專利名稱：直流熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流熒光燈，尤其是一種用在太陽能戶用光伏電源系統(tǒng)中的直流熒光燈。
背景技術(shù)：
通常的，在太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等直流電源使用的熒光燈，一般采用逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，所述的逆變電路采用振蕩電路，振蕩電路的輸出端連接一個(gè)變壓器，變壓器起升壓作用，其輸出端連接到熒光燈管上起輝發(fā)亮。如專利號(hào)是94215005.8，專利名稱是高效節(jié)能直流熒光燈的實(shí)用新型專利，公開了一種采用雙晶體管推挽逆變電路作為振蕩電路，將低壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電來點(diǎn)亮熒光燈管；如專利號(hào)是96203481.9，專利名稱是一種長壽直流熒光燈的實(shí)用新型專利，由三極管、一個(gè)電位器、兩個(gè)電容以及一個(gè)電感線圈組成的自激振蕩器，振蕩器與一個(gè)繞組雙線并繞的變壓器耦合，變壓器的輸出端與燈管連接，為了避免冷起輝對(duì)燈絲的損害，設(shè)置了燈絲預(yù)熱電路，延長了燈管的壽命。但是還存在這一下的缺點(diǎn)1、振蕩電路的三極管起到開關(guān)的作用，在振蕩過程中三極管的轉(zhuǎn)換損耗比較大，三極管的使用壽命比較短，熒光燈的使用壽命比較短；2、提出了燈絲預(yù)熱電路，在開關(guān)接通后直接加熱燈絲，可以實(shí)現(xiàn)熱起輝，但是預(yù)熱電路的電流較大，對(duì)燈絲有損耗。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中振蕩電路的轉(zhuǎn)換損耗較大、使用壽命比較短的不足，本實(shí)用新型提供了一種直流熒光燈，采用了基極驅(qū)動(dòng)電路作為振蕩電路，實(shí)現(xiàn)三極管在開啟后能夠快速地渡過線性放大工作區(qū)，工作電路的轉(zhuǎn)換損耗很小，延長了三極管的使用壽命，從而延長了整個(gè)直流熒光燈的使用壽命。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種直流熒光燈，包括燈罩、燈頭、燈管以及與之相配合的控制器，所述的控制器設(shè)置在所述的燈頭內(nèi)，所述的燈管包括陽極、陰極，陽極設(shè)有節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2，陰極設(shè)有節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4，所述的控制器包括自激振蕩器、高頻變壓器T1，所述的控制器一端與直流電源連接，另一端與所述的燈管的陽極、陰極連接，所述的自激振蕩器包括三極管BG2、電容C3、C4、電感L、二極管D3、電阻R4、R5、R6；所述的高頻變壓器T1原邊繞組分成Np、Ni兩段，原邊繞組中間端與直流電源正極相連接，副邊繞組Ns一端與所述的陰極的節(jié)點(diǎn)4連接，另一端接地；電阻R5與二極管D3串聯(lián)，電容C3與電感L串聯(lián)，電阻R5與二極管D3的接點(diǎn)和電容C3與電感L的接點(diǎn)通過導(dǎo)線連接，電阻R4與電容C3共同連接在節(jié)點(diǎn)5上，所述的節(jié)點(diǎn)5通過電阻R4與高頻變壓器T1原邊繞組的Ni端連接，二極管D3的陽極與電感L共同連接在節(jié)點(diǎn)6上，所述的節(jié)點(diǎn)6通過電阻R6與所述的三極管BG2的基極相連接，三極管BG2的集電極與所述的高頻變壓器T1原邊繞組的Np端連接，三極管BG2的發(fā)射極接地，同時(shí)在發(fā)射極與集電極之間并聯(lián)電容C4；所述的節(jié)點(diǎn)1接地。
