金卤灯作为高强度气体放电灯的一种，它包含了高压气体放电灯的一些典型特性，以民用 70w单双端灯泡为例：不同厂家或相同厂家的制造工艺，均有可能使灯泡的电气参数出现离散。主要体现为管压、管流以及金卤丸的微量元素的差别，和色温的误差，其中以灯管管压和管电流尤为明显。

二. 恒功率，用一个电子镇流器 , 点不同的灯泡会出现不同的功率。

如用不同厂家的灯泡有可能会出现更大的参数差别。所以对于电子式金卤灯镇流器，有恒功率的要求，即同一电子镇流器点不同厂家的灯泡会得到同一输入功率。例如点不同70w 金卤灯为输出70w，点150w 负载灯泡时的输出也为70w。镇流器不会因为灯泡的差别而影响输出功率，所以这个功能对于电子镇流器优为重要，这个功能可使不同的灯管在同一功率下能稳定地工作。(能均恒在多支灯同时使用的场合产生的光线误差并有效减少了该误差的存在——恒功率)。

三. 宽电压的输入。

电路结构中的前端APFC 电路,它的应用除可以修正输入电压与电流的波形相位，还可以使输出的直流电压稳定在 直流400V，即输入100v～260v 交流变化时，电路的输出均为400v 直流，同时功率因素修整为0.99 以上，对于群体使用的TH D 的控制更具优势，平均可控制电流总谐波含量在8%，如电路调试良好可控在3%以内。APFC 分为DCM 和CCM 二种，DCM 为峰指电流型即通用常见的STL6561，SA7527 ,MC33262.。 CCM 型 IR1150 等。

DCM 大部分用于450w 以内的电路结构，由于DCM 是频率与脉宽均可调，电路结构相对简单，而且应用最为广泛的结构，该结构的缺点为在空载启动时，上冲电压较高，原则上输出电压会停留在400v，这个电压是由1 脚的电阻分压采样决定的，1 脚基准电压为2.5v，如电阻分压超过2.5v 芯片的输入会控制输出PWM 波形宽度会减小，会使电感的储能减少，从而减少输出能量，降低输出电压。

脚为 1脚基准的信号补偿端，接上去耦电容，可使主电路电压采样的冲击减小，3脚为输入相位检测输入端，4脚为过流保护端输入 1V有效，5脚为零电流采样端，6脚接地，7脚为信号输出端，8脚为 Vcc正极。

1. 这个部分的主要可靠性是来自于主电路的启动冲击电流以及MOS的导通角，如果采样电流过低，4 脚采样反馈不及时，会导致MOS 导通电流过大，以致电路失效。

2. 输出的电压过高(启动时)，1 脚与2 脚去耦参数不匹配，空载电压会上冲到450-500V 以上,导MOS 的耐压超标导致电路崩溃。

3.在低电压时，MOS 的升压电流更大(PWM 输出导通较宽)MOS 温升较高。这时可将电压范围设定为接近值，例如：120v～260v 时同等负载测试时，可将电感的感量及匝数，按照260v 时的输入值，设定并最大可能减少次级匝数。在120v 时可将输入最低电压设定为110v最大限度增加电感感量，使母线在110v 满载时输出达到额定的400v。在260v 时设定次级是由于输入电压升高，输入电流减小会使次级电压下降，5 脚电流采样失效，使芯片进入重新启动(误以为空载)母线不断脉动的重新启动。110V 调试时感量大，可减少因输入电压低而导致的PWM 频率太高，带来的MOS 开关损耗，感量大时亦可有效减少峰值电流的值。另一减少MOS 温升的方式是并联一路吸收网络。电阻并联高速二极管后在串联一只电容可使MOS 开关时的尖峰反向电压得到有效吸收。(小功率无明显优势)。

4. 在 110v时为加大感量后，可以加大电流采样电阻，例：在调试 70w负载，110v时可接 80W负载试验,并适当最大化这一值，以保证在低压可有效预防启动时冲击电流过大(电流反馈速度更快)。

