節(jié)能燈用智能型PTC熱敏電阻
節(jié)能燈用智能型PTC熱敏電阻
1.前言
目前的熒光燈絕大多數(shù)為陰極預熱式產(chǎn)品。人們?yōu)榱颂岣邿晒鉄艄艿墓庑Р⒀娱L其使用壽命，在配套電器方面作了大量深入的研究工作，包括鎮(zhèn)流器線路拓撲的選擇和陰極預熱方式的選擇等。以期電子器件與對應的熒光燈管相匹配，達到充分發(fā)揮熒光燈管的光效和使照明環(huán)境更舒適更節(jié)能的效果。本文參照熒光燈IEC標準和我國GB標準中關于陰極預熱起動的要求，對常見的陰極預熱方式進行了分析，認為采用智能熱敏電阻是熒光燈陰極預熱啟動的最佳方案。
2.陰極預熱的目的
陰極預熱式熒光燈的電極是一個極為重要的零件。熒光燈使用時間的長短主要取決于電極的壽命。對交流電源來說，該電極既是陰極又是陽極。電極上涂有碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣為主的電子發(fā)射材料。這些材料只有當陰極的工作溫度在900℃～1000℃時才能充分發(fā)射電子。另一方面，陰極通過預熱放出大量電子，使燈的啟動電壓降低，通常降低到陰極未預熱啟動電壓的二分之一到三分之一。電壓的降低減少了相關電子元器件所承受的電應力，從而降低了整燈的故障率，延長了使用壽命。為此，陰極預熱納入了IEC和我國GB標準，明確規(guī)定此類熒光燈在點亮前必須經(jīng)過陰極預熱，并對各種型號規(guī)格熒光燈的預熱時間和預熱電流參數(shù)提出了要求。
圖1電子鎮(zhèn)流器簡化電路圖
3.陰極預熱啟動技術的發(fā)展狀況
以往，熒光燈多采用電感式工頻鎮(zhèn)流器。隨著電子技術的發(fā)展，電子鎮(zhèn)流器以其體積小、重量輕、功耗少、無頻閃、無噪音、光效高等優(yōu)點，逐步取代電感式鎮(zhèn)流器已成為必然趨勢。在電子鎮(zhèn)流器發(fā)展過程中，陰極預熱問題一直是電子鎮(zhèn)流器技術研究的重點之一。
電子鎮(zhèn)流器的啟動電壓是由限流電感L和啟動電容C1組成的L－C1串聯(lián)諧振電路在C1兩端產(chǎn)生的諧振電壓。簡化電路如圖1所示。L－C1的品質因數(shù)Q=1/ωC1R=ωL/R，式中R為L－C1回路的損耗電阻，ω為L－C1回路的工作角頻率。在L－C1回路對高頻振蕩電路的輸出電壓V1諧振時，限流電感L或C1上的電壓VR=QV1。合理設計限流電感L和電容C1的參數(shù)，可使C1上的諧振電壓VR達到使燈管點亮的值。陰極不進行預熱的電路，電源一接通燈即點亮，這對陰極損傷很厲害，會使燈管根部很快變黑，使燈管壽命變短。
為解決熒光燈陰極預熱問題，人們利用了正溫度系數(shù)熱敏電阻（以下簡稱PTCR）。其溫阻特性曲線如圖2所示。曲線中的TB點是PTCR的開關溫度（阻值增大到最小值兩倍時的溫度）。PTCR的體溫高于TB點后，隨著溫度的升高，PTCR的電阻就會驟變到很高的值，利用PTCR的這一特性設計的預熱啟動電路如圖3所示。當電路接通的瞬間，高頻電源的輸出電壓V0加到燈管兩端，見圖4，此時，由于熱敏電阻PTCR對諧振回路構成分流，使回路的Q值很低，燈管兩端不能形成高壓，也就不能點亮燈管。同時，高頻電流通過電感L燈絲Rf和熱敏電阻PTCR，對陰極進行預熱，經(jīng)過t1（GB規(guī)定大于0.4秒）的時間后，PTCR因通過電流，體溫升高，電阻值迅速增大，減弱了對諧振回路的分流。當阻值增大到一定值時，諧振回路起振，諧振電壓幅值V2增大到把燈管點亮。燈管點亮時（t2），燈管呈現(xiàn)負阻特性，即燈管電流增大，燈管兩端電壓V3降到額定的工作電壓值，預熱啟動過程結束，燈管轉入正常工作。
