照明灯光的电压调控电路制造技术

本发明专利技术提供一种照明灯光的电压调控电路，适用于由主电源和照明负载串接组成的照明系统中，该单相照明系统包括输出正弦交流电压的主电源和照明负载；照明灯光的电压调控电路串接在主电源和与照明负载形成的回路中，其包括调压电路和辅助电源，调压电路用以产生辅助电压，以调控加载于照明负载上的正弦交流电压的幅值。本发明专利技术的照明灯光的电压调控电路功耗较小，且在加载在照明负载的谐波也非常小，使加载在照明负载上的交流电压仍然是正弦曲线，满足照明系统负载的正常电压需求，尤其对于ＨＩＤ灯或荧光灯，输入正弦曲线电压减少了闪烁，提高了功率因数，延长了照明灯具的使用寿命。此外，该方法也适用于正弦曲线电压输入的其它照明灯具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电压调控技术，具体地说，本专利技术涉及照明灯光的 电压调控电路。
技术介绍
近年来，城市夜景照明已经成为夜间供电的主流，明亮的灯光已经 使大多数城市成为不夜城，给人们的生活、工作、生产、娱乐带来了巨 大的经济效益和种种便利；与此同时，面临的问题是灯光照明的大量电 能损耗，因此，照明工程需采用高效的节能型光源，也就是使用发光效 率高的灯泡或灯管，并且采取在现有照明系统上加装节能控制设备的措 施，以达到绿色、节能、环保的要求。高亮度气体放电灯(High Intensity Discharged Lamp简称HID)是 一种高亮度气体放电灯，其作为一种新型节能型电光源，因其发光效率 高、显色性好、寿命长等优良电光源性能，被广泛应用于城市街道、大 型超市、体育场馆和工业设施等照明。通常每个高压气体放电灯，如高 压钠灯、金属卤化物灯(金卤灯)、高压汞灯等都必须带有镇流器，使 用的镇流器绝大多数是磁性镇流器或电子镇流器。HID灯启动时往往需要在工频电压下实现，当其启动后开始正常工 作时，灯管内的气体类介质也随之被启动直至正常发光，此时若降低一 定比例的输入功率向其供电，不但不会对照度产生太大影响，而且还能 有效延长灯具使用寿命。根据大量实验统计结果表明，电源电压每降低 10%,常规灯具如荧光灯照度约降低7%，而人眼对光线的感觉与照度成 对数关系，即当光线照度减小10%时，理论上人的视觉感觉亮度只减小1%，因此适当减少灯具输入功率所产生的照度微弱变化，不会影响正常使用，但灯具寿命却可以延长70%。因此，当需要照明系统在节能或过压保护的状态下运行时，目前较 常采用调节输入电压的方式来达到灯具照度调控的目的，这种调节方式 的优点在于，小幅下调电压，就能使负载的功率大幅下降，其节能效果 十分明显。该技术较有代表性的为固定多档降压和晶闸管斩波降压技术。 上述两种技术均是针对负载的主电源的电压进行直接处理。晶闸管斩波降压输出技术是利用了晶闸管斩波原理，通过控制晶闸 管的导通角，将电网输入(主电源)的正弦波电压斩掉一部分，从而降 低了输出电压的平均值，可以达到调控电压和节约电能的目的。但该调 压方式存在如下缺陷1) 晶闸管斩波输出的电压无法输出正弦波；2) 出现大量谐波，形成对电网系统谐波污染，危害极大。在国外发 达国家，已有明文规定对电气设备谐波含量的限制，在国内，北京、上 海、广州等大城市，已对谐波含量超标的设备限制并入电网使用；3) 为了消除谐波污染的缺陷，如果给这些大功率晶闸管斩波型节电 设备加装滤波设备，成本太高，是非常不经济的。固定多档降压输出的优点是克服了晶闸管斩波型产品产生谐波的缺 陷，实现了电压的正弦波输出，结构和功能都很简单，当然可靠性也比 较高；但固定多档降压器的核心部件是一个多抽头的变压器，变压比是 固定的， 一般变压器的次级均具有3到5个降压抽头(例如分5V、 IOV、 15V、 20V等可降压的档位)， 一旦接线端固定，其所降低的电压值就是 固定值；这种不连续的调压方式存在如下缺陷1)当电网电压波动时，调控装置的输出电压也会上下波动，这样照 明的工作电压处在不稳定波动状态，无法对光源进行精确调控；2)该调压方式都是用交流接触器来进行档位的切换，交流接触器在档位切换动作时，机械地吸合和断开，这时会有短暂的10 20毫秒的断 电，我们称之为"闪断"，这样的断电会导致HID灯(如高压钠灯、金 卤灯、高压汞灯等)的熄灭。这种灯的特性决定了其在熄灭以后，必须 等到灯管冷却，蒸气压下降后才能再点亮， 一般需要5 10分钟左右。
技术实现思路
