CN101917812B - 金属卤素灯电源及金属卤素灯点灯方法 - Google Patents
金属卤素灯电源及金属卤素灯点灯方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种金属卤素灯电源及金属卤素灯点灯方法。该电源包括微处理器，微处理器的信号输出端经电网输入控制电路分别与高频高压开关型直流电源、超高压脉冲电源输入端连接，高频高压开关型直流电源、超高压脉冲电源输出端与金属卤素灯连接，点灯电流检测电路将检测的电流检测信号反馈给微处理器，电压检测电路将检测到的电压信号反馈给微处理器。该点灯方法包括：高频高压开关型直流电源准备阶段，当其输出电压升至额定值时，超高压脉冲电源点亮金属卤素灯，高频高压开关型直流电源作为工作电源，接着切断超高压脉冲电源的输入电压。本发明点灯方法可快速安全点亮金属卤素灯，本发明电源适用于光固化设备，具有效率高、节能、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属卤素灯电源及金属卤素灯点灯方法，具体地说，是涉及一种金属卤素灯电源以及基于该金属卤素灯电源来点亮该金属卤素灯的方法。
背景技术
目前的光固化设备使用的金属卤素灯是新一代的冷光源节能灯，其紫外光辐射效率可达93％以上，由高纯度石英管材充入含有汞、氩、镓的碘化物、铁的碘化物以及一些稀有金属卤化物制造而成。该金属卤素灯广泛应用于线路板(PCB)制造、UV机、印刷、蚀刻、医疗等行业，例如用于UV油墨、UV油漆的固化、PCB干膜、湿膜、绿色阻焊、PCB板曝光等。
该光固化设备用金属卤素灯所需的电源电压高(500V-5000V)、电流大(2-200A)，只能采用如下工作过程来点亮该金属卤素灯：工作前先由高压触发器触发点灯，灯点亮以后即将主电源接上，此时灯的电流上升很快，2-3秒钟即达到额定值，但灯管两端的电压上升很慢，要随着灯内的温度逐渐升高而上升，一般要2-4分钟才能达到额定值。可见，普通开关电源将无法满足这种非线性的工作过程，脉冲电源也不行。
目前使用中，国内外大多是采用工频变压器来做为金属卤素灯电源，例如50HZ工频变压器。工频变压器点灯的工作过程为：先由触发器触发点灯，然后由交流接触器将变压器电源合上，而后触发器断开；变压器接上电源以后，由于金属卤素灯处于冷态下，近乎于短路，其电压输出降到20V左右，所以此时的变压器初、次级电流很大且无法控制，要等到金属卤素灯内的温度逐渐上升以后，变压器次级电压才能慢慢上升至额定值，其次级电流也才能慢慢降低至额定值。虽然工频变压器电源可以实现点亮该金属卤素灯的效果，但是，该工频变压器电源在工作过程中很不稳定(随电网的变化而变化)且不可调(变压器参数设计是多少就是多少)。而且，由于工频变压器电源为单相380V输入，因此，人为造成了三相不平衡；而变压器电源本身的效率也很低，只有50％左右，造成电网功率因素≤0.5，极大地浪费了能源，降低了使用效率。另外，变压器的体积大且笨重，安装运输及维护存在诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属卤素灯电源及金属卤素灯点灯方法，通过基于该金属卤素灯电源的该点灯方法可快速点亮金属卤素灯，使金属卤素灯快速进入稳定工作状态，该金属卤素灯电源节能、环保、使用寿命长、体积小、重量轻。