專利名稱：高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高強(qiáng)度氣體放電燈(HID)電子鎮(zhèn)流器，適用于高壓鈉燈和金屬鹵 化物燈的電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度氣體放電燈在當(dāng)今照明系統(tǒng)中占有重要的地位。高強(qiáng)度氣體放電燈具有光效 好、壽命長(zhǎng)和功率范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為繼白熾燈、熒光燈之后的第三代電光源， 廣泛應(yīng)用于廣場(chǎng)、碼頭、車間和道路等室內(nèi)外照明環(huán)境中。在高強(qiáng)度氣體放電燈點(diǎn)亮的 過(guò)程中，電子束穿過(guò)氣體媒介產(chǎn)生光。由于高強(qiáng)度氣體放電燈的負(fù)阻特性，即隨著燈電 流的增大，燈電壓減小，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此不能直接應(yīng)用于電壓源上，否則微 小的電壓波動(dòng)將導(dǎo)致燈過(guò)載而燒毀燈管或者熄弧，需要加一個(gè)鎮(zhèn)流裝置(即鎮(zhèn)流器)才 能使HID燈穩(wěn)定地工作。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高頻電子鎮(zhèn)流器己經(jīng)越來(lái)越多地代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器，它具有效率高、體積小、控制靈活并且能節(jié)省大量的鐵、銅等 有色金屬。高頻電子鎮(zhèn)流器的一般由整流及功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、高壓脈 沖點(diǎn)火電路和高強(qiáng)度氣體放電燈組成，半橋逆變電路使燈工作在高頻，兩個(gè)功率管交替 動(dòng)作，產(chǎn)生高頻的方波輸出，高頻點(diǎn)火電路電路，大多采用LC并聯(lián)諧振或LCC串并聯(lián) 諧振的方式，這種方式電路簡(jiǎn)單，無(wú)附加電路，為了獲取啟動(dòng)高電壓的要求，啟動(dòng)點(diǎn)燈 時(shí)在開關(guān)頻率附近，如果點(diǎn)燈失敗或者燈開路，就會(huì)造成電感飽和產(chǎn)生大電流沖擊，影 響可靠性。為了完全避免LC并聯(lián)諧振和LCC串并聯(lián)諧振方式啟動(dòng)電路的缺點(diǎn)，本實(shí)用 新型提出了一種新型的脈沖啟動(dòng)電路。現(xiàn)有的技術(shù)中，鎮(zhèn)流器點(diǎn)火電路和大功率高強(qiáng)度 氣體放電回路是兩個(gè)獨(dú)立的回路，這使得電子鎮(zhèn)流器電路較為復(fù)雜，元器件也較多，成 本提高。

實(shí)用新型內(nèi)容
1、所要解決的技術(shù)問(wèn)題
本實(shí)用新型針對(duì)以上問(wèn)題提供了一種設(shè)計(jì)的點(diǎn)火電路電壓取自HID燈上的工作電壓，使得點(diǎn)火電路較為簡(jiǎn)單可靠，并且一旦點(diǎn)燃，點(diǎn)火電路自動(dòng)退出，減少損耗。 一次 啟動(dòng)失敗后，可以再次啟動(dòng)，再啟動(dòng)時(shí)間不限的高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器。
2、 技術(shù)方案
本實(shí)用新型包括整流電路、PFC電路、半橋逆變電路、啟動(dòng)電路和HID燈，輸入電 壓經(jīng)過(guò)整流電路，送至后級(jí)PFC電路，PFC電路產(chǎn)生穩(wěn)定的母線電壓，該母線電壓再送 至下一級(jí)半橋逆變電路，逆變電路產(chǎn)生的方波加在HID燈上，HID燈上的電壓及逆變電 路中的電壓送至啟動(dòng)電路。
3、 有益效果
啟動(dòng)電路與HID燈放電回路相聯(lián)系，元件少，工作可靠。啟動(dòng)電壓可以根據(jù)E比進(jìn) 行調(diào)整，簡(jiǎn)便易行。 一旦燈點(diǎn)燃后，啟動(dòng)電路將自行停止工作，損耗小。啟動(dòng)失敗后自 動(dòng)重復(fù)再啟動(dòng)，重復(fù)啟動(dòng)時(shí)間根據(jù)燈的溫度和回路電阻電容值而設(shè)定。


