[發明專利]一種拓撲T型網絡驅動裝置原理及控制方法

無效

• 申請號: 201010271147.6
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN101998743A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 王綠沙
• 申請（專利權）人: 王綠沙
• 主分類號: H05B41/36
• 分類號: H05B41/36;H05B41/38
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所 44209
• 代理人: 陳鴻蔭

技術領域

本發明涉及一種新型氣體放電燈驅動裝置原理及其控制方法，特別是高強度氣體放電燈裝置原理及其控制方法。

背景技術

目前，全球照明總用電量達到全球總用電量的20％，其中氣體放電燈總用電量占到15％以上，但它的實際使用壽命普遍只達到額定值的1/3～1/2；中、大功率電子鎮流器目前在技術上仍然存在諸多共性問題，并且在自身損耗方面它與電感鎮流器比較并沒有明顯優勢，權威實驗證實400W高壓鈉燈電子鎮流器燈的光效比同等功率電感式鎮流器電路反而下降2-4％。因此，目前在市場上對于中、大功率氣體放電燈幾乎仍然都采用電感式鎮流器。

熒光燈是氣體放電燈的一大類；更多用電量的是高強度氣體放電燈，包括三大類主流產品，既高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和高壓汞燈。

1氣體放電燈機理：

所述高強度氣體放電燈的內部主要是一個放電管，即電弧管，該放電管由透明或半透明材料制成，兩端是封閉的電極，放電管中充滿惰性氣體和金屬蒸汽。高壓氣體放電燈發光主要來自于金屬氣體或混合金屬氣體，惰性氣體可使電子與金屬氣體原子發生彈性碰撞電離的次數大大提高，適當的提高氣壓更能增大碰撞電離的次數，使發光效率提高。現有技術高壓氣體放電燈照明系統包括與該高壓氣體放電燈串聯的用電感性器件制成的鎮流器和并聯在所述高壓氣體放電燈兩端的觸發器，如圖8所示。所述高壓氣體放電燈的氣體放電發光需要高壓擊穿條件即點火電壓條件，所述觸發器的瞬間通斷動作會使鎮流器線圈末端產生1-5kV的自感電動勢施加在放電管兩端，使電極的自由電子獲得足夠動能撞擊氣體原子電離并很快發生雪崩電離形成足夠的穩定放電發光；在點火成功之初，所述所述高壓氣體放電燈呈短路狀態，需要鎮流器限制啟動短路電流；在交流供電中，所述放電管的兩個電極交替地變換為陽極和陰極，在電流的正負半周交界點及其附近的一段時間內電流為零或近似為零，這一過度時間稱為熄滅時間text，如圖9所示，為減小熄滅時間或防止完全熄火，需要鎮流器向燈管提供高于供電電源的電壓，即重復點火電壓。因此，所述鎮流器起到產生點火高壓、限制啟動短路電流和重復點火的作用。

2.濺射和整流效應：

高壓氣體放電燈點火時，有一個從微小電流發光的輝光放電到大電流強光的弧光放電的過渡過程。在該過程中，會產生陰極濺射和整流效應。所述陰極濺射是指由于陰極受到正離子等的強烈轟擊使部分金屬粒子從陰極表面飛濺出來附著在陰極附近的零件和玻璃殼上，使燈管下部發黑，影響發光效率；最嚴重的濺射發生在從輝光放電發展到大電流弧光放電這一短暫轉折期，如果點火電壓不夠高，電場能量不夠，則會延長輝光放電過程；而點火電壓能量過大則正粒子對陰極轟擊的加速度會更大，使濺射更嚴重。

所述整流效應主要發生在啟動過程，會出現燈電流在正負半周不相等，而且發生了差異性嚴重畸變的整流效應，其波形如圖10所示，所述整流效應是因為兩個電極因逐步損失使發射電子的能力不均衡引起的，表現出電流忽大忽小劇烈沖擊，最后隨時間的推移趨于緩和平息。所述陰極濺射和整流效應都是影響發光效率和壽命的重要原因，

3.啟動沖擊與軟啟動：電感式電路氣體放電燈的一個重要屬性是在點火成功后燈管即刻從高阻抗變為短路，供電電壓幾乎全部施加在鎮流器上，燈電流瞬時劇增，對燈造成沖擊。這一特征嚴重影響燈和鎮流器的使用壽命。因此，需要一種采用一種軟啟動方式降低啟動電流沖擊，削弱整流效應，是減少電極損耗。所述軟啟動是指高壓氣體放電燈點火從輝光進入到弧光放電，且在弧光電流開始劇增時供電電壓即刻下降，然后逐步回升的過程。但是，現有技術電感鎮流器不可能實現軟啟動點火方式。

4.調光控制：

對于所述氣體放電燈，現有技術普遍采用在燈主回路串聯感抗降壓方法，如圖11所示，其中單級串聯方法因為一次性降壓跨度太大，對燈有很大沖擊，甚至完全熄燈；串聯多級感抗調光均存在切換瞬間斷電問題，并當其中一個切換開關未正常釋放時電感線圈即刻發生局部短路燒毀。因此無論是采用同一鐵心繞組或是采用獨立鐵心繞組都不適合采用串聯多級感抗調光，更不適合穩壓控制。采用串聯熱敏電容器降壓調光這種方法借鑒于CW恒功率鎮流器，其成本很高，而且適配的電感鎮流器要大很多，損耗增大，而且電流波峰因子高，對燈的壽命有影響，特別是在光源進入壽命中期以后會逐漸加劇整流效應的發生，導致光效和壽命下降。然而這兩種串聯阻抗調光方法都只具有單一的降壓調光功能，不能升壓。

5.補償與諧波：