專利名稱：電磁感應燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電磁感應燈，尤其是一種電磁感應燈鎮(zhèn)流電路及其燈管。
背景技術：
電磁感應無極燈是高光效、長壽命的新一代節(jié)能燈。電磁感應無極燈由于突破了 傳統(tǒng)的白熾燈、氣體放電燈的工作模式，其不需要電極的放電工作方式使傳統(tǒng)的氣體放電 光源由于電極濺射而引起燈管發(fā)黑或電極發(fā)射材料耗盡而導致燈管壽命終止等問題得到 避免和克服。其高光效、長壽命、高顯色性、光線穩(wěn)定等特點，使它成為理想的綠色照明光源之一。電磁感應無極是由電子鎮(zhèn)流器、功率耦合線圈、無極熒光燈管組合而成的。其燈管 是一個真空放電腔體，形成連續(xù)的閉合放電環(huán)路，放電腔通過繞以功率耦合線圈的環(huán)形鐵 氧體磁芯的中心軸線，電子鎮(zhèn)流器產生的高頻電磁能量通過功率耦合線圈耦合進入放電的 等離子體中。功率耦合線圈和放電腔體可以視為一個變壓器的初級和次級，通過線圈的電 流產生交變的磁通量，進而又沿放電腔產生感應電場來維持等離子體發(fā)光。中國專利申請?zhí)?6191079. 8的發(fā)明專利中描述了這種無極燈，這種無極燈難以 小型化，無法方便地安裝在白熾燈或普通節(jié)能燈的燈座上，因而這種燈的應用范圍就受到 了較大的限制。中國專利申請?zhí)?00610121776.4的發(fā)明專利中描述了一種緊湊型無極燈，提出 了小型化的設想。但沒有提出這種緊湊型無極燈的鎮(zhèn)流電路和燈管的關鍵工藝參數(shù)。所以設計一種緊湊型電磁感應無極燈解決目前市場上的電磁感應無極燈存在的 以下問題(1)外形尺寸仍然過大，無法與現(xiàn)有節(jié)能燈共用燈具，需要配備專用燈具；(2)鎮(zhèn) 流電路沒有進行專門研究，仍然沿用大功率無極燈鎮(zhèn)流電路，不僅難以小型化，而且使得鎮(zhèn) 流電路造價居高不下；(3)還有若干燈管關鍵工藝參數(shù)有待改進、公開。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有電磁感應燈的鎮(zhèn)流電路沿用大功率無極燈鎮(zhèn)流電路，不 僅難以小型化，而且使得鎮(zhèn)流電路造價居高不下，無法與現(xiàn)有節(jié)能燈共用燈具，需要配備專 用燈具。本發(fā)明提供了一種電磁感應燈，包括依次連接的與交流電源相連的升壓整流濾波 電路、功率因數(shù)校正電路、高頻發(fā)生電路、功率輸出電路以及無極燈管，所述升壓整流濾波 電路包括濾波電感Li、濾波電容Cl、升壓電容C2和由整流二極管Dl、D2、D3和D4橋式連 接的整流橋Bl ；濾波電感Ll兩端分別與交流電源火線和所述整流橋Bl第一輸入端連接； 所述濾波電容Cl兩端分別與整流橋Bl的第一輸入端和整流橋Bl的第二輸入端連接，升壓 電容C2與任意一個整流二級管D1、D2、D3和D4并聯(lián)連接。所述濾波電感Li、濾波電容Cl 共同構成LC濾波器，交流電源與該升壓整流濾波電路相連，其作用是抑制電網上來的電磁 干擾，同時抑制鎮(zhèn)流電路本身產生的電磁干擾，以保護電網。升壓電容C2可與整流二極管D1、D2、D3、D4中任何一個并聯(lián)，在啟動初期起到升壓的作用，保證無極燈管可靠啟動。