專利名稱：熒光燈的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種降低功率消耗的熒光燈。
近年來，考慮到全球變暖的問題或者考慮到有效利用能源的問題，人類已經(jīng)在幾乎所有的活動領域作出了許多努力來節(jié)約能源。對于熒光燈照明來說，通過用變換電路作點火電路來降低能耗。傳統(tǒng)的熒光燈本身沒有節(jié)能功能，而是利用下列兩種方法使熒光燈照明裝置節(jié)能(1)關閉某些所用的燈使一部分燈工作；以及(2)使用具有調(diào)光功能的照明裝置?，F(xiàn)在就來解釋這兩種傳統(tǒng)的方法。
(1)關閉某些所用的燈使一部分燈工作對于公共區(qū)域的照明和多單元房屋例如公共住宅的過道的照明，或者在大量使用熒光燈的地方，如辦公室、工廠和倉庫，都大量使用具有磁性鎮(zhèn)流器的熒光燈裝置，因為它們比較便宜。用于這些場合的熒光燈本身沒有節(jié)能功能，因此，當不需要的時候或在不需要的地方將燈關掉，或者，關掉某些燈，使一部分燈工作。
(2)使用具有調(diào)光功能的照明裝置利用具有調(diào)光功能的熒光燈照明裝置，直接抑制熒光燈的工作功率，從而降低熒光燈的工作功率。
方法(1)，即，關閉某些所用的燈使一部分燈工作，可以容易地實現(xiàn)，而不需要在設備方面進行任何附加的投資，例如不需要以能耗較低的燈更換一些現(xiàn)有的照明裝置。盡管這種方法在一定程度上達到了節(jié)約能源的目的，但是，缺少部分照明會因為照度不均勻而產(chǎn)生環(huán)境昏暗的問題，或者會因為照明不足而產(chǎn)生增加危險的問題。
方法(2)，即，使用具有調(diào)光功能的照明裝置，只能通過用具有調(diào)光功能的昂貴照明裝置替換上述流行的便宜照明裝置，即替換沒有調(diào)光功能的照明裝置，來達到降低功率的目的。
本發(fā)明的目的即在于提供一種能耗較低的熒光燈，以達到節(jié)約能源的目的。
在本發(fā)明的一個方面中，熒光燈包括第一電極銷、第二電極銷以及與第一電極銷和第二電極銷電連接的燈絲，其中，第一電極銷和第二電極銷如此構(gòu)成，以致于它們能夠分別與照明裝置的電源側(cè)插座和起輝器側(cè)插座連接，當熒光燈處于第一連接狀態(tài)時，第一電極銷與電源側(cè)插座連接，第二電極銷與起輝器側(cè)插座連接，熒光燈以第一功率方式工作，在第一功率方式中，熒光燈消耗第一功率；當熒光燈處于第二連接狀態(tài)時，第一電極銷與起輝器側(cè)插座連接，而第二電極銷與電源側(cè)插座連接，熒光燈以第二功率方式工作，在第二功率方式中，熒光燈消耗第二功率，第二功率低于第一功率。
在本發(fā)明的一個實施例中，熒光燈進一步包括電流抑制電路，該電流抑制電路與第一電極銷和第二電極銷中的一個電極銷電連接。
在本發(fā)明的另一個實施例中，熒光燈進一步包括與第一電極銷電連接的第一電流抑制電路和與第二電極銷電連接的第二電流抑制電路，其中，由第一電流抑制電路所抑制的電流的量和由第二電流抑制電路所抑制的電流的量是不同的。
在本發(fā)明的又一個實施例中，電流抑制電路設置在固定第一電極銷和第二電極銷的基體內(nèi)。
在本發(fā)明的再一個實施例中，熒光燈上具有標記，標明熒光燈是處于第一連接狀態(tài)，還是處于第二連接狀態(tài)。
在本發(fā)明的另一個方面中，熒光燈包括第一電極銷、第二電極銷、與第一電極銷和第二電極銷電連接的燈絲、與第一電極銷電連接的第一電流抑制電路、以及與第二電極銷電連接的第二電流抑制電路，其中，由第一電流抑制電路所抑制的電流的量和由第二電流抑制電路所抑制的電流的量基本上是相同的。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一電流抑制電路和第二電流抑制電路設置在固定第一電極銷和第二電極銷的基體內(nèi)。
在本發(fā)明的又一個方面中，熒光燈包括電弧管和電流抑制部分，所述的電流抑制部分用來在電源接通延遲預定時間以后，以及在熒光燈工作期間，抑制電弧管中流過的電流。
在本發(fā)明的一個實施例中，電流抑制部分根據(jù)至少一個參量來抑制燈電流。
在本發(fā)明的另一個實施例中，至少一個參量包括代表時間、溫度、光能量、電流和電壓的參量中的一個參量。
在本發(fā)明的又一個實施例中，電流抑制部分包括阻抗變化部分，該阻抗變化部分用來使電流抑制部分的阻抗變化。
在本發(fā)明的再一個實施例中，阻抗變化部分包括熱敏電阻。
在本發(fā)明的再一個實施例中，電流抑制部分包括相位控制部分，該相位控制部分用來控制與燈電流的相位對應的燈電流的大小。
在本發(fā)明的再一個實施例中，相位控制部分包括雙向閘流晶體管。
在本發(fā)明的再一個實施例中，電弧管光源顏色的色度座標滿足JIS(日本工業(yè)標準)Z9112“以光源色彩和色度對熒光燈的分類”。
在本發(fā)明的再一個實施例中，熒光燈的效率為80 lm/W或更高。
這里所述的本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點，即，所提供的熒光燈只要安裝到傳統(tǒng)的照明裝置上，不管該照明裝置是否具有調(diào)光功能，都能夠容易地降低功率消耗。
對本領域的普通技術(shù)人員來說，在閱讀和理解了下面參照附圖所作的詳細說明的基礎上，本發(fā)明的這個優(yōu)點和其它優(yōu)點將會更加清楚。附圖中

