CN103747602A

CN103747602A - 一种电感镇流器式氙气灯触发器

Info

Publication number: CN103747602A
Application number: CN201410018355.3A
Authority: CN
Inventors: 沈其明; 沈炳良
Original assignee: SHANGHAI QICHANG LIGHTING ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI QICHANG LIGHTING ELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明涉及一种电感镇流器式氙气灯触发器，分别连接电源和氙气灯，该氙气灯触发器包括：电感式镇流器和高压发生器，所述的电感式镇流器与电源连接，所述的电感式镇流器、高压发生器和氙气灯依次串联。与现有技术相比，本发明具有节能环保、安全稳定、结构简单、维修方便等优点。

Description

一种电感镇流器式氙气灯触发器

技术领域

本发明涉及一种触发器，尤其是涉及一种电感镇流器式氙气灯触发器。

背景技术

氙气灯(HID，High intensity Discharge，高压气体放电灯)是现代电光源最优的一种，具有发光效率高、显色指数高、寿命长和节能的特出优点，而它所需配套的镇流器较复杂。几何所有都说氙气灯是不可能在电感镇流器上配套使用的。氙气灯在启动点亮时需很高的触发电压23000V，而且还要有大的触发功率。电子镇流器的二次电压在500V以上，很容易再升压到23000V。而电感式镇流器就是民用电压220V，一般电路很难升压到23000V。到现在市面上还没有氙气灯配电感式镇流器的使用。

氙气灯配电感式镇流器的关键部件是触发器，触发器成为氙气灯光源发展的瓶颈。研制电感式镇流器氙气灯的触发器成为当务之急。

HID氙气灯可称为重金属灯或氙气灯，它的原理是在UV-cut抗紫外线水晶石英玻璃管内，以多种化学气体充填，其中大部份为氙气(Xenon)与碘化物等。

氙气灯所产生的白色超强电弧光，发出类似白昼的太阳光芒。是通过两电极之间气体放电产生的电弧光，是当今发光效率LM／W最大的一种电光源。

HID氙气灯工作过程：

①第一阶段(点火阶段)

通过触发器将220V的交流电压瞬间增压至23000伏特的电压，以高压震幅激发石英管内的氙气电子游离，在两电极之间产生气体放电。

②第二阶段(启动阶段)

点火以后石英管内两电极产生电弧，使得两电极之间电压接近短路，约20V左右，电流最大，约4秒后，电压升高，电流减少，氙气灯接近额定功率，亮度达到额定亮度的80％。

③第三阶段(工作阶段)

再经过2～5秒，亮度达到额定的亮度，功率达到额定功率。两电极之间电压约85V交流电压。

从氙气灯工作要求，第一阶段(点火阶段)是关键阶段，氙气灯能否工作，点亮发光，升压至23000伏特的电压是最能点。在这里不仅要有电压还要有功率，而且要求大于5倍的灯泡功率。

为达到点火功率，激发石英管内的氙气电子游离，在两电极之间产生气体放电，需要采用大功率的串联形脉冲放电控制电路。

从氙气灯工作要求，第一阶段(点火阶段)是关键，氙气灯能否工作，点火触发是关键阶段，也就是将220V的交流电压，升压至23000伏以上的电压。氙气灯点火触发不但要有很高电压还要有足够大功率，还要连续的放电才能正常点亮。

氙气灯还有一个缺点，就是正常工作突然熄灭或关断，想不要马上启动(也就是热启动)，是比较难的。它要求大于正常启动触发电压的2～3倍。

氙气灯石英管内的温度从工作状态的高温，自然冷却到自然温度需5分钟以上。所以有的产品规定再启动时间大于5分钟。

电感镇流器式氙气灯触发器，从目前的国际国内项业领域中属于空白，主要原因包括：传统的触发器设计电压再高，也不能点亮，这是因为部分高压由电源回路给驰放掉了；电子镇流器的触发起动电压相当高，容易点亮氙气灯。然而因氙气灯使用一般在户外，风、霜、雨、雪浸入，温度影响等多会引起电子镇流器故障率增加。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节能环保、安全稳定、结构简单、维修方便的电感镇流器式氙气灯触发器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电感镇流器式氙气灯触发器，分别连接电源和氙气灯，该氙气灯触发器包括：电感式镇流器和高压发生器，所述的电感式镇流器与电源连接，所述的电感式镇流器、高压发生器和氙气灯依次串联。

