專利名稱：高功率因數(shù)雙管熒光燈鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于照明裝置附件。
眾所周知，熒光燈是一種常見的高光效光源。作為照明裝置，還包括鎮(zhèn)流器，啟動(dòng)器等附件(見附

圖1)。當(dāng)電源加上后，啟動(dòng)器S1、S2因輝光放電而形同閉合，使從電源流出的電流分別經(jīng)鎮(zhèn)流器B1和B2對(duì)燈管LP1和LP2的一對(duì)燈絲加熱，當(dāng)啟動(dòng)器受熱后雙金屬片突然斷開時(shí)，根據(jù)E＝-L (di)/(dt) ，從而在燈管兩端產(chǎn)生一高電壓，引起管內(nèi)低氣壓放電而啟動(dòng)燈管工作，這時(shí)由鎮(zhèn)流器限制燈管內(nèi)電流。線路總電流約是兩根燈管電流之和。
無論單燈管或雙燈管照明裝置中，目前廣泛使用的鎮(zhèn)流器主要是兩種即常見的電感式鎮(zhèn)流器和新近發(fā)展的電子鎮(zhèn)流器。傳統(tǒng)型電感鎮(zhèn)流器，可靠耐用，價(jià)格低廉，但笨重、功耗大、功率因數(shù)低;而新近發(fā)展的電子鎮(zhèn)流器，雖然輕巧、節(jié)電，但價(jià)格貴、可靠性不高，而且市售電子鎮(zhèn)流器幾乎均無預(yù)熱裝置，采用直接冷啟動(dòng)方式，故而造成燈管早期發(fā)黑，嚴(yán)重影響了燈管使用壽命。由于這些不足，所以電子鎮(zhèn)流器很難在近期取代傳統(tǒng)型電感鎮(zhèn)流器。
目前，工廠、機(jī)關(guān)、學(xué)校、商店、賓館正逐步采用單燈罩雙燈管照明方式，以提高照度，改善工作、生活、學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)又可減少照明裝置購置費(fèi)和安裝費(fèi)。實(shí)際上，這種雙燈照明裝置和單燈照明裝置并無不同，無非是把兩套照明裝置共裝在一個(gè)燈具內(nèi)而已。其笨重、功率因數(shù)低的缺憾更為突出，甚至吊鏈等不堪承重而常造成事故。
本發(fā)明采用附圖2、3、4、所示的電路和由此原理制成的產(chǎn)品，旨在克服和解決雙管電感式和電子式鎮(zhèn)流器各所呈現(xiàn)的缺點(diǎn)，以便提供一種重量輕、體積小、功耗低、無頻閃蜂音、可靠耐用，性能符合國家管形熒光燈鎮(zhèn)流器標(biāo)準(zhǔn)，而成本又低于電感鎮(zhèn)流器的高功率因數(shù)雙管熒光燈鎮(zhèn)流器。
本發(fā)明由組合電抗器[1]，容性電抗器[2]，感性電抗器[3]和啟動(dòng)電路[4]組成，其中啟動(dòng)電路可以是附圖2的形式，也可以是附圖3和附圖4的形式。現(xiàn)結(jié)合附圖2簡單地?cái)⑹銎涔ぷ髟?。?dāng)給附圖2電路加上電源后，電流經(jīng)組合電抗器[1]之N1、2繞組，容性電抗器[2]之C1、R1，燈管LP1一端燈絲，繞組N4，啟輝器S1，燈管LP1另一端燈絲構(gòu)成的回路。由于燈管未啟動(dòng)，電源電壓幾乎全部加在S1兩端，引起S1輝放閉合，此時(shí)LP1燈絲被預(yù)熱。與此同時(shí)，三極管BG導(dǎo)通，C2被短路，雙向可控硅BCR因沒有觸發(fā)電源而阻斷，從而LP2燈絲無法預(yù)熱而不能工作。隨后因S1受熱突然斷開時(shí)，LP1便啟動(dòng)工作。此時(shí)N1、N2和C2作為LP1工作時(shí)的鎮(zhèn)流器件。由于LP1工作時(shí)的管壓降低于啟輝器的非再閉電壓，啟輝器不再能工作，同時(shí)BG關(guān)斷，LP1的端電壓經(jīng)電阻R2向電容C2充電，當(dāng)C2充電到BCR觸發(fā)電壓時(shí)開始導(dǎo)通，BCR導(dǎo)通，S2輝放，這時(shí)電流經(jīng)N1、N3、B、S2、BCR和LP2兩端燈絲構(gòu)成的閉合回路，而對(duì)LP2燈絲預(yù)熱。同理，當(dāng)S2突然斷開時(shí)，啟動(dòng)LP2工作，此時(shí)N1、N3和B作為LP2工作時(shí)的鎮(zhèn)流元件。BCR因S2斷開而失電。由于時(shí)序啟動(dòng)電路的接入，一則保證了LP1、LP2工作，二則減小了啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流對(duì)電源的沖擊和向外界的電磁干擾。這種時(shí)序電路，除上述方法外，也可采用價(jià)廉的三位開關(guān)(見附圖3)，這種方法可靈活地根據(jù)環(huán)境要求選擇單管或雙管工作。附圖4電路中的時(shí)序電路僅由BCR和R2組成。
