一種高壓氣體放電燈的控制方法及其高壓氣體放電燈的製作方法
2023-12-09 00:19:01
專利名稱：一種高壓氣體放電燈的控制方法及其高壓氣體放電燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一种放電燈的控制方法，尤其涉及一種延長燈泡使用壽命和提高光照度的高壓氣體放電燈的控制方法，並涉及一種採用了該高壓氣體放電燈的控制方法的高壓氣體放電燈。
背景技術：
現有技術中，一般對於高壓氣體放電燈的點火控制都採用通電立即燈火/點燈的方式，而並沒有考慮電網供電中可能出現的衝擊電流，或高壓氣體放電燈的升壓電路在剛上電時還沒有達到穩定狀態所出現的瞬間高電壓脈衝衝擊，而這種瞬間高電壓衝擊是屬於不可控制的，其高壓值往往會高於高壓氣體放電燈的燈泡兩端電極正常所允許的3500-5000VPP的電壓，那麼這樣就會造成燈泡每次點火都屬於過壓點火狀態，造成燈泡電極壽命縮短，無法達到燈泡的正常壽命就提前損壞。加之，現有技術中，高壓氣體放電燈主要採用電子鎮流方式的エ業照明，但電子鎮流方式依然存在很多問題，如電路複雜和多級電源調製勢必引起的多級損耗，以及為了減少電源體積，使用高頻瓷芯變壓器用於低頻的工作狀態，也導致系統效率低下；並且元器件發熱嚴重，器件由於長期處於高溫狀態，導致整體使用壽命短。特別是在高壓氣體放電燈的熱態吋，目前電子鎮流方式的控制並沒有任何的點火保護功能，沒有即時有效地對高壓氣體放電燈進行保護和控制，對於高壓氣體放電燈的燈泡電極損傷就特別嚴重，也就進ー步導致燈泡壽命的大大縮短。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是需要提供一種延長高壓氣體放電燈的燈泡使用壽命和提高光照度的高壓氣體 放電燈的控制方法，實現對高壓氣體放電燈的智能控制。對此，本發明提供ー種高壓氣體放電燈的控制方法，包括以下步驟
上電鎖死步驟，當高壓氣體放電燈的電源電路接上電時，先將高頻振蕩電路和振蕩觸發電路進行鎖死，使聞頻振蕩電路不工作；
延時點火步驟，進入初始延時狀態，等待預先設定的升壓穩定時間後，釋放高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使聞頻振蕩電路在穩定電壓狀態下開始振蕩；當聞壓氣體放電燈的電壓達到其燈泡的點火值時，燈泡電極兩端開始產生高壓電弧進而實現正常點亮。本發明的進ー步改進在於，所述預先設定的升壓穩定時間為I至3秒。所述高頻振蕩電路通過自激高頻振蕩實現對高壓氣體放電燈的驅動點火；所述振蕩觸發電路用於實現對聞頻振蕩電路實現關閉控制和啟動控制，用於實現對聞頻振蕩電路的起振觸發；本發明通過上電鎖死步驟和延時點火步驟實現延時點火的功能，首先當電源電路剛上電時，可以通過單片機先將半橋振蕩電路進行鎖死，並鎖死振蕩觸發電路，使高頻振蕩電路不工作，所述高頻振蕩電路為半橋振蕩電路；為了確保點火動作在可控的條件下進行，本發明在上電後立即進入初始延時狀態，待ト3秒後，高壓氣體放電燈的APFC升壓電路確保已經處於穩定狀態，此時，開始同時釋放以上鎖死的電路，即釋放高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使聞頻振蕩電路在穩定電壓狀態下開始振蕩，當電壓達到聞壓氣體放電燈的燈泡的點火值時，燈泡電極兩端自然就開始產生高壓電弧而進入正常點亮。因此，與現有技術相比，本發明能夠避免電網供電中可能出現的衝擊電流，也防止了高壓氣體放電燈的升壓電路在剛上電時還沒有達到穩定狀態所出現的瞬間高電壓脈衝衝擊，避免了過壓點火狀態的出現，保證高壓氣體放電燈的燈泡達到正常壽命。本發明的進ー步改進在於，還包括熱態延時保護步驟，當高壓氣體放電燈的燈泡處於開路、短路、燈泡老化或熱態時，將振蕩觸發電路和尚頻振蕩電路對地短路，使得聞頻振蕩電路立即停止振蕩並進入熱態延時狀態，等待預先設定的冷卻時間後，重新點火。所述高壓氣體放電燈的熱燈延時保護步驟，是指在高壓氣體放電燈的燈泡為熱燈狀態時，根據等待的預設冷卻時間之後，燈泡兩端電壓降了下來，燈泡的溫度也降低了，進而才對高壓氣體放電燈實現高頻驅動點火，避免在熱態時點火點不亮、甚至還損壞燈泡的弊端；所述預先設定的冷卻時間即為高壓氣體放電燈在熱態時的延時啟動的時間，可以預先設定，也可以根據對高壓氣體放電燈的反饋信號的分析進行控制。 高壓氣體放電燈在開路、短路、燈泡老化或熱態時是不適宜直接啟動的，尤其是在熱態時，需要等待燈泡溫度降低了方可以再次啟動，否則將會造成燈泡閃爍之後不亮，而這種閃爍對於燈泡的損傷是不可逆的，將大大減少其使用壽命。