荧光灯交流电子镇流器灯阴极预热方法
马存云
(临沂师范学院物理系, 山东临沂276005)
摘 要:为提供长寿命并保证荧光灯有效点火, 阴极必须预热。介绍了电压模式和电流模式两种阴极预热方法, 给出了相关电路。
关键词:电子镇流器; 灯阴极预热; 电路
格品”。之所以国产内销荧光灯电子镇流器大多对灯采用非预热启动方案, , 。事实上, 关, 至今仍然是。
0 引言
在荧光灯自1938年问世以后的40余年间, 一直使用笨重的电感式(即电磁灯) 镇流器和启辉器作为稳流和启动附件。20世纪70年代末80年代初, 飞积小、重量轻、AC 得到发展。
普通荧光灯和在20世纪80年代发展起来的三基色稀土节能灯, 属于阴极预热型的低压汞气体放电灯。在20世纪80年代, 由于设计人员对荧光灯特性未能进行深入研究, 或者是技术上的原因, 几乎所有的荧光灯电子镇流器都不带灯阴极预热功能。很多厂家还将“一点即亮”的冷启动方式作为电子镇流器的优点来宣传, 其实是一种误导。
荧光灯非预热启动在阴极没有加热到热电子发射温度就进行快速启动, 这种硬启动方式会影响灯寿命。因此, 在20世纪80年代末、90年代初颁布的IEC929和G B/T15144等《管形荧光灯用交流电子镇
及其危害
绝大多数荧光灯电子镇流器都采用半桥逆变器
和输出LC 串联谐振电路。在不采用频率调制(FM )
预热技术的电子镇流器中, 冷启动电路见图1。Lres 和Cres 组成LC 串联谐振电路, 在通常情况下,Lres 的电感值为1～3mH ,Cres =2～10nF 。在接通AC 线路之后, 电子镇流器开始工作, 输出高频电流通过Lres 、两个灯阴极(Rcathod ) 和Cres 。此时, 施加到灯管上的电压不足以使其击穿, 故呈高阻关断状态。高频信号经过几个周期后, 引起LC 电路发生串联谐
π・振, 谐振频率为:fres=1/(2Cres ) 。LC 电路的Q 值范围通常为3～5, 发生谐振时在电容Cres 上产生一个约1kV 的高压脉冲施加到灯管两端, 管内的低压汞蒸气电离而导通, 从而使灯点亮。灯一旦引燃,LC 串联电路失谐,Lres 只起稳流作用。由于镇流器输出35～45kH z 的高频, 故Lres 体积很小。在灯启动之后, 电流在两个阴极之间流动, 灯可视为一
个电阻(Rlam p ) , 见图2。这种冷启动方法历经的启动时间非常短, 是一种非预热启动。
采用冷启动方法, 灯管在短时间内被施加了一个比正常值高2～3倍的大电流和一个高压。灯管和两个阴极同时施加开路电压和阴极电流, 阴极发射材料远未达到700℃以上的热电子发射状态, 灯必然要经过一段辉光放电时间再过渡到弧光放电, 导致阴极发射物质产生严重溅射, 使灯管两端灯丝周围的内壁出现早期发黑, 致使灯寿命缩短。同时, 由于灯在冷启动之前没有热电子发射, 灯的启动电压
・35・
流器的性能要求》等标准中, 要求镇流器对灯启动“不得对灯性能造成危害”, 灯预热“最短时间应不少于0. 4s ”。同时还规定, 阴极预热启动必须同时满足开路电压、预热电流和预热时间三个方面的要求。在预热期间, 灯开路电压应保持在低于导致阴极受损害的辉光电流的水平。当灯阴极达到发射状态之后, 开路电压应足够高, 能使灯迅速启动而无须重复多次才启动。很显然, 阴极预热启动与集成电路的“软启动”和“延迟启动”并非一个概念。自IEC928和G B15143、G B/T15144等标准颁布之后, 预热启动、功率因数校正(PFC ) 和异常状态保护, 成为电子镇流器的三大关键技术。时至今日, 我国市场上的绝大多数荧光灯电子镇流器, 都不带预热功能。按照产品标准, 这样的镇流器可判为“不合