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种金属卤素灯电源，其特征在于：它包括微处理器、高频高压开关型直 流电源、超高压脉冲电源、点灯电流检测电路、电压检测电路，其中：该微处理器的信号输出端经由电网输入控制电路分别与该高频高压开关型直流电源、该超高压脉冲电源的输入端连接，该高频高压开关型直流电源、该超高压脉冲电源的输出端均与金属卤素灯连接，该点灯电流检测电路将在该金属卤素灯与该超高压脉冲电源形成的回路内检测的电流检测信号反馈给该微处理器，该电压检测电路将检测到的该高频高压开关型直流电源输出的电压信号反馈给该微处理器；该超高压脉冲电源包括第二变压器、第三变压器、高频放电装置，其中：该第二变压器的初级侧与该电网输入控制电路的输出端连接，该第二变压器的次级侧与一个储能电容器并联连接，该第三变压器的初级侧与该高频放电装置串联后与该储能电容器并联连接，该第三变压器的次级侧串联一个高频高压硅堆后与该金属卤素灯连接；该高频高压开关型直流电源包括三相整流电路、LC滤波电路、零电流软开关高频功率转换电路、高频全波整流电路、LCL高频滤波电路，其中：该电网输入控制电路的输出端依次经由该三相整流电路、该LC滤波电路与该零电流软开关高频功率转换电路的电源端连接，该零电流软开关高频功率转换电路的输出端依次经由该高频全波整流电路、LCL高频滤波电路与该金属卤素灯连接，该零电流软开关高频功率转换电路的控制端与PWM控制电路连接；该零电流软开关高频功率转换电路包括全桥型IGBT模块和第一变压器，该全桥型IGBT模块的两个输出端分别与该第一变压器初级侧的两端连接；该高频全波整流电路包括两个二极管单元，该两个二极管单元的输入端分别与该第一变压器次级侧的两个输出端连接；该LCL高频滤波电路由两个电感和一个电容构成，该两个电感的一端分别与该两个二极管单元的输出端、该第一变压器次级侧的中心端连接，该两个电感的另一端分别与该金属卤素灯两端连接，该电容与该金属卤素灯并联。
一种基于所述的金属卤素灯电源实现的金属卤素灯点灯方法，其特征在于，它包括步骤：向该高频高压开关型直流电源的输入端输入第一设定电源电压，该高频高压开关型直流电源输出的电压逐渐升高；当该高频高压开关型直流电源输出的电压升至额定值时，向该超高压脉冲电源的输入端输入第二设定电源电压，该超高压脉冲电源点亮该金属卤素灯，在点亮该金属卤素灯的同时，该高频高压开关型直流电源作为该金属卤素灯的工作电源，该金属卤素灯进入工作状态；切断输入该超高压脉冲电源的第二设定电源电压，其中：在该超高压脉冲电源点亮该金属卤素灯后，立即切断输入该超高压脉冲电源的第二设定电源电压。
本发明的优点是：
本发明金属卤素灯电源为高频、高压、大功率电源，电源总效率达到92％以上，与工频变压器电源相比，效率提高了30-40％以上，节电效果十分显著。本发明金属卤素灯电源特别适用于诸如曝光机、UV机、印刷机、蚀刻机、医用仪器设备等光固化设备。
在实际应用中，若新光固化设备采用本发明电源，则可大大简化设备的原有电路结构，降低设备使用能耗，提高设备的使用效率，简便操作程序；若对 老光固化设备进行改造，则只需将原来设备的旧电源更换为本发明电源，就可达到节能、减排、降耗的目的，降低了企业更换设备的成本，提高了企业效益。
在本发明金属卤素灯电源中，该高频高压开关型直流电源可预设或直接调节金属卤素灯的相关参数，从而控制金属卤素灯的辐射能量，延长金属卤素灯的使用寿命。本发明金属卤素灯电源具有效率高、损耗小、节能、光辐射能量稳定均匀、使用寿命长、成本低、体积小、重量轻、方便安装和运输的优点。
本发明金属卤素灯点灯方法可快速、安全点亮金属卤素灯，通过该金属卤素灯点灯方法点亮的金属卤素灯可正常、稳定工作。
附图说明
图1是本发明金属卤素灯电源的组成示意图；
图2是超高压脉冲电源的电路原理示意图；
图3是高频高压开关型直流电源的组成框图；
图4是LC滤波电路、零电流软开关高频功率转换电路、高频全波整流电路、LCL高频滤波电路的电路原理示意图；
图5是PWM控制电路、稳压电路、稳流电路的电路原理示意图(稳流电路中的分流器在图4中示出)；
图6是电网输入控制电路中的部分电路与微处理器的连接示意图；
图7是已有的CLC滤波电路；
