一种气体放电灯的电子式镇流器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气体放电灯的电子式镇流器，包括控制单元和功率变换单元，控制单元由脉冲发生器、脉冲分配器、功率驱动器、高频驱动变压器和调节保护单元组成，功率变换单元由整流器、大功率斩波器、高频变压器、高频电感、高频电流互感器和高压触发器组成。本实用新型专利技术解决了电子式镇流器的可靠性和稳定性及节电的问题。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体放电灯的电子式镇流器，特别是涉及一种用于大功率气体放 电灯的电子式镇流器，具体地说是涉及一种用于大功率气体放电灯的通过提高频率并采用 感抗方式的双工作频率电子式镇流器。
技术介绍
250W以上的大功率气体放电灯如金卤灯、钠灯等的电子式镇流器因使用场所和其本 身的特性，对于其可靠性、稳定性和较高的性能价格比，要求苛刻。它的基本性能应满足 恒定的输出功率、功率因数高、温度适应范围宽、交流供电方式以防电极极化、不能产生 声共振，启动瞬间能产生2.5 4kV的点灯触发电压、 一定的功率余量、对各种故障有判断 和保护功能。采用PWM脉冲调宽型工作原理是很难做到这一点的。大功率电子式镇流器在研发上，存在一定的技术难度。从技术路线考虑，在设计成本 上，在元器件选择上，在工艺上，真正能够兼顾各方面的牵扯和制约，才能拿出适应市场 的产品。由于性能价格比的关系，在大功率电子镇流器技术上，选用性能比较高，价格比 较昂贵的电力电子器件，虽然可靠性和稳定性能够过关，但是提高了成本，价格远大于电 感式镇流器，缺乏市场竞争能力；选用性能比较低，价格比较便宜的电力电子器件，虽然 降低了成本，但由于功率余量小，开关速度低，饱和压降大，耐压低，造成损耗大，温升 快，热积累到一定程度，功率器件损坏了，可靠性和稳定性不能保证。目前，对大功率金卤灯、钠灯电子式镇流器的研发，人们习惯沿用开关电源的技术思 路，采用PWM脉冲调宽方式来控制能量输出。大功率金卤灯、钠灯在点然后，应该在较 低的电压下工作。而PWM脉冲调宽方式，基本上按照交(流)直(流)交(流)的模式 运作，220V50HZ电源供电，经整流、滤波变成高压直流，再通过控制大功率开关管，从 高压直流取电，以脉冲形式提供给负载能量。通过调整脉冲的宽和窄，来控制能量的输出 大小。点燃后的大功率金卤灯、钠灯内阻是逐渐降低的，高压直流是不会降低的，因而必 须控制大功率开关管縮小脉冲宽度，才能保证输出能量的恒定。但是直流高压值没变，随 着灯内阻降低，虽然脉冲宽度縮小了，跟随这个脉冲电压宽度的瞬时电流依然很大，长时 间工作，会对大功率金卤灯、钠灯这种气体放电灯的电极产生危害，加速其老化；而脉冲 越窄，其谐波分量也就越多，通过大功率开关管的瞬时电流也增大，会使大功率开关管功 耗增大，逐渐的热积累会使其工作在极限状态，直至损毁。采用这种技术路线研发的大功率金卤灯、钠灯电子式镇流器可靠性、稳定性往往不够。由于上述原因，大功率电子式镇流器作为产品，在可靠性和稳定性上并没有真正过关。 在照明行业，国内凡以大功率(250W以上)钠灯或金卤灯为光源的灯具生产厂家，都习 惯沿用电感式镇流器， 一般不用电子式镇流器。就是小功率的钠灯或金卣灯，也很少用电 子式镇流器。但是电子镇流器节约电能，节电率可达30%。且成本低，功率因数高，重量轻，能够 节省大量钢材和有色金属(铜)。研究此项目有重要的价值，会产生很好的经济效益和社 会效益。对金卤灯、钠灯的性能以及它们工作的物理过程，有比较深刻的理解，是研究金卤灯、 钠灯电子式镇流器的先决条件。金卤灯、钠灯都是具有负阻特性的气体放电灯，所谓负阻 特性，就是在未点燃时，内阻很大；点燃后，内阻又很小。经用专用精密仪器的测试，观 察和对气体放电灯放电机理的研究发现，钠灯、金卤灯在启动过程中实际经历了 5个阶段击穿(气体电离阶段)——击穿(气体电离阶段)向辉光放电过渡——辉光放电——辉光 放电向弧光的过渡——弧光放电五个放电阶段。金卤灯、钠灯的阻抗是不稳定的。从击穿，击穿(气体电离阶段)向辉光放电的过渡 过程，辉光放电，辉光放电至弧光放电的过渡过程，弧光放电。在前四个阶段，其内阻是 在不断变化，趋势是逐步降低。若供电电压不变，负载电流会不断的增大，直至烧毁。这 样就要有一个稳功率电源提供电能。必须明确，所述的稳功率源应该适应金卤灯、钠灯在启动过渡过程和稳态工作过程的 需要。在击穿(气体电离阶段)时，是高压小电流，并没进入稳功率工作，这时功率源输 出功率不能减少，电压不能降低，否则会熄火。