專利名稱：金屬鹵素燈電源及金屬鹵素燈點燈方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬鹵素燈電源及金屬鹵素燈點燈方法，具體地說，是涉及一種 金屬鹵素燈電源以及基于該金屬鹵素燈電源來點亮該金屬鹵素燈的方法。
背景技術：
目前的光固化設備使用的金屬鹵素燈是新一代的冷光源節(jié)能燈，其紫外光輻射效 率可達93%以上，由高純度石英管材充入含有汞、氬、鎵的碘化物、鐵的碘化物以及一些稀 有金屬鹵化物制造而成。該金屬鹵素燈廣泛應用于線路板(PCB)制造、UV機、印刷、蝕亥IJ、 醫(yī)療等行業(yè)，例如用于UV油墨、UV油漆的固化、PCB干膜、濕膜、綠色阻焊、PCB板曝光等。該光固化設備用金屬鹵素燈所需的電源電壓高(500V-5000V)、電流大(2-200A)， 只能采用如下工作過程來點亮該金屬鹵素燈工作前先由高壓觸發(fā)器觸發(fā)點燈，燈點亮以 后即將主電源接上，此時燈的電流上升很快，2-3秒鐘即達到額定值，但燈管兩端的電壓上 升很慢，要隨著燈內的溫度逐漸升高而上升，一般要2-4分鐘才能達到額定值。可見，普通 開關電源將無法滿足這種非線性的工作過程，脈沖電源也不行。目前使用中，國內外大多是采用工頻變壓器來做為金屬鹵素燈電源，例如50HZ工 頻變壓器。工頻變壓器點燈的工作過程為先由觸發(fā)器觸發(fā)點燈，然后由交流接觸器將變壓 器電源合上，而后觸發(fā)器斷開；變壓器接上電源以后，由于金屬鹵素燈處于冷態(tài)下，近乎于 短路，其電壓輸出降到20V左右，所以此時的變壓器初、次級電流很大且無法控制，要等到 金屬鹵素燈內的溫度逐漸上升以后，變壓器次級電壓才能慢慢上升至額定值，其次級電流 也才能慢慢降低至額定值。雖然工頻變壓器電源可以實現(xiàn)點亮該金屬鹵素燈的效果，但是， 該工頻變壓器電源在工作過程中很不穩(wěn)定(隨電網的變化而變化)且不可調(變壓器參數(shù) 設計是多少就是多少)。而且，由于工頻變壓器電源為單相380V輸入，因此，人為造成了三 相不平衡；而變壓器電源本身的效率也很低，只有50%左右，造成電網功率因素<0.5，極 大地浪費了能源，降低了使用效率。另外，變壓器的體積大且笨重，安裝運輸及維護存在諸 多不便。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬鹵素燈電源及金屬鹵素燈點燈方法，通過基于該 金屬鹵素燈電源的該點燈方法可快速點亮金屬鹵素燈，使金屬鹵素燈快速進入穩(wěn)定工作狀 態(tài)，該金屬鹵素燈電源節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長、體積小、重量輕。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案—種金屬鹵素燈電源，其特征在于它包括微處理器、高頻高壓開關型直流電源、 超高壓脈沖電源、點燈電流檢測電路、電壓檢測電路，其中該微處理器的信號輸出端經由 電網輸入控制電路分別與該高頻高壓開關型直流電源、該超高壓脈沖電源的輸入端連接， 該高頻高壓開關型直流電源、該超高壓脈沖電源的輸出端均與金屬鹵素燈連接，該點燈電 流檢測電路將在該金屬鹵素燈與該超高壓脈沖電源形成的回路內檢測的電流檢測信號反饋給該微處理器，該電壓檢測電路將檢測到的該高頻高壓開關型直流電源輸出的電壓信號 反饋給該微處理器。一種金屬鹵素燈點燈方法，其特征在于，它包括步驟向該高頻高壓開關型直流電 源的輸入端輸入第一設定電源電壓，該高頻高壓開關型直流電源輸出的電壓逐漸升高；當 該高頻高壓開關型直流電源輸出的電壓升至額定值時，向該超高壓脈沖電源的輸入端輸入 第二設定電源電壓，該超高壓脈沖電源點亮該金屬鹵素燈，在點亮該金屬鹵素燈的同時，該 高頻高壓開關型直流電源作為該金屬鹵素燈的工作電源，該金屬鹵素燈進入工作狀態(tài)；切 斷輸入該超高壓脈沖電源的第二設定電源電壓。