CN2485914Y

CN2485914Y - 高强度气体放电灯用交流电子镇流器

Info

Publication number: CN2485914Y
Application number: CN 01246144
Authority: CN
Inventors: 刘方栋; 杨冲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2011-06-26

Abstract

本实用新型由输入电流整流滤波电路、有源功能因数校调整电路、前置驱动和功率输出电路、谐振电路、稳压电压集成电路IC5及控制模块IC6组成。本实用新型应用了“自适应控制”先进技术,能可靠有效地与高压钠灯和金属卤化物灯的放电特性、自动完美地匹配工作,有效解决了已有技术所存在的多种缺陷,成倍地延长高压钠灯和金属卤化物灯泡工作寿,是一种现代先进的无污染绿色照明电器。

Description

高强度气体放电灯用交流电子镇流器

本实用新型涉及一种高效节能高压钠灯和金属卤化灯用交流电子镇流器。

目前高压钠灯和金属卤化物灯电子镇流器中电流谐波总含量高，形成污染，不符合绿色照明电器标准；而且气体放电灯泡阴极物质的溅散，会造成气体放电灯泡的迅速损坏，高压钠灯和金属卤化物灯泡寿命不长；同时目前的电子镇流器与气体放电灯泡配合工作时极易产生“声共振”的闪烁现象。高压钠灯和金属卤灯物灯是近几年才开发出来的一种新的电光源，它因具有发光效率高等诸多优势，已经在世界各国和我国得到迅速发展并推广应用。高压钠灯和金属卤灯已被广泛用于：城市道路、高架道路、高速公路、桥梁、铁路、隧道、地铁照明；广泛用于商场、车间、车站码头、广场以及建筑物景观投光，树木美化投射(夜间投射绿光)以及施工场地照明。当前国内市场基本是用传统电感式镇流器，还没有质量可靠高压钠灯和金卤灯专用电子镇流器上市，故而不能解决上述问题。

本实用新型的目的在于：克服现有技术上述缺陷，提供一种高性能可靠的节能型高压钠灯和金属卤化物灯用电子镇流器，旨在更新换代传统高耗能电感式高压钠灯和金属卤化物灯镇流器。

本实用新型由输入电流整流滤波电路、有源功能因数校调整电路、前置驱动和功率输出电路、谐振电路、稳压电压集成电路IC5及控制模块IC6组成。控制模块IC6由宽范围有源功率因数校正电路、恒功率输出电路、异常状态保护电路三大部分组成。

本实用新型应用了“自适应控制”先进技术，能可靠有效地与高压钠灯和金属卤化物灯的放电特性、自动完美地匹配工作，有效解决了已有技术所存在的多种缺陷，成倍地延长高压钠灯和金属卤化物灯泡工作寿，是一种现代先进的无污染绿色照明电器。

图1为本实用新型电路总原理图；

图2为本实用新型整机构成图；

图3为本实用新型控制模块的电路图。

以下结合图2对本实用新型作进一步说明：

本实用新型由电源电路、有源功能因数校正调整电路、前置驱动和功率输出电路、谐振启动电路、稳压电压集成电路IC5及控制模块IC6组成。本实用新型的电源电路，由保险丝FUSE，二级滤变压器L’1、L’2滤波电容C’1、C’2、C’3、C’4、C’5、整流桥ZLQ’、组成；有源功能因数校正调整电路由升压变压器T’1、电阻R’1、R’2、场效应管Q’1及快恢复二极管D’1、电阻R’4、R’5、电容C’7、C’8构成；前置驱动和功率输出电路包括由电容C’9、隔离变压器T’2、电阻R’7、R’8，二极管D’2、三极管Q’4、稳压管D’3、D’4、功率管Q’2、电容C’12组成的功率驱动及放大输出级及由电阻R’9、R’10、二级管D’5、三极管Q’5、稳压管D’6、功率管Q’3、电容C’13组成功率驱动及放大输出级两部分；谐振启动电路由电容C’10、C’11、电阻R’11、电感L’3构成，直接启动气体放电灯。

