荧光灯管的镇流器电路.pdf

本发明提供一种荧光灯管的镇流器电路，包括功率驱动电路；谐振电感和谐振电容构成的谐振电路；缓启动功率开关，包括桥式整流器、缓冲电容及开关，该开关短路时能使该功率驱动电路产生的交流电源对两灯丝预热，该开关开路时能使该谐振电路振荡出高电压，对该缓冲电容充电，使得该两灯丝间电压缓慢上升，直到产生的热电子足以点亮该灯管，且能阻止启动瞬间灯管内产生大量汞离子撞击该两灯丝；及定时电路，在达到预热时间时，发出切换信号，将该开关切换成开路。如此，点亮荧光灯管瞬间，不仅使该两灯丝上涂布的电子粉不耗损，且能使荧光灯管内邻近该两灯丝端的部位，经过数万次以上的点灭后，亦不致发黑，提高了荧光灯管被点亮的次数及使用寿命。

1.  一种荧光灯管的镇流器电路，其特征在于，包括：
一功率驱动电路，用以产生交流电源，所述功率驱动电路的一端与一荧光灯管的一灯丝的一端相连接；
一谐振电感，其两端串联在所述功率驱动电路的另一端与所述荧光灯管的另一灯丝的一端间；
一谐振电容，其两端分别与所述两灯丝的另一端相连接，所述谐振电容与所述谐振电感构成所述镇流器电路的谐振电路；
一缓启动功率开关，包括一桥式整流器、一缓冲电容及一开关，其中所述桥式整流器的两交流电输入端分别连接至所述谐振电容的两端，所述桥式整流器的正负两端分别与所述缓冲电容的两端相并联，所述开关的两端分别与所述缓冲电容的两端相并联，且所述开关在被切换成短路的状态下，能使所述功率驱动电路产生的交流电源，通过所述镇流器电路的回路，流经所述两灯丝，对所述两灯丝进行预热，所述开关在被切换成开路的状态下，所述谐振电路能振荡出一高电压，所述高电压的一部份由所述谐振电感所吸收，另一部份则对所述缓冲电容充电，使得所述两灯丝间的电压值缓慢上升，直到所述两灯丝被加热至所产生的热电子，足以点亮所述灯管，且能阻止启动瞬间灯管内所产生的大量离子撞击所述两灯丝为止；及
一定时电路，与所述缓启动功率开关相连接，用以决定预热时间，且在达到预热时间时，发出切换信号至所述缓启动功率开关，将所述开关切换成开路状态。

2.  如权利要求1所述的镇流器电路，其特征在于，所述开关是一半导体开关。

3.  如权利要求1所述的镇流器电路，其特征在于，所述开关是一晶体管。

4.  如权利要求1所述的镇流器电路，其特征在于，所述开关是一继电器。

5.  如权利要求2所述的镇流器电路，其特征在于，所述半导体开关是一场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极与所述定时电路相连接，所述场效应晶体管的漏极及源极分别与所述缓冲电容的两端相并联。

6.  如权利要求1、2、3、4或5所述的镇流器电路，其特征在于，所述缓启动功率开关还包括一电感器，所述电感器的两端串联在所述谐振电容的一端与所述桥式整流器的两交流电输入端的一端间，所述电感器与所述谐振电感绕设在同一铁心上，用以调节流经所述两灯丝的预热电流。

7.  如权利要求1、2、3、4或5所述的镇流器电路，其特征在于，所述镇流器电路还包括另一谐振电容，所述另一谐振电容并联在所述荧光灯管的两灯丝的一端与所述功率驱动电路间，用以配合所述谐振电感，控制所述荧光灯管被点亮后灯丝电流的大小。

荧光灯管的镇流器电路
技术领域
本发明为一种荧光灯管的镇流器(ballast)电路，尤指一种在点亮荧光灯管的瞬间，能使荧光灯管的灯丝所产生的热电子，足以遏止荧光灯管内所产生的大量汞离子撞击荧光灯管内灯丝，且使灯丝上涂布的电子粉不致耗损的镇流器电路。
背景技术