图8是已有的LCLC滤波电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1，本发明金属卤素灯电源包括微处理器100(如图6)、高频高压开关型直流电源300、超高压脉冲电源400、点灯电流检测电路600、电压检测电路800。该微处理器100的信号输出端经由电网输入控制电路200分别与该高频高压开关型直流电源300的输入端、该超高压脉冲电源400的输入端连接，该高频高压开关型直流电源300的输出端、该超高压脉冲电源400的输出端均与金属卤素灯500连接，也就是该高频高压开关型直流电源300与该超高压脉冲电源400为并联连接状态，该点灯电流检测电路600将在该金属卤素灯500与该超高压脉冲电源400形成的回路内检测的电流检测信号反馈给该微处理器100，该电压检测电路800将检测到的该高频高压开关型直流电源300输出的电压信号反馈给该微处理器100。电流检测信号反映金属卤素灯500是否被点亮。例如，若金属卤素灯500被点亮，则该金属卤素灯500与该超高压脉冲电源400形成的回路内有电流通过，设定电流检测信号为1，反之，电流检测信号为0。该微处理器100还可与显示电路700连接。该点灯电流检测电路600、电压检测电路800、该电网输入控制电路200属于现有技术，不在这里详述。图6只示出了该电网输入控制电路的一部分。显示电路700参见图6所示。
如图2，该超高压脉冲电源400包括第二变压器B2、第三变压器B3、高 频放电装置401。该第二变压器B2的初级侧与电网输入控制电路200的输出端连接，该第二变压器B2的初级侧采用50HZ、220V交流输入，由微处理器100经由电网输入控制电路200控制。该第二变压器B2的次级侧输出电压为2000V，电流50mA。该第二变压器B2的次级侧与一个高压储能电容器C4并联连接，该第三变压器B3的初级侧与该高频放电装置401串联后与该储能电容器C4并联连接，该第三变压器B3的次级侧串联一个高频高压硅堆D3(15KV/1A)后与金属卤素灯500连接。该超高压脉冲电源400组成简单，安装调试方便。
在图2中，高频放电装置401包括环氧棒，该环氧棒上开设有有氧通孔，该环氧棒上固设有两个螺钉，该两个螺钉的端部位于该有氧通孔内且相对设置，该两个螺钉分别与对应导线连接。该高频放电装置401的放电速率可通过调整该两个螺钉端部间的距离来改变，从而调整该超高压脉冲电源400输出的电压大小以及输出的功率。
例如，在实际制作中，该高频放电装置401采用环氧棒制作，该环氧棒的中间部位开设有有氧通孔，该环氧棒的两端各设有一个嵌入式螺母，该两个螺母相对，该两个螺母的外端用2mm厚紫铜片攻丝连接固定，固定好螺母后，在每个螺母内拧入一个螺钉，螺钉使得与其相应的螺母、紫铜片、环氧棒串在一起，该两个螺钉端部之间的距离即为放电距离。
如图3和图4，该高频高压开关型直流电源300包括三相整流电路302、LC滤波电路303、零电流软开关高频功率转换电路304、高频全波整流电路305、LCL高频滤波电路306。如图，该电网输入控制电路200的输出端依次经由该三相整流电路302、该LC滤波电路303与该零电流软开关高频功率转换电路304的电源端连接，该零电流软开关高频功率转换电路304的输出端依次经由该高频全波整流电路305、该LCL高频滤波电路306与金属卤素灯500连接，PWM控制电路308经由有源驱动电路307与该零电流软开关高频功率转换电路304的控制端连接。
如图3，该电网输入控制电路200与该三相整流电路302之间可串联抗干扰电路301。为了减少和降低高频高压开关型直流电源300对电网造成的干扰，该高频高压开关型直流电源300采用慢启动方式，即设置一个慢启动电路312，该慢启动电路312与该PWM控制电路308连接，从而减少电源启动对电网的电流冲击和干扰。