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明金屬鹵素燈電源為高頻、高壓、大功率電源，電源總效率達到92%以上，與 工頻變壓器電源相比，效率提高了 30-40%以上，節(jié)電效果十分顯著。本發(fā)明金屬鹵素燈電 源特別適用于諸如曝光機、UV機、印刷機、蝕刻機、醫(yī)用儀器設備等光固化設備。在實際應用中，若新光固化設備采用本發(fā)明電源，則可大大簡化設備的原有電路 結構，降低設備使用能耗，提高設備的使用效率，簡便操作程序；若對老光固化設備進行改 造，則只需將原來設備的舊電源更換為本發(fā)明電源，就可達到節(jié)能、減排、降耗的目的，降低 了企業(yè)更換設備的成本，提高了企業(yè)效益。在本發(fā)明金屬鹵素燈電源中，該高頻高壓開關型直流電源可預設或直接調節(jié)金屬 鹵素燈的相關參數(shù)，從而控制金屬鹵素燈的輻射能量，延長金屬鹵素燈的使用壽命。本發(fā)明 金屬鹵素燈電源具有效率高、損耗小、節(jié)能、光輻射能量穩(wěn)定均勻、使用壽命長、成本低、體 積小、重量輕、方便安裝和運輸?shù)膬?yōu)點。本發(fā)明金屬鹵素燈點燈方法可快速、安全點亮金屬鹵素燈，通過該金屬鹵素燈點 燈方法點亮的金屬鹵素燈可正常、穩(wěn)定工作。


圖1是本發(fā)明金屬鹵素燈電源的組成示意圖；圖2是超高壓脈沖電源的電路原理示意圖；圖3是高頻高壓開關型直流電源的組成框圖；圖4是LC濾波電路、零電流軟開關高頻功率轉換電路、高頻全波整流電路、LCL高 頻濾波電路的電路原理示意圖；圖5是PWM控制電路、穩(wěn)壓電路、穩(wěn)流電路的電路原理示意圖(穩(wěn)流電路中的分流 器在圖4中示出)；圖6是電網輸入控制電路中的部分電路與微處理器的連接示意圖；圖7是已有的CLC濾波電路；
圖8是已有的LCLC濾波電路。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。如圖1，本發(fā)明金屬鹵素燈電源包括微處理器100 (如圖6)、高頻高壓開關型直流 電源300、超高壓脈沖電源400、點燈電流檢測電路600、電壓檢測電路800。該微處理器100的信號輸出端經由電網輸入控制電路200分別與該高頻高壓開關型直流電源300的輸入 端、該超高壓脈沖電源400的輸入端連接，該高頻高壓開關型直流電源300的輸出端、該超 高壓脈沖電源400的輸出端均與金屬鹵素燈500連接，也就是該高頻高壓開關型直流電源 300與該超高壓脈沖電源400為并聯(lián)連接狀態(tài)，該點燈電流檢測電路600將在該金屬鹵素燈 500與該超高壓脈沖電源400形成的回路內檢測的電流檢測信號反饋給該微處理器100，該 電壓檢測電路800將檢測到的該高頻高壓開關型直流電源300輸出的電壓信號反饋給該微 處理器100。電流檢測信號反映金屬鹵素燈500是否被點亮。例如，若金屬鹵素燈500被 點亮，則該金屬鹵素燈500與該超高壓脈沖電源400形成的回路內有電流通過，設定電流檢 測信號為1，反之，電流檢測信號為0。該微處理器100還可與顯示電路700連接。該點燈 電流檢測電路600、電壓檢測電路800、該電網輸入控制電路200屬于現(xiàn)有技術，不在這里詳 述。圖6只示出了該電網輸入控制電路的一部分。顯示電路700參見圖6所示。如圖2，該超高壓脈沖電源400包括第二變壓器B2、第三變壓器B3、高頻放電裝置 401。該第二變壓器B2的初級側與電網輸入控制電路200的輸出端連接，該第二變壓器B2 的初級側采用50HZ、220V交流輸入，由微處理器100經由電網輸入控制電路200控制。該 第二變壓器B2的次級側輸出電壓為2000V，電流50mA。該第二變壓器B2的次級側與一個 高壓儲能電容器C4并聯(lián)連接，該第三變壓器B3的初級側與該高頻放電裝置401串聯(lián)后與 該儲能電容器C4并聯(lián)連接，該第三變壓器B3的次級側串聯(lián)一個高頻高壓硅堆D3 (15KV/1A) 后與金屬鹵素燈500連接。該超高壓脈沖電源400組成簡單，安裝調試方便。