優(yōu)選的，所述功率因數(shù)校正電路包括二極管05、06、07，電解電容03和04，所述電 解電容C3負極串聯(lián)二極管D5后跨接于所述功率因數(shù)校正電路高壓端和地端，所述二級管 D7串聯(lián)電解電容C4正極后跨接于所功率因數(shù)校正電路高壓端和地端；二極管D6 —端連接 于電解電容C3與二極管D5節(jié)點，另一端連接于所述二級管D7與電解電容C4節(jié)點，構成逐 流式無源功率因數(shù)校正電路。在本發(fā)明中，該電路能夠提供高達0.95的功率因數(shù)。通過調 節(jié)升壓電容的電容值，可以調節(jié)功率因數(shù)的值。優(yōu)選的，所述高頻發(fā)生電路包括電阻Rl、R2、電容C5、C6、C7、電感L3、穩(wěn)壓二極管 D8、D9、D10、DlU MOS管Ql、Q2、二極管D12以及觸發(fā)二極管DB1，所述電感L3具有第一繞 組、第二繞組和第三繞組；所述電阻Rl和R2串聯(lián)后跨接于高頻發(fā)生電路高壓端與地端，電 阻Rl和R2的節(jié)點為觸發(fā)輸出端；MOS管Ql漏極連接于高頻發(fā)生電路高壓端，MOS管Ql源 極與MOS管Q2的漏極連接，MOS管Ql源極與MOS管Q2的節(jié)點為高頻發(fā)生電路的高頻脈沖 輸出點，且MOS管Q2源極連接在高頻發(fā)生電路地端；二極管D12 —端連接于觸發(fā)輸出端，另 一端連接于所述高頻脈沖輸出點；所述電感L3的第三繞組并聯(lián)電容C6跨接于MOS管Ql的 柵極和漏極；所述穩(wěn)壓二極管D8和D9反向串聯(lián)后跨接于MOS管Ql的柵極和漏極。優(yōu)選的，所述高頻發(fā)生電路中的所述觸發(fā)二極管DBl與所述電感L3的第二繞組串 聯(lián)跨接于觸發(fā)輸出端與高頻發(fā)生電路的地端；所述電容C5與所述電阻R2并聯(lián)跨接于觸發(fā) 輸出端與高頻發(fā)生電路的地端；所述電容C7與所述電感L3的第一繞組并聯(lián)后跨接于所述 MOS管Q2的柵極與源極；所述穩(wěn)壓二極管DlO與Dll反向串聯(lián)后跨接于所述MOS管Q2的 柵極和源極。高頻發(fā)生電路未采用現(xiàn)有技術中采用的專用集成電路及其配套電路(如供電 電路、參數(shù)設定電路、狀態(tài)反饋電路等)，極大地簡化了鎮(zhèn)流電路。優(yōu)選的，所述功率輸出電路包括電容C8、C9、電感L2，所述電容C8與電感L2串聯(lián) 后一端連接在高頻脈沖輸出點、另一端連接在所述無極燈管一端，電容C9與電感L2 —端連 接與無極燈管并聯(lián)。優(yōu)選的，所述無極燈管為“A”型，所述無極燈管包括頂部、兩個側部以及連接在兩 個側部之間的空心橫梁，所述空心橫梁環(huán)上繞設有驅動磁環(huán)，所述無極燈管的兩個側部分 別一體化設置一個從無極燈管底端起朝無極燈管頂部逐漸縮小的密閉腔體。優(yōu)選的，所述密閉腔體與空心橫梁連接處至密閉腔體底部內部開設有空心槽，空 心槽內設置有空心芯柱。優(yōu)選的，所述空心芯柱內放置銦網與汞齊。優(yōu)選的，所述無極燈管材料采用硼硅玻璃；燈管內充滿由比例為氪氣90%體積、 氬氣10%體積組成的混合氣體；充氣壓力為0. 28托。優(yōu)選的，所述無極燈管內壁涂有稀土基色熒光粉，所述基色熒光粉中摻有含汞 10%的汞齊，汞齊額定溫度為90°c 150°C。由于采用了上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、升壓整流濾波電路中加入升壓電容，能將工作電壓最大升高一倍，保證燈管可
