[发明专利]一种气体放电灯的电子式镇流方法及其镇流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体放电灯的电子式镇流方法及其镇流器，特别是涉及一种用于大功率气体放电灯的电子式镇流方法及其镇流器，具体地说是涉及一种用于大功率气体放电灯的通过提高频率并采用感抗方式的双工作频率电子式镇流方法及其镇流器。

背景技术

250W以上的大功率气体放电灯如金卤灯、钠灯等的电子式镇流器因使用场所和其本身的特性，对于其可靠性、稳定性和较高的性能价格比，要求苛刻。它的基本性能应满足：恒定的输出功率、功率因数高、温度适应范围宽、交流供电方式以防电极极化、不能产生声共振，启动瞬间能产生2.5～4kV的点灯触发电压、一定的功率余量、对各种故障有判断和保护功能。采用PWM脉冲调宽型工作原理是很难做到这一点的。

大功率电子式镇流器在研发上，存在一定的技术难度。从技术路线考虑，在设计成本上，在元器件选择上，在工艺上，真正能够兼顾各方面的牵扯和制约，才能拿出适应市场的产品。由于性能价格比的关系，在大功率电子镇流器技术上，选用性能比较高，价格比较昂贵的电力电子器件，虽然可靠性和稳定性能够过关，但是提高了成本，价格远大于电感式镇流器，缺乏市场竞争能力；选用性能比较低，价格比较便宜的电力电子器件，虽然降低了成本，但由于功率余量小，开关速度低，饱和压降大，耐压低，造成损耗大，温升快，热积累到一定程度，功率器件损坏了，可靠性和稳定性不能保证。

目前，对大功率金卤灯、钠灯电子式镇流器的研发，人们习惯沿用开关电源的技术思路，采用PWM脉冲调宽方式来控制能量输出。大功率金卤灯、钠灯在点然后，应该在较低的电压下工作。而PWM脉冲调宽方式，基本上按照交(流)直(流)交(流)的模式运作，220V50HZ电源供电，经整流、滤波变成高压直流，再通过控制大功率开关管，从高压直流取电，以脉冲形式提供给负载能量。通过调整脉冲的宽和窄，来控制能量的输出大小。点燃后的大功率金卤灯、钠灯内阻是逐渐降低的，高压直流是不会降低的，因而必须控制大功率开关管缩小脉冲宽度，才能保证输出能量的恒定。但是直流高压值没变，随着灯内阻降低，虽然脉冲宽度缩小了，跟随这个脉冲电压宽度的瞬时电流依然很大，长时间工作，会对大功率金卤灯、钠灯这种气体放电灯的电极产生危害，加速其老化；而脉冲越窄，其谐波分量也就越多，通过大功率开关管的瞬时电流也增大，会使大功率开关管功耗增大，逐渐的热积累会使其工作在极限状态，直至损毁。采用这种技术路线研发的大功率金卤灯、钠灯电子式镇流器可靠性、稳定性往往不够。

由于上述原因，大功率电子式镇流器作为产品，在可靠性和稳定性上并没有真正过关。在照明行业，国内凡以大功率(250W以上)钠灯或金卤灯为光源的灯具生产厂家，都习惯沿用电感式镇流器，一般不用电子式镇流器。就是小功率的钠灯或金卤灯，也很少用电子式镇流器。

但是电子镇流器节约电能，节电率可达30％。且成本低，功率因数高，重量轻，能够节省大量钢材和有色金属(铜)。研究此项目有重要的价值，会产生很好的经济效益和社会效益。

对金卤灯、钠灯的性能以及它们工作的物理过程，有比较深刻的理解，是研究金卤灯、钠灯电子式镇流器的先决条件。金卤灯、钠灯都是具有负阻特性的气体放电灯，所谓负阻特性，就是在未点燃时，内阻很大；点燃后，内阻又很小。经用专用精密仪器的测试，观察和对气体放电灯放电机理的研究发现，钠灯、金卤灯在启动过程中实际经历了5个阶段：：击穿(气体电离阶段)——击穿(气体电离阶段)向辉光放电过渡——辉光放电——辉光放电向弧光的过渡——弧光放电五个放电阶段。

金卤灯、钠灯的阻抗是不稳定的。从击穿，击穿(气体电离阶段)向辉光放电的过渡过程，辉光放电，辉光放电至弧光放电的过渡过程，弧光放电。在前四个阶段，其内阻是在不断变化，趋势是逐步降低。若供电电压不变，负载电流会不断的增大，直至烧毁。这样就要有一个稳功率电源提供电能。

必须明确，所述的稳功率源应该适应金卤灯、钠灯在启动过渡过程和稳态工作过程的需要。在击穿(气体电离阶段)时，是高压小电流，并没进入稳功率工作，这时功率源输出功率不能减少，电压不能降低，否则会熄火。随之从击穿阶段向辉光放电阶段转移，电流突然加大，这就是灯的启动电流，这时稳功率源必须跟随降低电压，限制电流增加，逐渐进入了辉光放电的阶段；在辉光放电的阶段，灯内阻趋于稳定，灯电流趋于稳定；在辉光放电向弧光的过渡阶段，灯内阻又逐步有所降低，逐步达到一个稳定状态，灯电流逐步有所增加，逐步达到额定电流。灯进入了弧光放电的比较稳定的工作阶段。在经历了这五个阶段，金卤灯、钠灯才进入了稳功率工作状态。