專利名稱:一種柔啟動(dòng)的燈管限流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型是有關(guān)一種柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,特別是有關(guān)一種具有為燈管的燈絲在燈管啟動(dòng)前提供足夠預(yù)熱時(shí)間,以延長燈管壽命的電路結(jié)構(gòu)。
電子式燈管限流裝置是目前熱門的研發(fā)產(chǎn)品,其具有高頻不閃爍、體積小質(zhì)量輕,高效率、省電等特性,成為傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器(balast)所不及。
但市面上的燈管限流裝置大都對(duì)燈管壽命有不利的影響。因目前使用的燈管大都為“熱陰極啟動(dòng)型”的燈管,必須先將燈絲預(yù)熱再啟動(dòng)燈管點(diǎn)亮,才不至使涂布在燈絲上的碳酸鹽化合物(如碳酸鋇),因燈絲未先預(yù)熱就以高頻高壓強(qiáng)行啟動(dòng)燈管點(diǎn)亮,使燈絲上的碳酸鹽化合物被大量揮散至燈絲周圍管壁上,不但造成燈管兩端黑化影響照明,也使燈絲上活潑的碳酸鹽類因數(shù)量驟減,造成燈管在啟動(dòng)過程沒有碳酸鹽類之助,不易游離釋出電離子,而使燈管提早老化。
圖1即為燈絲熱度和啟動(dòng)燈管所須電壓的關(guān)系圖,由圖可知燈絲預(yù)熱越充分,所須電壓越低,因而對(duì)燈管的損害也越小。
一般燈管限流裝置的電路原理如圖2a所示,其包括一電源供應(yīng)電路11及交換電路12所組成的整流交換電路,電源供應(yīng)電路11將外部交流電轉(zhuǎn)換為一穩(wěn)定直流電壓V0,交換電路12將該穩(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓VOUT供給一負(fù)載部分13,負(fù)載部分13包含有一和燈管131串接的電流儲(chǔ)存裝置L1及一和燈管131并接的電壓儲(chǔ)存裝置C1,另外包含一串接電容C2,其中L1、C1用來構(gòu)成一振蕩回路接受該高頻電壓予以振蕩升壓以啟動(dòng)燈管131,待燈管131啟動(dòng)點(diǎn)亮后不再須要高壓,故L1會(huì)轉(zhuǎn)為和C2振蕩以維持燈管131持續(xù)發(fā)亮。通常L1為一電感,而C1、C2則各為電容并且C2的電容值遠(yuǎn)大于C1。當(dāng)燈管131未點(diǎn)亮?xí)r,燈管131阻抗極高,L1和C1用作LC振蕩產(chǎn)生一高頻高壓加于燈管131兩端,使燈管131內(nèi)電離子活化產(chǎn)生輝光放電而啟動(dòng)點(diǎn)亮。當(dāng)燈管131點(diǎn)亮后燈管131阻抗下降,C1呈短路,L1轉(zhuǎn)和C2用作LC振蕩,因C2的電容值遠(yuǎn)大于C1,故振蕩所產(chǎn)生的高壓遠(yuǎn)較前者為低,其雖不足以啟動(dòng)燈管131但確足以使已啟動(dòng)的燈管131持續(xù)放電發(fā)亮。圖2b即為一般燈管限流裝置燈管131啟動(dòng)前后的兩端電壓,點(diǎn)A、B間為啟動(dòng)期間,點(diǎn)B后為啟動(dòng)后持續(xù)發(fā)亮,由圖可看出燈管131啟動(dòng)時(shí)的高電壓。前述的一般燈管限流裝置在于一通電(Turn on)即振蕩至高壓以強(qiáng)迫啟動(dòng)燈管131而未考慮到燈絲預(yù)熱,往往會(huì)造成燈管131損壞。
基于對(duì)燈絲預(yù)熱的考量,便出現(xiàn)了如圖3設(shè)計(jì)的燈管限流裝置,采用在C1并聯(lián)一熱敏電阻(PTC)20來作一簡(jiǎn)單預(yù)熱,利用熱敏電阻20在低溫為低電阻的特性使C1暫時(shí)短路,此時(shí)L1只能和C2用作LC共振,如前所述其所產(chǎn)生的電壓不足以啟動(dòng)燈管。隨著電流流過燈絲及PTC,燈絲及熱敏電阻20皆被加熱,當(dāng)熱敏電阻20溫度上升阻值變大,L1將和C1振蕩以產(chǎn)升高壓而將燈管啟動(dòng)。這效果雖較一般燈管限流裝置有改善,但燈絲預(yù)熱仍顯不足,仍會(huì)有大量碳酸鹽類揮發(fā)至管壁上,且熱敏電阻20本身會(huì)消耗功率,不但增加能量損耗也降低燈管限流裝置的效率。
