專利名稱：一種氣體放電燈的供電方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過高頻交流電對燈供電的電路裝置，特別涉及一種氣體放電燈的供電方法及其裝置。
氣體放電燈是一種依靠器件管內(nèi)氣體放電發(fā)光的電光源，其理想工作區(qū)呈負阻特性，即當流過器件的電流增加時，器件的端電壓下降，如果用恒定電源直接對燈供電，則燈不能穩(wěn)定地工作。傳統(tǒng)的方法是在氣體放電燈的供電電路中串聯(lián)一電感式鎮(zhèn)流器用以自動調(diào)整燈管兩端電壓，穩(wěn)定放電電流，這種供電方法經(jīng)濟、可靠、使用壽命長，但存在以下缺點(1)線路功率因素低，一般為0.4左右，導(dǎo)致供電設(shè)施利用效率低下；(2)電感式鎮(zhèn)流器有功損耗大，在運行中產(chǎn)生噪音；(3)由于鎮(zhèn)流器的阻抗是根據(jù)燈管功率確定的，特別是象高壓鈉燈、金鹵燈這樣的高強度氣體放電燈，無法克服啟動時負阻效應(yīng)引起的數(shù)倍于穩(wěn)態(tài)值的啟動電流沖擊，直接影響線路供電質(zhì)量和燈管使用壽命；(4)220伏50Hz供電的氣體放電燈，不可避免地會產(chǎn)生頻閃效應(yīng)。
近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子鎮(zhèn)流器被應(yīng)用于氣體放電燈的供電，它是將50Hz低周波工業(yè)電通過整流逆變成高頻交流電，再通過一電感器對燈供電，基本克服了電感式鎮(zhèn)流器供電線路存在的缺點。但是串聯(lián)在供電回路中的電感器同樣會導(dǎo)致高頻電源的利用效率降低，使電能總轉(zhuǎn)換效率低于0.8，其損耗的大部分轉(zhuǎn)化為熱量，帶來的不良后果是使電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)定性差，損壞率高，使用壽命短。這是目前電子鎮(zhèn)流器存在的缺點和制約其推廣應(yīng)用的瓶頸。
本發(fā)明的目的在于提供一種高效、節(jié)能并符合氣體放電燈工作特性和啟動要求的氣體放電燈供電方法及其供電裝置，并能克服背景技術(shù)中存在的缺陷和問題。
本發(fā)明一種氣體放電燈的供電方法，其特征在于采用具有頻率調(diào)制特性的交流—交流變頻方式由變壓器作功率匹配向燈供電，且對燈管電極施加基頻高次諧波產(chǎn)生的電場觸發(fā)引弧，弧光電流受控于負載變化引起的脈沖頻率調(diào)制，其脈沖頻率調(diào)制范圍為15KHz～35KHz；一種實施所述供電方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路1、高頻功率匹配變壓器2、熒光燈管3和熒光燈軟啟動電路4構(gòu)成，市電220伏50Hz接交流—交流變頻電路1的輸入端，高頻功率匹配變壓器2的初級繞組與交流—交流變頻電路1的輸出端連接，其次級繞組分別與熒光燈管3兩頭燈絲的一端連接，熒光燈軟啟動電路4的輸入端分別與熒光燈管3兩頭燈絲的另一端連接；實施所述供電方法的供電裝置，其特征還在于熒光燈軟啟動電路4由整流全橋BR2、可控硅SCR1、熱敏電阻PTCR、壓敏電阻RV、電阻器R4和電容器C6、C7、C8組成，整流全橋BR2的一個輸入端與熒光燈管3中燈絲fa-fa′的fa′連接，另一個輸入端與燈絲fb-fb′的fb′連接，電容器C6跨接在BR2兩個輸入端上，BR2輸出正端一路經(jīng)熱敏電阻PTCR、可控硅SCR1的陽極—陰極接到其負端，另一路經(jīng)電容器C7和壓敏電阻RV并聯(lián)、電阻器R4和電容器C8