一般荧光灯的发光原理，参阅图1所示，在一玻璃灯管10内形成一密闭空间，且使该密闭空间内充满氩(argon，简称Ar)等惰性气体及微量的汞(mercury，简称Hg)，并在该灯管10内壁上涂布微粒荧光体镀层(PhosphorLayer)，其材质包含锰硅酸锌结晶(Zinc Silicate，Zn2SiO4：Mn)，以作为可见光的发光物质，该灯管10的两端分别设有由钨丝构成的灯丝101、102，各该灯丝101、102的一端分别连接至一启动器11(Starter)，其另一端则分别通过一镇流器(ballast)14及一切换开关15(Switch)连接至一交流电源16，该启动器11主要由一电容器12及一小型霓虹灯13并联而成，该小型霓虹灯13内充满氖气(neon，简称Ne)，并设有两电极131、132，两电极131、132间在休止期间呈开路状态，其中电极132由双金属片制成，受热后会弯曲变形，且能接触到另一电极131，以形成短路状态，该镇流器14是一电感器，该电感器以绝缘铜线圈绕于一软磁铁心而成，用以配合交流电源16及启动器11，控制流经启动器11及灯管10电流。再参阅图1所示，该启动器11依下列步骤，点亮灯管10：
(1)当该切换开关15被导通后，小型霓虹灯13的两电极131、132间的氖气会放电发热，进而使该双金属片的电极132受热而弯曲变形，且与该另一电极131接触导通，形成短路状态，使得该小型霓虹灯13的电流能流经该灯丝101、102，并对灯丝101、102进行加热，令该灯丝101、102因升温发热而产生大量热电子，此时，由于镇流器14的控制，使得灯管10两端的电压，不足以令该灯管10内的电流导通而发光。
(2)因该两电极131、132间的短路，使得其间的氖气，因失去电压，而停止放电及发热，导致该双金属片的电极132降温，而脱离与该另一电极131相接触的状态，瞬间切断流经该启动器11、灯丝101、102及该镇流器14的电流。
(3)该镇流器(电感器)14因电流的突然消失，配合该启动器11的电容器12，振荡出一高电压，该高电压大部分由镇流器14所吸收，并在跨越图1所示的两灯丝101、102间，维持此一电压值一段时间，该电压值虽不足以触发该启动器11，却足以迫使两灯丝101、102所产生的热电子在该灯管10内激起光电效应(photoelectric effect)；该镇流器14的主要功能，用以缓和流经灯管10两端灯丝101、102的大量电流，当电流通过该镇流器14的线圈时，可在其周围形成磁场，因此，当电流的流量发生变化时，该线圈周围的磁场亦将随之变化，进而使线圈内的磁通量随之变化，并产生感应电动势，以抵消磁通量的变化，达到减缓灯丝电流快速变化及稳定灯丝101、102电流的功能；此外，镇流器14的另一功能，是协助荧光灯的启动，由于荧光灯启动时，必须先利用流经灯管10两端灯丝101、102的电流，对灯丝101、102进行加热，以产生热电子，当灯丝101、102被加热至能够产生足够的热电子时，热电子将脱离灯丝101、102，并受灯管10两端电压(场)的作用，而加速撞击灯管10内的气体，令其游离出更多电子，如此，热电子不断撞击灯管10内的气体，激起光电效应，进而令氩进行连锁气体放电(gas discharge)，而产生氩离子及氩电子，氩电子所具有的能量，足以令汞进行连锁气体放电，而产生大量汞离子及汞电子，各该粒子(particle)各自飞窜，互相碰撞生灭，终致于该灯管10内形成一动态平衡(equilibrium)的等离子体(plasma)，其中汞电子携带波长2537埃(即10-10m)的汞紫外光(ultraviolet light)能，而氩电子则携带其它特性的紫外光能。当前述各种粒子飞抵碰撞该灯管10内壁的该荧光体镀层时，将分别对其中的荧光体产生不同的效应，其中氩电子无法令该荧光体发光，波长2537埃的汞电子则与该荧光体进行光电效应，该紫外光能量经由管壁上的荧光体吸收后，即释放出可见光，而令荧光灯开始放电发光。