另有一種設(shè)計(jì)如圖4所示,仍是在燈管限流裝置于通電(Turn on)后先使在電容C1短路,L1和C1無法共振,不同處只是在電容C1并接一延遲電路30以替代PTC,利用MOSFET Tr1的延遲關(guān)閉而獲得一燈管預(yù)熱時(shí)間以預(yù)熱燈絲,由于電容C1兩端系高頻高壓,故該電路須另加一整流器Db,以產(chǎn)生直流電源供后端電路使用。此方法雖能充足預(yù)熱燈絲且不造成過多功率損耗,但電路過于復(fù)雜且成本高,尤其在多燈管系統(tǒng)中必須每支燈管各別設(shè)置一套極為不經(jīng)濟(jì)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種燈管限流裝置,使燈管在啟動(dòng)前有足夠燈絲預(yù)熱時(shí)間,以達(dá)到柔啟動(dòng),延長燈管壽命且不造成多余功率損耗。
本實(shí)用新型的另一目的是提供一種燈管限流裝置,其具有柔啟動(dòng)的功能,其電路簡(jiǎn)單,且在多燈管系統(tǒng)中只須設(shè)置一套。
本實(shí)用新型提供一種柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,包括一電源供應(yīng)電路,用以產(chǎn)生一穩(wěn)定直流;一交換電路,將該穩(wěn)定直流電壓振蕩轉(zhuǎn)換為高頻電壓;一負(fù)載部分,接受該高頻電壓予振蕩升壓以啟動(dòng)燈管,其包括一電流儲(chǔ)存裝置,系和燈管串接;一電壓儲(chǔ)存裝置,系和燈管并接;其中該交換電路包含一定時(shí)開關(guān)并且該交換電路具有兩個(gè)振蕩頻率,當(dāng)電流導(dǎo)通時(shí)該定時(shí)開關(guān)會(huì)控制該交換電路先以第一振蕩頻率工作一段時(shí)間以產(chǎn)生具有第一高頻之高頻電壓作為燈管預(yù)熱時(shí)間,待燈管預(yù)熱時(shí)間完成后則切換至第二振蕩頻率以產(chǎn)生具有第二高頻之高頻電壓。
下面將結(jié)合實(shí)施例參考附圖對(duì)本實(shí)用新型的目的特征及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為燈絲熱度和啟動(dòng)燈管所須電壓的關(guān)系圖;圖2a為一般燈管限流裝置的結(jié)構(gòu)圖;圖2b為一般燈管限流裝置啟動(dòng)前后的燈管兩端電壓圖;圖3為習(xí)知燈管限流裝置結(jié)構(gòu)圖;圖4為習(xí)知另一種燈管限流裝置結(jié)構(gòu)圖;圖5為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖;圖6為本實(shí)用新型中的定時(shí)開關(guān)一實(shí)施例電路圖;圖7為本實(shí)用新型的電路圖;圖8為本實(shí)用新型應(yīng)用于兩管系統(tǒng)時(shí)的實(shí)測(cè)特性。
如前所述習(xí)知的預(yù)熱燈絲的做法都是在燈管的并聯(lián)電容C1上再并接一延遲電路或電阻,但因電容C1兩端有高頻高壓存在,因此所需的電路不是復(fù)雜就是造成大功率損耗且影響燈管限流裝置特性。請(qǐng)參照?qǐng)D5,本實(shí)用新型不同于習(xí)知的作法,系利用LC振蕩電路在不同振蕩頻率會(huì)產(chǎn)生不同高壓的原理來控制燈管預(yù)熱。如圖所示,燈管系利用電感L1和電容C1振蕩所產(chǎn)生的高壓來啟動(dòng),然而LC振蕩電路在設(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)振蕩時(shí)將獲得一較高的頻率響應(yīng),于是燈管兩端所得到的高壓最大,若高于設(shè)計(jì)頻率范圍則頻率響應(yīng)下降,所得的高壓會(huì)減小。