专利名称：高效lc非谐振式高管电压镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于气体放电灯的镇流器，具体是一种高效LC非谐振式高管电压镇流器。
背景技术：
目前，飞机场、火车站、机关、学校、超市等处的室内照明，及公路、城市街道、广场、体育场等处户外照明主要采用荧光灯、高强度气体放电灯(HID)为主的光源。随着这类光源的发光效率和显色指数的不断提高，灯的功率越来越大，颜色和产品品种不断增加，人们对其的依赖性不断加深，这一类光源在人类的生活和文明的发展中的作用越来越重要，在相当长的一段时间内，还不会有新的光源可以取代之。
这类气体放电类光源，由于其具有负阻特性这一物理现象，所以其电路中必须有一个稳定发光电弧工作的镇流器部件，目前镇流器有工频和高频两大类，工频又分谐振式和非谐振式，谐振式因其不稳定性而不被普遍接受，所以没有发展起来。
非谐振式则应用广泛，最典型的代表是传统电感式镇流器，由于其结构简单，制造容易，可靠性高，寿命长，价格便宜，使其占据总用量的80％以上；但这类镇流器也有一些无法克服的缺点，如启动电流大，启动时间长，直接影响灯泡的寿命；功耗大，仅适用于低管电压的灯泡，电源电压与气体放电灯的管电压之比有一定范围，否则灯会熄弧，这一点限制了以提高管电压来提高发光效率和节能水平的可行性；重量重，对电网电压波动敏感，明显影响灯泡的寿命和镇流器自身的寿命；采用并联电容补偿以提高功率因数，存在电磁兼容问题，电流总谐波量大幅提高，达35％以上，严重超标，污染公共电网。
高频镇流器主要有恒功率(即宽电网电压范围型)和非恒功率两大类。针对传统电感式镇流器的上述缺点发展起来的电子镇流器，就是其典型的代表。其对灯泡高管电压的适应性强，效率高，节能，重量轻，体积相对较小，外形尺寸适应性强，特别在克服电网电压波动和提高功率因数方面基本达到了比较理想的水平。
其缺点是可靠性低，电路复杂，因元器件的质量问题和电网的冲击等极易导致损坏，价格贵。因此目前高频镇流器主要应用在小功率领域，而200W以上的大功率高频镇流器的应用基本没有展开，一定程度上制约了气体放电灯在大功率方面发展。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种高效LC非谐振式高管电压镇流器，以适应高管电压的气体放电灯的配套需求。
本发明的高效LC非谐振式高管电压镇流器包括电感、电容以及电子开关，所述电容、电感与气体放电灯串联，电子开关接于气体放电灯两端，电容的容抗与电感感抗之比不小于1.5，且两者的取值随灯的管电压和功率及供电电压的变化而各不相同。当用于配接28W/T5荧光灯时，电容为1.3～1.9μF，电感为1.8～2.9H。
本发明将现有电感式镇流器和电子式镇流器两大类镇流器的优点汇集了于一身，镇流效果好，特别是能适用于高管电压的气体放电灯，即电源电压与气体放电灯的管电压之比为1～1.6，如在120V/60Hz电网系统，气体放电灯的管电压在120V以下的，无需加升压电路即可稳定工作。
对电网电压波动敏感性小，可靠性高，寿命可达10年以上。
电磁兼容性好，电流总谐波量低，为10～24％；电流波峰比为1.5～1.7倍；无高频干扰问题；抗雷击干扰性好。
启动电流小，约为1.05～1.2倍工作电流；启动和再启动速度快；稳态工作时，具有准恒电流特性，电网电压波动20％时，电流波动≤15％。系统呈容性负载特征，功率因数达0.4～0.85，对混合性电网有直接补偿作用，节能效果理想，特别是用于大功率和高管电压的气体放电灯的镇流器，其功耗低至4～15％，大大低于现有产品功耗。
体积较小，重量轻，成本低，比电子镇流器价格低30～50％。
图1是本发明的典型实施例电路图；图2是本发明的另一实施例电路图；图3是其矢量图图4是本发明中各元器件上的电压、电流波形关系图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进一步说明。
参照图1、2，高效LC非谐振式高管电压镇流器包括电感、电容和电子开关，所述电感、电容串联在气体放电灯的交流回路中，气体放电灯两端接有电子开关，电容的容抗与电感感抗之比不小于1.5。
图1中气体放电灯采用热启动型荧光灯，电子开关是热阴极启动荧光灯的电子启辉器。电容C、电感L、热启动型荧光灯一灯丝、电子启辉器S以及热启动型荧光灯另一灯丝依次串联。
图2中气体放电灯采用冷启动型荧光灯或HID灯(即高强度气体放电灯)，电子开关是冷阴极启动荧光灯的电子启辉器和HID灯的触发器。电感L’、电容C’、所述荧光灯或HID灯串联。