由于，荧光体镀层是结晶型结构，各原子定位于晶格中，受到外来辐射(如上述波长2537埃的紫外光)激发后，能发出可见光，该晶体结构不变，则此一功能将继续存在，若受高动能的汞离子及氩离子撞击(bombardment)后，因晶格中的原子极易逸出晶格，而导致该荧光体镀层表面产生非晶荧光层(amorphous layer)，该非晶荧光层不仅令其失去发出可见光的功能，且会吸收外来的辐射能，当该非晶层厚度渐次增大时，该荧光镀层亮度将渐次降低。此外，由于汞离子撞击荧光体镀层后，易发生埋入荧光体镀层内得情形，此埋入动作是一非可逆反应。故，由前述可知，当荧光体镀层发生非晶化及汞原子埋入的现象时，将导致该荧光体镀层的发光亮度随点亮时间递减，意即荧光灯的亮度将因荧光体的非晶化及汞原子的埋入现象，而随时间增长，逐渐递减，此虽为荧光灯管光衰减的原因之一，但不致造成荧光灯管无法使用。
造成荧光灯管寿终正寝，无法使用的主要原因，与荧光灯管的启动次数息息相关，再参阅图1所示，镇流器(电感器)14对两灯丝101、102施加高电压，使灯丝101、102所产生的热电子加速，撞击灯管10内的气体，令气体达到游离状态，一般称为冷启动(cold start)或瞬时启动(Instant start)，启动瞬间，大量电子与原子在灯管10内不规则的撞击，亦称为喷溅(sputtering)，此一喷溅动作，极易造成两灯丝101、102上涂布的电子粉(促进热电子的产生)耗损，故，荧光灯管被启动达一定次数后，电子粉将因喷溅动作，而逐渐被喷溅至邻近灯丝101、102的荧光灯管两端内壁，造成所谓的“黑头现象”，此时，由于两灯丝101、102上涂布的电子粉已逐渐耗损待尽，无法产生足以在该灯管10内激起光电效应的热电子，荧光灯管即会在被启动时，发生闪烁，而无法正常地被点亮，因此，启动灯管10的瞬间，对灯管10的使用寿命将造成极大的影响。
相反地，若灯管10被点亮前，灯丝101、102已被预热至足够的温度，使得灯丝101、102上的电子粉因获得足够的温度，而在灯丝101、102周围，发射出足够的热电子，此时，后续施加至灯丝101、102间的电压无需太高，亦能轻易使灯丝101、102产生的热电子加速撞击灯管10内的气体，达到气体放电的状态，此种预热灯丝的启动方法，将能大幅减少了在启动过程中，灯丝上电子粉的损耗。在前述传统荧光灯的启动过程中，再参阅图1所示，由于灯丝101、102的预热时间取决于小型霓虹灯13的两电极131、132的间距与材质，且镇流器(电感器)14又限制了灯丝101、102的预热电流与稳态的灯管电流，因此，欲设计出理想的特性参数，实属不易。为改善启动器11在预热特性上的不易控制与寿命问题，业界采用了一个定时电路及受其驱动的功率开关，来取代传统的霓虹启动器11，一般称为电子启动器，此类产品目前在市面上相当常见，也有专为此概念设计的IC，如Philips UBA2000等，电子启动器虽解决了预热时间的控制问题，但预热电流与灯管电流仍由谐振电感决定，两者不易独立设计，且谐振电感的铁心材质为低频硅钢片，故具有体积庞大、笨重且效率差等缺点。
近年来，由于节约能源与环保意识的逐渐抬头，各式节能式灯具被大量生产，且被广泛的使用在人们的日常生活及工作中，其中部份节能式灯具还采用感应式的启动方式，以因应实际需要，自动切断、开启或调降灯具的输出电流，以减少功率损耗，此一感应式的启动方式，亦造成灯管点灭次数过于频繁，故若灯管上无适当的预热设计，将大幅缩短灯管的使用寿命。
有鉴于此，业界研究开发出许多启动荧光灯的方法，以期能有效提升灯管的使用寿命，这里仅就其中较具代表性的镇流器，简要说明如下：1、预热式电子启动器：参阅图2～图4所示，一般是操作在高频(大于10KHz)状态，利用一串联谐振电路中谐振回路的电流，来预热灯丝，常用作法是使用正温度系数电阻(Positive Temperature Coefficient Resistor，以下简称PTC)，对灯丝进行预热，预热方式是在灯丝温升的过程中，使PTC元件的阻值增加，并藉以对灯丝进行预热，且使灯管端的电压延迟上升，进而点亮灯管，但当灯管的点灭期间较PTC元件的冷却期间为短时，此种预热方式便失效，且在点灯期间，由于PTC元件长期处于高温状态(100～130℃)，且零件耗损至少约0.5～1W，故大幅降低了预热式电子启动器的整体效能。