因此本實(shí)用新型的交換電路52具有兩個(gè)振蕩頻率以產(chǎn)生不同頻率的高壓,另包含一定時(shí)開關(guān)54用來控制交換電路52,當(dāng)燈管限流裝置通電時(shí)(Turn on)會(huì)先控制交換電路52以一較高的第一振蕩頻率振蕩一段時(shí)間,在此段時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的高頻電壓VOUT其頻率(稱之為第一高頻)較高。將該具有第一高頻的高頻電壓VOUT送入L1、C1用作LC振蕩,將使此LC電路在較設(shè)計(jì)頻率為高的頻率下振蕩而造成所產(chǎn)生的高壓不足以啟動(dòng)燈管,雖然燈管未被啟動(dòng)但電流仍流過燈絲而將其預(yù)熱,因此這段時(shí)間就成為燈管預(yù)熱時(shí)間。在這一段時(shí)間完成后,定時(shí)開關(guān)54將控制交換電路52于較低的第二振蕩頻率振蕩,此時(shí)所產(chǎn)生的高頻電壓VOUT其頻率(稱之為第二高頻)較低。將該具有第二高頻的高頻電壓VOUT送入L1、C1用作LC振蕩,將使此LC電路回復(fù)在設(shè)計(jì)頻率下振蕩而產(chǎn)生足夠的高壓以啟動(dòng)燈管。圖6a為交換電路及定時(shí)開關(guān)部分的實(shí)施例。其中交換電路62a由二晶體管T1、T2及振蕩器S1所阻成,振蕩器S1可以使用555振蕩器。S1觸發(fā)T1、T2使做交換開閉而將穩(wěn)定直流V0交換為高頻電壓VOUT。振蕩器S1的振蕩頻率由R1及C61、C62所組成的RC電路而定,因此該RC電路的時(shí)間常數(shù)決定了VOUT的頻率。定時(shí)開關(guān)64a由晶體管T3及電阻R2、電容C64構(gòu)成的RC電路所組成。當(dāng)電流導(dǎo)通(Turn on),C64充電未足,則T3不導(dǎo)通,此時(shí)C61及C62的總電容為C61×C62/(C61+C62);一段時(shí)間后C64充電完成,T3導(dǎo)通造成C52短路,此時(shí)C61及C62的總電容為C61,由于C61>C61×C62/(C61+C62)故在T3不導(dǎo)通時(shí)所得到的高頻電壓的頻率(第一高頻)將較T3導(dǎo)通后(第二高頻)為高,若對(duì)C61及C62選擇適當(dāng)電容值,則第一高頻將高于設(shè)計(jì)頻率范圍而使LC電路響應(yīng)效率下降,此時(shí)燈管兩端的高壓將不足而暫時(shí)無法啟動(dòng),而得致一燈管預(yù)熱時(shí)間。當(dāng)然,定時(shí)開關(guān)也可用繼電器(Re1ay)、DIAC等其他等效電路所組成。圖6b為交換電路及定時(shí)開關(guān)部分的另一實(shí)施例,其動(dòng)作原理和前例類似,只是交換電路中的電容C61、C62為并聯(lián),而定時(shí)開關(guān)64b會(huì)控制使C62斷路改變總電容值,進(jìn)而影響高頻電壓的頻率。另外,改變電阻R1以兩個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)電阻替代,也可以達(dá)到同樣效果。又振蕩器S1也可使用石英振蕩器,例如可以使用兩個(gè)不同頻率的石英振蕩器,而以定時(shí)開關(guān)切換。