电源电路中的整流桥ZLQ’输出端及稳压电压集成电路IC5输入端接控制模块IC6设定电压输入端脚1，稳压电压集成电路IC5输出端接控制模块IC6工作电源输入端脚3。整流桥ZLQ’另一端接控制模块IC6有源功能因数校正电路共同点脚4，有源功能因数校正调整电路由升压变压器T’1次级接控制模块IC6功率调整取样输入端脚5，场效应管Q’1基极接控制模块IC6脉宽调制信号输出端脚7，同时经电阻R’1接控制模块IC6有源功能因数校正电路共同点脚4，场效应管Q’1控制极接控制模块IC6有源功能因数校正电路共用点脚4，场效应管Q’1输出经快恢复二极管D’1接控制模块IC6反馈识别电压输入端脚2，有源功能因数校正调整电路中电阻R’5一端接控制模块IC6整机电流取输入端脚8，控制模块IC6高频脉宽方波输出端脚9输出的50KHZX高频方波经电容C’9送至隔离变压器T’2初级，继而由功率管Q’2进行功率放大；同样控制模块IC6高频脉宽方波输出端脚10输出的50KHZX高频方波经电阻R’9送至三极管Q’5基极，继而由功率管Q’3进行功率放大，功率管Q’3控制极接控制模块IC6接地端脚11。

本实用新型控制模块IC6由宽范围有源功率因数校正电路、恒功率输出电路、异常状态保护电路三大部分组成。宽范围有源功率因数校正电路由脉宽调制集成电路IC₁、电阻R₁、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₁₀电容C₁、C₂、C₃、C₄、组成。恒功率输出电路由脉宽调制集成电路IC2、电阻R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₂₇，电容C₅、C₆、C₇、C₈组成。异常状态保护电路由电压比较运算集成电路IC3、时基集成电路IC4、三极管Q1及其它阻容元件R₁₂、R₁₉-R₂₆、R₂₈、R₃₂-R₃₄、C₉-C₁₆、D₁-D₆构成的附属电路组成。输入电压经模块设定电压输入端脚1输入至电阻R₁，再经降压电阻R₃、傍路电容C₁送至脉宽调制集成电路IC₁脚3、滤波电容C₄、跨接于脉宽调制集成电路IC₁脚6及脚8间，模块电流取样输入端脚5经电阻R₅送至脉宽调制集成电路IC₁脚8，脉宽调制集成电路IC₁脚7输出脉宽调制信号至模块脉宽调制信号输出端脚7；脉宽调制集成电路IC₁脚1经电阻R₃₂快恢复二极管D₁、R₂₈、R₃₄与脉宽调制集成电路IC₂脚10相连，模块反馈识别电压输入端脚2经电阻R₃₂与脉宽调制集成电路IC₁脚1相连，模块工作电源输入端脚3从外部引入直流工作电源供整个模块工作。脉宽调制集成电路IC₂脚14、11输出方波分别形成模块高频脉宽方波输出端脚9及脚10，由模块电流取样输入端脚8输入的取样电流经电阻R₁₉送至电压比较运算集成电路IC3的IC3-3、IC3-1再经二极管D2、电阻R₁₈送至IC2脚6。时基集成电路IC4输出端脚3的与IC2脚6相连，时基集成电路IC4脚6的取样信号送至IC3脚14、IC3脚12与R₁₇R₂₇公共端相连，IC3脚13与三极管Q1集电极相连。控制模块脚4为有源功率因数校正电路(PFC)共同点，且与脉宽调制集成电路IC₁脚6相连，控制模块脚6为PFC电路共用点，它经电阻R₆、C₃与脉宽调制集成电路IC₁脚6相连。

本实用新型的各部分工作原理为：电源电路中，由保险丝FUSE，二级滤变压器L’1、L’2滤波电容C’1、C’2、C’3、C’4、C’5整流桥ZLQ’，组成二级滤波整流电路。完成输入交流转变为235V直流工作电源，分二路输出。一路进入升压变压器T’1。由T’1升压变压器电阻R’1、R’2、场效应管Q’1，和由控制模块IC6(GM200H)内脉宽调制电路IC1、电阻R₁、R₂、R₃、R₅、R₇、R₁₀、电容C₁、C₂、C₃、C₄、组成宽范围有源功率因数升压电路，通过T’1升压变压器付边检测到电流信号，进入脉宽控制电路控制调整管Q’1占空比，实现自动升压电路电压稳定在设定的400V。经快恢复二极管D’1，流入功率放大电路，为功率放大电路提供工作电源。另一路进入15V稳压电源电路IC5——GM015H内，由其输出高精度15V稳压电源并输送给控制模块IC6GM200H工作电源输入端脚3，为控制模块IC6——GM200H提供高精度15V稳压工作电源。

