CN2161051Y - 日光灯共用电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于对群体低压水银荧光灯 供电的日光灯共用电源，它是由1个电源频率变换电 路和n(n为可点燃的日光灯支数)个日光灯支电路 构成，n个日光灯支电路并接在一个电源频率变换电 路的输出端。本实用新型适用于学校、工厂、企业的 群体日光灯供电。具有节电、延长日光灯灯管使用寿 命、制造成本较低、装置耐久性好和使日光灯在低压 时仍能正常启辉等特点。

Description

本实用新型涉及一种改进的日光灯供电装置，属照明电气设备。特别是一种日光灯共用电源。

传统的日光灯供电装置由电感镇流器、起辉器组成，直接用50Hz，220V的市电供电。制作电感镇流器要耗大量的铜材、钢材。同时电感镇流器串在电路中要消耗灯管功率10％～20％的电能。另外使用时还有一定的蜂鸣噪声。其中起辉器又是一个比较容易损坏的器件。

近几年兴起的另一种日光灯供电装置——电子镇流器，一般是由变频电路、扼流线圈和起辉电路等组成。虽然由于采用了变频方法，供给日光灯管的电源频率在10千赫以上，提高了日光灯的发光效率，降低了电能的消耗，节电10％以上，同时减少了噪声，能在150V以下起辉日光灯，但由于是一个电子镇流器对一个日光灯供电，因此不是造价太高，就是电子镇流器本身的寿命太短，对外界有射频干扰，有的甚至影响日光灯管的使用寿命。

本实用新型的任务是提供一种改进的日光灯供电装置。既有电感镇流器的耐久性，又具有电子镇流器提高日光灯的发光效率节电，低压起辉特性好、无蜂鸣噪声等优点。同时能延长日光灯管的使用寿命，对外界射频干扰容易控制。而且它的造价在每支日光灯的平均值上比以上二装置都低。

本实用新型是以如下方式完成的：为了实现节电、可靠、低成本对日光灯供电。设计了一个电源频率变换电路与n（n为可点燃的日光灯支数）个日光灯支电路构成整个供电系统。其中由桥式整流滤波电路、桥式开关功率变换电路、辅助电源、高频激励保护电路组成高可靠电源频率变换电路。由1只开关，1只扼流线圈，1只起辉电容、2只保护电容、2只功率因数校正电容构成一个日光灯支电路。数个日光灯支电路并联接在电源频率变换电路的输出干线上，构成了整个日光灯共用电源。

本装置的工作原理如下：50Hz、220V市电通过桥式整流滤波电路变换成300V左右的直流电，经桥式开关功率变换电路将电源频率变换成10千赫以上输出。电源的输出频率和脉宽，均由高频激励保护电路控制。由辅助电源对高频激励保护电路供电。高频激励保护电路从辅助电源从对市电的取样电压获取信号，来进行脉宽的控制，以减少市电波动对日光灯供电的影响。另外，高频激励保护电路还从电源频率变换电路的输出干线中获取电流信号。当电流超过限定值时，使高频激励保护电路停止对桥式开关功率变换电路输送驱动脉冲，以实现限流保护功能。桥式开关功率变换电路由四只绝缘栅双极晶体管（IGBT）构成全桥式开关电路，保证了激励电路的低功耗和“开”、“关”的低功耗，也就保证了该供电装置的低功耗。

由电源频率变换电路通过输出干线输出的高频功率，对并联在输出干线上的各日光灯支电路供电。

如图8所示，扼流线圈［8］，保护电容［10］，起辉电容［9］，保护电容［11］串联后和功率因数校正电容［12］并联，再与开关［7］串联构成一个日光灯支电路，在保护电容［10］，［11］各自的二端引出导线［o，p，g，r］可分别连接在某一对应功率的日光灯二灯丝各自的二端，作为对日光灯供电的接线。合上开关可对该日光灯管供电。扼流线圈、起辉电容和灯丝构成串联谐振回路。由于扼流线圈是由E型铁氧体绕制而成，在铁芯与衔铁之间夹有绝缘阻燃纸片，留有一定气隙，所以Q值较低。由于扼流圈低Q值，因此串联谐振回路不是使灯管瞬间电离点燃，而是先使灯管的灯丝预热1～2秒，当阴极具有发射热电子能力时才点燃，这种预热式起辉对日光灯管的寿命有好处。由于供的是高频电，故也提高了灯管的发光效率。同时扰流线圈铁芯与衔铁留有空隙，使扼流线圈对频率的非线性畸变减小，高次谐波也相应地小，有效地抑制了射频干扰的产生。另外在每个灯丝二端并接了保护容，减少了电流对灯丝的冲击，延长了灯管的使用寿命。