進(jìn)一步，所述的控制器還包括燈絲預(yù)熱電路，所述的燈絲預(yù)熱電路是一個(gè)三極管基極放大電路，包括三極管BG1、電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、二極管D2、繼電器J以及由繼電器J控制的開關(guān)K；所述的陽極的節(jié)點(diǎn)2與所述的陰極的節(jié)點(diǎn)3之間串接有開關(guān)K、電阻R3；所述的電容C1與直流電源并聯(lián)，電阻R1、R2的串聯(lián)與所述的電容C1并聯(lián)，電阻R1與電阻R2的連接點(diǎn)與三極管的基極連接，所述的電容C2與所述的電阻R2并聯(lián)；所述的三極管BG1的集電極與所述的二極管D2的正極連接，二極管D2的負(fù)極與電源的正極連接，所述的繼電器J與所述的二極管D2并聯(lián)，所述的繼電器J通電后可以控制開關(guān)K使得節(jié)點(diǎn)7與節(jié)點(diǎn)8導(dǎo)通；三極管BG1的發(fā)射極接地。
再進(jìn)一步，所述的電阻R6是PCT熱敏電阻，在常溫下它保持低阻通態(tài)，在溫度上升至臨界點(diǎn)溫度(距離點(diǎn)溫度Tc≥100℃)左右，它的電阻會(huì)迅速上升到3～4kΩ，同時(shí)還對(duì)電流大小有敏感。
本實(shí)用新型所述的直流熒光燈的有益效果主要表現(xiàn)在1、所述的振蕩電路采用了基極驅(qū)動(dòng)電路，所述的電路結(jié)構(gòu)合理，實(shí)現(xiàn)了晶體管電路在開啟后使開關(guān)迅速的渡過線性放大工作區(qū)，使?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換能耗盡量小，可以延長晶體管BG2的使用壽命，進(jìn)而延長了熒光燈的使用壽命；2、采用了三極管基極放大電路作為開關(guān)電路，用繼電器J控制開關(guān)K的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)燈絲的預(yù)熱，且設(shè)有限流電阻R3，可以保證陰極得到恒電流加熱，可以延長熒光燈的使用壽命；3、在振蕩回路上設(shè)置了熱敏電阻R6，可以起到保護(hù)三極管BG2的作用，在環(huán)境溫度升高時(shí)電阻值會(huì)稍稍增大，可以使電流減少，當(dāng)環(huán)境恢復(fù)到正常態(tài)時(shí)，它又進(jìn)入到低阻態(tài)起到自我調(diào)節(jié)作用，使熒光燈處于設(shè)定的工作狀態(tài)。


圖1表示本實(shí)用新型所述的直流熒光燈的結(jié)構(gòu)圖；圖2表示本實(shí)用新型所述直流熒光燈的控制器的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
參考圖1、圖2，一種直流熒光燈，包括燈罩9、燈頭10、燈管11以及與之相配合的控制器，控制器設(shè)置在所述的燈頭10內(nèi)，燈管包括陽極12、陰極13，陽極12設(shè)有節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2，陰極13設(shè)有節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4，控制器包括自激振蕩器14、高頻變壓器T1，控制器一端與直流電源連接，另一端與燈管的陽極12、陰極13連接，其中自激振蕩器14包括三極管BG2、電容C3、C4、電感L、二極管D3、電阻R4、R5、R6高頻變壓器T1原邊繞組分成Np、Ni兩段，Np與Ni的連接端為原邊繞組的中間端，原邊繞組中間端與直流電源正極相連接，副邊繞組Ns一端與陰極13的節(jié)點(diǎn)4連接，另一端接地；電阻R5與二極管D2串聯(lián)，電容C3與電感L串聯(lián)，電阻R5與二極管D3的接點(diǎn)和電容C3與電感L的接點(diǎn)通過導(dǎo)線連接，電阻R4與電容C3共同連接在節(jié)點(diǎn)5上，節(jié)點(diǎn)5通過電阻R4與高頻變壓器T1原邊繞組的Ni端連接，二極管D3的正極與電感L共同連接在節(jié)點(diǎn)6上，節(jié)點(diǎn)6通過電阻R6與三極管BG2的基極相連接，三極管BG2的集電極與所述的高頻變壓器T1原邊繞組的Np端連接，三極管BG2的發(fā)射極接地，同時(shí)在發(fā)射極與集電極之間并聯(lián)電容C4；節(jié)點(diǎn)1接地。
