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HID灯电子镇流器及可调光设计

作　者: 李志豪
导　师: 刘克富
学　校: 复旦大学
专　业: 物理电子学
关键词: 金卤灯 电子镇流器 脉冲式燃点电路 恒功率控制 可调光
分类号: TM923.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


HID灯即俗称的高强度气体放电灯,其显色性良好,光通量是传统卤素灯的3倍,工作寿命更是高出了10倍有余,而色温也是达到了4000~6500K。适用范围广,在室内室外体育场馆、汽车甚至消防照明都能见到金卤灯的身影,在高档奢侈品商店的照明中更是占有不可动摇的位置。目前在欧洲对HID氙气灯的需求正以每年13%的速度增长。由于本身特有的性质,HID灯需要经历从开路状态被击穿过渡到稳定放电的突变过程,而对工作时的稳定性也有较高的要求。目前市场上大多采用近似恒功率控制手段,绝大多数厂家所使用的功率控制方法是利用PFC功率因数校正得到一个恒压源,通过控制输入电流,经多次试验减去整个电路(包括升压,降压电路以及全桥电路)的功率损耗之后达到输出功率恒定的目的。这样做不仅耗时耗力,而且随着工作环境的变化以及时间的推移,任何部分的功率损耗都会发生漂移,直接导致灯上的功率不在是原先的设计值。不同于目前市场上大部分厂家的电子镇流器,本文提出了一套低成本高可靠性的真正意义上基于HID灯自身功率控制的电子镇流器。另外,随着对HID灯要求的不断提高,如何更为快速而有效地启动高强度气体放电灯成为了当下另一个研究的重点。研制一种高可靠性的燃点电路对于金卤灯电子镇流器的开发显得越发重要。为避免声谐振,采用高重复频率燃点的方式必须加入频率切换,增加了成本；而低频燃点又经常由于能量提供的不充足导致燃点失败。针对以上特点,提出了一种长脉宽高可靠性的低频燃点电路,在提供足够能量启动金卤灯的前提下又降低了成本。能源问题是当今人们关注的一个热点,为了降低能源的消耗,各行各业都对自己的产品提出了新的要求,同样的光源行业也不例外。为了降低能源的消耗,HID灯的可调光设计也被摆上了日程,人们不仅需要一个可以稳定工作的,更希望获得一个能够根据需要进行改变的高强度气体放电灯。本文最后部分提出了一种可由远程遥控操作的可调光方案,大大提升了高强度气体放电灯的操控便利性以及能源节约性。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章.绪论  6-14
  1.1 课题研究的背景及意义  6-9
    1.1.1 电子镇流器的发展  6-7
    1.1.2 加速电子镇流器发展实施绿色照明  7-8
    1.1.3 HID灯电子镇流器市场潜力巨大,发展潜力良好  8-9
  1.2 HID灯综述  9-12
    1.2.1 HID灯的结构及其特点  9-10
    1.2.2 HID灯的启动特性  10-11
    1.2.3 HID阻抗特性  11-12
  1.3 配套的HID电子镇流器  12-14
    1.3.1 减少对电网的污染  12
    1.3.2 提高工作稳定性,确保镇流器使用寿命  12-13
    1.3.3 快速启动,可靠运作  13
    1.3.4 降低能耗,方便实用  13-14
第二章.功率因数校正电路设计及优化  14-29
  2.1 有源功率因数校正的主要方法  15
  2.2 有源功率因数校正电路设计  15-29
    2.2.1 基于L6561的有源功率因数校正电路拓扑结构  15-17
    2.2.2 参数设计流程  17-19
    2.2.3 电流互感器以及新结构电感的设计  19-22
    2.2.4 优化设计  22-25
    2.2.5 PFC实验结果  25-29
第三章.HID电子镇流器恒功率控制设计  29-58
  3.1 恒功率控制概述  29-37
    3.1.1 间接控制  29-31
    3.1.2 直接控制  31-37
  3.2 采用Buck电路的结合型直接恒功率控制  37-52
    3.2.1 原理说明  37-39
    3.2.2 电路设计  39-52
  3.3 三级式电子镇流器稳定性分析  52-55
  3.4 实验结果  55-58
第四章.HID电子镇流器燃点电路设计  58-80
  4.1 点火电路的介绍  58-62
  4.2 脉冲谐振点火电路的设计及优化  62-74
    4.2.1 实际电路分析  62-66
    4.2.2 逆变电路的电流抑制  66-68
    4.2.3 脉冲变压器的设计  68-71
    4.2.4 上升沿的过压  71-72
    4.2.5 点火电路元件计算  72-74
  4.3 最终稳定性分析  74-75
  4.4 实验测试和分析  75-80
第五章. HID灯的调光设计  80-87
  5.1 HID灯调光介绍及比较  80-81
  5.2 调光电路的设计  81-85
    5.2.1 HID灯等效电阻的变化  81-82
    5.2.2 谐振电路设计  82-84
    5.2.3 无线调频控制  84-85
  5.3 实验结果  85-87
结论  87-90
参考文献  90-93
在校期间论文发表情况  93-94
致谢  94-95

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 灯泡、灯管 > 气体放电灯
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