圖1是熒光燈點火電路的電路圖，表示本發(fā)明的原理；圖2是曲線圖，表示當熒光燈啟動時流過熒光燈電極的電流的瞬時變化；
圖3A是表示電流抑制部分5的示意圖，其中，用來抑制電流的電阻連接在接點B和D之間；圖3B是曲線圖，表示當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座流到熒光燈的電流的瞬時變化；圖4A是示意圖，表示在接點B和D之間連接電阻，并且在該電阻上進一步并聯(lián)熱敏電阻(正溫度系數(shù)熱敏電阻)的電流抑制部分5；圖4B是曲線圖，表示當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座流到熒光燈的電流的瞬時變化；圖5A是示意圖，表示在接點B和D之間連接半導體繼電器12和電容器13的電流抑制部分5；圖5B是曲線圖，表示當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座流到熒光燈的電流的瞬時變化；圖6是曲線圖，表示當居里點溫度為80℃、電阻值為10Ω的正溫度系數(shù)熱敏電阻與電阻值為75Ω的電阻并聯(lián)時的總電阻的環(huán)境溫度特性；圖7是曲線圖，表示在熒光燈啟動后燈的功率變化；圖8是曲線圖，表示當正溫度系數(shù)熱敏電阻的工作溫度變化時熒光燈的總光通量的溫度特性；圖9是曲線圖，表示當正溫度系數(shù)熱敏電阻的工作溫度變化時熒光燈燈功率的溫度特性；圖10A是電流抑制部分5的電路圖，該電流抑制部分5包括正溫度系數(shù)熱敏電阻和電流抑制電阻；圖10B是一個實例的示意圖，其中，正溫度系數(shù)熱敏電阻和電流抑制電阻安裝在基體11內(nèi)；圖10C是表示正溫度系數(shù)熱敏電阻外形的示意圖；圖11是示意圖，表示在接點A和C之間以及在接點B和D之間分別連接電阻，并且在這些電阻上進一步并聯(lián)熱敏電阻(正溫度系數(shù)熱敏電阻)的電流抑制部分5；圖12是示意圖，表示熒光燈上標識功率方式的實例；圖13是表示電流抑制部分的示意圖，該電流抑制部分采用連接在接點B和D之間的雙向閘流晶體管16和電阻17；圖14A是曲線圖，表示當采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈啟動時加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化；圖14B是曲線圖，表示當采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈啟動時燈電流的瞬時變化；圖15A是曲線圖，表示在采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈工作期間加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化；圖15B是曲線圖，表示在采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈工作期間燈電流的瞬時變化；圖16A是曲線圖，表示當采用啟動支持(start supporting)方法的熒光燈啟動時加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化；圖16B是曲線圖，表示當采用啟動支持方法的熒光燈啟動時燈電流的瞬時變化；圖17A是曲線圖，表示在采用啟動支持方法的熒光燈工作期間加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化；圖17B是曲線圖，表示在采用啟動支持方法的熒光燈工作期間燈電流的瞬時變化；現(xiàn)在，參照圖1說明本發(fā)明的原理。圖1是電路圖，表示采用磁性鎮(zhèn)流器和起輝器(輝光放電管)的熒光燈點火裝置。
參照圖1，第一電極銷1和第二電極銷2通過電流抑制部分5與電弧管3中的燈絲4電連接。第一電極銷1和第二電極銷2如此構(gòu)成，以致于能夠分別插入熒光燈照明裝置啟動側(cè)插座10和電源側(cè)插座9中。熒光燈照明裝置包括開關6、鎮(zhèn)流器7和起輝器8。
電流抑制部分5在電源接通預定時間以后以及在熒光燈工作過程中抑制電弧管3中流過的電流。電流抑制部分5設置在固定第一電極銷1和第二電極銷2的基體11內(nèi)。
作為電流抑制部分5，可以采用各種形式的裝置，例如，圖3A所示的電阻型、圖4A所示的熱敏電阻元件型、圖5A所示的繼電器型以及圖13所示的閘流晶體管型。下面將按下列順序，就電流抑制部分5，對熒光燈進行說明(1)傳統(tǒng)的沒有電流抑制部分的熒光燈；(2)使用圖3A所示的電阻型電流抑制部分5的熒光燈；(3)使用圖4A所示的熱敏電阻元件型電流抑制部分5的熒光燈；(4)使用圖5A所示的繼電器型電流抑制部分5的熒光燈；以及(5)使用圖13所示的閘流晶體管型電流抑制部分5的熒光燈。
(1)傳統(tǒng)的沒有電流抑制部分的熒光燈首先，參照圖1和2，說明沒有電流抑制部分的傳統(tǒng)熒光燈的啟動情況。這就是圖1所示的熒光燈中接點A和C以及接點B和D之間都短路的情形。
