CN2482777Y - 高压钠灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压钠灯电子镇流器。其特征是镇流器中有低(频)通高(频)阻滤波电路,与此相连接的整流电路,与整流电路连接的直流滤波分压电路,与直流滤波分压电路连接的延时启动电路,与延时启动电路连接的振荡变频电路及光控电路,输入端与输出端分别与振荡变频电路及光控电路与高压钠灯灯管(泡)连接的电感和电容串联谐振电路,与电感和电容并联谐振电路相串联的功率输出电路和触发保护电路,触发保护电路连接在功率输出电路之中,提高功率因数,消除声频共振,节约能源,节约有色金属和矽钢片,消除频闪和噪声,提高色温和显色指数,起动电流小于工作电流,镇流器及灯管(泡)寿命长。

Description

高压钠灯电子镇流器

(一)技术领域：本实用新型涉及一种连接于电源与灯之间的镇流装置，尤其是能提高功率因数，节约电能的电子镇流器。

(二)背景技术：目前公知的镇流装置都是电感式的。使用这种镇流器，还需配接触发器和补偿电容器。这种镇流器要消耗大量的有色金属和矽钢片。这种镇流器本身要消耗电功率在20％以上。在运行中由于串入此电感，使全灯功率因数变坏，功率因数降到0.3时，配电设备损耗就会增加到同容量(瓦数)白炽灯的11.1倍。用电感镇流器点燃的钠灯，电源电压超过5％时容易自熄，低于10％时光通降低，光色变差。灯泡(管)熄灭后，需要冷却5～10分钟才能再启动燃点。

(三)发明内容：鉴于以上原因，本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用电子方式镇流的高压钠灯电子镇流器，它不仅能镇流，而且能起到触发器和补偿电容器的作用，并且能提高功率因数，降低配电损耗，节约电能，节约有色金属和矽钢片，消除频闪，提高光效，提高色温和显色指数，延长灯泡(管)寿命。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：本实用新型中有低(频)通高(频)阻滤波电路，与此连接的整流电路，与整流电路连接的直流滤波分压电路，与直充滤波分压电路连接的延时起动电路，与延时起动电路连接的振荡变频电路及光控电路，输入端与输出端分别与振荡变频电路及光控电路与高压钠灯灯管(泡)连接的电感和电容串联谐电路与电感和电容并联谐振电路相串联的功率输出电路，触发保护电路直接连接在功率输出电路之中，光控电路连接于振荡变频电路内(参见图1-图3)。

上述的低(频)通高(频)阻滤波电路中接有电容器C1，电感L1，L2，电容器C2(参见图2)。

上述的整流电路采用常见的全波桥式整流电路，用晶体二极管VD1—VD4组成(参见图2)。

上述的直流滤波分压电路中接有C3，C4及并联于C3，C4上的电阻R1，R2(参见图2)。

上述的延时启动电路中接有电阻R3，电容C5，双向触发二极管VD5，电阻R4，晶体二极管VD6(参见图2)。

上述的振荡变频电路中接有场效应晶体三极管VSF1，VSF2，有连接于VSF1的稳压二极管WD1和VSF2的稳压二极管WD2，振荡线圈L3，L4，L5，串联于振荡线圈L3上的C6，L4上的C7，并联于VSF1上的电容C8，电阻R5(参见图2)。

上述的振荡变频电路中可连接入光控电路(参见图2)。

上述的光控电路中接有L6，小可控硅VT，光敏电阻RG(参见图2)。

上述的功率输出电路中接有电感线圈L8与L9和自复保险丝RS组成的串联谐振电路，串在串联谐振电路上的电感线圈L7和C10组成的并联谐振电路(参见图2)。

上述的触发保护电路由功率输出电路中的自复保险丝RS担任，直接对灯开路时产生的高压危害进行保护(参见图2)。

参见图1-图2，本实用新型工作时先将220V50HZ交流电经低(频)通高(频)阻滤波电路，整流电路和滤波分压电路整流成直流并滤波，后经振荡变频电路和功率输出电路逆变成20KHZ左右的高频交流电点燃高压钠灯。

