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(yù)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?fù)涞倪x擇和陰極預(yù)熱方式的選擇等。以期電子器件與對應(yīng)的熒光燈管相匹配，達(dá)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(biāo)準(zhǔn)和我國GB標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于陰極預(yù)熱起動(dòng)的要求，對常見的陰極預(yù)熱方式進(jìn)行了分析，認(rèn)為采用智能熱敏電阻是熒光燈陰極預(yù)熱啟動(dòng)的最佳方案。
2.陰極預(yù)熱的目的
陰極預(yù)熱式熒光燈的電極是一個(gè)極為重要的零件。熒光燈使用時(shí)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(dāng)陰極的工作溫度在900℃～1000℃時(shí)才能充分發(fā)射電子。另一方面，陰極通過預(yù)熱放出大量電子，使燈的啟動(dòng)電壓降低，通常降低到陰極未預(yù)熱啟動(dòng)電壓的二分之一到三分之一。電壓的降低減少了相關(guān)電子元器件所承受的電應(yīng)力，從而降低了整燈的故障率，延長了使用壽命。為此，陰極預(yù)熱納入了IEC和我國GB標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定此類熒光燈在點(diǎn)亮前必須經(jīng)過陰極預(yù)熱，并對各種型號(hào)規(guī)格熒光燈的預(yù)熱時(shí)間和預(yù)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(yù)熱啟動(dòng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
以往，熒光燈多采用電感式工頻鎮(zhèn)流器。隨著電子技術(shù)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(diǎn)，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(yù)熱問題一直是電子鎮(zhèn)流器技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。
電子鎮(zhèn)流器的啟動(dòng)電壓是由限流電感L和啟動(dòng)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(zhì)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(shí)，限流電感L或C1上的電壓VR=QV1。合理設(shè)計(jì)限流電感L和電容C1的參數(shù)，可使C1上的諧振電壓VR達(dá)到使燈管點(diǎn)亮的值。陰極不進(jìn)行預(yù)熱的電路，電源一接通燈即點(diǎn)亮，這對陰極損傷很厲害，會(huì)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(yù)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(diǎn)是PTCR的開關(guān)溫度（阻值增大到最小值兩倍時(shí)的溫度）。PTCR的體溫高于TB點(diǎn)后，隨著溫度的升高，PTCR的電阻就會(huì)驟變到很高的值，利用PTCR的這一特性設(shè)計(jì)的預(yù)熱啟動(dòng)電路如圖3所示。當(dāng)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(shí)，由于熱敏電阻PTCR對諧振回路構(gòu)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(diǎn)亮燈管。同時(shí)，高頻電流通過電感L燈絲Rf和熱敏電阻PTCR，對陰極進(jìn)行預(yù)熱，經(jīng)過t1（GB規(guī)定大
