专利名称：高强度气体放电灯声谐振抑制方法
技术领域：
本发明属于电气技术领域，涉及一种高强度气体放电灯声谐振抑制方法。
目前市场上与HID灯配套使用的镇流器大多数是电感式镇流器，其缺点是体积大、笨重、功率因数低、损耗大。
电子镇流器已广泛应用于荧光灯领域，由于采用了高频电力电子器件，使得镇流器体积减小、重量减轻、功率因数提高、损耗大大减小，荧光灯发光效率提高，寿命变长。
电子镇流器在荧光灯领域的成功应用自然使人们想到把电子镇流器技术应用到HID灯领域。然而高频电子镇流器在HID灯上使用时出现了“声谐振”现象，即HID灯在高频工作时发生了电弧不稳定现象。当HID灯工作在5kHz-200kHz频率范围时，很多频段会出现明显的光输出波动并伴以电流电压起伏。在某些频率下电弧可能熄灭，甚至导致电弧管炸裂。小功率金属卤化物灯的电弧不稳定现象最为严重。
为了使电子镇流器成功应用在HID灯领域，研究人员作了大量的工作，如采用椭圆形或两端为锥形的电弧管壳，对电子镇流器工作频率进行频率调制，选择能稳定运转的频率窗口等。但在频率范围从数kHz到200kHz的频率范围内仍很难克服“声谐振”所带来的障碍。其原因是“声谐振”频率对电弧管尺寸非常敏感，即使稍有偏差，“声谐振”频率也会产生明显变化。即使是对同一个灯，不同寿命时也会对“声谐振”频率产生显著影响。
近年来研究者应对“声谐振”的方法从电子镇流器工作频率上可分为三类第一是工作频率远低于“声谐振”频率，如170Hz、270Hz、400Hz等低频方波电子镇流器和直流电子镇流器；第二是工作频率远高于“声谐振”的频率，如2.5MHz的高频电子镇流器；第三是工作频率在“声谐振”的频率范围内，采用调频方法避开“声谐振”。当电子镇流器频率过低时很难充分发挥高频时的优点，当电子镇流器频率过高时电力电子器件的功耗大、发热严重、效率降低，而当电子镇流器频率在“声谐振”的频率范围内时需采用调频电路甚至微处理器等器件使成本提高。
实现上述发明目的的技术方案是，在高强度气体放电灯两端加上线圈并通过一定的电流，产生与灯电弧弧柱轴向一致的纵向磁场，通过改变线圈中电流大小来调节纵向磁场强度。
线圈可放置于灯电弧管的外面或里面。线圈可以是永久磁铁，永久磁铁产生的磁力线方向与灯电弧弧柱轴线方向一致，即纵向磁场。
当纵向磁场强度达到一定值时可使灯电弧变得稳定，这时用高频电子镇流器进行控制时不出现“声谐振”现象，从而使电子镇流器结构简单，成本降低，体积减小，效率提高。
四
图1是本发明的高强度气体放电灯声谐振抑制方法示意图；图2是本发明的方法产生的磁场示意图。
首先介绍本发明的原理HID灯电弧是等离子体。从等离子体物理学带电粒子的轨道理论可以知道带电粒子在磁场中存在拉莫尔回旋。在纵向磁场的电弧弧柱中，由阴极发射出来的带电粒子将围绕磁力线旋转，使得弧柱的形状平行于磁力线。在粒子密度很大时可以将电弧弧柱看作流体，用磁流体力学理论描述。当施加纵向磁场后，电弧中的电流线力图保持平行于磁力线，当纵向磁场强度达到一定值时，电弧弧柱形状保持不变，从而电弧的不稳定现象可以用纵向磁场抑制，甚至消除，这是本发明采用纵向磁场的方法来抑制“声谐振”现象的原理。
用纵向磁场的方法来抑制HID灯“声谐振”现象是一种新方法，在国内外的文献和专利中都没有出现。该方法的示意图如图1所示。图中1-HID灯电极，2-HID灯电弧，3-HID灯电弧管壳，4-线圈。在线圈4中通过一定的交流电流或直流电流，上下线圈中电流方向相同，可产生图2所示的磁场，因为磁力线与电弧弧柱2轴向一致，所以称其为纵向磁场。当线圈4中通过电流大时产生的纵向磁场强，因此可通过改变线圈4中电流大小来调节纵向磁场强度。当纵向磁场强度达到一定值时可使灯电弧变得稳定。在此推荐的磁感应强度值如下在电弧在任意位置不小于Bmin(T)＝4e-6*Iarc。式中Iarc是HID灯电弧电流，单位为A。
权利要求
1.高强度气体放电灯声谐振抑制方法，其特征在于，在高强度气体放电灯两端加上线圈并通过一定的电流，产生与灯电弧弧柱轴向一致的纵向磁场，通过改变线圈中电流大小来调节纵向磁场强度。
2.如权利要求1所述的高强度气体放电灯声谐振抑制方法，其特征在于，所述线圈可放置于灯电弧管的外面或里面。
3.如权利要求1或2所述的高强度气体放电灯声谐振抑制方法，其特征在于，所述的线圈可以是永久磁铁，永久磁铁产生的磁力线方向与灯电弧弧柱轴线方向一致。
全文摘要
本发明提出了一种解决HID灯电弧“声谐振”的方法。采用纵向磁场的方法来抑制“声谐振”现象。在HID灯两端加上线圈并通过一定的电流，产生与灯电弧弧柱轴向一致的纵向磁场。当电流达到一定时，纵向磁场足够强，使得HID灯电弧的不稳定现象，即“声谐振”现象得到抑制和消除。这样可使电子镇流器结构简单，成本降低，体积减小，效率提高。
文档编号H05B41/14GK1474640SQ0313447
公开日2004年2月11日 申请日期2003年8月7日 优先权日2003年8月7日
发明者刘志远 申请人:西安交通大学