2、变频预热式电子启动器：参阅图5所示，能克服灯管被连续点灭所产生的问题，且可避免PTC元件耗损的问题，市面上专为此方式设计的IC相当多，如Philips UBA2021、International Rectifier IR 2156等，但共同的问题是，预热期间灯管两端的电压太高，由于灯丝的预热电流是流过谐振电容Cr的电流，因此，预热期间的电流Ipre与灯管端电压ΔV间，依下列公式可知，彼此相关：
Ipre=ΔVΔtCr---(1)]]>
若预热期间，灯管的电压过高，则易产生电弧放电(glow current)，参阅图6所示，而使灯丝上涂布的电子粉损耗，因此，在镇流器的设计上，电弧放电产生的时间与数值，应越小越好，相关法规(如：ANSI C82.111993)亦规定高速电子启动器(Rapid Starter)的电弧放电时间需小于25毫秒(ms)，瞬时电子启动器(Instant Starter)的电弧放电时间需小于100毫秒。
为改善变频式预热式电子启动器受公式(1)的限制，业界已研究开发出下列几种方法：
(a)2004年由Wolfram Sowa于美国专利US 6,747,418中所提出的方法，参阅图7所示，是通过一藕合电感La降低预热期间的电压，使电路设计不受公式(1)限制，但预热电流仍需经由谐振电容Cr，因此，灯管端的电压设计仍无法完全独立于谐振电容Cr。
(b)2001年T.-F.Wu等在IEEE 2001中发表的论文，参阅图8，IR应用范例AN-1020，参阅图9所示，是将预热方式由电流改为电压，使预热期间的灯管电压与稳态操作的灯丝电流减少，因此，在电路上，需配合谐振电感L1a，增加两组预热绕组L1b、L1c与匹配电容Cp1、Cp2，虽然此一电路设计摆脱了公式(1)中预热电流与灯管电压的束缚，但因预热期间回路电流通过谐振电容Cr1，因此，预热期间灯管电压仍无法完全降为零。
(c)2000年由Dietmar Klien在IEEE发表的预热电路，参阅图10所示，预热期间的灯管电压与电流可完全分开设计，但在电路上需再增加一组开关S1、S2、预热电感元件L2a、L2b、L2c及额外的控制电路，故不仅电路设计上复杂，且制作成本势必更加昂贵。
(d)2001年由Chin S.Moo等在IEEE 2001上发表的电路，参阅图11所示，为在谐振电容Cr上并联一AC开关20，该方法虽可确保预热期间灯管电压几乎为零，且不产生电弧放电，但在AC开关20切离瞬间，回路上谐振电感L1a的能量会立即对谐振电容Cr充电，使灯管两端达AC开关20的最高耐压，若采用耐压较低的开关元件，开关元件几乎处于一次崩溃区(AvalanchBreakdown)，而连续点灭所产生的积热将使开关元件更易于受损，且在低温时，可能无法顺利点亮灯管，但若采用高耐压的开关元件，由于灯管两端的瞬间高压，易产生电弧放电，参阅图12所示，而造成灯丝电子粉与管壁荧光粉的损耗，因此，在设计此一电路时，将在设计上面临取舍元件的困难，且由于预热电流与稳定时灯管电流，皆与谐振电感有关，亦导致开发设计上的不易。
据上所述，如何设计出一种结构简单的镇流器电路，以在点亮荧光灯管的瞬间，能避免荧光灯管内所产生的大量汞离子撞击荧光灯管内灯丝，以确保灯丝上涂布的电子粉不易散失，且有效提升荧光灯管的使用寿命，即为本发明在此欲探讨的一重要课题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种荧光灯管的镇流器电路，该镇流器电路包括一功率驱动电路，用以产生交流电源，该功率驱动电路的一端与一荧光灯管的一灯丝的一端相连接；一谐振电感，其两端串联在该功率驱动电路的另一端与该荧光灯管的另一灯丝的一端间；一谐振电容，其两端分别与该两灯丝的另一端相连接，该谐振电容与该谐振电感构成该镇流器电路的谐振电路；一缓启动功率开关，该缓启动功率开关包括一桥式整流器、一缓冲电容及一开关，其中该桥式整流器的两交流电输入端分别连接至该