現有技術中，往往在燈泡熱態時便直接進行多次啟動，直到燈泡點亮為止，那麼，現有技術的這種啟動方式會由於啟動熱態時的燈泡，需要很高的電壓，電壓達到8000-10000V，這種過高的電壓勢必會使燈泡電極產生飛濺現象，導致燈泡電極過早的失效，或者多次產生的高壓導致鎮流器的驅動場效應管被擊穿而損壞等情況，使得高壓氣體放電燈完全被損壞，使用壽命短，功率損耗大，還進一步加劇了燈泡的溫度，形成惡性循環。本發明通過熱態延時保護步驟實現了對燈泡在開路、短路、燈泡老化或熱態時的延時啟動保護，直到預先設定的冷卻時間之後，再重新點火，便能夠很好地避免燈泡電極產生飛濺或燈泡被提前損壞的弊端，使高壓氣體放電燈的壽命大大的提高，溫升小，大幅度降低了不必要的熱能損耗。本發明的進ー步改進在於，還包括控制模塊，所述控制模塊包括單片機；在熱態延時保護步驟中，所述控制模塊通過單片機的兩個保護輸出端輸出高電平，該高電平通過外接的兩個場效應管將振蕩觸發電路和尚頻振蕩電路對地短路。本發明的進ー步改進在於，所述預先設定的冷卻時間為7分鐘。高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時，其啟動點火時的電流遠遠大於正常狀態下的電流，從而使通過高壓氣體放電燈的磁環電感的次級線圈電壓瞬間升高，當此耦合電壓升高到一定程度，達到高於單片機的預先設定值時，單片機的兩個保護輸出端將輸出高電平，通過外接的兩個場效應管(MOSFET)將高頻振蕩電路及振蕩觸發電路對地短路，從而使高頻振蕩電路立即停止工作，並鎖定此狀態進入7分鐘的熱態延時狀態，直到7分鐘後重新回到點火狀態，如此循環。由於上述熱燈延時保護步驟的設定，值得一提的是，單片機的預先設定值也很重要，預先設定值會在點火時，需要使得燈泡兩端電壓還沒有超過最高限制的5000V時就已經開始保護，使得高頻振蕩電路及高壓氣體放電燈得到安全的保護。
雖然，現有技術中高壓氣體放電燈的燈泡處於熱態時，也可以點火，但需要很高的電壓，經常的高壓點火會使電極產生飛濺而導致電極失效。本發明對點火電壓做了限制，該限制體現在單片機的預先設定值中，當燈泡在熱態時，確保高壓氣體放電燈的燈泡兩端高壓還沒有超過安全最高值5000V，因此，不會看到閃光的，同時也有效地對外接的場效應管(MOSFEI)提供了保護。本發明的進ー步改進在於，還包括功率調整步驟，所述功率調整步驟通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，進而控制高壓氣體放電燈的燈泡功率。本發明通過高壓氣體放電燈的磁環電感的次級線圈感應電壓來獲得高壓氣體放電燈的狀態，從而能夠在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對燈泡進行點火和正常運行狀態的監控；同時還通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓，即通過對高壓氣體放電燈的APFC輸出電壓進行調整，以達到對燈泡的輸出功率的控制，為實現高壓氣體放電燈的智能控制提供了基礎。 本發明的進ー步改進在幹，還包括控制中心和遠程控制接ロ，所述控制中心通過該遠程控制接ロ對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行自動調整，進而根據光照需求自動實現對高壓氣體放電燈的功率調整。優選地，所述高壓氣體放電燈的控制方法用於道路照明中，當到達夜晚預設時間或是檢測到路上車輛稀少後，控制中心自動通過遠程控制接ロ降低高壓氣體放電燈的輸出功率。本發明在道路照明中或是其他能夠分時間段的控制系統中，可以通過自動調節高壓氣體放電燈的輸出電壓，進而進ー步實現深夜自動降低燈泡功率等功能，該功能可以通過遠程控制接口和控制中心實現智能化的遠程控制，有利於在道路照明中自動實現能源消耗的節省，如與路況監控結合起來，在深夜或是路上車輛稀少的時間段，降低高壓氣體放電燈的輸出功率，直到車輛增多、夜晚預設時間已過或是高壓氣體放電燈關閉。本發明還提供ー種高壓氣體放電燈，所述高壓氣體放電燈採用了上述的高壓氣體放電燈的控制方法；所述高壓氣體放電燈包括
抗幹擾濾波模塊，所述抗幹擾濾波模塊用於提供穩定的交流電源，並抑制由於高頻振蕩電路所產生的尖脈衝對電網的幹擾；
升壓模塊，所述升壓模塊與抗幹擾濾波模塊相連接，用於提供穩定的直流電壓；
控制模塊，所述控制模塊與升壓模塊相連接，用於分析反饋信號，控制高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，調整升壓模塊的電壓輸出，實現對高壓氣體放電燈的熱燈延時啟動保護；
