[其他]荧光灯电子控制设备

说明书

本发明涉及产生和控制电气设备特别是诸如普通荧光灯之类的放电灯的高频交流电流的装置和方法。

目前，荧光灯虽然在市场上还没有完全取代也是极其流行的白炽灯的位置，但却是广泛作为光源使用。荧光灯具有相对于耗电量较高的发光效率、使用寿命长和发光性能令人满意等优点，尽管在电气方面基于以下原因需要采取较白炽灯更复杂的措施：荧光灯处于低温状态时需要特高的引弧电压（例如高达1000伏的峰值电压）来触发电气放电，而且荧光放电具有负得很大的阻抗，此阻抗在电气放电触发过程中还进一步发生变化。因此荧光灯的电源电路必须配备以专用的引燃设备和专用的限流设备。荧光灯的诸电极按惯例总配备有电加热装置，使引弧电压可降低到800伏峰值。阻抗由于是负的且变化着，因而需用限流设备，因此用普通电压源供电的荧光灯实际上是通过串联的感应线圈接到电源上的。未点燃处于低温状态下的荧光灯通常是用电气开关进行引燃的，一般是借助于自动开关（也叫起动器）进行，这种起动器具有在放电一经触发之后切断荧光灯诸电极的供电加热的重要功能。为防止该开关过早点燃这种开关通常还并联有电容器。现有技术荧光灯传统的灯具中都装有全部这些元件。

采用一般电源频率（50赫或60赫）时，串联电感应相当大，此电感给电源线反馈一个强劲的无功电流，这些无功电流在供电电缆中会引起电损失，因而是不希望有的。要减少这些无功电流可用电容器进行所谓相位补偿，这个电容器也需要具有相当大的电容值。电感本身消耗相当大的电能，这些电能全部转变为热。因此普通装设的，例如，两个额定功率各为58瓦的荧光灯（即116瓦的标称发光强度）的灯具，实际上消耗的功率约为170瓦。具有所述装备的荧光灯的其它缺点是其频闪效应，这是因为发光电弧是在两倍电源频率的频率（即举例说100或120赫）下触发和切断的。这种频闪效应通常是看不到的，但在某些不利的情况下可能会引起麻烦。此外往往还会引起噪音，特别是感应线圈引起的噪音，且一般简单的触发器具有引起慢慢引燃的倾向，还会伴随有不好受的闪烁。此外，自动开关会在荧光灯已烧毁不能引燃时仍然试图触发它，从而引起持续闪烁，直到开关不能再使用为止。

可以预料，通过自动照明控制（例如根据日光的变化进行控制）节约电能可利用的潜力还是相当大的，因为今天的照明系统往往是长时间在满功率情况下运行的，尽管有关场所可能也接受自然的日光照明因而只部分或部分时间需用人工照明。今天已有可能装设带光测量器的自动系统，并控制供到照明系统的电力，即例如，保持预定的照明水平。

电气光源的控制在本技术领域中是公知技术，有关荧光灯的控制也是如此。但为了要降低发光功率而控制荧光灯时需要考虑的问题是，荧光灯没能引燃之前不能将电压降得太多。因此荧光灯的控制系统通常采用时间控制系统。这种系统目前一般是采用所谓斩波器控制加以实现的。斩波器控制大体上能用例如电源频率的快速触发和切断，通过减少占空因数（即燃点时间对闭锁时间的比值）控制亮度级。得目前所采用的这些控制系统具有一些缺点，其中一个缺点是产生了电射频噪音的发射和发送源，且使荧光灯已产生的通常所不希望有的频闪效应严重恶化。此外全部灯功率得通过这些控制系统的元件，因而控制系统的大小也应选择得与类似大小的电能相适应。

此外在本技术领域中大家都知道可以采用所谓饱和电抗器来控制电能。简言之，饱和电抗器是一种变压器，其中变换后的电流受变压器铁心磁饱和的限制。该磁饱和可藉额外的磁化绕组加以控制，该磁化绕组影响和控制着被变换的电能。饱和电抗器较贵，而且当馈电给感性或容性负荷时不能妥善进行控制，因此在今天的技术中很少使用饱和电抗器控制系统。

荧光灯控制中的上述问题往往促使人们实际选用带控制设施照明系统用的白炽灯。由此可以制造一种合意的控制系统，尽管这种控制系统有两个主要不足之处。首先，减少照明时，光照变成红色。其次，白炽灯原来已很低的发光效率甚至进一步大幅度下降。不言而喻，今天带照明控制的系统，如上所述，不是照明效果不好，就是不实惠，因而使用面不广。

最近有人提出用高频发生器馈电给荧光灯，请参看，例如，西门子公司出版物《开关实例》（Schaltbeispiele）82/82年版，第78页。在该篇文章中介绍了一个将例如50赫频率的电源电压转变成约120千赫交流电的电路。用这种电路给荧光灯供电具有一系列显著的优点，例如：

-在如此高频下，荧光灯的效率提高了，因而发光效率提高了;

-延长了荧光灯的寿命;

-灯具附件中没有可动的机械部分;