谐振电容的两端，该桥式整流器的正负两端分别与该缓冲电容的两端相并联，该开关的两端分别与该缓冲电容的两端相并联，且该开关在被切换成短路的状态下，能使该功率驱动电路产生的交流电源，通过该镇流器电路的回路，流经该两灯丝，对该两灯丝进行预热，该开关在被切换成开路的状态下，能使该谐振电路振荡出一高电压，该高电压的一部分由该谐振电感所吸收，另一部分则对该缓冲电容充电，使得该两灯丝间的电压值缓慢上升，直到该两灯丝被加热至所产生的热电子，足以点亮该灯管，且能阻止启动瞬间灯管内所产生的大量汞离子撞击该两灯丝为止；及一定时电路，与该缓启动功率开关相连接，用以决定预热时间，且在达到预热时间时，发出切换信号至该缓启动功率开关，以将该开关切换成开路状态。
本发明的另一目的，是该镇流器电路还包括一电感器，该电感器的两端串联在该谐振电容的一端与该桥式整流器的两交流电输入端的一端间，该电感器与该谐振电感绕设在同一铁心上，用以调节流经该两灯丝的预热电流。
本发明的又一目的，是该镇流器电路还包括另一谐振电容，该另一谐振电容并联在该荧光灯管的两灯丝的一端与该功率驱动电路间，用以配合该谐振电感，控制该荧光灯管被点亮后灯丝电流的大小。
本发明的又一目的，是该镇流器电路在点灯期间，对该灯管两端灯丝所提供的电压缓慢上升，直到该两灯丝被加热至所产生的热电子，足以点亮该灯管，且能阻止启动瞬间灯管内所产生的大量汞离子撞击该两灯丝为止。如此，该镇流器电路在点亮荧光灯管的瞬间，即能避免荧光灯管内所产生的大量汞离子撞击该两灯丝，不仅使该两灯丝上涂布的电子粉不致耗损，且在经过数万次以上的点灭后，荧光灯管内邻近该两灯丝端的部位，亦不致发黑，大幅提高了荧光灯管被点亮的次数及其使用寿命。
本发明的另一目的，该镇流器电路的预热电流、预热时间及稳态时的元件参数均能被独立设计及调整，大幅降低了该镇流器电路在设计及应用上的困难度及成本。
附图说明
图1是已知荧光灯的镇流器电路的架构示意图；
图2是已知预热式电子启动器的一电路架构示意图；
图3是已知预热式电子启动器的另一电路架构示意图；
图4是已知预热式电子启动器的又一电路架构示意图；
图5是已知变频预热式电子启动器的一电路架构示意图；
图6是图5所示已知变频预热式电子启动器的灯丝电流、灯管电流及灯管电压的波形示意图；
图7是Wolfram Sowa于美国专利US 6,747,418中所提出的镇流器电路示意图；
图8是T.-F.Wu等在IEEE 2001中发表的一镇流器电路示意图；
图9是IRAN-1020应用范例的一镇流器电路示意图；
图10是Dietmar Klien在IEEE发表的预热镇流器电路示意图；
图11是Chin S.Moo等在IEEE 2001上发表的镇流器电路示意图；
图12是图11所示镇流器电路的灯丝电流、灯管电流及灯管电压的波形示意图；
图13是本发明的镇流器电路示意图；
图14是本发明的第一个较佳实施例的镇流器电路示意图；
图15是图14所示第一个较佳实施例在执行点亮期间的灯丝电流、灯管电流及灯管电压的波形示意图；
图16是图14所示第一个较佳实施例在预热期间的灯丝电流、灯管电流及灯管电压的波形示意图；
图17是图14所示第一个较佳实施例在启动期间的灯丝电流、灯管电流及灯管电压的波形示意图；
图18是实测本发明的镇流器电路在执行点亮期间的灯管电流及灯管电压的波形示意图；
图19是本发明的第二个较佳实施例的镇流器电路示意图；
图20是本发明的第三个较佳实施例的镇流器电路示意图；及
图21是本发明的第四个较佳实施例的镇流器电路示意图。
附图标号：
功率驱动电路……  30、40、60
荧光灯管    ……  31、41、42、61、62
灯丝        ……  311、312、411、412、421、422、611、612、
                  621、622
桥式整流器  ……  32、51、52
缓冲电容    ……  C3、C4
