荧光灯预热启辉专用电容器.pdf

本发明公开了一种给半桥式高频荧光灯能预热1秒钟以上启辉的两个脚专用电容器、特别是一种把新材料PTC作为电容器介质的瓷介电容器，用它去取代现有电子荧光灯的绦纶或聚丙烯启辉电容、就能对灯管实现几秒钟的预热而启辉。这种合理的预热启辉、能让灯管寿命成倍的延长，这已是不争的事实；即廉价节能灯长寿了，节能又省钱的关键解决了，这就为我国乃至全球开展推广节能灯、让1879年以来就为人类照明的白炽灯光荣退休提供可能。

1.一种能给半桥式高频荧光灯预热几秒钟而启辉的专用电容器，其特征是把用新材料PTC作为电容器介质的就叫PTC专用电容器，在常用瓷介电容芯片上又并联PTC电容芯片的就叫PTC专用电容器。2.按权利要求1规定的专用电容器，其特征是让专用电容器也含上了PTC参数，如居里点Tc、工作温度Tp、25℃时的标称电阻、与该电阻并联的标称电容，Tp态的绝缘电阻、与该电阻并联的Tp态标称工作电容等。3.按权利要求1规定的PTC专用电容器，其特征是弥补了用PTC为介质专用电容的耐压偏低、电容的负温度系数不太大的缺点。4.按权利要求2规定的专用电容器，其特征是专用电容器参数是通过调节PTC参数来的实现，如降低居里点Tc、缩小体积可减小专用电容的自耗，提高25℃时的标称电阻、或降低居里点Tc、可缩短对灯丝的预热时间等。5.按权利要求1、4规定的专用电容器，其特征是用两个脚的专用电容器去取代半桥式高频荧光灯现有的启振电容器、依靠瓷介电容的负温度系数特大、在PTC通电发热期间、其能由大变小的给灯丝预热几秒钟而启辉，这才能给灯管成倍的增寿。

荧光灯预热启辉专用电容器

本发明涉及一种半桥式高频荧光灯预热启辉的专用电容器、特别是一种把新材料PTC作为电容器介质的瓷介电容器。本发明还避免了用PTC组件预热灯管、灯丝电流是在逐渐变小时起辉的毛病。 

荧光灯充分的预热启辉，能成倍的延长灯管寿命，已成为专家们的共识。所以，领先推出半桥式镇流器的荷兰菲利浦公司，先后究制了UBA2014～2025等预热启辉的高性能荧光灯，都是将预热率频率选在100千赫以上，使启辉电容的容抗小、压降小、以提供灯丝的预热时间(均小于1秒)；还看了用IR2153、2520、2156、2166等集成块驱动的高级荧光灯，然而，在市售的高频荧光灯里，却很难找出它们的样品。这便说明，用集成块驱动、构造复杂、价格高昂的荧光灯，大多数用户是不欢迎的。给廉价荧光灯创新的有93年25期《电子报》、刊了《电子镇流器软启动用PTC》，他是用正温度系数热敏电阻的“开关”作用、给灯管预热启辉的，如附图的图1、图2。我看后只弄到彩电消磁电阻试了一下，就发现预热电流是逐渐变小而启辉的、即预热的灯丝在变冷时才启辉的毛病。 

