專利名稱：高強(qiáng)度氣體放電燈用交流電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高效節(jié)能高壓鈉燈和金屬鹵化燈用交流電子鎮(zhèn)流器。
目前高壓鈉燈和金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器中電流諧波總含量高，形成污染，不符合綠色照明電器標(biāo)準(zhǔn)；而且氣體放電燈泡陰極物質(zhì)的濺散，會(huì)造成氣體放電燈泡的迅速損壞，高壓鈉燈和金屬鹵化物燈泡壽命不長(zhǎng)；同時(shí)目前的電子鎮(zhèn)流器與氣體放電燈泡配合工作時(shí)極易產(chǎn)生“聲共振”的閃爍現(xiàn)象。高壓鈉燈和金屬鹵燈物燈是近幾年才開發(fā)出來的一種新的電光源，它因具有發(fā)光效率高等諸多優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在世界各國(guó)和我國(guó)得到迅速發(fā)展并推廣應(yīng)用。高壓鈉燈和金屬鹵燈已被廣泛用于城市道路、高架道路、高速公路、橋梁、鐵路、隧道、地鐵照明；廣泛用于商場(chǎng)、車間、車站碼頭、廣場(chǎng)以及建筑物景觀投光，樹木美化投射(夜間投射綠光)以及施工場(chǎng)地照明。當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本是用傳統(tǒng)電感式鎮(zhèn)流器，還沒有質(zhì)量可靠高壓鈉燈和金鹵燈專用電子鎮(zhèn)流器上市，故而不能解決上述問題。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述缺陷，提供一種高性能可靠的節(jié)能型高壓鈉燈和金屬鹵化物燈用電子鎮(zhèn)流器，旨在更新?lián)Q代傳統(tǒng)高耗能電感式高壓鈉燈和金屬鹵化物燈鎮(zhèn)流器。
本實(shí)用新型由輸入電流整流濾波電路、有源功能因數(shù)校調(diào)整電路、前置驅(qū)動(dòng)和功率輸出電路、諧振電路、穩(wěn)壓電壓集成電路IC5及控制模塊IC6組成。控制模塊IC6由寬范圍有源功率因數(shù)校正電路、恒功率輸出電路、異常狀態(tài)保護(hù)電路三大部分組成。
本實(shí)用新型應(yīng)用了“自適應(yīng)控制”先進(jìn)技術(shù)，能可靠有效地與高壓鈉燈和金屬鹵化物燈的放電特性、自動(dòng)完美地匹配工作，有效解決了已有技術(shù)所存在的多種缺陷，成倍地延長(zhǎng)高壓鈉燈和金屬鹵化物燈泡工作壽，是一種現(xiàn)代先進(jìn)的無污染綠色照明電器。


圖1為本實(shí)用新型電路總原理圖；圖2為本實(shí)用新型整機(jī)構(gòu)成圖；圖3為本實(shí)用新型控制模塊的電路圖。
以下結(jié)合圖2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明本實(shí)用新型由電源電路、有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路、前置驅(qū)動(dòng)和功率輸出電路、諧振啟動(dòng)電路、穩(wěn)壓電壓集成電路IC5及控制模塊IC6組成。本實(shí)用新型的電源電路，由保險(xiǎn)絲FUSE，二級(jí)濾變壓器L’1、L’2濾波電容C’1、C’2、C’3、C’4、C’5、整流橋ZLQ’、組成；有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路由升壓變壓器T’1、電阻R’1、R’2、場(chǎng)效應(yīng)管Q’1及快恢復(fù)二極管D’1、電阻R’4、R’5、電容C’7、C’8構(gòu)成；前置驅(qū)動(dòng)和功率輸出電路包括由電容C’9、隔離變壓器T’2、電阻R’7、R’8，二極管D’2、三極管Q’4、穩(wěn)壓管D’3、D’4、功率管Q’2、電容C’12組成的功率驅(qū)動(dòng)及放大輸出級(jí)及由電阻R’9、R’10、二級(jí)管D’5、三極管Q’5、穩(wěn)壓管D’6、功率管Q’3、電容C’13組成功率驅(qū)動(dòng)及放大輸出級(jí)兩部分；諧振啟動(dòng)電路由電容C’10、C’11、電阻R’11、電感L’3構(gòu)成，直接啟動(dòng)氣體放電燈。
