專利名稱：一種無公害放電燈電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電子產(chǎn)品，特別是涉及放電燈電源的一種電子產(chǎn)品，適用于霓虹燈、熒光燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。
上述這些燈在發(fā)明之初應(yīng)用時，都是在220V，50HZ工業(yè)電源下，設(shè)計(jì)出觸發(fā)、鎮(zhèn)流和變壓的變壓器，其設(shè)備一般都比較笨重，功率因數(shù)低，效率不高，燈泡壽命短。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)整流逆變技術(shù)，使觸發(fā)、鎮(zhèn)流和變壓都在高頻下進(jìn)行，能把220V、50HZ電源轉(zhuǎn)換為新電源，其產(chǎn)品重量有所減輕，效率也有所提高。即使這樣，現(xiàn)有技術(shù)如電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)品仍然存在功率因數(shù)低、諧波大、燈泡使用壽命短的缺陷，尤其是功率因數(shù)低，諧波大引起對工業(yè)電網(wǎng)的公害。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，采用前置功率因數(shù)控制電路和PWM脈寬調(diào)制電路與半橋式逆變電路共同形成一個獨(dú)立的通用電源。其電路的輸入是220V、50HZ的工業(yè)網(wǎng)路電壓，輸出兩組電壓一組是穩(wěn)定的直流電壓(電壓是Uo)；另一組是由c、d兩端輸出的高頻方波電壓(其幅值是 )，輸出功率可做到2kw；在同一總的發(fā)明構(gòu)思下，即在上述的獨(dú)立的放電燈通用電源基礎(chǔ)上，與放電燈配套電路，即觸發(fā)、鎮(zhèn)流電路或高頻變壓器，分別進(jìn)行組合，使一種電源應(yīng)用到多種放電燈。
上述放電燈配套電路是指熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈以及霓虹燈的配套電路。獨(dú)立的放電燈通用電源，可拖動一個放電燈或一組串聯(lián)霓虹燈配套電路，形成“一拖一方式”的系列產(chǎn)品；也可以拖動多個同一種放電燈配套電路，形成“一拖多方式”的系列產(chǎn)品。發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是對于“一拖一”產(chǎn)品，通用電源電路與放電燈配套電路，共同封裝在一個殼體內(nèi)。對于“一拖多”產(chǎn)品，放電燈配套電路(指熒光燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈)則可按照GB/T-17263的要求封裝在標(biāo)準(zhǔn)通用螺旋口燈頭上；而通用電源可單獨(dú)塑封為一個獨(dú)立產(chǎn)品，以拖動上述多個一體化的放電燈。對于霓虹燈配套變壓器也可經(jīng)過防水、防潮、絕緣處理后，做成一個可安裝在戶外的一種獨(dú)立變壓器，一個通用電源可拖動多個變壓器。這樣，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，不論是哪種方式，都會使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單化、一體化，安裝方便，體積小，便于維護(hù)，成本下降。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)比，其顯著的效果主要是對220V，50HZ工業(yè)電網(wǎng)而言，可以做到功率因數(shù)達(dá)到≥0.995，諧波總量小于5％，可以稱為“無公害放電燈電源”，電壓允許波動±20％，提高效率20％；對輸出放電燈而言，燈的壽命大大延長，無閃爍；是一種環(huán)保節(jié)能型、可持續(xù)發(fā)展的電子產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的放電燈通用電源電路如

