[发明专利]阴极加热式气体放电灯的镇流电路

说明书

本发明涉及诸如荧光灯那样的阴极加热式气体放电灯的镇流电路，更具体地说涉及对这种镇流电路的阴极加热电路性能的改进。

某些类型的气体放电灯，比如有一种荧光灯，包括一对具有内阻的阴极，当分别有电流流过的时候，阴极就发热，以后将这种阴极称为电阻加热式阴极。电阻加热出现在以下两种情况中：一是当阴极通过灯中的电弧放电也被加热、灯处于稳定工作状态期间，另一是在灯点亮之前所谓的阴极预加热期间。这种灯的阴极被设计成在灯正常工作时发射电子。这样的阴极一般由钨或类似金属制成，在阴极未涂层的情况下被加热并发射电子时，阴极容易破裂。因此，阴极一般涂一层电子发射材料以利于发射电子，同时保护阴极金属使其免受损坏。

在上述类型的荧光灯中，灯点亮之前对阴极预加热期间，需要将阴极加热到至少大约700℃，以便从阴极得到所要求的热电子发射。在灯稳定工作期间，需要对阴极连续加热至大约500℃，以便阴极更好地保持热电子发射，并使阴极寿命得以延长。

阴极加热式荧光气体放电灯的典型电源或如一般所称“镇流”电路在加热灯阴极的电路中采用正温度系数（PTC）的电阻，在阴极预加热期间和灯处于稳定工作状态期间都对阴极加热。气体放电灯具有一对电阻加热式阴极，每个阴极具有与谐振电源电路相连的端子，谐振电源电路向灯提供双向电流。另一对阴极端子之间经串联的电容与一个正温度系数（PTC）的电阻相连，从而形成一个电路，向电阻加热式阴极提供电流，并对它们加热。可以在美国专利第4，647，817;4，782，268和5，122，712号中找到采用PTC电阻的镇流电路的例子。

PTC电阻起初以某一阻抗值导通电流，然后随着消耗电能而变热，其阻抗值便增加。于是，当灯镇流电路开始激励时，较大的电流流过PTC电阻，从而流经电阻加热式阴极。在灯点亮之前的阴极预加热期间，对阴极快速加热，以便灯阴极达到所需的高温，使灯点亮。PTC电阻是这样选择的，当它使得灯电压增加到足以使灯点亮的值，并且阴极预加热期间快要结束时，其阻抗变为高。然后在灯的稳定工作期间，灯电压下降，降至低于阴极预加热期间的电压。在灯稳定工作期间，减小的电流流经电阻加热式阴极，其结果例如对一个20瓦灯的镇流电路来说，PTC电阻的功耗大约为1瓦，这意味着大约5%的无效功率。

因此，需要为阴极加热式气体放电灯提供一种镇流电路，在灯稳定工作期间能够实现较高的功率效率。

上述镇流电路更进一步的缺点是对采用给定PTC电阻的电阻加热式阴极的范围进行了限制。不同种类的灯有不同类型的电阻加热式阴极（例如2Ω、6Ω等）。于是就需要更多的适合不同类型的电阻加热式阴极的阴极加热电路，来更好地适应更多种类的灯。

此外，还要求在不增加费用或使电路过于庞大的情况下实现上述优点。避免电路过于庞大对于小型的低压荧光灯来说是非常重要的，这种灯采用标准的爱迪生式螺丝座，以便安装在通常也适合于白炽灯的灯座中，并且这种灯采用紧凑的多轴外壳或放电腔，光线从被电激发至放电状态的适当填充物中发出。这种小型灯的镇流电路紧凑地安装在爱迪生式螺丝座中，并与之非常靠近，所以要严格限制镇流电路的大小。

因此，本发明的一个目的是为阴极加热式气体放电灯提供一种镇流电路，该电路采用高效阴极加热电路，与上述先有技术的阴极加热电路相比，更适合于不同种类的阴极。

本发明的另一个目的是在不增加费用或使电路过于庞大的情况下为阴极加热式气体放电灯提供一种达到上述目的的镇流电路。

根据本发明，提供了一种气体放电灯的镇流电路，气体放电灯具有一对电阻加热式阴极，在先于灯点亮的阴极预加热期间和灯稳定工作期间，阴极都通过电阻方式加热。镇流电路包括在母线导体上提供对地的直流母线电压的装置，以及根据直流母线电压向谐振负载电路提供双向电流的转换器。谐振负载电路包括气体放电灯，连接在灯阴极之间、且两端的电压随着灯电压的变化而变化的谐振电容，以及与谐振电容串联并与谐振电容一起确定双向灯电流的谐振频率和幅度的谐振电感。向电阻加热式灯阴极供电的装置提供电能，对阴极加热。还包括一个电路，它使灯电压在阴极预加热期间一直低于一个预定值，从而避免这一期间灯被点亮;该电路包括将灯的第一阴极保持在基本恒定电压下的装置，以及将灯的第二阴极箝位在低于预定值的电位上的装置。该箝位装置包括正温度系数（PTC）阻抗元件，如PTC电阻，它与灯的第二阴极相连，并通过正极性箝位二极管与母线导体串联，还通过负极性箝位二极管与地线串联。

通过以下结合附图所作的描述，本发明的上述目的和优点以及进一步的目的和优点将变得非常明显，附图中：