由于金属卤素灯500的工作电压高、功率大，且其工作过程为非线性，因 此，该高频高压开关型直流电源300应具有稳压、稳流功能，如图3，该高频高压开关型直流电源300设计有稳流电路309和稳压电路310，该稳流电路309、该稳压电路310分别将该LCL高频滤波电路306输出的电流、电压信号反馈给PWM控制电路308，从而使PWM控制电路308根据反馈回来的电压、电流信号来控制零电流软开关高频功率转换电路304的输出。该高频高压开关型直流电源300还可设置有故障检测电路311，当零电流软开关高频功率转换电路304或有源驱动电路307有过热、过流等故障时，该故障检测电路311将故障信号反馈给该PWM控制电路308，从而使PWM控制电路308对零电流软开关高频功率转换电路304采取相应的控制措施。
如图4至图6，该抗干扰电路301由三个压敏电阻RT1～RT3、三个电感L1～L3构成，接收三相50HZ、380V交流电压输入。三相整流电路302包括三相整流桥ZL1。该LC滤波电路303由一个电感L4和一个电容C1构成。该电容C1为聚丙烯电容，没有采用普通的电解电容，保证了高频高压开关型直流电源300的使用寿命。电感L4采用O型铁芯，有效抑制了电流冲击，同时也可起到抗辐射作用。
如图3和图4，该零电流软开关高频功率转换电路304包括全桥型IGBT模块和第一变压器B1，该全桥型IGBT模块的一个输出端通过隔直电容C2与该第一变压器B1初级侧的一端(1端)连接，该全桥型IGBT模块的另一个输出端与该第一变压器B1初级侧的另一端(2端)连接。
全桥型IGBT模块中的四个IGBT Q1～Q4受PWM控制电路308控制。在实际应用中，经反复试验，该零电流软开关高频功率转换电路304的工作频率确定为18.5KHZ，这样IGBT Q1～Q4的管压降最小，在1.7V左右，全桥型IGBT模块两端无需任何RC吸收回路和触发脉冲整形电路，IGBT的开关效率极高，全桥型IGBT模块的温升比一般电源低。有源驱动电路307采用M57962L或M57959L驱动模块，并采用正负电源供电模式，可加快全桥型IGBT模块在关断时的速度，确保IGBT在关断时损耗最小。
该第一变压器B1为高频高压变压器，其磁芯采用EE型铁氧体磁芯制成(纳米晶磁芯均为磁环，无缝隙，相对该高频高压开关型直流电源300来讲，磁饱和压降偏低，不适用)。该第一变压器B1采用长方形骨架及多股漆包线、外用聚四氟乙烯套管套制绕制初、次级侧。采用长方形骨架绕制，中间留有通风孔，解决了铁芯散热的根本问题，且不会影响变压器变换效率。该第一变压器B1的层与层之间采用聚四氟乙烯薄膜绝缘。经实际测试，该第一变压器B1 经风冷却后表面温度小于80度，符合长时间工作要求。并且，该第一变压器B1安装的固定支架不同于普通高频变压器支架，其采用的是平卧、紧固方式安装，既解决了变压器的散热问题，又解决了变压器的耐压、电磁兼容问题。
在本发明中，全桥型IGBT模块及其工作模式、有源驱动电路307、故障检测电路311属于现有技术，不在这里详述。
如图4，该高频全波整流电路305包括两个二极管单元3051、3052，该两个二极管单元3051、3052分别与该第一变压器B1次级侧的两个输出端(3端和5端)连接。由于该第一变压器B1输出的电压高、电流大，本发明中使用由高频高压快恢复二极管构成的二极管单元3051、3052，二极管单元3051、3052均包括至少三个快恢复二极管，该快恢复二极管之间串联。
目前，对于输出滤波部分，一般采用的是图7所示的CLC滤波电路或图8所示的LCLC滤波电路，这两种滤波电路对于低电压、大电流的电源是可行的。但是，该高频高压开关型直流电源300是高电压、大功率输出电源，变压器的分布电容比较大，如果采用CLC或LCLC滤波电路，电源的效率会很低，会影响到全桥型IGBT模块的关断速度，全桥型IGBT模块散热器和第一变压器的散热问题无法得到解决，一般的冷却方式都不能保证电源正常工作。因此，该高频高压开关型直流电源300采用LCL滤波方式，该LCL高频滤波电路306由电感L5、电感L6和电容C3构成。