配接冷阴极启动荧光灯时，电子启辉器S’并接于冷阴极启动荧光灯的两端。配接HID灯时，HID灯的触发器S’并接于HID灯的两端。
本发明是利用电感和电容与具有负阻特性的气体放电灯三者串联起来，在交流电路中的工作特点，即电流与电压的相位滞后和超前关系，所特有的升压作用，在非谐振的条件下，即电容的容抗与电感感抗之比不小于1.5，使气体放电灯两端获得一个稳定的维持电压；同时，随着电源电压的变化，系统阻抗由于电感、电容和气体放电灯(负阻特性)的阻抗失量之和也随之调整，能维持系统电流较小的变化，实现独特的镇流目的。当电容为1.3～1.9μF，电感为1.8～2.9H时，本镇流器能理想地与28W/T5荧光灯配接。
图3是其矢量图在本发明中， 分别代表理想的电感感抗、电容容抗和气体放电灯的阻抗， 是回路总阻抗，其矢量关系如下X·Z=X·L+X·C+X·D]]>对于实际元器件来讲，是要加以修正的。L、C、D分别代表电感、电容和气体放电灯的端电压，O代表供电电压。其矢量关系如下
O＝L+C+D对于实际工作电路中，这个矢量平衡关系是系统维持稳定工作的条件。由于L与C的相位差，就可能获得电感和电容两者各自的端电压大于电源电压O，从而可以实现D接近O值而稳定工作的这一独有的特点，这种状态是普通电感镇流器根本无法工作的。 代表回路电流，其矢量关系如下I·D=U·O/X·Z]]>本电路的特别之处在于，当针对电源电压和灯泡时，通过设计选取合适的电感、电容值，可以实现一个在一定范围内随O变化(20-30％)而变化的 使的 基本不变(＜10％)，基本上实现了镇流器镇流的根本目的----镇流。
图4是本发明中各元器件上的电压、电流波形关系图。其电压波形的相位顺序依次为L、D、O、C，同时可以知道，系统电流相位超前于电压相位，即为容性负载特征。在混合电网中使用，可以补偿提高电网的功率因数。
电感L和电容C通过与气体放电灯相串联，都构成了本发明的镇流器的主工作回路，其主要作用是在非谐振的状态下构成一个随外部输入电压变化而变化的回路阻抗，使回路电流维持较小变化。电子开关S在上述两种镇流器中分别为热阴极启动和冷阴极启动的电子启辉器、HID灯的触发器。
本电路的工作原理为当电源向工作电路供电时，在气体放电灯未点亮，回路未导通之前，此时电源电压全部加在灯两端上，也就是加在S上，S被动作，在气体放电灯的两极产生一个脉冲高压，将气体放电灯点亮，之后气体放电灯进入正常工作。
在一个电源输入为220V/50HZ电压，负载为28W/T5荧光灯的实例中，荧光灯管电压为167V±17V，灯电流为195mA，灯功率为28W。其中所配置的电感为2.3H，电容为1.5μF，电子开关S为特制的触发器。该实例的系统功耗为2.8W，电磁兼容EMC和FCC符合标准。
权利要求
1.一种高效LC非谐振式高管电压镇流器，包括电感，其特征在于还包括一电容，所述电容、电感和气体放电灯三者串联，气体放电灯两端接有电子开关，电容的容抗与电感感抗之比不小于1.5。
2.根据权利要求1所述的高效LC非谐振式高管电压镇流器，其特征在于电容为1.3～1.9μF，电感为1.8～2.9H，用于配接28W/T5荧光灯。
3.根据权利要求2所述的高效LC非谐振式高管电压镇流器，其特征在于电容为1.5μF，电感为2.3H，用于配接28W荧光灯。
4.根据权利要求1所述的高效LC非谐振式高管电压镇流器，其特征在于电子开关是热阴极启动荧光灯的电子启辉器。
5.根据权利要求1所述的高效LC非谐振式高管电压镇流器，其特征在于电子开关是冷阴极启动荧光灯的电子启辉器和HID灯的触发器。
全文摘要
一种高效LC非谐振式高管电压镇流器，包括电感、电容以及电子开关，所述电容、电感与气体放电灯串联，电子开关接于气体放电灯两端，电容的容抗与电感感抗之比不小于1.5。其镇流效果好，能适应高管电压的气体放电灯；电磁兼容性好，电流总谐波量低，电流波峰比为1.5～1.7倍，无高频干扰问题；稳态工作时，具有准恒电流特性，电网电压波动20％时，电流波动≤15％；系统呈容性负载特征，功率因数达0.4～0.85，对混合性电网有直接补偿作用，节能效果理想，特别是用于大功率和高管电压的气体放电灯的镇流器，其功耗低至4～15％，大大低于现有产品功耗。
文档编号H05B41/16GK1571614SQ0313981
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月12日 优先权日2003年7月12日
发明者刘军 申请人:刘军