要比阴极预热启动高得多
。
mH ) , 在热开关断开之后所感生的电压不可能使灯
图1
电子镇流器冷启动电路
图2 灯点火后的简化电路
非预热启动只适用于冷阴极辉光放
电灯和IEC81-84标准中规定的不用启动器的非预热式荧光灯, 2 是利用启辉器来完成的。启辉器的核心是充填有氖气的玻璃泡内的双金属片热开关, 见图3。在常态下, 双金属片是不接触的。当连接AC 电源后, 由于工频市电不足以使灯管击穿, 灯呈高阻抗。电压施加到启辉器上, 玻璃泡内的氖气电离, 双金属片因变热而接通, 电流流过两个灯阴极对其加热。经2～5s 后, 双金属片因冷却而断开, 电路中电流突然变为零, 于是在镇流器上感生一个高压(U =L ・di/dt ) 叠加在AC 线路电压上, 使灯管内汞蒸气电离, 灯管击穿而被点亮。灯一旦燃点, 镇流器起稳流作用。这种预热方式比较简单实用, 缺点是启辉器易于损坏。同时, 在AC 线路电压低于190V 时, 灯往往启动不成功。
管击穿。对于一个40W 荧光灯电感式镇流器, 在f =50H z 下的电感值达900mH 。而40W 荧光灯电子镇流器中的扼流圈仅约1. 5mH , 所能感生的电压对灯启动电压来说是微不足道的。
荧光灯阴极预热分电压模式预热和电流模式预热两种方式。不论是哪一种预热方式, 在阴极预热期间, 灯都呈高阻抗状态, 电流仅通过灯丝对其加热。灯丝电阻取决于灯的规格, 对同一个荧光灯来说, 其热态下的阻值比预热前“冷态”下的阻值要大得多。确定正确的预热电流、时间的一个简单准则是, 应保持灯丝电阻在预热之后和预热之前之比为3～5。在此情况下, ≥0. 4s 。2.
L L ″res 实现, 灯管可视为开路, 电流能通过L ′res 和电容Cres ,L ′res 上的电压传输到次级绕组线圈L ″res , 产生电流对灯阴极加热。通过L ′res 的高频电流与半桥逆变器工作频率密切相关, 因此预热频率要根据灯规格来选择。
图4 电压模式灯阴极预热电路
图3
采用电感式镇流器的荧光灯电路
当荧光灯与电子镇流器配套使用时, 利用启辉
器对灯阴极预热是不现实的。主要原因是由于与灯管串联在一起的扼流圈电感值非常小(仅为1～3・36・
电容器Cres 的选择必须考虑到下面两种情况:在预热期间,Cres 两端的电压应当低于灯点火电压; 在预热结束后, 当系统工作频率移向稳态频率时, 在Cres 上的电压应增大, 以实现快速点火。
电压模式预热只是在日本和美国生产的少部分电子镇流器中被采用, 在欧洲和我国的电子镇流器产品中非常少见。2. 2 电流模式预热
阴极电流预热与电压预热类似, 但在电流模式预热中, 通过阻流圈(Lres ) 的电流与灯阴极电流相同。电流模式加热方案主要有三种, 即利用PTC 热敏电阻、专门电路或带预热功能的专用驱动IC 来预热。
(1) 采用PTC 热敏电阻预热
采用PTC 热敏电阻加热灯丝的电路见图5。在图5(a ) 中, 由于PTC 热敏元件在室温下的阻值很小, 启动时可以认为其短路, 电流通过灯丝、PTC 热敏电阻RT 和C ′res , 对灯阴极加热。由于C ′res 容值较大
(0. 01μF ～0. 1μF ) , 不会在灯管上产生高压。电流
流过RT , 使其温度升高。一旦RT 温度达到居里点,
Ω) , 可认为其开路, 电流通过阻值迅速增大(>10M
灯丝、C ″res 和C ′res 。由于C ″res 容值通常为2. 2nF ～8. 2nF , 即C ″res νC ′res , 它们串联后的容值主要由C ″res 决定,C ′res 可以被忽略, 于是引起LC 电路发生串联谐振, 在谐振电容上产生一个高压脉冲旋加到灯管两端, 使灯击穿而被点亮。由于Cres µC ′res µ