谐振电容    ......Cr、C2r、C4r、C5r、C6r
二极管      ......D1、D2、D3、D4
谐振电感    ……  L3a、L4a、L5a、L6a
电感器      ......L3b、L4b、L5b、L6b
变压器        ......  L7a
场效应晶体管  ......  Q4
缓启动功率开关......  S1
定时电路      ......  T1
具体实施方式
为能更清楚地表达本发明的技术手段及运作过程，兹配合附图举较佳实施例，说明如下：
本发明是一种荧光灯管的镇流器电路，参阅图13所示，该镇流器电路包括一个功率驱动电路30、一个谐振电路、一个电感器L3b、一个定时电路T1(timer controller)及一缓启动功率开关S1(soft switch)，其中该功率驱动电路30用以产生交流电源，该功率驱动电路30的一端与一个荧光灯管31的一灯丝312的一端相连接，该功率驱动电路30的另一端与该荧光灯管31的另一灯丝311的一端间串联有一个谐振电感L3a，该两灯丝311、312的另一端则分别与一个谐振电容Cr的两端相连接，该谐振电容Cr与谐振电感L3a即构成该镇流器电路的谐振电路，该谐振电容Cr的两端分别与该缓启动功率开关S1的两端相并联，另，该谐振电容Cr的一端与该缓启动功率开关S1的一端间还能通过串联一个电感器L3b，以利用该电感器L3b调节该两灯丝311、312的预热电流，该缓启动功率开关S1另与该定时电路T1相连接，该定时电路T1用以决定预热的时间，且在达到预热时间时，发出切换信号至该缓启动功率开关S1，以将该缓启动功率开关S1切换成开路状态。
在本发明的第一个最佳实施例中，参阅图14所示，该缓启动功率开关S1包括一个场效应晶体管(MOSFET)Q4、一个缓冲电容C3及一个桥式整流器32，其中该场效应晶体管Q4的栅极与该定时电路T1相连接，以在达到预热时间时，接受该定时电路T1传来的切换信号，将该场效应晶体管Q4切换成开路状态，该场效应晶体管Q4的漏极及源极分别与该缓冲电容C3的两端相并联，同时，该缓冲电容C3的两端并分别与该桥式整流器32的正负两端相并联，该桥式整流器32由四个二极管D1、D2、D3、D4组成，用以对经由该谐振电路传来的交流电源进行全波整流，以将交流电源整流成直流电源，其中第一个二极管D1与第二个二极管D2相串联，第三个二极管D3与第四个二极管D4相串联，该谐振电容Cr的两端分别连接至该桥式整流器32的两交流电输入端，即第二个二极管D2与第四个二极管D4之间及第一个二极管D1与第三个二极管D3之间，使得该谐振电容Cr与该缓启动功率开关S1间形成并联状态。因此，在第一个实施例中，该电感器L3b串联在该谐振电容Cr的一端与该桥式整流器32的一交流电输入端间。
在此需特别声明，以上所述的该场效应晶体管Q4，仅为本发明的一较佳实施例，本发明在实际施时，并不局限于此，亦可视实际需要，以一其它开关取代该场效应晶体管Q4，该开关包括一继电器(relay)、一其它半导体开关或一晶体管等，只要该开关的两端分别与该缓冲电容C3的两端相并联，且能受该定时电路T1的控制，执行切换动作，皆为本发明在此所称的开关。
在第一个最佳实施例中，该镇流器电路在执行点亮灯管31的过程中，参阅图15所示，包括下列的执行期间：
(1)预热期间：参阅图15所示的t0～t1时段及图16所示的t0后的时段，该镇流器电路对该灯管31的两灯丝311、312进行预热的期间，该缓启动功率开关S1被切换成短路状态，意即该场效应晶体管Q4被切换成短路状态，使得该功率驱动电路30产生的交流电源，能通过该镇流器电路的回路，流经该两灯丝311、312，对该两灯丝311、312进行预热，此时，该两灯丝311、312上的预热电流Ipre与灯管电压Vpre的大小分别为：
Ipre=VinTSLpre---(2)]]>
Vpre=VinL3bL3a+L3b---(3)]]>
