CN201191936Y - 泛光照明用氙灯电子整流器 - Google Patents

Abstract

一种泛光照明用氙灯电子整流器。它是外边有主体结构外壳，内有电源转换器，下边扣有外壳。在电子整流器主电路板方框图中左边依次是电磁兼容单元、整流单元、单端反激脉宽调制、全桥逆变单元、高压点灯电路；全桥逆变单元的下面是中央控制单元。在中央控制单元内部框图中微控制器的上边是灯电压采样电路，它下边是灯电流采样电路，左边是市电电压采样电路，右边是脉宽调制控制反馈调节和保护电路。这种泛光照明用氙灯电子整流器，具有较低的系统成本和较小的体积，实现了氙气灯应用于交流供电，低成本驱动的要求。

Description

泛光照明用氙灯电子整流器

技术领域

本实用新型涉及一种电子整流器，尤其是泛光照明用氙灯电子整流器。

背景技术

氙灯又称为氙气复金属卤化物灯、氙气金卤灯。属于高强度气体放电灯，所谓气体放电灯就是对阴极电子给予相当能量，使其产生动能碰撞灯管内的气体原子，造成气体原子放电，进而由电磁波辐射产生出光源。氙灯是在抗紫外线石英玻璃管内填充约800～900kpa高压氙气和多种金属卤化物。在18-23KV以上的启动高压激励下，自由电子在灯中电场的作用下获得足够的能量，去碰撞原子，使其释放出更多的自由电子，从而在灯内的气体中发生雪崩放电，只要外加电场一直持续，此雪崩放电现象就会一直持续，从而释放出电磁波。最终达到气体放电发光的目的。

由于氙灯具有高发光效率；发光光谱的可见部分的能量分布与日光最为接近，具有良好的显色性；同时灯管寿命较卤素灯长，因此35W短弧氙灯广泛应用于汽车前照灯照明。它的寿命是卤素灯的5倍，发光效率是同功率卤素灯的3倍。同功率氙灯与室内照明和室外泛光照明灯具相比亦具有相当的优势。

由于氙灯在汽车前照灯的广泛应用，低压直流供电(12VDC/24VDC)的氙灯电子整流器技术方案成熟，成本适中。由于系统成本和技术难度等方面的原因，小功率氙气灯迟迟未能进入泛光照明领域。传统的电子整流器是将开关电源部分成熟电路和汽车用氙灯电子整流器电路拓扑简单叠加，移植到民用照明。它在系统成本和体积上不具有与现在通用光源相比较的优势。同时还存在灯具和整流器分离，难以集成在一起等问题。在民用照明领域的推广存在障碍。

实用新型内容

为了克服现有电子整流器存在的不足，本实用新型提供一种新型的泛光照明用氙灯电子整流器，这种泛光照明用氙灯电子整流器，使得小功率短弧氙灯进入家庭照明成为可能。实现了氙气灯应用于交流供电，低成本驱动的要求。使得基于此电路拓扑的电子整流器具有较低的系统成本和较小的体积，使电子整流器和氙灯集成在一起具有了可行性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：泛光照明用氙灯电子整流器，其外边有主体结构外壳，内有电源转换器，下边扣有外壳。在电子整流器主电路板方框图中左边依次是电磁兼容单元、整流单元、单端反激脉宽调制、全桥逆变单元、高压点灯电路；全桥逆变单元的下面是中央控制单元。在中央控制单元内部框图中微控制器的上边是灯电压采样电路，它下边是灯电流采样电路，左边是市电电压采样电路，右边是脉宽调制控制反馈调节和保护电路。

电子整流器的工作原理：开机后，由PWM控制器反馈调节和保护电路6控制输出母线电压，使其建立300-400V的负直流高压，为点灯做好准备。高压点灯电路8在电压升至火花开关的击穿电压后，依不同型号的氙灯，高压变压器T2产生18-23KV的高压脉冲，使氙灯内惰性气体高压电离。然后之前建立的300-400V的负直流高压迅速通过氙灯灯体放电，使氙灯顺利地由辉光放电区过渡到弧光放电区，点灯成功。冷灯启功时，灯体温度较低，灯压亦较低。以35WD2S氙气灯为例，点灯结束时灯压约20V左右，此阶段需限制灯的峰值电流，典型值小于2.6A。此时系统控制为恒流控制。电极温度过低，会抑制电极的电子发射能力，如果没有足够的电子发射而发生换向，可能导致断弧。所以点灯结束后需给每个电极约20mAS的电流时间积，使电极获得足够的电子发射能力。一周期结束后改为高频方波供电。随着灯压的升高，恒流控制在输出功率到达灯的用户设定的最大限定功率(典型值小于75W)后，MCU中央控制单元9将系统改为恒功率控制。随着灯压的继续升高，MCU中央控制单元9逐步将输出功率由用户设定的最大限定功率过渡到正常工作功率35W。功率过渡原则是：在功率变化期间，灯输出亮度不应有明显的变化。在本实施例中，电子整流器采用了抛物线的功率变化曲线。系统在稳态采用恒功率控制，系统具有完善的保护功能。