在圖2中，高頻放電裝置401包括環(huán)氧棒，該環(huán)氧棒上開設有有氧通孔，該環(huán)氧棒 上固設有兩個螺釘，該兩個螺釘?shù)亩瞬课挥谠撚醒跬變惹蚁鄬υO置，該兩個螺釘分別與 對應導線連接。該高頻放電裝置401的放電速率可通過調整該兩個螺釘端部間的距離來改 變，從而調整該超高壓脈沖電源400輸出的電壓大小以及輸出的功率。例如，在實際制作中，該高頻放電裝置401采用環(huán)氧棒制作，該環(huán)氧棒的中間部位 開設有有氧通孔，該環(huán)氧棒的兩端各設有一個嵌入式螺母，該兩個螺母相對，該兩個螺母的 外端用2mm厚紫銅片攻絲連接固定，固定好螺母后，在每個螺母內擰入一個螺釘，螺釘使得 與其相應的螺母、紫銅片、環(huán)氧棒串在一起，該兩個螺釘端部之間的距離即為放電距離。如圖3和圖4，該高頻高壓開關型直流電源300包括三相整流電路302、LC濾波 電路303、零電流軟開關高頻功率轉換電路304、高頻全波整流電路305、LCL高頻濾波電路 306。如圖，該電網輸入控制電路200的輸出端依次經由該三相整流電路302、該LC濾波電 路303與該零電流軟開關高頻功率轉換電路304的電源端連接，該零電流軟開關高頻功率 轉換電路304的輸出端依次經由該高頻全波整流電路305、該LCL高頻濾波電路306與金屬 鹵素燈500連接，PWM控制電路308經由有源驅動電路307與該零電流軟開關高頻功率轉 換電路304的控制端連接。如圖3，該電網輸入控制電路200與該三相整流電路302之間可串聯(lián)抗干擾電路 301。為了減少和降低高頻高壓開關型直流電源300對電網造成的干擾，該高頻高壓開關型 直流電源300采用慢啟動方式，即設置一個慢啟動電路312，該慢啟動電路312與該PWM控 制電路308連接，從而減少電源啟動對電網的電流沖擊和干擾。由于金屬鹵素燈500的工作電壓高、功率大，且其工作過程為非線性，因此，該高 頻高壓開關型直流電源300應具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流功能，如圖3，該高頻高壓開關型直流電源300設計有穩(wěn)流電路309和穩(wěn)壓電路310，該穩(wěn)流電路309、該穩(wěn)壓電路310分別將該LCL高頻 濾波電路306輸出的電流、電壓信號反饋給PWM控制電路308，從而使PWM控制電路308根 據(jù)反饋回來的電壓、電流信號來控制零電流軟開關高頻功率轉換電路304的輸出。該高頻 高壓開關型直流電源300還可設置有故障檢測電路311，當零電流軟開關高頻功率轉換電 路304或有源驅動電路307有過熱、過流等故障時，該故障檢測電路311將故障信號反饋給 該PWM控制電路308，從而使PWM控制電路308對零電流軟開關高頻功率轉換電路304采取 相應的控制措施。如圖4至圖6，該抗干擾電路301由三個壓敏電阻RTl RT3、三個電感Ll L3 構成，接收三相50HZ、380V交流電壓輸入。三相整流電路302包括三相整流橋ZLl。該LC 濾波電路303由一個電感L4和一個電容Cl構成。該電容Cl為聚丙烯電容，沒有采用普通 的電解電容，保證了高頻高壓開關型直流電源300的使用壽命。電感L4采用0型鐵芯，有 效抑制了電流沖擊，同時也可起到抗輻射作用。如圖3和圖4，該零電流軟開關高頻功率轉換電路304包括全橋型IGBT模塊和第 一變壓器Bi，該全橋型IGBT模塊的一個輸出端通過隔直電容C2與該第一變壓器Bl初級側 的一端(1端)連接，該全橋型IGBT模塊的另一個輸出端與該第一變壓器Bl初級側的另一 端(2端)連接。全橋型IGBT模塊中的四個IGBT Ql Q4受PWM控制電路308控制。在實際應用 中，經反復試驗，該零電流軟開關高頻功率轉換電路304的工作頻率確定為18. 5KHZ，這樣 IGBT Ql Q4的管壓降最小，在1. 7V左右，全橋型IGBT模塊兩端無需任何RC吸收回路和 觸發(fā)脈沖整形電路，IGBT的開關效率極高，全橋型IGBT模塊的溫升比一般電源低。