圖2是曲線圖，表示當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座9流入熒光燈的電流的瞬時變化。當電源開關6接通時，接近電源電壓的電壓被加在起輝器8中的雙金屬電極上。然后，在起輝器8中的雙金屬電極之間產(chǎn)生輝光放電(輝光工作期間)。這種放電提高了雙金屬電極的溫度，從而，雙金屬電極之間相互越來越靠近，并最終相互接觸(雙金屬電極接通)。當雙金屬電極接通時，一個大電流(在FL20熒光燈的情況下，大約為700mA)從電源側(cè)插座9流過第二電極銷2、燈絲4、第一電極銷1、起輝器8和燈絲4′，因此，燈絲4和4′發(fā)熱變紅，而沉積在燈絲4和4′上的電子發(fā)射材料(即，發(fā)射器)發(fā)射熱離子。在這個瞬間，起輝器8的輝光放電已經(jīng)停止，因此，雙金屬電極的溫度逐漸降低，并且雙金屬電極最終分開。在這個瞬間，比電源電壓(即，啟動電壓)高的電壓被加在起輝器8中的雙金屬電極上，并加在電弧管3中相對的燈絲4和4′之間。如果在燈絲4和4′附近熱離子的數(shù)量足夠大，那么，電弧管3內(nèi)開始放電(燈開始工作)。這時，電流從電源側(cè)插座9流過第二電極銷2、燈絲4、在電弧管3內(nèi)放電、然后流過對面的燈絲4′。這時，起輝器8中沒有電流流過，起輝器8的工作中止。在這個時刻由于放電而在電弧管3中流過的電流稱為燈電流。在FL20熒光燈的情況下，燈電流的大小大約為350mA。如果燈絲4和4′的預熱不充分，并且在電弧管3中不維持放電，那么，在起輝器8中重新開始輝光放電。在本實施例中，如果流過燈絲4和4′的電流較小，那么，由于發(fā)射的熱離子較少，因而預熱時間較長。這會使燈絲4和4′受損，并由此縮短燈的壽命。
(2)使用圖3A所示的電阻型電流抑制部分5的熒光燈如圖3A所示，在這種熒光燈中，在電流抑制部分5的接點B和D之間連接一個電阻，用來抑制燈電流。
圖3B表示使用這種電流抑制部分后當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座9(圖1)流入熒光燈的電流的瞬時變化。由于電阻使流入的電流減小了，因而，會延長燈絲的預熱時間。然而，與圖2所示的沒有電流抑制部分5的傳統(tǒng)熒光燈不同，在接通電源(這種情況下為電源接通后的瞬間)預定時間以后以及在熒光燈工作過程中，電流抑制部分5抑制了燈電流，從而，降低了功率消耗。
(3)使用圖4A所示的熱敏電阻元件型電流抑制部分5的熒光燈在這種電流抑制部分5中，在接點B和D之間連接一個電阻，并將一個熱敏電阻(正溫度系數(shù)熱敏電阻)并聯(lián)到該電阻上。正溫度系數(shù)熱敏電阻用來作為改變電流抑制部分5阻抗的裝置，并且以正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度作為一個參量來抑制燈電流。如果在啟動時沒有供給足夠的電流，那么，燈絲的預熱時間就會延長，這會降低燈的啟動能力，縮短燈的壽命。因此，在這種電流抑制部分5中，從電源接通到燈開始工作，由正溫度系數(shù)熱敏電阻來限制電流抑制電路(在這種情況下，為一個電阻)的電流抑制功能。在燈開始工作后，電流抑制電路才開始起作用，抑制熒光燈的功率消耗。
圖6是曲線圖，表示當居里點溫度為80℃、電阻值為5Ω的正溫度系數(shù)熱敏電阻與電阻值為75Ω的電阻并聯(lián)時的組合電阻的環(huán)境溫度特性。居里點溫度是這樣一個溫度，即，在這個溫度上物質(zhì)的電阻值變成25℃時的電阻值的兩倍。如圖1所示，這樣組合構(gòu)成的電路可以裝入FL20SSW/18熒光燈的基體11中。當燈啟動時，基體11內(nèi)的溫度低于80℃，因此，在電阻值大約為5Ω的電阻接入燈絲4和第二電極銷2之間的條件下，也就是說，在基本上沒有對電流進行抑制的條件下，將燈點燃。圖4B表示當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座9流入熒光燈的電流的瞬時變化。從圖4B中可以明顯地看出，由于燈絲的預熱電流與電流沒有被抑制時基本相同，因此，預熱時間與傳統(tǒng)的實例一樣短，并且可以在點燃時不使燈絲受損多少。
在燈點燃后，電弧管3內(nèi)開始穩(wěn)定放電，這時，由于燈的放電以及流過電阻和熱敏電阻的電流而會產(chǎn)生熱。因為正溫度系數(shù)熱敏電阻被密封在基體11內(nèi)，所以，所產(chǎn)生的熱會使正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度升高，從而增大了正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值。這會使燈電流通過電阻供給電弧管3，從而使燈在燈功率被抑制的條件下工作。
圖7是曲線圖，表示在熒光燈啟動后燈功率的變化。如圖7所示，在燈啟動后大約3分鐘，基體11內(nèi)的正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度就會超過居里點，從而，燈電流流過電阻。燈功率保持在一個大約為14.5W的恒定值上，其中包括了電流抑制電阻的功率消耗。這意味著燈功率為18W的熒光燈實際工作時的燈功率為14.5W(這個值包括了電流抑制電阻的功率消耗)。
