專利名稱：日光燈電子啟動器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種日光燈啟動器，特別是關于一種可準確控制加熱時間和絕對同步的點火點(fire point)的日光燈電子啟動器。
為達成上述目的，本實用新型的日光燈電子啟動器，包含一時控電路，一主開關電路及一點火電路，以控制日光燈設備快速點火和加熱動作，其中該時控電路，主開關電路及點火電路三者接成并聯(lián)電路，對日光燈管的連接呈二端接頭；設有一光電耦合器傳送該時控電路與該點火電路之間的信號；以及該點火電路與該主開關電路之間的ON及OFF狀態(tài)的控制為直接耦合方式，且其點火時間與加熱電流的峰值同步。
本實用新型的日光燈電子啟動器，其點火時間及設定與交流峰值同步，因此可達到瞬間加熱和穩(wěn)定點火的優(yōu)點。
圖2所示則是本實用新型的啟動器應用以控制日光燈設備時的一實施例電路圖，由圖可知，時控電路200是由二極管(Rectifier Diode)201，穩(wěn)壓二極管(Zener Doide)204，時間常數(shù)電容器(Time Constant Capacitor)203，放電電阻(discharge Resistor)207、限流電阻(limit CurrentResistor)205及光電耦合器(photo Coupler)206所組成；點火電路300包含二極管301，光電耦合器206，相位控制電阻(Phase Control Resistor)302及相位控制電容器(phase control Capacitor)303及晶體管(Transistor)304，值得注意的是，該點火電路300與時控電路200共用同一個光電耦合器206，該時控電路應用該光電耦合器的輸入端(Inputterminal)，而點火電路應用該光電耦合器的輸出端(Output terminal)；該主開關電路400則主要由達靈頓電路所組成，其包含晶體管402和403，此電路乃應用本創(chuàng)作人所創(chuàng)作的電路U.S.PAT4,918,340及U.S.PAT5,122,695的達靈頓電路加予應用為本實用新型的加熱動作電路，以及該日光燈設備1000為一般日光燈電路，其含有日光燈管102，以及一鎮(zhèn)流器(Ballast)101。其實加熱動作電路亦是一開關電路，而本實用新型的加熱動作電路(達靈頓電路)則是屬于常閉開關電路(normal close switchcircuit)，而傳統(tǒng)性的加熱動作電路則為常開開關電路(normal open switchcircuit)，由此可知，本實用新型具備了新穎性。
如圖2所示，當B端為交流電的正半周時，其正電壓向二極管201，時間常數(shù)電阻202及時間常數(shù)電容器203充電，此時時間常數(shù)電容器203的正電壓逐漸上升，當電壓升至超過穩(wěn)壓二極管204的崩潰電壓(Break down Voltage)時，其電流經(jīng)限流電阻205再到光電耦合器206的輸入端，此時發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)發(fā)亮，而光電耦合器206的輸出側晶體管部份的集極(Collector)與射極(Emitter)之間導通。該穩(wěn)壓二極管的崩潰電壓取自該時間常數(shù)電容兩端的電壓，其到達崩潰電壓的周期視需要而定，而不予自限；該時間常數(shù)電容器203兩端的電壓并不一定在一正半周的周期即能高于穩(wěn)壓二極管204，也許要經(jīng)過二周期或二周期以上的時間，才能高于穩(wěn)壓二極管204的崩潰電壓，此未高于穩(wěn)壓二極管204的周期即為日光燈管(Fluorescent lamp)的加熱時間。