圖1所示，是由“前置功率因數(shù)控制器”電路和“PWM脈寬調(diào)制器”電路[10]和半橋式逆變電路[20]兩部分構(gòu)成。“前置功率因數(shù)控制器”電路和“PWM脈寬調(diào)制器”電路，是以集成電路芯片IC1、和IC2為核心，IC1選用的是MC33262(或MC34262)，IC2選用TL494；MC33262的工作電源Ucc是管腳8，管腳6是地GND，Ucc的大小由電阻R6和電容C4及內(nèi)部電路的穩(wěn)壓管來決定；由二極管D1-D4整流后的電壓，其波形是220V，50HZ外加電壓正弦半波的脈動電壓，經(jīng)由電阻R5和R3的分壓，從管腳3輸入，其電壓瞬時值正好反映了外加電壓的最大值和零點(diǎn)；對通過升壓變壓器LB1電流的檢測是由電阻R4測得的“電流達(dá)到峰值”的信息由管腳5獲得；對輸出電壓Uo的檢測是經(jīng)由電阻R2和R1組成的分壓電路，通過管腳1獲得，與管腳2連接的電容C1對其進(jìn)行濾波；在上述六個管腳，即工作電源管腳8，6和輸入信息管腳3，5，1，2的相互配合下，每當(dāng)管腳3檢測出外加電壓為零的信息時，將驅(qū)動場效應(yīng)管T，通過管腳7導(dǎo)通，LB1變壓器的電流上升，形成“充磁”；當(dāng)管腳5測得電流已達(dá)峰值，場效應(yīng)管T關(guān)斷，LB1通過“放磁”向二極管D5的后邊負(fù)載和電容C3送電；而電流降至零時，由管腳4測出“電流過零”，于是通過管腳7又使T導(dǎo)通，如此循環(huán)，使LB1不斷地“充磁”和“放磁”。在LB1中流過的電流，以微秒級系列鋸齒波出現(xiàn)，而這系列電流脈沖，其“包絡(luò)線”正好與外加電壓同相位，其電流的平均值也正好與外加電壓同相位，可做到功率因數(shù)接近于1，輸入電流的諧波也相應(yīng)減少。
IC2芯片TL494的工作電源主要由電阻R12、穩(wěn)壓管DW、三極管To、二級管D7和電容C8組成，形成一個“自舉式”輔助電源，引至IC2的管腳7，設(shè)計(jì)為12-25伏；IC2管腳2、13、14、15，在圖中以A表示，均為TL494的5伏參考電壓，而B點(diǎn)則表示IC2的管腳1、7、9、10、16，均為TL494的地線；由電阻R9和電容C7組成緩起動電路；電位計(jì)RW通過管腳3可以調(diào)節(jié)輸出的方波脈寬，而管腳8和11，在上拉電阻R10、R11的作用下，由a、b兩點(diǎn)向下一級電路提供不同頻率的方波，其頻率由電阻R8和電容C6決定；圖1的[20]電路是在經(jīng)由電路[10]整流后，再逆變成高頻方波電壓的電路，由場效應(yīng)管T1和T2，電容C10、C11組成半橋式逆變電路。a點(diǎn)的方波通過隔離變壓器LB2去驅(qū)動T1，b點(diǎn)的方波則直接驅(qū)動T2，這樣，場效應(yīng)管T1和T2交替導(dǎo)通和關(guān)斷，而C點(diǎn)電位正是 ，所以在c、d兩點(diǎn)形成一個幅值為 的方波電源；同時直流電壓Uo也可做為直流穩(wěn)壓電源對外工作。
由此，通過圖1中的[10]和[20]電路，在輸入220V，50HZ電壓之后，就可輸出一組直流電源(電壓為Uo)，另一組是方波高頻電源(幅值為 )，由此可通用于各種放電燈。圖1中的RFI是改善電路品質(zhì)的射頻抑制電路。
圖2、圖3是本實(shí)用新型“一拖一”的管式日光燈和U型節(jié)能燈配套電路[30]，是由電容C12、C13和電感L1形成一個串聯(lián)諧振電路。電源由圖1中的輸出點(diǎn)c、d兩點(diǎn)引入。剛引入之初，燈管開路，通過上述諧振電路，電容C13上的電壓足以使燈觸發(fā)點(diǎn)燃；點(diǎn)燃后，燈管電壓急劇下降，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，這時電感L1起鎮(zhèn)流作用，燈管則正常工作。
圖4是“一拖一”霓虹燈配套電路[40]，是一個高頻變壓器，由一次線圈W1，高壓包GYB(包括二次線圈W2和高壓整流橋GR)和磁芯DS組成。電源由圖1中的c、d兩點(diǎn)引入經(jīng)過高頻變壓器，由e、f兩點(diǎn)輸出，可拖動15米長的霓虹燈。
