[发明专利]高效的荧光管电子镇流器

说明书

本专利申请的主题涉及一个有意义的领域(荧光灯装置电子镇流器中的电压馈电谐振)。这是个与各种其他已发表专利相同的有意义领域。了解这些专利中的两个会对在该领域基础有限的读者有所帮助。为此理由，作为参考在此特编入美国专利5,008,596(R.Kastl等，1991年4月16日)和5,349,270(U.Roll等，1994年9月20日)。

荧光照明的许多优点(例如，低功耗，长寿命)近年来刺激了利用倒相器的电池工作灯(臂如说，用于野营)和定为拧入式的标准白炽灯的取代品的小型荧光灯装置的发展，甚至在过去常用古老的磁镇流器的线路工作应用(例如，在建筑物中架空固定安装的照明装置)中，磁镇流器也已开始注意其用电子镇流器替代(当然在小型的荧光替代白炽灯的装置中也发现电子镇流器)。因此，在电子镇流器方面已有很大的商用意义。为一般地介绍镇流器必须做什么以及各种解决这样镇流器的途径，可参见明显易读又提供信息的Motorola应用记条AN10 49D(1990，1994)。从编入的专利中可得到另外的背景。本发明的主题涉及该应用记录称之为“电压馈电谐振电路”型的电子镇流器。

尽管已进行了所有的研制，但仍有改进的余地。首先，电路应该是效率高的。效率有许多含义。减少热量允许较长的元件寿命和增加电路配置的灵活性，以便产生其他方法所不能的情况。当所加的功率是正弦的和相当高的频率时，臂如说，50KHz时，荧光泡其本身对于到此给定的功率输入似乎产生更强的光。不幸，对于，臂如说，F40T12所需要的正弦波是基本的；大概750 VRMS启动它，一旦启动大约其一半保持它运转。在这样条件下保持正弦波的畸变很小不是无关重要的，尤其因为荧光管不是个简单的电阻性负载。最后，如果不包含专门机构来予热电极以协助调节管中的水银蒸汽，管子会是很难启动的，或者会阻止从启动状态向工作状态过渡。如果通常的电压馈电电子镇流器能被改进得更有效，有畸变更小的正弦输出，不藉助任何单独用于予热电极的“启动器”而可靠地启动，这会是合乎需要的。

空气间隙电感和电容组成其本身与荧光管串联的串联谐振。合成的串联谐振网络固定地连接到DC电源的一侧(+)，而另一端在DC电源的那个(+)侧和DC电源的另一侧(-)之间切换。切换与谐振电路中流通电流的半周不同的极性同步地发生。分相器激励变压器的初级线圈与谐振电路中的电流串联，该变压器有单独的为控制FET开关进行上述切换的调相次级线圈，并且为确定用其切换谐振电路的占空度选择该变压器的匝数比。对于其整个相关半周期，切换端连接到DC电源的一端(+)。考虑到比该其余半周期小得多，切换端连接到DC电源的另一个(-)侧以给串联谐振电路储存能量和补充在荧光灯中消耗的能量。在该其余半周期的余下部分两个FET都不闭合，而电流流经旁路连接到DC电源+侧的FET的二极管。空气间隙电感通过减小激励灯的正弦波电压的畸变帮助启动和改进效率。

图1是用于荧光灯的电子镇流器的局部原理图。该镇流器利用了电压馈电谐振电路，并体现了本发明。

现在参照图1。在图1上示出应用电压馈电谐振电路的用于荧光灯电子镇流器的电路1的局部原理图。企图使电路1经适当的全波整流和滤波(还可包括电压倍增)以及用EMI(电磁干扰)滤波直接由AC电源的线电压工作。电源整流和滤波以及EMI滤波完全是常规的，为简洁起见已被省略。还会认识到，如果需要，电路1也可由电池供电DC到DC转换器来运转。

我们将简短地讨论电路1的一般工作，然后集中于其中发现的改进之处。DC电源的正侧加到线2(V+)，而负侧加到线3(V-)。电容C₁(4)只是附加的滤波，而且可以认为是省略的电源和EMI滤波器的扩展。

荧光灯FL₁33，它可以是个F40T12，与C₇32并联，这个并联组合与C₅31、C₆30和L₁24串联。在开灯时，灯33有几兆欧的阻抗，并当遇到跨在较小值的C₇32上出现的高电压时点燃。一旦灯FL₁33启动或者接通时，这个串并联组合实际只成为一个串联组合，因为对于所有实际场合C₇32此时被灯33的低阻抗(200-300欧)短路。这个串联组合与L₁24谐振，在下文称作“串联谐振电路”。