[发明专利]HID电子镇流器及其构成的照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及高压气体放电灯(HID)所用的电子镇流器，尤其涉及属于HID灯的金卤灯所用的电子镇流器及其采用该镇流器的金卤灯电弧管照明装置。

背景技术

将高压气体放电灯(例如金卤灯)作为光源，经常被用于大面积照明，尤其泛光照明，例如车站、码头、广场、高层厂房、矿山和公路的照明。从原理上说，将此类金卤灯用于日常(例如家庭日常)照明不仅可能，而且当属优选。这是因为，与目前广泛推广使用的节能灯甚至LED等相比较，金卤灯光源体积更小，在光通、光效和显色指数方面也优于目前流行的节能灯，在与灯具配光方面甚至优于白炽灯的灯丝。正是由于这些优点，目前已经有低功率(例如20W左右)金卤灯的应用实例产品出现，用于装饰和商业照明，如时装店、钟表首饰店投光照明。随着近年来陶瓷金卤灯和石英与陶瓷复合电弧管的出现，这种20W左右的低功率金卤灯的显色指数很接近白炽灯，接近程度可高达Ra＞0.95以上。

但是，在试图进一步降低上述金卤灯的功率、以适用于日常家庭环境的使用需求从而替代目前的节能灯和白炽灯的方面考虑，例如制作出10W左右的超小功率陶瓷金卤灯和石英陶瓷复合电弧管金卤灯，还存在着技术上的困难，而且这种困难主要存在于与金卤灯光源配套的电子镇流器的实现。现以图1示出的已有技术为例来说明这种困难。

申请人认为，现有技术中的HID电子镇流器比较典型且有效的实用电路可见方任农先生的论文“金卤灯电子镇流器”。其详细内容可通过链接http://wenku.baidu.com/view/bae36f5177232f60ddccal8e.html下载获得。图1是已有技术的该金卤灯电子镇流器的核心框图。图2是对应图1框图的金卤灯电子镇流器电路原理图。

下面通过参照图1的框图和图2的电路原理图来说明已有技术中的金卤灯电子镇流器所存在的问题。

图1和图2所示出的是一个三级核心电路组成的低频方波金卤灯(MH)电子镇流器，其中的功率因数校正电路3、功率控制电路40以及低频逆变电路50是核心电路。功率控制电路40是由DC/DC变换器与高频PWM控制器组成的恒定功率控制电路。低频逆变电路50包括的全桥DC/AC逆变器将前级DC/DC受控后输出的直流电流逆变为低频交流。如图所述，该电子镇流器还包括产生高压脉冲的点火电路60、用于灯管工作电流检测及异常保护的保护及控制电路8、EMI滤波及整流电路2以及市电输入电路1。

上述已有技术的金卤灯电子镇流器工作原理如下。采用EMI滤波及整流电路2的单相整流桥将单相工频交流220V电压整流成直流电压。随后利用功率因数校正电路3的APFC电路控制场效应管MOSFET和升压变压器升压后恒定输出400V直流，并且使得市电工频输入电路1的功率因数PF＞0.99。利用功率控制电路40的高频PWM控制电路和DC/DC电路的场效应管MOSFET实现对100～150KHz高频电流做恒流变换，转换输出为适合灯管工作的70～120V直流电压。再利用低频逆变电路50的低频振动IC驱动全桥逆变电路中的四只场效应管MOSFET或者IGBT，将直流逆变成120～800Hz的低频方波恒值交流电流，对金属卤化物灯7供电。保护及控制电路8的电流检测反馈构成电流控制环路(PI)电流调节器，以实现高频PWM电流调节控制和负载过流保护。保护及控制电路8还包括过温度保护和负载开路保护电路。点火电路60采用目前应用较为广泛的并且稳定性能较好的串联/并联型脉冲点火电路。在电弧管启动瞬间，电路工作电流比较小，DC/DC电路中的PWM控制器IC/UC3844的电流检测端不起作用，此时的PWM控制完全取决于IC/UC3844的电压检测端，所以输出端电压为158V，这个输出电压足够击穿额定击穿值140V的双向开关管。这样在脉冲变压器原边Lp上产生脉冲电压，在副边Ls输出约3.5～20KV的启动电压使电弧管启动。同时，由于串联在全桥中点输出与双向开关管Sidac之间的电容上的电压不断升高，Sidac上的电流不断减小而关断，电路恢复到原来状态。如果此时电弧管已经点火，电流不再经过此回路，Sidac上的电压就不会再达到其击穿电压，点火电路不再工作。如果电弧管没有被击穿，则重复前面的过程；电弧管被击穿之后，电路逐步进入正常工作状态，初始管压约20～30V，管流比正常值高出约30％左右，1～3分钟内管压处于上升、管流处于下降状态，接近正常管压和管流前15秒钟，电弧由于电弧管内金卤循环随温度快速上升的均化过程会产生微微抖动，然后电弧管和电路同步进入稳定工作状态。