圖1一般高頻電子鎮(zhèn)流器的基本結(jié)構(gòu)電路框圖。 圖2本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。 圖3本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
HID燈是高壓放電燈，通常情況下，點(diǎn)火電壓達(dá)2kV以上，從燈點(diǎn)火到正常燃點(diǎn)還 有一個(gè)過(guò)渡階段，該過(guò)渡階段分為接續(xù)(take-over)階段和電壓升高(run-叩)階段， 在燈點(diǎn)火之后不到lms的時(shí)間內(nèi)，燈管擊穿，燈電壓僅為其額定值的25%左右(約20幾 伏)，形成燈導(dǎo)通溝道，而后，燈電壓逐漸升高到其正常工作值，使得燈進(jìn)入燃點(diǎn)階段。 HID燈未點(diǎn)燃時(shí)電阻很大，相當(dāng)于開路，燈點(diǎn)燃后，無(wú)論接續(xù)(take-over)階段、電 壓升高(nm-up)階段和最終的燃點(diǎn)階段，燈電阻均較小，小功率燈上的工作電壓均不 到IOOV。本實(shí)用新型就是根據(jù)HID燈的這個(gè)特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
圖2，高強(qiáng)度氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器包括輸入整流電路、PFC電路、半橋逆變電 路、啟動(dòng)電路和HID燈。輸入交流220V經(jīng)過(guò)整流電路，送至后級(jí)PFC電路，PFC電路產(chǎn)生穩(wěn)定的母線電壓，該母線電壓再送至下一級(jí)半橋逆變電路，逆變電路產(chǎn)生的方波加 在HID燈上，HID燈上的電壓及逆變電路中的電壓送至啟動(dòng)電路。
圖3， (1)整流電路，由二極管VIO、 Vll、 V12和V13組成。
(2) PFC電路，由電感L2、 IGBT管V9、 二極管V8和電容C4組成。
(3) 半橋逆變電路，由M0S管V1、 V2，電容C1和電感L1組成。
半橋逆變器相對(duì)于全橋逆變器電路簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)于中小功率的HID燈而言，燈 點(diǎn)燃后，燈電壓有效值不到IOOV，對(duì)于母線電壓為400V (Vin)而言，半橋的輸出電壓 已經(jīng)足夠。半橋逆變器中M0S管V1與V2交替導(dǎo)通，電容器C1起隔直作用，電容的輸 出端得到一個(gè)幅度為Vin/2的方波(正負(fù)幅度Vin/2)，方波頻率為M0S管V1、 V2的開 關(guān)頻率，這個(gè)方波電壓加在電感L1上。
(4) 啟動(dòng)電路，由電阻R1、 R2、 R3、 R4，電容C2、 C3，和二極管V5、 V6、 V7， 雙向觸發(fā)二極管V4， IGBT管V3和電感L1組成。
二極管V5的正端與HID燈的一端及電感Ll的4腳相連接，二極管V5的負(fù)端與二 極管V6的正極相連接，二極管V6的負(fù)端與二極管V7的正端相連接，二極管V7的負(fù)端 與電阻Rl的一端相連接，電阻Rl的另一端與電容C2的一端、電阻R2的一端和電感 Ll的l腳相連接，電容C2的另一端接地，電阻R2的另一端與電容C3的一端、電阻R3 的一端和雙向觸發(fā)二極管V4的一端相連接，電容C3和電阻R3的另一端接地，雙向觸 發(fā)二極管V4的另一端與IGBT管V3的基極及電阻R4的一端相連接，電阻R4的另一端 和IGBT管的射極接地，IGBT管的源極與電感Ll的2腳相連接。
啟動(dòng)電路的具體工作方式如下在HID燈還未點(diǎn)燃時(shí)，Ll處于變壓器工作方式， 原邊1-2與付邊3-4電壓與匝比n2與nl有關(guān)。在HID燈還沒(méi)有點(diǎn)亮?xí)r，HID燈電阻很 大，相當(dāng)于開路，半橋的方波電壓加在HID燈的兩端，該電壓通過(guò)二極管V5、 V6、 V7 和Rl給C2充電，同時(shí)C2上的電壓通過(guò)R2給C3充電，當(dāng)C3上的電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二 極管V4的擊穿值34V時(shí)，IGBT管V3工作，C2上電壓(方波電壓的峰值，約200V)加 在Ll的繞組的原邊1-2上，由于Ll付邊的匝數(shù)為原邊的10倍(本實(shí)例中n2:nl=10)， 則在L1的付邊將產(chǎn)生約2000V的高壓，該高壓加在HID燈上，將HID燈引燃。 一旦燈 引燃后，HID燈上電壓的有效值不到IOOV，這個(gè)電壓經(jīng)過(guò)二極管V5、 V6、 V7和Rl給 C2充電，C2上的充電電壓一定也達(dá)不到IOOV， C2上的電壓經(jīng)過(guò)R2給C3充電，由于電阻R2的阻值為電阻R3阻值的4倍，C3的電壓達(dá)不到雙向觸發(fā)二極管V4的擊穿值34V， IGBT管V3不工作，啟動(dòng)點(diǎn)火電路也就不工作了。