電源電路中的整流橋ZLQ’輸出端及穩(wěn)壓電壓集成電路IC5輸入端接控制模塊IC6設(shè)定電壓輸入端腳1，穩(wěn)壓電壓集成電路IC5輸出端接控制模塊IC6工作電源輸入端腳3。整流橋ZLQ’另一端接控制模塊IC6有源功能因數(shù)校正電路共同點(diǎn)腳4，有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路由升壓變壓器T’1次級(jí)接控制模塊IC6功率調(diào)整取樣輸入端腳5，場(chǎng)效應(yīng)管Q’1基極接控制模塊IC6脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端腳7，同時(shí)經(jīng)電阻R’1接控制模塊IC6有源功能因數(shù)校正電路共同點(diǎn)腳4，場(chǎng)效應(yīng)管Q’1控制極接控制模塊IC6有源功能因數(shù)校正電路共用點(diǎn)腳4，場(chǎng)效應(yīng)管Q’1輸出經(jīng)快恢復(fù)二極管D’1接控制模塊IC6反饋?zhàn)R別電壓輸入端腳2，有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路中電阻R’5一端接控制模塊IC6整機(jī)電流取輸入端腳8，控制模塊IC6高頻脈寬方波輸出端腳9輸出的50KHZX高頻方波經(jīng)電容C’9送至隔離變壓器T’2初級(jí)，繼而由功率管Q’2進(jìn)行功率放大；同樣控制模塊IC6高頻脈寬方波輸出端腳10輸出的50KHZX高頻方波經(jīng)電阻R’9送至三極管Q’5基極，繼而由功率管Q’3進(jìn)行功率放大，功率管Q’3控制極接控制模塊IC6接地端腳11。
本實(shí)用新型控制模塊IC6由寬范圍有源功率因數(shù)校正電路、恒功率輸出電路、異常狀態(tài)保護(hù)電路三大部分組成。寬范圍有源功率因數(shù)校正電路由脈寬調(diào)制集成電路IC1、電阻R1、R3、R4、R5、R6、R7、R10電容C1、C2、C3、C4、組成。恒功率輸出電路由脈寬調(diào)制集成電路IC2、電阻R13、R14、R15、R16、R17、R27，電容C5、C6、C7、C8組成。異常狀態(tài)保護(hù)電路由電壓比較運(yùn)算集成電路IC3、時(shí)基集成電路IC4、三極管Q1及其它阻容元件R12、R19-R26、R28、R32-R34、C9-C16、D1-D6構(gòu)成的附屬電路組成。輸入電壓經(jīng)模塊設(shè)定電壓輸入端腳1輸入至電阻R1，再經(jīng)降壓電阻R3、傍路電容C1送至脈寬調(diào)制集成電路IC1腳3、濾波電容C4、跨接于脈寬調(diào)制集成電路IC1腳6及腳8間，模塊電流取樣輸入端腳5經(jīng)電阻R5送至脈寬調(diào)制集成電路IC1腳8，脈寬調(diào)制集成電路IC1腳7輸出脈寬調(diào)制信號(hào)至模塊脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端腳7；脈寬調(diào)制集成電路IC1腳1經(jīng)電阻R32快恢復(fù)二極管D1、R28、R34與脈寬調(diào)制集成電路IC2腳10相連，模塊反饋?zhàn)R別電壓輸入端腳2經(jīng)電阻R32與脈寬調(diào)制集成電路IC1腳1相連，模塊工作電源輸入端腳3從外部引入直流工作電源供整個(gè)模塊工作。脈寬調(diào)制集成電路IC2腳14、11輸出方波分別形成模塊高頻脈寬方波輸出端腳9及腳10，由模塊電流取樣輸入端腳8輸入的取樣電流經(jīng)電阻R19送至電壓比較運(yùn)算集成電路IC3的IC3-3、IC3-1再經(jīng)二極管D2、電阻R18送至IC2腳6。時(shí)基集成電路IC4輸出端腳3的與IC2腳6相連，時(shí)基集成電路IC4腳6的取樣信號(hào)送至IC3腳14、IC3腳12與R17R27公共端相連，IC3腳13與三極管Q1集電極相連?？刂颇K腳4為有源功率因數(shù)校正電路(PFC)共同點(diǎn)，且與脈寬調(diào)制集成電路IC1腳6相連，控制模塊腳6為PFC電路共用點(diǎn)，它經(jīng)電阻R6、C3與脈寬調(diào)制集成電路IC1腳6相連。
本實(shí)用新型的各部分工作原理為電源電路中，由保險(xiǎn)絲FUSE，二級(jí)濾變壓器L’1、L’2濾波電容C’1、C’2、C’3、C’4、C’5整流橋ZLQ’，組成二級(jí)濾波整流電路。完成輸入交流轉(zhuǎn)變?yōu)?35V直流工作電源，分二路輸出。一路進(jìn)入升壓變壓器T’1。由T’1升壓變壓器電阻R’1、R’2、場(chǎng)效應(yīng)管Q’1，和由控制模塊IC6(GM200H)內(nèi)脈寬調(diào)制電路IC1、電阻R1、R2、R3、R5、R7、R10、電容C1、C2、C3、C4、組成寬范圍有源功率因數(shù)升壓電路，通過T’1升壓變壓器付邊檢測(cè)到電流信號(hào)，進(jìn)入脈寬控制電路控制調(diào)整管Q’1占空比，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升壓電路電壓穩(wěn)定在設(shè)定的400V。經(jīng)快恢復(fù)二極管D’1，流入功率放大電路，為功率放大電路提供工作電源。另一路進(jìn)入15V穩(wěn)壓電源電路IC5——GM015H內(nèi)，由其輸出高精度15V穩(wěn)壓電源并輸送給控制模塊IC6GM200H工作電源輸入端腳3，為控制模塊IC6——GM200H提供高精度15V穩(wěn)壓工作電源。