并聯(lián)接其負端，可控硅SCR1的控制極與電容器C7、壓敏電阻RV、電阻器R4和電容器C8的公共點連接；一種實施所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路1、高頻功率匹配變壓器2、金鹵燈燈管電路3和再啟動控制電路4構(gòu)成，交流220伏50Hz市電接交流—交流變頻電路1的輸入端，高頻功率匹配變壓器2的初級繞組與交流—交流變頻電路1的輸出端連接，其一個次級繞組與金鹵燈燈管電路3連接，另一次級繞組與再啟動控制電路4的輸入端連接，再啟動控制電路4的輸出端與交流—交流變頻電路1的控制端連接；一種實施所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路1，高頻功率匹配變壓器2和節(jié)能燈燈管電路3構(gòu)成，市電220伏50Hz接交流—交流變頻電路1的輸入端，高頻功率匹配變壓器2的初級繞組與交流—交流變頻電路1的輸出端連接，其次級繞組與節(jié)能燈燈管電路3連接。
一種實施所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路1，高頻功率匹配變壓器2和高壓鈉燈燈管電路3和再啟動控制電路4構(gòu)成，市電220伏50Hz接交流—交流變頻電路1的輸入端，高頻功率匹配變壓器2的初級繞組與交流—交流變頻電路1的輸出端連接，其一個次級繞組與高壓鈉燈燈管電路3連接，另一次級繞組與再啟動控制電路4的輸入端連接，再啟動控制電路4的輸出端與交流—交流變頻電路1的控制端連接。
本發(fā)明所描述的一種氣體放電燈供電方法及其裝置，采用交流—交流變頻方式將220伏50Hz市電變換成工作頻率大于20KHz的高頻交流電源，高頻功率匹配變壓器作為高頻交流電源的負載，其初級繞組串聯(lián)在交流高頻電源的輸出端，其次級繞組與氣體放電燈的電極或燈絲一端連接對燈供電；一電容器與次級繞組并聯(lián)或串聯(lián)在燈絲回路，當高頻功率匹配變壓器在功率失配狀態(tài)即燈處于啟動或再啟動狀態(tài)時，由變頻電路基頻產(chǎn)生的高次諧波使燈觸發(fā)引弧，引弧后，高次諧波被吸收。變頻電路采用簡單、可靠的串聯(lián)自激式半橋逆變電路，采用本方案功率傳輸方式的串聯(lián)自激半橋逆變電路具有良好的頻率調(diào)制特性氣體放電燈工作后，若燈管兩電極間等效電導(dǎo)變大時，這一變化通過高頻功率匹配變壓器被反饋到其初級回路，使自激振蕩頻率下降，經(jīng)頻率調(diào)制后迫使通過氣體放電燈的電流下降，反之亦然，從而使弧光電流穩(wěn)定。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案具有以下優(yōu)點1.采用低內(nèi)阻高頻功率匹配變壓器對燈供電，電能轉(zhuǎn)換效率高，比電感式鎮(zhèn)流器節(jié)電40％以上，比采用電子鎮(zhèn)流器節(jié)電10％以上，節(jié)能效果顯著，同時有利于提高整機的可靠性和使用壽命；2.具有頻率調(diào)制特性的交流—交流變頻電路附合氣體放電燈工作特性，放電電弧穩(wěn)定，其啟動電流被限止在穩(wěn)態(tài)值附近，有利于提高燈管使用壽命，且工作時無噪音；3.采用基頻高次諧波觸發(fā)引弧，啟動性能好，且不對變頻電路產(chǎn)生不利影響，特別有利于高強度氣體放電燈的啟動和再啟動過程。


圖1為一種氣體放電燈的供電裝置電路框圖。
圖2為一種氣體放電燈的供電裝置實施例1的電路圖。
圖3為一種氣體放電燈的供電裝置電路框圖。
圖4為一種氣體放電燈的供電裝置實施例2的電路圖。
圖5為一種氣體放電燈的供電裝置電路框圖。