振蕩驅動模塊,所述振蕩驅動模塊與控制模塊相連接,通過高頻振蕩電路驅動高壓氣體放電燈。所述抗幹擾濾波模塊，給升壓模塊提供穩定的交流電源及抑制由於高頻振蕩電路所產生的尖脈衝對電網的幹擾；所述升壓模塊優選採用直流400V的APFC升壓電路，給振蕩驅動模塊提供了穩定的直流400V電壓；所述控制模塊包括單片機及外圍電路，主要負責對振蕩驅動模塊的反饋信號進行分析，並控制高頻振蕩電路、振蕩觸發電路以及升壓模塊的電壓輸出調整，通過對電壓輸出的調整便可以實現恆功率控制及定時調整功率，進而還能夠通過對反饋信號的分析實現對高壓氣體放電燈的熱燈延時保護步驟。所述高壓氣體放電燈的反饋信號可以通過高壓氣體放電燈的磁環電感的次級線圈來獲知，進而判斷高壓氣體放電燈的狀態是否處於開路、短路、燈泡老化或是熱態。與現有技術相比，本發明所述的高壓氣體放電燈，在現有的エ業照明的基礎上，實現不更換燈具，而只需直接替換高壓氣體放電燈的燈泡和電源便能夠實現高光效和節能的目的；本發明採用高頻驅動，工作頻率在7500KHz-8500KHZ，即能夠避開HID的聲共振頻段又能夠有效的減少元器件在電路中的損耗，具備可靠的熱燈延時啟動保護功能，使電源壽命大大的提高，大幅度降低了不必要的熱能損耗，所述HID即為High intensityDischarge,也就是高壓氣體放電燈。本發明所述控制模塊對振蕩驅動模塊的反饋信號進行分析，在高壓氣體放電燈處於開路、短路或熱燈狀態時，啟動熱燈延時啟動保護，實現熱態延時保護步驟，對振蕩驅動模塊的起振觸發進行關閉控制和啟動控制，該電路簡單容易實現，性能穩定，低溫升，並且還可以通過控制模塊的單片機輕鬆的實現自動調節功率；在道路照明中，還可以進ー步實現深夜自動降低功率，更進ー步節省能源的消耗；所述熱燈狀態即高壓氣體放電燈的燈泡在熱態時的狀態。與現有技術相比，本發明在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對燈泡進行點火和正常運行狀態的監控；同時還通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，以達到對燈泡的輸出功率的控制；而採用該控制方法的高壓氣體放電燈更是實現了低成本、高光效、低損耗以及使用壽命長的要求，該高壓氣體放電燈的光效遠高於目前的鈉燈、金滷燈和大功率LED燈，對推動節能減排及提高社會經濟效益具有重大意義。本發明所述高壓氣體放電燈的溫升小，因此完全可以將電源密封在高壓氣體放電燈之內而不燒毀燈泡，實現點火和供電一體化的高壓氣體放電燈，進而使得整個高壓氣體放電燈的體積小，能耗小；而因為電源的能耗小，因此，該高壓氣體放電燈的光照度也比現有技術大大提聞。
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本發明的進ー步改進在於，所述控制模塊包括單片機U2，所述控制模塊包括如下步驟
控制模塊通過單片機U2採集並分析振蕩驅動模塊的反饋繞組L6A的反饋信號，當高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱燈狀態時，高頻振蕩電路中的電壓會升高，從而使通過繞組L6的電流增加，反饋繞組L6A兩端電壓也升高，通過控制模塊的整流濾波單元後，電容C15上的電壓也升高；
直至電壓升高到足以擊穿穩壓管ZD8時，單片機U2的管腳P2. 4得到高電平，單片機U2進入熱態延時狀態並開始計吋，同時將管腳PO. 0置低，管腳Pl. 0和管腳P5. 4置高，使場效應管F4和場效應管F5導通，通過ニ極管D2和ニ極管D6關閉高頻振蕩電路及關閉振蕩觸發電路，所述振蕩觸發電路包括電容C12、電阻R8和雙向ニ極管DBl ；
等待預預先設定的冷卻時間後，釋放振蕩觸發電路，觸發高頻振蕩電路實現對高壓氣體放電燈的點火。所述控制模塊根據振蕩驅動模塊的反饋繞組L6A對高壓氣體放電燈的狀態進行監控；所述控制模塊的整流濾波單元包括ニ極管D3、電阻R10、ニ極管D4和電容C15，所述ニ極管D3和ニ極管D4分別於電阻RlO的兩端相連接，所述電阻RlO通過電容C15接地；所述場效應管F4和場效應管F5分別用於控制振蕩驅動模塊的關閉和啟動，當單片機U2進入熱態延時狀態並開始計時後，場效應管F4和場效應管F5均工作，並在等待預設冷卻時間後關閉啟動控制迴路的場效應管，實現對高壓氣體放電燈的點火。本發明所述高頻振蕩電路的振蕩工作過程如下
在接上高壓氣體放電燈後，接上市電，通過電阻R9、穩壓管ZD7和電容C14給控制模塊的單片機U2提供DC5V的電源，使單片機U2進入正常的工作狀態；