當使用磁性鎮(zhèn)流器時，燈電流的減小還會使鎮(zhèn)流器的銅耗降低。因此，根據(jù)本發(fā)明，包括鎮(zhèn)流器的功率損失在內(nèi)的功率消耗為17.2W，而在相對應的傳統(tǒng)實例中，功率消耗為21.3W。受抑制的功率消耗可以按照要求通過改變電阻的阻值而改變。如果燈在關閉后立即啟動，那么，燈必定是在正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度較高的條件下啟動。但是，在這種情況下，熒光燈本身的溫度足夠高，并且燈內(nèi)的汞蒸汽壓力也足夠高，因此，燈絲的預熱時間短，并且，啟動能力不會降低。
根據(jù)本實施例，即使燈在低溫時啟動，燈的工作也不會因?qū)┙o燈的電流抑制而延遲。這是因為，在燈穩(wěn)定放電前，正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度沒有升高。而且，通過選擇正溫度系數(shù)熱敏電阻的居里點溫度，可以容易地改變燈的工作條件。例如，限制正溫度系數(shù)熱敏電阻在5℃或更低的溫度下工作，以致于不抑制供給燈的電流，由此，可以使燈在5℃或更低的溫度下工作。另一方面，在高于5℃時，可以降低燈的工作功率。因此，這有效地解決了熒光燈固有的在低溫下光通量減少的問題。作為一個實施例，如圖8所示，通過使正溫度系數(shù)熱敏電阻的工作溫度變化，來比較熒光燈的總光通量的溫度特性。圖9是曲線圖，表示圖8中的燈的燈功率的溫度特性。圖8表示在環(huán)境溫度為25℃時總光通量相同的幾個特性曲線。圖中，曲線A代表具有正溫度系數(shù)熱敏電阻的燈，當環(huán)境溫度為5℃或更低時，其溫度不超過居里點；曲線B代表具有正溫度系數(shù)熱敏電阻的燈，當環(huán)境溫度為20℃或更低時，其溫度不超過居里點。在這兩種情況下，總光通量隨環(huán)境溫度的變化比通常的FL20SSW/18燈的變化小。通過選擇正溫度系數(shù)熱敏電阻可以改變溫度特性。如圖9所示，在低溫時，傳統(tǒng)熒光燈的燈功率也隨環(huán)境溫度降低而減小。因此，即使熱敏電阻不工作，功率消耗也會足夠地小。
盡管在圖4A的實施例中使用電阻作為直接抑制燈電流的元件，但是，請注意，也可以使用電容或線圈(電感)，或者由它們組合成的元件。
(4)使用圖5A所示的繼電器型電流抑制部分5的熒光燈如圖5A所示，根據(jù)本實施例，包括半導體繼電器12和電容13的電流抑制電路連接在電流抑制部分5的接點B和D之間。這種電流抑制部分5包括改變電流抑制部分5的阻抗的裝置，并且以流過電流抑制部分5的電流作為參量，抑制燈電流。
參照圖5A，電容13連接在電流抑制部分5的接點B和D之間。半導體繼電器12的繼電點并聯(lián)在電容13上，以致于能夠使接點B和D之間短路。電阻14和二極管15連接在接點A和C之間，以便在燈啟動時檢測起輝器8(圖1)中流過的電流。檢測的電流被轉(zhuǎn)換成電壓信號，用來作為半導體繼電器12的驅(qū)動信號。利用這種結(jié)構(gòu)，當燈啟動時，由于流過起輝器8的電流而使繼電器接點短路，從而，燈電流不通過電流抑制電路(在這種情況下為電容13)。所以，燈電流被直接供給燈，而沒有被抑制，并且，燈容易啟動。在啟動以后，燈電壓降低到起輝器開始放電時的電壓或更低，以致于起輝器8中沒有電流流過。這就終止了半導體繼電器12的驅(qū)動信號，從而打開繼電器接點，使電流流過電流抑制電路。因此，燈在功率消耗被抑制的條件下工作。由于半導體繼電器如固態(tài)繼電器的驅(qū)動信號通常是直流電流，因此，流過起輝器8的交流電流的負分量被二極管15切掉，并由電阻14轉(zhuǎn)換成電壓，用來驅(qū)動半導體繼電器12。在這種狀態(tài)下，繼電器點僅僅對應于交流燈電流的正半波而閉合。為了在電流流過電阻14的同時，也就是在電流流過起輝器8的同時，使繼電點對應于交流燈電流的全波而閉合，使用一個具有延遲功能的半導體繼電器，該繼電器相對于驅(qū)動信號將繼電器接點閉合時間延遲16.7毫秒或更長。也可以將電容并聯(lián)到二極管上使驅(qū)動電壓波形變得平滑，而達到上述目的。
圖5B表示當熒光燈啟動時通過電源側(cè)插座9流入熒光燈的電流的瞬時變化。根據(jù)本方法，在預熱燈絲4和4′期間，半導體繼電器12的繼電點接通，從而，燈絲4和4′以類似于電流沒有被抑制時的電流預熱。因此，預熱時間象傳統(tǒng)的實例中那樣短，而且，可以在點燃時不使燈絲受損多少。在燈開始工作后電流停止流入起輝器8中時，燈電流立即開始流入電容13，從而立即使熒光燈進入降低功率的工作狀態(tài)。
盡管圖5A所示的實施例使用電容作為直接抑制燈電流的元件，但是，請注意，也可以使用電阻或線圈(電感)，或者由它們組合成的元件。
(5)使用圖13所示的閘流晶體管型電流抑制部分5的熒光燈根據(jù)這種電流抑制部分5，包括雙向閘流晶體管16(也稱為雙極雙向雙端閘流晶體管，或SSS(硅對稱開關)元件)和電阻17的電流抑制電路連接在電流抑制部分5的接點B和D之間。這種電流抑制部分5包括抑制燈電流量的裝置，該裝置對應于燈電流的相位來抑制燈電流的量，也就是說，以燈電流的相位作為參量來抑制燈電流。這種電流抑制部分5既可以用于20W的熒光燈(FL20熒光燈)中，又可以用于40W的熒光燈(FL40熒光燈)中。
參照圖13，電阻17連接在電流抑制部分5的接點B和D之間，并且雙向閘流晶體管16并聯(lián)在電阻17上。