圖6為一種氣體放電燈的供電裝置實施例3的電路圖。
圖7為一種氣體放電燈的供電裝置電路框圖。
圖8為一種氣體放電燈的供電裝置實施例4的電路圖。
實施例1一種氣體放電燈的供電裝置，如圖2所示，市電220伏50Hz輸入交流—交流變頻電路1，經(jīng)整流全橋BR1整流和由電容器C1、C2、二極管D1、D2、D3構(gòu)成的逐流式濾波電路濾波，在Vo+點獲得直流電壓，提供給由電阻器R1、R2、R3、電容器C3、C4、C5、二極管D4、D5、D6、觸發(fā)二極管DIAC1、三極管Q1、Q2和自激振蕩變壓器B1組成的串聯(lián)自激半橋逆變電路作為工作電源。高頻功率匹配變壓器B2初級繞組B2/L1串聯(lián)在半橋逆變電路的A、O支路中，通電時，Vo+經(jīng)電阻器R1向電容器C3充電，當C3上電壓達到觸發(fā)二極管DIAC1的轉(zhuǎn)折電壓時，三極管Q2被觸發(fā)導(dǎo)通，電容器C5通過O點、B2的初級繞組B2/L1、自激振蕩變壓器B1的初級繞組B1/L1、A點、三極管Q2的集電極—發(fā)射極放電，在B1的兩個次級繞組B1/L2，B1/L3感應(yīng)出大小相等、極性相反的感應(yīng)電壓，使三極管Q2飽和Q1截止；當流經(jīng)自激振蕩變壓器B1初級繞組B1/L1的電流使B1磁芯產(chǎn)生飽和時，B1/L2，B1/13感應(yīng)電壓極性反轉(zhuǎn)、使三極管變?yōu)镼1飽和Q2截止，電容器C4經(jīng)Q1集電極—發(fā)射極、A點、B1/L1、B2/L1、O點放電，同時Vo+經(jīng)Q1集電極—發(fā)射極、A點、B1/L1、B2/L1、O點給C5充電，周而復(fù)始，在高頻功率匹配變壓器B2的初級繞組B2/L1有高頻電流通過，其次級繞阻B2/L2經(jīng)熒光燈管3兩端兩組燈絲fa-fa′、fb-fb′把感應(yīng)電壓加在電容器C6兩端；在燈未點燃時，B2處于功率失配狀態(tài)，C6兩端獲得比燈點燃狀態(tài)時大得多的基頻高次諧波電壓，熒光燈軟起動電路4中的壓敏電阻RV擊穿，可控硅SCR1被觸發(fā)導(dǎo)通，高次諧波被吸收，在燈絲fa-fa′、fb-fb′、熱敏電阻PTCR中有高頻電流通過而被加熱，使PTCR的阻值上升，當PTCR的阻值上升到使通過SCR1的陽極—陰極的電流小于其維持電流時，SCR1關(guān)斷，B2重新處于功率失配狀態(tài)，C6兩端獲得基頻高次諧電壓并施加在熒光燈管3燈絲fa-fa′、fb-fb′上，熒光燈LAMP被啟動點燃。
實施例2一種氣體放電燈的供電裝置如圖4所示，市電220伏50Hz輸入交流—交流變頻電路1的整流全橋BR1的兩輸入端，BR1輸出經(jīng)功率因素校準電路PFC在電容器C1上獲得直流電壓作為串聯(lián)自激半橋逆變電路的工作電源，高頻功率匹配變壓器2的初級繞阻B2/L1串聯(lián)在串聯(lián)自激半橋逆變電路的負載A、O支路中，電路起振后，在高頻功率匹配變壓器2的次級繞組B2/L2獲得高頻電壓并對金鹵燈燈管電路3供電，在燈未點燃時，高頻功率匹配變壓器2處于功率失配狀態(tài)，在金鹵燈燈管電路3中的電容器C6兩端獲得高次諧波電壓并通過電阻器R4，電容器C7組成的網(wǎng)絡(luò)施加在金鹵燈LAMP兩電極上，金鹵燈LAMP被觸發(fā)引弧。