單片機U2的管腳PO. 0輸出正電平，使場效應管F6導通，給升壓模塊的單片機Ul提供一個正確的反饋電壓，進而通過升壓模塊的工作給振蕩驅動模塊提供一個穩定的DC400V電壓；
單片機U2的管腳Pl. 0輸出低電平，使場效應管F4關閉處於高阻狀態，ニ極管D2沒有電流通過處於懸空狀態，穩定的DC400V電壓通過電容C13、電感L3、電容C9和電阻8對電容C12進行充電，同時單片機U2的管腳P5. 4輸出低電平，使場效應管F5和ニ極管D6處於高阻狀態，當電容C12的電壓上升到高於觸發管DBl的觸發電壓時，電容C12上的電壓通過觸發管DBl、繞組L5A和電阻R16釋放，在繞組L5A上獲得了啟動電流，進而使得振蕩驅動模塊開始自激高頻震蕩。本發明所述振蕩驅動模塊包括一個三個繞組的偶合變壓器L5，所述偶合變壓器L5包括繞組L5A、繞組L5B和繞組L5C ;其中，繞組L5C、電容C10、電阻R6和場效應管F2，以及繞組L5B、電容CU、電阻R7和場效應管F3分別組成半橋輸出電路，這兩路半橋輸出電路分別通過電容C19和繞組L6B對電容C21和電容C22進行充電；然後，通過電容C20給繞組L5A提供電壓；當電容C21和電容C22的兩端電壓升高到額定電壓值時，電容C21和電容C22上的電壓將通過繞組L7A對高壓氣體放電燈進行釋放，實現點火。本發明的有益效果在於，所述高壓氣體放電燈的控制方法在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對 燈泡進行點火和正常運行狀態的監控，延長高壓氣體放電燈的使用壽命和提高光照度，同時還通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，以達到對燈泡的輸出功率的控制；而採用該控制方法的高壓氣體放電燈更是實現了低成本、高光效、低損耗以及使用壽命長的需求，該高壓氣體放電燈的光效遠高於目前的鈉燈、金滷燈和大功率LED燈，對推動節能減排及提高社會經濟效益具有重大意義，由於溫升小，因此該高壓氣體放電燈完全可以將電源密封在高壓氣體放電燈之內而不燒毀燈泡，實現點火和供電一體化的高壓氣體放電燈，進而使得整個高壓氣體放電燈的體積更小。
圖1是本發明一種實施例的工作流程示意 圖2是本發明另ー種實施例的電路連接示意 圖3是本發明另ー種實施例的抗幹擾濾波模塊的電路連接示意 圖4是本發明另ー種實施例的升壓模塊的電路連接示意 圖5是本發明另ー種實施例的控制模塊的電路連接示意 圖6是本發明另ー種實施例的振蕩驅動模塊的電路連接示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的較優的實施例作進ー步的詳細說明
實施例1 :
本例提供ー種高壓氣體放電燈的控制方法，包括以下步驟
上電鎖死步驟，當高壓氣體放電燈的電源電路接上電時，先將高頻振蕩電路和振蕩觸發電路進行鎖死，使聞頻振蕩電路不工作；
延時點火步驟，進入初始延時狀態，等待預先設定的升壓穩定時間後，釋放高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使聞頻振蕩電路在穩定電壓狀態下開始振蕩；當聞壓氣體放電燈的電壓達到其燈泡的點火值時，燈泡電極兩端開始產生高壓電弧進而實現正常點亮。本例的進ー步改進在於，所述預先設定的升壓穩定時間為I至3秒。所述高頻振蕩電路通過自激高頻振蕩實現對高壓氣體放電燈的驅動點火；所述振蕩觸發電路用於實現對聞頻振蕩電路實現關閉控制和啟動控制，用於實現對聞頻振蕩電路的起振觸發；本例通過上電鎖死步驟和延時點火步驟實現延時點火的功能，首先當電源電路剛上電時，可以通過單片機先將半橋振蕩電路進行鎖死，並鎖死振蕩觸發電路，使高頻振蕩電路不工作，所述高頻振蕩電路為半橋振蕩電路；為了確保點火動作在可控的條件下進行，本例在上電後立即進入初始延時狀態，待1-3秒後，高壓氣體放電燈的APFC升壓電路確保已經處於穩定狀態，此時，開始同時釋放以上鎖死的電路，即釋放高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使高頻振蕩電路在穩定電壓狀態下開始振蕩，當電壓達到高壓氣體放電燈的燈泡的點火值時，燈泡電極兩端自然就開始產生高壓電弧而進入正常點亮。因此，與現有技術相比，本例能夠避免電網供電中可能出現的衝擊電流，也防止了高壓氣體放電燈的升壓電路在剛上電時還沒有達到穩定狀態所出現的瞬間高電壓脈衝衝擊，避免了過壓點火狀態的出現，保證高壓氣體放電燈的燈泡達到正常壽命。實施例2