πC ″res , 故LC 电路发生谐振的频率为:fres ≈1/2・C ″res 。灯一旦引燃,C ″res 、C ′res 和PT C 热敏电
图6示出的是由IR2155驱动的荧光灯电子镇流器半
桥逆变器电路。在加电后,AC 供电线路电压经桥式整流和滤波电容平滑, 产生DC (干线) 高压。通过启动电阻R 1的电流对IC 脚V CC 上的电容C 1充电。当C 1上电压升至IC 脚V CC 的启动门限后, 振荡电路开始工作, 振荡器频率由R T 和C T 决定, 并可表示为:focs ≈1/1. 4R T C T 。IC 脚H O 和LO 上的输出驱动外部两只M OSFET (V 1
、V 2) 交替导通, 并产生占空比为
50%的方波脉冲, 通过L 1和C 2、C 3组成的LC 串联谐
振电路将荧光灯快速启动。
阻呈现高阻抗与灯管相并联, 它们的影响可以忽略。
在图5(b ) 所示的预热电路中, 由于C ′res µC ″res , 对于预热电流来说,C ′res 的阻抗较少, 电流几乎全部通过C ′res 和RT 支路。当RT 因温升跃变到高阻关断状态后, 预热电流全部通过C ″res ,LC 串联电路立刻发生谐振,
将灯启动点亮。PTC 预热电路还有一种型式, , C ′res , 图6 半桥驱动器IC 组成的荧光灯电子镇流器电路
图5 PT C 热敏电阻预热电路
PTC 元件的选择, 必须与电子镇流器配套的荧
光灯相匹配。PTC 热敏电阻预热通常只适用40W 以下的荧光灯尤其是小功率节能灯。电子镇流器荧光灯阴极预热用PTC 热敏元件, 居里点温度通常为
) 下阻值为100Ω～1k Ω, 耐50℃～100℃, 常温(25℃
压高于600V AC 。只要PTC 元件选择适当, 可保证阴极预热时间在1. 5～3s 。
采用PTC 热敏电阻预热, 电路简单, 但可靠性较差, 自身功率损耗较大, 并且仅适用于较低功率的荧光灯。
(2) 利用专门的电路预热
有许多荧光灯电子镇流器控制器IC , 振荡器频率可通过外部阻容元件设置, 但并不带预热功能。
图7 IR2155附加的预热电路
为了对荧光灯提供阴极预热, 可采用图7所示的电路。其中V 3作为开关使用, 灯阴极预热时间主要由R 1和C 1数值设置。当IR2155加电开始工作时,V 3处于截止状态。由于电容C T 与C 2串联后的总电容值C ′T
导通, 可认为将C 2短路, 半桥输出频率
・37・
2006年3月 灯与照明 第30卷第1
期
仅由R T 和C T 决定, 从预热频率迅速降低到44kH z , 使LC 串联电路发生谐振, 从而将灯启动。
电子镇流器用半驱动器IC 有很多, 除IR2155外, 还有IR2151、MPIC2151、IR2152及L6569等。此类IC 只要附加专门的电路, 就可以对灯阴极实现预热启动。
(3) 利用带预热功能的控制器IC 预热
自进入新世纪以来, 新推出的荧光灯电子镇流器控制器或半桥驱动器IC , 几乎全部带预热启动功能, 例如IR 公司生产的IR2520D 、ST 公司生产的电子驱动器VK 06T L 、飞利浦公司生产的BUA2024和Interpion 半导体公司生产的IP3031等。上海贝岭公司推出境内首款荧光灯电子镇流器控制器BL8301, 也带预热功能, 其应用电路见图8
。
图8 带预热启动功能的荧光灯电子镇流器电路
在图8所示的基于BL8301的镇流器半桥逆变
器电路中,IC 的Pro (9) 脚及外部电路履行过电流检测与保护,LD3(10) 脚及其外部相关电路履行故障(包括灯管开路、灯丝烧断、灯点火失败和灯寿终) 检测和保护。
