高壓鈉燈電子換能器的製作方法
2023-05-29 03:58:01
專利名稱：高壓鈉燈電子換能器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓鈉燈電子換能器
背景技術：
目前，在國內外市場，工農業生產、國防建設、醫療、交通等領域都離不 開照明光源。由其高壓鈉燈應用在道路、廣場、小區、碼頭及公共場所等領域
傳統的高壓鈉燈電感式鎮流器有在功率因數低和自身損耗大的缺點，大量 低功率因數電器的使用對電網造成諧波汙染，不但增加了供電設備的負荷，使 供發電設施得不到充分利用，而且嚴重影響其它用電設備的正常運行。
當今世界全球都在提倡節能減排、綠色照明的大環境下，不斷有節能燈、 太陽能燈、無極燈等節能產品逐步走進市場。其實高壓鈉燈是一種高強度氣體
放電燈，它不但具有壽命長、光色好，還更具有極強的光效120—140im/w。而 節能燈、太陽能燈、無極燈等只有30—80im / w。如何將高壓鈉燈所隱藏的節能 潛力發掘出來是大家所關注的。據不完全統計，若將全國高壓氣體放電燈都能 換上電子換能器，那麼全國全年就可以節省電資源300億千瓦，可以解決目前 全國三分之一的電力缺口。因此，在設計中如何保證較高較強的技術指標、又 能達到穩定工作；據要實現批量生產及應用環境因素需要，是現在高壓鈉燈電 子換能器所面對的目標。
實用新型內容
本實用新型的組成包括EMI電路①，整流電路②，APFC功率因數校正電 路③，半橋逆變電路④，觸發啟動電路⑤，PWM脈衝控制保護電路⑥及高頻高壓點燈電路⑦。
所述整流電路②採用全橋整流電路，為防止電磁幹擾在整流橋前級加了 EMI 電路①，使用兩級濾波，有效抑制共模、差模幹擾和電網汙染。使輸入電流諧 波滿足GB17625. 1及GB17743標準規定的限量。
所述APFC功率因數校正電路③使用BOOST升壓主電路將整流輸出升壓成穩 定的400V直流電壓，並能使電路功率因數高達0.99以上。同時，當AC輸入電 壓在很大的範圍波動時也能保證高壓鈉燈的正常工作。
所述半橋逆變電路④採用高頻逆變，由2隻IRF406M0SFET管組成，其控制 採用UC3843單端隔離電流型PWN集成電路，並採用變頻方式防止聲共振，採用 高頻鎮流電感限制燈電流，使燈電流保持恆定。
所述觸發啟動電路⑤採用脈衝觸發方式，特點是採用繼電器，在繼電器吸 合瞬間，根據變壓器耦合電壓原理限流電感側產生高壓脈衝，使燈觸發點亮。
所述的P麗脈衝控制保護電路⑥，包括開路(無載)保護，短路保護和聲 共振保護。開路保護是通過檢測輸出電流實現的，如果電流為零則關斷控制芯 片，並且拉低控制電源，使控制電路停止工作。短路時進線電流自動減少為零， 保證了電子換能器不受損壞。
本實用新型的特點在於(-)起動電流小，工作極為穩定；例如 一隻250W 電子換能器在起動時電流由200mA直到1000mA就正常穩定工作，起動時間為 五分鐘內。而一隻250W傳統電感式鎮流器在瞬間起動電流4000mA，十分鐘後 電流為3000mA才正常工作。(二)工作電壓使用範圍寬； 一隻電子換能器一般可 以在AC輸入電壓160V—260V正常啟動工作，無頻閃現象。而傳統電感式鎮流 器只能在200V—230V範圍內工作，電壓少有波動都會出現明顯頻閃，甚至容易損壞高壓鈉燈的壽命。曰環境溫度在一20C。至50C。也能穩定工作。在工藝 設計中另有配套防風雪、雷雨、潮溼的氣候下也能正常工作的功能。如整體 產品線路組裝後再灌注有防雨水潮溼的環氧樹脂、產品外殼為散熱型鋁合金材 料等設施。卿整體線路設計中有效強可靠的燈開路(無載)、短路、聲共振等保 護設施。
綜上所述，電子換能器是一種能為社會節省電資源，也能提高高壓鈉燈壽 命的好產品。符合國家提倡節能減排、綠色照明的宏觀綱領。本發明結構筒單， 使用方便，經濟效益十分顯著，值得大力推廣。
圖l.為糸統結構方框圖2.為換能器的電子電路原理具體實施方式
如圖l.圖2.所示，本實用新型包括電子電路(l一7 )。所述的電子電路主 要由EMI濾波電路①、整流電路②、APFC功率因數校正電路③、半橋逆變電路 ④、觸發啟動電路⑤、P麗脈衝控制保護電路⑥和高頻高壓點燈電路⑦組成。
所述電子電路圖2.AC220V輸入(市電)經防雷電路(RV1、 NTC、 Fl)組成 進入EMI濾波電路①，由(L1-1、 L1-2、 L2-1、 L2-2、)和(Cl、 C2、 C3、 CY1、 CY2)組成兩級濾波，有效抑制共模、差模幹擾和電網汙染。
所述EMI濾波電路①輸出到整流電路②，由整流橋(BG1)進行AC—DC變 換，經BOOST升壓功率因數校正電路③成穩定的直流400V電壓。由功率因數補 償控制集成電路(IC1)及其外圍元件組成，使功率因數可達0.99以上。同時， 功率因數校正電路③又是一種升壓型開關穩壓電源，使正常工作時燈的光通量不會隨市電電壓的漲落而變化。
所述的APFC功率因數校正電路③升壓穩定400V直流電壓經過半橋逆變電 路④和電感限流後給燈供電，燈兩端電壓為高頻高壓脈衝。
