专利名称：串联的冷阴极启动、可调光的气体放电灯照明系统的制作方法
技术领域：
本发明属于物理学、电光源装置类。适用于气体放电灯照明领域。
(2)
背景技术：
现有的日光灯、高压汞灯等气体放电灯均采用电感镇流器、氖管双金属片启辉器(STARTOR)或逆变电源的电子镇流器供电。具有一些弊端。他们均采用热阴极启动、易造成灯管故障如灯丝烧断、启辉电压高、启辉后灯工作电压高，不能正常发光或启动。而日光灯管的废物处理又造成汞对环境的污染。(详见参考资料)(3)发明的内容本发明的目的是提供一种串联运用、冷阴极启动，可调光的一组电源带多组灯管的电光源照明系统，获得节能、使用寿命长、成本下降、安全可靠、充分利用灯管、减少汞对环境污染的效果，还能进行调光，提供多样使用性能的电光源。
本发明是这样实现的用灯管自身降压为其它灯管提供电源，达到节约能源的目的。同时又带来成本下降的效果。发明了一种高电压大内阻、低电压、大电流、电压可调、性能可靠的电源。
本发明的优点和效果在于1.由于整个系统由二极管、电容、电感组成，可靠性高，经久耐用。
2.二极管及电感在直流状态下工作损耗小，电容基本不耗电，节约电能。
3.多管串联运用，多灯共用一个电源，降低成本， 节电。
4.对电源无污染，功率因数≥0.7，呈容性，电流超前，有利补偿市电的电流滞后及减少供电线路损耗。
5.利用开关，电容、电感、电位器调整光强，方便适用，品质提高。
6.冷阴极启辉，不用灯丝，延长了灯管的使用寿命。
7.不用氖管启辉器(STARTOR)，减少了故障，并对灯管参数变化放宽了要求，使原本不能使用的灯管也能正常使用，减少了灯管的消耗(如断丝，不能启辉，工作闪烁的灯管均可在串联电源中正常使用)。
8.节电(减少热电厂的二氧化碳排放)，属绿色照明；延长灯管的使用寿命，并能利用大部分废弃灯管，减少废灯管中汞对环境的污染。
9.二极管、电感、电容不发热，电感直流应用，电压低，不存在绝缘击穿。即使电容击穿，也只是烧断二极管，在有过载保护的电源中不会发生短路、火灾，安全性好。
10.适用于220V、110V、50HZ、60HZ的交流电源。
(4)
下面通过附图对本发明的实施方案作进一步地阐述图1大功率高电压大内阻的全波倍压整流电源。
图2(A)电阻控制的可调压高压倍压整流电源图2(B)双向可控硅控制的可调压高压倍压整流电源图2(C)光电耦合器、全波整流电流放大器控制的可调压高压倍压整流电图2(D)磁饱和电抗器、电感控制的可调压高压倍压整流电源图3带电位开关全波整流电源图4串联运用、可调光的照明系统电路5光电耦合器调光的照明系统电路6磁饱和电抗器调光的照明系统电路7单引出线、盖状电极的冷阴极日光灯管结构8电解电容并联二极管对接构成的无极性电容原理9全波整流滤波电容调光的照明系统电路10不调光的简易照明系统电路图分以下5个专题分别说明1.大功率高电压大内阻的全波倍压整流电源。
电源原理图见图1。P、Q为市电交流电源输入端，M、N为高压直流输出端。D为整流二极管，C为倍压电容。
D1A、C1A∶D2A、C2A组成二级正半波倍压整流正电源。
D1B、C1B∶D2B、C2B组成二级负半波倍压整流正电源。
由D3A和D3B隔离二极管将输出的正电源合并由M点汇流输出，构成全波倍压输出正电源。
根据要求，可增减倍压节数满足所需电源的电压高低。
开始时，C上电压均为零。设在市电交流电源的过零时刻接通电路。
1)正半周，P为正，Q为负。
市电经P点通过D1A向C1A充电。VC1A充电到峰值电压VPQ，保持。
2)负半周，P为负，Q为正。
同样，市电经Q通过D1B向C1B充电，VCIB充电到峰值电压VQP，保持。此时，C1A又经D2A向C2A放电，C2A充电至峰值电压(VQP+VPQ)[C1A/(C1A+C2A)]3)第二个周期的正半周时，同样，C1A经D1A正向充电，C1B经D2B向C2B放电，C2B充电至2VC1B/(C1B+C2B)(因VPQ＝VQP，统一用V表示)。
此时，由于P点电压为正，使C2A通过D3A向M点放电，放电电压为V[1+2C1A/(C1A+C2A)]。如果C2A＜＜C1A，有VMQ＝3V。M输出正半周的三倍压。