如圖1所示，在實施例1的基礎上，本例還包括熱態延時保護步驟，當高壓氣體放電燈的燈泡處於開路、短路、燈泡老化或熱態時，將振蕩觸發電路和高頻振蕩電路對地短路，使得高頻振蕩電路立即停止振蕩並進入熱態延時狀態，等待預先設定的冷卻時間後，重新點火。所述高壓氣體放電燈的熱燈延時保護步驟，是指在高壓氣體放電燈的燈泡為熱燈狀態時，根據等待的預設冷卻時間之後，燈泡兩端電壓降了下來，燈泡的溫度也降低了，進而才對高壓氣體放電燈實現高頻驅動點火，避免在熱態時點火點不亮、甚至還損壞燈泡的弊端；所述預先設定的冷卻時間即為高壓氣體放電燈在熱態時的延時啟動的時間，可以預先設定，也可以根據對高壓氣體放電燈的反饋信號的分析進行控制。 高壓氣體放電燈在開路、短路、燈泡老化或熱態時是不適宜直接啟動的，尤其是在熱態時，需要等待燈泡溫度降低了方可以再次啟動，否則將會造成燈泡閃爍之後不亮，而這種閃爍對於燈泡的損傷是不可逆的，將大大減少其使用壽命。現有技術中，往往在燈泡熱態時便直接進行多次啟動，直到燈泡點亮為止，那麼，現有技術的這種啟動方式會由於啟動熱態時的燈泡，需要很高的電壓，電壓達到8000-10000V，這種過高的電壓勢必會使燈泡電極產生飛濺現象，導致燈泡電極過早的失效，或者多次產生的高壓導致鎮流器的驅動場效應管被擊穿而損壞等情況，使得高壓氣體放電燈完全被損壞，使用壽命短，功率損耗大，還進一步加劇了燈泡的溫度，形成惡性循環。
本例通過熱態延時保護步驟實現了對燈泡在開路、短路、燈泡老化或熱態時的延時啟動保護，直到預先設定的冷卻時間之後，再重新點火，便能夠很好地避免燈泡電極產生飛濺或燈泡被提前損壞的弊端，使高壓氣體放電燈的壽命大大的提高，溫升小，大幅度降低了不必要的熱能損耗。本例的進ー步改進在於，還包括控制模塊，所述控制模塊包括單片機；在熱態延時保護步驟中，所述控制模塊通過單片機的兩個保護輸出端輸出高電平，該高電平通過外接的兩個場效應管將振蕩觸發電路和尚頻振蕩電路對地短路。本例的進ー步改進在於，所述預先設定的冷卻時間為7分鐘。高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時，其啟動點火時的電流遠遠大於正常狀態下的電流，從而使通過高壓氣體放電燈的磁環電感的次級線圈電壓瞬間升高，當此耦合電壓升高到一定程度，達到高於單片機的預先設定值時，單片機的兩個保護輸出端將輸出高電平，通過外接的兩個場效應管(MOSFET)將高頻振蕩電路及振蕩觸發電路對地短路，從而使高頻振蕩電路立即停止工作，並鎖定此狀態進入7分鐘的熱態延時狀態，直到7分鐘後重新回到點火狀態，如此循環。由於上述熱燈延時保護步驟的設定，值得一提的是，單片機的預先設定值也很重要，預先設定值會在點火時，需要使得燈泡兩端電壓還沒有超過最高限制的5000V時就已經開始保護，使得高頻振蕩電路及高壓氣體放電燈得到安全的保護。雖然，現有技術中高壓氣體放電燈的燈泡處於熱態時，也可以點火，但需要很高的電壓，經常的高壓點火會使電極產生飛濺而導致電極失效。本例對點火電壓做了限制，該限制體現在單片機的預先設定值中，當燈泡在熱態時，確保高壓氣體放電燈的燈泡兩端高壓還沒有超過安全最高值5000V，因此，不會看到閃光的，同時也有效地對外接的場效應管(MOSFEI)提供了保護。實施例3
在實施例1或2的基礎上，本例還包括功率調整步驟，所述功率調整步驟通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，進而控制高壓氣體放電燈的燈泡功率。本例通過高壓氣體放電燈的磁環電感的次級線圈感應電壓來獲得高壓氣體放電燈的狀態，從而能夠在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對燈泡進行點火和正常運行狀態的監控；同時還通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓，即通過對高壓氣體放電燈的APFC輸出電壓進行調整，以達到對燈泡的輸出功率的控制，為實現高壓氣體放電燈的智能控制提供了基礎。 本例的進ー步改進在幹，還包括控制中心和遠程控制接ロ，所述控制中心通過該遠程控制接ロ對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行自動調整，進而根據光照需求自動實現對高壓氣體放電燈的功率調整。優選地，所述高壓氣體放電燈的控制方法用於道路照明中，當到達夜晚預設時間或是檢測到路上車輛稀少後，控制中心自動通過遠程控制接ロ降低高壓氣體放電燈的輸出功率。本例在道路照明中或是其他能夠分時間段的控制系統中，可以通過自動調節高壓氣體放電燈的輸出電壓，進而進ー步實現深夜自動降低燈泡功率等功能，該功能可以通過遠程控制接口和控制中心實現智能化的遠程控制，有利於在道路照明中自動實現能源消耗的節省，如與路況監控結合起來，在深夜或是路上車輛稀少的時間段，降低高壓氣體放電燈的輸出功率，直到車輛增多、夜晚預設時間已過或是高壓氣體放電燈關閉。實施例4