當金鹵燈供電線路在運行中瞬間掉電，燈管內(nèi)氣體溫度很高，電極間電導(dǎo)極小，觸發(fā)引弧需要更大的能量，本實施例采用訪問式觸發(fā)方式，其工作過程如下串聯(lián)自激半橋逆變電路在電阻器R1，電容器C2和觸發(fā)二極管DIAC1作用下重新起振，此時高頻功率匹配變壓器B2處于功率失配狀態(tài)，其次級繞阻B2/L3獲得比燈點燃時高得多的基頻高次諧波電壓，經(jīng)二極管D3，電阻器R5向電容器C8充電，同時在B2的另一次級阻B2/L2對電極施加高次諧波，若能觸發(fā)引弧，B2/L3繞阻即輸出額定的基頻電壓，電容器C8上的電壓低于觸發(fā)二極管DIAC2的轉(zhuǎn)折電壓，三極管Q3處于截止狀態(tài)；若燈不能觸發(fā)引弧，電容器C8繼續(xù)充電，當C8上電壓達到DIAC2的轉(zhuǎn)折電壓時，Q3飽和導(dǎo)通，經(jīng)二極管D2使交流—交流變頻電路1中的場效應(yīng)管Q2的柵極箝位在0.7伏左右，變頻電路停止工作，三極管Q3由飽和導(dǎo)通翻轉(zhuǎn)成截止，第一次觸發(fā)引弧失敗；同時金鹵燈燈管溫度逐步下降，電阻器R1對電容器C2再次充電，串聯(lián)自激半橋逆變電路重新起振，再啟動控制電路4重復(fù)上述過程……，直到金鹵燈管管內(nèi)溫度下降到施加在金鹵燈LAMP電極上的基頻高次諧波的能量足以使燈觸發(fā)引弧，金鹵燈LAMP被重新啟動點燃。
實施例3一種氣體放電燈的供電裝置如圖6所示，市電220伏50Hz接入交流—交流變頻電路1中整流全橋BR1兩輸入端，經(jīng)BR1全波整流、電容器C1濾波后成直流電壓作為串聯(lián)自激半橋逆變電路的工作電壓，高頻功率匹配變壓器2的初級繞阻B2/L1串聯(lián)在串聯(lián)自激半橋逆變電路的負載支路中，串聯(lián)自激半橋逆變電路起振后，B2/L1中有高頻電流通過，高頻功率匹配變壓器2的次級繞阻B2/L2向節(jié)能燈燈管電路3提供高頻電壓，燈未點燃時，高頻功率匹配變壓器2處于功率失配狀態(tài)，電容器C6兩端獲得基頻高次諧波使燈LAMP觸發(fā)點燃。
實施例4一種氣體放電燈的供電裝置如圖8所示，市電220伏50Hz輸入交流—交流變頻電路1的整流全橋BR1的兩輸入端，BR1輸出經(jīng)功率因素校準電路PFC在電容器C1上獲得直流電壓作為串聯(lián)自激半橋逆變電路的工作電源，高頻功率匹配變壓器2的初級繞阻B2/L1串聯(lián)在串聯(lián)自激半橋逆變電路的負載A、O支路中，電路起振后，在高頻功率匹配變壓器2的次級繞組B2/L2獲得高頻電壓并對高壓鈉燈燈管電路3供電，在燈未點燃時，高頻功率匹配變壓器2處于功率失配狀態(tài)，在高壓鈉燈燈管電路3中的電容器C6兩端獲得高次諧波電壓并施加在高壓鈉燈LAMP兩電極上，高壓鈉燈LAMP被觸發(fā)引弧。
當高壓鈉燈供電線路在運行中瞬間掉電后，本實施例采用訪問式觸發(fā)方式使燈重新啟動。
本實施例同樣適用于高壓汞燈的供電。
權(quán)利要求
1.一種氣體放電燈的供電方法，其特征在于采用具有頻率調(diào)制特性的交流—交流變頻方式由變壓器作功率匹配向燈供電，且對燈管電極施加由基頻高次諧波產(chǎn)生的電場觸發(fā)引弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的供電方法，其特征在于弧光電流受控于負載變化引起的脈沖頻率調(diào)制，其頻率調(diào)制范圍為15KHz-35KHz。
3.一種實施權(quán)利要求1所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路[1]、高頻功率匹配變壓器[2]、熒光燈管[3]和熒光燈軟啟動電路[4]構(gòu)成，市電220伏50Hz接交流—交流變頻電路[1]的輸入端，高頻功率匹配變壓器[2]的初級繞組與交流—交流變頻電路[1]的輸出端連接，其次級繞組分別與熒光燈管[3]二頭燈絲的一端連接，熒光燈軟啟動電路[4]與熒光燈管[3]二頭燈絲的另一端連接。