有源驅 動電路307采用M57962L或M57959L驅動模塊，并采用正負電源供電模式，可加快全橋型 IGBT模塊在關斷時的速度，確保IGBT在關斷時損耗最小。該第一變壓器Bl為高頻高壓變壓器，其磁芯采用EE型鐵氧體磁芯制成(納米晶 磁芯均為磁環(huán)，無縫隙，相對該高頻高壓開關型直流電源300來講，磁飽和壓降偏低，不適 用)。該第一變壓器Bl采用長方形骨架及多股漆包線、外用聚四氟乙烯套管套制繞制初、次 級側。采用長方形骨架繞制，中間留有通風孔，解決了鐵芯散熱的根本問題，且不會影響變 壓器變換效率。該第一變壓器Bl的層與層之間采用聚四氟乙烯薄膜絕緣。經實際測試，該 第一變壓器Bl經風冷卻后表面溫度小于80度，符合長時間工作要求。并且，該第一變壓器 Bl安裝的固定支架不同于普通高頻變壓器支架，其采用的是平臥、緊固方式安裝，既解決了 變壓器的散熱問題，又解決了變壓器的耐壓、電磁兼容問題。在本發(fā)明中，全橋型IGBT模塊及其工作模式、有源驅動電路307、故障檢測電路 311屬于現(xiàn)有技術，不在這里詳述。如圖4，該高頻全波整流電路305包括兩個二極管單元3051、3052，該兩個二極管 單元3051、3052分別與該第一變壓器Bl次級側的兩個輸出端(3端和5端)連接。由于該 第一變壓器Bl輸出的電壓高、電流大，本發(fā)明中使用由高頻高壓快恢復二極管構成的二極 管單元3051、3052，二極管單元3051、3052均包括至少三個快恢復二極管，該快恢復二極管 之間串聯(lián)。目前，對于輸出濾波部分，一般采用的是圖7所示的CLC濾波電路或圖8所示的 LCLC濾波電路，這兩種濾波電路對于低電壓、大電流的電源是可行的。但是，該高頻高壓開關型直流電源300是高電壓、大功率輸出電源，變壓器的分布電容比較大，如果采用CLC或 LCLC濾波電路，電源的效率會很低，會影響到全橋型IGBT模塊的關斷速度，全橋型IGBT模 塊散熱器和第一變壓器的散熱問題無法得到解決，一般的冷卻方式都不能保證電源正常工 作。因此，該高頻高壓開關型直流電源300采用LCL濾波方式，該LCL高頻濾波電路306由 電感L5、電感L6和電容C3構成。如圖4所示，兩個二極管單元3051、3052的輸入端分別與 該第一變壓器Bl次級側的兩個輸出端(3端、5端)連接，該兩個二極管單元3051、3052的 輸出端均與電感L5的一端連接；電感L6的一端與該第一變壓器Bl次級側的中心端(4端) 連接。電感L5、L6的另一端分別與金屬鹵素燈500的兩端連接。該電感L5、L6采用UU型 鐵氧體磁性，用多股漆包線繞制而成。在金屬鹵素燈500的兩端并聯(lián)連接高頻濾波電容C3， 該電容C3采用高頻高壓無感雙刺軸向濾波電容，以確保電源效率和穩(wěn)定。經實測，該高頻 高壓開關型直流電源300的效率可達到93. 8%以上，適合長時間工作使用。在本發(fā)明中，該LCL高頻濾波電路306不僅起到了平滑濾波的作用，使金屬鹵素 燈500的光源柔和穩(wěn)定，而且，由于在高頻高壓開關型直流電源300投入工作的一瞬間，電 流沖擊很大，此時，該LCL高頻濾波電路306還可使電流峰值得以有效抑制，有效保護了高 頻高壓開關型直流電源300，使電源300經得起大電流的沖擊。在實際使用中可以看到，由 于超高壓脈沖電源400的通電瞬間電壓在15KV以上，因此，對于超高壓脈沖電源400和高 頻高壓開關型直流電源300而言，它們的耐壓要求均必須在20KV以上。在超高壓脈沖電 源400加電的瞬間，由于LCL高頻濾波電路306的設計，可將點燈時超高壓脈沖電源400產 生的高壓與其在電感L5、L6上產生的反向電動勢抵消，相當于把高頻高壓開關型直流電源 300與超高壓脈沖電源400隔離，從而確保超高壓脈沖電源400與高頻高壓開關型直流電源 300可以安全并聯(lián)工作。如果不這樣設計LCL高頻濾波電路306，則高頻高壓開關型直流電 源300則非常容易被超高壓脈沖電源400加電瞬間產生的高壓通過第一變壓器Bl反射到 第一變壓器Bl之前的電路中，將全橋型IGBT模塊打壞，造成電源損壞。