專利名稱：一種hid燈無級連續亮度調節器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種HID金鹵燈、鈉燈節能控制器，尤其涉及一種采用電力電子 技術的單燈HID無級亮度調節節能控制器，屬于電力電子技術領域。本HID燈無級連續亮 度調節控制器，適合目前廣泛使用的城市路燈、文化廣場、高速公路照明，廣告照明以及超 大功率照明場合的照明控制與節能。與傳統電磁換擋單燈節電器和變功率鎮流器相比，不 僅實現亮度的無級調節，節能時燈管電弧更加穩定，節電率更高，同時產品不耗用珍貴稀有 且高能耗的銅和矽鋼，真正環保和可持續發展。
背景技術：
HID金鹵燈、鈉燈，由于具有高效，大功率，長壽命等優點，廣泛使用在城市照明，高 速公路照明，隧道照明，廣告照明，以及文化體育廣場照明，車間碼頭，地下車庫，建筑物泛 光照明燈場合，是目前室外照明的主要光源。照明控制和節能市場非常巨大。對HID金鹵燈、鈉燈的調節和控制，目前主要有集中控制和單燈控制兩類。集中控制大多采用多抽頭變壓器或電抗器進行集中電壓調節，切換時容易出現 “閃斷”，“電壓突變”，導致燈具熄滅。目前市面上的單燈HID控制，主要有“多檔位電抗”降壓產品和“變功率鎮流器”兩 類。其主要缺點是繼電器切換功率時，有“閃斷”，“電壓突變”現象，尤其是高節電率檔位 變換時，情況更嚴重。無法實現電流、電壓、亮度、功率的無級連續精密調節，體積大，笨重， 消耗大量高能耗冶煉的稀有銅和硅鋼。不符合現代科技和產業發展。單燈HID “多檔位電抗”降壓產品和“變功率鎮流器”，成本高，價格貴，體積大，在 工程施工中，往往燈桿內無足夠的安裝位置，特別是目前許多道路照明中，采用一桿多燈情 況下，工程施工更加困難。而在動態調節時，傳統電磁單燈控制器，多采用“小型繼電器”切換，換擋時有 5-10ms的斷電現象，對燈具形成“故障電源”，燈管內電壓、電流、氣壓、溫度失去平衡，電弧 漂移，導致燈具熄滅。對部分“老化”的燈具，適應性更差。在使用這種節電器的路段，由于 調節時的電流“閃斷”，電壓“突變”，導致燈滅，燈管更換嚴重，而這些燈管在不節能的路段 上依然可以繼續使用，從而形成“節能不節錢”的現象。
發明內容目前的HID單燈節能控制技術的落后，嚴重制約當前城市路燈節能工作的開展。 在節能與環保越來越重視的今天，迫切需要一種理想的，現代的，滿足HID節能亮度控制的 新技術和新產品，對城市路燈進行精密調節，以實現“城市路燈的以人為本，情節多時段節 能”控制。同時，新一代HID燈無級連續亮度調節器，在實現亮度無級穩定調節同時，必須滿 足體積小，重量輕，不耗用珍貴的銅和矽鋼，容易內置燈具或燈桿內。具有遠程控制通訊接 口，滿足現代城市實時控制需求。[0010]為解決HID燈無級連續亮度調節問題，本實用新型提出一種利用電力電子技術， 采用嵌入控制算法實時監控電網電壓過零，精密移相觸發SCR，從而實現大功率HID燈無級 亮度調節。本HID燈無級連續亮度調節器，由于采用軟件嵌入控制，從而可以實現智能化和 小型化，其輸出燈功率無級連續精密可調，燈管電弧穩定。對新HID燈管和過渡老化燈管， 都能實現平穩調節。本實用新型的技術方案是如
圖1，對嵌入控制，為減小體積，提高系統可靠性，采用電容[1]降壓，通過[2]的 整流濾波穩壓，獲得穩定的工作電壓VCC，供給嵌入控制[6]MCU工作電源。人際界面[7]，提供軟件的人機接口，顯示、查看、修改控制器內部參數，并由MCU 內置EEROM保存。電網電壓正弦過零信號，通過雙向光耦合器[3]檢測并由[6]MCU采集，根據亮度 調節值，經運算處理的移相脈沖，由觸發信號[4]輸出，控制觸電力可控硅SCR[5]。雙向光耦合過零檢測器[3]可由圖3所示的[12]，[13]，[14]，[15]，[16]，[17]， [18]，[19]之一構成。電力可控硅SCR[5]后端接HID燈具，HID燈具由電感鎮流器，燈管和觸發電路組 成，HID燈具為感性負載，在交流電網供電的每個周期，當交流電流過零時，可控硅SCR[5] 自動關斷，等待MCU[6]在下周期的再次觸發而導通。本實用新型控制器的工作過程如下根據實際情況，如圖1、圖2，由于HID燈具是感性負載，可控硅SCR[5]的觸發角度 從0度到角度A，燈具都是全電壓工作，亮度為全亮。當可控硅SCR[5]的觸發角度大于觸發 角度B時，燈具開始熄滅。