高效可靠的电子镇流器气体放电灯的利记博彩app

专利名称：：高效可靠的电子镇流器气体放电灯的利记博彩app
技术领域：
：本实用新型属电光源
技术领域：
，具体涉及一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯。
背景技术：
：本气体放电灯特别是大功率电子镇流器气体放电灯，由EMI滤波器1、全波整流与有源功率因数校正(简称APFC)电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路5、输出短路异常状态自动保护电路6、半功率时控电路7和电子镇流器的负载气体放电灯管8组成。如图5所示EMI滤波器1、APFC电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4与负载灯管8依次连接；自动保护电路5和高频发生器3与启动电路4相连接，自动保护电路6和高频发生器3与启动电路4相连接，时控电路7和APFC电路2与启动电路4相连接。图5中EMI滤波器1和全波整流与APFC电路2是较为成熟的常规电路。气体放电灯管8可以是低气压放电灯管(如荧光灯管、低压钠灯管等)，也可以是高强度气体放电灯管(如高压钠灯管、金卤灯管等)。高频发生器3目前常用的有如下三种基本电路1.普通自激振荡驱动半桥功率输出电路，如图1所示。2.芯片自举驱动半桥功率输出电路，如用IR2520芯片驱动的电路。3.芯片脉冲变压器驱动半桥功率输出电路，如用FM2822芯片驱动的电路。这三种电路的功率开关管(如场效应晶体管)Q2与Q3都一样，均为半桥功率输出型，但驱动功率开关管Q2与Q3的方式不同。图1为功率开关管Q2与Q3既作为自激振荡用，同时又将自激振荡产生高频来驱动功率开关管Q2与Q3，其特点是电路简单，成本低廉。用芯片IR2520产生高频振荡，直接驱动低端功率开关管Q3与用电荷泵及自举电容CBS驱动高端功率开关管Q2，其特点是具有变频预热启动和异常状态自动保护功能，成本居中。用芯片FM2822产生高频振荡，直接驱动低端功率开关管Q3，用脉冲变压器驱动高端功率开关管Q2，其特点是具有变频预热启动、异常状态自动保护、调光和灯功率自动控制功能，成本较高。以前通常都认为这三种基本电路中的功率开关管Q2导通时Q3截止，Q3导通时Q2截止，它们在交替导通与截止过程中其状态饱和和关断是对称的，所以在设计时都选用对称的元器件，例图1中选用性能相同的功率开关管Q2与Q3、相同的栅极限流电阻R2与R3、相同稳定电压的稳压管VW2、VW3、VW4、VW5与反馈线圈Ll-2和Ll-3均取相同的匝数等。[0008]按照上面这样对称的设计方法，在100瓦以下小功率时问题不大，但输出功率大于100瓦时，如电子镇流器燃点150W、250W、400W高压钠灯或金卣灯时，将会出现如下严重问题1.电路的损耗大大增加，发热严重，效率降低；[0010]2.下端功率开关管Q3损坏率大大增加；[0011]3.芯片损坏率大大增加；[0012]4.异常状态自动保护功能失效率大大增加；[0013]5.总的来说电路的可靠性大大下降。
发明内容本实用新型之目的是提供一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯。[0015]本实用新型提供的电子镇流器气体放电灯由电子镇流器、气体放电灯管和外壳组成，其特征在于所述的电子镇流器由EMI滤波器1、全波整流与有源功率因数校正电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路5、输出短路异常状态自动保护电路6、半功率时控电路7和气体放电灯管8组成，它们之间的联接如图5所示EMI滤波器1、APFC电路2、高频发生器3、功率匹配与高压触发启动电路4与负载灯管8依次连接；自动保护电路5和高频发生器3与启动电路4相连接，自动保护电路6和高频发生器3与启动电路4相连接，时控电路7和APFC电路2与启动电路4相连接；本实用新型是在分析图1中电子镇流器高频发生器中功率开关管Q2与Q3具体开关工作状态的基础上，打破了对称驱动的设计方法，创造性地采用了T形网络特征元件非对称驱动的设计方法，很好地解决了上面出现的问题。