CHINA ELECTRIC MFG. CORPORATION
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安定器介紹

電燈最簡單之型式為傳統之白織燈泡,其燈泡內部之鎢絲為電阻特性,可直接加電源使燈絲變成白化而輸出光束,是製造技術最簡單且價格最低廉的發光器具,但卻有很大之缺點,如壽命不長和能源效率不佳等限制。

為了更符合現代照明需求,一些照明光源如日光燈、鈉光燈、複金屬燈等,都陸續被發展出來,以改善白織燈泡之缺點,這些光源和白織燈泡相比較有更好的能源效率和更長久之使用壽命,但這些光源有一共同點,就是不能直接與電源相接,需配合一種裝置以產生適當的起動電壓,然後再回復至一般電壓讓螢光燈管得以正常點燈,這種裝置即稱為∼安定器。

安定器的重要性

螢光燈管的性能除了本身設計,和生產的條件外所搭配之安定器品質優劣都足以影響螢光燈管的壽命,如管電流設計過高或過低將導致水銀蒸氣壓的異常,另安定器磁路設計是否接近飽合,導致波高率過高,造成燈管閃爍現象,這些都是影響燈管壽命和點燈品質不佳的主要原因之一。

安定器的動作原理

安定器在燈管啟動回路可視為一種電感,當電源輸入後起動器內部之電容器充電而產生高壓,內部之雙金屬片因高壓而接合,電流即流經燈絲至雙金屬片,燈絲預熱後射出電子撞擊管內水銀離子,此時雙金屬片因高熱而彈開形成開路現象,由楞次定理e= -Ldi/dt 得知此時安定器兩端之電流強度變化時,安定器所產生之壓降亦隨之變化,故通過安定器之電流可保持一定,因此安定器有以下之四點功能:

1.  協助燈管啟動之作用。
2.  供給燈絲正常範圍之預熱電流。
3.  限制燈管兩極電壓之變化。
4.  穩定燈管電流。

構成元件

安定器構成之主要兩種元件即為鐵心和線圈,鐵心之作用為產生磁場磁力線流經路徑,其使用之鐵材為矽鋼片,而鐵心之所以要一片一片相互堆疊最主要目的為減少鐵損,另線圈之作用為提供電流流經之路線,採用之漆包線規格和材質是否適合,是決定安定器使用溫昇和壽命長短的重要原因之一。

除了上述之兩種主要原件外,尚需其它原件來配合使用方能達成最佳功能需求,如環氧膠、焊錫絲、凡立水、接線座、絕緣膠帶、外板、保護蓋等,均因設計方式不同而別有選擇。

安定器創新改善成果報告

安定器是一套照明用燈具的心臟是決定照明品質、燈管壽命、公共安全和電源效率的重要附屬原件之一,如何有效設計磁路路徑和製程加工方式,以提昇安全防護等級和降低生產成本,減少消耗功率等目標,均是此次產品開發過程中之主要動機。

習用安定器鐵心結構為考量線圈與鐵心組成之製程便利性及鐵心利用率,大都採用EI或其它類似之鐵心結構,但其結構設計無法精準控制避免磁飽合及其理想磁路所設定之GAP(氣隙),且導磁率於磁氣回路中之不均劣點增多,導致正常磁路以外之漏磁過大,使得效率及整體品質較難以控制,如圖(一)說明。

透過製程突破,所研發出理想之OI型鐵心結構,足以克服上述困難點,使製程簡化,生產設備投資大幅減少,直接減少安定器製造成本,如圖(二)說明。

OI型鐵心結構特性變異性穩定,經圖(2)說明可知鐵心磁路設計為OI型結構後,其特性調整工程可略化,另輔以新型絕緣盒結構之改善,其GAP得以藉由線圈絕緣盒頂面之厚度扶持固定,故環氧膠塗佈和預備乾燥工程亦予略化。

另漆包線外覆膠帶和加裝兩側線圈保護蓋工程亦由以上之保護盒裝置工程予於合併簡化,如圖(三)、圖(四)說明。

圖(一)習用EI型鐵心結構
圖(二)OI型鐵心結構
圖(三)習用EJ型鐵心結構示意圖
圖(四)OI型鐵心結構示意圖

經以上所介紹之結構創新改善和習用之安定器結構比較下即可省略5個流程<1> 線圈外覆膠帶 <2> 環氧膠塗佈 <3> 兩側加裝護蓋 <4> 預備乾燥 <5> 特性調整,另使用線圈絕緣盒可節省三項材料:

<1> 環氧膠
<2> 瑪拉膠帶
<3> 線圈保護蓋。

透過OI型鐵心和線圈絕緣盒之大幅創新改善,精簡製造流程和材料之使用,所得到之效益如下:

  • 精簡五項製造流程,降低自動化投資成本,在同樣品質和產能訴求下可節省70%以上之組立自動化設備投資費用。
  • 結構性發明後,免除了環氧膠塗佈,更簡化了預備乾燥流程(目的在於使環氧膠硬化),此流程之簡化是習用安定器生產流程中不可省略之重要一環,其一年節省之電費即高達40%以上。
  • 透過新開發之OI型鐵心結構其磁氣回路分配平均及GAP集成固定,足以穩定控制電氣特性,並藉由新發明之線圈絕緣盒結構相輔,大幅降低無效之漏磁產生,杜絕產品之噪音並提昇安全防護等級(符合IEC529)。
  • 電流特性不需人工調整,減少產品之人為變異性,使產品特性更為穩定。
  • 免用環氧膠可確保設備之污染,延長其設備使用壽命,更是TPM、ISO 14000實施過程中,消除發生源和杜絕影響生態環境因素之重要成果。 該製程創新發明和改善經兩年的持續努力下共申請得以下專利:

    1. 台灣新型專利第142853號。
    2. 台灣新型專利第129352號。
    3. 大陸新型專利第ZL98 24495-9號。
    4. 日本發明第216294號。
    5. 美國發明專利公告
 
 
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