如圖2所示，本例還提供ー種高壓氣體放電燈，所述高壓氣體放電燈採用了上述的高壓氣體放電燈的控制方法；所述高壓氣體放電燈包括
抗幹擾濾波模塊10，所述抗幹擾濾波模塊10用於提供穩定的交流電源，並抑制由於高頻振蕩電路所產生的尖脈衝對電網的幹擾；
升壓模塊20，所述升壓模塊20與抗幹擾濾波模塊10相連接，用於提供穩定的直流電
壓；
控制模塊30，所述控制模塊30與升壓模塊20相連接，用於分析反饋信號，控制高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，調整升壓模塊20的電壓輸出，實現對高壓氣體放電燈的熱燈延時啟動保護；
振蕩驅動模塊40，所述振蕩驅動模塊40與控制模塊30相連接，通過高頻振蕩電路驅動高壓氣體放電燈。其中，抗幹擾濾波模塊10的電路連接示意圖如圖3所示；升壓模塊20的電路連接示意圖如圖4所示；控制模塊30的電路連接示意圖如圖5所示；振蕩驅動模塊40的電路連接示意圖如圖6所示。本例的進ー步改進在於，所述控制模塊30還包括遠程控制接ロ 301，所述控制模塊30對升壓模塊20進行功率調整和電壓調整共用該遠程控制接ロ 301，所述控制模塊30通過調整電壓同時實現對功率的調整。通過遠程控制接ロ 301，本例能夠通過場效應管F6實現可調功率以及恆功率的控制，並通過與單片機U2接ロ的相互配合，還可以實現遠程控制和診斷功能。所述抗幹擾濾波模塊10，給升壓模塊20提供穩定的交流電源及抑制由於高頻振蕩電路所產生的尖脈衝對電網的幹擾；所述升壓模塊20優選採用直流400V的APFC升壓電路，給振蕩驅動模塊40提供了穩定的直流400V電壓；所述控制模塊30包括單片機及外圍電路,主要負責對振蕩驅動模塊40的反饋信號進行分析，並控制高頻振蕩電路、振蕩觸發電路以及升壓模塊20的電壓輸出調整，通過對電壓輸出的調整便可以實現恆功率控制及定時調整功率，進而還能夠通過對反饋信號的分析實現對高壓氣體放電燈的熱燈延時保護步驟。所述高壓氣體放電燈的反饋信號可以通過高壓氣體放電燈的磁環電感的次級線圈來獲知，進而判斷高壓氣體放電燈的狀態是否處於開路、短路、燈泡老化或是熱態。與現有技術相比，本例所述的高壓氣體放電燈，在現有的エ業照明的基礎上，實現不更換燈具，而只需直接替換高壓氣體放電燈的燈泡和電源便能夠實現高光效和節能的目的；本例採用高頻驅動，工作頻率在7500KHz-8500KHZ，即能夠避開HID的聲共振頻段又能夠有效的減少兀器件在電路中的損耗，具備可果的熱燈延時啟動保護功能，使電源壽命大大的提高，大幅度降低了不必要的熱能損耗，所述HID即為High intensity Discharge,也就是高壓氣體放電燈。本例所述控制模塊30對振蕩驅動模塊40的反饋信號進行分析，在高壓氣體放電燈處於開路、短路或熱燈狀態時，啟動熱燈延時啟動保護，實現熱態延時保護步驟，對振蕩驅動模塊40的起振觸發進行關閉控制和啟動控制，該電路簡單容易實現，性能穩定，低溫升，並且還可以通過控制模塊30的單片機輕鬆的實現自動調節功率；在道路照明中，還可以進ー步實現深夜自動降低功率，更進ー步節省能源的消耗；所述熱燈狀態即高壓氣體放電燈的燈泡在熱態時的狀態。與現有技術相比，本例在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對燈泡進行點火和正常運行狀態的監控；同時還通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，以達到對燈泡的輸出功率的控制；而採用該控制方法的高壓氣體放電燈更是實現了低成本、高光效、低損耗以及使用壽命長的要求，該高壓氣體放電燈的光效遠高於目前的鈉燈、金滷燈和大功率LED燈，對推動節能減排及提高社會經濟效益具有重大意義。本例所述高壓氣體放電燈的溫升小，因此完全可以將電源密封在高壓氣體放電燈之內而不燒毀燈泡，實現點火和供電一體化的高壓氣體放電燈，進而使得整個高壓氣體放電燈的體積小，能耗小；而因為電源的能耗小，因此，該高壓氣體放電燈的光照度也比現有技術大大提聞。本例所述控制模塊30包括單片機U2，所述控制模塊30優選包括如下步驟
控制模塊30通過單片機U2採集並分析振蕩驅動模塊40的反饋繞組L6A的反饋信號，當高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱燈狀態時，高頻振蕩電路中的電壓會升高，從而使通過繞組L6的電·流增加，反饋繞組L6A兩端電壓也升高，通過控制模塊30的整流濾波單元後，電容C15上的電壓也升高；