本實(shí)用新型恒定功率輸出經(jīng)控制模塊IC6輸出端腳9、10，輸出二路50KHZ脈寬受控方波信號(hào)；一路進(jìn)入由電容C’9，輸入隔離變壓器T’2，電阻R’7、R’8，二極管D’2，三極管Q’4，穩(wěn)壓管D’3、D’4組成功率驅(qū)動(dòng)，再進(jìn)入功率放大輸出級(jí)功率管Q’2；另一路進(jìn)入由電阻R’9、R’10，二級(jí)管D’5，三極管Q’5，穩(wěn)壓管D’6組成功率驅(qū)動(dòng)，再進(jìn)入功率放大輸出級(jí)功率管Q’3，這樣就分別完成了開關(guān)功率管的導(dǎo)通和截止，實(shí)現(xiàn)50KHZ高頻脈寬可調(diào)電能，流入由高頻交聯(lián)電容C’10，電感器L’3、R’11，金鹵燈泡MHL組成諧振啟動(dòng)電路，點(diǎn)亮氣體放電燈泡。功率恒定，是由取樣電阻R’4和控制模塊IC6內(nèi)電阻R5、R6、R19、R20、R21、R22、D2、R18所設(shè)定脈寬頻率，同時(shí)燈工作所需電流變化導(dǎo)致取樣電路電流變化，也就是一個(gè)受設(shè)定與燈工作變化而變化電流，進(jìn)入IC2第6腳使IC2第11、14腳輸出高頻的脈寬。是受設(shè)定值與燈工作變化電流制約，而自動(dòng)調(diào)整脈寬電能，實(shí)現(xiàn)恒定功率輸出。
本實(shí)用新型異常狀態(tài)保護(hù)的工作原理為是由一種功率失控而實(shí)現(xiàn)輸出或短路的自動(dòng)保護(hù)。由控制模塊IC6內(nèi)IC3、IC4、Q1等所電阻電容二極管組成。電子鎮(zhèn)流器工作時(shí)的電流取樣電阻R4的電壓降為一電壓，經(jīng)R5送入控制模塊8腳(即IC3第9腳)。當(dāng)電子鎮(zhèn)流器出現(xiàn)開路或短路異常狀態(tài)時(shí)取樣電阻R’4上壓降上升，使IC3第8腳輸出高電位，導(dǎo)致IC3第1腳輸出低電位，這時(shí)D2導(dǎo)通，至使IC2第6腳電位下降。此時(shí)由于IC3第8腳輸出高電位，導(dǎo)致IC3第2腳輸出低電位，D6截止故D4導(dǎo)道，當(dāng)D4導(dǎo)通后，IC4第2、6二腳處于低電位，故第3腳輸出高電位經(jīng)R23使Q導(dǎo)道，也使IC2第6腳電位下降，Q1導(dǎo)通也導(dǎo)致IC3第4腳輸出低電位，而使IC4維持高電位輸出。此時(shí)IG4輸出的高電位經(jīng)D1送到IC1第1腳，使IC1停振，由于上述電路動(dòng)作，使IC2第6腳電位下降，致使IC2停振無功率輸出也無400V工作電壓輸出，而實(shí)現(xiàn)低耗損自動(dòng)保護(hù)。當(dāng)開路或短路故障排除時(shí)，取樣電阻R4壓降迅速下降，而恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，重新啟動(dòng)點(diǎn)亮氣體放電燈。
本實(shí)用新型聲共振消除原理為通過控制模塊IC6——GM200H內(nèi)IC2第11、14腳內(nèi)注入了一個(gè)100HZ低頻調(diào)制在50KH2高頻上，使鎮(zhèn)流器高頻輸出在48KHZ——52KHZ范圍內(nèi)不斷變化，而使氣體放電燈內(nèi)電弧無法產(chǎn)生一個(gè)共同點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)放電燈在放電過程中，不會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，解決了電子鎮(zhèn)流器與氣體放電燈泡配合工作時(shí)極易產(chǎn)生“聲控振”的閃爍、曲扭、翻滾現(xiàn)象。并解決了熒光燈電子鎮(zhèn)流器極易產(chǎn)生的翻滾現(xiàn)象。
本實(shí)用新型檢測(cè)結(jié)果證實(shí)本實(shí)用新型遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國(guó)家所規(guī)定高壓鈉燈和金屬鹵化物燈標(biāo)準(zhǔn)要求。