靠啟動。2、功率因數(shù)校正電路采用逐流式無源功率因數(shù)校正電路，通過調節(jié)升壓電容的電 容值，可以調節(jié)功率因數(shù)的值。
3、高頻發(fā)生電路未采用現(xiàn)有技術中采用的專用集成電路及其配套電路，極大地簡 化了鎮(zhèn)流電路，以此實現(xiàn)電路小型化，降低功率和造價。4、無極燈管結構使得外形尺寸減小，并可與現(xiàn)有節(jié)能燈具公用，無需配備專用燈 具。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為本發(fā)明的電磁感應燈的電路示意圖；圖2為本發(fā)明的電磁感應燈無極燈管結構示意圖；圖3為本發(fā)明的電磁感應燈無極燈管結構左視圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的技術方案。參照圖1，本發(fā)明的電磁感應燈，包括升壓整流濾波電路101、功率因數(shù)校正電路 102、高頻發(fā)生電路103、功率輸出電路104以及無極燈管105。升壓整流濾波電路包括濾波電感Li、濾波電容Cl、升壓電容C2和由整流二極管 D1、D2、D3和D4橋式連接的整流橋Bi。濾波電感Ll兩端分別與交流電源輸出端10和所述 整流橋Bl輸入端10 ；所述濾波電容Cl跨接于交流電源火線和輸出端11，升壓電容C2與任 意一個整流二級管Dl、D2、D3和D4并聯(lián)連接。交流電源通過交流電源輸出端10和11連 入升壓整流濾波電路101，濾波電感Li、濾波電容Cl共同構成LC濾波器，交流輸入電路與 該濾波電路相連，其作用是抑制電網上來的電磁干擾，同時抑制鎮(zhèn)流電路本身產生的電磁 干擾，以保護電網。橋式整流器Bl對交流進行整流后獲得維持后續(xù)電路工作的直流供電。 升壓整流濾波電路101整流橋Bl的任意一個整流二極管Dl D4兩端并聯(lián)一個升壓電容 C2，接通交流電源后，在升壓整流濾波電路101的作用下，得到最高雙倍于輸入電壓的直流 電，并將直流電傳送到功率因數(shù)校正電路102。所述功率因數(shù)校正電路包括二極管D5、D6、D7，電解電容C3和C4，所述電解電容 C3負極串聯(lián)二極管D5后跨接于所述功率因數(shù)校正電路高壓端和地端，所述二級管D7串聯(lián) 電解電容C4正極后跨接于所功率因數(shù)校正電路高壓端和地端；二極管D6 —端連接于電解 電容C3與二極管D5節(jié)點，另一端連接于所述二級管D7與電解電容C4節(jié)點功率因數(shù)校正 電路102采用逐流式無源功率因數(shù)校正電路。通過調節(jié)升壓電容C2的電容值，可以調節(jié)功 率因數(shù)的值。功率因數(shù)校正電路102將升壓整流濾波電路101輸出的直流電校正為工作電 源電壓并輸出到高頻發(fā)生電路103。所述高頻發(fā)生電路包括電阻Rl、R2、電容C5、C6、C7、電感L3、穩(wěn)壓二極管D8、D9、 D10、DlUMOS管Ql、Q2、二極管D12以及觸發(fā)二極管DB 1，所述電感L3為高頻發(fā)生器驅動 電感，具有第一繞組L3-1、第二繞組L3-2和第三繞組L3-3，其中第一繞組L3-1與第三繞組 L3-3繞組圈數(shù)相同、方向相反；所述電阻Rl和R2串聯(lián)后跨接于高頻發(fā)生電路高壓端與地 端，電阻Rl和R2的節(jié)點為觸發(fā)輸出端31 ；MOS管Ql漏極連接于高頻發(fā)生電路高壓端，MOS管Ql源極與MOS管Q2的漏極連接，MOS管Ql源極與MOS管Q2的節(jié)點為高頻發(fā)生電路的 高頻脈沖輸出點32，且MOS管Q2源極連接在高頻發(fā)生電路地端；二極管D12 —端連接于觸 發(fā)輸出端31，另一端連接于所述高頻脈沖輸出點32 ；所述電感L3的第三繞組并聯(lián)電容C6 跨接于MOS管Ql的柵極和源極；所述穩(wěn)壓二極管D8和D9反向串聯(lián)后跨接于MOS管Ql的 柵極和漏極。所述高頻發(fā)生電路中的所述觸發(fā)二極管DBl與所述電感L3的第二繞組串聯(lián) 跨接于觸發(fā)輸出端31與高頻發(fā)生電路的地端；所述電容C5與所述電阻R2并聯(lián)跨接于觸發(fā) 輸出端31與高頻發(fā)生電路的地端；所述電容C7與所述電感L3的第一繞組并聯(lián)后跨接于所 述MOS管Q2的柵極與源極；所述穩(wěn)壓二極管DlO與Dll反向串聯(lián)后跨接于所述MOS管Q2 的柵極和源極。所述工作電源電壓經Rl、R2分壓電路，在電容C5上形成觸發(fā)電壓，當該觸發(fā)電壓 高至觸發(fā)二極管DBl的觸發(fā)電壓時，觸發(fā)二極管DBl觸發(fā)導通，第一繞組L3-1與MOS管Q2 的電容及補償電容C7共同構成LC第一震蕩器；第二繞組L3-2與MOS管Ql的電容及補償 電容C6共同構成LC第二震蕩器，LC第一和第二振蕩器相位相反、頻率相同；第二繞組L3-2 在初始上電且觸發(fā)二極管DBl觸發(fā)后產生電流，該電流通過感應在第一繞組L3-1上產生感 應電流驅動MOS管Q2，在得到初始觸發(fā)激勵后LC第一和第二震蕩器開始自動持續(xù)震蕩，在 正常工作狀態(tài)以250Khz的頻率持續(xù)震蕩，進而持續(xù)輸出240KHz的脈沖方波。二極管D12 向高頻脈沖輸出點32導通，避免觸發(fā)二極管DBl再次觸發(fā)。電容C6、C7用于補償為MOS管 Q1、Q2輸入電容，所述脈沖方波輸出到功率輸出電路104。所述功率輸出電路104包括電容C8、C9、電感L2，所述電容C8與電感L2串聯(lián)并連 接在所述無極燈管一端，電容C9與電感L2 —端連接與無極燈管105并聯(lián)。高頻脈沖經隔 離電容C8濾去直流成分后進入到電感L2、電容C9構成的LC并聯(lián)諧振電路，該諧振電路諧 振頻率設定在240KHz附近。在無極燈管105未啟動之前，該LC電路由于諧振而輸出高壓， 在無極燈管耦合線圈兩端形成高壓正弦波，實現(xiàn)無極燈管的啟輝。隨后無極燈管105進入 正常工作狀態(tài)，無極燈管105耦合線圈兩端即電容C9兩端的電壓降低到正常工作電壓。下面結合圖2和圖3來說明本發(fā)明的無極燈管的結構。所述無極燈管為“A”型，所述無極燈管包括頂部200、兩個側部201a、201b以及連 接在兩個側部之間的空心橫梁202，所述空心橫梁環(huán)上繞設有驅動磁環(huán)203，所述無極燈管 的兩個側部201a、201b分別一體化設置一個從無極燈管底端起朝無極燈管頂部逐漸縮小 的密閉腔體，如圖3所示。所述側部201a、201b與空心橫梁202連接處至密閉腔體底部內 部開設有空心槽204，空心槽204內設置有空心芯柱205。所述空心芯柱205內放置銦網與 汞齊。所述無極燈管材料采用硼硅玻璃，具有較低的熱膨脹系數(shù)；無極燈管內充滿由比例為 氪氣90%體積、氬氣10%體積組成的混合氣體；充氣壓力為0. 