其中Vin为该功率驱动电路30所产生的输入电压，Ts为功率驱动电路30的切换周期；该灯丝311、312将因预热升温而发出热电子，此时，由于该谐振电感L3a控制，使得灯管31两端的电压，不足以令该灯管31内的电流导通而发光，在该实施例中，由于该电感器L3b与谐振电感L3a绕设在在同一铁心上，故该谐振电感L3a能利用该电感器L3b与谐振电感L3a间的电感藕合特性，依下列公式，调整预热期间的等效电感Lpre：
Lpre=(L3a±L3b)2---(4)]]>
进而增减预热电流；
(2)缓启动期间：参阅图15及图17所示的t1～t2时段，当该定时电路T1判断已达预热时间Ton时，即发出切换信号至该场效应晶体管Q4，以将该场效应晶体管Q4切换成开路状态，此时，由于该谐振电感L3a上的电流突然消失，谐振电感L3a配合该谐振电容Cr振荡出一高电压，该高电压一部分是由该谐振电感L3a所吸收，另一部分则流经该桥式整流器32，对该缓冲电容C3进行充电，使得该两灯丝311、312间的电压值缓缓上升，再参阅图17所示，直到使灯丝311、312逐渐被加热至能产生足够的热电子，以点亮灯管31为止，因此，本发明可依下列公式，通过调整该缓冲电容C3值的大小，来控制缓启动的时间Ts：
Ts＝C3*Vignition/Ipre-------------------(5)
其中Vignition是该两灯丝311、312间在缓启动期间的电压值，由于该两灯丝311、312间的电压值缓慢(相对于瞬间产生而言)上升，故该灯丝311、312上缓慢产生的热电子，在受灯管31两端电压场的作用，而加速撞击灯管31内的气体，令其游离出更多离子时，该两灯丝311、312间所产生的稳定热电子流，能有效防止启动瞬间所产生的大量汞离子及氩离子，因喷溅作用而撞击两灯丝311、312上涂布的电子粉，故能有效避免两灯丝311、312上涂布的电子粉耗损，且在经过数万次以上的点灭后，荧光灯管31内邻近该两灯丝311、312端的部位，仍不致发黑，大幅提高了荧光灯管31被点亮的次数及其使用寿命；
(3)稳态期间：参阅图15及图17所示的t2以后时段，该两灯丝311、312间所产生的热电子，不断撞击灯管31内的气体，激起光电效应，且在该两灯丝311、312间产生稳定的电子流后，灯管31内壁涂布的荧光体将因光电效应，释放出可见光，而点亮荧光灯管31，因此，当荧光灯管31被点亮后，依下列公式所示，灯管电流ILAMP将处于稳态的操作状态：
ILAMP=Vin2πfsL3a---(6)]]>
fS=12πL3aCr---(7)]]>
其中fs是谐振频率。在该实施例中，由于灯管电流ILAMP的稳态操作控制由该谐振电感L3a与谐振电容Cr决定，故该谐振电感L3a与谐振电容Cr的设计，不致影响对两灯丝311、312的预热特性，此外，在灯管电流ILAMP的稳态操作状态下，因该场效应晶体管Q4处于开路状态，该电感器L3b将不致影响灯管电流ILAMP的稳态操作特性，故使得本发明的镇流器电路中对该两灯丝311、312进行预热的电路部分，具有能被独立设计的特性，完全不会对荧光灯管31点亮后灯管电流ILAMP的稳态操作特性造成任何影响。
据上所述可知，在本发明的镇流器电路中，负责使灯管依序自预热期间、缓启动期间，进入到稳态期间所需的所有零件的参数值，均能被独立设计及调整，以达成实际的需求，大幅降低了该镇流器电路在设计及应用上的困难度及成本。
发明人使用本发明的镇流器电路，点亮一荧光灯管，并对灯管电流(LampCurrent)及灯管电压(Lamp Voltage)的波形进行量测后，参阅图18所示，可明显看出，本发明的镇流器电路所产生的启动电压的波形，缓慢上升，且启动电压值仅为1000Vp-p；反之，使用2001年由Chin S.Moo等在IEEE 2001上发表的镇流器电路，参阅图11所示，点亮相同的荧光灯管，且对灯管电流及灯管电压的波形进行量测时，参阅图12所示，将发现传统镇流器电路所产生的启动电压的波形，骤然上升，且启动电压值高达2000Vp-p，因此，本发明的镇流器电路显然能使点亮荧光灯管的瞬间放电电流(peak arcing current)大幅减小。此外，发明人利用本发明的镇流器电路，以35秒为一点亮周期，且以25秒为一点灭周期，对一编号为F58T8的荧光灯管反复进行点亮及点灭的实际测试，经过10万次的点灭测试后，荧光灯管的光衰仅3％，且荧光灯管邻近灯丝的两灯头仍维持如新，几乎完全无黑头的现象，显见本发明能大幅提高荧光灯管被点亮的次数及其使用寿命。