4)第二个周期的负半周时，同样，C1B经D1B正向充电，C1A经D2A向C2A放电，C2A充电。
此时，由于Q点电压为正，使C2B通过D3B向M点放电，放电电压为V[1+2C1B/(C1B+C2B)]。如果C2B＜＜C1B，有VMP＝3V。M输出负半周的三倍压。
同样，对D1C，C1C，D2C，C2C，以及D1D，C1D，D2D，C2D，以及D3C，D3D′均有上述效果，仅仅是N点输出的是全波负极性的三倍压。
由M、N向外供电，则VM-VN＝VMN＝5V(VPQVQP抵消)。
所以，仅由二极管和倍压电容组成的高压电源能将两组半波倍压电源合成全波倍压电源输出。
适当选择二极管和倍压电容的大小，就能获得所需功率及内阻的高压直流电源。
2.可调压的高压倍压整流电源若在被压电容C1A，C1B的E、F点提供泻放通路，即用电阻或电感接通EF点，使C1A，C1B在正负半周能相互充放电，就能调整M点的电压输出，如图2(A)、(B)、(C)、(D)。
在图2(A)中，E+、F+点接入电阻R，为C1A、C1B在正负半周提供相互充放电通道。若R＝0，就简化为D1A、D1B与C1B、C1A并联构成全波整流桥的正电压输出臂，失去倍压功能。
若R＝∞时，即为前述全波倍压整流电路。
如此，调整R就能使VEF在0～VPQ之间连续调整。
该电阻也可由双向可控硅，或全波整流电流放大器组成，如图2(B)、(C)所示。图2(C)中虚线框内为光电耦合器。
在图2(D)中，E+、F+点接入电感L，此时，C1A、C1B与L构成串联回路，改变L大小能调整输出电压。
当L与(C1A+C1B)/2串联与电源谐振时，VEF＝QVPQ，(Q为串联谐振回路的品质因数)还能提升电源的电压输出达到交流升压的效果。因此调整L的大小可以调整回路的电压输出。若用磁饱和电抗器，在初级直流绕组进行控制，能获得满意的连续调节功能。
3.带电位开关全波整流电源带电位开关全波整流电源由D1A′、D1B′、D1C′、D1D′DM′DN′及C3′组成，如图3所示。
其中DM′、DN′起电位开关作用。提供低压大电流。
4.串联运用、可调光的照明系统将灯管串联，经电感L接入MN高压电源，在灯管T3上并联一个开关K即完成可调光的照明系统，如图4所示。其中L用以增加负载的时间常数，与电源适配。稳定正常发光，防止振荡(闪烁)。
5.冷启动可调光的气体放电灯照明系统。
1)用光电耦合器调光的系统整个照明系统电原理图如图5所示。其中R1串入主电路分流，W可变电阻串入光电耦合器发光管，起连续调光控制，开关K起断续调光作用。
将全波倍压电源MN经电位开关二极管DM′、DN′与全波整流电源合并，构成主供电电源。
如图5所示，在主回路中串入R1分流，取样。将二个光电耦合器的发光管T+5、T-5并联，再串联可变电阻W接入主回路与R1并联，用以检测主回路输出电流。
光电耦合器的光电三极管BG+2，BG-2分别驱动电流放大管BG+1及BG-1，用以控制整流桥D+1、D+2、D+3、D+4及D-1、D-2、D-3、D-4、的输出电流，起到调整全波倍压整流输出电压的控制作用。使VMN受控。
接通电源，VMN输出高电压，主电流为零。当VMN达到灯管T1、T2、T3的启辉电压，灯管启辉，主回路电流增大，光电耦合器发光管将主电流转变成光信号，激发光耦电路光电三极管BG+2，BG-2的光电流，驱动BG-1，BG-1，使VFE+F-，VE-F-。下降导致VMN下降。同时，随着主电流的增大，倍压电容C1ABCD，C2ABCD放电增加，也使VMN下降，合并在一起构成高压电源的内阻。使主电流控制在设定的电流上，起到镇流效果。调整W，可改变主电流取样值，从而达到改变控制电流，对灯进行调光。
当VMN≤VC3′(全波整流的输出电压)时，市电源P，Q通过全桥D1A′，D1B′，D1C′，D1D′及DM′，DN′向主回路供电。此时光电耦合器将不再起反馈作用。
利用开关K可调节二灯及三灯转换，三灯光弱，二灯光强。