燈點(diǎn)燃后，啟動(dòng)電路不工作，Ll相當(dāng) 于電感工作方式，半橋逆變產(chǎn)生的方波通過(guò)電感加載HID燈上，使HID燈穩(wěn)定發(fā)光工作。 在本實(shí)例中，由于啟動(dòng)時(shí)HID燈上的電壓有2000V，所以從HID燈取電壓至啟動(dòng)電路電 容C2的二極管釆用三個(gè)串聯(lián)的方式，這就可以選擇1000V耐壓的開關(guān)二級(jí)管(如 FR157)，串聯(lián)二極管后加電阻R1是為了限制電容C2的充電電流，起到保護(hù)的作用。如 果HID燈的啟動(dòng)電壓要求高，可以通過(guò)調(diào)整L1的匝比n2與nl來(lái)方便的改變。如果一 次點(diǎn)火不成功，由于HID燈電阻仍然很大，半橋方波電壓給C2充電，C2上的電壓很高， 可以再次觸發(fā)雙向觸發(fā)二極管V4，使啟動(dòng)電路再次工作，再次啟動(dòng)的時(shí)間不限。
(5)HID燈，由一個(gè)高強(qiáng)度氣體放電燈組成。
雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例公開如上，但它們并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任 何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實(shí)用新型之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，因 此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，包括整流電路、PFC電路、半橋逆變電路和HID燈，輸入電壓經(jīng)過(guò)整流電路，送至后級(jí)PFC電路，PFC電路產(chǎn)生穩(wěn)定的母線電壓，該母線電壓再送至下一級(jí)半橋逆變電路，逆變電路產(chǎn)生的方波加在HID燈上，其特征在于高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器還包括啟動(dòng)電路，HID燈上的電壓及逆變電路中的電壓送至啟動(dòng)電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于啟動(dòng)電路包括電 阻R1、 R2、 R3、 R4，電容C2、 C3，和二極管V5、 V6、 V7，雙向觸發(fā)二極管V4， IGBT管V3 和電感L1; 二極管V5的正端與HID燈的一端及電感L1的4腳相連接，二極管V5的負(fù)端與 二極管V6的正極相連接，二極管V6的負(fù)端與二極管V7的正端相連接，二極管V7的負(fù)端與 電阻Rl的一端相連接，電阻Rl的另一端與電容C2的一端、電阻R2的一端和電感Ll的1 腳相連接，電容C2的另一端接地，電阻R2的另一端與電容C3的一端、電阻R3的一端和雙 向觸發(fā)二極管V4的一端相連接，電容C3和電阻R3的另一端接地，雙向觸發(fā)二極管V4的另 一端與IGBT管V3的基極及電阻R4的一端相連接，電阻R4的另一端和IGBT管的射極接地， IGBT管的源極與電感Ll的2腳相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，本實(shí)用新型包括整流電路、PFC電路、半橋逆變電路、啟動(dòng)電路和HID燈，輸入電壓經(jīng)過(guò)整流電路，送至后級(jí)PFC電路，PFC電路產(chǎn)生穩(wěn)定的母線電壓，該母線電壓再送至下一級(jí)半橋逆變電路，逆變電路產(chǎn)生的方波加在HID燈上，HID燈上的電壓及逆變電路中的電壓送至啟動(dòng)電路。啟動(dòng)電路與HID燈放電回路相聯(lián)系，元件少，工作可靠。啟動(dòng)電壓可以根據(jù)匝比進(jìn)行調(diào)整，簡(jiǎn)便易行。一旦燈點(diǎn)燃后，啟動(dòng)電路將自行停止工作，損耗小。啟動(dòng)失敗后自動(dòng)重復(fù)再啟動(dòng)，重復(fù)啟動(dòng)時(shí)間根據(jù)燈的溫度和回路電阻電容值而設(shè)定。
文檔編號(hào)H05B41/288GK201238414SQ20082003852
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者李網(wǎng)生 申請(qǐng)人:南京華士電子科技有限公司