所述的电感式镇流器包括：第一电容和第一电感，所述的第一电容与电源并联；所述的第一电感的一端连接电源的一个输入端，另一端连接氙气灯。

所述的高压发生器包括：第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、变压器和放电管，所述的第二电容一端连接第一电感，另一端连接第一二极管的阳极，所述的第一二极管的阴极连接第三电容；所述的第二二极管的阴极连接第二电容，阳极连接第一电阻；所述的第三电容一端连接第二电阻，另一端接第四电容；所述的第四电容和第一电阻并联；所述的第一电阻一端连接变压器，另一端接放电管；所述的变压器分别连接放电管和氙气灯。

所述的变压器为升压变压器，该升压变压器初级侧的两个端口分别连接第二二极管阳极和放电管，升压变压器次级侧的两个端口分别连接第二二极管阳极和氙气灯。

所述的变压器的线圈绕组由铜薄膜制成，线圈的层间绝缘为聚丙烯薄膜。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用变压器串联电路，以连续脉冲触发，采用大电容储存短路放电的方式，既保证触发脉冲功率大于要求5倍的灯泡功率，同时又保证触发电压大于23000V，容易达到氙气灯的点火功率，激发石英管内的氙气电子游离，在两电极之间产生气体放电；

2、安全稳定：在日常使用过程中，电感镇流器式氙气灯触发器的使用寿命和稳定性同样要比电子式镇流器长和稳定，大大减少了故障率。

3、成本低：电感镇流器式氙气灯触发器的触发技术要求与传统的触发器完全不同，与电子式氙气灯镇流器也是完全不同，它是经过高电压脉冲输出进行触发起动电感镇流器式氙气灯，因此电感镇流器式氙气灯的成本要远远低于电子式氙气灯镇流器。

4、结构简单，维修方便：从电路的电子元件结构上，电感镇流器式氙气灯触发器要比电子式氙气灯镇流器元件少很多，而且简单，从使用维修的角度看电子式氙气灯碰到损坏必须全套更换，而电感镇流器式氙气灯碰到损坏只需要单个更换，这样维修的成本会很轻。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为放电管的特性曲线示意图。

图中标号所示：1、电感镇流器，2、高压发生器，3、氙气灯，L1、第一电感，L2、变压器，C1、第一电容，C2、第二电容，C3、第三电容，C4、第四电容，R1、第一电阻，R2、第二电阻，D1、第一二极管，D2、第二二极管，GDT、放电管，A、氙气灯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2所示，一种电感镇流器式氙气灯触发器，分别连接电源和氙气灯A，该氙气灯触发器包括：电感式镇流器1和高压发生器2，所述的电感式镇流器1与电源连接，所述的电感式镇流器1、高压发生器2和氙气灯A依次串联。

所述的电感式镇流器1包括第一电容C1和第一电感L1，所述的第一电容C1两端分别连接电源的两个输入端，并联于电源：所述的第一电感感L1的一端连接电源的一个输入端，另一端接氙气灯A。

所述的高压发生器2包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、变压器L2和放电管GDT，所述的第二电容C2一端连接第一电感L1，另一端连接第一二极管D1的阳极，所述的第一二极管D1的阴极连接第三电容C3；所述的第二二极管D2的阴极连接第二电容C2，阳极连接第一电阻R1；所述的第三电容C3一端连接第二电阻R2，另一端接第四电容C4；所述的第四电容C4和第一电阻R1并联；所述的第一电阻R1一端连接变压器L2，另一端接放电管GDT；所述的变压器L2分别连接放电管GDT和氙气灯A。电路中各元件功能及在电路中作用如表1所示。

表1

当电源交流220V的正半周时，电源电压给C2上充至√2倍的电源电压，上正下负。当电源交流220V的负半周时通过二极管D2又给C2上充至√2倍的电源电压，二电压叠加，在电容C2上得到了为2√2倍的电源电压。

电容C2上2√2倍的电源电压经二极管D1整流后给电容C3充电，C3上的直流电压经电阻R2向电容C4充电，当电容C4电压大于GDT放电管阀值电压时，放电管短路瞬间放电给L2的初级绕组，L2变压器是一个大变比绕组的升压变压器，该升压变压器初级侧的两个端口分别连接第二二极管D2阳极和放电管GDT，升压变压器次级侧的两个端口分别连接第二二极管D2阳极和氙气灯A。在次级得到一个大于23000V脉冲电压，且脉冲功率大于5倍氙气灯功率。这个电压在氙气灯两电极之间产生气体放电，以高压震幅激发石英管内的氙气电子游离。