直至電壓升高到足以擊穿穩壓管ZD8時，單片機U2的管腳P2. 4得到高電平，單片機U2進入熱態延時狀態並開始計吋，同時將管腳PO. 0置低，管腳Pl. 0和管腳P5. 4置高，使場效應管F4和場效應管F5導通，通過ニ極管D2和ニ極管D6關閉高頻振蕩電路及關閉振蕩觸發電路，所述振蕩觸發電路包括電容C12、電阻R8和雙向ニ極管DBl ；
等待預預先設定的冷卻時間後，釋放振蕩觸發電路，觸發高頻振蕩電路實現對高壓氣體放電燈的點火。所述控制模塊30根據振蕩驅動模塊40的反饋繞組L6A對高壓氣體放電燈的狀態進行監控；所述控制模塊30的整流濾波單元包括ニ極管D3、電阻R10、ニ極管D4和電容C15，所述ニ極管D3和ニ極管D4分別於電阻RlO的兩端相連接，所述電阻RlO通過電容C15接地；所述場效應管F4和場效應管F5分別用於控制振蕩驅動模塊40的關閉和啟動，當單片機U2進入熱態延時狀態並開始計時後，場效應管F4和場效應管F5均工作，並在等待預設冷卻時間後關閉啟動控制迴路的場效應管，實現對高壓氣體放電燈的點火。本例所述高頻振蕩電路的振蕩工作過程如下
在接上高壓氣體放電燈後，接上市電，通過電阻R9、穩壓管ZD7和電容C14給控制模塊30的單片機U2提供DC5V的電源，使單片機U2進入正常的工作狀態；
單片機U2的管腳PO. 0輸出正電平，使場效應管F6導通，給升壓模塊20的單片機Ul提供一個正確的反饋電壓，進而通過升壓模塊20的工作給振蕩驅動模塊40提供一個穩定的DC400V電壓；
單片機U2的管腳Pl. 0輸出低電平，使場效應管F4關閉處於高阻狀態，ニ極管D2沒有電流通過處於懸空狀態，穩定的DC400V電壓通過電容C13、電感L3、電容C9和電阻8對電容C12進行充電，同時單片機U2的管腳P5. 4輸出低電平，使場效應管F5和ニ極管D6處於高阻狀態，當電容C12的電壓上升到高於觸發管DBl的觸發電壓時，電容C12上的電壓通過觸發管DBl、繞組L5A和電阻R16釋放，在繞組L5A上獲得了啟動電流，進而使得振蕩驅動模塊40開始自激高頻震蕩。本例所述振蕩驅動模塊40包括一個三個繞組的偶合變壓器L5，所述偶合變壓器L5包括繞組L5A、繞組L5B和繞組L5C ;其中，繞組L5C、電容C10、電阻R6和場效應管F2，以及繞組L5B、電容CU、電阻R7和場效應管F3分別組成半橋輸出電路，這兩路半橋輸出電路分別通過電容C19和繞組L6B對電容C21和電容C22進行充電；然後，通過電容C20給繞組L5A提供電壓；當電容C21和電容C22的兩端電壓升高到額定電壓值時，電容C21和電容C22上的電壓將通過繞組L7A對高壓氣體放電燈進行釋放，實現點火。本例的有益效果在於，所述高壓氣體放電燈的控制方法在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對燈泡進行點火和正常運行狀態的監控，延長高壓氣體放電燈的使用壽命和提高光照度，同時還通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，以達到對燈泡的輸出功率的控制；而採用該控制方法的高壓氣體放電燈更是實現了低成本、高光效、低損耗以及使用壽命長的需求，該高壓氣體放電燈的光效遠高於目前的鈉燈、金滷燈和大功率LED燈，對推動節能減排及提高社會經濟效益具有重大意義，由於溫升小，因此該高壓氣體放電燈完全可以將電源密封在高壓氣體放電燈之內而不燒毀燈泡，實現點火和供電一體化的高壓氣體放電燈，進而使得整個高壓氣體放電燈的體積更小。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟上電鎖死步驟，當高壓氣體放電燈的電源電路接上電時，先將高頻振蕩電路和振蕩觸發電路進行鎖死，使聞頻振蕩電路不工作；延時點火步驟，進入初始延時狀態，等待預先設定的升壓穩定時間後，釋放高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使聞頻振蕩電路在穩定電壓狀態下開始振蕩；當聞壓氣體放電燈的電壓達到其燈泡的點火值時，燈泡電極兩端開始產生高壓電弧進而實現正常點亮。
2.根據權利要求1所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，所述預先設定的升壓穩定時間為I至3秒。