而且，如果不這樣 設計LCL高頻濾波電路306，金屬鹵素燈500也不易點亮或很容易熄滅，燈光會閃爍不停，造 成光輻射能量不穩(wěn)定，不能正常工作等。如圖4，電壓檢測電路800的輸入端連接電感L5與電容C3的公共點，電壓檢測電 路800的輸出端與微處理器100上相應的信號輸入端連接，電壓檢測電路800用來將高頻 高壓開關型直流電源300最終輸向金屬鹵素燈500的電壓信號反饋給微處理器100。如圖5所示，該PWM控制電路308包括PWM調制器，該PWM調制器采用SG3525芯 片，在圖5中，該PWM控制電路308的輸出1A、2A、1B、2B(3A、4A、3B、4B為擴展功率備用)分 別經由有源驅動電路307而與IGBTQl Q4的控制端連接。該慢啟動電路312如圖5所 示，與SG3525芯片的Soft端(腳8)連接。由SG3525芯片等組成的PWM控制電路為常規(guī) 電路，在這里不再詳述。如圖4和圖5所示，穩(wěn)流電路309包括分流器3091，該分流器3091與電感L6串 聯(lián)，電感L6與分流器3091的公共點與圖5所示的電流反饋電路(包括運放TL084 UIA和 TL084 UID)連接，該電流反饋電路的輸出端與PWM調制器Ic2的同相輸入端IN+連接。穩(wěn) 壓電路310包括電阻單元3101，電感L5與電容C3的公共點經由該電阻單元3101與圖5所 示的電壓反饋電路(包括運放TL084 UIB和TL084 UIC)連接，該電壓反饋電路的輸出端與 PWM調制器Ic2的同相輸入端IN+連接。在實際應用中，可通過開關KCT、K。。來在穩(wěn)流與穩(wěn)壓之間選擇一種電源工作狀態(tài)。另外，在實際應用中，可根據(jù)用戶要求將本發(fā)明金屬鹵素燈電源設計成全功率、半 功率、1/4功率工作狀態(tài)。本發(fā)明還提供了一種基于上述金屬鹵素燈電源的金屬鹵素燈點燈方法，它包括步 驟向該高頻高壓開關型直流電源300的輸入端輸入第一設定電源電壓，該高頻高壓開關 型直流電源300輸出的電壓逐漸升高；當該高頻高壓開關型直流電源300輸出的電壓升至 額定值時，向該超高壓脈沖電源400的輸入端輸入第二設定電源電壓，該超高壓脈沖電源 400點亮該金屬鹵素燈500，在點亮該金屬鹵素燈500的同時，該高頻高壓開關型直流電源 300作為該金屬鹵素燈500的工作電源，該金屬鹵素燈500進入工作狀態(tài)；切斷輸入該超高 壓脈沖電源400的第二設定電源電壓。在實際中，該第一設定電源電壓為三相交流50HZ、 380V電壓，該第二設定電源電壓為交流50HZ、220V電壓。在實際操作中，在該超高壓脈沖電 源400點亮該金屬鹵素燈500后，便立即切斷輸入該超高壓脈沖電源400的第二設定電源 電壓。更具體地說，如圖1至圖6，該點燈過程為首先，微處理器100向電網輸入控制電 路200發(fā)出輸電指令，電網輸入控制電路200向該高頻高壓開關型直流電源300的輸入端 輸入三相交流50HZ、380V市電壓，該市電壓經由抗干擾電路301至三相整流橋ZLl整流，然 后進入LC濾波電路303變?yōu)橹绷麟妷?530V左右)，該直流電壓施加在零電流軟開關高頻 功率轉換電路304的電源端上，零電流軟開關高頻功率轉換電路304的全橋型IGBT模塊受 PWM控制電路308的控制而進行高頻開關轉換，將輸出的交變電壓經由第一變壓器Bl后送 入高頻全波整流電路305進行全波整流，該高頻全波整流電路305將產生的高頻直流高電 壓送入該LCL高頻濾波電路306，經該LCL高頻濾波電路306濾波后向金屬鹵素燈500輸出 供電。電壓檢測電路800隨機檢測該高頻高壓開關型直流電源300向金屬鹵素燈500輸出 的電壓。該高頻高壓開關型直流電源300受慢啟動電路312的控制，其輸出的電壓逐漸升 高。最開始電源300輸出的電壓沒有達到維持金屬鹵素燈500工作的額定值。