作為這種電流抑制部分5的工作方法，既可以使用一個周期接一個周期的控制方法(cycle-by-cycle control method)，也可以使用啟動支持方法(start supporting method)。一個周期接一個周期的控制方法采用滿足條件VB0＜VP2＜VP1的雙向閘流晶體管16。啟動支持方法采用滿足條件VP2＜VB0＜VP1的雙向閘流晶體管16。這里，VB0表示雙向閘流晶體管16的擊穿電壓，VP1表示在熒光燈啟動時加在電阻17上的峰值電壓，VP2表示在熒光燈工作過程中加在電阻17上的峰值電壓。峰值電壓VP1和VP2由電阻17的阻值來決定。
現(xiàn)在，參照圖14A、14B、15A和15B，說明一個周期接一個周期的控制方法。圖14A表示當采用一個周期接一個周期的控制方法的熒光燈啟動時加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化。圖15A表示在采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈的工作過程中加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化。
在圖14A和15A中，各虛線分別代表比較數(shù)據(jù)，表示在未連接雙向閘流晶體管16的情況下加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化。如果未連接雙向閘流晶體管16，那么，加在電阻17上的電壓VR隨著時間的推移而周期性地變化。如圖14A所示，VB0＜VP1，而且，如圖15A所示，VB0＜VP2。
當電壓VR超過雙向閘流晶體管16的擊穿電壓VB0時，雙向閘流晶體管16就接通，使電阻17的兩個端點之間短路。因此，電壓VR變成零。當電壓VR的極性改變時，雙向閘流晶體管16就關閉。
所以，雙向閘流晶體管16對應于電源電壓的周期而進行開和關。這樣就能夠?qū)跓綦娏鞯南辔欢刂茻綦娏鳌?br> 當熒光燈啟動時，加在電阻17上的電壓大約是熒光燈工作過程中所加電壓的兩倍。因此，在起輝過程中對啟動電流的相位控制小，而且熒光燈的啟動能力沒有降低。
圖14B表示當采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈啟動時燈電流的瞬時變化。當熒光燈啟動時，由于起輝器8在工作，因此在燈中沒有電流流過。
在圖15B中，實線代表在采用一個周期接一個周期控制方法的熒光燈工作期間燈電流的瞬時變化。虛線代表比較數(shù)據(jù)，表示按照傳統(tǒng)實例沒有電流抑制部分5時的燈電流。從圖15B中可以看出，在熒光燈工作過程中，雙向閘流晶體管16使燈電流減小了。
現(xiàn)在，參照圖16A、16B、17A和17B說明啟動支持方法。
在圖16A中，實線代表當采用啟動支持方法的熒光燈啟動時加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化。在圖17A中，實線代表在采用啟動支持方法的熒光燈工作期間加在電阻17上的電壓VR的瞬時變化。
根據(jù)啟動支持方法，當熒光燈啟動時雙向閘流晶體管16的工作過程與采用一個周期接一個周期控制方法時相同。如上所述，當熒光燈啟動時雙向閘流晶體管16接通，從而，促使熒光燈啟動。
根據(jù)啟動支持方法，在熒光燈工作期間雙向閘流晶體管16的工作過程與采用一個周期接一個周期控制方法時不同。按照啟動支持方法，建立|VR|＜|VB0|的關系，因此，在熒光燈工作期間雙向閘流晶體管16不工作。
圖16B表示當采用啟動支持方法的熒光燈啟動時燈電流的瞬時變化。當熒光燈啟動時，由于起輝器8在工作，因此在燈中沒有電流流過。
在圖17B中，實線代表在采用啟動支持方法的熒光燈工作期間燈電流的瞬時變化。虛線代表比較數(shù)據(jù)，表示按照傳統(tǒng)實例沒有電流抑制部分5時的燈電流。根據(jù)這種閘流晶體管型電流抑制部分5，在熒光燈啟動時，通過電源側(cè)插座9流入熒光燈的燈電流的瞬時變化與圖5B所示的電流的瞬時變化(即，在繼電器型時的電流的瞬時變化)相同。
根據(jù)圖13所示的實施例，用電阻17作為并聯(lián)到雙向閘流晶體管16上的元件。由于電阻的尺寸能容易地減小，以致于能容易地封裝在基體11中(見圖1)，而且電阻的耐熱性強，因此，最好使用電阻。
作為并聯(lián)到雙向閘流晶體管16上的元件，也可以采用電阻之外的其它元件。這些元件是，例如，電容、線圈(電感)，或者由它們組合成的元件。例如，在用電容作為并聯(lián)到雙向閘流晶體管16上的元件時，由電容和鎮(zhèn)流器7(見圖1)的電感構(gòu)成LC諧振電路。LC諧振電路使得能夠在雙向閘流晶體管16的兩端加較高的電壓。因此，可以使用具有較高擊穿電壓VB0的雙向閘流晶體管16。
在用電容作為并聯(lián)到雙向閘流晶體管16上的元件時，最好將電阻串聯(lián)到雙向閘流晶體管16上，以防止過量電流流過雙向閘流晶體管16。電容最好并聯(lián)到雙向閘流晶體管16和電阻的串聯(lián)電路上。這種結(jié)構(gòu)防止了在雙向閘流晶體管16接通時電容的放電電流立即流入雙向閘流晶體管16中。從而使雙向閘流晶體管16免受放電電流的影響。
在上述實施例中，電流抑制部分5以溫度或電流作參量來抑制燈電流。但是，請注意，參量的類型不局限于溫度和電流。電流抑制部分5可以根據(jù)至少一個參量來抑制燈電流。這些參量包括，例如，時間、溫度、光能量、電流和電壓。(安裝電流抑制部分5的方法)下面說明安裝本發(fā)明的電流抑制部分5的方法。關于電流抑制部分5，采用前面所述的熱敏元件。
