CN101561084B - 一体化气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化气体放电灯，包括灯头、灯罩、管座及其上设置的氙气灯管，其特征在于：所述管座内设置有与灯头连接的镇流器，氙气灯管的两电极分别***管座并与镇流器电连接。本发明可取代现有的白炽灯泡并适用于现广泛使用的标准灯座及灯具，具有造价低、小体积、高稳定、高效节能、高安全性等优点。

Description

一体化气体放电灯

技术领域

本发明涉及气体放电灯技术领域，更具体地说是涉及一种氙气灯。

背景技术

HID（High Intensity Discharge）高压气体放电灯，亦称氙气灯，它的工作原理是在（UV-CUT）抗紫外线水晶石英玻璃管内，以氙气（XENON）与碘化物等惰性气体填充，然后经过安定器（也称增压器），将普通民用市电经变频转换瞬间增压至23000V左右的脉冲振荡电能，经过高压振荡激发石英管内的氙气电子游离在两电极之间产生跳电弧光完成点亮过程，接着提供能自适应灯管管压的脉宽周期为2.38毫秒的方波电压维持氙气灯管正常发光。HID高压气体放电灯的色温非常宽，达2700~18000K，还有彩色光的。具有很好的照明和穿透力；光效非常高，输出每瓦达到80流明以上，色温在4300K~6000K的可达到输出每瓦接近100流明或以上。可迎合全世界都推行的节能理念；自身发热量底，能很好的应用在有特殊要求的场合。而且使用寿命比传统的卤素灯、白炽灯泡更长。但目前市面上使用的HID照明***都使用低压直流电源供电，并只应用在汽车照明和一小部份的工业照明，应用范围非常窄。就算有一些采用民用市电供电的产品，但目前比较常用的（HID）照明***的控制器（镇流器）都使用低频方波输出，这样就存在电路比较复杂，要使用的元件非常多，这种情况下，这类照明***的控制器（镇流器）的造价都很高昂，体积也偏大。在一般民用照明场合是很难被接受的，在推广应用上造成很大的制约。

同时目前比较特殊的民用照明也有一大部份使用普通金卤灯，如在商场里使用的杯灯等。它的发光效率也很高，光色也能达到6000K。在结构上，通常是在灯具或在其供电电源***内安装安定器，然后将低压卤素灯***灯座使用。由于灯具或供电电源***中增设了与普通金卤灯配套使用的安定器，该***只适用于卤素灯，若在灯具上更换普通白炽灯泡则无法正常工作，不符合环保要求。而且它也存在一个比较大的问题，不能热启动，頻繁的点亮与熄灭会大大缩短使用寿命，所以不能实现反复开→关→关→开的操作，这种情况在一般民用照明场合是不能接受的，在推广应用上造成很大的制约。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅结构简单，适用范围广、高效节能，并能实现热启动，随心所欲的开关操作，而且能很好的使用在民用场合的一体化气体放电灯。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种一体化气体放电灯，包括灯头、灯罩、管座及其上设置的氙气灯管，其特征在于：所述管座内设置有与灯头连接的镇流器，氙气灯管的两电极分别***管座并与镇流器电连接。

作为上述方案的进一步说明，所述管座内设置有与灯头匹配的陶瓷隔热筒，镇流器装嵌在灯头与陶瓷隔热筒紧固连接后形成的内腔内，镇流器引出引脚穿过陶瓷隔热筒与氙气灯管的两电极连接，该陶瓷隔热筒的筒身开有一组散热孔，其底部与灯罩连接。

所述镇流器为氙气灯高频电子镇流器，该镇流器主要由依次连接设置的主要由功率晶体管以及电解电容组成的整流滤波电路、高频自激振荡的半桥开关电路及保护电路、主要由扼流电感及电容组成的耦合电路以及超高压脉冲启动电路，整流滤波电路中设置有电容并接在功率晶体管的集电极与发射极两端。

所述半桥开关电路由晶体管Q1、Q2及***元件组成，其保护电路由可控硅T1、电解电容EC2、二极管D9、D10以及电阻R7、R8、R9、R10连接组成，电阻R7连接可控硅T1，Q2的发射极依次连接二极管D9、电阻R8，经过电解电容EC2、电阻R10连接T1可控硅。

所述耦合电路包括扼流电感L3、电容C6、C7、C9，由高频自激震荡的半桥开关电路经电感L3、电容C6、C7、C9谐震耦合后形成65V~450V的高频正玄波交流电源。

所述耦合电路的扼流电感的电感量为可调的，该扼流电感还连接有扼流圈电感量适时控制电路，该适时控制电路包括控制调节电感状态的继电器RY1、二极管D12、晶体管Q3、Q4、电解电容EC3和多个电阻。