當電源關閉(off)時，該時間常數(shù)電容器203的電壓一部分即向放電電阻207放電，一部分向二極管204放電。而使時間常數(shù)電容器203的兩端電壓為零。當放電電壓超過二極管204的崩潰電壓時，則趨動光電耦合器206的發(fā)光二極管發(fā)光，點火電路300即開始點火的動作。當光電耦合器206的發(fā)光二極管不亮時，該主開關電路的達靈頓電路中的晶體管402的基極(Base)會因受有自電阻401來的正電壓，而使該其達靈頓電路導通(on)，此時正電壓A端到達靈頓電路的晶體管403的集極至射極，再至二極管404，405，再到二極管406再回到B端，而使日光燈管102加熱，見圖4的虛線波形所示。該主開關電路400尚設有一與晶體管403并聯(lián)的飛輪二極管用以保護該晶體管403。當光電耦合器206的LED亮時，其輸出側導通，若A端的電壓為正，此時AB兩端的電壓波形如圖4所示，其電壓的值為晶體管403的集極與射極間的飽和電壓，加上二極管404及二極管405及二極管406的飽和電壓(SaturationVoltage)總值。而A端與C端的電壓為晶體管403的集極與射極間飽和電壓，加上二極管404及405的飽和電壓。因為晶體管304的射極及相位控制電容器303的一端接到C端，因此其二極管301的電壓為AC端電壓，其AC端電壓高于二極管301的飽和電壓，因此其電流自二極管301到光電耦合器206的輸出端，再到相位控制電阻302，再到相位控制電容器303，此時即進行點火動作。此點火脈波如圖4的正實線脈波所示。電阻302和相位控制電容器303用以控制AC端的電壓相位，因此其晶體管304的基極電壓受到相位控制，使得點火時間可由電阻302和電容器303的變化控制在A端電壓正半周的峰值及附近的任意點中進行，因此在正半周的峰值及其附近可得到最大的電流值(di)，此外，因為點火電壓-e＝L di/dt，本實用新型的點火時間可視為與正半周的峰值同步，并為周期性加熱和點火的方式。故而日光燈亮度的穩(wěn)定性得以維持，此方式為目前僅有且首創(chuàng)的點火技術；此外，二極管404和405的作用是用來控制點火脈沖的最大電壓值，故其數(shù)目可依需要而定，不予自限。再者，當晶體管304的基極受有電壓時，該晶體管304導通，使得主開關電路400瞬間轉變成為關閉狀態(tài)，而其瞬間在鎮(zhèn)流器101兩端產(chǎn)生點火高壓，加于日光燈管102的兩端，而加予點火直到日光燈發(fā)亮。
綜上所述，由于本實用新型的時控電路200與點火電路300間采用光電耦合，使其兩電路能各自準確的執(zhí)行任務而不會互相干擾，此乃世界首創(chuàng)的技術；點火電路300的點火時間取自加熱電流的峰值，并與加熱電流脈沖同步。此種方式亦是世界首創(chuàng)，而主開關電路400采用常閉式開關電路亦屬世界首創(chuàng)。
本實用新型的時控電路200亦可改為如圖3所示的實施例中符號200’的電路所取代，在該實施例中，當A點的電壓為正電壓時，AC點電壓則經(jīng)由二極管208向時間常數(shù)電阻209以及時間常數(shù)電容210充電，當該時間常數(shù)電容210兩端的電壓大于穩(wěn)壓二極管211的崩潰電壓時，則晶體管212會予以導通，至飽和狀態(tài)。此時即令點火電路300開始執(zhí)行點火動作。該時控電路200的時間常數(shù)電容210及時間常數(shù)電阻209用以控制日光燈的加熱時間，而點火電路300中的電阻302和相位控制電容303用以控制點火時間。二極管404和405控制點火脈沖，故其數(shù)目可依需要改變而不予自限。此外，主開關電路400的達靈頓電路亦可以功率電場效晶體管(Power MOSFET)取代，其效果相同，同屬常閉開關電路。