5. 器件的选择上有几点需要注意：

⑴ 电容： 要选取一些对于高频损耗较小，耐高温，容量误差较小的电容。例如：去耦电容的容量误差及随温度变化量的大小会决定启动和输出电压的精度。(华容及法拉，较为稳定，以经长期验证)。

⑵ 电阻 ：分压采样的这个精度决定母线电压，所以要选取1%精度的金属膜电阻，电流采样最好采用无感(小功率无特殊要求)。

⑶ 二极管 ：原则上开关时间越小的二极管损耗越小，但在实际使用时未能发现这一趋势，(日本新电源在大功率120v 250w 以上有明显优势)。

以上是器件选择的几点心得。

四、降压式限流：

Buck 电路在降压电路中有着广泛的应用，是通过限流来降低输出的电压，电路比较成熟，有较多成功案例。但是，Buck 比较适应峰值电流小而平均电流较大的场合。对于HID 灯来说有不少的缺点，曾经有过的调试经验得出结果为100w 以下的HID 比较合适。150w 以上不能接受，温升太高而且越是管压低管流大的灯负载越是明显。

Buck 电路目前绝大部分厂家是使用电源芯片UC3843-UC3845 这类。加运放实现恒电流输出，在加上母线电压400v 恒定，即实现恒定输入功率。

但由于UC3843 芯片为固定频率调节占空比的IC，最大占空比为50%，即如果是负载差别较大时，会从20%～50%之间去调节占空比来调节MOS 的开关时间，减少MOS 导通时间，在经L，C 平滑滤波来实现调节负载电压这一方式。那么如果是100w 负载时，50%的导通和25%的导通，25%的导通峰值电流会是50%的一倍，负载调整率越高越会使效率越低，温升越高，其可靠性就越差。如图：

原理：

UC3843 为电源专用芯片各脚工作原理如下：

8 脚 REF 5V 基准电压

7 脚 VCC

6 脚 PWM 输出

5 脚 接地

4 脚 Rt.ct.振荡且信号输入

3 脚 内部运放输入

2 脚 补偿

1 脚 过流保护 1V 有效

建议：做中大功率时采用其它功率调节结构，做50%占空比(固定)通过PFM 式调节输出电流或者双管正激式，这样在做中大功率时效果会更好。

双管正激式在大功率电源以及电子逆变焊机领域有着较多成功应用。值得借鉴其调整方式安全可靠，输出电压会更低，特别是大电流可靠性对于大功率金卤灯的低频驱动有着明显优势。在BUCK 电路各调节中，原则上频率越高时，峰值电流越小，但开关损耗越大，所以建议频率在30KH 左右，另电流输入中的采样电阻尽可能大些，太小在灯负载变化大时，会采样失败，功率失控，以致炸机。

L 的选择在降压式电路中的电感是储能及平滑波形的作用，所以对磁材可以用铁氧体磁芯和非晶磁环均可，感量可适当加大。感量加大可使MOS 的开关波形中的余振更小，更有利于MOS 的工作可减小MOS 的反向承受电压，(示波器可以测试MOS 的源漏极)。器件选择如上：(PFC 电路中的选取原则)

五、全桥输出：

目前应用较为广泛为IR2110-IR2153，L6569+6569，UBA2030～UBA2033。在HID 全桥中以半桥的高压吸收以及芯片排版等处理较为重要。例：在2153+2153.6569+6569 的主电路中，上管的自举电压中输出信号的处理有几点经验：

