CN101945522A

CN101945522A - 气体放电灯的双路异频供电电源

Info

Publication number: CN101945522A
Application number: CN2010102616429A
Authority: CN
Inventors: 李绪鹏; 李建明
Original assignee: Jiangsu Xintian Electronic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Xintian Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2011-01-12

Abstract

一种气体放电灯的双路异频供电电源，由功率因数补偿电容C1、整流电感E、滤波电容C2和高频电源发生电路F组成的工频大电流电源和高频低电流电源并联为灯管供电，由于整流电感E不需要向灯管提供启动励磁高压，能选择纯电感整流器，在灯管正常照明时，其工作电压接近市电电压，从而提高了电能的利用率。高频电源发生电路F在灯管启辉和正常照明时，其功率均小于50W，将频率设计为2.5MHz～3MHz更有利于灯管内激发自由电子，这样对提高光效和保护电极都有好处。整个电路的输出功率通过电感器L1、电感器L2的大小调节来控制。采取了对称设计，其目的是为了减少电磁干扰。

Description

气体放电灯的双路异频供电电源

技术领域

本发明是一种涉及气体放电灯的电子整流器电源。

背景技术

气体放电灯有高压钠灯、高压汞灯、金卤灯、氙气灯、荧光灯等，目前，市面上与这些灯相匹配的整流器可分为两种，一种是电感整流器，另一种是电子整流器。它们都是以单一电源为气体放电灯供电，在实际使用过程中都存在难以克服的缺陷。

电感整流器的功率因数不高，自身的消耗要占总能耗的4％到10％。要提高电感整流器的功率因数，虽然可以采取电容补偿法来克服，但是，就近补偿会影响灯的寿命，所以，个体电流大，输入导线要粗，线损大；虽然电感整流器自身的消耗问题可以用低消耗电感，但是，又会严重影响灯的启动。

对于电子整流器来讲，虽然解决了功率因数问题，却出现能量转换率不高及功率做不大的问题。现有的电子整流器的效率一般小于90％，输出功率小于500W。

因此，现有的气体放电灯所使用的整流器无论是电感整流器还是电子整流器，它们都存在自身固有的缺陷和难以解决的技术难题。申请人通过长期的研究和试验，研制出了一种气体放电灯的双路异频供电电源，它采用了全新的设计理念，一是利用高频电压激发灯管内的介质产生自由电子达到启辉的目的，二是采用低消耗的纯电感整流器整流工频电直接作用于灯管。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体放电灯的双路异频供电电源，该电源输入交流市电，输出电路有两路异频电压供应给气体放电灯，一路为高频供电输出，另一路为工频供电电路，两者有着不同的分工和作用，其中高频交流电的作用是启辉和激发灯管内的介质产生更多的自由电子；工频交流电为气体放电灯提供电流。

本发明所述气体放电灯的双路异频供电电源，它包括市电输入导线、电源壳、集成电路板、双频输出导线和电源盖，所述集成电路板包括：功率因数补偿电容C1、整流电感E、滤波电容C2和高频电源发生电路F，整流电感E由电感器L1和电感器L2组成，电感器L1位于市电输入端A和双频电源输出端C之间，电感器L2位于市电输入端B和双频电源输出端D之间，功率因数补偿电容C1位于市电输入端A和市电输入端B之间，滤波电容C2位于电感器L1的绕组线和电感器L2的绕组线之间；高频电源发生电路F的输入端接于滤波电容C2的两端，高频电源发生电路F的输出端与双频电源输出端C和双频电源输出端D相连，所述高频电源发生电路F包括桥式整流器G、滤波电容C5、开关晶体管H、电感器L3、振荡电容C6、高频变压器K、功率耦合电容C3、C4，桥式整流器G的交流输入接于滤波电容C2的两端，滤波电容C5接于桥式整流器G的直流输出端之间，两只开关晶体管H串联后接于桥式整流器G的直流输出端之间，振荡电容C6和电感器L3串联后一端与两只开关晶体管H之间相连，另一端与高频变压器K相连。

在气体放电灯的双路异频供电电源中，由于整流电感E不需要向放气电灯提供启动励磁高压，所以就可以选择低磁耗、无磁漏、无阻抗的纯电感整流器，在灯管正常照明时，其工作电压接近市电电压，从而提高了电能的利用率。高频电源发生电路F在灯管启辉和正常照明时，都不需要提供大电流，我们可以把该电路的频率设计在2.5MHZ～3MHZ，更有利于灯管内激发自由电子，这样对提高光效和保护电极都有好处。

由于灯管两端有工频大电流电源和高频低电流电源同时供电，工频大电流电源由市电通过电感器L1、电感器L2整流后形成的工频大电流电源加在灯管两端。而高频低电流电源则由高频电源发生电路F产生的高频低电流电压加在灯管的两端。灯管启动时，首先由高频电源发生电路F产生的高频低电流电压加在灯管的两端，使灯管产生辉光并激发出自由电子，然后再由工频大电流电源使灯管发出强光。在工频大电流电源中，电感器L1和电感器L2绕在同一铁芯上，除了限流作用外，还能隔离高频低电流串入高频电源发生电路F的输入端和串入电网的作用；功率因数补偿电容C1、整流电感E、滤波电容C2除了补偿功率因数外还有滤波降电磁干扰的作用。功率耦合电容C3、C4除了有高频电源发生电路F与灯管的功率耦合作用，还有隔离工频大电流电源的电串入高频电源发生电路F中的作用。