在BL8301加电启动之后, 振荡器首先输出高频对灯阴极加热, 预热频率fpre 由脚3外部电阻Rper1和Rper2及4脚外部电阻R T 与脚与外部电容共同决定。IC 脚6外部电容C pre 的容值决定预热时间T pre 。在预热时间结束后, 振荡器频率开始从fpre 向稳态工作频率fing 扫描。当半桥输出频率达到输出电路中L 2和C S 等组成的LC 串联电路的谐振频率时, 发生LC 串联谐振, 在电容C S 上产生一个高压将灯启动。灯一旦燃点, 工作频率稳定在fing 上, 见图9。点火时间T ign 约为预热时间T pre 的10%, 即T ign =0. 1T pre 。稳态工作频主由R T 和C T 决定
。
Ω、μF 和当Rt =100k Ct =510pF 、C pre =0. 047
Ω时, 预热频率fpre =68kH z , 预Rpre1=Rpre2=10k
热时间T pre =1s , 启动(点火) 时间T ign =0. 1s , 正常(稳态) 工作频率fing =45kH z 。
3 结语
预热启动是对荧光灯电子镇流器的基本要求。采用带预热功能的电子镇流器控制器IC , 是实现荧光灯阴极预热的最重要的途径。在用分立元件制作的40W 以下荧光灯交流电子镇流器中, 利用PTC 热敏元件实现灯阴极预热, 是比较经济实用的方案。在采用不带预热功能的经济型半桥驱动器IC 的电子镇流器中, 附加简单的电路可以实现预热启动。
参考文献:
[1] 毛兴武, 祝大卫. 电子镇流器原理与制作[M].北京:人
民邮电出版社,1999
[2] ST com ,An1694,Application N ote ,VIP ower :E lectronic Bal 2
last for Rem ovable CF L ,2003,3
[3] 上海见岭公司, 产品介绍, 电子镇流器驱动芯片
BL8301,2004
图9 预热启动频率变化曲线
・38・
荧光灯交流电子镇流器灯阴极预热方法
马存云
(临沂师范学院物理系, 山东临沂276005)
摘 要:为提供长寿命并保证荧光灯有效点火, 阴极必须预热。介绍了电压模式和电流模式两种阴极预热方法, 给出了相关电路。
关键词:电子镇流器; 灯阴极预热; 电路
格品”。之所以国产内销荧光灯电子镇流器大多对灯采用非预热启动方案, , 。事实上, 关, 至今仍然是。
0 引言
在荧光灯自1938年问世以后的40余年间, 一直使用笨重的电感式(即电磁灯) 镇流器和启辉器作为稳流和启动附件。20世纪70年代末80年代初, 飞积小、重量轻、AC 得到发展。
普通荧光灯和在20世纪80年代发展起来的三基色稀土节能灯, 属于阴极预热型的低压汞气体放电灯。在20世纪80年代, 由于设计人员对荧光灯特性未能进行深入研究, 或者是技术上的原因, 几乎所有的荧光灯电子镇流器都不带灯阴极预热功能。很多厂家还将“一点即亮”的冷启动方式作为电子镇流器的优点来宣传, 其实是一种误导。
荧光灯非预热启动在阴极没有加热到热电子发射温度就进行快速启动, 这种硬启动方式会影响灯寿命。因此, 在20世纪80年代末、90年代初颁布的IEC929和G B/T15144等《管形荧光灯用交流电子镇
及其危害
绝大多数荧光灯电子镇流器都采用半桥逆变器
和输出LC 串联谐振电路。在不采用频率调制(FM )
预热技术的电子镇流器中, 冷启动电路见图1。Lres 和Cres 组成LC 串联谐振电路, 在通常情况下,Lres 的电感值为1～3mH ,Cres =2～10nF 。在接通AC 线路之后, 电子镇流器开始工作, 输出高频电流通过Lres 、两个灯阴极(Rcathod ) 和Cres 。此时, 施加到灯管上的电压不足以使其击穿, 故呈高阻关断状态。高频信号经过几个周期后, 引起LC 电路发生串联谐
