智能型PTC熱敏電阻——新型熒光燈陰極預(yù)熱啟動(dòng)元件

　　在對(duì)熒光燈陰極預(yù)熱技術(shù)進(jìn)行了充分研究的基礎(chǔ)上，從理論上突破了對(duì)敏感材料應(yīng)用方面的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，巧妙地利用了敏感材料的固有特性和一般氣體放電燈的負(fù)阻特性，我們研制成功了既能滿足熒光燈燈絲預(yù)熱要求，又能自動(dòng)關(guān)斷的智能元件。

　　其實(shí)施方案是：把具有適當(dāng)阻值及開(kāi)關(guān)溫度TB的PTC延遲型熱敏電阻同具有適當(dāng)?shù)膲好綦妷篣1mA（在此電壓下壓敏電阻Rz的通流為1mA）和通流量的壓敏電阻Rz進(jìn)行串聯(lián)復(fù)合，使成為智能電阻Ri，用以取代電子鎮(zhèn)流器及電子節(jié)能燈中的普通熱敏電阻PTCR。PTCR的溫阻特性已示于圖2，氧化鋅壓敏電阻的伏安特性，如圖7所示。從圖7可看出，氧化鋅壓敏電阻是對(duì)電壓非常敏感的器件，其通流值隨所施加的電壓值的增大而急劇增大，把PTCR和壓敏電阻Rz串聯(lián)復(fù)合成智能電阻Ri，接在電子鎮(zhèn)流器的燈絲預(yù)熱回路中（如圖3所示，去掉普通的PTCR，代之以Ri即可），其作用過(guò)程如下：當(dāng)接通電源瞬間，電子鎮(zhèn)流器的開(kāi)路輸出電壓（一般為1000VP－P左右），使壓敏電阻Rz導(dǎo)通。適當(dāng)選擇U1mA,使導(dǎo)通電流等于該燈管的燈絲預(yù)熱電流）燈絲電流經(jīng)Ri流過(guò)。適當(dāng)?shù)剡x擇PTCR阻值、體積及開(kāi)關(guān)溫度TB，使在0.4s(1s達(dá)到此開(kāi)關(guān)溫度后，Ri中的PTCR阻值驟增至高阻狀態(tài)。這樣，一方面限制了壓敏電阻的通流量，一方面使Ri=Rz＋PTCR支路近于開(kāi)路，這時(shí)由L和C1構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路（見(jiàn)圖3）起振，諧振電壓U2（見(jiàn)圖4）增大到把燈管點(diǎn)亮，燈點(diǎn)亮后呈負(fù)阻特性，燈管兩端電壓下降到燈管正常工作電壓，此燈管工作電壓一般遠(yuǎn)低于所選定的壓敏電阻的壓敏電壓U1mA，所以，燈點(diǎn)亮后，Rz自行關(guān)斷。Ri=Rz＋PTCR處于“休閑狀態(tài)”。

　　可見(jiàn)，該智能型PTC熱敏電阻是利用PTC熱敏電阻的延遲特性來(lái)完成燈絲預(yù)熱時(shí)間和PTC熱敏電阻的限流特性來(lái)保護(hù)壓敏電阻Rz不至于“過(guò)荷”而燒壞；又利用壓敏電阻Rz的壓敏電壓U1mA特性和熒光燈管的負(fù)阻特性滿足預(yù)熱電流并關(guān)斷預(yù)熱回路。這樣Rz與PTCR的串聯(lián)復(fù)合體－智能熱敏電阻Ri，就能完成熒光燈燈絲預(yù)熱及"關(guān)斷”功能。使用智能熱敏電阻Ri，不需要改變?cè)娮渔?zhèn)流器的電路參數(shù)，只需用相應(yīng)規(guī)格的智能熱敏電阻Rpi替換PTCR即可。使用中，接通電源，智能熱敏電阻就通過(guò)電流對(duì)燈絲進(jìn)行預(yù)熱，在燈管點(diǎn)亮后，智能熱敏電阻近于開(kāi)路狀態(tài)，關(guān)斷了預(yù)熱回路，自身功耗近于零，相當(dāng)于一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。