随之从击穿阶段向辉光放电阶段转移，电 流突然加大，这就是灯的启动电流，这时稳功率源必须跟随降低电压，限制电流增加，逐 渐进入了辉光放电的阶段；在辉光放电的阶段，灯内阻趋于稳定，灯电流趋于稳定；在辉 光放电向弧光的过渡阶段，灯内阻又逐步有所降低，逐步达到一个稳定状态，灯电流逐步 有所增加，逐步达到额定电流。灯进入了弧光放电的比较稳定的工作阶段。在经历了这五 个阶段，金卤灯、钠灯才进入了稳功率工作状态。为了能够稳定输出功率，在负载阻抗逐步降低的情况下，供电电压是需要调整的，从 瞬间发出几千伏的高压，使光源击穿，很快降到能够维持额定电流的电压。以250W为例， 工频50HZ，维持额定电流的电压(有效值)，钠灯一般在100V左右，金卤灯一般在135V 左右。对于用220V50HZ作为供电电源，通常人们用电感式镇流器来降低电压、限制和稳定 电流，用电子触发器来产生高压，由于电感式镇流器功率因数很低， 一般还要安装无极性 电容来补偿功率因数。这就是电抗器原理的实际应用。众所周知，当交流电流通过一个电感时，会产生一个电压降。这个电压降与交流电流 的频率、电感的电感量的大小有关。这就是通常在交流电路中提到的感抗。感抗的计算公 式RL= "式中，Rl是感抗，"是角频率(2nf), L是电感量。理想的电感是不耗能的，但实际应用的电感，由于铜损和铁损的存在和不可避免，损 耗还是比较大的。电感的特性决定，不允许流经它的交流电流强度发生突变，可靠性比较 高。为此，人们还是常用感抗来解决降低交流供电电压和稳定电流的问题。感抗Rl的大 小不变，将电源频率提髙，意味着电感量L可以减小。以传统的250W金卤灯电感式镇流 器为例，工频电压为220V、 50HZ,灯点燃后维持电压在135V左右，在电感式镇流器上 的交流电压降为85V，若额定电流是1.14A，感抗应该是75Q。根据感抗的计算公式，电 感式镇流器的电感量约238mH，当然这只是估算值，在交流电路中，用复数计算才比较准 确的。 一个电感量为238mH的电感式镇流器，需要耗费可观的硅钢片做铁芯，绕在铁心 上的铜质线圈，匝数也很多，需要大量的钢材、铜材和人工成本。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种气体放电灯的电子式镇流器，也就是提供一种用于大功 率气体放电灯的电子式镇流器，具体地说是提供一种用于大功率气体放电灯的通过提高供 电频率并采用感抗方式的双频率工作的电子式镇流器。本技术解决了大功率气体放电灯电子式镇流器的可靠性和稳定性及节电的问题， 弥补了现有技术的不足。本技术的一种气体放电灯的电子式镇流器，包括控制单元和功率变换单元，控制 单元由脉冲发生器、脉冲分配器、功率驱动器、高频驱动变压器和调节保护单元组成，控 制单元由控制单元的脉冲发生器IC1作为信号源产生高频脉冲，送由D触发器IC3 — 1和 或非门IC2—1或非门IC2—2或非门IC2—3组合而成的脉冲分配器，脉冲分配器将一路 脉冲信号变成两路，由或非门IC2—1或非门IC2—2输出，分别送射极跟随器Q7、 Q8，功 率驱动器由四只中功率管Q3、 Q4、 Q5、 Q6组成全桥，射极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体放电灯的电子式镇流器，其特征是：包括控制单元和功率变换单元，控制单元由脉冲发生器、脉冲分配器、功率驱动器、高频驱动变压器和调节保护单元组成，功率变换单元由整流器、大功率斩波器、高频变压器、高频电感、高频电流互感器和高压触发器组成；控制单元的脉冲发生器、脉冲分配器、功率驱动器和高频驱动变压器依次相连，功率变换单元的整流器、大功率斩波器、高频变压器、高频电感、高频电流互感器和高压触发器依次相连，高频驱动变压器的两个次级绕组，分别以相位相反的方式，连接到大功率斩波器的两个大功率管的栅极和源极；所述的调节保护单元是由三个电压比较器和一个Ｄ触发器构成，调节保护单元根据高频电流互感器测量的气体放电灯的高频交流电的电流，反馈到控制单元，控制单元的压控振荡器改变斩波频率；所述的大功率斩波器是一个全桥式脉冲功率放大器构成的斩波器，一个半桥是两个大功率晶体管，其中一个大功率晶体管的漏极联接桥式整流器正输出，源极连接另一个大功率晶体管的漏极，该大功率晶体管的源极连接桥式整流器负输出，两个大功率晶体管轮流换向工作在开关状态，另一个半桥是两个无极性电容，其中一端连接桥式整流器正输出，另一端连接桥式整流器负输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李健全，陈挺，刘烈闯，
申请(专利权)人：李健全，陈挺，刘烈闯，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]