專(zhuān)利名稱(chēng)：高效lc非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于氣體放電燈的鎮(zhèn)流器，具體是一種高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
目前，飛機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、機(jī)關(guān)、學(xué)校、超市等處的室內(nèi)照明，及公路、城市街道、廣場(chǎng)、體育場(chǎng)等處戶(hù)外照明主要采用熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈(HID)為主的光源。隨著這類(lèi)光源的發(fā)光效率和顯色指數(shù)的不斷提高，燈的功率越來(lái)越大，顏色和產(chǎn)品品種不斷增加，人們對(duì)其的依賴(lài)性不斷加深，這一類(lèi)光源在人類(lèi)的生活和文明的發(fā)展中的作用越來(lái)越重要，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，還不會(huì)有新的光源可以取代之。
這類(lèi)氣體放電類(lèi)光源，由于其具有負(fù)阻特性這一物理現(xiàn)象，所以其電路中必須有一個(gè)穩(wěn)定發(fā)光電弧工作的鎮(zhèn)流器部件，目前鎮(zhèn)流器有工頻和高頻兩大類(lèi)，工頻又分諧振式和非諧振式，諧振式因其不穩(wěn)定性而不被普遍接受，所以沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。
非諧振式則應(yīng)用廣泛，最典型的代表是傳統(tǒng)電感式鎮(zhèn)流器，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，可靠性高，壽命長(zhǎng)，價(jià)格便宜，使其占據(jù)總用量的80％以上；但這類(lèi)鎮(zhèn)流器也有一些無(wú)法克服的缺點(diǎn)，如啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，直接影響燈泡的壽命；功耗大，僅適用于低管電壓的燈泡，電源電壓與氣體放電燈的管電壓之比有一定范圍，否則燈會(huì)熄弧，這一點(diǎn)限制了以提高管電壓來(lái)提高發(fā)光效率和節(jié)能水平的可行性；重量重，對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)敏感，明顯影響燈泡的壽命和鎮(zhèn)流器自身的壽命；采用并聯(lián)電容補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，存在電磁兼容問(wèn)題，電流總諧波量大幅提高，達(dá)35％以上，嚴(yán)重超標(biāo)，污染公共電網(wǎng)。
高頻鎮(zhèn)流器主要有恒功率(即寬電網(wǎng)電壓范圍型)和非恒功率兩大類(lèi)。針對(duì)傳統(tǒng)電感式鎮(zhèn)流器的上述缺點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的電子鎮(zhèn)流器，就是其典型的代表。其對(duì)燈泡高管電壓的適應(yīng)性強(qiáng)，效率高，節(jié)能，重量輕，體積相對(duì)較小，外形尺寸適應(yīng)性強(qiáng)，特別在克服電網(wǎng)電壓波動(dòng)和提高功率因數(shù)方面基本達(dá)到了比較理想的水平。
其缺點(diǎn)是可靠性低，電路復(fù)雜，因元器件的質(zhì)量問(wèn)題和電網(wǎng)的沖擊等極易導(dǎo)致?lián)p壞，價(jià)格貴。因此目前高頻鎮(zhèn)流器主要應(yīng)用在小功率領(lǐng)域，而200W以上的大功率高頻鎮(zhèn)流器的應(yīng)用基本沒(méi)有展開(kāi)，一定程度上制約了氣體放電燈在大功率方面發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，以適應(yīng)高管電壓的氣體放電燈的配套需求。
本實(shí)用新型的高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器包括電感、電容以及電子開(kāi)關(guān)，所述電容、電感與氣體放電燈串聯(lián)，電子開(kāi)關(guān)接于氣體放電燈兩端，電容的容抗與電感感抗之比不小于1.5，且兩者的取值隨燈的管電壓和功率及供電電壓的變化而各不相同。當(dāng)用于配接28W/T5熒光燈時(shí)，電容為1.3～1.9μF，電感為1.8～2.9H。