28托；無極燈管內壁涂有稀 土基色熒光粉，通過控制熒光粉的比例實現(xiàn)各種色溫和燈管發(fā)光色彩；汞齊材料采用含汞 10%的汞齊，汞齊質量為40mg，汞齊額定溫度為90°C 150°C ；空心立柱205橫截面在空心 橫梁202處逐步減小，以適當提高該部位溫度，進而縮短內部汞齊完全激活的時間；燈管耦 合線圈電感量常溫下為350 μ H 450 μ H，線圈匝數(shù)14Ts ；燈管耦合線圈磁芯為PC95材質， 無極燈管內等離子體激活電壓有效值為20V 35V，等離子體維持放電電流為2A 2. 5A。由于本發(fā)明電磁感應燈包含了升壓整流濾波電路，該升壓整流濾波電路中加入升 壓電容，能將工作電壓最多升高一倍，保證燈管可靠啟動；功率因數(shù)校正電路采用逐流式無源功率因數(shù)校正電路，通過調節(jié)升壓電容的電容值，可以調節(jié)功率因數(shù)的值；高頻發(fā)生電路 未采用現(xiàn)有技術中采用的專用集成電路及其配套電路，極大地簡化了鎮(zhèn)流電路。以此實現(xiàn) 電路小型化，降低功率和造價。而本發(fā)明的無極燈管專用燈管結構，采用“A”型結構，無極燈管兩側部的密閉腔體 橫截面積逐步縮小，并在密閉腔體內開設空心槽，空心槽內設置有空心芯柱。燈管結構使得 外形尺寸減小，并可與現(xiàn)有節(jié)能燈具公用，無需配備專用燈具。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域 技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的 保護范圍應當以本發(fā)明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種電磁感應燈，包括依次連接的與交流電源相連的升壓整流濾波電路、功率因數(shù) 校正電路、高頻發(fā)生電路、功率輸出電路以及無極燈管，其特征在于所述升壓整流濾波電路包括濾波電感Li、濾波電容Cl、升壓電容C2和由整流二極管 D1、D2、D3和D4橋式連接的整流橋Bl ；濾波電感Ll兩端分別與交流電源火線和所述整流橋Bl第一輸入端連接； 所述濾波電容Cl兩端分別與整流橋Bl的第一輸入端和整流橋Bl的第二輸入端連接， 升壓電容C2與任意一個整流二級管Dl、D2、D3和D4并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電磁感應燈，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路包括二極 管D5、D6、D7，電解電容C3和C4，所述電解電容C3負極串聯(lián)二極管D5后跨接于所述功率因 數(shù)校正電路高壓端和地端，所述二級管D7串聯(lián)電解電容C4正極后跨接于所功率因數(shù)校正 電路高壓端和地端；二極管D6 —端連接于電解電容C3與二極管D5節(jié)點，另一端連接于所述二級管D7與 電解電容C4節(jié)點。