3.根據權利要求1或2所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，還包括熱態延時保護步驟，當高壓氣體放電燈的燈泡處於開路、短路、燈泡老化或熱態時，將振蕩觸發電路和聞頻振蕩電路對地短路，使得聞頻振蕩電路立即停止振蕩並進入熱態延時狀態，等待預先設定的冷卻時間後，重新點火。
4.根據權利要求3所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，還包括控制模塊，所述控制模塊包括單片機；在熱態延時保護步驟中，所述控制模塊通過單片機的兩個保護輸出端輸出高電平，該高電平通過外接的兩個場效應管將振蕩觸發電路和高頻振蕩電路對地短路。
5.根據權利要求3所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，所述預先設定的冷卻時間為7分鐘。
6.根據權利要求3所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，還包括功率調整步驟，所述功率調整步驟通過對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行調整，進而控制高壓氣體放電燈的燈泡功率。
7.根據權利要求6所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，還包括控制中心和遠程控制接口，所述控制中心通過該遠程控制接口對高壓氣體放電燈的輸出電壓進行自動調整,進而根據光照需求自動實現對高壓氣體放電燈的功率調整。
8.根據權利要求7所述的高壓氣體放電燈的控制方法，其特徵在於，所述高壓氣體放電燈的控制方法用於道路照明中，當到達夜晚預設時間或是檢測到路上車輛稀少後，控制中心自動通過遠程控制接口降低高壓氣體放電燈的輸出功率。
9.一種高壓氣體放電燈，其特徵在於，所述高壓氣體放電燈採用了權利要求1至8任意一項所述的高壓氣體放電燈的控制方法；所述高壓氣體放電燈包括抗幹擾濾波模塊，所述抗幹擾濾波模塊用於提供穩定的交流電源，並抑制由於高頻振蕩電路所產生的尖脈衝對電網的幹擾；升壓模塊，所述升壓模塊與抗幹擾濾波模塊相連接，用於提供穩定的直流電壓；控制模塊，所述控制模塊與升壓模塊相連接，用於分析反饋信號，控制高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，調整升壓模塊的電壓輸出，實現對高壓氣體放電燈的熱燈延時啟動保護；振蕩驅動模塊,所述振蕩驅動模塊與控制模塊相連接,通過高頻振蕩電路驅動高壓氣體放電燈。
10.根據權利要求9所述的射頻式的高壓氣體放電燈，其特徵在於，所述控制模塊包括單片機U2，所述控制模塊包括如下步驟控制模塊通過單片機U2採集並分析振蕩驅動模塊的反饋繞組L6A的反饋信號，當高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱燈狀態時，高頻振蕩電路中的電壓會升高，從而使通過繞組L6的電流增加，反饋繞組L6A兩端電壓也升高，通過控制模塊的整流濾波單元後，電容C15上的電壓也升高；直至電壓升高到足以擊穿穩壓管ZD8時，單片機U2的管腳P2. 4得到高電平，單片機U2進入熱態延時狀態並開始計時，同時將管腳PO. O置低，管腳Pl. O和管腳P5. 4置高，使場效應管F4和場效應管F5導通，通過二極體D2和二極體D6關閉高頻振蕩電路及關閉振蕩觸發電路，所述振蕩觸發電路包括電容C12、電阻R8和雙向二極體DBl ；等待預預先設定的冷卻時間後，釋放振蕩觸發電路，觸發高頻振蕩電路實現對高壓氣體放電燈 的點火。
全文摘要
本發明提供一種高壓氣體放電燈的控制方法及其高壓氣體放電燈，所述高壓氣體放電燈的控制方法包括以下步驟上電鎖死步驟，上電時，先鎖死高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使高頻振蕩電路不工作；延時點火步驟，進入初始延時狀態，等待預先設定的升壓穩定時間後，釋放高頻振蕩電路和振蕩觸發電路，使高頻振蕩電路在穩定電壓狀態下開始振蕩；當高壓氣體放電燈的電壓達到點火值時，其燈泡電極兩端開始產生高壓電弧進而實現正常點亮。本發明在實現延時點火功能的基礎上，很好地在高壓氣體放電燈處於開路、短路、燈泡老化或熱態時實現熱態延時保護步驟，進而能夠有效的對燈泡進行點火和正常運行狀態的監控，延長高壓氣體放電燈的使用壽命和提高光照度。
文檔編號H05B41/292GK103037604SQ20131000106
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月4日 優先權日2013年1月4日
發明者蔡錫然 申請人:深圳市寶安區西鄉啟駿電子廠