由于日光灯共用电源是一个电源频率变换电路，通过数个日光灯支电路对数个日光灯供电，在使装置可靠的前提下也降低了对每支日光灯供电的装置的平均造价。另外在日光灯支电路中其校正电容是提高电源频率变换电路输出干线上的功率因数而设置的，提高了功率因数，也就增强了该供电装置的负载能力，从而进一步降低了成本。

以下将结合附图对本实用新型的具体结构及实施例作进一步描述。

图1为本实用新型原理框图。

图2为本实用新型电源频率变换电路的原理框图。

图3为本实用新型电气原理图。

图4为本实用新型桥式整流滤波电路的原理图。

图5为本实用新型辅助电源电路原理图。

图6为本实用新型桥式整流滤波电路原理图。

图7为本实用新型桥式开关功率变换电路原理图。

图8为本实用新型日光灯支电路的原理图。

图9为本实用新型扼流线圈结构剖面图。

图1中的［1］为电源频率变换电路，［2］为各日光灯支电路。［RD］为日光灯管。

图2中［3］为桥式整流滤波电路，［4］为桥式开关功率变换电路，［5］为辅助电源，［6］为高频激励保护电路。

图3、图4中的IC1，为TL494，是脉宽调制开关稳压集成块它是高频激励保护电路［6］中脉宽调制器的核心；IC2、IC3、IC4、IC5为TWII8751，是开关集成块，它组成了高频激励保护电路［6］中的开关放大电路；T4、T5是由E型铁氧体绕制的变压器，组成变压器隔离输出电路，隔离变压器的次级作为高频激励保护电路［6］的输出端［xi，yi］（i＝1，2，3，4）。D2、R19、R25、R6、R5、C1、Z2、R34、Q10、R33、Q1、R21、C14、R35、Z1、R18、J1、S1等构成了过流过压保护脉宽控制电路，其原理如下：从［h］端连接图5的［f］端，对市电电压取样，通过R19，D2，R25，R6，R5，C1对IC1的PWM负反馈控制，进行脉宽控制，对市电电压高于260V，IC1，停止脉冲输出，使IC3上电流迅速增加，R18上的压降增加，Z1导通，通过R35在R21上产生电压，触发可控硅Q1，继电器J1得电，常闭触点断开，高频激励保护电路［6］激励脉冲停止输出，因此有过压保护功能。另外图4的［k］与图7的［j］相连，从桥式开关功率变换电路的输出干线中获取电流信号。当电流超过额定值时，Z2导通在R34上产生电压触发单向可控硅Q10导通，使IC1的4脚电压超过3.5V，输出占空比为0，使IC停止脉冲输出，与过压保护过程类似，使高频激励保护电路［6］激励脉冲停止输出，因此有过流保护功能。当电压和负载正常后，按一下按钮开关S1，即可恢复供电。

图3、图5中的ZL1为1A／50V的整流流全桥，IC6为7809三端稳压集成块 图5中的e端与图4中的g相连，对高频激励保护电路［6］供电。

图3、图6的中ZL2为整流全桥，耐压大于等于400V，其额定电流视为日光灯共用电源的额定负载而定。T2用环形铁氧铁绕制，其作用是减少内外电路的相互影响。

图3、图7中的Q3，Q4，Q5，Q6为四只高压、高速、绝缘栅双极大功率晶体管（IGBT），其极限参数视该日光灯共用电源的额定功率而定。T3由环形铁氧体绕制而成，是对负载电流取样的电流互感器，从图7的［j］端输出与图4的［k］端相连。图7和［ui，ui］（i＝1，2，3，4）为桥式功率变换电路的受控端，与图4中的［xi，yi］（i＝1，2，3，4）分别相连。图7的［d］与图6的［c］相连，图7的［w］与图6的［z］相连。

