高强度气体放电灯的热启动电路.doc

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1、高强度气体放电灯的热启动电路Heat start circuit of the high intensity gas discharge (HID) Iamp大家知道，高压钠灯和金属卤化物灯，这类高强度气体放电（HID）灯比较难启动。特别当灯点亮后，工作足够长时间，灯的温度上升后，如果突然断电，紧接着又再启动，就需要专门的启动电路，这就叫做热启动。对此，灯两端需加较高的脉冲电压（它比电网电压高得多）。    为热启动这种灯并使之正常工作，已有许多电路形式。这些电路都工作得十分满意。但是，这些电路中，除了所用的普通镇流器外，

2、通常都带电阻和脉冲变压器，才能完成启动工作。这里的电阻，一般是低阻值大功率的，它要发热。为防止这些发热元件危及电路其他元件，就采用特殊的设计，或者把热排走，或者把其他元件用隔热材料隔离起来。另外，用了大瓦数的电阻和脉冲变压器，也增加了电路和成本。    为克服上述电路的这些缺点，介绍一种新型电路，如图1所示。该电路无大瓦数电阻和脉冲变压器，其线路连接关系如下：接线端子1及2接到交流电网上，（220V或110V），C1为功率因数校正电容，接在电源输入端子1及2之间。L1为电感镇流器，其一端连到电源输入端子1，另一端接到灯Lp

3、，灯的另一端接到电网输入端2。这样，镇流器和灯串接起来跨接在电源两端子上。    镇流器L1有一个抽头E，它把镇流器线圈分为两部分，BE为第一绕组，也叫初级绕组，AE为第二绕组，也叫次级绕组，绕组AE的匝数N2，比绕组BE的匝数N 1大得多，一般取 ≤5%。    可控硅SCR接在镇流器L1的B端和储能电容C2之间。电容C2的另一端器连接器抽头E。触发二极管D3接在SCR的控制极和阳极之间。如有必要在触发二极管和SCR的控制极之间接一个限流电阻R2，以保护触发二极管。    从电路中SCR、电容C2及D3的连接关系可看出：

4、如果电容C2上的电压增加达到或超过触发二极管D3的击穿电压，D3就导通，SCR就处于导通状态，电容C2就通过绕组EB放电。因为绕组间的电感耦合，绕组EB相当于变压器的初级，它在绕组AE（相当于变压器的次级）中就感应出很高的电压，加到灯管两端，如果适当选择N1与N2，就会产生足够高的电压把灯启动。    电容C2的充电路是接在镇流器L1的抽头E和电源另一输入端子2之间，该充电电路由二极管D2、泵电容C3、射频扼流圈L0及二极管D1组成。这些元件串接起来，接在抽头E和电源输入端子2之间。D1接在C2和C3之间，其极性是和D2相

5、反的。    我们把包括SCR，触发二极管D3、C2、C3、D2、D1及扼流圈L在内的电路叫做启动电路SC。SC的工作过程如下；    在电源的一半周期内，电流经过L。C3、D2对C3充电，C3的电容值比C2的电容值小得多，大约为0.47μf，在另一半周期内，电容C2被充电，并且，C3上的电压帮助此新半周期内的电压给C2充电。于是，就把大约2.7毫焦耳的能量传递到储能电容C2上。C2的容量约为5μf。显然，在一周期内，C2所需的能量比由此新    半周期及电容C3所提供需能量大得多。于是，在下一半周期内，电容C3再被充电，

6、并在紧接着的半周期内把能量传递到C2上。在每连续的周期内，电容C2上的电荷，由于泵作用，均有某种程度的增加，由电容所标的容值估计约25个周期，可把电容上的电压充到520伏。这足以使触发二极管击穿。    当电容C2上的电压达到D3击穿电压时，D3就导通，也使SCR导通，电容C2通过绕组EB放电。在绕组AE中产生高压。大容量的电容C2把相当大的能量倾泄到电感L1的磁场中，该能量约0.676焦耳。而普通的高压钠灯触发器中，只有0.0053焦耳。这就使电感L1的磁心处于相当强的激励状态。于是，灯变成完全放电并处于低阻状态。然后该

7、放电状态就由额定的AC电源维持。放电所产生的电流方向和由励磁电感产生的电流方向一致，并强行通过灯管（当SCR被同一励磁电感在电容上产生的瞬间反偏电压而关断时），对这种高储能电容C2用这种可控硅的阶梯充电，不需要大瓦数低阻值的电阻。因此，该电路效率高，且不产生热。    用10Ω线绕电阻R1接在SCR回路可使高压脉冲尖峰降低并把脉冲底部加宽。这可降低电应力，允许采用低成本磁材。而附加的电阻阻值较小，并不引起大的发热量。    当SCR导通时，在镇流器电感L1上产生的高压也加到扼流圈L0及灯上。L0对脉冲频率呈高阻抗，这样就使

8、高压脉冲的主要部分加到灯管两端，而对触发启动电路SC内的元件无妨害。电容C1还作为高频旁路，使高压出现在灯的分布电容上。如果因某种原因，灯触发不起来，上述的高压脉冲就一直重复着，直到灯启动为止。当灯再启动时，灯工作电压就把启动电器SC两端的电压   位到约110V左右。因此，就自动关断了灯工作期间高压产