和已有的电感镇流器相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、节能新果显著：以110瓦的高压钠灯为例，根据上海亚明灯泡厂提供的普通高压钠灯技术参数是线路工作电流1.3A，加镇流器消耗0.26A而本实用新型电子镇流器只需线路工作电流0.5A。高压钠灯电感镇流器的线路工作电流消耗是本实用新型电子镇流器线路工作电流的2.6倍以上，其余规格的镇流器可以此比较算出，出入不大，可不计较。(线路工作电流包括灯管(泡)必须消耗的电流，另外是配件即镇流器等消耗的电流，再就是功率因数低带来的线路(含所有发供电设备)损耗掉的电流)。

2、降低线损突出，高压钠灯电感镇流器的功率因数极低，根据南京电子管厂提供的普通高压钠灯不同规格配件参数中功率因数为0.38-0.56，线路损耗特别严重，取0.38-0.56的中间数字为0.47，按下式可算出功率损耗： $\mathrm{\ΔP\Σ}=\frac{\mathrm{\Δ\Σ}1}{{{\cos }^2}_{\mathrm{\φ}}}$ $\mathrm{\ΔP\Σ}=\frac{1}{0.47^2}$ △P∑＝4.53式中△P∑--对应任何COS时之损耗；△P∑--功率因数为1时之损耗不同功率因数之△P∑如表2表2不同COSφ时的△P∑

COS	△P∑(％)		COS	△P∑(％)
					1.0	100	0.6	277
0.9	124		0.5	400
					0.8	156	0.4	625
0.7	204		0.3	1111

电感镇流器带来的损耗，大大降低了发供电设备的利用效率，增加发供电成本。本实用新型电子镇流器的线路功率因数达到了顶峰1，允许误差为0.999L.C，线路基本无损耗，能充分发挥发供电设备的效力，大大降低了发供电的成本，同时节约大量能源(包括厂用电、水、煤、气)。

3、提高了照明质量，高压钠灯配用电感镇流器时的工作电流，光效，显色指数，以110W的为例分别为1.3A，90.25，配用电子镇流器分别为0.5A，210.35。

4、为国家节约大量贵重有色金属和矽钢片，以110W的计每只节约铜和矽钢片3kg以上，功率越大节约越多。

5、元件少，成本低，材料好购，制作简单容易。

6、性能可靠：(1)有延时启动动保护功能，停电后又突然来电不会损坏镇流顺和灯泡；(2)有软起动保护功能，起动电流小于工作电流，有利于镇流器和灯管(泡)延长寿命；(3)有适应电压波动范围宽的保护功能，60V-260V燃点稳定不闪烁，消除了声频共振；(4)有短路保护功能，短路时自动减少电流接近于零，短路无限时长镇流器不会损坏，也不会烧保险；(5)开路保护，负载断线或灯未接入，镇流器会自动减少电流于零，开路无限时长，镇流器不会损坏，也不会烧坏保险；(6)无频闪，可减轻视力疲劳，无噪声可减轻烦噪，无电器干扰，其它电器设备不受影响；(7)重量轻，110W的只有0.3kg左右；(8)有容镇流器，触发器补偿电容器为一体的功能，接线少，安装使用方便；(9)安全、防水、电磁屏蔽，散热通气好。

高压钠灯电子镇流器性能指标与高压钠灯电感镇流器性能指标见附表。

本表只列出三种规格镇流器作比较，可看出电子镇流器的有益效果。

(四)附图说明

图1为本实用新型的电路框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图3为本实用新型的另一种电路框图。

参见图1、图2，本实有新型中有低(频)通高(频)阻滤波电路1，整流电路2，直流滤波分压电路3，延时起动电路4，振荡变频电路和光控电路5，功率输出电路和触发保护电路6，功率输出路和触发保护电路接高压钠灯7。

(五)具体实施方式：

低(频)通高(频)阻滤波电路1由电容C1电感L1，L2，L3组成，电容器的作用是频率越高的交流电越能通过，频率越低通过的交流电越少，容量越小通过的交流电越小，概括起来说，就是电容对交流而言是短路的，对直流而言是起抗拒作用的。电感的作用是，对直流是短路的，对交流是起抗拒作用的，对频率越高的交流电抗拒力越强。同时这两电感线圈L1，L2用磁环穿绕，匝数相等，方向相反，高频谐波从正、负两个方向来都具有很强的抗拒力。它的工作过程是这样的，高频高次谐波到达电容C2时即被C2短路吸收衰减，在C2两端又被L1，L阻止，通过L1，L2的残余高次谐波已很小了，再被C1短路吸收衰减，这样，电子镇流器对电源就没有干挠了。低(频)通高(频)阻电路对50HZ交流电不起抗拒吸收作用，50HZ交流电能顺利通过此电路给整流电路提供电源。

