高压气体放电灯的典型电路分析

高强气体放电灯工作原理高压钠灯使用时发出金白色光，它具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。

广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。

高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。

1.1 工作原理当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基戊无限循环，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。

高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。

高压钠灯是一种高强度气体放电灯泡。

由于气体放电灯泡的负阻特性，如果把灯泡单独接到电网中去，其工作状态是不稳定的，随着放电过程继续，它必将导致电路中电流无限上升，最后直至灯光或电路中的零、部件被过流烧毁。

1.1.1 伏—安特性高压钠灯同其他气体放电灯泡一样，工作是弧光放电状态，伏—安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降。

在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电路中必须串联一具有正阻特性的电路无件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。

电阻器、电容器、电感受器等均肯有限流作用。

电阻性镇流器体积小，价格便宜，与高压钠灯配套使用会发生启动困难，工作时电阻产生很高的热量，需有较大的散热空间、消耗功率很大，将会使电路总照明效率下降。

它一般在直流电路中使用，百交流电路中使用灯光有明显所闪烁现象。

电容性镇流器虽然不象电阻性镇流器自身消耗功率很大，温升低，在电源频率较低时，电容器充电时，会产生脉冲峰值电流，对电极造成极大损害，灯光闪烁，影响灯泡使用寿命；在高频电路中工作，电压波动能达到理想状态，成为理想的镇流器。

典型的高压闪光灯电路图
1．高压闪光灯电路
高压闪光灯是经振荡电路与升压变压器产生高电压，由大电容器储存能量，在需要的瞬间释放并感应出高压，激发惰性气体发出脉冲光源，从而获得极强的瞬时功率的。

图1是一个闪光灯的原型，该闪光灯是由一个充满氙气的玻璃罩构成的，其负极和正极全都浸入在氙气内，而触发极与灯表面相连，没有浸没在氙气内。

图1 闪光灯的原型
当氙气的阻抗值降到一个很低的数值时，一股强大的电流从正极流至负极，产生很强的可见光。

完成这项功能的是触发极，它会产生一个很高的峰值电压（几千伏），从而使氙气被离子化，并进入低阻抗状态。

目前常用的闪光灯电路大多是高压闪光灯电路，它由振荡电路、升压变压器、储能大电容器、高压线圈、惰性气体闪光灯组成，典型电路图如图2所示。

图2 典型的高压闪光灯电路图
闪光灯的输出光线很强，覆盖面很广。

闪光灯的色温大约为5500～6000K，十分接近自然光的色温，所以无须彩色校正。

另外，因为输出光线需用很高的电能（在阳极上需要几百伏），所以把电池电压提高到闪光灯所需的电压需要一些时间。

通常情况下s两次连续闪光的间隔在1～5s之间s时间长短取决于输入功率、电容、充电电路特性和所需电能。

闪光灯只能是脉冲式的，所以它是一个很好的照相辅助光源解决方案，但不适合应用于运动图像的摄像。

此外，氙气闪光灯管及其相关的驱动电子组件会占用很大的空间，而移动电话的可用空间十分有限。

而且因为点燃氙气、提供正确的能量，以及保证光输出都需要很高的电压，都需要一个精确的成本昂贵的驱动器，这些因素都限制了高压闪光灯在移动电话上的应用。

高强度气体放电灯的热启动电路Heat start circuit of the high intensity gas discharge (HID) Iamp 大家知道，高压钠灯和金属卤化物灯，这类高强度气体放电（HID）灯比较难启动。

特别当灯点亮后，工作足够长时间，灯的温度上升后，如果突然断电，紧接着又再启动，就需要专门的启动电路，这就叫做热启动。

对此，灯两端需加较高的脉冲电压（它比电网电压高得多）。

为热启动这种灯并使之正常工作，已有许多电路形式。

这些电路都工作得十分满意。

但是，这些电路中，除了所用的普通镇流器外，通常都带电阻和脉冲变压器，才能完成启动工作。

这里的电阻，一般是低阻值大功率的，它要发热。

为防止这些发热元件危及电路其他元件，就采用特殊的设计，或者把热排走，或者把其他元件用隔热材料隔离起来。

另外，用了大瓦数的电阻和脉冲变压器，也增加了电路和成本。

为克服上述电路的这些缺点，介绍一种新型电路，如图1所示。

该电路无大瓦数电阻和脉冲变压器，其线路连接关系如下：接线端子1及2接到交流电网上，（220V或110V），C1为功率因数校正电容，接在电源输入端子1及2之间。

L1为电感镇流器，其一端连到电源输入端子1，另一端接到灯Lp，灯的另一端接到电网输入端2。

这样，镇流器和灯串接起来跨接在电源两端子上。

镇流器L1有一个抽头E，它把镇流器线圈分为两部分，BE为第一绕组，也叫初级绕组，AE为第二绕组，也叫次级绕组，绕组AE的匝数N2，比绕组BE的匝数N 1大得多，一般取≤5%。

可控硅SCR接在镇流器L1的B端和储能电容C2之间。

电容C2的另一端器连接器抽头E。

触发二极管D3接在SCR的控制极和阳极之间。

如有必要在触发二极管和SCR的控制极之间接一个限流电阻R2，以保护触发二极管。

从电路中SCR、电容C2及D3的连接关系可看出：如果电容C2上的电压增加达到或超过触发二极管D3的击穿电压，D3就导通，SCR就处于导通状态，电容C2就通过绕组EB放电。