梦想攻克荧光灯管早期发黑、以延长其寿命，这是我数十年以来的目标。有一次，将一个7瓦(实标20瓦)节能灯2n2的启辉电容焊掉，只用一个 的消磁电阻取代，使通电预热达2分钟才点亮灯管，于是点了一晚上、灯也正常；为了观察该预热电流大小的变化，给该电阻串入48伏0.1安的指示灯泡(附 图的图4)，通电时看到、前1分半钟，灯泡亮度稳定，是后半分钟逐渐变亮时启辉的。于是用4个该消磁电阻并联，再与一个6V0.7A的灯泡串联，去取代40瓦荧光灯中10n启辉电容(如图5)，一通电又看到了在后半分钟电流逐渐变大才启辉的现象。这就是做梦想找的预热电流变化方式，这就为成倍的延长灯管的寿命提供可能。为什么呢？因为我已测算出该PTC发热恒温后，就是2510PF的电容了，根据附图的图3(89年43期《电子报》PTC用于干燥机)、PCT常温下的介电常数更大，或许是居里点后的3倍，即25C时电容就是7530PF，则主要是利用它发热时、其电容由7530PF渐变为2510PF，而电流是由小变大的预热灯丝的；所以，给40瓦灯管预热启辉必要用4个该电阻并联、使通电初始电容必是30n、加热减小为十余n启辉、再经十余秒恒温、稳定的工作电容必是10n，能这么久的预热灯丝、你看多理想。因为每个或多个并联的PTC、都可等效为一个正温度系数的电阻和一个负温度系数电容(如附图图6中的C。)的并联，这两条曲线是互补的，所以，图6就是图4图5的等效工作原理图。软启动用的PTC是直径6×4毫米厚的圆片，Tp态的电容C。约400PF，用它组成PTC组件、像图1那样给40瓦灯管预热启辉，它只用了PTC由小变大的电阻、即电阻变大、预热电流变小，其电容C1+C。的变化、微乎其微。所以说，用PTC组件给灯管预热启辉，给灯管增寿的效果甚微。 

本发明的任务是要为简易电子镇流器提供一种灯管预热启辉的专用电容器，让廉价荧光灯的寿命也成倍的延长；即廉价节能灯长寿了，节能又省钱的关键解决了，这就为我国乃至全球开展推广节能灯、让1879年以来就为人类照明的白炽灯光退休提供可能。 

实现本发明制作的第一个方法、就是把符合如下表1的PTC材料当成电容 器介质，试制表1中5个型号的预热启辉专用、就称这叫PTC电容器，供电子荧光灯厂家选购。表1如下 

专用电容制作参考 

表1 

常用的瓷介电器是用绝缘良好的陶瓷作介质，在陶瓷片的两面都烧渗上银层的平行板(也有多层的)电容器。将彩电消磁电阻电木盖撬开、拿出电阻片，外貌就是个圆片状的平行板电容器，只是常温下测其电容要难一些。当PTC进入Tp恒温工作状态时、其电阻在10兆欧以上时，就容易测出 电阻Tp态电容是2510PF、其平行板截面是0.5cm2、PTC厚度是2mm，依此可求出Tp态的PTC电容等效介电常数 如下 

∵ C = 8.85 ϵS ( cm 2 ) · 10 - 12 d ( mm ) PF - - - ( 1 ) ]]>

∴ ϵ 2 = Cd 8.85 S · 10 - 12 = 2510 × 10 - 12 × 2 8.85 × 0.5 × 10 - 12 = 1134 ]]>

以上是工作温度Tp＝125℃时的介电常数1134，由附图图3可知、PTC常温下的介电常数更大，设25℃时的ε1是ε2的3倍，则ε1如下： 

3402就是制作表1中25℃时电容的依据。比如表1中Tp态是10n的电容器、25℃时必是30n，这就能算出表1中电容负温度系数α值、如下： 

∵C2＝C1(1-α)(t2-t1)    (2) 

( 1 - α ) = ( t 2 - t 1 ) C 2 C 1 = ( 125 - 25 ) 10 30 = 0.333 100 = 0.98907 ]]>

α＝0.01093即千分之10.93≈1.1％ 

教科书中规定，带绿色标志的瓷介电容，其负温度系数在1300×10-6左右，即温度每上升1℃、电容能减小千分之1.3左右。当代中国有温度每上升1℃、电容能减小千分之10.93的瓷介电容吗？于是，在我早年购回的“电子垃圾”里，找出一个0.047微法的橙色瓷介电容器，插入万用表的电容档，当25℃时，则得电容是61n；再用恒温电烙铁将该电容烫到225℃时，电容降到6n8(再冷至常温电容升至120n，怪吗？)，凭这不难算出该电容的负温度系数值α，如下 