本實(shí)用新型將現(xiàn)有電感式鎮(zhèn)流器和電子式鎮(zhèn)流器兩大類(lèi)鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)匯集了于一身，鎮(zhèn)流效果好，特別是能適用于高管電壓的氣體放電燈，即電源電壓與氣體放電燈的管電壓之比為1～1.6，如在120V/60Hz電網(wǎng)系統(tǒng)，氣體放電燈的管電壓在120V以下的，無(wú)需加升壓電路即可穩(wěn)定工作。
對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)敏感性小，可靠性高，壽命可達(dá)10年以上。
電磁兼容性好，電流總諧波量低，為10～24％；電流波峰比為1.5～1.7倍；無(wú)高頻干擾問(wèn)題；抗雷擊干擾性好。
啟動(dòng)電流小，約為1.05～1.2倍工作電流；啟動(dòng)和再啟動(dòng)速度快；穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，具有準(zhǔn)恒電流特性，電網(wǎng)電壓波動(dòng)20％時(shí)，電流波動(dòng)≤15％。系統(tǒng)呈容性負(fù)載特征，功率因數(shù)達(dá)0.4～0.85，對(duì)混合性電網(wǎng)有直接補(bǔ)償作用，節(jié)能效果理想，特別是用于大功率和高管電壓的氣體放電燈的鎮(zhèn)流器，其功耗低至4～15％，大大低于現(xiàn)有產(chǎn)品功耗。
體積較小，重量輕，成本低，比電子鎮(zhèn)流器價(jià)格低30～50％。


圖1是本實(shí)用新型的典型實(shí)施例電路圖；圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例電路圖；圖3是其矢量圖圖4是本實(shí)用新型中各元器件上的電壓、電流波形關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
參照?qǐng)D1、2，高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器包括電感、電容和電子開(kāi)關(guān)，所述電感、電容串聯(lián)在氣體放電燈的交流回路中，氣體放電燈兩端接有電子開(kāi)關(guān)，電容的容抗與電感感抗之比不小于1.5。
圖1中氣體放電燈采用熱啟動(dòng)型熒光燈，電子開(kāi)關(guān)是熱陰極啟動(dòng)熒光燈的電子啟輝器。電容C、電感L、熱啟動(dòng)型熒光燈一燈絲、電子啟輝器S以及熱啟動(dòng)型熒光燈另一燈絲依次串聯(lián)。
圖2中氣體放電燈采用冷啟動(dòng)型熒光燈或HID燈(即高強(qiáng)度氣體放電燈)，電子開(kāi)關(guān)是冷陰極啟動(dòng)熒光燈的電子啟輝器和HID燈的觸發(fā)器。電感L’、電容C’、所述熒光燈或HID燈串聯(lián)。
配接冷陰極啟動(dòng)熒光燈時(shí)，電子啟輝器S’并接于冷陰極啟動(dòng)熒光燈的兩端。配接HID燈時(shí)，HID燈的觸發(fā)器S’并接于HID燈的兩端。
本實(shí)用新型是利用電感和電容與具有負(fù)阻特性的氣體放電燈三者串聯(lián)起來(lái)，在交流電路中的工作特點(diǎn)，即電流與電壓的相位滯后和超前關(guān)系，所特有的升壓作用，在非諧振的條件下，即電容的容抗與電感感抗之比不小于1.5，使氣體放電燈兩端獲得一個(gè)穩(wěn)定的維持電壓；同時(shí)，隨著電源電壓的變化，系統(tǒng)阻抗由于電感、電容和氣體放電燈(負(fù)阻特性)的阻抗失量之和也隨之調(diào)整，能維持系統(tǒng)電流較小的變化，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的鎮(zhèn)流目的。當(dāng)電容為1.3～1.9μF，電感為1.8～2.9H時(shí)，本鎮(zhèn)流器能理想地與28W/T5熒光燈配接。
圖3是其矢量圖在本實(shí)用新型中， 分別代表理想的電感感抗、電容容抗和氣體放電燈的阻抗， 是回路總阻抗，其矢量關(guān)系如下X·Z=X·L+X·C+X·D]]>對(duì)于實(shí)際元器件來(lái)講，是要加以修正的。 分別代表電感、電容和氣體放電燈的端電壓， 代表供電電壓。其矢量關(guān)系如下U·O=U·L+U·C+U·D]]>