圖10A是包括正溫度系數(shù)熱敏電阻和電流抑制電阻的電流抑制部分5的電路圖。圖10B表示一個實例，其中，正溫度系數(shù)熱敏電阻和用來抑制電流的電阻安裝在基體11中。圖10C表示正溫度系數(shù)熱敏電阻的外形尺寸和厚度。
關于正溫度系數(shù)熱敏電阻，可以使用Murata制造有限公司生產(chǎn)的PTH8L大功率熱敏電阻(Posistor)。這種熱敏電阻在25℃時的阻值為5Ω，居里溫度為80℃。如圖10所示，大功率熱敏電阻是一個盤形元件，其外徑為7mm，厚度為4mm。用來抑制燈電流的電阻的阻值大約為70Ω。
根據(jù)圖10B所示的實例，考慮到燈電流為200mA時功率消耗為3W，并考慮到基體11內(nèi)的空間，將兩個功率為2W、阻值為150Ω的電阻并聯(lián)(并聯(lián)后的功率為4W)。但是，也可以將上述圖3A或5A所示類型的電流抑制部分5、或者稍后所述的圖11所示類型的電流抑制部分5安裝在基體11中。
盡管示出了將電流抑制部分5安裝在基體11中的實例，但也可以將電流抑制部分5封裝在電弧管3內(nèi)。
或者，將電流抑制部分5作為一個分離的裝置，即，適配器，將電流抑制部分5安裝在燈電極和照明裝置的電極插座之間。用于電流抑制部分5中的電子元件的壽命比燈管本身的壽命長。從而，當燈管的壽命期滿時，可以只換燈管。因此，降低了更換熒光燈的成本。(連接熒光燈的方法)現(xiàn)在說明連接本發(fā)明的熒光燈的方法。在使用圖4A所示的熱敏元件型電流抑制部分5的情況下，通過轉(zhuǎn)換第一電極銷1和第二電極銷2與電源側(cè)插座9和起輝器側(cè)插座10的連接關系，可以使熒光燈以不同方式工作。換句話說，當?shù)谝浑姌O銷1與電源側(cè)插座9連接，而第二電極銷2與起輝器側(cè)插座10連接時，即，在第一連接狀態(tài)下，熒光燈以第一功率方式工作，其中，熒光燈消耗第一功率。當?shù)谝浑姌O銷1與起輝器側(cè)插座10連接，而第二電極銷2與電源側(cè)插座9連接時，即，在第二連接狀態(tài)下，熒光燈以第二功率方式工作，其中，熒光燈消耗第二功率。
下面將更詳細地說明上述采用熱敏元件型電流抑制部分5的實施例。圖1所示的連接狀態(tài)為第二功率方式。當熒光燈以這種方式工作時，燈的功率將是14.5W。當?shù)谝浑姌O銷1與電源側(cè)插座9連接，第二電極銷2與起輝器側(cè)插座10連接時，同樣的熒光燈就能夠以第一功率方式工作。在這種方式中，用于抑制燈電流的電阻連接在接點A和C之間，而熱敏電阻(正溫度系數(shù)熱敏電阻)并聯(lián)到該電阻上。當熒光燈啟動時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度低，因而，在燈絲4中流過足夠的預熱電流，所以，熒光燈容易啟動。當燈開始工作時，由于電流沒有被抑制，因此，運行功率為18W。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的熒光燈，用戶可以通過改變熒光燈和照明裝置的連接方式來選擇兩種不同的功率方式，即，燈的功率為14.5W的方式和燈的功率為18W的方式。例如，在直管熒光燈的情況下，可以在將熒光燈安裝到熒光燈照明裝置時，通過將燈管繞燈管軸轉(zhuǎn)動180°來選擇功率方式。
下面參照圖11說明另一種熒光燈，其中，電流抑制部分5包括與第一電極銷1連接的第一電流抑制電路和與第二電極銷2連接的第二電流抑制電路。
如圖11所示，第一電阻R1連接在接點B和D之間，第一熱敏電阻PTC1并聯(lián)到第一電阻R1上。第二電阻R2連接在接點A和C之間，第二熱敏電阻PTC2并聯(lián)到第二電阻R2上。第一電阻R1形成第一電流抑制電路，而第二電阻R2形成第二電流抑制電路。
當安裝熒光燈，使第一電極銷1連接到電源側(cè)插座9上時，熒光燈以第一功率方式啟動，通過電阻R2對電流進行抑制。當安裝熒光燈，使第二電極銷2連接到電源側(cè)插座9上時，熒光燈以第二功率方式啟動，通過電阻R1對電流進行抑制。如果R1不等于R2，那么，由第一電流抑制電路所抑制的電流的量和由第二電流抑制電路所抑制的電流的量是不同的。因此，用戶可以通過選擇安裝燈的方式來選擇功率方式。而且，如果PTC1和PTC2的居里點(工作溫度)不同，那么，還可以選擇總光通量的溫度特性。
在圖11的結(jié)構(gòu)中，如果設定R1和R2相等，并且PTC1和PTC2采用相同類型的元件，那么，由第一電流抑制電路所抑制的電流的量和由第二電流抑制電路所抑制的電流的量則變得基本上相同。在這種情況下，第一電極銷1不管是連接到電源側(cè)插座9上，還是連接到起輝器側(cè)插座10上，功率方式總是相同的。因此，不管用戶如何轉(zhuǎn)換第一電極銷1和第二電極銷2與電源側(cè)插座9和起輝器側(cè)插座10的連接關系，燈都以同樣的功率方式工作。(給熒光燈加標記)下面說明如何給熒光燈加標記。熒光燈上可以加標記，用來標明上述功率方式。圖12表示第一功率方式為18W和第二功率方式為15W的情形。當熒光燈安裝到照明裝置上時，標記呈現(xiàn)在照明裝置的前側(cè)，以表示當前工作的功率方式。根據(jù)本實施例，電弧管3上標有字符，如圖12所示，基體11上標有箭頭，表示圖1所示的第二電極銷2的位置?；w11在其內(nèi)部包括一個上面所述的電流抑制部分5。