3.根據(jù)權利要求1所述的電磁感應燈，其特征在于，所述高頻發(fā)生電路包括電阻R1、 R2、電容 C5、C6、C7、電感 L3、穩(wěn)壓二極管 D8、D9、D10、D11、M0S 管 Q1、Q2、二極管 D12 以及觸 發(fā)二極管DB1，所述電感L3具有第一繞組、第二繞組和第三繞組，第一繞組與第三繞組繞組 圈數(shù)相同、方向相反；所述電阻Rl和R2串聯(lián)后跨接于高頻發(fā)生電路高壓端與地端，電阻Rl和R2的節(jié)點為 觸發(fā)輸出端；MOS管Ql漏極連接于高頻發(fā)生電路高壓端，MOS管Ql源極與MOS管Q2的漏極連接， MOS管Ql源極與MOS管Q2的節(jié)點為高頻發(fā)生電路的高頻脈沖輸出點，且MOS管Q2源極連 接在高頻發(fā)生電路地端；二極管D12—端連接于觸發(fā)輸出端，另一端連接于所述高頻脈沖輸出點； 所述電感L3的第三繞組并聯(lián)電容C6后跨接于MOS管Ql的柵極和源極； 所述穩(wěn)壓二極管D8和D9反向串聯(lián)后跨接于MOS管Ql的柵極和源極。
4.根據(jù)權利要求3所述的電磁感應燈，其特征在于，所述觸發(fā)二極管DBl與所述電感 L3的第二繞組串聯(lián)跨接于觸發(fā)輸出端與高頻發(fā)生電路的地端；所述電容C5與所述電阻R2并聯(lián)跨接于觸發(fā)輸出端與高頻發(fā)生電路的地端； 所述電容C7與所述電感L3的第一繞組并聯(lián)后跨接于所述MOS管Q2的柵極與源極； 所述穩(wěn)壓二極管DlO與Dll反向串聯(lián)后跨接于所述MOS管Q2的柵極和源極。
5.根據(jù)權利要求1所述的電磁感應燈，其特征在于，所述功率輸出電路包括電容C8、 C9、電感L2，所述電容C8與電感L2串聯(lián)后一端連接在高頻脈沖輸出點、另一端連接在所述 無極燈管一端，電容C9與無極燈管并聯(lián)。
6.根據(jù)權利要求1所述的電磁感應燈，其特征在于，所述無極燈管為“A”型，所述無極 燈管包括頂部、兩個側部以及連接在兩個側部之間的空心橫梁，所述空心橫梁環(huán)上繞設有 驅動磁環(huán)，所述無極燈管的兩個側部分別一體化設置一個從無極燈管底端起朝無極燈管頂 部逐漸縮小的密閉腔體。
7.根據(jù)權利要求6所述的電磁感應燈，其特征在于，所述密閉腔體與空心橫梁連接處 至密閉腔體底部內部開設有空心槽，空心槽內設置有空心芯柱。
8.根據(jù)權利要求7所述的電磁感應燈，其特征在于，所述空心芯柱內放置銦網與汞齊。
9.根據(jù)權利要求6所述的電磁感應燈，其特征在于，所述無極燈管材料采用硼硅玻璃； 燈管內充滿由比例為氪氣90%體積、氬氣10%體積組成的混合氣體；充氣壓力為0. 28托。
10.根據(jù)權利要求6所述的電磁感應燈，其特征在于，所述無極燈管內壁涂有稀土基色 熒光粉，所述基色熒光粉中含有含汞10%的汞齊，汞齊額定溫度為90°C 150°C。
全文摘要
一種電磁感應燈，包括依次連接的與交流電源相連的升壓整流濾波電路、功率因數(shù)校正電路、高頻發(fā)生電路、功率輸出電路以及無極燈管，該升壓整流濾波電路中加入升壓電容，能將工作電壓最多升高一倍，保證燈管可靠啟動；功率因數(shù)校正電路采用逐流式無源功率因數(shù)校正電路，通過調節(jié)升壓電容的電容值，可以調節(jié)功率因數(shù)的值；高頻發(fā)生電路未采用現(xiàn)有技術中采用的專用集成電路及其配套電路，極大地簡化了鎮(zhèn)流電路。以此實現(xiàn)電路小型化，降低功率和造價。
文檔編號H01J61/35GK101998741SQ20101025263
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權日2010年8月13日
發(fā)明者宋曉勇, 曾祥緒, 計春雷 申請人:上海電機學院