( 1 - α ) = ( 225 - 25 ) 6.8 61 = 0.1115 200 = 0.98909 ]]>

∴α＝0.01091即千分之10.91≈1.1％ 

接着又测了一大把垃圾瓷介电容，它们的负温度系数都在1％左右，说明这 类瓷介的货原充足、好事；因为表1的预热启辉专用电容、要求电容的负温度系数 ！不过，用1％左右的也行。 

像彩色消磁电阻是用在“电压源”上，而荧光灯预热启辉好比是“电流源”。比如，用300欧电阻去顶替40瓦灯管时，其电流只是短路电流的0.8倍，这便算出表1中10n专用电容预热功Q，如下： 

Q＝RI2＝300×(0.46×0.8)2＝40.6瓦 

Q是无功与有功的合值，是连续的预热灯丝和PTC电容至启辉而减小的功率。 

表1的预热启辉时间：当室温高达40℃时、预热启辉时间不小于1秒，室温低到零下10℃时，预热启辉时间不大于5秒。因为预热时间与PTC电容的体积成正比、与介质25℃时标称电阻成反比。PTC电容的自耗是越小越好。表1的PTC电容的耐压要求很低，是以上面实验的消磁电阻、能正常工作为准，其耐压如下： 

Um＝270×1.414＝382V 

所以，表1的耐压填上400伏。如果PTC电容的耐压不但与PTC的厚度(2毫米)成正比，还与PTC25℃时的电阻成正比，则表1的单用PTC为介质的专用电容有成功的可能。因为把该新材料用作电容器介质，这是对PTC利用的新开发，道路不会平坦；再者，当好不容易弄到6V0.15A的灯泡、去顶替图4的48伏灯泡时，发现偏钛酸钡杂质半导体、即PTC为介质电容的负温度系数并不大。所以，表1中也考虑到了试制该专用电容器的第二种方法，如下。 

第二种试制方法是：给体积小、容量大、耐压高、负温度系数最大的BaTiO3瓷介电容芯片并联上能发热恒温的PTC电容芯片，只要两者的电容合计符合表1，就叫它 PTC专用电容器。其参考的制作方法：将偏钛酸生料、注入附图图7 (是图8电容芯片的剖面图)那样圆片状的模具内，该电容芯片外径a毫米、中心留1毫米的小眼C、圆片厚度d由厂家算出，圆片两面中心b是4毫米直径的斜面圆，当模内生料经干燥脱模后，再用PTC生料将其两面都是b直径的凹面填平，待成型后烧结好，就是一个a毫米直径、厚度一致的薄瓷片，在圆瓷片的两面、都烧渗上如图8斜线部分的银层、两面都烧上电极、用树脂封装，见议将封装好的专用电容器涂上紫色，其外型如图9所示。 

将如上这两种介质的电容合二为一，使它们的优缺点能互补。比如，图8中b’直径是2毫米，即PTC介质等效厚度是2毫米、耐压够了，专用电容也能照样的发热恒温了。偏钛酸钡电容具有体积小、容量大，耐压高的优点，只因负温度系数太大、交流自耗也大，几乎要被淘汰了；它与PTC电容一合并，工作恒温了、电容稳定了、其电容由大变小的变化被预热灯丝时利用了，使节能灯的瞬间启辉变为预热两、三秒钟启辉了，这是高级电子荧光灯也难实现的事。 

该专用电容器还有第三种制造方法吗？当然有，不过再说下去更是在孔子面前卖文章了，只 瓷介电容器厂、按本文的道理而生产表1中5个型号的专用电容器，要相信专业厂家的办法和实力。本发明就是要用两个脚的瓷介专用电容器、去取代电子荧光灯中现有的启辉电容器，主要是靠负温度系特大的瓷介电容、其 能在通电发热期间由大变小的给灯丝预热，这才能给灯管增寿，才为成倍的延长灯管寿命提供可能。