本实用新型恒定功率输出经控制模块IC6输出端脚9、10，输出二路50KHZ脉宽受控方波信号；一路进入由电容C’9，输入隔离变压器T’2，电阻R’7、R’8，二极管D’2，三极管Q’4，稳压管D’3、D’4组成功率驱动，再进入功率放大输出级功率管Q’2；另一路进入由电阻R’9、R’10，二级管D’5，三极管Q’5，稳压管D’6组成功率驱动，再进入功率放大输出级功率管Q’3，这样就分别完成了开关功率管的导通和截止，实现50KHZ高频脉宽可调电能，流入由高频交联电容C’10，电感器L’3、R’11，金卤灯泡MHL组成谐振启动电路，点亮气体放电灯泡。功率恒定，是由取样电阻R’4和控制模块IC6内电阻R5、R6、R19、R20、R21、R22、D2、R18所设定脉宽频率，同时灯工作所需电流变化导致取样电路电流变化，也就是一个受设定与灯工作变化而变化电流，进入IC₂第6脚使IC₂第11、14脚输出高频的脉宽。是受设定值与灯工作变化电流制约，而自动调整脉宽电能，实现恒定功率输出。

本实用新型异常状态保护的工作原理为：是由一种功率失控而实现输出或短路的自动保护。由控制模块IC6内IC₃、IC₄、Q₁等所电阻电容二极管组成。电子镇流器工作时的电流取样电阻R₄的电压降为一电压，经R₅送入控制模块8脚(即IC₃第9脚)。当电子镇流器出现开路或短路异常状态时取样电阻R’₄上压降上升，使IC₃第8脚输出高电位，导致IC₃第1脚输出低电位，这时D₂导通，至使IC₂第6脚电位下降。此时由于IC₃第8脚输出高电位，导致IC₃第2脚输出低电位，D₆截止故D₄导道，当D₄导通后，IC₄第2、6二脚处于低电位，故第3脚输出高电位经R₂₃使Q导道，也使IC₂第6脚电位下降，Q₁导通也导致IC₃第4脚输出低电位，而使IC₄维持高电位输出。此时IG₄输出的高电位经D₁送到IC₁第1脚，使IC₁停振，由于上述电路动作，使IC₂第6脚电位下降，致使IC₂停振无功率输出也无400V工作电压输出，而实现低耗损自动保护。当开路或短路故障排除时，取样电阻R₄压降迅速下降，而恢复到正常工作状态，重新启动点亮气体放电灯。

本实用新型声共振消除原理为：通过控制模块IC6——GM200H内IC₂第11、14脚内注入了一个100HZ低频调制在50KH2高频上，使镇流器高频输出在48KHZ——52KHZ范围内不断变化，而使气体放电灯内电弧无法产生一个共同点，实现放电灯在放电过程中，不会出现闪烁现象，解决了电子镇流器与气体放电灯泡配合工作时极易产生“声控振”的闪烁、曲扭、翻滚现象。并解决了荧光灯电子镇流器极易产生的翻滚现象。

本实用新型检测结果证实本实用新型远远超过了国家所规定高压钠灯和金属卤化物灯标准要求。

本实用新型主要的性能优势有四项：

一、本产品内控制模块IC6—GM200H，采用混合封装技术，内部集成了宽范围有源功率因数校正电路。当输入电压在150V～255V大幅度变化时，镇流器内部直流工作电压始终保持400V±1％高精度稳定。功率因数高达＞99，电流+谐波总含量低到4.7％，达到了一种无污染绿色照明电器的高标准。这些数据确保高压钠灯和金属卤化物灯电子镇流器，在任何恶劣网压变化条件下，能可靠安全有效地投入无污染运行。

二、本产品控制模块IC6—GM200H，内部集成了频率/脉宽调制电路，实现电子镇流器恒定功率输出。经频率/脉宽调制电路的设定和灯工作电流与温升变化所取样依据，自动完成功率的调整输出并恒定在设定值。始终保持灯功率恒定在±1％所设定值范围内工作。恒功率输出，并解决了气体放电灯泡阴极物质的溅散，而会造成气体放电灯泡的迅速损坏，恒功率输出将成倍地延长高压钠灯和金属卤化物灯泡工作寿。灯泡正常运行又更有效确保电子镇流器长期可靠工作。