因此，如果觸發信號[4]的觸發信號，從角度A，逐漸變到角度B， 燈具將從最亮變到最暗。MCU[6]從雙向光耦合器[3]實時檢測交流電壓[8]的過零信號[9]，根據人機界 面[7]設置的時刻表，或遠程調壓命令，實時移相輸出觸發信號[4]，控制可控硅[5]，實現 HID燈的亮度控制。由于采用高速實時采樣，對觸發角度0-180度，歸一化成0-1023，因此移相觸發角 度控制精度達到0. 176度步進值，電壓控制步進精度達到0. 675伏，可實現對燈管功率的 緩慢精密控制速度，慢于燈管溫度的平衡速度，從而燈管電弧十分穩定，節電率在最低亮度 時，高達80%，對電感鎮流器HID燈進行寬范圍亮度無級連續精密調節。與現有技術相比，本實用新型的優點為(1)采用電力電子智能嵌入控制，體積小，重量輕，便于智能化和模塊化和遠程控 制。(2)采用精密移相觸發，實現HID燈亮度的超寬范圍調節，以及無級調節，燈管電 弧穩定，便于目前城市照明節能的“以人為本，情景多時段節能”。(3)與傳統單燈節能控制比，不耗用高能耗且稀有的銅和矽鋼，真正環保節能和可
持續發展。(4)由于結構簡單，參數可在線修改，便于根據具體節能工程和路況個性化參數。(5)采用工業級元器件和大功率可控硅，過載能力強，安全可靠，壽命長。以下結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明。圖1為本實用新型所述的HID燈無級連續亮度調節器的電氣原理圖。圖2為本實用新型電路工作時序波形圖。圖3為本實用新型電路中，雙向光耦過零檢測[3]的具體實現電路。[1]為電容降壓電路。[2]為整流濾波穩壓電路，為嵌入控制電路提供工作直流電源。[3]為交流電壓光耦過零檢測電路，準確檢出[9]的過零脈沖。[4]為可控硅脈沖驅動輸出。[5]為輸出可控硅SCR。[6]為嵌入控制Mcu單元。[7]為鍵盤、顯示器、訊響器，提供人機界面。[8]為電網交流電壓正弦波。[9]為交流電壓過零脈沖。[10]為亮度調高時的輸出電壓波形，觸發延遲角度A。。[11]為亮度調低時的輸出電壓波形，觸發延遲角度B。[12]，[13]，[14]，[15]，[16]，[17]，[18]，[19]為雙向光耦過零檢測電路。
具體實施方式
如圖1為本實用新型的實施例。當交流供電通電時，通過電容降壓電路[1]，得到 低壓，由整流濾波、穩壓電路[2]，得到穩定的直流電壓VCC(+5V)，單片機MCU[6]得電工作。 單片機復位，關閉可控硅[5]，根據本控制器ID，隨機延時(0-10秒)輸出開燈信號，燈具得 電，各燈隨機延遲開啟的目的防止集中開燈的大電流電網沖擊，開燈后開始全電壓預熱10 分鐘。10分鐘后，根據用戶設定的參數或時刻表，實時輸出控制角觸發信號，調節燈具亮度。根據需要，可提供光隔離的Uart串口，以便接受遠程亮度控制信號，開關燈信號， 和報告控制器自身溫度，亮度，節電率，故障等信息。
權利要求1.一種HID燈無級連續亮度調節器，由電容降壓電路，整流濾波穩壓電路，交流電壓過 零檢測器，MCU嵌入控制器，人機顯示界面，可控硅等部件組成，其特征是交流過零檢測器 由雙向光耦合器構成。
2.根據權利要求1所述的HID燈無級連續亮度調節器，其特征是組成交流過零檢測 器的雙向光耦合器由封裝一體的雙向光耦合器組成。
3.根據權利要求1所述的HID燈無級連續亮度調節器，其特征是組成交流過零檢測 器的雙向光耦合器由兩個單向光耦合器組成，兩個光耦合器，輸入端反向并聯，輸出端同向 并聯。
專利摘要一種HID燈無級連續亮度調節器。由電容降壓，整流濾波穩壓電路獲得單片機工作所需的直流電源，由電網交流電源過零檢測電路，檢測交流過零脈沖。單片機根據過零脈沖，和所需要調節的亮度(功率)進行計算處理，精密控制移相，輸出觸發脈沖，控制可控硅輸出可調電壓，供給電感鎮流器HID燈，實現HID燈的無級連續亮度控制。與傳統單燈HID調節器相比，本控制器具有超寬亮度(功率)控制范圍，節電率高，燈具電弧十分穩定，可延長燈具壽命，并具有無級亮度(功率)調節，體積小，重量輕，不耗銅和矽鋼，真正環保和可持續發展。
文檔編號H05B41/392GK201878409SQ20102061840
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者張鎮強 申請人:張鎮強