就以图l所示的目前常用的自激振荡驱动半桥功率输出电路为例，当Ll-2和Ll-3同名端为低电平"0"时，Q2导通，Q3截止，此时电源Ec通过Q2—Ll-l—C2—L2供给灯Lamp电流，同时给L1-1、C2、L2和C3储會g，如图1中实线箭头所示。当Ll-2和Ll-3同名端为高电平时，Q2截止，Q3导通，此时所有L与C中储的能如图1中虚线箭头所示给Lamp续流。由此可见，当Ve2为高电平、Ve3为低电平，Q2导通、Q3截止时，Q2的工作状态犹如源极跟随输出器，负载Lamp接在Q2源极S2，Vm"V^均为高电平，所以Q2管导通并流过很大电流时也不会处于深度饱和状态。当V^高电平、Ve2低电平时，Q2截止、Q3导通，因VS3恒为零电平，负载Lamp接在Q3漏极回路中，所以当Q3导通并流过中等电流时就会处于深度饱和状态。此时如反馈线圈Ll-2与Ll-3脉冲再反相时，Q3较难退出深度饱和状态，Q2较易退出截止状态进入导通状态，结果两管形成交叉导通时间较长，电路损耗大大增加，发热严重，效率降低；下端功率开关管Q3损坏率大大增加，因而芯片损坏率也大大增加。当出现异常状态时，由于Q3饱和过深，无法迅速转为截止状态，所以异常状态自动保护功能失效率大大增加。本实用新型把图1高频发生器电路改为图5(3)中所示，即对高频发生器功率开关管Q2与Q3采用了T形网络特征元件非对称驱动的设计方法，Q2栅源间由电阻R12、R13与绕组L4-2组成的T形网络来驱动，电阻R12与R13联接于a点，电阻R13右端接Q2栅极G2，电阻R12左端接稳压管W2正极，W2负极与稳压管W3负极相接，W3正极与Q2源极S2相联接，磁环脉冲反馈绕组L4-2两头接于a点与S2之间。同样Q3栅源间由电阻R14、R15与绕组L4-3组成的T形网络来驱动，电阻R14与R15联接于b点，电阻R15右端接Q3栅极G3，电阻R14左端接稳压管W4正极，W4负极与稳压管W5负极相接，W5正极与Q3源极S3相联接，绕组L4-3两头接于b点与S3之间。并取T形网络特征元件电阻R15>R13与稳压管稳定电压Vw2=Vw4>Vw3=Vw5非对称驱动的方法进行设计。如取Lamp为250W高压钠灯管，只要适当调节高频扼流圈L5-l的电感量，使P^p=250W，当L4-2与L4_3同名端为高电平"1"时，VC3S3电平被箝位在VC3S3"Vw5+0.7V+VK14，如取Vw3=Vw5=5.IV，Vw2=Vw4=15V，贝UV^3"8V左右。另外如取<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>时，限止对Q3栅源输入电路的充电电流，所以此时的Q3不会进入深度饱和状态。这样大大加快了Q3功率开关管的开关速度，解决了上述这些问题。另外，本实用新型中输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路5，并采用图5(5)中所示的电路5，采用图5(4)中异保电阻R16限流，高频全波整流取样高速延时识别开关电路，由绕组L5-l、L5-2、L5-3、二极管D8、D9、DIO、电阻R17、R18、R19、R20、电容C15、C16、双向触发二极管DB3-2、可控硅SCR-1组成。它们之间如图5(5)中所示进行相互联接可控硅SCR-1阳极A串接R20后与电源Ec联接，阴极C接地，C16并接于K与C之间，D10接在G3与A之间，R19串接DB3-2后与C15、R18、R17联接点M相接，C15和R18另一头接地，L5-2和L5-3串接点接地，另外两头分别接D8与D9正极，D8与D9负极与R17相联接。