π・振, 谐振频率为:fres=1/(2Cres ) 。LC 电路的Q 值范围通常为3～5, 发生谐振时在电容Cres 上产生一个约1kV 的高压脉冲施加到灯管两端, 管内的低压汞蒸气电离而导通, 从而使灯点亮。灯一旦引燃,LC 串联电路失谐,Lres 只起稳流作用。由于镇流器输出35～45kH z 的高频, 故Lres 体积很小。在灯启动之后, 电流在两个阴极之间流动, 灯可视为一
个电阻(Rlam p ) , 见图2。这种冷启动方法历经的启动时间非常短, 是一种非预热启动。
采用冷启动方法, 灯管在短时间内被施加了一个比正常值高2～3倍的大电流和一个高压。灯管和两个阴极同时施加开路电压和阴极电流, 阴极发射材料远未达到700℃以上的热电子发射状态, 灯必然要经过一段辉光放电时间再过渡到弧光放电, 导致阴极发射物质产生严重溅射, 使灯管两端灯丝周围的内壁出现早期发黑, 致使灯寿命缩短。同时, 由于灯在冷启动之前没有热电子发射, 灯的启动电压
・35・
流器的性能要求》等标准中, 要求镇流器对灯启动“不得对灯性能造成危害”, 灯预热“最短时间应不少于0. 4s ”。同时还规定, 阴极预热启动必须同时满足开路电压、预热电流和预热时间三个方面的要求。在预热期间, 灯开路电压应保持在低于导致阴极受损害的辉光电流的水平。当灯阴极达到发射状态之后, 开路电压应足够高, 能使灯迅速启动而无须重复多次才启动。很显然, 阴极预热启动与集成电路的“软启动”和“延迟启动”并非一个概念。自IEC928和G B15143、G B/T15144等标准颁布之后, 预热启动、功率因数校正(PFC ) 和异常状态保护, 成为电子镇流器的三大关键技术。时至今日, 我国市场上的绝大多数荧光灯电子镇流器, 都不带预热功能。按照产品标准, 这样的镇流器可判为“不合
要比阴极预热启动高得多
。
mH ) , 在热开关断开之后所感生的电压不可能使灯
图1
电子镇流器冷启动电路
图2 灯点火后的简化电路
非预热启动只适用于冷阴极辉光放
电灯和IEC81-84标准中规定的不用启动器的非预热式荧光灯, 2 是利用启辉器来完成的。启辉器的核心是充填有氖气的玻璃泡内的双金属片热开关, 见图3。在常态下, 双金属片是不接触的。当连接AC 电源后, 由于工频市电不足以使灯管击穿, 灯呈高阻抗。电压施加到启辉器上, 玻璃泡内的氖气电离, 双金属片因变热而接通, 电流流过两个灯阴极对其加热。经2～5s 后, 双金属片因冷却而断开, 电路中电流突然变为零, 于是在镇流器上感生一个高压(U =L ・di/dt ) 叠加在AC 线路电压上, 使灯管内汞蒸气电离, 灯管击穿而被点亮。灯一旦燃点, 镇流器起稳流作用。这种预热方式比较简单实用, 缺点是启辉器易于损坏。同时, 在AC 线路电压低于190V 时, 灯往往启动不成功。
管击穿。对于一个40W 荧光灯电感式镇流器, 在f =50H z 下的电感值达900mH 。而40W 荧光灯电子镇流器中的扼流圈仅约1. 5mH , 所能感生的电压对灯启动电压来说是微不足道的。
荧光灯阴极预热分电压模式预热和电流模式预热两种方式。不论是哪一种预热方式, 在阴极预热期间, 灯都呈高阻抗状态, 电流仅通过灯丝对其加热。灯丝电阻取决于灯的规格, 对同一个荧光灯来说, 其热态下的阻值比预热前“冷态”下的阻值要大得多。确定正确的预热电流、时间的一个简单准则是, 应保持灯丝电阻在预热之后和预热之前之比为3～5。在此情况下, ≥0. 4s 。2.