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的供電裝置，其特征還在于熒光燈軟啟動電路[4]由整流全橋[BR2]、可控硅[SCR1]、熱敏電阻[PTCR]、壓敏電阻[RV]、電阻器[R4]和電容器[C6]、[C7]、[C8]組成，整流全橋[BR2]的一個輸入端與熒光燈管[3]中燈絲[fa-fa′]的[fa′]連接，另一個輸入端與燈絲[fb-fb′]的[fb′]連接，電容器[C6]跨接在[BR2]兩個輸入端上，[BR2]輸出正端一路經(jīng)熱敏電阻[PTCR]、可控硅[SCR1]的陽極—陰極接到其負端，另一路經(jīng)電容器[C7]和壓敏電阻[RV]并聯(lián)，電阻器[R4]和電容器[C8]并聯(lián)接其負端，可控硅[SCR1]的控制極與電容器[C7]、壓敏電阻[RV]、電阻器[R4]和電容器[C8]的公共點連接。
5.一種實施權(quán)利要求1所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流一交流變頻電路[1]、高頻功率匹配變壓器[2]、金鹵燈燈管電路[3]和再啟動控制電路[4]構(gòu)成，交流220伏50Hz市電接交流—交流變頻電路[1]的輸入端，高頻功率匹配變壓器[2]的初級繞組與交流—交流變頻電路[1]的輸出端連接，其一個次級繞組與金鹵燈燈管電路[3]連接，另一次級繞組與再啟動控制電路[4]的輸入端連接；再啟動控制電路[4]的輸出端與交流—交流變頻電路[1]的控制端連接。
6.一種實施權(quán)利要求1所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路[1]、高頻功率匹配變壓器[2]、節(jié)能燈燈管電路[3]構(gòu)成，交流220伏50Hz市電接交流—交流變頻電路[1]的輸入端，高頻功率匹配變壓器[2]的初級繞組與交流—交流變頻電路[1]的輸出端連接，其次級繞組與節(jié)能燈燈管電路[3]連接。
7.一種實施權(quán)利要求1所述方法的供電裝置，包括殼體和布置在殼體內(nèi)的供電電路，其特征在于該電路由交流—交流變頻電路[1]、高頻功率匹配變壓器[2]、高壓鈉燈燈管電路[3]和再啟動控制電路[4]構(gòu)成，交流220伏50Hz市電接交流—交流變頻電路[1]的輸入端，高頻功率匹配變壓器[2]的初級繞組與交流—交流變頻電路[1]的輸出端連接，其一個次級繞組與高壓鈉燈燈管電路[3]連接，另一次級繞組與再啟動控制電路[4]的輸入端連接；再啟動控制電路[4]的輸出端與交流—交流變頻電路[1]的控制端連接。
全文摘要
一種氣體放電燈的供電方法及其裝置,其特征是采用具有頻率調(diào)制特性的交流－交流變頻方式由變壓器作功率匹配向燈供電,且對燈管電極施加由基頻高次諧波產(chǎn)生的電場觸發(fā)引弧,弧光電流受控于負載變化引起的脈沖頻率調(diào)制,其頻率調(diào)制范圍為15KHz—35KHz;高頻功率匹配變壓器作為交流－交流變頻電源的負載,其初級繞組作為變頻電源的輸出端,其次級繞組與氣體放電燈的電極或燈絲一端連接對燈供電。與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有電能轉(zhuǎn)換效率高、啟動性能好、使用壽命長、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點。
文檔編號H05B41/282GK1255823SQ9912413
公開日2000年6月7日 申請日期1999年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月26日
發(fā)明者姚野, 姚茗 申請人:姚野