三、本产品内控制模块IC6—GM200H，内部集成了声共振消除电路，用来消除电子镇流器与气体放电灯泡配合工作时极易产生“声共振”的闪烁现象。控制模块—GM200H内集成了一个100HZ低频，调制在50KHZ高频输出上，使镇流器高频输出在48KKHZ～52KH范围内不断变化，而使气体放电内电弧无法产生一个共振点，实现放电灯在放电过程中不会出现闪烁现象。解决了当前国内外正在研究解决的，气体放电灯用交流电子镇流器极易产生“声共振”这一技术难关。为高压钠灯和金属卤化物灯电子镇流器商品，进入国内外市场，奠定了基础保障。

四、本产品控制模块—GM200H，内部集成调制频率控制电路，实现异常状态自动保护与自动恢复。是依据气体放电灯工作时灯泡温升提高，灯泡所需电流电压逐渐增高，即灯泡阻抗产生变化，导致取样电流电位的变化，调制频率电路随之相应变化到镇流器设定功率的调制频率值上，经IC₄识别锁住恒定，这时镇流器进入稳定工作状态，调制频率控制不再变化。一但出现开路或短路时，取样电路瞬间剧烈变化使电路翻转导致IC₂停振，无功率输出同时导致IC₁停振无400V输出，镇流器这时处于低损耗自动保护状态。当开路短路故障排除后，即取样电路自动恢复到原设定的状态，调制频率控制被翻转启动镇流器正常的初始工作状态。这样循环往复达到异常状态的自动保护和恢复功能。

Claims

1、一种高强度气体放电灯用交流电子镇流器，其特征在于：由输入电流整流滤波电路、有源功能因数校调整电路、前置驱动和功率输出电路、谐振电路、稳压电压集成电路(IC5)及控制模块(IC6)组成；控制模块(IC6)由宽范围有源功率因数校正电路、恒功率输出电路、异常状态保护电路三大部分组成。

2、根据权利要求1所述的高强度气体放电灯用交流电子镇流器，其特征在于：电源电路由保险丝(FUSE)、二级滤变压器(L’1、L’2)、滤波电容(C’1、C’2、C’3、C’4、C’5)、整流桥(ZLQ’)，组成；有源功能因数校正调整电路由升压变压器(T’1)、电阻(R’1、R’2)、场效应管(Q’1)及快恢复二极管(D’1)、电阻(R’4)、(R’5)、电容(C’7、C’8)构成；前置驱动和功率输出电路包括由电容(C’9)、隔离变压器(T’2)、电阻(R’7、R’8)、二极管(D’2)、三极管(Q’4)、稳压管(D’3、D’4)、功率管(Q’2)、电容(C’12)组成的功率驱动及放大输出级及由电阻(R’9、R’10)、二级管(D’5)、三极管(Q’5)、稳压管(D’6)、功率管(Q’3)、电容(C’13)组成功率驱动及放大输出级两部分；谐振启动电路由电容(C’10、C’11)、电阻(R’11)、电感(L’3)构成，直接启动气体放电灯；电源电路中的整流桥(ZLQ’)输出端及稳压电压集成电路(IC5)输入端接控制模块(IC6)设定电压输入端脚1，稳压电压集成电路(IC5)输出端接控制模块(IC6)工作电源输入端脚3，整流桥(ZLQ’)另一端接控制模块(IC6)有源功能因数校正电路共同点脚4，有源功能因数校正调整电路由升压变压器(T’1)次级接控制模块(IC6)功率调整取样输入端脚5，场效应管(Q’1)基极接控制模块(IC6)脉宽调制信号输出端脚7，同时经电阻(R’1)接控制模块(IC6)有源功能因数校正电路共同点脚4，场效应管(Q’1)控制极接控制模块(IC6)有源功能因数校正电路共用点脚4，场效应管(Q’1)输出经快恢复二极管(D’1)接控制模块(IC6)反馈识别电压输入端脚2，有源功能因数校正调整电路中电阻(R’5)一端接控制模块(IC6)整机电流取输入端脚8，控制模块(IC6)高频脉宽方波输出端脚9输出的高频方波经电容(C’9)送至隔离变压器(T’2)初级，继而由功率管(Q’2)进行功率放大；同样控制模块(IC6)高频脉宽方波输出端脚10输出的高频方波经电阻(R’9)送至三极管(Q’5)基极，继而由功率管(Q’3)进行功率放大，功率管(Q’3)控制极接控制模块(IC6)接地端脚11。