本實用新型的時控電路200亦可改為圖5所示的實施例中符號200B的電路所取代，在該實施例中，當A點的電壓為正電壓時，AC點電壓則經(jīng)由二極管301向時間常數(shù)電阻213及時間常數(shù)電容214充電，當該時間常數(shù)電容214兩端的電壓大于穩(wěn)壓二極管215的崩潰電壓時，則時控晶體管216會予導通，至飽和狀態(tài)，此時點火電路300開始執(zhí)行點火動作，當執(zhí)行點火動作完成時，日光燈管發(fā)亮；當電源ON時，其放電電路的PNP型晶體管217的基極(Base)為負電壓，于是放電晶體管217導通，時間常數(shù)電容214兩端的電壓經(jīng)由放電晶體管217的集極(Collector)及射極(Emitter)放電，至放電電壓為零，再等電源開關ON時，再重覆，加熱，點火至日光燈發(fā)亮的動作，放電晶體管217的基(Base)電阻(Resistor)218，是維持晶體管217帶有正電壓而設，而基射電阻(Base-emitter Resistor)是維持放電晶體管217帶有負電壓而設，當放電晶體管217的集極帶有正電壓時，晶體管217呈OFF狀態(tài)，當晶體管217的集極無正電壓時，晶體管217呈ON狀態(tài)。
如圖5所示，本實用新型若加一個全波整流器500，則變成全波式日光燈電子啟動器，其動作原理利用全波電流器500(Full Wave Rectifier)的二個交流端M端及N端，接在日光燈管上，而A端接在全波整流器500的“+”端，B端接在全波整流器500的“-”端，因此本實用新型的動作周期變?yōu)槿芷?，每半周期的動作原理與前所述相同，因此本實用新型便涵蓋有全波式日光燈電子啟動器。
綜合上述，本實用新型所請的日光燈電子啟動器主要是利用周期性的脈沖方式加熱和點火日光燈管，其點火時間并設定與交流峰值同步，因此可達到瞬間加熱和穩(wěn)定點火的優(yōu)點。
權利要求1.一種日光燈電子啟動器，包含一時控電路，一主開關電路及一點火電路，以控制日光燈設備快速點火和加熱動作，其特征是該時控電路，主開關電路及點火電路三者接成并聯(lián)電路，對日光燈管的連接呈二端接頭；設有一光電耦合器傳送該時控電路與該點火電路之間的信號；以及該點火電路與該主開關電路之間的ON及OFF狀態(tài)的控制為直接耦合方式，且其點火時間與加熱電流的峰值同步。
2.如權利要求1所述的日光燈電子啟動器，其特征是該時控電路由二極管，時間常數(shù)電阻，時間常數(shù)電容器，放電電阻，穩(wěn)壓二極管，限流電阻及光電耦合器所組成；該二極管、時間常數(shù)電阻及時間常數(shù)電容三者成串聯(lián)連接，其三者串連后的二端接于該日光燈管的二端接頭上；當日光燈管的第二接頭端為正電壓時，該時間常數(shù)電容器即開始充電；當日光燈管的第一接頭端為正電壓時，則向該放電電阻和穩(wěn)壓二極管放電，驅動該光電耦合器導通，而使該點火電路開始點火；該穩(wěn)壓二極管的崩潰電壓取自該時間常數(shù)電容兩端的電壓；該穩(wěn)壓二極管、限流電阻及光電耦合器三者成串聯(lián)連接；以及該放電電阻與該時間常數(shù)電容成并聯(lián)連接。
3.如權利要求1所述的日光燈電子啟動器，其特征是該主開關電路為一達靈頓電路所組成的常閉開關電路，其基極接有一電阻及一晶體管的集極，復數(shù)個二極管連接于該達靈頓電路的輸出端與主開關電路和點火電路的連接端之間，連接后的兩端各連接于該日光燈管的第一和第二接頭端；該日光燈管的第一接頭端的順向電壓為該達靈頓電路的飽和電壓加上該復數(shù)個二極管的飽和電壓；該電阻則接于日光燈管的二端接頭的第一接頭端，其三者皆成直接耦合；而達靈頓電路并聯(lián)有一只保護達靈頓電路的二極管。