以上工作狀態(tài)，從簡化的圓圖分析，見附圖5，只要各個(gè)元件參數(shù)選擇合適，則可使線路電流與電壓近于同相，便可得到高功率因數(shù)鎮(zhèn)流特性。按本發(fā)明生產(chǎn)之產(chǎn)品，在同等燈功率的情況下，雙管工作時(shí)的線路電流甚至還小于原單管工作時(shí)的電流，例如40W+40W雙管工作時(shí)，220V時(shí)，總電流為0.4A，而40W電感鎮(zhèn)流器工作時(shí)，額定值為0.43A。從本發(fā)明產(chǎn)品的電流與電壓波形觀察中，總電流和電源的波形幾乎重合，而且波形接近于正弦波。
為了減輕重量和體積，電抗器[1]、[3]均由比常規(guī)20W-40W鎮(zhèn)流器鐵芯小1/3-2/3的鐵芯構(gòu)成。眾所周知，鐵芯的B＝F(N，I)之磁化曲線呈非線性。當(dāng)電源電壓為正弦波時(shí)，電流呈尖形波。此時(shí)對(duì)磁化曲線用近似的解析法分析如下μ(t)＝Umcoswt＝w (dφ)/(dt)φ(t)＝φmsinwti(t)＝a1φ+b1φ3+……式的w為角頻率，φ為磁通量，下標(biāo)m為最大值。經(jīng)轉(zhuǎn)換和推導(dǎo)可得i(t)＝I1msinwt+I3msin3wt+……式中I1m為基波分量最大值，I3m為三次諧波最大值。
如果用wt＝0、1/3π、 (π)/2 、 2/3 π、π代入，可以看到基波分量與三次諧波的最大值在π/2時(shí)重合，說明勢必會(huì)出現(xiàn)尖峰，而且φm越大，波形愈尖。
同理在由強(qiáng)性電介質(zhì)電容C組成的鎮(zhèn)流器中，由于具有與上相似的非線性特性q(u)，ic(t)＝ (dQ)/(dt) 和電感為鎮(zhèn)流器中μL(t)＝w (dφ)/(dt) 相似，故可作上述近似的解析法分析，會(huì)得到同樣的結(jié)論。這種尖形電流將會(huì)影響燈管的使用壽命，故在國家GB2313-80標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定峰值電流與有效值電流之比不能超過1.8。
為了得到合乎要求的電流波形，同時(shí)又能采用較小的鐵芯，采用如附圖2所示的組合電抗器。在組合電抗器中，用簡化的方法分析如下U(t)=L (di1)/(dt) + L (di2)/(dt)式中L為組合電抗器等效電感i1為流過N1、N3和B之電流i2為流過N1、N2和C之電流通常i1和i2相位相差α＝120，故可用迭加原理得到如下的電流表達(dá)式i(t)＝I11msinwt+I13msin3wt+I21msin(wt-120°)+I23msin3(wt-120°)+……如wt分別用0、 (π)/3 、 (π)/2 、 2/3 π、π代入，則可發(fā)現(xiàn)三次諧波i13和i23總是互相對(duì)消，電流的最大值為3]]>/2或3]]>/2。從發(fā)明實(shí)樣的燈管電流波形觀察中證實(shí)了上述的結(jié)論，其峰值電流與有效值電流之比約在1.6左右，低于GB2313-80標(biāo)準(zhǔn)(＜1.8)的要求。
由于組合電抗器的采用，消除了三次諧波平抑了電流的尖峰，并校正了因電抗器使用所產(chǎn)生的相位變化，故可采用強(qiáng)性電介質(zhì)電容和對(duì)鐵芯取用高磁通密度。另外因?yàn)橄驕p小了三次諧波，導(dǎo)致了渦流損耗和磁滯損耗降低，從而減小了鎮(zhèn)流器自身功耗;又因功率因數(shù)的提高，減小了流過線圈的電流，既降低了線損又可采用較細(xì)線徑，因此本發(fā)明能比傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器降耗一半左右，重量和體積也可小1/2左右。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn);
1、線路的功率因數(shù)接近于-(cosα≈0.96)，雙管工作時(shí)的線路電流略小于原單管工作時(shí)的電流;