如图4所示，两个二极管单元3051、3052的输入端分别与该第一变压器B1次级侧的两个输出端(3端、5端)连接，该两个二极管单元3051、3052的输出端均与电感L5的一端连接；电感L6的一端与该第一变压器B1次级侧的中心端(4端)连接。电感L5、L6的另一端分别与金属卤素灯500的两端连接。该电感L5、L6采用UU型铁氧体磁性，用多股漆包线绕制而成。在金属卤素灯500的两端并联连接高频滤波电容C3，该电容C3采用高频高压无感双刺轴向滤波电容，以确保电源效率和稳定。经实测，该高频高压开关型直流电源300的效率可达到93.8％以上，适合长时间工作使用。
在本发明中，该LCL高频滤波电路306不仅起到了平滑滤波的作用，使金属卤素灯500的光源柔和稳定，而且，由于在高频高压开关型直流电源300投入工作的一瞬间，电流冲击很大，此时，该LCL高频滤波电路306还可使电流峰值得以有效抑制，有效保护了高频高压开关型直流电源300，使电源300经得起大电流的冲击。在实际使用中可以看到，由于超高压脉冲电源400的通电瞬间电压在15KV以上，因此，对于超高压脉冲电源400和高频高压开关型 直流电源300而言，它们的耐压要求均必须在20KV以上。在超高压脉冲电源400加电的瞬间，由于LCL高频滤波电路306的设计，可将点灯时超高压脉冲电源400产生的高压与其在电感L5、L6上产生的反向电动势抵消，相当于把高频高压开关型直流电源300与超高压脉冲电源400隔离，从而确保超高压脉冲电源400与高频高压开关型直流电源300可以安全并联工作。如果不这样设计LCL高频滤波电路306，则高频高压开关型直流电源300则非常容易被超高压脉冲电源400加电瞬间产生的高压通过第一变压器B1反射到第一变压器B1之前的电路中，将全桥型IGBT模块打坏，造成电源损坏。而且，如果不这样设计LCL高频滤波电路306，金属卤素灯500也不易点亮或很容易熄灭，灯光会闪烁不停，造成光辐射能量不稳定，不能正常工作等。
如图4，电压检测电路800的输入端连接电感L5与电容C3的公共点，电压检测电路800的输出端与微处理器100上相应的信号输入端连接，电压检测电路800用来将高频高压开关型直流电源300最终输向金属卤素灯500的电压信号反馈给微处理器100。
如图5所示，该PWM控制电路308包括PWM调制器，该PWM调制器采用SG3525芯片，在图5中，该PWM控制电路308的输出1A、2A、1B、2B(3A、4A、3B、4B为扩展功率备用)分别经由有源驱动电路307而与IGBTQ1～Q4的控制端连接。该慢启动电路312如图5所示，与SG3525芯片的Soft端(脚8)连接。由SG3525芯片等组成的PWM控制电路为常规电路，在这里不再详述。
如图4和图5所示，稳流电路309包括分流器3091，该分流器3091与电感L6串联，电感L6与分流器3091的公共点与图5所示的电流反馈电路(包括运放TL084 UIA和TL084 UID)连接，该电流反馈电路的输出端与PWM调制器Ic2的同相输入端IN+连接。稳压电路310包括电阻单元3101，电感L5与电容C3的公共点经由该电阻单元3101与图5所示的电压反馈电路(包括运放TL084 UIB和TL084 UIC)连接，该电压反馈电路的输出端与PWM调制器Ic2的同相输入端IN+连接。在实际应用中，可通过开关KCV、KCC来在稳流与稳压之间选择一种电源工作状态。
另外，在实际应用中，可根据用户要求将本发明金属卤素灯电源设计成全功率、半功率、1/4功率工作状态。