　　在電子鎮(zhèn)流器或電子節(jié)能燈上使用智能熱敏電阻有如下特點(diǎn)和優(yōu)越性：

　?。?）完全可以按各種規(guī)格的熒光燈預(yù)熱電流的要求，在0.4s～2s的時(shí)間里，使燈絲達(dá)到預(yù)熱要求。如菲利浦照明電子（上海）公司對(duì)燈絲的預(yù)熱效果，是用燈絲的熱態(tài)與冷態(tài)電阻之比描述的。他們測(cè)試了智能熱敏電阻的預(yù)熱效果，熱態(tài)電阻與冷態(tài)電阻與之比在4～5之間，完全符合其預(yù)熱要求。又如上海浦東某獨(dú)資照明公司在26W電子節(jié)能燈上使用智能熱敏電阻，各項(xiàng)參數(shù)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

　?。?）智能熱敏電阻在熒光燈管點(diǎn)亮后，功耗幾乎為零，與PTCR相比，相應(yīng)提高光通量(40～80)流明。同時(shí)可使電子鎮(zhèn)流器或電子節(jié)能燈殼體內(nèi)溫度降低，在18W電子節(jié)能燈殼內(nèi)溫度降低(3～5)℃，從而降低了晶體管及電解電容器的熱損壞率，提高了整燈的可靠性。

　?。?）智能熱敏電阻在燈管點(diǎn)亮后，關(guān)斷了預(yù)熱回路的電流，這不僅防止了自身性能的蛻化，也減少了燈絲的熱發(fā)射，延長(zhǎng)了燈管的使用壽命，如威海北洋集團(tuán)燈管廠在18W電子節(jié)能燈上使用智能熱敏電阻，通斷10萬(wàn)次之后，解剖觀察陰極，大部分電子粉顏色為白色，陰極損耗正常，北洋照明電器公司進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為：在相同條件下，智能熱敏電阻與PTCR相比，燈管發(fā)黑的程度要輕得多，只有PTCR的一半左右，他們的結(jié)論是：采用智能熱敏電阻預(yù)熱啟動(dòng)，可延長(zhǎng)燈管壽命。

　?。?）智能熱敏電阻由于其結(jié)構(gòu)上的原因，能充分適應(yīng)電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈產(chǎn)生的高頻高壓的作用條件。經(jīng)過(guò)10000次的模擬開(kāi)關(guān)試驗(yàn)后，智能熱敏電阻的預(yù)熱啟動(dòng)特性基本不變。對(duì)于燈管老化、燈陰極失去激活、不易啟動(dòng)的情況，電子鎮(zhèn)流器輸出呈開(kāi)路狀態(tài)，其開(kāi)路電壓一般在10000V(GB標(biāo)準(zhǔn)要求小于1500V），此時(shí)，智能熱敏電阻仍能承受5s（標(biāo)準(zhǔn)要求鎮(zhèn)流器元件能耐異常狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間為5s）的高頻高壓，經(jīng)過(guò)200次的異常狀態(tài)試驗(yàn)，預(yù)熱啟動(dòng)特性變化不顯著。（一般電子鎮(zhèn)流器均有異常狀態(tài)保護(hù)電路，當(dāng)燈管老化、燈不易啟動(dòng)、輸出端出現(xiàn)高壓、大電流時(shí)，保護(hù)電路一般會(huì)在2s內(nèi)動(dòng)作，因此，智能熱敏電阻所承受的高頻高壓時(shí)間一般只有2s左右，不會(huì)到5s，其安全裕度是足夠充分的。

　　（5）智能熱敏電阻自身呈現(xiàn)的電容值很小，對(duì)電子鎮(zhèn)流器的輸出特性沒(méi)有影響。

　　總之，節(jié)能燈用智能型PTC熱敏電阻以其獨(dú)有的自動(dòng)通斷性能，克服了PTC在熒光燈陰極預(yù)熱問(wèn)題上存在的缺點(diǎn)，而且性能價(jià)格比也比較優(yōu)越，使用安全可靠，是電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈比較理想的預(yù)熱元件。

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