當微處理器 100根據(jù)電壓檢測電路800檢測的電壓信號而判斷出高頻高壓開關型直流電源300輸出的 電壓升高到額定值時，微處理器100向電網輸入控制電路200發(fā)出輸電指令，電網輸入控制 電路200向該超高壓脈沖電源400的輸入端輸入單相交流50HZ、220V電壓，該電壓經由第 二變壓器B2升壓為高壓(2000V)，同時給儲能電容器C4充電，隨后經由高頻放電裝置401 放電，由第三變壓器B3的次級側通過高頻高壓硅堆D3輸出大于等于15KV的高壓脈沖至金 屬鹵素燈500，瞬間點亮該金屬鹵素燈500。在瞬間點亮金屬鹵素燈500的同時，點燈電流 檢測電路600將此時檢測到的金屬鹵素燈500與該超高壓脈沖電源400形成的回路內的 電流檢測信號反饋給該微處理器100。若反饋給該微處理器100的電流檢測信號表明該金 屬鹵素燈500與該超高壓脈沖電源400形成的回路內有電流通過(即金屬鹵素燈500被點 亮)，則在金屬鹵素燈500被點亮的同時，使已經準備好的該高頻高壓開關型直流電源300 作為該金屬鹵素燈500的工作電源，維持該金屬鹵素燈500正常工作。點亮該金屬鹵素燈 500后，微處理器100立即發(fā)出切斷超高壓脈沖電源400輸入電壓指令，即電網輸入控制電 路200不再向該超高壓脈沖電源400供電，該超高壓脈沖電源400的輸入電壓被切斷，點燈 過程順利完成。若反饋給該微處理器100的電流檢測信號表明金屬鹵素燈500未被點亮， 則該超高壓脈沖電源400重新點燈。
在該高頻高壓開關型直流電源300作為金屬鹵素燈500工作電源的過程中，用戶 可以選擇穩(wěn)流或穩(wěn)壓工作方式。若選擇穩(wěn)流工作方式，則該穩(wěn)流電路309將該LCL高頻濾 波電路306輸出的電流信號反饋給PWM控制電路308，從而使PWM控制電路308根據(jù)反饋回 來的電流信號來更好地控制零電流軟開關高頻功率轉換電路304的電流輸出。若選擇穩(wěn)壓 工作方式，則該穩(wěn)壓電路310將該LCL高頻濾波電路306輸出的電壓信號反饋給PWM控制 電路308，從而使PWM控制電路308根據(jù)反饋回來的電壓信號來控制零電流軟開關高頻功率 轉換電路304的電壓輸出。當給該高頻高壓開關型直流電源300加電(三相交流50HZ、380V電壓)后，若本 發(fā)明電源處于穩(wěn)流狀態(tài)，則高頻高壓開關型直流電源300即處于電壓最高(設定電壓額定 值)、電流為零的空載穩(wěn)流狀態(tài)；當高頻高壓開關型直流電源300與超高壓脈沖電源400瞬 間并聯(lián)時(即超高壓脈沖電源400瞬間點亮金屬鹵素燈500，其與金屬鹵素燈500形成的回 路內有電流通過時)，金屬鹵素燈500中的電流迅速增至額定值(設定電流額定值)，此時， 金屬鹵素燈500的端電壓降至最低值(20V左右)；然后，隨著金屬鹵素燈內溫度逐漸升高， 該LCL高頻濾波電路306輸出的端電壓逐漸上升到原設定電壓額定值，金屬鹵素燈500的 端電壓也逐漸升高，一般在1分鐘內達到額定值。然而，在實際實施時，由于高頻高壓開關型直流電源300輸出的電壓高，且高頻高 壓開關型直流電源300與超高壓脈沖電源400并聯(lián)的瞬間，控制信號很容易受干擾，使電源 300啟動誤動作保護(相應設有電路保護措施，屬現(xiàn)有技術，不在這里詳述)，因此，在超高 壓脈沖電源400加電瞬間，可將SG3525的控保信號輸入端(10腳)短路接地(由微處理器 實現(xiàn))，在瞬間加電期間，高頻高壓開關型直流電源300處于空載狀態(tài)，通常不會出現(xiàn)故障 (反復試驗和實際使用得出此結論)，因此，待超高壓脈沖電源400斷電后，再將SG3525的 控保信號輸入端與地斷開，恢復原有的保護功能，以保證高頻高壓開關型直流電源300在 點燈過程順利完成后，金屬鹵素燈500能正常工作，而且，高頻高壓開關型直流電源300與 超高壓脈沖電源400也處于安全受控狀態(tài)。需要提及的是，在實際實施中，可采用手動方式或使用分立器件來實現(xiàn)上述微處 理器和電網輸入控制電路的功能，但是，手動方式或分立器件達到的效果遠遠沒有微處理 器和電網輸入控制電路產生的效果好，無法完成毫微秒級的動作，會使電源工作的故障率 大大增加，造成電源工作的不穩(wěn)定性，電源的體積也會大大增加。與工頻變壓器相比，本發(fā)明金屬鹵素燈電源具有如下特點，見下表