圖7為本實(shí)用新型的電路圖。整流裝置10、第二電流儲(chǔ)存裝置L11、切換開關(guān)T1、第二電壓儲(chǔ)存裝置C11、第二電流方向限制裝置D11組成電源供應(yīng)電路11,其中第二電流儲(chǔ)存裝置L11、切換開關(guān)T2構(gòu)成一充電回路,第二電壓儲(chǔ)存裝置C11、第二電流方向限制裝置D11構(gòu)成一升壓回路。外部交流電經(jīng)整流裝置10整流后送至第二電流儲(chǔ)存裝置L11,當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí),該充電回路呈通路狀態(tài),電流流過L11將其充磁儲(chǔ)存電能后經(jīng)T2而接地;當(dāng)T2不導(dǎo)通時(shí),該充電回路呈斷路狀態(tài),L11便將所儲(chǔ)存電流向升壓回路放出而對(duì)C11充電,D11限制電流方向,因此L11只能對(duì)C11作單向充電遂在A點(diǎn)得至一穩(wěn)定直流電壓V0。該直流電壓V0經(jīng)由晶體管T1、T2所組成交換裝置72轉(zhuǎn)換為高頻電壓供應(yīng)負(fù)載部分以啟動(dòng)燈管。定時(shí)開關(guān)74由晶體管T3、電阻R2及電容C64組成,當(dāng)限流裝置通電(Turn on)后穩(wěn)定直流V0對(duì)R2、C64所構(gòu)成的RC電路充電,在充電初期T3的基極為低電位,T3不導(dǎo)通,C61、C62的總電容為C1×C2/(C1+C2)<C1,故交換電路62將以一較高的頻率振蕩而得一頻率較高的高頻電壓,其頻率將高于電感L1及電容C1所組成的LC電路的設(shè)計(jì)頻率范圍,故將使該LC電路的響應(yīng)效率下降而于燈管兩端得一電壓較低的高壓,此電壓不足啟動(dòng)燈管但電流仍流經(jīng)燈絲而將燈絲加熱。隨著C64漸漸被充電,T3的基極電壓升高終使T3導(dǎo)通,于是C62被短路,C61、C62的總電容為C1,交換電路62將以一較低的頻率振蕩而得一較低頻的高頻電壓,其頻率將落入電感L1及電容C1所組成的LC電路的設(shè)計(jì)頻率范圍,故將使該LC電路的響應(yīng)效率上升而于燈管兩端得一足以將燈管啟動(dòng)的高壓。
本實(shí)用新型以簡(jiǎn)單線路達(dá)成確能預(yù)熱燈管的效果,經(jīng)測(cè)試啟動(dòng)超過一萬次仍不會(huì)造成燈管黑化,并且仍能保有優(yōu)良特性不會(huì)造成無謂的功率損耗,圖8即為本實(shí)用新型應(yīng)用于兩管系統(tǒng)時(shí)的實(shí)測(cè)特性。綜上所述,本實(shí)用新型整體電路簡(jiǎn)潔實(shí)用,確能達(dá)到預(yù)熱燈管的效果。
唯上所述,僅本實(shí)用新型的實(shí)施例,故凡應(yīng)用本實(shí)用新型的精神所為之均等變化。皆不脫離本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其包括一電源供應(yīng)電路,用以產(chǎn)升一穩(wěn)定直流;一交換電路,將該穩(wěn)定直流電壓振蕩為高頻電壓;一負(fù)載部,接受該高頻電壓予振蕩升壓以啟動(dòng)燈管,其包括一電流儲(chǔ)存裝置,系和燈管串接;一電壓儲(chǔ)存裝置,系和燈管并接;其特征在于,該交換電路包含一定時(shí)開關(guān)并且該交換電路具有兩個(gè)振蕩頻率,當(dāng)電流導(dǎo)通時(shí)該定時(shí)開關(guān)會(huì)控制該交換電路先以第一振蕩頻率工作一段時(shí)間以產(chǎn)生具有第一高頻之高頻電壓作為燈管預(yù)熱時(shí)間,待燈管預(yù)熱時(shí)間完成后則切換至第二振蕩頻率以產(chǎn)生具有第二高頻之高頻電壓。
2.如權(quán)利要求1的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該電流儲(chǔ)存裝置系為一電感,該電壓儲(chǔ)存裝置為一電容,該電感及電容構(gòu)成一LC振蕩回路接受該高頻電壓,以產(chǎn)生LC振蕩電壓。
3.如權(quán)利要求2的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該第一高頻的值等于該第一振蕩頻率且該第二高頻的值等于該第二振蕩頻率。
4.如權(quán)利要求3的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該第一振蕩頻率系大于該第二振蕩頻率。