异保电阻R16与启动电容C14相互串联后联接灯管Lamp两端，当灯Lamp不接输出开路或灯不启动时，L5-l、C14与R16回路中产生串联谐振，在L5-l与C14中流过很大的高频电流，此大电流经互感线圈L5-2与L5-3取样并经高频二极管D8与D9正负半周全波整流，经17和R18分压与C15滤波延迟识别后，当C15两端电压上升到DB3-2触发电压时，高速可控硅SCR-1触发导通，D10负极等效接地，也等于Ve3接地，因而Q3马上迅速截止，高频发生器停振，起到开路或灯不启动异常状态自动保护功能。在正常情况下，高频发生器接上电源Ec后，经触发二极管DB3-1触发后开始自激振荡，L5-1与C14产生串联谐振，在C14两端产生很高的高压，将灯Lamp马上点亮。一旦灯点亮后，C14两端被较低的灯电压箝位住，L5-1只起高频扼流作用，流过L5-l的电流限制在额定的工作电流，由于R17与C15的延迟识别作用，C15两端的电压上升不到DB3-2的触发电压，SCR-1保持截止状态，高频发生器正常振荡，灯维持正常稳定燃点。本电路的特点是由L5-2与L5-3取样并经高频二极管D8与D9对取样高频讯号正负半周全波整流后再进行延迟识别，所以在任何时间出现开路或灯不启动异常状态时，都能可靠地起到异常状态自动保护作用。图5(4)中所示的异保电阻R16的特征是R16与C14启动电容相互串联，其作用是当出现开路或灯不启动异常状态时，L5-l、C14与R16发生串联谐振，此时串联谐振回路的优值(Q值)为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>[0020]由于大功率时高频扼流电感L5-l较小，并用多股Litz线绕制，所以损耗电阻i很小，优质高频高压启动电容C14的损耗电阻Y^更小，如不串接R16的话，Q值很高，串联谐振时流过L5-1与C14的高频电流很大，如超过功率开关管Q2与Q3最大允许电流的话就要烧毁。加上R16以后，Q值降低，流过L5-1与C14的谐振电流降低，可靠性就提高了。当然R16如太大，则Q降低太多，在C14两端的启动电压也会降低，影响灯的启动性能。所以要选取合适的异保电阻R16的阻值，保证有合适的串谐Q值，既保证灯能可靠启动，同时又能在出现开路或灯不启动时让合适的串谐电流流过L5-l与C14，保证流过功率开关管Q2与Q3的电流在它们的安全工作区内。这样就大大提高了开路或灯不启动异常状态自动保护的可靠性。R16的阻值选取范围为015Q(2W)，优选210Q(2W)。[0021]目前常用的开路或灯不启动异常状态自动保护电路没有异保电阻R16，大都采用对高频讯号的正半周半波整流取样的方法，如在高频讯号的正半周出现开路异常状态，则该电路能起异常状态保护作用。如在高频讯号的负半周出现开路异常状态，则该电路不能起开路保护作用，这样其开路保护的可靠性降低了50%。本实用新型中输出短路异常状态自动保护电路6，是采用了输出短路高速自保电路，此电路由电阻R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，二极管D10、Dll、D12，电容C16、C17、可控硅SCR-1、三极管Q4组成，它们之间如图5(6)中所示进行相互联接R21与R22串接后并接于输出端与地之间即灯管8两端，Dll负极与R23、C17三端相联接，Dll正极与C17另一端并接于R22两端，R23与Q4基极相联接，Q4发射极接地，R26并接于Q4集电极与地之间，R24与R25串接后联接于Ec与Q4集电极之间，D12正极与Q4集电极相接，负极与R27相接，R27与R19相接。当输出端短路时，R22两端的分压为零伏，所以Q4截止，此时R26两端分压值R26Ec/(R24+R25+R26)为高电平，经D12、R27、R19触发高速可控硅SCR-1饱和导通，并由R20限流锁定，DIO负极等效接地，所以Q3迅速截止，高频发生器马上停振，起到短路自动保护作用。