一種調光型電子鎮流器的製作方法

2023-07-17 11:24:16

專利名稱：一種調光型電子鎮流器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於應用電子技術領域，涉及一種鎮流器，尤其是一種用於高強度氣體放電燈的調光型電子鎮流器。
背景技術：
高強度氣體放電燈(HID)，主要包括金屬滷化物燈(MHL)、高壓鈉燈(HPS)、高壓汞燈、以及一些特種氣體放電燈如氙燈、氪燈等。HID燈具有體積小、光效高、顯色性好、壽命長等優點，已經成為繼白熾燈、螢光燈之後的第三代電光源。電子鎮流器具有功率因數高、效率高、體積小、重量輕、無噪聲、無頻閃等優點，必將逐漸取代傳統的電感式鎮流器。但是對於高強度氣體放電燈尤其是金屬滷化物燈，高頻工作方式下存在聲諧振的問題。
目前比較成熟可靠的是低頻方波點燈電子鎮流器，它的特點是將逆變級工作頻率減小到聲諧振下限頻率之下，為幾十到幾百赫茲，可以達到無聲諧振的目的。由於低頻方波點燈電子鎮流器往往採用三級電路，同時逆變級橋式逆變電路為全橋式逆變電路，因而成本高，體積大，並且容易產生低頻噪聲。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種用於高強度氣體放電燈的無聲諧振超高頻的，基於T型濾波器的，調頻調光型電子鎮流器。
本實用新型的目的是通過下述技術方案來完成常用的諧振逆變級中諧振電路一般採用串聯諧振電路(SLR)或並聯諧振電路(PLR)。然而，採用串聯諧振電路、並聯諧振電路要達到深度調光，逆變級工作頻率變化範圍很寬，給EMI濾波器的設計帶來了困難。同時，採用串聯諧振電路、並聯諧振電路，燈電流波峰因數較高，過高的燈電流波峰因數將大大降低燈的壽命。同時，採用串聯諧振電路不能採用諧振點火方式，只能採用附加點火方式，即橋式逆變電路、諧振電路與啟動電路、啟動控制電路不復用，結構複雜，成本高；採用並聯諧振電路不能採用附加點火方式，只能採用諧振點火方式，即橋式逆變電路、諧振電路與啟動電路、啟動控制電路復用，即省略啟動電路、啟動控制電路，難以實現熱啟動功能。
如果諧振逆變級中諧振電路採用T型濾波器諧振電路，則可以在很窄的逆變級工作頻率範圍內實現深度調光。同時，採用T型濾波器諧振電路，燈電流接近正弦波，電流波峰因數低，從而延長燈的壽命。並且，採用T型濾波器諧振電路可以採用諧振點火方式、附加點火方式，可以根據實際情況綜合考慮。
因此，本設計調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器包括與高強度氣體放電燈連接的氣體放電燈主迴路、和氣體放電燈主迴路連接的控制電路。其中氣體放電燈主迴路由低通濾波整流電路、功率因數校正電路、橋式逆變電路、T型濾波器諧振電路組成的；控制電路是調光信號採樣電路、頻率調製電路、隔離驅動電路、啟動控制電路、啟動電路組成的；低通濾波整流電路、功率因數校正電路、橋式逆變電路、T型濾波器諧振電路，在工頻交流市電和高強度氣體放電燈之間順序連接；調光信號採樣電路連接頻率調製電路，功率因數校正電路連接頻率調製電路，頻率調製電路連接隔離驅動電路，隔離驅動電路連接橋式逆變電路；功率因數校正電路連接啟動電路，啟動電路連接高強度氣體放電燈；高強度氣體放電燈連接啟動控制電路後，啟動控制電路連接啟動電路。
相比於電感式鎮流器，電子鎮流器的另一大優點就是可以方便地實現調光功能。常用的諧振式高頻電子鎮流器一般由功率因數校正級和諧振逆變級組成，其中功率因數校正級由低通濾波整流電路、功率因數校正電路組成，諧振逆變級由橋式逆變電路、諧振電路以及控制電路組成。為了實現調光功能，提出了如下一些解決的方案。
調壓調光法，指的是調節諧振逆變級輸入直流電壓即功率因數校正級輸出直流電壓來改變燈功率輸出。這種方法的優點是逆變級工作頻率固定，而且能在較寬的調光範圍內保持橋式逆變電路零電壓開關(ZVS)工作條件。但是這種方法對功率因數校正級的拓撲提出了較高的要求，常用的功率因數校正級的輸出直流電壓調節範圍有限，只能滿足輕度的調光要求。