圖5是“一拖一”高壓鈉燈或金屬鹵化物燈的配套電路[50]。由電阻R16、R17、電容C14、C15，雙觸發(fā)二級管DB和變壓器LB3構(gòu)成；電阻R16、電容C15、電阻R17、串聯(lián)后與電源正、負(fù)極兩端連接。當(dāng)引入電源時，電容C15充電，達(dá)到雙觸發(fā)二極管DB的觸發(fā)電壓，如150V時，DB突然導(dǎo)通，C15放電，通過LB3變壓器、感應(yīng)一個高電壓，點(diǎn)燃放電燈；點(diǎn)燃后，DB截止，C15電容上電壓驅(qū)近于零，由于R16＝R17，所以圖中N點(diǎn)即相當(dāng)于電壓Uo的中點(diǎn)，這時，d點(diǎn)的電位由于[20]電路中的T1和T2交替導(dǎo)通和關(guān)斷，在電容C14兩端形成一個幅值為 的方波，而LB3成為鎮(zhèn)流器，燈泡正常工作。
圖6是“一拖一”緊湊型金屬鹵化物燈的配套電路[60]。由電感L2、電容C16、C17、電阻R18、火花放電器HH、變壓器LB4組成。由c、d引入高頻電壓，最初，電感L2、電容C16、C17形成諧振電路，使電容C17產(chǎn)生的電壓足以使火花放電器HH放電，引起變壓器LB4的二次側(cè)感應(yīng)出高壓電，使放電燈點(diǎn)燃。
圖7、圖8是管式日光燈和U型節(jié)能燈“一拖多”電路框圖。在電路[10]和[20]組成的通用放電燈電源基礎(chǔ)上，在其輸出端連接多個配套電路[30]，形成“一拖多”實(shí)施方式。如上述通用電源輸出2KW功率，可拖動40W日光燈50盞。
圖9是霓虹燈的“一拖多”電路框圖。在電路[10]和[20]組成的通用放電燈電源基礎(chǔ)上，在其輸出端連接多個配套電路[40]形成“一拖多”實(shí)施方式。如通用電源輸出2KW功率，拖動霓虹燈變壓器12臺，即約200米霓虹燈管。
圖10是緊湊型金屬鹵化物燈的“一拖多”電路框圖，在電路[10]和[20]組成的通用放電燈電源基礎(chǔ)上，在其輸出端連接多個配套電路[60]，形成“一拖多”實(shí)施方式。如上述通用電源輸出2KW功率，可拖動100W金屬鹵化物燈20盞。
圖11是高壓鈉燈或一般金屬鹵化物燈的“一拖多”電路框圖。在電路[10]和[20]組成的通用放電燈電源基礎(chǔ)上，在其輸出端連接多個配套電路[50]，形成“一拖多”實(shí)施方式。如上述通用電源輸出2KW功率，可拖動100W高壓鈉燈或金屬鹵化物燈20盞。
圖12是本實(shí)用新型“一拖一”產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，是在將電路[10](其中的ZIC部分模塊化，有7個管腳1～5和a、b)、電路[20]并與電路[30]或[40]、[50]、[60]集成，裝入一個殼體，由殼體引出電源輸出端e、f，與放電燈連接。
圖13是本實(shí)用新型的“一拖多”的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，是將電路[10]和[20]集成封裝在一個殼體內(nèi)，配套電路[30]、[50]和[60]，均可按照GB/T-17263標(biāo)準(zhǔn)要求，安裝在標(biāo)準(zhǔn)通用螺旋口燈頭上，成為一體化燈頭，一個殼體可拖動多個一體化燈頭。
圖14是本實(shí)用新型的“一拖多”霓虹燈高頻變壓器結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)過防水、防潮、絕緣處理后，做成一個可安裝在戶外的獨(dú)立變壓器。
權(quán)利要求1.一種無公害放電燈電源，包括殼體、整流、逆變電路，其特征在于殼體內(nèi)封裝一個由“前置功率因數(shù)控制器”電路和“PWM脈寬調(diào)制”電路組成的電路[10]與半橋式逆變電路[20]共同形成一個通用電源，并與放電燈配套電路組合。
