专利名称：一种无公害放电灯电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电子产品，特别是涉及放电灯电源的一种电子产品，适用于霓虹灯、荧光灯、高压钠灯和金属卤化物灯。
上述这些灯在发明之初应用时，都是在220V，50HZ工业电源下，设计出触发、镇流和变压的变压器，其设备一般都比较笨重，功率因数低，效率不高，灯泡寿命短。随着电子技术的迅猛发展，出现整流逆变技术，使触发、镇流和变压都在高频下进行，能把220V、50HZ电源转换为新电源，其产品重量有所减轻，效率也有所提高。即使这样，现有技术如电子镇流器产品仍然存在功率因数低、谐波大、灯泡使用寿命短的缺陷，尤其是功率因数低，谐波大引起对工业电网的公害。
本实用新型的技术解决方案是，采用前置功率因数控制电路和PWM脉宽调制电路与半桥式逆变电路共同形成一个独立的通用电源。其电路的输入是220V、50HZ的工业网路电压，输出两组电压一组是稳定的直流电压(电压是Uo)；另一组是由c、d两端输出的高频方波电压(其幅值是 )，输出功率可做到2kw；在同一总的发明构思下，即在上述的独立的放电灯通用电源基础上，与放电灯配套电路，即触发、镇流电路或高频变压器，分别进行组合，使一种电源应用到多种放电灯。
上述放电灯配套电路是指荧光灯、高压钠灯和金卤灯以及霓虹灯的配套电路。独立的放电灯通用电源，可拖动一个放电灯或一组串联霓虹灯配套电路，形成“一拖一方式”的系列产品；也可以拖动多个同一种放电灯配套电路，形成“一拖多方式”的系列产品。发明的优点本实用新型的优点是对于“一拖一”产品，通用电源电路与放电灯配套电路，共同封装在一个壳体内。对于“一拖多”产品，放电灯配套电路(指荧光灯、高压钠灯和金属卤化物灯)则可按照GB/T-17263的要求封装在标准通用螺旋口灯头上；而通用电源可单独塑封为一个独立产品，以拖动上述多个一体化的放电灯。对于霓虹灯配套变压器也可经过防水、防潮、绝缘处理后，做成一个可安装在户外的一种独立变压器，一个通用电源可拖动多个变压器。这样，从产品结构上看，不论是哪种方式，都会使产品结构简单化、一体化，安装方便，体积小，便于维护，成本下降。
本实用新型与已有技术比，其显著的效果主要是对220V，50HZ工业电网而言，可以做到功率因数达到≥0.995，谐波总量小于5％，可以称为“无公害放电灯电源”，电压允许波动±20％，提高效率20％；对输出放电灯而言，灯的寿命大大延长，无闪烁；是一种环保节能型、可持续发展的电子产品。
本实用新型的放电灯通用电源电路如
图1所示，是由“前置功率因数控制器”电路和“PWM脉宽调制器”电路[10]和半桥式逆变电路[20]两部分构成。“前置功率因数控制器”电路和“PWM脉宽调制器”电路，是以集成电路芯片IC1、和IC2为核心，IC1选用的是MC33262(或MC34262)，IC2选用TL494；MC33262的工作电源Ucc是管脚8，管脚6是地GND，Ucc的大小由电阻R6和电容C4及内部电路的稳压管来决定；由二极管D1-D4整流后的电压，其波形是220V，50HZ外加电压正弦半波的脉动电压，经由电阻R5和R3的分压，从管脚3输入，其电压瞬时值正好反映了外加电压的最大值和零点；对通过升压变压器LB1电流的检测是由电阻R4测得的“电流达到峰值”的信息由管脚5获得；对输出电压Uo的检测是经由电阻R2和R1组成的分压电路，通过管脚1获得，与管脚2连接的电容C1对其进行滤波；在上述六个管脚，即工作电源管脚8，6和输入信息管脚3，5，1，2的相互配合下，每当管脚3检测出外加电压为零的信息时，将驱动场效应管T，通过管脚7导通，LB1变压器的电流上升，形成“充磁”；当管脚5测得电流已达峰值，场效应管T关断，LB1通过“放磁”向二极管D5的后边负载和电容C3送电；而电流降至零时，由管脚4测出“电流过零”，于是通过管脚7又使T导通，如此循环，使LB1不断地“充磁”和“放磁”。在LB1中流过的电流，以微秒级系列锯齿波出现，而这系列电流脉冲，其“包络线”正好与外加电压同相位，其电流的平均值也正好与外加电压同相位，可做到功率因数接近于1，输入电流的谐波也相应减少。