图3、图8中的［7］为开关，合上该开关即可对该支路的日光灯管供电。［8］为扼流线圈。［10］、［11］为保护电容，其作用是使日光灯管灯丝避免大电流的冲击。［9］为起辉电容，在灯管未起辉前与扼流线圈处在谐振状态（注：保护电容的电容量远大于起辉电容），使日光灯起辉。［12］是功率因数较正电容，其作用是提高电源频率变换电路输出干线上的功率因数，增强频率变换电路的负载能力。图8中的［n］、［m］为日光灯支电路的输入端，各日光灯支电路均并接在电源频变换电路的输出干线［a，b］上。［o，p］，［g，r］为对日光灯供电的接线，可分别连接在日光灯管二灯丝各自的二端。

图9中的［13］为E型铁氧体芯，［14］为线包，［15］为衔铁铁氧体，［16］为绝缘阻燃纸片。绝缘阻燃纸片夹于衔铁铁氧体和E型铁氧体芯之间。E型铁氧体的规格和线包的线圈匝数视电源频率变换电路的输出频率和所供电的日光灯管功率而定，

在实施例中，是对40支40瓦日光灯管供电的日光灯共用电源，图3、图6中的ZL2取25A／400V的整流全桥。图3、图7中的Q3、Q4、Q5、Q6为20A／600V的IGBT。选择图3、图4中的C2、R7使电源频率变换电路的输出频率为40千赫兹。则图9中的E型铁氧体为ER20（ur为6k）。线包的线圈匝数为180左右。

当线路按装调试完毕，合上S3、S2再合上开关［7］即可对日光灯供电。

经实际测量，该日光灯共用电源有以下优点：节电，在20％～30％之间；低压起辉性能好（＜120V）；无噪声、射频干扰少，灯光无闪烁，能有效地延长日光灯管的使用寿命。装置可靠性高，耐久性好，并且制造成本较低。

Claims (6)

1、一种日光灯共用电源，它由一个电源频率变换电路[1]和n个日光灯支电路[2]所构成(其中n为整数且n＞2)其特征在于：n个日光灯支电路[2]并联接在一个电源频率变换电路[1]的输出干线[a，b]上。

2、根据权利要求1所述的日光灯共用电源，其特征在于：电源频率变换电路［1］包括桥式整流滤波电路［3］，桥式开关功率变换电路［4］，辅助电源［5］、高频激励保护电路［6］，桥式整流滤波电路［3］的［e］端与桥式开关功率变换电路［4］的［d］端相连、辅助电源［5］的［e，f］分别与高频激励保护电路［6］的［g，h］相连，高频激励保护电路［6］的输出端［xi，yi］（i＝1，2，3，4）分别与桥式开关功率变换电路［4］的控制端［ui，vi］（i＝1，2，3，4）相连，高频激励保护电路［6］的［k］与桥式开关功率变换电路［4］的［j］相连。

3、根据权利要求1或2所述的日光灯共用电源，其特征在于桥式开关功率变换电路［4］的四只功率管由四只高压，高速绝缘栅双极大功率晶体管（IGBT）担任，桥式开关功率变换电路［4］的输出干线［a，b］作为电源频率变换电路［1］的输出干线。

4、根据权利要求1或2所述的日光灯共用电源，其特征在于高频激励保护电路［6］由脉宽调制器，开关放大电路，变压器隔离输出电路和过流过压保护脉宽控制电路组成，隔离变压器的次级作为输出端［xi，yi］（i＝1，2，3，4）。

5、根据权利要求1所述的日光灯共用电源，其特征在于日光灯支电路［2］包括开关［7］，扼流线圈［8］，起辉电容［9］，保护电容［10］和［11］，功率因数校正电容［12］，扼流线圈［8］，保护电容［10］，起辉电容［9］，保护电容［11］串联后和功率因数校正电容［12］并联，再与开关7串联，构成日光灯支电路［2］，每个日光灯支电路可对相应功率的一支日光灯管供电，在保护电容［10］和［11］各自的二端引出导线［o，p，g，r］可分别连接日光灯二灯丝各自的二端，作为对日光灯管供电的接线。

6、根据权利要求1或5所述的日光灯共用电源，其特征在于扼流线圈［8］是由E型铁氧体绕制而成，它包括E型铁氧体芯［13］，线包［14］，衔铁铁氧体［15］，绝缘阻燃纸片［16］，其中绝缘阻燃纸片［16］夹在E型铁氧体芯［13］和衔铁铁氧体［15］之间。

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