舉例PCB行業(yè)的一臺7KW的雙面板曝光機，使用兩只7KW的金屬鹵素燈。如果用 50HZ工頻變壓器供電，其輸入為單相380V，交流輸入電流為36A，中間相的線電流為72A。本 發(fā)明金屬鹵素燈電源的輸入為三相交流380V，交流總輸入電流小于等于27A。若采用50HZ 工頻變壓器，該曝光機(每臺用兩個變壓器)每小時用電為31. 5KWH，按每天工作20小時計 算，設備的利用率為85%，每天實際使用電量為535度，15%的半功率狀態(tài)，耗電為47度， 即每天的用電量為582度。若采用本發(fā)明金屬鹵素燈電源，每天實際用電量為301度，15% 的半功率狀態(tài)，耗電為26度，即每天的用電量為327度，每天節(jié)電量達255度左右，平均每 月(按26天計算)節(jié)電達到6600度，那么一年按11個月計算，則節(jié)電達72600度?？梢?看到，對于一個中小型的線路板廠而言，若按6臺曝光機計算，一年至少可節(jié)電43. 56萬度， 若按1元/度計算，每年可節(jié)約電費43. 56萬元，十分可觀。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明金屬鹵素燈電源為高頻、高壓、大功率電源，電源總效率達到92%以上，與 工頻變壓器電源相比，效率提高了 30-40%以上，節(jié)電效果十分顯著。本發(fā)明金屬鹵素燈電 源特別適用于諸如曝光機、UV機、印刷機、蝕刻機、醫(yī)用儀器設備等光固化設備。在實際應用中，若新光固化設備采用本發(fā)明電源，則可大大簡化設備的原有電路 結構，降低設備使用能耗，提高設備的使用效率，簡便操作程序；若對老光固化設備進行改 造，則只需將原來設備的舊電源更換為本發(fā)明電源，就可達到節(jié)能、減排、降耗的目的，降低 了企業(yè)更換設備的成本，提高了企業(yè)效益。在本發(fā)明金屬鹵素燈電源中，該高頻高壓開關型直流電源可預設或直接調節(jié)金屬 鹵素燈的相關參數(shù)，從而控制金屬鹵素燈的輻射能量，延長金屬鹵素燈的使用壽命。本發(fā)明金屬鹵素燈電源具有效率高、損耗小、節(jié)能、光輻射能量穩(wěn)定均勻、使用壽命長、成本低、體 積小、重量輕、方便安裝和運輸?shù)膬?yōu)點。本發(fā)明金屬鹵素燈點燈方法可快速、安全點亮金屬鹵素燈，通過該金屬鹵素燈點 燈方法點亮的金屬鹵素燈可正常、穩(wěn)定工作。以上所述是本發(fā)明的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員 來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術方案基礎上的等效變 換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本發(fā)明保護范圍之內。
權利要求
一種金屬鹵素燈電源，其特征在于它包括微處理器、高頻高壓開關型直流電源、超高壓脈沖電源、點燈電流檢測電路、電壓檢測電路，其中該微處理器的信號輸出端經由電網輸入控制電路分別與該高頻高壓開關型直流電源、該超高壓脈沖電源的輸入端連接，該高頻高壓開關型直流電源、該超高壓脈沖電源的輸出端均與金屬鹵素燈連接，該點燈電流檢測電路將在該金屬鹵素燈與該超高壓脈沖電源形成的回路內檢測的電流檢測信號反饋給該微處理器，該電壓檢測電路將檢測到的該高頻高壓開關型直流電源輸出的電壓信號反饋給該微處理器。
2.如權利要求1所述的金屬鹵素燈電源，其特征在于所述超高壓脈沖電源包括第二變壓器、第三變壓器、高頻放電裝置，其中 該第二變壓器的初級側與所述電網輸入控制電路的輸出端連接，該第二變壓器的次 級側與一個儲能電容器并聯(lián)連接，該第三變壓器的初級側與該高頻放電裝置串聯(lián)后與該儲 能電容器并聯(lián)連接，該第三變壓器的次級側串聯(lián)一個高頻高壓硅堆后與所述金屬鹵素燈連 接。