整流电路2，采用单相桥式全波整流由VD1-VD4担任，整流后的电流经滤波分压电路送往延时起动电路，振荡变频和光控电路，功率输出电路和保护电路。

滤波分压电路3，中的C3，C4是串联分压给振荡变频电路提供交流通路的电容，经过它的滤波可将直流电压提升到320V(空载)，灯电路启动工作后能维持在280V以上，它串联的中心点(即分压点)之间的电压空载时为160V，灯电路起动工作后的140V以上，这个电压提供给振荡变频电路，这样VSF1，VSF2，C3，C4的耐压都可降低要求选取，滤波分压电路C3，C4和延时起动保护电路R2，C5之间并联的电阻R1，R2是为了关断电源后迅速放掉C3，C4，C5中储存电压，保证换修灯管(泡)工作人员的安全设的；R1，R2同时还是C3，C4的均压保护是阻。

延时启动电路4，由R3，C5，VD5，R4，VD6组成。VD5是双向触发二极管，它的触发电压在30V左右。接通电源后R3向C5充电，充电的时间由R3和C5的参数值决定，选择不同数值的R3或C5，可获得不同的延时启动时间，当C5上电压充至VD5击穿电压时，VD5导通，通过R4触发VSF2栅极(晶体管基极)，一串电脉冲使VSF1导通，产生自由振荡。VD6在VSF2导通的同时将C5电压经VSF2漏极(晶体管集电极)至原极(晶体管发射极)迅速放完，延时启动电路的工作结束，不再起作用。由于延时电路C5充电后电流较大，放电电流也大，为了启动时VD5，VSF2，VSF1栅原极的安全，在VD5上串接了一只缓流电阻R3。R1阻值很大，消耗电流微弱，R2，R3，R4在电路中都是瞬时参与电路工作的，为了进一步减少自身的电能消耗，电路不设长期参与电路工作的电阻，R4是电路启动时为VSF2漏极提供一辅助启动电压设置的。

振荡变频电路和光控电路5，由L3，C6，L4，C7，VSF1，WD1，C8，R5，VSF2，WD2，L5，L8，RS，C9，L7，C10组成。延时起动电路被触发后产生的自由振荡，振荡频率要受上述元件的制约，振荡频率的产生由L3，L4，L5承担，VSF1，VSF2不断输流导通，在L5上形成交流电压，L3，L4上感应出不断变化的交流电压输入到VSF1，VSF2的栅极，使VSF1，VSF2一直维持输流导通下去。L5上形成的交流电压经功率输出电路至C3，C4的中心点(即分压点)购成回路。L3，L4，L5的匝数和匝数比定了，振荡的频率就定了。VSF1，VSF2接成半桥推挽输出型式，效率较高。L3上串联的C6，L4上串联的C7，随着VSF1，VSF2的输流导通和截止逐渐充电，C6，C7充电逐渐饱和，振荡幅度逐渐加强，振荡频率也逐渐升高，灯两端电压也逐渐升高。线路电流也逐渐增加，这样VSF1，VSF2和价格很高的钠灯灯管(泡)都不受冲击，有利于电子镇流器和灯管(泡)延长寿命。C8是校正电容，作用是消除VSF1，VSF2关断过程产生的寄生振荡。R5是启动时给VSF2提供辅助电压设的。

不加光控电路的电路适合大中城市的道路照使用，北京市路灯管理处就全部使用微机控制路灯，大中城市无必要使用加光控的镇流器。

加光控电路的是在L3，L4，L5上再附加一组L6和小可控硅VT，光敏电阻RG组成。天亮RG阻值下降，小可控硅VT导通，电感L6短路削弱电感L5的正反馈，使VSF1，VSF2停止工作，灯熄灭。夜晚光敏电阻RG阻值上升，可控硅截止，L6开路，VSF1，VSF2恢复正常工作，灯又亮起来。这种加了光控电路的镇流器适合乡镇的道路照明和其它零星照明场所。

