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时间:2020-07-15 15:16  编辑:安庆科教局

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用于紧凑型无极灯的新型电子镇流器电路

任文华

(浙江公安高等专科学校   杭州   310053)

摘   要

为解决紧凑型无极灯的安全启动问题 , 提出一种新型的电子整流器电路 压整流电路与定压触发电路的配合 , 构简单 、 工作可靠 、 成本低廉 , 。

关键词   电子整流器   整流器电路   无极灯 1  前言

无极灯 (、 高显色 性 、 , 是一种具有良好发

展前途的新型气体放电光源 [1~3]

。随着人们对无极 灯的逐步认识与接受 , 电子整流器与无电极放电腔成

— 体化的紧凑型无极灯倍受人们的欢迎 [4~6]

。

在紧凑型无极灯中 , 电子镇流器有其特殊要求 , 往往要求体积小 、 成本低 、 启动与运行安全可靠 , 因此 该种电子镇流器不宜采用复杂的电路 , 最好不要使用 外围元器件多的集成电路 , 这对电子镇流电路的设计 和制造提出了很高的要求 。事实上结构简单的电子 镇流器电路很难满足其安全启动的要求 , 特别是当公 用的交流电压偏低时 , 往往难以启动 , 甚至烧毁电路 。 为此本文提出了一种适合紧凑型无极灯使用的新型 电子整流器电路 , 它设置了一个特殊的慢升压整流电 路与一个定压触发电路 , 从而可靠地解决了紧凑型无 极灯的安全启动问题 。 该电子整流器电路结构简单 、 成本低廉 。 文章介绍它的结构组成和工作原理 , 并给 出了实验结果 。 2  结构组成和工作原理

图 1给出了适合紧凑型无极灯使用的新型电子 整流器电路的原理图 。 它主要由输入滤波器 Ⅰ 、 慢升

压整流电路 Ⅱ 、 无源滤波电路 Ⅲ 、 定压触发电路 Ⅳ 、 自 激振荡高频变换器 V 所组成 。从图中可以看到 , 交 流输入先经过输入滤波器的滤波 , 然后通过一慢升压 整流电路获得直流 , 该直流再通过无源滤波电路进行

, 滤波后的直流由自激振荡高频变换器变换为高

频交流 , 然后再驱动无极灯放电腔 S 进行发光工作 , 其自激振荡高频变换器的启动工作由定压触发电路 来控制 。

图 1  新型电子整流器电路的原理图

 

从图 1可见 , 图中所示的五大块电路具体为 :(1) 输入滤波器 Ⅰ , 由共模电感 L1和跨接在它两端的滤 波电容 C1、 C2所组成 , 用于滤除输入噪音和高频干 扰信号 。 (2) 慢升压整流电路 Ⅱ , 由桥式整流器 (D1、 D2、 D3、 D4) 、 并接于整流二极管 D4上的升压电容 C3所组成 , 它与输入滤波电路的输出端相接 , 用于输出 直流工作电压 , 升压电容 C3其容量较小 , 一般是无源 滤波电路中低频滤波电容 C4、 C5容量的 1Π10~1Π100, 在灯启动前 , 整流电路的输出电压缓慢上升 , 其 最高值接近于输入端交流电压的 2倍 , 而灯启动工

16 

中 国 照 明 电 器

 

作后 , 整流电路的输出电压迅速下降 , 其电压最高值 维持在输入端交流电压的 2倍左右 , 这就为安全启 动创造了条件 , 升压电容 C3可以与任何一个整流二 极管并接 。 (3) 无源滤波电路 Ⅲ , 由低频滤波电容 C4、 C5和二极管 D5、 D6、 D7组成 , 用于滤波和功率因 数校正 , 嵌接在直流供电电路中 , 该电路属于具有功 率调整功能的逐流滤波电路 , 也可以采用其它无源滤 波电路 。 (4) 定压触发电路 Ⅳ , 由分压电阻 R1、 R2, 储能电容 C6和双向触发二极管 ST 组成 , 接在直流输 入电路中 , 其输出端接往耦合变压器 T 的初级线圈 上 ; 为了保护双向触发二极管 , 使它在启动后不再产 生第二次触发 , 分压电阻的中点接有连接到场效应晶 体管 Q2漏极的通路 , 通过二极管 D8, 不让它再到达触发电压额定值

全启动问题 。 (5) Ⅴ , 主要由场 效应晶体管 Q1、 Q2T 、 电感线圈 L5、 负载 线圈 L6和电容 C7、 C8、 C9所组成 , 定压触发电路的 输出端与耦合变压器 T 相接 , 产生的高频振荡信号经 匹配输送到负载线圈 L6, 为灯负载提供高频电磁场 能量 。图中二极管 D9、 D10、 D11、 D12, 分别接在对应 的次级线圈 L3、 L4上 , 作双向稳压之用 。

