、根据权利要求1所述的电子启辉器，其特征在于整流分压电路由二极管D₁、分压电阻R₁和R₂串联而成，充电电路由电容C₁构成，两端交流开关电路由双向触发二极管DB₂和电阻R₄串联而成，单向可控硅整流电路由可控硅SCR构成，高压缓冲谐振电路由C₂和R₂串联而成，C₁与整流分压电路中的分压电阻R₂并联，两端交流开关电路中的电阻R₄并联在可控硅SCR的闸极（G）和阴极（K）之间。

3、根据权利要求1或2所述的电子启辉器，其特征在于在镇流器与日光灯管灯丝接点和电源馈电线的另一端之间并接了一只电容C₂。