控制器還包括燈絲預(yù)熱電路15，燈絲預(yù)熱電路15是一個(gè)三極管基極放大電路，包括三極管BG1、電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、二極管D2、繼電器J以及由繼電器J控制的開關(guān)K，其中所述的陽極的節(jié)點(diǎn)2與所述的陰極的節(jié)點(diǎn)3之間串接有開關(guān)K、電阻R3；電容C1與直流電源并聯(lián)，電阻R1、R2的串聯(lián)與電容C1并聯(lián)，電阻R1與電阻R2的連接點(diǎn)與三極管的基極連接，電容C2與電阻R2并聯(lián)；三極管BG1的集電極與二極管D2的正極連接，二極管D2的負(fù)極與電源的正極連接，繼電器J與二極管D2并聯(lián)，繼電器J通電后可以控制開關(guān)K使得節(jié)點(diǎn)7與節(jié)點(diǎn)8導(dǎo)通；三極管BG1的發(fā)射極接地；電阻R6是PCT熱敏電阻，在常溫下它保持低阻通態(tài)，在溫度上升至臨界點(diǎn)溫度(距離點(diǎn)溫度Tc≥100℃)左右，它的電阻會(huì)迅速上升到3～4kΩ。
本實(shí)用新型所述的直流熒光燈的工作原理是白激振蕩器14和燈絲預(yù)熱電路15采用同一直流12V電源，在電源進(jìn)線端設(shè)有二極管D1、熔斷器RD，起保護(hù)作用，自激振蕩器14和燈絲預(yù)熱電路15中間采用高頻變壓器T1，既作為電路之間的隔離，同時(shí)采用三組線圈，原邊的Ni繞組是對(duì)自激振蕩器14中的三極管BG2提供基極工作電流和感應(yīng)電壓控制三極管BG2導(dǎo)通、截止；Np為變壓器初級(jí)繞組，一端連接三極管BG2的集電極，另一端連接直流12V電源，是為三極管BG2提供直流能量，同時(shí)感生出原邊電動(dòng)勢(shì)，依靠變壓器的藕合作用把原邊電動(dòng)勢(shì)傳遞到變壓器的副邊Ns，依據(jù)Np∶Ns的匝數(shù)比，使Ns升壓至熒光燈管需要的點(diǎn)燈電壓。
如圖2所示，12V、9W的直流熒光燈的各個(gè)主要部件的參數(shù)和數(shù)值范圍如下R1＝R2＝33KΩ，0.25W；R3＝33Ω，0.25W；R4＝33Ω，0.5W；R5＝900Ω，0.25W；R6是PCT熱敏電阻，在常溫(TA＝25℃)下它保持低阻通態(tài)，在溫度上升至臨界點(diǎn)溫度(距離點(diǎn)溫度Tc≥100℃)左右，它的電阻會(huì)迅速上升到3～4kΩ；熔斷器RD熔斷電流I＝2A；電解電容C1＝C2＝470uF，擊穿電壓＝16V；C3＝68nF，擊穿電壓＝400V；C4＝1nF，擊穿電壓＝400V；L＝33.5uH；肖特基二極管D1IN5822，i≥3A，U＝65V；二極管D2、D3IN4148；三極管GB1C9041，hFE＞160；三極管GB2TIP41C，hFE55～100；繼電器J線圈電阻400Ω±10Ω，吸合電壓U≤7.5V，釋放電壓U≥0.6V；高頻變壓器原邊Np為37匝，Ni為20匝，Ns為160匝。
下面結(jié)合圖2說明本實(shí)用新型所述的直流熒光燈的工作過程。所述的控制器包括自激振蕩器14、高頻變壓器T1、燈絲預(yù)熱電路15。所述的自激振蕩器14由基極驅(qū)動(dòng)電路組成，高頻變壓器T1與基極驅(qū)動(dòng)電路連接，基極驅(qū)動(dòng)電路外接12V直流電源，高頻變壓器T1副邊Ns形成方波交流電，整個(gè)電路的工作過程是12V直流電源接通后，直流電源的電流通過高頻變壓器T1的Ni繞組，經(jīng)R4、R5、D3、R6流過三極管BG2的基極—發(fā)射極，使三極管BG2立即導(dǎo)通；另一路電流經(jīng)C3、L對(duì)C3進(jìn)行充電、電感L亦同時(shí)儲(chǔ)能。三極管BG2的基極電流ib主要由R4、R5、R6來決定。
三極管BG2導(dǎo)通后使直流電源的電流通過Np繞組，流過三極管BG2的集電極至發(fā)射極。在正反饋?zhàn)饔孟?，使得晶體管BG2很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，集電極電流ic迅速上升；此時(shí)，變壓器T1鐵心中的磁通Φ隨著集電極電流ic不斷增加亦由小至大的變化，當(dāng)鐵心達(dá)到飽和時(shí)(ΔB→MAX)，鐵心的磁導(dǎo)率急劇下降，集電極電流ic迅速上升，當(dāng)達(dá)到ic＝hFE·ib時(shí)，集電極電流ic不能繼續(xù)上升，B值達(dá)到BMAX，ΔB→0，鐵心的磁通亦將跌落到零。