本实用新型的有益效果是，泛光照明用氙灯电子整流器，具有较低的系统成本和较小的体积，实现了氙气灯应用于交流供电，低成本驱动的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是泛光照明用氙灯电子整流器的主视图。

图2是泛光照明用氙灯电子整流器的系统框图。

图3是泛光照明用氙灯电子整流器的中央控制单元内部框图。

图4是泛光照明用氙灯电子整流器的电气原理图。

图中1.主体结构外壳，2.电源转换器，3.外壳，4.电磁兼容单元，5.整流单元，6.单端反激脉宽调制，7.全桥逆变单元，8.高压点灯电路，9.中央控制单元，10.微控制器，11.市电电压采样电路，12.灯电压采样电路，13.灯电流采样电路，14.脉宽调制控制反馈调节和保护电路。

具体实施方式

在图1、2、3中，泛光照明用氙灯电子整流器，其上边主体结构外壳(1)内有电源转换器(2)，下边扣有外壳(3)。在电子整流器的框图中左边依次是电磁兼容单元(4)、整流单元(5)、单端反激脉宽调制(6)、全桥逆变单元(7)、高压点灯电路(8)、全桥逆变单元的下面是中央控制单元(9)。在中央控制单元内部框图中微控制器(10)的上边是灯电压采样电路(12)，它下边是灯电流采样电路(13)，左边是市电电压采样电路(11)，右边是脉宽调制控制反馈调节和保护电路(14)。

在图4中于市电输入输出功率可编程的电路拓扑，包括依次连接的电磁兼容滤波单元4；全桥整流电路5；单端反激脉宽调制DC/DC转换器6；全桥逆变单元7；高压点灯电路8和MCU中央控制单元9。

其中电磁兼容滤波单元4由X电容Cx，共模抑制滤波器CM和Y电容Cy1和Cy2组成；全桥整流单元5由整流桥BD和电解电容CE1将市电整流滤波，R1负责系统掉电后泄放电解电容存储的能量；单端反激脉宽调制DC/DC转换器6由单端反激变压器T1，开关管S1，单片电流型PWM IC U1，输入高低压关断电路A，输出整流滤波电路，辅助电源电路C组成。其中：R4、R5和C4为U1提供启动电压，D4、C4为U1提供正常工作电压。其输出母线电压Vbus2是对地的负电压，以降低氙灯灯壁钠离子的迁移率，从而保证氙灯的寿命；全桥逆变电路7由逆变桥S_A-S_D，灯电流取样电阻R_S2和全桥驱动电路D组成。灯电流取样电阻其理想要求为精度小于2％，温漂小于1000ppm的无感电阻；高压点灯电路8由高压变压器T2，点灯触发电路组成。高压变压器的次级串联在输出电路中。触发方式为定时自动触发，当氙灯点亮后，高压点灯电路停止工作；中央控制单元9由微控制器10和取样控制电路组成。其中取样电路分别为：市电电压取样电路(11)，灯电压采样电路(12)、灯电流采样电路(13)。控制电路为：脉宽调制控制反馈调节和保护电路14。中央控制单元9完成以下功能：a.输出功率调节；b.灯开路保护；c.灯短路保护；d.灯寿命设置点保护；e.点灯失败保护。

Claims (1)

1、一种泛光照明用氙灯电子整流器，由主体结构外壳、电源转换器、外壳、电磁兼容单元、整流单元、单端反激脉宽调制、全桥逆变单元、高压点灯电路、中央控制单元、微控制器、市电电压采样电路、灯电压采样电路、灯电流采样电路、脉宽调制控制反馈调节和保护电路组成，其特征是：它是上边主体结构外壳(1)内有电源转换器(2)，下边扣有外壳(3)，在电子整流器中依次串联有电磁兼容单元(4)、整流单元(5)、单端反激脉宽调制(6)、全桥逆变单元(7)、高压点灯电路(8)，整流单元、单端反激脉宽调制、全桥逆变单元、高压点灯电路的下面是中央控制单元(9)，在中央控制单元中微控制器(10)的上面连接有灯电压采样电路(12)，它下面连接有灯电流采样电路(13)，左侧连接有市电电压采样电路(11)，右侧连接有脉宽调制控制反馈调节和保护电路(14)。

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