泛光照明用氙燈電子整流器的製作方法
2023-08-06 11:06:11
專利名稱：泛光照明用氙燈電子整流器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子整流器，尤其是泛光照明用氙燈電子整流器。
背景技術：
氙燈又稱為氙氣復金屬滷化物燈、氙氣金滷燈。屬於高強度氣體放電燈， 所謂氣體放電燈就是對陰極電子給予相當能量，使其產生動能碰撞燈管內的氣 體原子，造成氣體原子放電，進而由電磁波輻射產生出光源。氙燈是在抗紫外
線石英玻璃管內填充約800 900kpa高壓氙氣和多種金屬滷化物。在18-23KV以 上的啟動高壓激勵下，自由電子在燈中電場的作用下獲得足夠的能量，去碰撞 原子，使其釋放出更多的自由電子，從而在燈內的氣體中發生雪崩放電，只要 外加電場一直持續，此雪崩放電現象就會一直持續，從而釋放出電磁波。最終達 到氣體放電發光的目的。
由於氙燈具有高發光效率；發光光譜的可見部分的能量分布與曰光最為接 近，具有良好的顯色性；同時燈管壽命較卣素燈長，因此35W短弧氙燈廣泛應 用於汽車前照燈照明。它的壽命是滷素燈的5倍，發光效率是同功率滷素燈的3 倍。同功率氙燈與室內照明和室外泛光照明燈具相比亦具有相當的優勢。
由於氙燈在汽車前照燈的廣泛應用，低壓直流供電(12VDC/24VDC)的氤燈 電子整流器技術方案成熟，成本適中。由於系統成本和技術難度等方面的原因， 小功率氙氣燈遲遲未能進入泛光照明領域。傳統的電子整流器是將開關電源部 分成熟電路和汽車用氙燈電子整流器電路拓撲簡單疊加，移植到民用照明。它 在系統成本和體積上不具有與現在通用光源相比較的優勢。同時還存在燈具和
整流器分離，難以集成在一起等問題。在民用照明領域的推廣存在障礙。
實用新型內容
為了克服現有電子整流器存在的不足，本實用新型提供一種新型的泛光照 明用氤燈電子整流器，這種泛光照明用氙燈電子整流器，使得小功率短弧氙燈 進入家庭照明成為可能。實現了氙氣燈應用於交流供電，低成本驅動的要求。 使得基於此電路拓撲的電子整流器具有較低的系統成本和較小的體積，使電子 整流器和氙燈集成在一起具有了可行性。
本實用新型解決其技術問題所釆用的技術方案是泛光照明用氙燈電子整 流器，其外邊有主體結構外殼，內有電源轉換器，下邊扣有外殼。在電子整流器 主電路板方框圖中左邊依次是電磁兼容單元、整流單元、單端反激脈寬調製、 全橋逆變單元、高壓點燈電路；全橋逆變單元的下面是中央控制單元。在中央
控制單元內部框圖中微控制器的上邊是燈電壓採樣電路，它下邊是燈電流採樣 電路，左邊是巿電電壓採樣電路，右邊是脈寬調製控制反饋調節和保護電路。
電子整流器的工作原理開機後，由PWM控制器反饋調節和保護電路6控制 輸出母線電壓，使其建立300-400V的負直流高壓，為點燈做好準備。高壓點燈 電路8在電壓升至火花開關的擊穿電壓後，依不同型號的氙燈，高壓變壓器T2 產生18-23KV的高壓脈衝，使氙燈內惰性氣體高壓電離。然後之前建立的 300-400V的負直流高壓迅速通過氙燈燈體放電，使氮燈順利地由輝光放電區過 渡到弧光放電區，點燈成功。冷燈啟功時，燈體溫度較低，燈壓亦較低。以35W D2S氙氣燈為例，點燈結束時燈壓約20V左右，此階段需fe制燈的峰值電流，典 型值小於2.6A。此時系統控制為恆流控制。電極溫度過低，會抑制電極的電子 發射能力，如果沒有足夠的電子發射而發生換向，可能導致斷弧。所以點燈結 束後需給每個電極約20mAS的電流時間積，使電極獲得足夠的電子發射能力。 一周期結東後改為高頻方波供電。隨著燈壓的升高，恆流控制在輸出功率到達
燈的用戶設定的最大限定功率(典型值小於75W)後，MCU中央控制單元9將系統 改為恆功率控制。隨著燈壓的繼續升高，MCU中央控制單元9逐步將輸出功率由 用戶設定的最大限定功率過渡到正常工作功率35W。功率過渡原則是在功率變 化期間，燈輸出亮度不應有明顯的變化。在本實施例中，電子整流器採用了拋 物線的功率變化曲線。系統在穩態釆用恆功率控制，系統具有完善的保護功能。
本實用新型的有益效果是，泛光照明用氙燈電子整流器，具有較低的系統 成本和較小的體積，實現了氙氣燈應用於交流供電，低成本驅動的要求。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是泛光照明用氙燈電子整流器的主視圖。