根據(jù)法拉第——楞次定律，鐵心的繞組將感生出與其電流方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來，使三極管BG2的基極—發(fā)射極的PN結(jié)承受一個(gè)反向電壓而使三極管BG2從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，導(dǎo)通的過程在變壓器T1的副邊Ns形成了方波的正相；三極管BG2從導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止的過程中，原先儲(chǔ)存在電感L中的電能首先在D3及自身的內(nèi)阻上衰減完畢，此間電容C3開始對(duì)三極管BG2的發(fā)射極-基極放電形成反向基極電流，與感應(yīng)電勢(shì)電流方向一致，其電流方向是C3→R4→Ni→Np→BG2的集電極→BG2的基極→R6→L→C3，這一反向電流抽走了三極管BG2集電極-發(fā)射極的極間準(zhǔn)備渡越而積聚的多余載流子，以保持管芯上有效的導(dǎo)電面積，減少載流子在三極管BG2的二個(gè)PN結(jié)附近復(fù)合造成開關(guān)損耗等不利因素，截止的過程在變壓器T1的副邊Ns形成了方波的反相。
截止后的三極管BG2在電源電壓的作用下重又導(dǎo)通，進(jìn)入第二個(gè)導(dǎo)通、截止過程，重復(fù)往返，在變壓器T1的副邊Ns形成頻率高于20Khz的方波交流電，C4的作用是給電路提供一個(gè)交流通道，起到保護(hù)三極管GB2的作用。依據(jù)Np∶Ns的匝數(shù)比，使Ns升壓至熒光燈管需要的點(diǎn)燈電壓。當(dāng)三極管BG2進(jìn)入第二次以后的導(dǎo)通過程，電感L的反向充電電流加入到開通三極管BG2的基極電流中去，使三極管BG2迅速通過線性放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)，使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換損耗減少，可以延長了三極管的使用壽命，進(jìn)而可以延長整個(gè)熒光燈的使用壽命。
所述的燈絲預(yù)熱電路15是一個(gè)三極管基極放大電路，其工作過程是加上12V直流電，三極管BG1的基極得到R1、R2分壓后的電流使BG1的集電極—發(fā)射極導(dǎo)通，電流經(jīng)繼電器J進(jìn)入三極管BG1的集電極，然后是發(fā)射極完成閉環(huán)流動(dòng)。繼電器J得電后可以控制開關(guān)K使得節(jié)點(diǎn)7與節(jié)點(diǎn)8導(dǎo)通，此時(shí)陽極12的節(jié)點(diǎn)2是懸空的，陰極13的節(jié)點(diǎn)3與直流電源的正極導(dǎo)通，陰極13加熱，使燈絲充分預(yù)熱而發(fā)射一定濃度的電子。其中繼電器J的線圈電阻及R3是限流電阻，陰極13得到恒定的電流加熱，從三極管BG2自激振蕩進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作，并經(jīng)過變壓器T1藕合使陰極13得到足夠的亮燈端電壓的這段時(shí)間內(nèi)，使燈絲充分預(yù)熱；D2的作用是在電源關(guān)斷時(shí)，給繼電器中的電感一個(gè)釋放的回路，起到保護(hù)三極管BG2的作用，同時(shí)也兼有限制集電極電流方向的作用，C2的引入使得不管電源電壓如何變化，三極管BG1的集電極—發(fā)射極始終導(dǎo)通，這樣恒定地有一定量的電流流過陰極13，故電子濃度也相對(duì)穩(wěn)定，有利于熒光燈的穩(wěn)定工作。在Ns感生出亮燈端電壓驅(qū)動(dòng)下，使陰極13發(fā)射出的電子(云)從陰極13至陽極12作定向流動(dòng)，同時(shí)把能量傳遞給熒光粉而發(fā)光，熱陰極及其正常端電壓點(diǎn)燈就是本燈長壽命的特點(diǎn)之一。
而對(duì)于熱敏電阻R6，則可以起到保護(hù)三極管的作用。如果陰極13開路或燈管11破裂，由于三極管BG2仍處于白激振蕩工作狀態(tài)，這時(shí)變壓器T1的副邊繞組Ns己不構(gòu)成工作回路，變壓器儲(chǔ)存的能量向初級(jí)繞組方向輻射，于是三極管BG2的基極—發(fā)射極PN結(jié)會(huì)出現(xiàn)破壞性的大電流注入，引入的PTC會(huì)迅速反應(yīng)，阻值升高，把異常態(tài)的功率降落在它上面，使三極管BG2得到保護(hù)，異常態(tài)排后，PTC仍進(jìn)入低阻導(dǎo)通態(tài)，使螢關(guān)燈恢復(fù)正常態(tài)工作；如果環(huán)境溫度升高，如溫度Tc≥100℃，該P(yáng)TC阻值會(huì)稍大一點(diǎn)，使一部分電流消耗在它身上，起到自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的工作，當(dāng)環(huán)境溫度恢復(fù)到常態(tài)或散熱情況良好時(shí)，它又進(jìn)入到低阻態(tài)起到自我調(diào)節(jié)作用，使熒光燈處于設(shè)定的工作狀態(tài)，由此可以把熒光燈的功率調(diào)整到合適程度，燈具的光通量得到相應(yīng)的提高。