本實(shí)用新型主要的性能優(yōu)勢(shì)有四項(xiàng)
一、本產(chǎn)品內(nèi)控制模塊IC6—GM200H，采用混合封裝技術(shù)，內(nèi)部集成了寬范圍有源功率因數(shù)校正電路。當(dāng)輸入電壓在150V～255V大幅度變化時(shí)，鎮(zhèn)流器內(nèi)部直流工作電壓始終保持400V±1％高精度穩(wěn)定。功率因數(shù)高達(dá)＞99，電流+諧波總含量低到4.7％，達(dá)到了一種無污染綠色照明電器的高標(biāo)準(zhǔn)。這些數(shù)據(jù)確保高壓鈉燈和金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器，在任何惡劣網(wǎng)壓變化條件下，能可靠安全有效地投入無污染運(yùn)行。
二、本產(chǎn)品控制模塊IC6—GM200H，內(nèi)部集成了頻率/脈寬調(diào)制電路，實(shí)現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器恒定功率輸出。經(jīng)頻率/脈寬調(diào)制電路的設(shè)定和燈工作電流與溫升變化所取樣依據(jù)，自動(dòng)完成功率的調(diào)整輸出并恒定在設(shè)定值。始終保持燈功率恒定在±1％所設(shè)定值范圍內(nèi)工作。恒功率輸出，并解決了氣體放電燈泡陰極物質(zhì)的濺散，而會(huì)造成氣體放電燈泡的迅速損壞，恒功率輸出將成倍地延長(zhǎng)高壓鈉燈和金屬鹵化物燈泡工作壽。燈泡正常運(yùn)行又更有效確保電子鎮(zhèn)流器長(zhǎng)期可靠工作。
三、本產(chǎn)品內(nèi)控制模塊IC6—GM200H，內(nèi)部集成了聲共振消除電路，用來消除電子鎮(zhèn)流器與氣體放電燈泡配合工作時(shí)極易產(chǎn)生“聲共振”的閃爍現(xiàn)象。控制模塊—GM200H內(nèi)集成了一個(gè)100HZ低頻，調(diào)制在50KHZ高頻輸出上，使鎮(zhèn)流器高頻輸出在48KKHZ～52KH范圍內(nèi)不斷變化，而使氣體放電內(nèi)電弧無法產(chǎn)生一個(gè)共振點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)放電燈在放電過程中不會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。解決了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外正在研究解決的，氣體放電燈用交流電子鎮(zhèn)流器極易產(chǎn)生“聲共振”這一技術(shù)難關(guān)。為高壓鈉燈和金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器商品，進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，奠定了基礎(chǔ)保障。
四、本產(chǎn)品控制模塊—GM200H，內(nèi)部集成調(diào)制頻率控制電路，實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)恢復(fù)。是依據(jù)氣體放電燈工作時(shí)燈泡溫升提高，燈泡所需電流電壓逐漸增高，即燈泡阻抗產(chǎn)生變化，導(dǎo)致取樣電流電位的變化，調(diào)制頻率電路隨之相應(yīng)變化到鎮(zhèn)流器設(shè)定功率的調(diào)制頻率值上，經(jīng)IC4識(shí)別鎖住恒定，這時(shí)鎮(zhèn)流器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，調(diào)制頻率控制不再變化。一但出現(xiàn)開路或短路時(shí)，取樣電路瞬間劇烈變化使電路翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致IC2停振，無功率輸出同時(shí)導(dǎo)致IC1停振無400V輸出，鎮(zhèn)流器這時(shí)處于低損耗自動(dòng)保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)開路短路故障排除后，即取樣電路自動(dòng)恢復(fù)到原設(shè)定的狀態(tài)，調(diào)制頻率控制被翻轉(zhuǎn)啟動(dòng)鎮(zhèn)流器正常的初始工作狀態(tài)。這樣循環(huán)往復(fù)達(dá)到異常狀態(tài)的自動(dòng)保護(hù)和恢復(fù)功能。