高频电源发生电路F在灯管启动时功率会较高，一般在50W左右，灯管启动后，受灯管阻抗自动调节，高频电源发生电路F的功率会降到30W左右。实验证明，如果把高频电源发生电路F的频率设计在2.5MHz～3MHz，功率控制在50W以内，这个电路完全可以启辉各种气体放电灯，也可以使各种气体放电灯管内产生足够的自由电子。

整个电路的输出功率通过电感器L1、电感器L2的大小调节来控制。

本发明所述气体放电灯的双路异频供电电源的电路采取了对称设计，其目的是为了减少电磁干扰。电磁干扰产生的源头分析如下：

①灯管：灯管中的电流有两种，一种为工频电流，另一种为高频电流(2.5MHz-3MHz)，高频电流会分布在工频电流的表面，高频电流流动轨迹稳定。这样不仅减少了灯管的频闪和眩光，而且对工频电流有一定的约束作用，这样灯管产生的电磁干扰比传统条件下产生的更低，实验结果也证明这一点。

②由于电感器L1和电感器L2没有气隙，磁漏小，所以其电磁干扰不到传统整流器的电磁干扰的10％。

③高频电源发生电路F，此电路就是一个30W～50W的高频电源电路，在该电路中我们充分利用了电感器L1、电感器L2、功率因数补偿电容C1、滤波电容C2的滤波作用，电感器L1、电感器L2、功率因数补偿电容C1、滤波电容C2的参数是按整流和功率因素校正的要求来设计的，电容的参数要比设计滤波的要求大1000倍，电感的参数比设计滤波的要求大50倍，其电磁干扰的抑制效果比滤波的设计要求高出100～200倍，完全可以满足抑制电磁干扰的要求。

④在灯管的启辉和正常照明过程中，灯管内的自由电子数比现有其它技术产生的自由电子数更有保障，这不仅解决了气体放电灯的自熄现象，而且减少了电流的纹波系数，也减少了电磁干扰。

附图说明

图1是本发明电路原理图；

图2为本发明的结构示意图；

其中，1-输入导线；2-电源壳；3-集成电路板；4-双频输出导线；5-电源盖；

A、B为市电输入端；C、D为双频电源输出端；E为整流电感；F为高频电源发生电路；G为桥式整流器；H为开关晶体管；K为高频变压器；C1为功率因数补偿电容；C2、C5为滤波电容；C3、C4均为功率耦合电容；C6为振荡电容；L1、L2、L3均为电感器。

具体实施方式

下面结合说明书附图说明本发明的具体实施方式：

本发明所述气体放电灯的双路异频供电电源，由市电输入导线1、电源壳2、集成电路板3、双频输出导线4和电源盖5组成，所述集成电路板3包括：功率因数补偿电容C1、整流电感E、滤波电容C2和高频电源发生电路F，整流电感E由电感器L1、电感器L2，电感器L1位于市电输入端A和双频电源输出端C之间，电感器L2位于市电输入端B和双频电源输出端D之间，功率因数补偿电容C1位于市电输入端A和市电输入端B之间，滤波电容C2位于电感器L1的绕组线和电感器L2的绕组线之间；高频电源发生电路F的输入端接于滤波电容C2两端，高频电源发生电路F的输出端与双频电源输出端C和双频电源输出端D相连，所述高频电源发生电路F包括桥式整流器G、滤波电容C5、开关晶体管H、电感器L3、振荡电容C6、高频变压器K、功率耦合电容C3、C4，桥式整流器G的交流输入接于滤波电容C2的两端，滤波电容C5接于桥式整流器G的直流输出端之间，两只开关晶体管H串联后接于桥式整流器G的直流输出端之间，振荡电容C6和电感器L3串联后一端与两只开关晶体管H之间相连，另一端与高频变压器K相连。

其工作过程如下：

工频大电流电源：市电从市电输入端A、B经电感器L2，电感器L1限流后供给灯管两端。

高频低电流电源：从滤流电容C2两端输入工频电，经整流后变成直流电，再经两只开关晶体管H变成高频交流电，再经高频变压器K变压输出高频交流电，最后经功率耦合电容C3、C4耦合输出。

Claims

1.一种气体放电灯的双路异频供电电源，其特征是：它包括市电输入导线(1)、电源壳(2)、集成电路板(3)、双频输出导线(4)和电源盖(5)，所述集成电路板(3)包括：功率因数补偿电容C1、整流电感E、滤波电容C2和高频电源发生电路F，整流电感E由电感器L1和电感器L2组成，电感器L1位于市电输入端A和双频电源输出端C之间，电感器L2位于市电输入端B和双频电源输出端D之间，功率因数补偿电容C1位于市电输入端A和市电输入端B之间，滤波电容C2位于电感器L1的绕组线和电感器L2的绕组线之间；高频电源发生电路F的输入端接于滤波电容C2的两端，高频电源发生电路F的输出端与双频电源输出端C和双频电源输出端D相连，所述高频电源发生电路F包括桥式整流器G、滤波电容C5、开关晶体管H、电感器L3、振荡电容C6、高频变压器K、功率耦合电容C3、C4，桥式整流器G的交流输入接于滤波电容C2的两端，滤波电容C5接于桥式整流器G的直流输出端之间，两只开关晶体管H串联后接于桥式整流器G的直流输出端之间，振荡电容C6和电感器L3串联后一端与两只开关晶体管H之间相连，另一端与高频变压器K相连。