所述超高压启动电路其结构由高压包L2、放电管ZD1，以及二极管D11、电阻R11、电容C8、电阻R12组成，耦合电路的输出端连接二极管D11经电阻R11限流后给电容C8充电，高压包L2的绕组N1连接放电管ZD1，驱使该放电管ZD1导通的电压为350V。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本发明采用将氙气灯管与其启动电路整合为一体化结构，无需在其灯具或电源电路中加装镇流器，便可以在现有的各种灯具中使用，与现有的卤素灯相比，其使用成本低，适用范围广，使用方便，高效节能、高稳定、高安全性。

2、本发明采用高频自激震荡来实现能自适应氙气灯管压的高频正玄波电能输出，达到无频闪、高效率；采用独特的输出滤波技术解决方案来实现输出的高频正玄波的失真降到最低，从而使氙气灯不会出现频闪的现象，更不会出现声共震的致命情况，使得氙气灯的使用寿命长达到更好的保证。

3、本发明还设有提高氙气灯灯管热态时启动性能的专用电路，从而达到让氙气灯高频电子镇流器完美的实现热启动功能，拓宽氙气灯高频电子镇流器的适用范围，让其能更好的使用在民用场合，这样对推广使用带来很大的便利。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明的HID氙气灯高频镇流器流程及结构示意图；

图3为本发明的HID氙气灯高频镇流器原理图；

图4为本发明的HID氙气灯高频镇流器的保护电路图；

图5为本发明的HID氙气灯高频镇流器的高压启动电路图；

图6为HID氙气灯高频镇流器灯管热态时启动辅助电路图。

附图标记说明：1、灯头  2、灯罩  3、管座  4、氙气灯管  5、镇流器  5-1、整流滤波电路  5-2、半桥开关电路及保护电路  5-3、耦合电路  6、陶瓷隔热筒  7、散热孔

具体实施方式

如图1~图6所示，本发明一种一体化气体放电灯，包括灯头1、灯罩2、管座3及其上设置的氙气灯管4，氙气灯管4包括灯管4-1以及设置在灯管内的发光管，管座3内设置有与灯头1连接的镇流器5，管座3内设置有与灯头1匹配的陶瓷隔热筒6，镇流器5装嵌在灯头1与陶瓷隔热筒6紧固连接后形成的内腔内，镇流器5引出引脚穿过陶瓷隔热筒6与氙气灯管4的两电极连接，该陶瓷隔热筒的筒身开有一组散热孔7，其底部与灯罩2连接。本实施例中，镇流器5为氙气灯高频电子镇流器，该镇流器主要由依次连接设置的主要由功率晶体管以及电解电容组成的整流滤波电路5-1、高频自激振荡的半桥开关电路及保护电路5-2、主要由扼流电感及电容组成的耦合电路5-3以及超高压脉冲启动电路5-4。整流滤波电路5-1中设置有电容并接在功率晶体管的集电极与发射极两端，采用该独特的输出滤波技术后，氙气灯不会出现频闪的现象，更不会出现声共震的致命情况。

整流滤波电路5-1包括由四个二极管组成的全桥电路以及连接于该全桥电路输出端的电解电容EC1，该滤波电路输出0~300V的直流电源。半桥开关电路5-2由晶体管Q1、Q2及***元件组成，其保护电路由可控硅T1、电解电容EC2、二极管D9、D10以及电阻R7、R8、R9、R10连接组成。具体工作原理：由晶体管Q2发射极的对地电阻取样，该电阻因在工作时流过的电流大小两端的电压差也在变化。二极管D9是采用锗二极管，以达到导通压降低的要求。当取样点的电压达到一定高时就会通过二极管D9、电阻R8，再经电解电容EC2滤波和作一定的延时（延时作用于能正常启动点亮HID氙气灯），就会经电阻R10触发可控硅T1导通。二极管D10在可控硅T1导通后就近似于直接对地，把通过电阻R6供给晶体管Q1基极的激励能量吸收掉，达到关断整个高频震荡电路的工作。电阻R7是提供能量在T1导通后起一直维持导通的作用，直到关断后在重新启动后方可停止导通。

耦合电路5-3包括扼流电感L3、电容C6、C7、C9，由高频自激震荡的半桥开关电路经电感L3、电容C6、C7、C9谐震耦合后形成65V~450V的高频正玄波交流电源，耦合电路的扼流电感的电感量为可调的，该扼流电感还连接有扼流圈电感量适时控制电路，该适时控制电路包括控制调节电感状态的继电器RY1、二极管D12、晶体管Q3、Q4、电解电容EC3和多个电阻。