5.如權(quán)利要求4的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該第二振蕩頻率系為該LC振蕩回路之設(shè)計(jì)頻率。
6.如權(quán)利要求5的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該交換電路包含一振蕩器。
7.如權(quán)利要求6的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該振蕩器連接有一RC電路以決定該振蕩器的振蕩頻率。
8.如權(quán)利要求7的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該RC電路具有復(fù)數(shù)個(gè)電容。
9.如權(quán)利要求8的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該復(fù)數(shù)個(gè)電容為串聯(lián)或并聯(lián)。
10.如權(quán)利要求9的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該復(fù)數(shù)個(gè)電容為二個(gè)串聯(lián)電容。
11.如權(quán)利要求10的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,一個(gè)電容和該定時(shí)開關(guān)并接。
12.如權(quán)利要求11的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該定時(shí)開關(guān)包含一晶體管及一RC電路,其中該晶體管和該二個(gè)串聯(lián)電容中的一個(gè)電容并接。
13.如權(quán)利要求7的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該定時(shí)開關(guān)包含一繼電器。
14.如權(quán)利要求8的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該RC電路具有復(fù)數(shù)個(gè)電阻。
15.如權(quán)利要求14的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該復(fù)數(shù)個(gè)電阻為串聯(lián)或并聯(lián)。
16.如權(quán)利要求15的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該定時(shí)開關(guān)包含一繼電器。
17.如權(quán)利要求6的柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,其特征在于,該振蕩器為石英振蕩器。
專利摘要一種柔啟動(dòng)的燈管限流裝置,具有一電源供應(yīng)電路,用以產(chǎn)生一穩(wěn)定直流;一交換電路,將該穩(wěn)定直流電壓振蕩轉(zhuǎn)換為高頻電壓;一負(fù)載部分,接受該高頻電壓予以振蕩開壓、啟動(dòng)燈管,該負(fù)載部分包括電流儲(chǔ)存裝置系和燈管串聯(lián)及電壓儲(chǔ)存裝置系和燈管并聯(lián)構(gòu)成一振蕩回路。其中,當(dāng)電流導(dǎo)通該交換電路時(shí)會(huì)先產(chǎn)生具有第一高頻的高頻電壓以預(yù)熱燈管,待預(yù)熱時(shí)間過后,則切換為產(chǎn)生具有第二高頻的高頻電壓,交換電路包括一定時(shí)開關(guān)。
文檔編號(hào)H05B41/24GK2313356SQ97211059
公開日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1997年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月17日
發(fā)明者陳志宏 申請(qǐng)人:創(chuàng)鴻科技股份有限公司