IC2芯片TL494的工作电源主要由电阻R12、稳压管DW、三极管To、二级管D7和电容C8组成，形成一个“自举式”辅助电源，引至IC2的管脚7，设计为12-25伏；IC2管脚2、13、14、15，在图中以A表示，均为TL494的5伏参考电压，而B点则表示IC2的管脚1、7、9、10、16，均为TL494的地线；由电阻R9和电容C7组成缓起动电路；电位计RW通过管脚3可以调节输出的方波脉宽，而管脚8和11，在上拉电阻R10、R11的作用下，由a、b两点向下一级电路提供不同频率的方波，其频率由电阻R8和电容C6决定；图1的[20]电路是在经由电路[10]整流后，再逆变成高频方波电压的电路，由场效应管T1和T2，电容C10、C11组成半桥式逆变电路。a点的方波通过隔离变压器LB2去驱动T1，b点的方波则直接驱动T2，这样，场效应管T1和T2交替导通和关断，而C点电位正是 ，所以在c、d两点形成一个幅值为 的方波电源；同时直流电压Uo也可做为直流稳压电源对外工作。
由此，通过图1中的[10]和[20]电路，在输入220V，50HZ电压之后，就可输出一组直流电源(电压为Uo)，另一组是方波高频电源(幅值为 )，由此可通用于各种放电灯。图1中的RFI是改善电路品质的射频抑制电路。
图2、图3是本实用新型“一拖一”的管式日光灯和U型节能灯配套电路[30]，是由电容C12、C13和电感L1形成一个串联谐振电路。电源由图1中的输出点c、d两点引入。刚引入之初，灯管开路，通过上述谐振电路，电容C13上的电压足以使灯触发点燃；点燃后，灯管电压急剧下降，电路进入稳态，这时电感L1起镇流作用，灯管则正常工作。
图4是“一拖一”霓虹灯配套电路[40]，是一个高频变压器，由一次线圈W1，高压包GYB(包括二次线圈W2和高压整流桥GR)和磁芯DS组成。电源由图1中的c、d两点引入经过高频变压器，由e、f两点输出，可拖动15米长的霓虹灯。
图5是“一拖一”高压钠灯或金属卤化物灯的配套电路[50]。由电阻R16、R17、电容C14、C15，双触发二级管DB和变压器LB3构成；电阻R16、电容C15、电阻R17、串联后与电源正、负极两端连接。当引入电源时，电容C15充电，达到双触发二极管DB的触发电压，如150V时，DB突然导通，C15放电，通过LB3变压器、感应一个高电压，点燃放电灯；点燃后，DB截止，C15电容上电压驱近于零，由于R16＝R17，所以图中N点即相当于电压Uo的中点，这时，d点的电位由于[20]电路中的T1和T2交替导通和关断，在电容C14两端形成一个幅值为 的方波，而LB3成为镇流器，灯泡正常工作。
图6是“一拖一”紧凑型金属卤化物灯的配套电路[60]。由电感L2、电容C16、C17、电阻R18、火花放电器HH、变压器LB4组成。由c、d引入高频电压，最初，电感L2、电容C16、C17形成谐振电路，使电容C17产生的电压足以使火花放电器HH放电，引起变压器LB4的二次侧感应出高压电，使放电灯点燃。
图7、图8是管式日光灯和U型节能灯“一拖多”电路框图。在电路[10]和[20]组成的通用放电灯电源基础上，在其输出端连接多个配套电路[30]，形成“一拖多”实施方式。如上述通用电源输出2KW功率，可拖动40W日光灯50盏。
图9是霓虹灯的“一拖多”电路框图。在电路[10]和[20]组成的通用放电灯电源基础上，在其输出端连接多个配套电路[40]形成“一拖多”实施方式。如通用电源输出2KW功率，拖动霓虹灯变压器12台，即约200米霓虹灯管。
图10是紧凑型金属卤化物灯的“一拖多”电路框图，在电路[10]和[20]组成的通用放电灯电源基础上，在其输出端连接多个配套电路[60]，形成“一拖多”实施方式。如上述通用电源输出2KW功率，可拖动100W金属卤化物灯20盏。
图11是高压钠灯或一般金属卤化物灯的“一拖多”电路框图。在电路[10]和[20]组成的通用放电灯电源基础上，在其输出端连接多个配套电路[50]，形成“一拖多”实施方式。如上述通用电源输出2KW功率，可拖动100W高压钠灯或金属卤化物灯20盏。
图12是本实用新型“一拖一”产品结构示意图，是在将电路[10](其中的ZIC部分模块化，有7个管脚1～5和a、b)、电路[20]并与电路[30]或[40]、[50]、[60]集成，装入一个壳体，由壳体引出电源输出端e、f，与放电灯连接。