利用這些標記，在將熒光燈安裝到照明裝置上時，一眼就可以準確無誤地選擇所需要的功率方式。
盡管圖12所示的實施例中既在電弧管3上加了標記，又在基體11上加了標記，但是，也可以只在電弧管3上加標記，或者只在基體11上加標記。(用于熒光燈的熒光材料)下面說明用于本發(fā)明的熒光燈的熒光材料。JIS(日本工業(yè)標準)Z9112“以光源色彩和色度對熒光燈的分類”提供了一個標準，該標準確定了普通用途的熒光燈的色度范圍。根據(jù)這個標準，使用鹵磷酸鈣熒光材料的白光熒光燈廣泛地用于傳統(tǒng)多單元房屋、馬路、工廠和倉庫的公共場所的照明。這些主要采用鹵磷酸鈣熒光材料的燈的照明效率在70-80 lm/W的范圍內(nèi)。如果在具有這些光色彩的熒光燈中安裝前面所述的電流抑制部分5，那么，燈的效率不會改變，從而，由于燈的功率降低20％，因此，燈的總光通量降低20％。這樣，只要安裝這種熒光燈，就可以降低功率消耗，而傳統(tǒng)的燈需要使一部分工作，才能降低功率消耗。
另外，通過一種熒光燈，這種熒光燈根據(jù)完備的顏色感覺理論，采用一種將對應于燈的用途的色彩限定到柔和的程度，同時提高發(fā)光效率的熒光材料，由此可以使同樣功率的燈的總光通量增加20到30％(見Simizu等人的文章“雙光譜帶型熒光燈(Two-Band Type FluorescentLamp)”，松下技術(shù)報告(National Technical Report),1997年，第34卷，第2號，第174-178頁)。通過采用基于上述完備顏色感覺理論的熒光材料，這樣的熒光燈的燈效率可以達到80 lm/W或更高。為便于講解，這里引用和參考上述出版物的內(nèi)容。將這種熒光燈與前述電流抑制部分5結(jié)合，可以使燈的功率與傳統(tǒng)的實例相比降低20％，同時總光通量保持相等或者高于傳統(tǒng)實例中的總光通量。因此，只要將本發(fā)明的熒光燈安裝到傳統(tǒng)的熒光燈照明裝置上，就可以降低照明時的功率消耗，而不會影響照明條件，例如，亮度和光線分布。
例如，如果功率為20W的FL20熒光燈安裝到熒光燈照明裝置上，以20W的功率工作，那么，與傳統(tǒng)的實例相比，總光通量可以提高20-30％。利用這個優(yōu)點，本發(fā)明可以提供一種熒光燈，它的總光通量與同樣功率標準的傳統(tǒng)白光熒光燈相同，同時，與傳統(tǒng)的實例相比，它抑制了20-30％的功率，而且，它還能夠用帶有磁性鎮(zhèn)流器的傳統(tǒng)照明裝置啟動。
表1表示FL20SSW/18熒光燈的光電特性，其中，通過上述實施例中各實施例的電流抑制部分5供給電源來使熒光燈啟動。
例如，圖4A所示的熱敏元件型電流抑制部分5包括在其內(nèi)部的一個正溫度系數(shù)熱敏電阻和一個電阻，其中，電阻用來抑制熒光燈的功率消耗。與此類似，圖3A所示的電阻型電流抑制部分5的內(nèi)部僅包括一個電阻，該電阻用來抑制熒光燈的功率消耗。表1中，在有電阻型電流抑制部分5的熒光燈實施例中，燈功率不包括電阻本身的功率消耗(大約為2W)，如果將電阻的功率消耗包括在內(nèi)，那么，在有電阻型電流抑制部分5的熒光燈實施例中，燈功率將是14.5W。
觀察表1中的“系統(tǒng)功率”欄，可以看出，通過利用本發(fā)明的較佳實施例中所述的各電流抑制部分5的實施例，使功率消耗與傳統(tǒng)的實例(即，沒有使用電流抑制部分)相比有所降低。
在表1的“成本”欄中，“◎”表示最低的成本，“○”表示比較低的成本，“×”表示成本最高。
在表1的“安裝容易程度”欄中，“○”表示電流抑制部分5既能封裝到功率為20W的熒光燈(FL20熒光燈)的基體中，又能封裝到功率為40W的熒光燈(FL40熒光燈)的基體中?！啊鳌北硎倦娏饕种撇糠?能封裝到功率為40W的熒光燈(FL40熒光燈)的基體中，但不能封裝到功率為20W的熒光燈(FL20熒光燈)的基體中?！啊痢北硎倦娏饕种撇糠?既不能封裝到功率為20W的熒光燈(FL20熒光燈)的基體中，又不能封裝到功率為40W的熒光燈(FL40熒光燈)的基體中。
考慮到“成本”和“安裝容易程度”，熱敏元件型和閘流晶體管型(一個周期接一個周期的控制方法)電流抑制部分5是非常好的。
當使用電容時，降低系統(tǒng)功率的效果好。由于具有低耐壓的電容可用于一個周期接一個周期的控制方法中，因此，可降低電流抑制部分5的尺寸。盡管表1中未列出，但考慮到電源的起伏特性，由雙向閘流晶體管和電容并聯(lián)所構(gòu)成的閘流晶體管型電流抑制部分5(啟動支持方法)以及繼電器型電流抑制部分5都是非常好的。
從以上說明可以看出，根據(jù)本發(fā)明的熒光燈，通過轉(zhuǎn)換第一電極銷和第二電極銷與電源側(cè)插座和起輝器側(cè)插座的連接關系，可以使熒光燈以不同的方式工作。
根據(jù)本發(fā)明，熒光燈上有標記，標明熒光燈是以第一功率方式工作，還是以第二功率方式工作。因此，用戶利用熒光燈上的標記，在將熒光燈安裝到照明裝置上時，一眼就可以準確無誤地選擇所需要的功率方式。
此外，即使在用戶改變第一電極銷和第二電極銷與電源側(cè)插座和起輝器側(cè)插座的連接關系時，熒光燈也可以以同樣的功率方式工作。