当Lamp接上输出不短路时，只要取适当R22上分压保证Q4饱和导通，D12正极等效接地，SCR-1保持截止状态，高频发生器正常工作。本短路自动保护电路十分简单，成本低廉，自动保护功能迅速可靠。本实用新型中采用图5(7)所示的半功率时控电路由全功率高频扼流圈L5-1、半功率高扼圈L6、继电器J和时控器TC-5H组成，L5-l与L6相互串联，继电器J的常闭触点J0与Jl接于L6两端，TC-5H中L3-3为APFC升压变压器L3-l内一个绕组；时控脉冲输出端与继电器J中控制线圈J3与J4相联接；或者在一个高扼圈中绕两组绕组La与Lb来实现半功率控制，其中，La与Lb串联点接继电器J中Jl，Lb另一头与J2联接，TC-5H中L3-3为APFC升压变压器L3-l内一个绕组；时控脉冲输出端与继电器J中控制线圈J3与J4相联接。若用电感镇流器燃点250W高压钠灯路灯，由于夜间12点后电网处于用电低谷，通常电网电压Vi比正常值高，一般达242V或更高，此时高压钠灯线路功率Pi将升高至350W以上，而正常情况下即Vi=220V时，燃点250W高压钠灯的线路功率Pi=280W(其中30W左右是电感镇流器的损耗)。这是与我们的要求背道而驰的，夜间12点后行人、车辆大为减少，马路上亮度可以降低些，而上述状况是半夜后反而更亮。这样一方面大大浪费电能，另一方面灯管还会因为严重超功率运行而出现光衰增大现象，从而影响灯的使用寿命。针对上述电感镇流器半夜后线路功率比正常燃点状况下升高很多的问题，本实用新型专门设计了半功率时控电路，将半夜后线路功率降为正常燃点时的一半，即半功率运行。用此方法以后，其节能效果是相当显著的。要实现半夜后半功率(也称调光)运行，有很多方法图2中Pi是由高频发生器供给的高频功率源，其频率为f，角频率"=2Jif;L为高频扼流圈，用以控制灯电流(灯的亮度)；C为启动电容。要控制灯的功率(或灯的亮度)，只要调节高频扼流圈的感抗="L=2JifL就可以实现。从此式可以看出，要改变x^的大小，可以用如下两种方法实现1.改变频率f可以实现。2.改变高频扼流圈的电感L可以实现。且改变L又有两种方法2.1用图3的方法实现，电感L由同一个高扼圈中的La与Lb两组绕组串联而成，开灯时继电器JO与Jl接通，只用La扼流，线路功率为全功率(例如Pi=280W)，当半夜时，JO与J2接通，JO与Jl断开，La与Lb串联扼流，整高频扼流圈感抗xJ曾大，线路功率Pi降为半功率(例如Pi=150W)。[0028]2.2用图4的方法实现，图中L5-l叫全功率高扼圈，L6叫半功率高扼圈，这是两个独立的高频扼流圈，开灯时继电器J0与Jl接通，L6被短路，只有L5-l起扼流作用，这时Pi为全功率(例如Pi=280W)，当半夜时，J0与Jl断开，JO与J2接通，这时L6与L5-1串联扼流，总的高扼圈感抗xJ曾大，线路功率Pi降为半功率(例如Pi=150W)。上述方法1用改变频率的办法来改变Pi实现调光，一般在使用调光驱动芯片(如FM2822)的电路中应用比较方便。但由于半功率时f升得较高，功率开关管Q2与Q3输出的最佳匹配将要失配，如设计不好，功率开关管反而损耗增大，可靠性下降，同时这种电路成本较高。上述2.1方法只用一个高频扼流圈，结构紧凑，比较适合燃点低气压放电灯，如荧光灯、低压钠灯等。当从全功率跳到半功率，继电器由J0与Jl接通跳到J0与J2接通时，灯电流有个断流突变过程，所以当应用于高强度气体放电灯如高压钠灯或金卤灯时，如设计不好，在跳变时容易熄弧。上述2.2方法全功率高扼圈L5-l与半功率高扼圈L6为两个独立的高频扼流圈，但由于L6在全功率(较大的灯电流)时由继电器J0与Jl闭合联接而短路，L6只在半功率(较小的灯电流)时才与L5-1—起串联使用，所以L6可以用"I"字电感来实现，体积也很小巧。这样当半夜时从全功率跳到半功率时，继电器J0与Jl从接通跳到J0与Jl断开(J0与J2接通)时，灯电流不会出现断流突变现象，跳变时任何气体放电灯都不会出现熄弧现象，因此这种方法较适合高强度气体放电灯的半功率调光。