調佔空比調光法，一般採用全橋式逆變電路，這種方法相對比較複雜、成本較高。也可以用半橋式逆變電路來實現，開關管對稱工作，調節其佔空比，使電感電流進入斷續工作狀態，實現調光，但是因電流的波峰因數較高，不宜採用。一般認為燈電流波峰因數應控制在1.7以內。
調頻調光法，諧振逆變級一般工作在諧振電路自然諧振頻率以上，橋式逆變電路的負載總體上呈感性。調頻調光法指的是調節諧振逆變級的工作頻率來改變燈功率輸出。這是一種最易實現也最常用的調光方式。
與現有技術相比本設計的特點是將逆變級工作頻率提高到聲諧振上限頻率之上，為幾百千赫茲到幾兆赫茲，可以達到無聲諧振的目的。同時由於逆變級工作頻率高，因此諧振電路電感器、電容器體積減小、成本降低。由於超高頻點燈電子鎮流器採用二級電路，同時逆變級橋式逆變電路可以採用半橋式逆變電路，因而成本低，體積小，並且可以避免音頻噪聲。


圖1為調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器原理框圖。
圖2為圖1中橋式逆變電路的半橋式逆變電路示意圖。
圖3為圖1中另一種橋式逆變電路的半橋式逆變電路示意圖。
圖4為圖1中又一種橋式逆變電路的半橋式逆變電路示意圖。
圖5為圖1中橋式逆變電路的全橋式逆變電路示意圖。
圖6為圖1中T型濾波器諧振電路的示意圖。
圖7為圖1中啟動電路的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施案對本設計作進一步的詳細描述。
具體實施例1該調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，包括與高強度氣體放電燈2連接的氣體放電燈主迴路12、和氣體放電燈主迴路連接的控制電路13。其中氣體放電燈主迴路是由低通濾波整流電路3、功率因數校正電路4、橋式逆變電路5、T型濾波器諧振電路6組成的；所述的控制電路是調光信號採樣電路9、頻率調製電路10、隔離驅動電路7、啟動控制電路11、啟動電路8組成的；所述的低通濾波整流電路3、功率因數校正電路4、橋式逆變電路5、T型濾波器諧振電路6，在工頻交流市電1和高強度氣體放電燈2之間順序連接；所述的調光信號採樣電路9連接頻率調製電路10，功率因數校正電路4連接頻率調製電路10，頻率調製電路10連接隔離驅動電路7，隔離驅動電路7連接橋式逆變電路5；所述的功率因數校正電路4連接啟動電路8，啟動電路8連接高強度氣體放電燈2；所述的高強度氣體放電燈2連接啟動控制電路11後，啟動控制電路11連接啟動電路8。
其中橋式逆變電路5為半橋式逆變電路由開關管Q11、Q12、電容器C11構成；開關管Q11、Q12的輸出端串聯，開關管Q11、Q12輸出端串聯的中端連接電容器C11一端，開關管Q11、Q12輸出端串聯的二端為輸入端，電容器C11另一端、開關管Q11、Q12輸出端串聯的二端中任一端為輸出端。
其中T型濾波器諧振電路6由電感器L1、L2、電容器C構成；電容器C一端連接電感器L1一端、電感器L2一端，電感器L1另一端、電容器C另一端為輸入端，電感器L2另一端、電容器C另一端為輸出端。
其中啟動電路8由電阻器R、電容器C1、變壓器T、開關管Q構成，變壓器T原邊一端連接電阻器R一端、電容器C1一端，變壓器T原邊另一端連接開關管Q輸出端一端，開關管Q輸出端另一端連接電容器C1另一端，與電阻器R另一端為輸入端，變壓器T副邊二端為輸出端。
其中功率因數校正電路4輸出電流採樣點連接頻率調製電路10輸入端，調光信號採樣電路9輸出端連接頻率調製電路10另一輸入端，頻率調製信號電路10輸出端連接隔離驅動電路7輸入端，隔離驅動電路7輸出端連接橋式逆變電路5各開關管控制輸入端。
具體實施例2實施例1中所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其中橋式逆變電路5採用由開關管Q21、Q22、電容器C21、C22構成；開關管Q21和開關管Q22輸出端串聯；電容器C21和電容器C22串聯；上述開關管Q21、Q22輸出端串聯二端與電容器C21、C22串聯二端並聯；上述開關管Q21、Q22輸出端串聯二端與電容器C21、C22串聯二端並聯的二端為輸入端；上述開關管Q21、Q22輸出端串聯的中端及電容器C21、C22串聯的中端為輸出端的半橋式逆變電路。