權(quán)利要求1.一種直流熒光燈，包括燈罩、燈頭、燈管以及與之相配合的控制器，所述的控制器設(shè)置在所述的燈頭內(nèi)，所述的燈管包括陽極、陰極，陽極設(shè)有節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2，陰極設(shè)有節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4，所述的控制器包括自激振蕩器、高頻變壓器T1，所述的自激振蕩器一端與直流電源連接，另一端與所述的燈管的陽極、陰極連接，其特征在于所述的自激振蕩器包括三極管BG2、電容C3、C4、電感L、二極管D3、電阻R4、R5、R6；所述的高頻變壓器T1原邊繞組分成Np、Ni兩段，原邊繞組中間端與直流電源正極相連接，副邊繞組Ns一端與所述的陰極的節(jié)點(diǎn)4連接，另一端接地；電阻R5與二極管D3串聯(lián)，電容C3與電感L串聯(lián)，電阻R5與二極管D3的接點(diǎn)和電容C3與電感L的接點(diǎn)通過導(dǎo)線連接，電阻R4與電容C3共同連接在節(jié)點(diǎn)5上，所述的節(jié)點(diǎn)5通過電阻R4與高頻變壓器T1原邊繞組的Ni端連接，二極管D3的陽極與電感L共同連接在節(jié)點(diǎn)6上，所述的節(jié)點(diǎn)6通過電阻R6與所述的三極管BG2的基極相連接，三極管BG2的集電極與所述的高頻變壓器T1原邊繞組的Np端連接，發(fā)射極接地，同時(shí)在發(fā)射極與集電極之間并聯(lián)電容C4；所述的節(jié)點(diǎn)1接地。
2.如權(quán)利要求1所述的直流熒光燈，其特征在于所述的控制器還包括燈絲預(yù)熱電路，所述的燈絲預(yù)熱電路是一個(gè)三極管基極放大電路，包括三極管BG1、電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、二極管D2、繼電器J以及由繼電器J控制的開關(guān)K，所述的陽極的節(jié)點(diǎn)2與所述的陰極的節(jié)點(diǎn)3之間串接有開關(guān)K、電阻R3；所述的電容C1與直流電源并聯(lián)，電阻R1、R2的串聯(lián)與所述的電容C1并聯(lián)，電阻R1與電阻R2的連接點(diǎn)與三極管的基極連接，所述的電容C2與所述的電阻R2并聯(lián)；所述的三極管BG1的集電極與所述的二極管D2的正極連接，二極管D2的負(fù)極與電源的正極連接，所述的繼電器J與所述的二極管D2并聯(lián)，所述的繼電器J通電后可以控制開關(guān)K使得節(jié)點(diǎn)7與節(jié)點(diǎn)8導(dǎo)通；三極管BG1的發(fā)射極接地。
3.如權(quán)利要求1所述的直流熒光燈，其特征在于所述的電阻R6是PCT熱敏電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直流熒光燈，尤其是一種用在太陽能戶用光伏電源系統(tǒng)中的直流熒光燈。包括燈罩、燈頭、燈管以及與之相配合的控制器，控制器包括自激振蕩器、高頻變壓器T1以及燈絲預(yù)熱電路，所述的自激振蕩器采用基極驅(qū)動(dòng)電路，基極驅(qū)動(dòng)電路與高頻變壓器T1原邊連接，在高頻變壓器T1的副邊形成了高頻方波交流電，高頻變壓器T1的副邊連接在燈管的陽極、陰極上起輝發(fā)亮。實(shí)現(xiàn)三極管在開啟后能夠快速地渡過線性放大工作區(qū)，工作電路的轉(zhuǎn)換損耗很小，延長了三極管的使用壽命，從而延長了整個(gè)直流熒光燈的使用壽命。
文檔編號(hào)H01J61/56GK2643476SQ0325579
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者陳永全 申請(qǐng)人:慈溪市遠(yuǎn)東照明有限公司