继电器J中J0与Jl为常闭合(接通)态，J2为跳变态触点，J3与J4为控制线圈。从全功率跳变到半功率是由继电器控制线圈J3与J4两端接通脉冲电流来实现的，而此脉冲电流是由时控电路TC-5H提供的。当开灯时(如晚间6点)，灯马上被触发点亮，时控电路TC-5H开始计时，此时它输出到J3与J4的是低电平"0"，J3与J4中没有电流，J0与J1为常闭合(接通)态。当开灯6小时后(至半夜12点时)，TC-5H输出由低电平"0"跳变到高电平"l"，并保持高电平状态至关灯时止，继电器J3与J4中通有电流，J0与Jl由接通态跳到断开，J0与J2由断开跳到接通态，实现半功率调节作用。时控电路TC-5H由可编程微控制器构成，若将多个高频扼流圈串联，以图3或图4类似方法联接多个继电器，那么只需通过对TC-5H的微控制器进行编程，用其多个输出定时控制多个继电器，就可实现对路灯从全功率(灯100%亮)一中高功率(灯75%亮)一半功率(灯50%亮)的定时分级调光。可根据开灯后不同时间段马路上亮度的要求灵活设定路灯线路功率(灯定时分级调光)，从而以更人性化的方式达到更佳的节能效果。本实用新型的气体放电灯管(8)可以是低气压放电灯管(如荧光灯管、低压钠灯管等)，也可以是高强度气体放电灯管(如高压钠灯管、金卤灯管等)。图1.普通自激振荡驱动半桥功率输出高频发生器电原理图图2.半功率控制(调光)原理图。图3.半功率时控电路原理图(a)。图4.半功率时控电路原理图(b)。图5.实施例电原理图。具体实施方式[0041]本实用新型具体实施电子镇流器电原理图如图5所示。其中虚线框中1为EMI滤波器，2为全波整流与有源功率因数校正电路，3为高频发生器，4为功率匹配与高压触发启动电路，5为输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路，6为输出短路异常状态自动保护电路，7为半功率时控电路，8为电子镇流器的负载气体放电灯管Lamp。本实施例Lamp为250W高压钠灯管。图5所示电子镇流器每个部分的工作原理已在说明书中作了详细说明，按照实施例图5元器件明细表联接好电路，只要适当调整全功率高扼圈L5-l使线路功率Pi=280W，调整半功率高扼圈L6使线路功率Pi=150W即可。然后把调试好的电子镇流器经清洁处理后装入外壳中并灌注绝缘防水胶，封装好外壳盖，只要在其输出端接上250W高压钠灯管，输入端接上Vi=220V50Hz市电就可以把灯点亮使用。另附实施例图5元器件明细表实施例图5元器件明细表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯，由电子镇流器、气体放电灯管和外壳组成，其特征在于所述的电子镇流器由EMI滤波器(1)、全波整流与有源功率因数校正电路(2)、高频发生器(3)、功率匹配与高压触发启动电路(4)、输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路(5)、输出短路异常状态自动保护电路(6)、半功率时控电路(7)和气体放电灯管(8)组成，它们之间的联接关系如下EMI滤波器(1)、APFC电路(2)、高频发生器(3)、功率匹配与高压触发启动电路(4)与负载灯管(8)依次连接；自动保护电路(5)和高频发生器(3)与启动电路(4)相连接，自动保护电路(6)和高频发生器(3)与启动电路(4)相连接，时控电路(7)和APFC电路(2)与启动电路(4)相连接；高频发生器中功率开关管Q2与Q3采用T形网络特征元件非对称驱动的设计方法，功率开关管Q2栅源间由电阻R12、R13与反馈绕组L4-2组成的T形网络来驱动，电阻R12与R13联接于a点，电阻R13右端接功率开关管Q2栅极G2，电阻R12左端接稳压管W2正极，W2负极与稳压管W3负极相接，W3正极与Q2源极S2相联接，磁环脉冲反馈绕组L4-2两头接于a点与S2之间；功率开关管Q3栅源间由电阻R14、R15与反馈绕组L4-3组成的T形网络来驱动，R14与R15联接于b点，R15右端接Q3栅极G3，R14左端接稳压管W4正极，W4负极与稳压管W5负极相接，W5正极与Q3源极S3相联接，反馈绕组L4-3两头接于b点与S3之间；并取T形网络特征元件电阻R15＞R13，稳压管稳定电压Vw2＝Vw4＞Vw3＝Vw5。