具體實施例3實施例1中所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其中橋式逆變電路5採用全橋式逆變電路由開關管Q31、Q32、Q33、Q34構成；上述開關管Q31、Q32輸出端串聯，開關管Q33、Q34輸出管串聯，開關管Q31、Q32輸出端串聯二端與開關管Q33、Q34輸出端串聯二端並聯，上述開關管Q31、Q32輸出端串聯二端與開關管Q33、Q34輸出端串聯二端並聯的二端為輸入端，上述開關管Q31、Q32輸出端串聯的中端、開關管Q33、Q34輸出端串聯的中端為輸出端。
具體實施例4實施例1中所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其中功率因數校正電路4輸出端連接啟動電路8輸入端，高強度氣體放電燈2電流採樣點連接啟動控制電路11輸入端，啟動控制電路11輸出端連接啟動電路8開關管Q控制輸入端，啟動電路8輸出端串聯連接高強度氣體放電燈2。
具體實施例5實施例1中所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其中功率因數校正電路4輸出端連接啟動電路8輸入端，高強度氣體放電燈2電流採樣點連接啟動控制電路11輸入端，啟動控制電路11輸出端連接啟動電路8開關管Q控制輸入端，啟動電路8變壓器T副邊與T型濾波器諧振電路6電感器L2復用，即變壓器T副邊為電感器L2。
具體實施例6實施例1中所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其中橋式逆變電路5、T型濾波器諧振電路6與啟動電路8、啟動控制電路11復用，即省略啟動電路8、啟動控制電路11。
權利要求1.一種調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，包括與高強度氣體放電燈(2)連接的氣體放電燈主迴路(12)、和氣體放電燈主迴路連接的控制電路(13)，其特徵在於所述的氣體放電燈主迴路是由低通濾波整流電路(3)、功率因數校正電路(4)、橋式逆變電路(5)、T型濾波器諧振電路(6)組成的；所述的控制電路是調光信號採樣電路(9)、頻率調製電路(10)、隔離驅動電路(7)、啟動控制電路(11)、啟動電路(8)組成的；所述的低通濾波整流電路(3)、功率因數校正電路(4)、橋式逆變電路(5)、T型濾波器諧振電路(6)，在工頻交流市電(1)和高強度氣體放電燈(2)之間順序連接；所述的調光信號採樣電路(9)連接頻率調製電路(10)，功率因數校正電路(4)連接頻率調製電路(10)，頻率調製電路(10)連接隔離驅動電路(7)，隔離驅動電路(7)連接橋式逆變電路(5)；所述的功率因數校正電路(4)連接啟動電路(8)，啟動電路(8)連接高強度氣體放電燈(2)；所述的高強度氣體放電燈(2)連接啟動控制電路(11)後，啟動控制電路(11)連接啟動電路(8)。
2.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的橋式逆變電路(5)為半橋式逆變電路由開關管(Q11、Q12)、電容器(C11)構成；上述開關管(Q11、Q12)的輸出端串聯，開關管(Q11、Q12)輸出端串聯的中端連接電容器(C11)一端，上述開關管(Q11、Q12)輸出端串聯的二端為輸入端，上述電容器(C11)另一端、開關管(Q11、Q12)輸出端串聯的二端中任一端為輸出端。
3.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的橋式逆變電路(5)為半橋式逆變電路由開關管(Q21、Q22)、電容器(C21、C22)構成；上述開關管(Q21)和開關管(Q22)輸出端串聯；上述電容器(C21)和電容器(C22)串聯；上述開關管(Q21、Q22)輸出端串聯二端與電容器(C21、C22)串聯二端並聯；上述開關管(Q21、Q22)輸出端串聯二端與電容器(C21、C22)串聯二端並聯的二端為輸入端；上述開關管(Q21、Q22)輸出端串聯的中端及電容器(C21、C22)串聯的中端為輸出端。