2.按照權(quán)利要求1所述的無公害放電燈電源，其特征在于前置功率因數(shù)控制器電路是以集成電路芯片IC1為核心，IC1選用MC33262或MC34262，工作電源的Ucc由管腳8引入，管腳6是地線GND，Ucc大小由電阻R6和電容C4及內(nèi)部電路的穩(wěn)壓管決定；外加電壓由二極管D1～D4整流后，經(jīng)由電阻R5和R3分壓，從管腳3輸入；輸出電壓Uo的檢測是經(jīng)由電阻R2和R1組成的分壓電路，由管腳1獲得，與管腳2連接的電容C1對其進(jìn)行濾波；場效應(yīng)管T通過管腳7導(dǎo)通和關(guān)斷，使LB1形成“充磁”和“放磁”，LB1通過放磁向二極管D5的后邊負(fù)載和電容C3送電。
3.按照權(quán)利要求1所述的無公害放電燈電源，其特征在于“PWM脈寬調(diào)制”電路是以集成電路芯片IC2為核心，IC2選用TL494；工作電源由電阻R12、穩(wěn)壓管Dwo、三極管To、二極管D7和電容C8組成，由IC2管腳7引入，IC2的A點(diǎn)即管腳2、13、14、15均為IC2的5伏參考電壓，IC2的B點(diǎn)即管腳1、7、9、10、16均為IC2的地線；電阻R9和電容C7組成緩起動電路；電位計(jì)RW通過管腳3調(diào)節(jié)輸出方波的脈寬，管腳8和11，在上拉電阻R10、R11的作用下，由a、b兩點(diǎn)向下一級電路提供不同頻率方波，其頻率由電阻R8和電容C6決定。
4.按照權(quán)利要求1所述的無公害放電燈電源，其特征在于半橋式逆變電路是由場效應(yīng)管T1和T2，電容C10、C11組成。
5.按照權(quán)利要求1所述的無公害放電燈電源，其特征在于放電燈配套電路是指管式日光燈或U型節(jié)能燈高壓鈉燈或金屬鹵化物燈，緊湊金屬鹵化物燈和霓虹燈的配套電路[30]、[50]、[60]、[40]。
6.按照權(quán)利要求1所述的無公害放電燈電源，其特征在于管式日光燈或U型節(jié)能燈的配套電路[30]是由電容C12、C13和電感L形成一個串聯(lián)諧振電路，高壓鈉燈或金屬鹵化物燈的配套電路[50]是由電阻R16、R17、電容C14、C15，雙觸發(fā)二極管DB和變壓器LB3構(gòu)成；緊湊金屬鹵化物燈配套電路[60]由電感L2、電容C16、C17、電阻R18，火花放電器HH以及變壓器LB4構(gòu)成；霓虹燈配套電路[40]是一個高頻變壓器，由二次線圈W1高壓包GYB(包括二次線圈W2和高壓整流橋GR)和磁芯DS組成。
7.按照權(quán)利要求1、5所述的無公害放電燈電源，其特征在于由電路[10]和[20]形成的獨(dú)立通用電源，可以與一個配套電路[30]、[40]、[50]或[60]組合，形成“一拖一”方式；可以與多個配套電路[30]、[40]、[50]或[60]組合，形成“一拖多”方式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無公害放電燈電源的電子產(chǎn)品，其特征是由“前置功率因數(shù)調(diào)節(jié)器”電路，“PWM脈寬調(diào)制器”電路與半橋式逆變電路共同組成一個通用電源，其電源可提供一種穩(wěn)定的直流電壓和高頻方波電壓；通用電源與專門設(shè)計(jì)的放電燈配套電路組合；放電燈配套電路是熒光燈(日光燈)、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈的觸發(fā)(點(diǎn)燃)和鎮(zhèn)流電路，霓虹燈是一種配套的高頻變壓器；上述獨(dú)立通用電源可以拖動一個放電燈或一組串聯(lián)霓虹燈，為“一拖一方式”；也可以拖動多個放電燈，形成“一拖多方式”系列產(chǎn)品；上述放電燈電源，功率因數(shù)可達(dá)到≥0.995，諧波總量小于5％，電壓允許波動±20％，提高光效率20％，放電燈可恒功率運(yùn)行，大大提高放電燈壽命，無閃爍，重量輕，是一種無公害、節(jié)能型高科技、可持續(xù)發(fā)展的電子產(chǎn)品。
文檔編號H05B41/14GK2593523SQ0227550
公開日2003年12月17日 申請日期2002年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月29日
發(fā)明者王振強(qiáng), 王家純, 王家潔 申請人:王振強(qiáng)