该新型电子整流器电路的主要特征在于使用了 特殊的慢升压整流电路 Ⅱ 与定压触发电路 Ⅳ , 来共同 完成无极灯的安全启动 。 由于无极灯在启动时 , 需要 较大的启动功率 , 而启动后维持所需的功率较小 。 该 新型电子整流器电路能安全启动工作 , 是采用这样的 思路 :在灯启动前 , 不管公用的交流电源是否偏低 , 其 整流后的直流电源电压都能达到较高的电压范围 , 并 在较高的电压范围内的某一设计点触发启动 , 以提供 足够大的启动功率 ; 而在灯启动后 , 其整流后的直流 电源的电压恢复到普通桥式整流后的正常状态 , 能提 供正常的设计功率 , 以保证灯的正常工作 。

当电网电源为 220V 交流电时 , 经过慢升压整流 电路 II 进行桥式整流与升压后的电压处于较高的电 压值 , 该电压值位于 220与 2×220之间 ; 在定压 触发电路 Ⅳ 中 , 该直流输入电压经分压电阻 R1、 R2分压对储能电容 C6充电 , 当 C6两端的电压达到双 向触发二极管 ST 的触发电压 V

ST 时 , 触发管触发工 作 ; 可以选择 R1、 R2的大小比例设计出触发管触发 工作时直流输入电压处于一个较高的电压值 (该值位 于 220与 2×220之间 ) , 这样在启动时就能提供 足够高的输入功率 , 以保证安全启动 ; 但安全启动后 , 由于升压电容 C3的容量较低频滤波电容 C4、 C5小

得多 , 直流输入电压恢复到普通桥式整流后较低的值 (该值小于 220) 。 事实上 , 即使公用的交流电源电 压很低时 , 例如 160V , 这时其触发启动时的直流输入 电压仍然处于一个较高的电压设计值 (该值位于 220与 2×220之间 ) , 。 3

, 作 。图 2是该紧 。 图中 :M为电子整流器电 路主体装置 、 S 为无极灯放电腔 、 L6为负载线圈 。无 极灯放电腔的主要尺寸为 :放电腔 115mm , 最大直径 90mm ; 中心凹腔 95mm , 中心凹腔直径 25mm 。电子整 流器电路的主要技术结构参数如下 :升压电容 C3为 1μF , 分压电阻 R1、 R2分别为 2M Ω、 180K Ω, 滤波电容 C4、 C5都为 47μ

F , 储能电容 C6为 01022μF , 双向触发 二极管的触发电压 V

ST 为 32V , 电容 C7为 27P , 电容 C8为 3000P , 电容 C9为 470P , 电感 L5为 20μH 。 实验 所得的主要参数如表 1所示 :

图 2  紧凑型无极灯的结构示意图

 

表 1  紧凑型无极灯的主要特性

输入电压

(V )

输入功率

(W )

功率因数

触发启动

时直流电

压 (V )

工作频率

(MH z )

发光效率 (1m ΠW ) 2202815019335221756213 2002515019235221736112 1802018019235221695816   从上面的电路技术结构参数 , 很容易计算出触发

启动时的直流电源电压的理论值为 :V

ST ×R1ΠR2≈ 355V 。 当输入交流电压发生变化 , 例如从 180V 变化 任文华 :用于紧凑型无极灯的新型电子镇流器电路 17 

至 220V 时 , 其实验所得的触发启动时的直流电源电 压都为 352V 。该电压值较高 , 且不随输入端交流电 压的变化而变化 , 从而保证启动时有较大的输入功 率 , 保证其安全启动 。

实验结果表明 , 该新型电子整流器电路的启动安 全可靠 。 由于该电路具有结构简单 、 工作可靠 、 成本 低廉的特点 , 非常适合于小功率的紧凑型无极灯使 用 。

参考文献

1  王尔镇 . 实用无电极放电灯的开发和应用 [J].照明工程学报 ,1997.

8(4) :35~43

2  任文华 . 200W 高频无极荧光灯 . 中国照明电器 [J],1998. (4) :9~103  任文华 . 用于无电极荧光灯的高频电子整流器的研究 [J].照明工

程学报 , 1999,10(1) :12~18

4  H ochi Akira. Arakawa T akeshi. Hashim otodani K iy oshi. E lectrodeless low -pressure discharge lam p operating device and self-ballasted electrodeless fluorescent lam p[P].US :2005206322,2005. 09. 22

5  Hashim otodani K iy oshi. Arakawa T akeshi. H ochi Akira. Bulb type electrode 2less discharge lam p and electrodeless discharge lam p lighting device [P ].US :2005225249,2005. 10. 13

6  J ・ C ・ 波罗维克 . J ・ D ・ 米歇尔 . A 字型光灯 [P ].中国 :97119291. X 06. 03

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18  中 国 照 明 电 器

2006年第 7期

。

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