4.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的橋式逆變電路(5)為全橋式逆變電路由開關管(Q31、Q32、Q33、Q34)構成；上述開關管(Q31、Q32)輸出端串聯，開關管(Q33、Q34)輸出管串聯，開關管(Q31、Q32)輸出端串聯二端與開關管(Q33)、開關管(Q34)輸出端串聯二端並聯，上述開關管(Q31、Q32)輸出端串聯二端與開關管(Q33)、開關管(Q34)輸出端串聯二端並聯的二端為輸入端，上述開關管(Q31、Q32)輸出端串聯的中端、開關管(Q33、Q34)輸出端串聯的中端為輸出端。
5.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的T型濾波器諧振電路(6)由電感器(L1、L2)、電容器(C)構成；上述電容器(C)一端連接電感器(L1)一端、電感器(L2)一端，上述電感器(L1)另一端、電容器(C)另一端為輸入端，上述電感器(L2)另一端、電容器(C)另一端為輸出端。
6.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的啟動電路(8)由電阻器(R)、電容器(C1)、變壓器(T)、開關管(Q)構成，變壓器(T)原邊一端連接電阻器(R)一端、電容器(C1)一端，變壓器(T)原邊另一端連接開關管(Q)輸出端一端，開關管(Q)輸出端另一端連接電容器(C1)另一端，與電阻器(R)另一端為輸入端，變壓器(T)副邊二端為輸出端。
7.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的功率因數校正電路(4)輸出電流採樣點連接頻率調製電路(10)輸入端，調光信號採樣電路(9)輸出端連接頻率調製電路(10)另一輸入端，頻率調製信號電路(10)輸出端連接隔離驅動電路(7)輸入端，隔離驅動電路(7)輸出端連接橋式逆變電路(5)各開關管控制輸入端。
8.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的功率因數校正電路(4)輸出端連接啟動電路(8)輸入端，高強度氣體放電燈(2)電流採樣點連接啟動控制電路(11)輸入端，啟動控制電路(11)輸出端連接啟動電路(8)開關管(Q)控制輸入端，啟動電路(8)輸出端串聯連接高強度氣體放電燈(2)。
9.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的功率因數校正電路(4)輸出端連接啟動電路(8)輸入端，高強度氣體放電燈(2)電流採樣點連接啟動控制電路(11)輸入端，啟動控制電路(11)輸出端連接啟動電路(8)開關管(Q)控制輸入端，啟動電路(8)變壓器(T)副邊與T型濾波器諧振電路(6)電感器(L2)復用，即變壓器(T)副邊為電感器(L2)。
10.根據權利要求1所述的調光型高強度氣體放電燈用電子鎮流器，其特徵在於所述的橋式逆變電路(5)、T型濾波器諧振電路(6)與啟動電路(8)、啟動控制電路(11)復用，即省略啟動電路(8)、啟動控制電路(11)。
專利摘要本設計涉及一種用於高強度放電燈的調光型電子鎮流器。該電子鎮流器包括與高強度氣體放電燈連接的氣體放電燈主迴路、和氣體放電燈主迴路連接的控制電路。其中氣體放電燈主迴路由低通濾波整流電路、功率因數校正電路、橋式逆變電路、T型濾波器諧振電路組成；控制電路由調光信號採樣電路、頻率調製電路、隔離驅動電路、啟動控制電路、啟動電路組成。
文檔編號H05B41/38GK2770272SQ20042011900
公開日2006年4月5日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者姜軼峰, 陳敏, 黃秋凱, 沈淼森, 錢照明 申請人:浙江大學