3.如權利要求2所述的金屬鹵素燈電源，其特征在于所述高頻放電裝置包括環(huán)氧棒，該環(huán)氧棒上開設有有氧通孔，該環(huán)氧棒上固設有兩個 螺釘，該兩個螺釘?shù)亩瞬课挥谠撚醒跬變惹蚁鄬υO置，該兩個螺釘分別與對應導線連接。
4.如權利要求1所述的金屬鹵素燈電源，其特征在于所述高頻高壓開關型直流電源包括三相整流電路、LC濾波電路、零電流軟開關高頻功 率轉換電路、高頻全波整流電路、LCL高頻濾波電路，其中所述電網輸入控制電路的輸出端依次經由該三相整流電路、該LC濾波電路與該零電 流軟開關高頻功率轉換電路的電源端連接，該零電流軟開關高頻功率轉換電路的輸出端依 次經由該高頻全波整流電路、LCL高頻濾波電路與所述金屬鹵素燈連接，該零電流軟開關高 頻功率轉換電路的控制端與PWM控制電路連接。
5.如權利要求4所述的金屬鹵素燈電源，其特征在于 所述三相整流電路包括三相整流橋；所述LC濾波電路由一個電感和一個電容構成；所述零電流軟開關高頻功率轉換電路包括全橋型IGBT模塊和第一變壓器，該全橋型 IGBT模塊的兩個輸出端分別與該第一變壓器初級側的兩端連接；所述高頻全波整流電路包括兩個二極管單元，該兩個二極管單元分別與該第一變壓器 次級側的兩個輸出端連接；所述LCL高頻濾波電路由兩個電感和一個電容構成，該兩個電感的一端分別與該兩個 二極管單元的輸出端、該第一變壓器次級側的中心端連接，該兩個電感的另一端分別與所 述金屬鹵素燈兩端連接，該電容與所述金屬鹵素燈并聯(lián)。
6.如權利要求5所述的金屬鹵素燈電源，其特征在于 所述LC濾波電路中的電容為聚丙烯電容；所述第一變壓器的磁芯為EE型鐵氧體磁芯； 所述二極管單元包括至少三個串聯(lián)的快恢復二極管。
7.如權利要求4或5或6所述的金屬鹵素燈電源，其特征在于所述高頻高壓開關型直流電源包括慢啟動電路、穩(wěn)流電路和穩(wěn)壓電路，該慢啟動電路與所述PWM控制電路連接，該穩(wěn)流電路、該穩(wěn)壓電路分別將所述LCL高頻濾波電路輸出的電 流、電壓信號反饋給所述PWM控制電路。
8.一種金屬鹵素燈點燈方法，其特征在于，它包括步驟向該高頻高壓開關型直流電源的輸入端輸入第一設定電源電壓，該高頻高壓開關型 直流電源輸出的電壓逐漸升高；當該高頻高壓開關型直流電源輸出的電壓升至額定值時， 向該超高壓脈沖電源的輸入端輸入第二設定電源電壓，該超高壓脈沖電源點亮該金屬鹵素 燈，在點亮該金屬鹵素燈的同時，該高頻高壓開關型直流電源作為該金屬鹵素燈的工作電 源，該金屬鹵素燈進入工作狀態(tài)；切斷輸入該超高壓脈沖電源的第二設定電源電壓。
9.如權利要求8所述的金屬鹵素燈點燈方法，其特征在于所述第一設定電源電壓為三相交流50HZ、380V電壓，所述第二設定電源電壓為交流 50HZ.220V 電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬鹵素燈電源及金屬鹵素燈點燈方法。該電源包括微處理器，微處理器的信號輸出端經電網輸入控制電路分別與高頻高壓開關型直流電源、超高壓脈沖電源輸入端連接，高頻高壓開關型直流電源、超高壓脈沖電源輸出端與金屬鹵素燈連接，點燈電流檢測電路將檢測的電流檢測信號反饋給微處理器，電壓檢測電路將檢測到的電壓信號反饋給微處理器。該點燈方法包括高頻高壓開關型直流電源準備階段，當其輸出電壓升至額定值時，超高壓脈沖電源點亮金屬鹵素燈，高頻高壓開關型直流電源作為工作電源，接著切斷超高壓脈沖電源的輸入電壓。本發(fā)明點燈方法可快速安全點亮金屬鹵素燈，本發(fā)明電源適用于光固化設備，具有效率高、節(jié)能、成本低等優(yōu)點。
文檔編號H05B41/16GK101917812SQ20101025260
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權日2010年8月12日
發(fā)明者蘭衛(wèi)國 申請人:蘭衛(wèi)國