2、在性能符合國家GB2313-80標(biāo)準(zhǔn)的情況下，功耗、重量和體積減小到原電感鎮(zhèn)流器一半左右，節(jié)約了大量的銅鐵等原材料，產(chǎn)品成本低于原電感鎮(zhèn)流器;
3、啟動(dòng)電壓低(約160V左右)，燈管熄滅電壓分別為120V和135V(此值遠(yuǎn)低于電感鎮(zhèn)流器)，可在電源電壓130V～260V劇烈波動(dòng)的環(huán)境下工作;
4、有極好的可靠性，鎮(zhèn)流器和燈管的使用壽命和原電感鎮(zhèn)流器相當(dāng)，并可適于惡劣環(huán)境下工作;
5、燈管工作時(shí)無頻閃和蜂音。
權(quán)利要求
1.高功率因數(shù)雙管熒光燈鎮(zhèn)流器，由組合電抗器1、容性電抗器2、感性電抗器3和啟動(dòng)電路4組成。作為40W+40W、36W+36W、30W+30W、20W+20W等直管形或環(huán)形熒光燈的鎮(zhèn)流裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在其組合電抗器具有三個(gè)繞組N1、N2、N3構(gòu)成。其繞組N2和繞組N1串聯(lián)后再和容性電抗器串聯(lián)，作為其中一根燈管LP1的鎮(zhèn)流裝置;其繞組N3和繞組N1串聯(lián)后再與感性電抗器串聯(lián)，作為另外一根燈管LP2的鎮(zhèn)流裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在也可在組合電抗器上增加一個(gè)輔助啟動(dòng)繞組N4，它和啟動(dòng)器(俗稱跳泡)S1串聯(lián)后并接在燈管LP1兩側(cè)的一個(gè)燈絲引線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在組合電抗器和感性電抗器由硅鋼片組成的鐵芯，其截面比同類同規(guī)格的電感鎮(zhèn)流器的截面小1/3-2/3，并留一定的氣隙組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在容性電抗器C1由非電解質(zhì)之強(qiáng)性電容組成，并與R1并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在啟動(dòng)電路用二個(gè)啟動(dòng)器S1、S2，其兩端分別直接接到燈管LP1、LP2兩側(cè)的燈絲上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在電路中也可用三位開關(guān)代替電源開關(guān)K，其中一位為空檔，二、三位分別接到兩根燈管燈絲中的一端上，公共點(diǎn)接到電源一端，以達(dá)到“全關(guān)”、“單管”、“雙管”三種工作方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在也可在權(quán)利要求6的啟動(dòng)電路內(nèi)，啟動(dòng)器S2和雙向可控硅BCR串聯(lián)后接到燈管LP2兩側(cè)的燈絲上，其門級(jí)通過電阻R接到BCR之T1或T2極上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在也可在權(quán)利要求6的啟動(dòng)電路內(nèi)，接入由雙向可控硅BCR、三極管BG1、二極管D1-D2、電阻R1-R5及電容C2組成的時(shí)序啟動(dòng)電路。雙向可控硅BCR和啟動(dòng)器S2串聯(lián)，R2-R5、C2和D1-D2組成BCR門極觸發(fā)電路。
全文摘要
本發(fā)明雙管熒光燈鎮(zhèn)流器，由組合電抗器、容性電抗器、感性電抗器和啟動(dòng)電路組成。適用于40W+40W、30W+30W、20W+20W等直管形或環(huán)形熒光燈雙管工作。它克服了電感鎮(zhèn)流器笨重、功率因數(shù)低、啟動(dòng)困難和功耗大的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B41/02GK1069156SQ9110525
公開日1993年2月17日 申請(qǐng)日期1991年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月28日
發(fā)明者陸文才 申請(qǐng)人:陸文才