图13是本实用新型的“一拖多”的产品结构示意图，是将电路[10]和[20]集成封装在一个壳体内，配套电路[30]、[50]和[60]，均可按照GB/T-17263标准要求，安装在标准通用螺旋口灯头上，成为一体化灯头，一个壳体可拖动多个一体化灯头。
图14是本实用新型的“一拖多”霓虹灯高频变压器结构示意图，经过防水、防潮、绝缘处理后，做成一个可安装在户外的独立变压器。
权利要求1.一种无公害放电灯电源，包括壳体、整流、逆变电路，其特征在于壳体内封装一个由“前置功率因数控制器”电路和“PWM脉宽调制”电路组成的电路[10]与半桥式逆变电路[20]共同形成一个通用电源，并与放电灯配套电路组合。
2.按照权利要求1所述的无公害放电灯电源，其特征在于前置功率因数控制器电路是以集成电路芯片IC1为核心，IC1选用MC33262或MC34262，工作电源的Ucc由管脚8引入，管脚6是地线GND，Ucc大小由电阻R6和电容C4及内部电路的稳压管决定；外加电压由二极管D1～D4整流后，经由电阻R5和R3分压，从管脚3输入；输出电压Uo的检测是经由电阻R2和R1组成的分压电路，由管脚1获得，与管脚2连接的电容C1对其进行滤波；场效应管T通过管脚7导通和关断，使LB1形成“充磁”和“放磁”，LB1通过放磁向二极管D5的后边负载和电容C3送电。
3.按照权利要求1所述的无公害放电灯电源，其特征在于“PWM脉宽调制”电路是以集成电路芯片IC2为核心，IC2选用TL494；工作电源由电阻R12、稳压管Dwo、三极管To、二极管D7和电容C8组成，由IC2管脚7引入，IC2的A点即管脚2、13、14、15均为IC2的5伏参考电压，IC2的B点即管脚1、7、9、10、16均为IC2的地线；电阻R9和电容C7组成缓起动电路；电位计RW通过管脚3调节输出方波的脉宽，管脚8和11，在上拉电阻R10、R11的作用下，由a、b两点向下一级电路提供不同频率方波，其频率由电阻R8和电容C6决定。
4.按照权利要求1所述的无公害放电灯电源，其特征在于半桥式逆变电路是由场效应管T1和T2，电容C10、C11组成。
5.按照权利要求1所述的无公害放电灯电源，其特征在于放电灯配套电路是指管式日光灯或U型节能灯高压钠灯或金属卤化物灯，紧凑金属卤化物灯和霓虹灯的配套电路[30]、[50]、[60]、[40]。
6.按照权利要求1所述的无公害放电灯电源，其特征在于管式日光灯或U型节能灯的配套电路[30]是由电容C12、C13和电感L形成一个串联谐振电路，高压钠灯或金属卤化物灯的配套电路[50]是由电阻R16、R17、电容C14、C15，双触发二极管DB和变压器LB3构成；紧凑金属卤化物灯配套电路[60]由电感L2、电容C16、C17、电阻R18，火花放电器HH以及变压器LB4构成；霓虹灯配套电路[40]是一个高频变压器，由二次线圈W1高压包GYB(包括二次线圈W2和高压整流桥GR)和磁芯DS组成。
7.按照权利要求1、5所述的无公害放电灯电源，其特征在于由电路[10]和[20]形成的独立通用电源，可以与一个配套电路[30]、[40]、[50]或[60]组合，形成“一拖一”方式；可以与多个配套电路[30]、[40]、[50]或[60]组合，形成“一拖多”方式。
专利摘要本实用新型涉及一种无公害放电灯电源的电子产品，其特征是由“前置功率因数调节器”电路，“PWM脉宽调制器”电路与半桥式逆变电路共同组成一个通用电源，其电源可提供一种稳定的直流电压和高频方波电压；通用电源与专门设计的放电灯配套电路组合；放电灯配套电路是荧光灯(日光灯)、高压钠灯和金属卤化物灯的触发(点燃)和镇流电路，霓虹灯是一种配套的高频变压器；上述独立通用电源可以拖动一个放电灯或一组串联霓虹灯，为“一拖一方式”；也可以拖动多个放电灯，形成“一拖多方式”系列产品；上述放电灯电源，功率因数可达到≥0.995，谐波总量小于5％，电压允许波动±20％，提高光效率20％，放电灯可恒功率运行，大大提高放电灯寿命，无闪烁，重量轻，是一种无公害、节能型高科技、可持续发展的电子产品。
文档编号H05B41/14GK2593523SQ0227550
公开日2003年12月17日 申请日期2002年9月29日 优先权日2002年9月29日
发明者王振强, 王家纯, 王家洁 申请人:王振强