CN201238414Y - 高强度气体放电灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高强度气体放电灯电子镇流器，本实用新型包括整流电路、PFC电路、半桥逆变电路、启动电路和HID灯，输入电压经过整流电路，送至后级PFC电路，PFC电路产生稳定的母线电压，该母线电压再送至下一级半桥逆变电路，逆变电路产生的方波加在HID灯上，HID灯上的电压及逆变电路中的电压送至启动电路。启动电路与HID灯放电回路相联系，元件少，工作可靠。启动电压可以根据匝比进行调整，简便易行。一旦灯点燃后，启动电路将自行停止工作，损耗小。启动失败后自动重复再启动，重复启动时间根据灯的温度和回路电阻电容值而设定。

Description

高强度气体放电灯电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及高强度气体放电灯(HID)电子镇流器，适用于高压钠灯和金属卤化物灯的电子镇流器。

背景技术

高强度气体放电灯在当今照明系统中占有重要的地位。高强度气体放电灯具有光效好、寿命长和功率范围广等诸多优点，已经成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代电光源，广泛应用于广场、码头、车间和道路等室内外照明环境中。在高强度气体放电灯点亮的过程中，电子束穿过气体媒介产生光。由于高强度气体放电灯的负阻特性，即随着灯电流的增大，灯电压减小，系统处于不稳定状态，因此不能直接应用于电压源上，否则微小的电压波动将导致灯过载而烧毁灯管或者熄弧，需要加一个镇流装置(即镇流器)才能使HID灯稳定地工作。随着电力电子技术的发展，高频电子镇流器已经越来越多地代替传统的电感式镇流器，它具有效率高、体积小、控制灵活并且能节省大量的铁、铜等有色金属。高频电子镇流器的一般由整流及功率因数校正电路、半桥逆变电路、高压脉冲点火电路和高强度气体放电灯组成，半桥逆变电路使灯工作在高频，两个功率管交替动作，产生高频的方波输出，高频点火电路电路，大多采用LC并联谐振或LCC串并联谐振的方式，这种方式电路简单，无附加电路，为了获取启动高电压的要求，启动点灯时在开关频率附近，如果点灯失败或者灯开路，就会造成电感饱和产生大电流冲击，影响可靠性。为了完全避免LC并联谐振和LCC串并联谐振方式启动电路的缺点，本实用新型提出了一种新型的脉冲启动电路。现有的技术中，镇流器点火电路和大功率高强度气体放电回路是两个独立的回路，这使得电子镇流器电路较为复杂，元器件也较多，成本提高。

实用新型内容

1、所要解决的技术问题：

本实用新型针对以上问题提供了一种设计的点火电路电压取自HID灯上的工作电压，使得点火电路较为简单可靠，并且一旦点燃，点火电路自动退出，减少损耗。一次启动失败后，可以再次启动，再启动时间不限的高强度气体放电灯电子镇流器。

2、技术方案：

本实用新型包括整流电路、PFC电路、半桥逆变电路、启动电路和HID灯，输入电压经过整流电路，送至后级PFC电路，PFC电路产生稳定的母线电压，该母线电压再送至下一级半桥逆变电路，逆变电路产生的方波加在HID灯上，HID灯上的电压及逆变电路中的电压送至启动电路。

3、有益效果：

启动电路与HID灯放电回路相联系，元件少，工作可靠。启动电压可以根据匝比进行调整，简便易行。一旦灯点燃后，启动电路将自行停止工作，损耗小。启动失败后自动重复再启动，重复启动时间根据灯的温度和回路电阻电容值而设定。

附图说明

图1一般高频电子镇流器的基本结构电路框图。

图2本实用新型的电路结构框图。

图3本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

HID灯是高压放电灯，通常情况下，点火电压达2kV以上，从灯点火到正常燃点还有一个过渡阶段，该过渡阶段分为接续(take-over)阶段和电压升高(run-up)阶段，在灯点火之后不到1ms的时间内，灯管击穿，灯电压仅为其额定值的25％左右(约20几伏)，形成灯导通沟道，而后，灯电压逐渐升高到其正常工作值，使得灯进入燃点阶段。HID灯未点燃时电阻很大，相当于开路，灯点燃后，无论接续(take-over)阶段、电压升高(run-up)阶段和最终的燃点阶段，灯电阻均较小，小功率灯上的工作电压均不到100V。本实用新型就是根据HID灯的这个特点来实现的。

图2，高强度气体放电灯的电子镇流器包括输入整流电路、PFC电路、半桥逆变电路、启动电路和HID灯。输入交流220V经过整流电路，送至后级PFC电路，PFC电路产生稳定的母线电压，该母线电压再送至下一级半桥逆变电路，逆变电路产生的方波加在HID灯上，HID灯上的电压及逆变电路中的电压送至启动电路。