所述的觸發啟動電路⑤由繼電器(JS)、電容(21)、電感(T3)等組成點 燈電路。首先400V直流經(R26)、 (R27)給電容(C21)充電，當啟動時，控 制電路觸發繼電器(JS)瞬間吸合，電容放電，電感(T3)副邊瞬間產生電壓， 通過耦合，在電感(T3)原邊產生高壓脈衝，點亮鈉燈；燈亮後，由於鈉燈的 電阻特性開始正常工作，電感(T3)原邊起限流作用以限制燈電流。同時繼電 器(JS)因電容放電完畢自動延時斷開，可減少電路功耗。繼電器(JS)的控 制信號原理如下，當燈未點亮時，電流傳感器(T4)的輸出為低電平，經過邏 輯電路，在(R36)處產生高電平，觸發繼電器吸合；當燈正常工作後，電容(C22) 充電電流小於其放電電流且(R36)變為低電平，繼電器(JS)自然斷開。
所述的半橋逆變電路④其(IC2)採用UC3843單端隔離電流型P而集成電 路控制工作，為了防止聲共振現象，採用變頻模式，變頻電路如圖2.中所示， 由(IC3)及外圍電路(R31) (C19)組成多諧振蕩器產生固定100HZ頻率的脈 衝，疊加到(IC2)UC3843的脈衝產生電路，使(IC2)UC3843產生頻率範圍38K 42KHZ的高頻脈衝，經驅動電路驅動半橋逆變電路的兩個功率MOSFET。由於電 子換能器頻率時刻圍繞中心頻率40KHZ在士2KHZ範圍內變化，即使遇到聲頻振 蕩頻率，由於還未來得及形成駐波，頻率就已經變化，這樣就避免了聲共振。
所述的PWM脈衝控制保護電路⑥由(IC3)及其外圍元件組成，(IC3)為帶 施特觸發器的反相器晶片，可選用型號為74HC14或74LS14。
本實用新型的獨特之處還在於控制保護電路的巧妙及可靠，其控制原理圖如圖2.所示；電流傳感器檢測電流經二極體(D10)整流濾波送到(IC3)的輸 入端1腳，開機時電流傳感器輸出為零，經過(IC3)電路，在6腳輸出高電平，
驅動繼電器吸合，燈啟動電路動作點亮鈉燈，燈亮後，電流傳感器檢測到電流，
使輸入電平翻轉，6腳輸出為低，繼電器斷開。在沒有燈的情況可以提供無燈 保護，此時由於沒有檢測到電流，6腳輸出為高，8腳輸出為高，三極體(Q6) 載止、(Q5)導通，使整個控制電路停止工作，起到保護作用。
權利要求1.一種高壓鈉燈電子換能器，包括EMI電路①、整流電路②、APFC功率因數校正電路③、半橋逆變電路④、觸發啟動電路⑤、PWM脈衝控制保護電路⑥及高頻高壓點燈電路⑦；其特徵在於，所述EMI電路①對輸入的市電進行濾波，並輸出到整流電路②，所述整流電路②輸出接到APFC功率因數校正電路③，所述APFC功率因數校正電路③輸出接到半橋逆變電路④，所述半橋逆變電路④輸出接到高頻高壓點燈電路⑦。
2. 根據權利要求1.所述的電子換能器，其特徵在於，整流電路②採用全橋 整流電路，為防止電磁幹擾在整流橋前級加了 EMI電路①使用兩級濾波，抑制 共模、差模幹擾和電網汙染。
3. 根據權利要求1.所述的電子換能器，其特徵在於，所述APFC功率因數 校正電路③使用BOOST升壓主電路將整流輸出升壓穩定的400 V直流電壓，並 能使電路功率因數在0.99以上。
4. 根據權利要求1.所述的電子換能器，其特徵在於，半橋逆變電路④採用 高頻逆變，由2隻IRF406MOSFET管組成，其控制IC採用UC3843單端隔離電 流型PWM集成電路，並採用變頻方式防止聲共振，採用高頻鎮流電感限制並恆 定燈電流。
5. 根據權利要求1.所述的電子換能器，其特徵在於，所述的觸發啟動電路⑤ 採用脈衝觸發方式，採用繼電器，在繼電器吸合瞬間，根據變壓器耦合電壓 原理在限流電感側產生高頻高壓脈衝，使燈觸發點亮。
6. 根據權利要求l.所述的電子換能器，其特徵在於，所述的PWM脈衝控制 保護電路⑥、包括開路保護、短路保護和聲共振保護，開路保護是通過檢測輸 出電流實現的，如果電流為零則關斷控制晶片，並且拉低控制電源，使控制電 路停止工作，短路時進線電流自動減少為零，保證了電子換能器不受損壞。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓鈉燈電子換能器，包括EMI抗幹擾濾波電路、整流電路、APFC功率因數校正電路、半橋逆變電路、觸發啟動電路、PWM脈衝控制保護電路及高頻高壓點燈電路。採用變頻技術實現聲共振保護，採用繼電器、電容、電感實現脈衝啟動點燈。採用檢測輸出電流實現燈開路(無載)保護，燈短路時進線電流自動減少為零，保證了電子換能器不受損壞。本實用新型具有啟動電流小，功率因數高達0.99以上，工作性能穩定，成本低，使用壽命長。在相同的亮度下燈泡所需要電功率降低30％以上，節能十分顯著，安裝簡單，便於推廣。
文檔編號H05B41/292GK201360378SQ20092013679
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月23日 優先權日2009年2月23日
發明者陳炳桂 申請人:陳炳桂