本发明还提供了一种基于上述金属卤素灯电源的金属卤素灯点灯方法，它包括步骤：向该高频高压开关型直流电源300的输入端输入第一设定电源电压， 该高频高压开关型直流电源300输出的电压逐渐升高；当该高频高压开关型直流电源300输出的电压升至额定值时，向该超高压脉冲电源400的输入端输入第二设定电源电压，该超高压脉冲电源400点亮该金属卤素灯500，在点亮该金属卤素灯500的同时，该高频高压开关型直流电源300作为该金属卤素灯500的工作电源，该金属卤素灯500进入工作状态；切断输入该超高压脉冲电源400的第二设定电源电压。在实际中，该第一设定电源电压为三相交流50HZ、380V电压，该第二设定电源电压为交流50HZ、220V电压。在实际操作中，在该超高压脉冲电源400点亮该金属卤素灯500后，便立即切断输入该超高压脉冲电源400的第二设定电源电压。
更具体地说，如图1至图6，该点灯过程为：首先，微处理器100向电网输入控制电路200发出输电指令，电网输入控制电路200向该高频高压开关型直流电源300的输入端输入三相交流50HZ、380V市电压，该市电压经由抗干扰电路301至三相整流桥ZL1整流，然后进入LC滤波电路303变为直流电压(530V左右)，该直流电压施加在零电流软开关高频功率转换电路304的电源端上，零电流软开关高频功率转换电路304的全桥型IGBT模块受PWM控制电路308的控制而进行高频开关转换，将输出的交变电压经由第一变压器B1后送入高频全波整流电路305进行全波整流，该高频全波整流电路305将产生的高频直流高电压送入该LCL高频滤波电路306，经该LCL高频滤波电路306滤波后向金属卤素灯500输出供电。电压检测电路800随机检测该高频高压开关型直流电源300向金属卤素灯500输出的电压。该高频高压开关型直流电源300受慢启动电路312的控制，其输出的电压逐渐升高。最开始电源300输出的电压没有达到维持金属卤素灯500工作的额定值。当微处理器100根据电压检测电路800检测的电压信号而判断出高频高压开关型直流电源300输出的电压升高到额定值时，微处理器100向电网输入控制电路200发出输电指令，电网输入控制电路200向该超高压脉冲电源400的输入端输入单相交流50HZ、220V电压，该电压经由第二变压器B2升压为高压(2000V)，同时给储能电容器C4充电，随后经由高频放电装置401放电，由第三变压器B3的次级侧通过高频高压硅堆D3输出大于等于15KV的高压脉冲至金属卤素灯500，瞬间点亮该金属卤素灯500。在瞬间点亮金属卤素灯500的同时，点灯电流检测电路600将此时检测到的金属卤素灯500与该超高压脉冲电源400形成的回路内的电流检测信号反馈给该微处理器100。若反馈给该微处理器100的电流检测信号表明该金属卤素灯500与该超高压脉冲电源400形成的回路内有电流通 过(即金属卤素灯500被点亮)，则在金属卤素灯500被点亮的同时，使已经准备好的该高频高压开关型直流电源300作为该金属卤素灯500的工作电源，维持该金属卤素灯500正常工作。点亮该金属卤素灯500后，微处理器100立即发出切断超高压脉冲电源400输入电压指令，即电网输入控制电路200不再向该超高压脉冲电源400供电，该超高压脉冲电源400的输入电压被切断，点灯过程顺利完成。若反馈给该微处理器100的电流检测信号表明金属卤素灯500未被点亮，则该超高压脉冲电源400重新点灯。
在该高频高压开关型直流电源300作为金属卤素灯500工作电源的过程中，用户可以选择稳流或稳压工作方式。若选择稳流工作方式，则该稳流电路309将该LCL高频滤波电路306输出的电流信号反馈给PWM控制电路308，从而使PWM控制电路308根据反馈回来的电流信号来更好地控制零电流软开关高频功率转换电路304的电流输出。若选择稳压工作方式，则该稳压电路310将该LCL高频滤波电路306输出的电压信号反馈给PWM控制电路308，从而使PWM控制电路308根据反馈回来的电压信号来控制零电流软开关高频功率转换电路304的电压输出。