图3，(1)整流电路，由二极管V10、V11、V12和V13组成。

(2)PFC电路，由电感L2、IGBT管V9、二极管V8和电容C4组成。

(3)半桥逆变电路，由MOS管V1、V2，电容C1和电感L1组成。

半桥逆变器相对于全桥逆变器电路简单，成本低，对于中小功率的HID灯而言，灯点燃后，灯电压有效值不到100V，对于母线电压为400V(Vin)而言，半桥的输出电压已经足够。半桥逆变器中MOS管V1与V2交替导通，电容器C1起隔直作用，电容的输出端得到一个幅度为Vin/2的方波(正负幅度Vin/2)，方波频率为MOS管V1、V2的开关频率，这个方波电压加在电感L1上。

(4)启动电路，由电阻R1、R2、R3、R4，电容C2、C3，和二极管V5、V6、V7，双向触发二极管V4，IGBT管V3和电感L1组成。

二极管V5的正端与HID灯的一端及电感L1的4脚相连接，二极管V5的负端与二极管V6的正极相连接，二极管V6的负端与二极管V7的正端相连接，二极管V7的负端与电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端与电容C2的一端、电阻R2的一端和电感L1的1脚相连接，电容C2的另一端接地，电阻R2的另一端与电容C3的一端、电阻R3的一端和双向触发二极管V4的一端相连接，电容C3和电阻R3的另一端接地，双向触发二极管V4的另一端与IGBT管V3的基极及电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端和IGBT管的射极接地，IGBT管的源极与电感L1的2脚相连接。

启动电路的具体工作方式如下：在HID灯还未点燃时，L1处于变压器工作方式，原边1-2与付边3-4电压与匝比n2与n1有关。在HID灯还没有点亮时，HID灯电阻很大，相当于开路，半桥的方波电压加在HID灯的两端，该电压通过二极管V5、V6、V7和R1给C2充电，同时C2上的电压通过R2给C3充电，当C3上的电压达到双向触发二极管V4的击穿值34V时，IGBT管V3工作，C2上电压(方波电压的峰值，约200V)加在L1的绕组的原边1-2上，由于L1付边的匝数为原边的10倍(本实例中n2:n1＝10)，则在L1的付边将产生约2000V的高压，该高压加在HID灯上，将HID灯引燃。一旦灯引燃后，HID灯上电压的有效值不到100V，这个电压经过二极管V5、V6、V7和R1给C2充电，C2上的充电电压一定也达不到100V，C2上的电压经过R2给C3充电，由于电阻R2的阻值为电阻R3阻值的4倍，C3的电压达不到双向触发二极管V4的击穿值34V，IGBT管V3不工作，启动点火电路也就不工作了。灯点燃后，启动电路不工作，L1相当于电感工作方式，半桥逆变产生的方波通过电感加载HID灯上，使HID灯稳定发光工作。在本实例中，由于启动时HID灯上的电压有2000V，所以从HID灯取电压至启动电路电容C2的二极管采用三个串联的方式，这就可以选择1000V耐压的开关二级管(如FR157)，串联二极管后加电阻R1是为了限制电容C2的充电电流，起到保护的作用。如果HID灯的启动电压要求高，可以通过调整L1的匝比n2与n1来方便的改变。如果一次点火不成功，由于HID灯电阻仍然很大，半桥方波电压给C2充电，C2上的电压很高，可以再次触发双向触发二极管V4，使启动电路再次工作，再次启动的时间不限。

(5)HID灯，由一个高强度气体放电灯组成。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (2)

1、一种高强度气体放电灯电子镇流器，包括整流电路、PFC电路、半桥逆变电路和HID灯，输入电压经过整流电路，送至后级PFC电路，PFC电路产生稳定的母线电压，该母线电压再送至下一级半桥逆变电路，逆变电路产生的方波加在HID灯上，其特征在于：高强度气体放电灯电子镇流器还包括启动电路，HID灯上的电压及逆变电路中的电压送至启动电路。

2、根据权利要求1所述的高强度气体放电灯电子镇流器，其特征在于：启动电路包括电阻R1、R2、R3、R4，电容C2、C3，和二极管V5、V6、V7，双向触发二极管V4，IGBT管V3和电感L1；二极管V5的正端与HID灯的一端及电感L1的4脚相连接，二极管V5的负端与二极管V6的正极相连接，二极管V6的负端与二极管V7的正端相连接，二极管V7的负端与电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端与电容C2的一端、电阻R2的一端和电感L1的1脚相连接，电容C2的另一端接地，电阻R2的另一端与电容C3的一端、电阻R3的一端和双向触发二极管V4的一端相连接，电容C3和电阻R3的另一端接地，双向触发二极管V4的另一端与IGBT管V3的基极及电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端和IGBT管的射极接地，IGBT管的源极与电感L1的2脚相连接。

Images