功率输出电路和触发保护电路6由L8与RS和C9组成的串联谐振电路再与L7和C10组成的并联谐振电路相串联组成，然后再与C3，C4的中心点(即分压点)相接，另一端与L5相接，L3与VSF1，VSF2的中心点相接完成回路，高压钠灯灯管(泡)接于RS和C9的两端。串联谐振电路和并联谐振电路的位置可以互换，不影响效果。

可按下述方法装配：

1、备好机壳，印制板，备好元器件，检测筛选好元器件，分部组装。仿效模块封装以利防不、防潮。(模志可用塑料封装，可用金属封装)连线总装后装入机壳。

2、机壳：塑料等封装的模块采用金属外壳以屏蔽电磁辐射，外壳用散热器组合部分，另一部分开通风窗后与散热器组合成完整机壳，以便通风散热，金属封装的模块可用塑料外壳，塑料外壳也要开通风窗。

3、引出接线端子不采用接线柱，用线加绝缘衬套直接引出，以便安装时接线端的包扎绝缘、防水、防氧化理。

高压钠灯电子镇流器与电感镇流器性能价格参数比较(表2)

项目名称	镇流器型式
							电  子			电    感
	功率(W)	110	250	400	110	250							400
电流电压(V)							220	220	220	220	220	220
	适应电压范围(V)	60-260	60-260	60-260	205-230	205-230							205-230
线路起动电流(A)							0.2	0.5	0.9	1.8	5.5	9.5
	线路工作电流(A)	0.5	1.1	1.8	1.35	3.2							4.8
线路功率因数COS							0.9999	0.9999	0.9999	＜0.35	＜0.35	＜0.35
	光效(1M/W)	＞210	＞210	＞210	77.8	97.2							104.8
显色指数							＞30	＞30	＞30	20-25	20-25	20-25
	频闪效应	无	无	无	有	有							有
声频共振							无	无	无
	噪声干挠	无	无	无	有	有							有
电器干挠							无	无	无	有	有	有
	必须配件	不用	不用	不用	触发器，电容器	触发器，电容器							触发器，电容器
过流及短路保护							有	有	有	无	无	无
	开路保护	有	有	有	无	无							无
延时保护							有	有	有	无	无	无
	镇流器及灯泡寿命	长	长	长	短	短							短
重量(kg)							0.35	0.4	0.5	3.5	7.5	12.5

说明：1、电子镇流器节能显著，降耗特多，其工作电流只有电感镇流器的260分之100。

  2、电子镇流器的起动电流小于工作电流的软起动功能和宽电压范围适应功能及3项保护功能，促成了电子镇流器和钠灯泡寿命增长的原因。

Claims (8)

1、高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的镇流器中有低(频)通高(频)阻滤波电路，与低(频)通高(频)阻滤波电路连接的整流电路，与整流电路连接的直流滤波分压电路，与直流滤波分压电路连接的延时启动电路，与延时启动电路连接的振荡变频电路及光控电路，输入端输出端分别与振荡变频电路及光控电路与高压钠灯灯管(泡)连接的电感和电容串联谐振电路与电感和电容并联揩振电路相串联的功率输出电路，保护电路连接在功率输出电路之中。

2、如权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于所述的整流电路前接有由C1，L1，L2，C2组成的低(频)通高(频)阻滤波电路。

3、如权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的滤波分压电路中有C3，C4，R1、R2。

4、如权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的延时起动电路中有R3，C5，VD5，R4，VD6。

5、如权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的振荡变频电路及光控电路中有场效应晶体三极管VSF1，VSF2，WD1，WD2振荡线圈L3，L4，L5，串联于振荡线圈L3上的C6，串联于振荡线圈L4上的C7，有消除VSF1，VSF2关断过程中产生寄生振荡的C8，启动时为VSF2提供辅助电压的R5。

6、如权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的光控电路中有绕于线圈L3，L4，L5上的L6，小可控硅VT，光敏电阻RG。

7、如权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的功率输出电路中有电感线圈L8和RS及C9组成的串联谐振电路，有和L8，RS和C9串联的电感线圈L7，C10组成的并联谐振电路。

8、如权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于所述的功率输出电路中有RS组成的触发保护电路。

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