在本发明的第二个最佳实施例中，参阅图19所示，亦可通过在荧光灯管31的两灯丝311、312的一端与该功率驱动电路30间并联另一谐振电容C2r，以配合该谐振电感L3a，控制荧光灯管31被点亮后灯丝电流的大小。
在本发明的第三个最佳实施例中，参阅图20所示，该镇流器电路包括一个功率驱动电路40、两个谐振电路、两个电感器L4b、L5b、两个桥式整流器51、52、一个缓冲电容C4、一个场效应晶体管(MOSFET)Q4及一个定时电路T1，其中该功率驱动电路40的两端分别与两个荧光灯管41、42两端的灯丝411、412、421、422一端相并联，该功率驱动电路40的一端分别与灯丝411、421的一端间串联有一个谐振电感L4a、L5a，该两灯丝411、412及421、422的另一端则分别与一个谐振电容C4r、C5r的两端相并联，谐振电容C4r、C5r分别与谐振电感L4a、L5a构成该镇流器电路的两个谐振电路，谐振电容C4r、C5r的两端分别与桥式整流器51、52的两交流电输入端相并联，谐振电容C4r、C5r的一端与桥式整流器51、52的一交流电输入端间分别串联有一个电感器L4b、L5b，电感器L4b、L5b用以调节灯丝411、412及421、422的预热电流，且桥式整流器51、52的正负端分别与该缓冲电容C4的两端相并联，该场效应晶体管Q4的栅极与该定时电路T1相连接，该定时电路T1用以决定预热的时间，且在达到预热时间时，发出切换信号至该场效应晶体管Q4，以将该场效应晶体管Q4切换成开路状态，该场效应晶体管Q4的漏极及源极分别与该缓冲电容C4的两端相并联。如此，该镇流器电路即可依前述执行程序，分别点亮相互并联的该二荧光灯管41、42。
在本发明的第四个最佳实施例中，参阅图21所示，该镇流器电路包括一个功率驱动电路60、两个谐振电路、一个电感器L6b、一个定时电路T1及一缓启动功率开关S1，其中该功率驱动电路60的两端分别与相互串联的两个荧光灯管61及62的一端的灯丝612、621一端相并联，该二荧光灯管61及62另一端的灯丝611、622彼此串联，该功率驱动电路60的一端与该灯丝621的一端间串联有一个谐振电感L6a，该两灯丝612、621的另一端则分别与一个谐振电容C6r相连接，且该荧光灯管61与该谐振电容C6r的一端间并联有一个变压器(transformer)L7a，该谐振电容C6r分别与该谐振电感L6a及变压器L7a构成两个谐振电路，该谐振电容C6r的两端分别与该缓启动功率开关S1的两端相并联，该谐振电容C6r的一端与该缓启动功率开关S1的一端间串联有一个电感器L6b，该电感器L6b及变压器L7a能分别调节该二荧光灯管61及62内灯丝的预热电流，该缓启动功率开关S1另与该定时电路T1相连接，该定时电路T1用以决定预热的时间，且在达到预热时间时，发出切换信号至该缓启动功率开关S1，以将该缓启动功率开关S1切换成开路状态。如此，该镇流器电路即可依前述执行程序，分别点亮相互串联的该二荧光灯管61、62。
在此需特别一提者，以上所述，仅为本发明的若干较佳实施例，本发明的构造特征并不局限于此，任何本领域技术人员在本发明领域内，可轻易思及的变化或修饰，如利用以上所述镇流器电路的基本电路架构，分别点亮两个以上并联或串联的荧光灯管，或在以上所述镇流器电路的基本电路架构中，增加其它辅助电路或元件，以期在本发明所述的功能外，增加其它辅助功能，皆应涵盖在权利要求范围内。