權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)度氣體放電燈用交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于由輸入電流整流濾波電路、有源功能因數(shù)校調(diào)整電路、前置驅(qū)動(dòng)和功率輸出電路、諧振電路、穩(wěn)壓電壓集成電路(IC5)及控制模塊(IC6)組成；控制模塊(IC6)由寬范圍有源功率因數(shù)校正電路、恒功率輸出電路、異常狀態(tài)保護(hù)電路三大部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈用交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于電源電路由保險(xiǎn)絲(FUSE)、二級(jí)濾變壓器(L’1、L’2)、濾波電容(C’1、C’2、C’3、C’4、C’5)、整流橋(ZLQ’)，組成；有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路由升壓變壓器(T’1)、電阻(R’1、R’2)、場(chǎng)效應(yīng)管(Q’1)及快恢復(fù)二極管(D’1)、電阻(R’4)、(R’5)、電容(C’7、C’8)構(gòu)成；前置驅(qū)動(dòng)和功率輸出電路包括由電容(C’9)、隔離變壓器(T’2)、電阻(R’7、R’8)、二極管(D’2)、三極管(Q’4)、穩(wěn)壓管(D’3、D’4)、功率管(Q’2)、電容(C’12)組成的功率驅(qū)動(dòng)及放大輸出級(jí)及由電阻(R’9、R’10)、二級(jí)管(D’5)、三極管(Q’5)、穩(wěn)壓管(D’6)、功率管(Q’3)、電容(C’13)組成功率驅(qū)動(dòng)及放大輸出級(jí)兩部分；諧振啟動(dòng)電路由電容(C’10、C’11)、電阻(R’11)、電感(L’3)構(gòu)成，直接啟動(dòng)氣體放電燈；電源電路中的整流橋(ZLQ’)輸出端及穩(wěn)壓電壓集成電路(IC5)輸入端接控制模塊(IC6)設(shè)定電壓輸入端腳1，穩(wěn)壓電壓集成電路(IC5)輸出端接控制模塊(IC6)工作電源輸入端腳3，整流橋(ZLQ’)另一端接控制模塊(IC6)有源功能因數(shù)校正電路共同點(diǎn)腳4，有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路由升壓變壓器(T’1)次級(jí)接控制模塊(IC6)功率調(diào)整取樣輸入端腳5，場(chǎng)效應(yīng)管(Q’1)基極接控制模塊(IC6)脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端腳7，同時(shí)經(jīng)電阻(R’1)接控制模塊(IC6)有源功能因數(shù)校正電路共同點(diǎn)腳4，場(chǎng)效應(yīng)管(Q’1)控制極接控制模塊(IC6)有源功能因數(shù)校正電路共用點(diǎn)腳4，場(chǎng)效應(yīng)管(Q’1)輸出經(jīng)快恢復(fù)二極管(D’1)接控制模塊(IC6)反饋?zhàn)R別電壓輸入端腳2，有源功能因數(shù)校正調(diào)整電路中電阻(R’5)一端接控制模塊(IC6)整機(jī)電流取輸入端腳8，控制模塊(IC6)高頻脈寬方波輸出端腳9輸出的高頻方波經(jīng)電容(C’9)送至隔離變壓器(T’2)初級(jí)，繼而由功率管(Q’2)進(jìn)行功率放大；同樣控制模塊(IC6)高頻脈寬方波輸出端腳10輸出的高頻方波經(jīng)電阻(R’9)送至三極管(Q’5)基極，繼而由功率管(Q’3)進(jìn)行功率放大，功率管(Q’3)控制極接控制模塊(IC6)接地端腳11。
專利摘要本實(shí)用新型由輸入電流整流濾波電路、有源功能因數(shù)校調(diào)整電路、前置驅(qū)動(dòng)和功率輸出電路、諧振電路、穩(wěn)壓電壓集成電路IC5及控制模塊IC6組成。本實(shí)用新型應(yīng)用了“自適應(yīng)控制”先進(jìn)技術(shù),能可靠有效地與高壓鈉燈和金屬鹵化物燈的放電特性、自動(dòng)完美地匹配工作,有效解決了已有技術(shù)所存在的多種缺陷,成倍地延長(zhǎng)高壓鈉燈和金屬鹵化物燈泡工作壽,是一種現(xiàn)代先進(jìn)的無污染綠色照明電器。
文檔編號(hào)H05B41/292GK2485914SQ0124614
公開日2002年4月10日 申請(qǐng)日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
發(fā)明者劉方棟, 楊沖 申請(qǐng)人:劉方棟, 楊沖