2.根据权利要求1所述的高效可靠的电子镇流器气体放电灯，其特征在于输出开路或灯不启动异常状态自动保护电路(5)采用由异保电阻R16限流，和高频全波整流取样高速延时识别开关电路，由绕组L5-l、绕组L5-2、绕组L5-3、二极管D8、二极管D9、电阻R17、电阻R18、电容C15、双向触发二极管DB3-2、电阻R19、电阻R20、电容C16、可控硅SCR-1和二极管D10组成，其中，可控硅SCR-1阳极A串接电阻R20后与电源Ec联接，阴极C接地，电容C16并接于K与阴极C之间，二极管D10接在Q3栅极G3与SCR-1阳极A之间，电阻R19串接DB3-2后与电容C15、电阻R18、电阻R17的联接点M相接，电容C15和电阻R18另一头接地，绕组L5-2和绕组L5-3串接点接地，另外两头分别接二极管D8与二极管D9正极，二极管D8与二极管D9负极与电阻R17相联接；异保电阻R16与启动电容C14相互串联后联接灯管Lamp两端。3.根据权利要求1所述的高效可靠的电子镇流器气体放电灯，其特征在于输出短路异常状态自动保护电路(6)采用了输出短路高速自保电路，由电阻R21、电阻R22、二极管D11、电容C17、电阻R23、三极管Q4、电阻R24、电阻R25、电阻R26、二极管D12、电阻R27、电阻R19、电阻R20、电容C16、可控硅SCR-1和二极管D10组成，其中，电阻R21与电阻R22串接后并接于输出端与地之间即灯管(8)两端，二极管D11负极与电阻R23、电容C17三端相联接，二极管Dll正极与电容C17另一端并接于电阻R22两端，电阻R23与三极管Q4基极相联接，三极管Q4发射极接地，电阻R26并接于三极管Q4集电极与地之间，电阻R24与电阻R25串接后联接于Ec与三极管Q4集电极之间；二极管D12正极与三极管Q4集电极相接，负极与电阻R27相接，电阻R27与电阻R19相接。4.根据权利要求1所述的高效可靠的电子镇流器气体放电灯，其特征在于半功率时控电路(7)，由全功率高频扼流圈L5-1、半功率高扼圈L6、继电器J和时控器TC-5H组成，L5-1与L6相互串联，继电器J的常闭触点JO与Jl接于L6两端，TC-5H中L3-3为APFC升压变压器L3-l内一个绕组；时控脉冲输出端与继电器J中控制线圈J3与J4相联接；或者在一个高扼圈中绕两组绕组La与Lb来实现半功率控制，其中，La与Lb串联点接继电器J中Jl，Lb另一头与J2联接，TC-5H中L3-3为APFC升压变压器L3-1内一个绕组；时控脉冲输出端与继电器J中控制线圈J3与J4相联接。5.根据权利要求1所述的高效可靠的电子镇流器气体放电灯，其特征在于所述的气体放电灯管(8)是低气压放电灯管或者是高强度气体放电灯管。专利摘要本实用新型属电光源
技术领域：
，具体为一种高效可靠的电子镇流器气体放电灯。其电子镇流器中的高频发生器功率开关管采用T形网络特征元件非对称驱动的方式；输出开路或灯不启动异常状态时由异保电阻限流和高频全波整流取样高速延迟识别开关保护；输出短路异常状态采用高速自保；作为路灯使用时采用了半功率时控电路，由微电脑自动控时，半夜后灯可以自动分级降低功率，对灯进行分级调光燃点。与普通的电感镇流器气体放电灯相比，大功率时温升更低，效率更高，节能更加显著(50％左右)，可靠性大大提高，寿命大大延长。文档编号H05B41/14GK201541379SQ20092007510公开日2010年8月4日申请日期2009年7月23日优先权日2009年7月23日发明者杨文斌,杨文松,杨根元申请人:杨根元;杨文斌