圖2是泛光照明用氙燈電子整流器的系統框圖。
圖3是泛光照明用氙燈電子整流器的中央控制單元內部框圖。
圖4是泛光照明用氙燈電子整流器的電氣原理圖。
圖中l.主體結構外殼，2.電源轉換器，3.外殼，4.電磁兼容單元，5.整流 單元，6.單端反激脈寬調製，,7.全橋逆變單元，8.高壓點燈電路，9.中央控制 單元，IO.微控制器，11.巿電電壓採樣電路，12.燈電壓採樣電路，13.燈電流 釆樣電路，14.脈寬調製控制反饋調節和保護電路。
具體實施方式
在圖l、 2、 3中，泛光照明用氙燈電子整流器，其上邊主體結構外殼(1) 內有電源轉換器(2)，下邊扣有外殼(3)。在電子整流器的框圖中左邊依次是 電磁兼容單元(4 )、整流單元(5 )、單端反激脈寬調製(6 )、全橋逆變單元(7 )、 高壓點燈電路(8)、全橋逆變單元的下面是中央控制單元(9)。在中央控制單 元內部框圖中微控制器(10)的上邊是燈電壓釆樣電路(12),它下邊是燈電流
採樣電路(13)，左邊是巿電電壓採樣電路(11)，右邊是脈寬調製控制反饋調 節和保護電路(14)。
在圖4中於巿電輸入輸出功率可編程的電路拓撲，包括依次連接的電磁兼 容濾波單元4;全橋整流電路5;單端反激脈寬調製DC/DC轉換器6;全橋逆變 單元7;高壓點燈電路8和MCU中央控制單元9。
其中電磁兼容濾波單元4由X電容Cx,共模抑制濾波器CM和Y電容Cyl和 Cy2組成；全橋整流單元5由整流橋BD和電解電容CE1將巿電整流濾波，Rl負 責系統掉電後洩放電解電容存儲的能量；單端反激脈寬調製DC/DC轉換器6由 單端反激變壓器Tl,開關管Sl,單片電流型PWMICU1,輸入高低壓關斷電路A， 輸出整流濾波電路，輔助電源電路C組成。其中R4、 R5和C4為U1提供啟動 電壓，D4、 C4為Ul提供正常工作電壓。其輸出母線電壓Vbus2是對地的負電壓， 以降低氙燈燈壁鈉離子的遷移率，從而保證氙燈的壽命；全橋逆變電路7由逆
變橋S廣Sn，燈電流取樣電阻Rs2和全橋驅動電路D組成。燈電流取樣電阻其理想
要求為精度小於2%，溫漂小於1000ppm的無感電阻；高壓點燈電路8由高壓變 壓器T2，點燈觸發電路組成。高壓變壓器的次級串聯在輸出電路中。觸發方式 為定時自動觸發，當氙燈點亮後，高壓點燈電路停止工作；中央控制單元9由 微控制器10和取樣控制電路組成。其中取樣電路分別為巿電電壓取樣電路 (11)，燈電壓釆樣電路(12)、燈電流釆樣電路(13)。控制電路為脈寬調製 控制反饋調節和保護電路14。中央控制單元9完成以下功能a.輸出功率調節； b.燈開路保護「 c.燈短路保護；d.燈壽命設置點保護；e.點燈失敗保護。
權利要求1、一種泛光照明用氙燈電子整流器，由主體結構外殼、電源轉換器、外殼、電磁兼容單元、整流單元、單端反激脈寬調製、全橋逆變單元、高壓點燈電路、中央控制單元、微控制器、市電電壓採樣電路、燈電壓採樣電路、燈電流採樣電路、脈寬調製控制反饋調節和保護電路組成，其特徵是它是上邊主體結構外殼(1)內有電源轉換器(2)，下邊扣有外殼(3)，在電子整流器中依次串聯有電磁兼容單元(4)、整流單元(5)、單端反激脈寬調製(6)、全橋逆變單元(7)、高壓點燈電路(8)，整流單元、單端反激脈寬調製、全橋逆變單元、高壓點燈電路的下面是中央控制單元(9)，在中央控制單元中微控制器(10)的上面連接有燈電壓採樣電路(12)，它下面連接有燈電流採樣電路(13)，左側連接有市電電壓採樣電路(11)，右側連接有脈寬調製控制反饋調節和保護電路(14)。
專利摘要一種泛光照明用氙燈電子整流器。它是外邊有主體結構外殼，內有電源轉換器，下邊扣有外殼。在電子整流器主電路板方框圖中左邊依次是電磁兼容單元、整流單元、單端反激脈寬調製、全橋逆變單元、高壓點燈電路；全橋逆變單元的下面是中央控制單元。在中央控制單元內部框圖中微控制器的上邊是燈電壓採樣電路，它下邊是燈電流採樣電路，左邊是市電電壓採樣電路，右邊是脈寬調製控制反饋調節和保護電路。這種泛光照明用氙燈電子整流器，具有較低的系統成本和較小的體積，實現了氙氣燈應用於交流供電，低成本驅動的要求。
文檔編號H05B41/28GK201191936SQ20082001704
公開日2009年2月4日 申請日期2008年1月23日 優先權日2008年1月23日
發明者李宗傑, 王玉軍, 田中林, 馬尚昆 申請人:德州三和電器有限公司