2)用磁饱和电抗器的调光系统电路原理图如图6所示，其中L+，L-为磁饱和电抗器，可变电阻W与初级线圈并联分流用以控制主回路电流，对照明系统调光。
3)全波整流滤波电容调光的照明系统(简称电容调光系统)电路原理图如图9所示，调节C3′容量(用开关K切换C31′C32′C33′)可调节全波整流电源输出，起调光作用。电容上串联的电阻(RC1′RC2′RC3′)起开关切换时消火花作用。
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具体实施例方式针对不同灯管，不同使用场合和使用要求，可分别采用开关调光、全波整流滤波电容凋光(简称电容调光)、光电耦合器调光(简称光耦调光)及磁饱和的电抗器调光(简称电感调光)。为普及推广，可采用不调光的简易照明系统如图10所示。
现就不调光的简易照明系统加以说明接通电源，VMN输出高电压，主电流为零。当VMN达到灯管T1、T2的启辉电压灯管启辉，主回路电流增大，VMN下降。
当VMN≤VC3′时，市电源PQ经全波整流及DM′DN′向主回路供电，随着灯电流增大，全波整流滤波电压VC3′下降，使主电流稳定在设定的电流上，让照明系统发光。
参考资料“高效节能的电感镇流器” 杨世光中国照明电器2002年2月P14-1权利要求
1.一种串联的冷阴极启动、可调光的气体放电灯照明系统，由可调压全波倍压整流电源、全波整流电源串联运用气体放电灯及电感电阻调光开关等部分组成，其特征在于1)多灯管串联运用，冷阴极启辉。2)用隔离二极管(D3A，D3B，D3C，D3D)将正、负半周的半波倍压电源合并组成全波倍压电源。3) 用电位开关二极管(DM′DN′)将全波整流的低电压大电流电源与全波倍压的高电压电源合成为该照明系统的主电源。将全波倍压电源，全波整流电源共同组成高电压、大内阻，低电压、大电流的主电源，经过串联电感(L)、调光开关(K)对多灯管串联的气体放电灯供电，组成串联的冷阴极启动、可调光的气体放电灯照明系统。
2.按照权利要求1所述的照明系统，其特征在于多灯管串联运用组成串联的冷阴极启动、可调光的照明系统。
3.按照权利要求1所述的照明系统，其特征在于串联的灯管两端并联开关，组成串联的冷阴极启动、可调光的照明系统。
4.按照权利要求1所述的照明系统，其特征在于全波倍压电源中的隔离二极管(D3A，D3B；D3C，D3D)将正、负半波倍压电源合成为全波倍压电源。
5.按照权利要求4所述的全波倍压电源，其特征在于全波倍压电源第一节倍压电容器接点(E+，F+，E-，F-)，接入电阻或电感或双向可控硅或全波整流电流放大器构成的交流电流通路，组成可调电压、全波倍压电源。该电压可调全波倍压电源，还可独立构成高电压、大内阻的恒流源、稳压源另作它用，如充电器、高压稳压电源等。
6.按照权利要求1所述的照明系统，其特征在于全波整流电源中的电位开关二极管(DM′，DN′)，将低压大电流的全波整流电源与全波倍压的高电压电源合成的主电源，对灯管供电。
7.按照权利要求6所述的主电源，其特征在于全波整流滤波电容(C3′)分级可调和串联在电容上的消火花电阻(RC′)组成可调光的照明系统电源。
8.按照权利要求1所述的照明系统，其特征在于单引出线，盖状电极冷阴极日光灯管。
9.按照权利要求1所述的照明系统，其特征在于由电解电容并联二极管对接构成的大容量无极性电容，由此组成冷启动、可调光的照明系统。该由电解电容组成的无极性大容量电容，可独立用于其他电容降压的简易电源。
全文摘要
本发明属于物理学、电光源装置类。适用于气体放电灯照明领域。该照明系统提供串联运用，冷阴极启动、可调光的、一组电源带多组灯管的电光源照明系统。利用气体放电灯自身压降为其它灯管提供电源，达到节能、价廉的效果，发明了全波倍压高电压大内阻和低电压大电流、高压输出可调的专用电源，使系统达到节能、寿命长、价廉、安全可靠的效果，降低了放电灯的损耗，减少了废灯管中汞对环境的污染。
文档编号H05B41/16GK1491071SQ03123028
公开日2004年4月21日 申请日期2003年4月27日 优先权日2003年4月27日
发明者朱福如 申请人:朱福如