超高压启动电路5-4其结构由高压包L2、放电管ZD1，以及二极管D11、电阻R11、电容C8、电阻R12组成，耦合电路的输出端连接二极管D11经电阻R11限流后给电容C8充电，高压包L2的绕组N1连接放电管ZD1，驱使该放电管ZD1导通的电压为350V。工作原理：IN端输入的高频正玄波交流电源经二极管D11整流后再经电阻R11限流后给电容C8充电，当电容两端的电压达到350V时通过高压包绕组N2使放电管ZD1导通，将电容C8的能量瞬间放掉，电阻R11限流后持续给电容C8充电，达到350V时通过高压包绕组使放电管ZD1导通，周而复始。每个周期得到一个脉冲电动能，偶合到绕组N2后得到足以点亮HID氙气灯超高电压的脉冲电能供点亮氙气灯用。当HID氙气灯正常点亮后氙气灯灯管管压降至85~130V左右，因为放电管ZD1要在300V以上才可以导通，所以HID氙气灯高频镇流器超高压启动电路在氙气灯正常点亮后马上停止工作。

使用过程中，将配备有氙气灯高频镇流器的氙气灯安装于普通灯座上，普通民用市电经保险（FUSE）再由D1~D4二极管组成的全桥整流为直流后再由EC1电解滤波成~300V左右的直流电源供后级电路；由Q1、Q2晶体管及***元件组成高频自激震荡的半桥开关电路经L3、C6、C7、C9谐震偶合后，得到65V~450V并可自适应灯管管压所需的高频正玄波交流电源；后经由L2、ZD1为主再加相关的***元件组成的启动电路输出供HID氙气灯点亮及维持正常发亮。

本发明并不局限于上述实施例，它还可以采用其它形式的电子镇流器；整流滤波电路中还可以针对一些要求高的应用场合，加入PFC有源功率因数较正电路，这样就可把功率因数提高到0.9以上，将谐波降到非常低；同时可实现宽电压（85V~263V）输入。本领域技术人员还可做多种修改和变化，在不脱离发明的精神下，都在本发明所要求保护范围。

Claims (1)

1.一种一体化气体放电灯，包括灯头、灯罩、管座及其上设置的氙气灯管，其特征在于：所述管座内设置有与灯头连接的镇流器，氙气灯管的两电极分别***管座并与镇流器电连接，管座内设置有与灯头匹配的陶瓷隔热筒，镇流器装嵌在灯头与陶瓷隔热筒紧固连接后形成的内腔内，镇流器引出引脚穿过陶瓷隔热筒与氙气灯管的两电极连接，该陶瓷隔热筒的筒身开有一组散热孔，其底部与灯罩连接；镇流器为氙气灯高频电子镇流器，该镇流器主要由依次连接设置的主要由功率晶体管以及电解电容组成的整流滤波电路、高频自激振荡的半桥开关电路及保护电路、主要由扼流电感及电容组成的耦合电路以及超高压脉冲启动电路，整流滤波电路中设置有电容并接在功率晶体管的集电极与发射极两端；整流滤波电路包括由四个二极管组成的全桥电路以及连接于该全桥电路输出端的电解电容EC1，该滤波电路输出0~300V的直流电源；半桥开关电路由晶体管Q1、Q2及***元件组成，其保护电路由可控硅T1、电解电容EC2、二极管D9、D10以及电阻R7、R8、R9、R10连接组成，由晶体管Q2发射极的对地电阻取样；二极管D9是采用锗二极管，以达到导通压降低的要求，当取样点的电压达到一定高时就会通过二极管D9、电阻R8，再经电解电容EC2滤波和作能正常启动点亮HID氙气灯的延时，就会经电阻R10触发可控硅T1导通；二极管D10在可控硅T1导通后把通过电阻R6供给晶体管Q1基极的激励能量吸收掉，达到关断整个高频震荡电路的工作；电阻R7是提供能量在T1导通后起一直维持导通的作用，直到关断后在重新启动后方可停止导通。

2.根据权利要求1所述的一体化气体放电灯，其特征在于：所述耦合电路的扼流电感的电感量为可调的，该扼流电感还连接有扼流圈电感量适时控制电路，该适时控制电路包括控制调节电感状态的继电器RY1、二极管D12、晶体管Q3、Q4、电解电容EC3和多个电阻。

3.根据权利要求1所述的一体化气体放电灯，其特征在于：所述超高压脉冲启动电路由高压包L2、放电管ZD1，以及二极管D11、电阻R11、电容C8、电阻R12组成，耦合电路的输出端连接二极管D11经电阻R11限流后给电容C8充电，高压包L2的绕组N1连接放电管ZD1，驱使该放电管ZD1导通的电压为350V。

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