放电管GDT是一陶瓷气体放电管，当其两端电压低于放电电压时，气体放电管是一个绝缘体(电阻＞100MΩ)。当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，大约降到几十伏。气体放电管受到瞬态高能量冲击时，它能以us量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，通过高达数十千安的浪涌电流。放电管的特性曲线图如图3所示，其中，V_BK为导通电压，V_GL为辉光电压，V_H为弧光电压，V_ARc为熄弧电压。GDT放电管短路瞬间把C4上储存电能放电给变压器L2的初级。

变压器L2是一个关键元件，既要次级有相当多的圈数，又要在氙气灯正常工作时流过的电流后引起不必要的压降与损耗，引起发热，减少寿命。这就需既要很小电阻，又要多的圈数来升高电压，还要有很高的绝缘要求，传统的变压器制作工艺是不可能达到得。变压器L2绕组参考了CBB薄膜电容制作的工艺，采用低阻铜薄膜作为线圈绕组，层间绝缘采用耐高压的聚丙烯薄膜。使得线圈电阻低，电压高，绝缘良好。既保证了触发器的高电压，又保证了触发器的使用寿命。

当接通交流电源后，触发器使氙气灯两电极之间产生气体放电，成功激发石英管内的氙气电子游离。完成第一阶段(点火阶段)。启动后即第一阶段完成，关闭触发器，氙气灯进入正常工作常态，由电感镇流器限流工作。

完成第一阶段(点火阶段)后，氙气灯开始发光进入第二阶段(启动阶段)，点火以后石英管内两电极产生电弧，使得两电极之间电压接近短路，约20V左右，电流最大，约4秒后，电压升高，电流减少，氙气灯接近额定功率，亮度达到额定亮度的80％。

第三阶段(稳态工作阶段)：再经过2～5秒后，亮度达到额定的亮度，功率达到额定功率。两电极之间电压约85V交流电压。电路进入稳态工作阶段。

第二阶段、第三阶段有镇流器负责限流使氙气灯工作在额定的状态。第一阶段有触发器负责点燃氙气灯。氙气灯从启动点亮到正常发光，在灯石英管内被电离的金属电子是一个复杂的化学物理变化，并不能用简单的三个阶段来说明氙气灯的工作过程。

电感镇流器式氙气灯触发器的研发成功，代表了一个旧时代的传统光源照明将会带来一次新的革命。为保证电源电压的波动，本发明设计在+-10％能正常点亮，也就是在电源198V时也能输出23000V。

Claims

1.一种电感镇流器式氙气灯触发器，分别连接电源和氙气灯，其特征在于，该氙气灯触发器包括：电感式镇流器和高压发生器，所述的电感式镇流器与电源连接，所述的电感式镇流器、高压发生器和氙气灯依次串联。

2.根据权利要求1所述的一种电感镇流器式氙气灯触发器，其特征在于，所述的电感式镇流器包括：第一电容和第一电感，所述的第一电容与电源并联；所述的第一电感的一端连接电源的一个输入端，另一端连接氙气灯。

3.根据权利要求2所述的一种电感镇流器式氙气灯触发器，其特征在于，所述的高压发生器包括：第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、变压器和放电管，所述的第二电容一端连接第一电感，另一端连接第一二极管的阳极，所述的第一二极管的阴极连接第三电容；所述的第二二极管的阴极连接第二电容，阳极连接第一电阻；所述的第三电容一端连接第二电阻，另一端接第四电容；所述的第四电容和第一电阻并联；所述的第一电阻一端连接变压器，另一端接放电管；所述的变压器分别连接放电管和氙气灯。

4.根据权利要求3所述的一种电感镇流器式氙气灯触发器，其特征在于，所述的变压器为升压变压器，该升压变压器初级侧的两个端口分别连接第二二极管阳极和放电管，升压变压器次级侧的两个端口分别连接第二二极管阳极和氙气灯。

5.根据权利要求3所述的一种电感镇流器式氙气灯触发器，其特征在于，所述的变压器的线圈绕组由铜薄膜制成，线圈的层间绝缘为聚丙烯薄膜。