针对上述两种调压技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种能 够克服上述缺陷的照明灯光的电压调控电路，用以产生一个主电源电压 反相或不同相位的辅助的电压，使该辅助的电压与主电源一起加载到负 载上。基于上述目的，本专利技术提供一种照明灯光的电压调控电路，适用于 由主电源和照明负载串接组成的照明系统中，其中，所述的主电源输出正弦交流电压；所述的照明灯光的电压调控电路包括调压电路，串接在主电源和与照明负载形成的回路中，用以产生辅助电压，以调控加载于照明负载上的电压值；辅助电源，与调压电路相连，用以给调压电路 提供调控电源。优选地，该照明灯光的电压调控电路还包括旁路开关，并接在所 述的调压电路上，用以进行调控状态和非调控状态的切换。 优选地，所述的旁路开关为交流接触器。优选地，所述的调压电路包括变压器，其初级与辅助电源相连； 开关电路，其由第一晶闸管(SCR1)和第二晶闸管(SCR2)并接组成， 并与变压器的次级相连，用以产生准备提供在主电源和与其串接的照明 负载上的交流辅助电压；桥式整流电路，其输入端与开关电路的输出端相连，输出端串接在所述的主电源和照明负载形成的回路中。优选地，所述的调压电路还包括低通滤波电路，串接在开关电路 与桥式整流电路之间，用以平滑所述的开关电路输出的辅助电压波形。 优选地，所述的辅助电源为交流电源或直流电压源。 优选地，所述的交流电源与主电源为同一电源，用以给变压器的初 级提供电源，并且在所述的变压器和主电源之间还包括整流电路，与 主电源相连；直流-直流变换器，与所述的整流电路相连；H桥变流器， 与所述的直流-直流变换器的输出端相连，产生输入到所述的变压器的交 流电压。优选地，所述的照明灯光的电压调控电路分别串接于三相照明系统 的每一相照明回路中，形成了三相照明灯光的电压调控电路。从上述技术方案可以看出，本专利技术在不对负载的主电源的电压进行 直接处理的情况下，连续调控加载到照明负载上的输入电压，从而达到 精确调控照明负载照度的目的。该照明灯光的电压调控电路能使照明负 载照度的小幅下降的同时，大幅降低照明负载的功耗，并且该正弦波所 含的谐波分量满足电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility简称EMC) 方面有关谐波分量的标准。也就是说，该照明灯光的电压调控电路针对 气体放电灯(汞灯、钠灯、金属卤化物灯等光源)的发光原理和电特性， 建立全新的经济运行电压模式，该方法能使照明负载(例如HID灯)运 行在调控的状态下，使加载在照明负载上的电压能够从当前使用的电压 值调控到该照明负载所需照度对应的电压值，从而减少了总功耗，并且 调控了照明负载的照度。该照明灯光的电压调控电路功耗较小，且在加 载在照明负载的谐波也非常小，使加载在照明负载上的交流电压仍然是 正弦曲线，满足照明系统负载的正常电压需求，尤其对于HID灯或荧光 灯，输入正弦曲线电压减少了闪烁，提高了功率因数，延长了照明灯具的使用寿命。此外，该方法也可适用于正弦曲线电压输入的其它照明灯 具。附圉说明附图说明图1为本专利技术的基于电压控制模式的照明灯光调控系统的基本原理图2为本专利技术的照明灯光调控电路在调光方式下的负载电压变化率与灯光照度关系的示意图3为本专利技术实施例的单相照明灯光调控电路的示意图； 图4a为本专利技术实施例在未调光状态下(电流接触器导通时)照明负载的电流和电压波形图4b为本专利技术实施例在调光状态下(电流接触器断开时)照明负载的电流和电压波形图4c为本专利技术实施例在调光状态下(电流接触器断开时)加载于旁路开关上的调控电压Vd的波形團；图5a显示图3中加载于滤波电容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明灯光的电压调控电路，适用于由主电源（１）和照明负载（２）串接组成的照明系统中，其中，所述的主电源（１）输出正弦交流电压；其特征在于，所述的照明灯光的电压调控电路（５）包括：　　　　调压电路（３），串接在主电源（１）和照明负载（２）形成的回路中，用以产生辅助电压，以调控加载于照明负载（２）上的电压值；以及　　　　辅助电源（４），与调压电路（３）相连，用以给调压电路（３）提供调控电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑家伟，蔡伟锋，张自强，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]