当给该高频高压开关型直流电源300加电(三相交流50HZ、380V电压)后，若本发明电源处于稳流状态，则高频高压开关型直流电源300即处于电压最高(设定电压额定值)、电流为零的空载稳流状态；当高频高压开关型直流电源300与超高压脉冲电源400瞬间并联时(即超高压脉冲电源400瞬间点亮金属卤素灯500，其与金属卤素灯500形成的回路内有电流通过时)，金属卤素灯500中的电流迅速增至额定值(设定电流额定值)，此时，金属卤素灯500的端电压降至最低值(20V左右)；然后，随着金属卤素灯内温度逐渐升高，该LCL高频滤波电路306输出的端电压逐渐上升到原设定电压额定值，金属卤素灯500的端电压也逐渐升高，一般在1分钟内达到额定值。
然而，在实际实施时，由于高频高压开关型直流电源300输出的电压高，且高频高压开关型直流电源300与超高压脉冲电源400并联的瞬间，控制信号很容易受干扰，使电源300启动误动作保护(相应设有电路保护措施，属现有技术，不在这里详述)，因此，在超高压脉冲电源400加电瞬间，可将SG3525的控保信号输入端(10脚)短路接地(由微处理器实现)，在瞬间加电期间，高频高压开关型直流电源300处于空载状态，通常不会出现故障(反复试验和实际使用得出此结论)，因此，待超高压脉冲电源400断电后，再将SG3525的控保信号输入端与地断开，恢复原有的保护功能，以保证高频高压开关型直 流电源300在点灯过程顺利完成后，金属卤素灯500能正常工作，而且，高频高压开关型直流电源300与超高压脉冲电源400也处于安全受控状态。
需要提及的是，在实际实施中，可采用手动方式或使用分立器件来实现上述微处理器和电网输入控制电路的功能，但是，手动方式或分立器件达到的效果远远没有微处理器和电网输入控制电路产生的效果好，无法完成毫微秒级的动作，会使电源工作的故障率大大增加，造成电源工作的不稳定性，电源的体积也会大大增加。
与工频变压器相比，本发明金属卤素灯电源具有如下特点，见下表：
举例：PCB行业的一台7KW的双面板曝光机，使用两只7KW的金属卤素灯。如果用50HZ工频变压器供电，其输入为单相380V，交流输入电流为36A，中间相的线电流为72A。本发明金属卤素灯电源的输入为三相交流380V，交流总输入电流小于等于27A。若采用50HZ工频变压器，该曝光机(每台用两个变压器)每小时用电为31.5KWH，按每天工作20小时计算，设备的利用率为85％，每天实际使用电量为535度，15％的半功率状态，耗电为47度，即每天的用电量为582度。若采用本发明金属卤素灯电源，每天实际用电量为 301度，15％的半功率状态，耗电为26度，即每天的用电量为327度，每天节电量达255度左右，平均每月(按26天计算)节电达到6600度，那么一年按11个月计算，则节电达72600度。可以看到，对于一个中小型的线路板厂而言，若按6台曝光机计算，一年至少可节电43.56万度，若按1元/度计算，每年可节约电费43.56万元，十分可观。
本发明的优点是：
本发明金属卤素灯电源为高频、高压、大功率电源，电源总效率达到92％以上，与工频变压器电源相比，效率提高了30-40％以上，节电效果十分显著。本发明金属卤素灯电源特别适用于诸如曝光机、UV机、印刷机、蚀刻机、医用仪器设备等光固化设备。
在实际应用中，若新光固化设备采用本发明电源，则可大大简化设备的原有电路结构，降低设备使用能耗，提高设备的使用效率，简便操作程序；若对老光固化设备进行改造，则只需将原来设备的旧电源更换为本发明电源，就可达到节能、减排、降耗的目的，降低了企业更换设备的成本，提高了企业效益。
在本发明金属卤素灯电源中，该高频高压开关型直流电源可预设或直接调节金属卤素灯的相关参数，从而控制金属卤素灯的辐射能量，延长金属卤素灯的使用寿命。本发明金属卤素灯电源具有效率高、损耗小、节能、光辐射能量稳定均匀、使用寿命长、成本低、体积小、重量轻、方便安装和运输的优点。
本发明金属卤素灯点灯方法可快速、安全点亮金属卤素灯，通过该金属卤素灯点灯方法点亮的金属卤素灯可正常、稳定工作。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种金属卤素灯电源，其特征在于：它包括微处理器、高频高压开关型直流电源、超高压脉冲电源、点灯电流检测电路、电压检测电路，其中：