L L ″res 实现, 灯管可视为开路, 电流能通过L ′res 和电容Cres ,L ′res 上的电压传输到次级绕组线圈L ″res , 产生电流对灯阴极加热。通过L ′res 的高频电流与半桥逆变器工作频率密切相关, 因此预热频率要根据灯规格来选择。
图4 电压模式灯阴极预热电路
图3
采用电感式镇流器的荧光灯电路
当荧光灯与电子镇流器配套使用时, 利用启辉
器对灯阴极预热是不现实的。主要原因是由于与灯管串联在一起的扼流圈电感值非常小(仅为1～3・36・
电容器Cres 的选择必须考虑到下面两种情况:在预热期间,Cres 两端的电压应当低于灯点火电压; 在预热结束后, 当系统工作频率移向稳态频率时, 在Cres 上的电压应增大, 以实现快速点火。
电压模式预热只是在日本和美国生产的少部分电子镇流器中被采用, 在欧洲和我国的电子镇流器产品中非常少见。2. 2 电流模式预热
阴极电流预热与电压预热类似, 但在电流模式预热中, 通过阻流圈(Lres ) 的电流与灯阴极电流相同。电流模式加热方案主要有三种, 即利用PTC 热敏电阻、专门电路或带预热功能的专用驱动IC 来预热。
(1) 采用PTC 热敏电阻预热
采用PTC 热敏电阻加热灯丝的电路见图5。在图5(a ) 中, 由于PTC 热敏元件在室温下的阻值很小, 启动时可以认为其短路, 电流通过灯丝、PTC 热敏电阻RT 和C ′res , 对灯阴极加热。由于C ′res 容值较大
(0. 01μF ～0. 1μF ) , 不会在灯管上产生高压。电流
流过RT , 使其温度升高。一旦RT 温度达到居里点,
Ω) , 可认为其开路, 电流通过阻值迅速增大(>10M
灯丝、C ″res 和C ′res 。由于C ″res 容值通常为2. 2nF ～8. 2nF , 即C ″res νC ′res , 它们串联后的容值主要由C ″res 决定,C ′res 可以被忽略, 于是引起LC 电路发生串联谐振, 在谐振电容上产生一个高压脉冲旋加到灯管两端, 使灯击穿而被点亮。由于Cres µC ′res µ
πC ″res , 故LC 电路发生谐振的频率为:fres ≈1/2・C ″res 。灯一旦引燃,C ″res 、C ′res 和PT C 热敏电
图6示出的是由IR2155驱动的荧光灯电子镇流器半
桥逆变器电路。在加电后,AC 供电线路电压经桥式整流和滤波电容平滑, 产生DC (干线) 高压。通过启动电阻R 1的电流对IC 脚V CC 上的电容C 1充电。当C 1上电压升至IC 脚V CC 的启动门限后, 振荡电路开始工作, 振荡器频率由R T 和C T 决定, 并可表示为:focs ≈1/1. 4R T C T 。IC 脚H O 和LO 上的输出驱动外部两只M OSFET (V 1
、V 2) 交替导通, 并产生占空比为
50%的方波脉冲, 通过L 1和C 2、C 3组成的LC 串联谐
振电路将荧光灯快速启动。
阻呈现高阻抗与灯管相并联, 它们的影响可以忽略。
在图5(b ) 所示的预热电路中, 由于C ′res µC ″res , 对于预热电流来说,C ′res 的阻抗较少, 电流几乎全部通过C ′res 和RT 支路。当RT 因温升跃变到高阻关断状态后, 预热电流全部通过C ″res ,LC 串联电路立刻发生谐振,
将灯启动点亮。PTC 预热电路还有一种型式, , C ′res , 图6 半桥驱动器IC 组成的荧光灯电子镇流器电路
图5 PT C 热敏电阻预热电路
PTC 元件的选择, 必须与电子镇流器配套的荧
光灯相匹配。PTC 热敏电阻预热通常只适用40W 以下的荧光灯尤其是小功率节能灯。电子镇流器荧光灯阴极预热用PTC 热敏元件, 居里点温度通常为
) 下阻值为100Ω～1k Ω, 耐50℃～100℃, 常温(25℃
压高于600V AC 。只要PTC 元件选择适当, 可保证阴极预热时间在1. 5～3s 。
