干簧管启辉器和屏极式灯管、硅钢片镇流器组成的荧光灯.pdf

本发明涉及电光源照明技术。
    涉及荧光灯的专利和专利申请很多，仅国内就达千件以上，其中涉及荧光灯调控装置（启动或/和限流装置）的约占80%，后者中以电子镇流器为代表的电子式调控装置过半;作者也在这方面作过探索并先后申请了五件专利（申请号89103937.6、93206853.7、93216063.8、94200319.5、94201140.6），其中涉及一种屏极式荧光灯管，即用无电阻的屏板式电极取代现有的荧光灯管的灯丝、避免灯丝断落造成寿命终结以追求亟长的灯管寿命;纵观各种荧光灯，包括硅钢片镇流器、氖泡式启辉器、灯丝式荧光灯管的传统的荧光灯，电路最简，零部件最少，价格最廉，可靠性最好（只要镇流器不是粗制滥造的而是符合技术标准的以及供电电压不是持续的大幅度的超额），以电子镇流器为代表的电子式荧光灯相比之下，在可靠性和价格两方面处于劣势，而且由于半导体器件的热容量小、瞬间即会损坏的固有特性，在可靠性方面的劣势不会改变，传统的荧光灯的主流地位还将延续。

    传统的荧光灯有三大缺点：启动性能差，在低气温或/和低供电电压时甚至不能启动;供电电压降低时，灯电流/灯亮度急剧下降甚至灯灭，低气温时尤然;荧光灯管的寿命有限。本发明地目的是，由新型启辉器和屏极式荧光灯管、硅钢片镇流器组成新型荧光灯，克服传统的荧光灯的上述三大缺点。

    附图1是干簧管启辉器和屏极式灯管、硅钢片镇流器组成的荧光灯的电路图，AC表示交流电源，K为灯开关，ZL为硅钢片镇流器，YD为屏极式荧光灯管，YD′为灯丝式荧光灯管，后者的每一端的灯丝的两个引出脚通过其荧光灯管管座的两簧片并联使用，图中表示对两种荧光灯管兼容，虚线方框内的SJ为干簧管启辉器，其中JAGZR是兼有热继电器功能的转换式干簧管，其动簧片2采用热双金属片即两种热膨胀系数不同的金属片的结合且其中至少有一种为软磁金属片以保持干簧管功能，其中热膨胀系数较大的金属片位于靠近常闭定簧片1的一侧，热双金属片连接加热电阻r，r的另一端引出管外即3脚，干簧管与套在管外的线圈L组成干簧继电器，开灯后即K合后，交流电流通过ZL、簧片1和2、L，当电流瞬时值增大到某设定值以上时，L的磁通使干簧管“吸合”即动簧片2离开常闭定簧片1而吸向常开定簧片4，于是ZL产生很高的脉冲电压并击穿YD，ZL存贮的能量释放到YD，但此时L电流迅速衰减，于是开关管“释放”即复位，并再重复上述过程，即动簧片2频繁的振动，类似于机械斩波器（机械振荡器），YD被频繁的触发，其管压降下降、灯电流有效值上升，其间电阻r通过灯电流而发热，加热并致使动簧片2即热双金属片升温变形，最后离开簧片1，此时YD已被充分触发，灯电流趋于稳定，并继续通过电阻r加热动簧片2使之最后接触簧片4并保持此状态，L被短路，防止簧片2的颤动，至此启动过程结束，此后稳定运行的情况与传统的荧光灯相同，C的作用是在干簧管“吸合”过程中，簧片2离开簧片1而未吸至簧片4的瞬间，L的电流有所延续，并使L不产生高脉冲电压以免其线圈内部击穿;采用非热继电器方案实验时，曾观察到供电电压较高、气温低于10℃时，启动很快结束，但灯管有光闪烁且不能自行消除的现象，因此在干簧管中增加热继电器功能、使启动时间稍有延长，干簧管的动簧片2即热双金属片的升温变形至动作的时间与灯电流的有效值和气温有关，并有热惰性，精确的设计热继电器可保证在各种情况下启动时灯管的充分触发;干簧管启辉器作成独立的园柱形组件，其底部有三个引出脚即T1、T2、T3且相互间距不对称，该组件通过其引出脚插接到与之配套的插座上即插孔Z1、Z2、Z3上，为方便工厂装配和用户接线，荧光灯上还安装一个包括4个接线柱即J1、J2、J3、J4的接线排。

    附图2中，增加一只转换式干簧管JAGZ及其线圈L2组成的干簧继电器，供电电压经D的半波整流（R限流）、C2滤波后供给L2平滑的直流电流，ZL的线圈有一个抽头，供电电压较低时，簧片5、6通路（如图所示），ZL的线圈的一部分被接入电路、电感量较小，对供电电压较低导致的启动性能和灯亮度的下降甚至灯灭进行补偿，当供电电压达某设定值以上时，JAGZ“吸合”即簧片6、7通路，ZL的全部线圈被接入电路、电感量较大;双圈互感式高频阻流圈B和电容器C3、C4组成桥式高频滤波网路，以减免荧光灯启动和运行时产生的谐波干扰，交流电源从J1、J2接入。此种荧光灯的性能很完善，成本稍有增加。

    氖泡式启辉器也具有热继电器功能，但其触点断路的时机与镇流器的电流瞬时值没有联系、具有随机性，即断路时镇流器存贮的能量（W=1/2I2L）也即对荧光灯管的瞬时触发功率没有保证，一次触发失败又得重新开始，触点动作往往要重复数次（动作周期也长）才能启动成功，在低气温或/和低供电电压时氖泡不能击穿或因氖泡电流小即加热功率小而完不成触点动作，造成不能启动，荧光灯形同虚设;本发明中的干簧管启辉器，干簧管是在电流瞬时值达某设定值以上时产生断路动作，此时镇流器存贮的能量（镇流器的电感量比电子式调控装置中的振荡变压器的电感量大2～3个数量级）即对荧光灯管的瞬时触发功率相当大，产生的脉冲电压很高，且触发频率相当高，故启动性能很好，能够保证不利用热电子发射的“冷启动”的成功，为启用屏极式荧光灯管创造了条件，而后者由于取消了灯丝，其寿命亟长，即使配用灯丝式荧光灯管，因启动时灯丝不通电预热以及灯丝断裂后仍可继续使用，其寿命也有相当的延长;附图2所示的荧光灯，又对供电电压较低导致的启动性能和灯亮度的下降甚至灯灭进行了补偿;综上所述，本发明克服了传统的荧光灯的上述的三大缺点;本发明未用半导体器件（附图1）或只采用了一只过流倍数相当大的二极管（附图2），保持了传统的荧光灯的可靠性好的优点;总之，本发明的两种荧光灯，具有竞争荧光灯换代产品的优势。