该微处理器的信号输出端经由电网输入控制电路分别与该高频高压开关型直流电源、该超高压脉冲电源的输入端连接，该高频高压开关型直流电源、该超高压脉冲电源的输出端均与金属卤素灯连接，该点灯电流检测电路将在该金属卤素灯与该超高压脉冲电源形成的回路内检测的电流检测信号反馈给该微处理器，该电压检测电路将检测到的该高频高压开关型直流电源输出的电压信号反馈给该微处理器；
该超高压脉冲电源包括第二变压器、第三变压器、高频放电装置，其中：该第二变压器的初级侧与该电网输入控制电路的输出端连接，该第二变压器的次级侧与一个储能电容器并联连接，该第三变压器的初级侧与该高频放电装置串联后与该储能电容器并联连接，该第三变压器的次级侧串联一个高频高压硅堆后与该金属卤素灯连接；
该高频高压开关型直流电源包括三相整流电路、LC滤波电路、零电流软开关高频功率转换电路、高频全波整流电路、LCL高频滤波电路，其中：该电网输入控制电路的输出端依次经由该三相整流电路、该LC滤波电路与该零电流软开关高频功率转换电路的电源端连接，该零电流软开关高频功率转换电路的输出端依次经由该高频全波整流电路、LCL高频滤波电路与该金属卤素灯连接，该零电流软开关高频功率转换电路的控制端与PWM控制电路连接；该零电流软开关高频功率转换电路包括全桥型IGBT模块和第一变压器，该全桥型IGBT模块的两个输出端分别与该第一变压器初级侧的两端连接；该高频全波整流电路包括两个二极管单元，该两个二极管单元的输入端分别与该第一变压器次级侧的两个输出端连接；该LCL高频滤波电路由两个电感和一个电容构成，该两个电感的一端分别与该两个二极管单元的输出端、该第一变压器次级侧的中心端连接，该两个电感的另一端分别与该金属卤素灯两端连接，该电容与该金属卤素灯并联。
2.如权利要求1所述的金属卤素灯电源，其特征在于：
所述高频放电装置包括环氧棒，该环氧棒上开设有有氧通孔，该环氧棒上固设有两个螺钉，该两个螺钉的端部位于该有氧通孔内且相对设置，该两个螺钉分别与对应导线连接。
3.如权利要求1所述的金属卤素灯电源，其特征在于：
所述三相整流电路包括三相整流桥；
所述LC滤波电路由一个电感和一个电容构成。
4.如权利要求3所述的金属卤素灯电源，其特征在于：
所述LC滤波电路中的电容为聚丙烯电容。
5.如权利要求1所述的金属卤素灯电源，其特征在于：
所述第一变压器的磁芯为EE型铁氧体磁芯；
所述二极管单元包括至少三个串联的快恢复二极管。
6.如权利要求1或3或4或5所述的金属卤素灯电源，其特征在于：
所述高频高压开关型直流电源包括慢启动电路、稳流电路和稳压电路，该慢启动电路与所述PWM控制电路连接，该稳流电路、该稳压电路分别将所述LCL高频滤波电路输出的电流、电压信号反馈给所述PWM控制电路。
7.一种基于权利要求1所述的金属卤素灯电源实现的金属卤素灯点灯方法，其特征在于，它包括步骤：
向该高频高压开关型直流电源的输入端输入第一设定电源电压，该高频高压开关型直流电源输出的电压逐渐升高；当该高频高压开关型直流电源输出的电压升至额定值时，向该超高压脉冲电源的输入端输入第二设定电源电压，该超高压脉冲电源点亮该金属卤素灯，在点亮该金属卤素灯的同时，该高频高压开关型直流电源作为该金属卤素灯的工作电源，该金属卤素灯进入工作状态；切断输入该超高压脉冲电源的第二设定电源电压，其中：在该超高压脉冲电源点亮该金属卤素灯后，立即切断输入该超高压脉冲电源的第二设定电源电压。
8.如权利要求7所述的金属卤素灯点灯方法，其特征在于：
所述第一设定电源电压为三相交流50HZ、380V电压，所述第二设定电源电压为交流50HZ、220V电压。
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