而且，在電源接通延遲預定時間以后，以及在熒光燈工作期間，電流抑制部分對電弧管中流過的電流進行抑制，從而，降低了燈的功率消耗。
對本領域的普通技術(shù)人員來說，很明顯，在不超出本發(fā)明的范圍以及不背離本發(fā)明的精神的前提下，可以容易地進行各種其它的改進。因此，所附的權(quán)利要求的范圍不局限于前面的說明，而是要對權(quán)利要求作廣義的解釋。表1(用市面上的鎮(zhèn)流器，常溫)
符號說明◎優(yōu)秀 ○良好△中等 ×不好
權(quán)利要求
1．一種熒光燈，包括第一電極銷，第二電極銷，以及與第一電極銷和第二電極銷電連接的燈絲，其中第一電極銷和第二電極銷如此構(gòu)成，以致于它們能夠分別與照明裝置的電源側(cè)插座和起輝器側(cè)插座連接，當熒光燈處于第一連接狀態(tài)時，第一電極銷與電源側(cè)插座連接，第二電極銷與起輝器側(cè)插座連接，熒光燈以第一功率方式工作，在第一功率方式中，熒光燈消耗第一功率；以及當熒光燈處于第二連接狀態(tài)時，第一電極銷與起輝器側(cè)插座連接，而第二電極銷與電源側(cè)插座連接，熒光燈以第二功率方式工作，在第二功率方式中，熒光燈消耗第二功率，第二功率低于第一功率。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光燈，進一步包括電流抑制電路，所述的電流抑制電路與第一電極銷和第二電極銷中的一個電極銷電連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光燈，進一步包括與第一電極銷電連接的第一電流抑制電路和與第二電極銷電連接的第二電流抑制電路，其中，由第一電流抑制電路所抑制的電流的量和由第二電流抑制電路所抑制的電流的量是不同的。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的熒光燈，其中，電流抑制電路設置在固定第一電極銷和第二電極銷的基體內(nèi)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光燈，其中，熒光燈上具有標記，標明熒光燈是處于第一連接狀態(tài)，還是處于第二連接狀態(tài)。
6．一種熒光燈，包括第一電極銷，第二電極銷，與第一電極銷和第二電極銷電連接的燈絲，與第一電極銷電連接的第一電流抑制電路，以及與第二電極銷電連接的第二電流抑制電路，其中由第一電流抑制電路所抑制的電流的量和由第二電流抑制電路所抑制的電流的量基本上是相同的。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光燈，其中，第一電流抑制電路和第二電流抑制電路設置在固定第一電極銷和第二電極銷的基體內(nèi)。
8．一種熒光燈，包括電弧管，以及電流抑制部分，所述的電流抑制部分用來在電源接通延遲預定時間以后，以及在熒光燈工作期間，抑制電弧管中流過的電流。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光燈，其中，電流抑制部分根據(jù)至少一個參量來抑制燈電流。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的熒光燈，其中，該至少一個參量包括代表時間、溫度、光能量、電流和電壓的參量中的一個參量。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光燈，其中，電流抑制部分包括阻抗變化部分，所述的阻抗變化部分用來使電流抑制部分的阻抗變化。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的熒光燈，其中，阻抗變化部分包括熱敏電阻。
13．根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光燈，其中，電流抑制部分包括相位控制部分，所述的相位控制部分用來控制與燈電流的相位對應的燈電流的大小。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的熒光燈，其中，相位控制部分包括雙向閘流晶體管。
15．根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光燈，其中，電弧管光源顏色的色度座標滿足JIS(日本工業(yè)標準)Z9112“以光源色彩和色度對熒光燈的分類”。
16．根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光燈，其中，熒光燈的效率為80 lm/W或更高。
全文摘要
一種熒光燈,只要安裝到傳統(tǒng)的照明裝置上,不管該照明裝置是否具有調(diào)光功能,都能夠容易地降低燈的功率消耗。這種熒光燈包括電弧管和電流抑制部分,所述的電流抑制部分用來在電源接通延遲預定時間以后,以及在熒光燈工作期間,抑制電弧管中流過的電流。
文檔編號H05B41/42GK1303120SQ0012999
公開日2001年7月11日 申請日期2000年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月21日
發(fā)明者大久保和明, 田邊吉德, 清水正則, 荒川剛 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社