專利名稱：高強(qiáng)度氣體放電燈聲諧振抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)度氣體放電燈聲諧振抑制方法。
目前市場(chǎng)上與HID燈配套使用的鎮(zhèn)流器大多數(shù)是電感式鎮(zhèn)流器，其缺點(diǎn)是體積大、笨重、功率因數(shù)低、損耗大。
電子鎮(zhèn)流器已廣泛應(yīng)用于熒光燈領(lǐng)域，由于采用了高頻電力電子器件，使得鎮(zhèn)流器體積減小、重量減輕、功率因數(shù)提高、損耗大大減小，熒光燈發(fā)光效率提高，壽命變長(zhǎng)。
電子鎮(zhèn)流器在熒光燈領(lǐng)域的成功應(yīng)用自然使人們想到把電子鎮(zhèn)流器技術(shù)應(yīng)用到HID燈領(lǐng)域。然而高頻電子鎮(zhèn)流器在HID燈上使用時(shí)出現(xiàn)了“聲諧振”現(xiàn)象，即HID燈在高頻工作時(shí)發(fā)生了電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象。當(dāng)HID燈工作在5kHz-200kHz頻率范圍時(shí)，很多頻段會(huì)出現(xiàn)明顯的光輸出波動(dòng)并伴以電流電壓起伏。在某些頻率下電弧可能熄滅，甚至導(dǎo)致電弧管炸裂。小功率金屬鹵化物燈的電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象最為嚴(yán)重。
為了使電子鎮(zhèn)流器成功應(yīng)用在HID燈領(lǐng)域，研究人員作了大量的工作，如采用橢圓形或兩端為錐形的電弧管殼，對(duì)電子鎮(zhèn)流器工作頻率進(jìn)行頻率調(diào)制，選擇能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的頻率窗口等。但在頻率范圍從數(shù)kHz到200kHz的頻率范圍內(nèi)仍很難克服“聲諧振”所帶來(lái)的障礙。其原因是“聲諧振”頻率對(duì)電弧管尺寸非常敏感，即使稍有偏差，“聲諧振”頻率也會(huì)產(chǎn)生明顯變化。即使是對(duì)同一個(gè)燈，不同壽命時(shí)也會(huì)對(duì)“聲諧振”頻率產(chǎn)生顯著影響。
近年來(lái)研究者應(yīng)對(duì)“聲諧振”的方法從電子鎮(zhèn)流器工作頻率上可分為三類第一是工作頻率遠(yuǎn)低于“聲諧振”頻率，如170Hz、270Hz、400Hz等低頻方波電子鎮(zhèn)流器和直流電子鎮(zhèn)流器；第二是工作頻率遠(yuǎn)高于“聲諧振”的頻率，如2.5MHz的高頻電子鎮(zhèn)流器；第三是工作頻率在“聲諧振”的頻率范圍內(nèi)，采用調(diào)頻方法避開(kāi)“聲諧振”。當(dāng)電子鎮(zhèn)流器頻率過(guò)低時(shí)很難充分發(fā)揮高頻時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)電子鎮(zhèn)流器頻率過(guò)高時(shí)電力電子器件的功耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、效率降低，而當(dāng)電子鎮(zhèn)流器頻率在“聲諧振”的頻率范圍內(nèi)時(shí)需采用調(diào)頻電路甚至微處理器等器件使成本提高。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是，在高強(qiáng)度氣體放電燈兩端加上線圈并通過(guò)一定的電流，產(chǎn)生與燈電弧弧柱軸向一致的縱向磁場(chǎng)，通過(guò)改變線圈中電流大小來(lái)調(diào)節(jié)縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度。
線圈可放置于燈電弧管的外面或里面。線圈可以是永久磁鐵，永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線方向與燈電弧弧柱軸線方向一致，即縱向磁場(chǎng)。
當(dāng)縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)可使燈電弧變得穩(wěn)定，這時(shí)用高頻電子鎮(zhèn)流器進(jìn)行控制時(shí)不出現(xiàn)“聲諧振”現(xiàn)象，從而使電子鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本降低，體積減小，效率提高。
四

圖1是本發(fā)明的高強(qiáng)度氣體放電燈聲諧振抑制方法示意圖；圖2是本發(fā)明的方法產(chǎn)生的磁場(chǎng)示意圖。
首先介紹本發(fā)明的原理HID燈電弧是等離子體。從等離子體物理學(xué)帶電粒子的軌道理論可以知道帶電粒子在磁場(chǎng)中存在拉莫爾回旋。在縱向磁場(chǎng)的電弧弧柱中，由陰極發(fā)射出來(lái)的帶電粒子將圍繞磁力線旋轉(zhuǎn)，使得弧柱的形狀平行于磁力線。在粒子密度很大時(shí)可以將電弧弧柱看作流體，用磁流體力學(xué)理論描述。當(dāng)施加縱向磁場(chǎng)后，電弧中的電流線力圖保持平行于磁力線，當(dāng)縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，電弧弧柱形狀保持不變，從而電弧的不穩(wěn)定現(xiàn)象可以用縱向磁場(chǎng)抑制，甚至消除，這是本發(fā)明采用縱向磁場(chǎng)的方法來(lái)抑制“聲諧振”現(xiàn)象的原理。
用縱向磁場(chǎng)的方法來(lái)抑制HID燈“聲諧振”現(xiàn)象是一種新方法，在國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)和專利中都沒(méi)有出現(xiàn)。該方法的示意圖如圖1所示。圖中1-HID燈電極，2-HID燈電弧，3-HID燈電弧管殼，4-線圈。在線圈4中通過(guò)一定的交流電流或直流電流，上下線圈中電流方向相同，可產(chǎn)生圖2所示的磁場(chǎng)，因?yàn)榇帕€與電弧弧柱2軸向一致，所以稱其為縱向磁場(chǎng)。當(dāng)線圈4中通過(guò)電流大時(shí)產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)強(qiáng)，因此可通過(guò)改變線圈4中電流大小來(lái)調(diào)節(jié)縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)可使燈電弧變得穩(wěn)定。在此推薦的磁感應(yīng)強(qiáng)度值如下在電弧在任意位置不小于Bmin(T)＝4e-6*Iarc。式中Iarc是HID燈電弧電流，單位為A。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)度氣體放電燈聲諧振抑制方法，其特征在于，在高強(qiáng)度氣體放電燈兩端加上線圈并通過(guò)一定的電流，產(chǎn)生與燈電弧弧柱軸向一致的縱向磁場(chǎng)，通過(guò)改變線圈中電流大小來(lái)調(diào)節(jié)縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈聲諧振抑制方法，其特征在于，所述線圈可放置于燈電弧管的外面或里面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度氣體放電燈聲諧振抑制方法，其特征在于，所述的線圈可以是永久磁鐵，永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線方向與燈電弧弧柱軸線方向一致。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種解決HID燈電弧“聲諧振”的方法。采用縱向磁場(chǎng)的方法來(lái)抑制“聲諧振”現(xiàn)象。在HID燈兩端加上線圈并通過(guò)一定的電流，產(chǎn)生與燈電弧弧柱軸向一致的縱向磁場(chǎng)。當(dāng)電流達(dá)到一定時(shí)，縱向磁場(chǎng)足夠強(qiáng)，使得HID燈電弧的不穩(wěn)定現(xiàn)象，即“聲諧振”現(xiàn)象得到抑制和消除。這樣可使電子鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本降低，體積減小，效率提高。
文檔編號(hào)H05B41/14GK1474640SQ0313447
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者劉志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)