對(duì)于實(shí)際工作電路中，這個(gè)矢量平衡關(guān)系是系統(tǒng)維持穩(wěn)定工作的條件。由于 與 的相位差，就可能獲得電感和電容兩者各自的端電壓大于電源電壓 從而可以實(shí)現(xiàn) 接近 值而穩(wěn)定工作的這一獨(dú)有的特點(diǎn)，這種狀態(tài)是普通電感鎮(zhèn)流器根本無(wú)法工作的。 代表回路電流，其矢量關(guān)系如下I·D=U·O/X·Z]]>本電路的特別之處在于，當(dāng)針對(duì)電源電壓和燈泡時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)選取合適的電感、電容值，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)在一定范圍內(nèi)隨 變化(20-30％)而變化的 使的 基本不變(＜10％)，基本上實(shí)現(xiàn)了鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流的根本目的----鎮(zhèn)流。
圖4是本實(shí)用新型中各元器件上的電壓、電流波形關(guān)系圖。其電壓波形的相位順序依次為 同時(shí)可以知道，系統(tǒng)電流相位超前于電壓相位，即為容性負(fù)載特征。在混合電網(wǎng)中使用，可以補(bǔ)償提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。
電感L和電容C通過(guò)與氣體放電燈相串聯(lián)，都構(gòu)成了本實(shí)用新型的鎮(zhèn)流器的主工作回路，其主要作用是在非諧振的狀態(tài)下構(gòu)成一個(gè)隨外部輸入電壓變化而變化的回路阻抗，使回路電流維持較小變化。電子開(kāi)關(guān)S在上述兩種鎮(zhèn)流器中分別為熱陰極啟動(dòng)和冷陰極啟動(dòng)的電子啟輝器、HID燈的觸發(fā)器。
本電路的工作原理為當(dāng)電源向工作電路供電時(shí)，在氣體放電燈未點(diǎn)亮，回路未導(dǎo)通之前，此時(shí)電源電壓全部加在燈兩端上，也就是加在S上，S被動(dòng)作，在氣體放電燈的兩極產(chǎn)生一個(gè)脈沖高壓，將氣體放電燈點(diǎn)亮，之后氣體放電燈進(jìn)入正常工作。
在一個(gè)電源輸入為220V/50HZ電壓，負(fù)載為28W/T5熒光燈的實(shí)例中，熒光燈管電壓為167V±17V，燈電流為195mA，燈功率為28W。其中所配置的電感為2.3H，電容為1.5μF，電子開(kāi)關(guān)S為特制的觸發(fā)器。該實(shí)例的系統(tǒng)功耗為2.8W，電磁兼容EMC和FCC符合標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，包括電感，其特征在于還包括一電容，所述電容、電感和氣體放電燈三者串聯(lián)，氣體放電燈兩端接有電子開(kāi)關(guān)，電容的容抗與電感感抗之比不小于1.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，其特征在于電容為1.3～1.9μF，電感為1.8～2.9H，用于配接28W/T5熒光燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，其特征在于電容為1.5μF，電感為2.3H，用于配接28W熒光燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，其特征在于電子開(kāi)關(guān)是熱陰極啟動(dòng)熒光燈的電子啟輝器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，其特征在于電子開(kāi)關(guān)是冷陰極啟動(dòng)熒光燈的電子啟輝器和HID燈的觸發(fā)器。
專(zhuān)利摘要一種高效LC非諧振式高管電壓鎮(zhèn)流器，包括電感、電容以及電子開(kāi)關(guān)，所述電容、電感與氣體放電燈串聯(lián)，電子開(kāi)關(guān)接于氣體放電燈兩端，電容的容抗與電感感抗之比不小于1.5。其鎮(zhèn)流效果好，能適應(yīng)高管電壓的氣體放電燈；電磁兼容性好，電流總諧波量低，電流波峰比為1.5～1.7倍，無(wú)高頻干擾問(wèn)題；穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，具有準(zhǔn)恒電流特性，電網(wǎng)電壓波動(dòng)20％時(shí)，電流波動(dòng)≤15％；系統(tǒng)呈容性負(fù)載特征，功率因數(shù)達(dá)0.4～0.85，對(duì)混合性電網(wǎng)有直接補(bǔ)償作用，節(jié)能效果理想，特別是用于大功率和高管電壓的氣體放電燈的鎮(zhèn)流器，其功耗低至4～15％，大大低于現(xiàn)有產(chǎn)品功耗。
文檔編號(hào)H05B41/16GK2632985SQ03267588
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月12日
發(fā)明者劉軍 申請(qǐng)人:劉軍