采用PTC 热敏电阻预热, 电路简单, 但可靠性较差, 自身功率损耗较大, 并且仅适用于较低功率的荧光灯。
(2) 利用专门的电路预热
有许多荧光灯电子镇流器控制器IC , 振荡器频率可通过外部阻容元件设置, 但并不带预热功能。
图7 IR2155附加的预热电路
为了对荧光灯提供阴极预热, 可采用图7所示的电路。其中V 3作为开关使用, 灯阴极预热时间主要由R 1和C 1数值设置。当IR2155加电开始工作时,V 3处于截止状态。由于电容C T 与C 2串联后的总电容值C ′T
导通, 可认为将C 2短路, 半桥输出频率
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2006年3月 灯与照明 第30卷第1
期
仅由R T 和C T 决定, 从预热频率迅速降低到44kH z , 使LC 串联电路发生谐振, 从而将灯启动。
电子镇流器用半驱动器IC 有很多, 除IR2155外, 还有IR2151、MPIC2151、IR2152及L6569等。此类IC 只要附加专门的电路, 就可以对灯阴极实现预热启动。
(3) 利用带预热功能的控制器IC 预热
自进入新世纪以来, 新推出的荧光灯电子镇流器控制器或半桥驱动器IC , 几乎全部带预热启动功能, 例如IR 公司生产的IR2520D 、ST 公司生产的电子驱动器VK 06T L 、飞利浦公司生产的BUA2024和Interpion 半导体公司生产的IP3031等。上海贝岭公司推出境内首款荧光灯电子镇流器控制器BL8301, 也带预热功能, 其应用电路见图8
。
图8 带预热启动功能的荧光灯电子镇流器电路
在图8所示的基于BL8301的镇流器半桥逆变
器电路中,IC 的Pro (9) 脚及外部电路履行过电流检测与保护,LD3(10) 脚及其外部相关电路履行故障(包括灯管开路、灯丝烧断、灯点火失败和灯寿终) 检测和保护。
在BL8301加电启动之后, 振荡器首先输出高频对灯阴极加热, 预热频率fpre 由脚3外部电阻Rper1和Rper2及4脚外部电阻R T 与脚与外部电容共同决定。IC 脚6外部电容C pre 的容值决定预热时间T pre 。在预热时间结束后, 振荡器频率开始从fpre 向稳态工作频率fing 扫描。当半桥输出频率达到输出电路中L 2和C S 等组成的LC 串联电路的谐振频率时, 发生LC 串联谐振, 在电容C S 上产生一个高压将灯启动。灯一旦燃点, 工作频率稳定在fing 上, 见图9。点火时间T ign 约为预热时间T pre 的10%, 即T ign =0. 1T pre 。稳态工作频主由R T 和C T 决定
。
Ω、μF 和当Rt =100k Ct =510pF 、C pre =0. 047
Ω时, 预热频率fpre =68kH z , 预Rpre1=Rpre2=10k
热时间T pre =1s , 启动(点火) 时间T ign =0. 1s , 正常(稳态) 工作频率fing =45kH z 。
3 结语
预热启动是对荧光灯电子镇流器的基本要求。采用带预热功能的电子镇流器控制器IC , 是实现荧光灯阴极预热的最重要的途径。在用分立元件制作的40W 以下荧光灯交流电子镇流器中, 利用PTC 热敏元件实现灯阴极预热, 是比较经济实用的方案。在采用不带预热功能的经济型半桥驱动器IC 的电子镇流器中, 附加简单的电路可以实现预热启动。
参考文献:
[1] 毛兴武, 祝大卫. 电子镇流器原理与制作[M].北京:人
民邮电出版社,1999
[2] ST com ,An1694,Application N ote ,VIP ower :E lectronic Bal 2
last for Rem ovable CF L ,2003,3
[3] 上海见岭公司, 产品介绍, 电子镇流器驱动芯片
BL8301,2004
图9 预热启动频率变化曲线
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