4.如權利要求3所述的日光燈電子啟動器，其特征是該主開關電路的復數(shù)個二極管用以控制點火脈沖電壓的大小，其數(shù)目不予自限。
5.如權利要求1所述的日光燈電子啟動器，其特征是該點火電路由一二極管，一相位控制電阻，一相位控制電容，一晶體管及一光電耦合器所組成；該二極管，光電耦合器，相位控制電阻，相位控制電容間的順向電壓為該日光燈管的第一接頭端與該主開關電路和該點火電路的接點端間的電壓；及該晶體管的基極連接該相位控制電阻和該相位控制電容之間，其晶體管的集極連到達靈頓電路的基極，其晶體管的射極則到連接到該主開關電路和該點火電路的接點端上，其皆為直接耦合方式。
6.如權利要求2或5所述的日光燈電子啟動器，其特征是該點火電路的光電耦合器與該時控電路的光電耦合器為同一個。
7.如權利要求3所述的日光燈電子啟動器，其特征是該日光燈的第一接頭端與該主開關電路和點火電路的接頭端的電壓必須高于該點火電路中的二極管、晶體管和光電耦合器的飽和電壓的總和。
8.如權利要求1所述的日光燈電子啟動器，其特征是該時控電路由一二極管，一時間常數(shù)電阻，一時間常數(shù)電容，穩(wěn)壓二極管及一晶體管所組成；其中該二極管，時間常數(shù)電阻及時間常數(shù)電容構成串聯(lián)連接，采直接耦合方式；該穩(wěn)壓二極管的N極端接到該時間常數(shù)電容與該時間常數(shù)電阻連接的中點，其P極端接到該晶體管的基極；晶體管的集極接點火電路的二極管N極端，射極接點火電路的相位控制電阻的一端，其皆采用直接耦合方式；時控電路的二極管與點火電路的二極管，同接于該日光燈管的第一接頭端，該兩二極管為同一方向性。
9.如權利要求1所述的日光燈電子啟動器，其特征是該時控電器由一二極管，一時間常數(shù)電阻，一時間常數(shù)電容，穩(wěn)壓二極管，一時控晶體管，一放電晶體管，集基電阻及基射電阻所組成；其中二極管與該點火電路二極管共用；二極管，時間常數(shù)電阻，時間常數(shù)電容構成串聯(lián)連接，采直接耦合方式；該穩(wěn)壓二極管的N端接到該時間常數(shù)電容與該時間常數(shù)電阻連接的中點，其P端接到時控晶體管的基極；時控晶體管的集極接到點火電路的相位控制電容與相位控制電阻的中點，而時控晶體管的射極則接到點火電路晶體管的基極，其皆采直接耦合方式；放電晶體管的集極則與時間常數(shù)電容的正極端連接，而射極則與時間常數(shù)電容的負極端連接，二者為并聯(lián)連接；及放電晶體管的基極與點火電路二極管N端之間接有一電阻，提供該放電晶體管基極一正電壓，基射端接有一電阻，提供該放電晶體管基極一負電壓，其三者皆采直接耦合方式。
10.如權利要求9所述的日光燈電子啟動器，其特征是其一端點接全波整流器的“+”，另一端接全波整流器的“-”端，而全波整流器的一交流端接日光燈管，另一交流端接日光燈電子啟動器。
專利摘要本實用新型為一種日光燈電子啟動器，包含一時控電路，一主開關電路及一點火電路，以控制日光燈設備快速點火和加熱動作，其中該時控電路，主開關電路及點火電路三者接成并聯(lián)電路，對日光燈管的連接呈二端接頭；設有一光電耦合器傳送該時控電路與該點火電路之間的信號；以及該點火電路與該主開關電路之間的ON及OFF狀態(tài)的控制為直接耦合方式，且其點火時間與加熱電流的峰值同步；本實用新型的日光燈電子啟動器，其點火時間及設定與交流峰值同步，因此可達到瞬間加熱和穩(wěn)定點火的優(yōu)點。
文檔編號H05B41/00GK2566576SQ0223186
公開日2003年8月13日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權日2002年5月31日
發(fā)明者盧昭正 申請人:中詮光電股份有限公司