1. 上管的供电电压是由芯片Vcc 处12v 经外部二极管或内部二极管在下管导通时中线接地后，向VB 端充电。下管截上后，上管导通时，中线由对地OV 上拉到接近400v。此时，VB 端在中线上加11V(二极管减0.7v 后到电容上只有11v 左右)上管的驱动能量均由此电容的充电电流驱动，所以，电容的电压决定上管工作状态，如：容量较小在全桥驱动中，由于频率较低向电容的充电次数没有高频中的次数多，所以需相应加大此处电容容量以保证上管的驱动电压，在向上管输出1 时，在1 的后端电压最好能高过9v。否则上管的MOS 开关波形将会受损，开关损耗加大，易损坏。可将芯片的Vcc 提到15v可改善此项，但也要根据不同MOS 调试，结果不同。

2. 尽可能做到芯片的单点接功率管的地，此项对在驱动MOS 的芯片输出波形上较为重要，以减小外界对芯片工作时的干扰，Vb 电容，RT.CT 布线要短，Vcc 滤波电容要尽可能靠近1 和4 脚。

3. 在中线上接一只二极管并于VB 电容端正端以防半桥中线振荡时带来的正向尖脉冲会损坏芯片悬浮地VSS，也就是电路启动或者正常工作时(特别是在灯泡未进入稳态的过程中)输出波形抖动对半桥的正向尖脉冲易损坏芯片。

4. UBA2030-2033，这是飞利浦针对全桥驱动专业设计的芯片有HV自供电功能比较先进和简单的电路驱动结构。由HV 降压滤波电容，RT.CT.VB 电容即可工作。如用简单的驱动，显然，UBA2030 的绝大部分优势并未显现。如减小低频方波对于镇流器以及电源冲击，以及噪声的处理，可用单片机生成PWM 波对UBA2030，以及全桥IR2110-+2153 实现接近正弦波的处理，即生成在纯方波之前和之后加一高速PWM 的小方波，以平滑全桥方波的前极和后极形成过渡电压波形即可，出现接近正弦波可有效减小，纯方波带来的低频噪音及对镇流器周边辐射。

5. 全桥MOS 中二个半桥对地电容以及二极管对尖峰吸收作用根据以往的经验，不要太过依赖MOS 中的自代的二极管，要加强全桥中的Lc 吸收。

6. 高压点火路线由于后极母线电压会随灯的击穿而降至灯电压，所以原则只要选择的放电管的雪崩值高于灯管电压而低于母线空载电压即可。一般选取230v～350v 之间，有半导体DISC，空气放电式，陶瓷放电式，可控硅触发式，自耦式等多种结构。目前以半导体式和自耦式居多。汽车的HID 以陶瓷放电为主。

⑴ 半导体式 放电次数较多，寿命较长。但放电能力有限，峰值电流不大,电压精度较好。

⑵ 空气放电 式受空气的湿度影响较大，对于放电电压要求不高的高压场合较为适用，可用于超高压的快速启动的二级放电。

⑶ 陶瓷管 来源于防雷管领域，优点顺态电流可上千A，寿命不长，有效寿命在5 万-10 万次左右，(视不同厂家效果不同，最好的是西门子)，寿命末期电压值漂离较大。

⑷ 可控硅式 早期由于DISC 的半导体结构的不成熟而做的替代电路，由DB3 的分压决定可控硅的放电电压，寿命较长，但电流能量较小，开关速度较慢，对于高压钠灯较为适用，对于金卤灯对脉冲宽度有要求的场合不太适用，可改良结构但成本较高放弃。

⑸ 自耦式 将全桥的电线并联一104-474 电容.在电容中串入变压器的初级,全桥振荡时,电容二端电压突变充放电流流过变压器初级时,会在次级形成高压输出，升压能力由 MOS 的内阻以及电容的内阻决定，电流大小由电容容量决定,但电容越大,充放电电流越大,对全桥造成的负担越重,不利于长期灯工作，越小容量放电电流越弱,对长线点火不利,同一负载用自耦式104 和DISC 式全桥有10 度左右温差。(150Hz 70w)

电光源在给人类带来光明的同时，也由于电光源的频闪，给人类带来了新的危害，即频闪效应，改进电光源频闪的根本技术对策，是提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率，使其达到 40KHz以上。从宏观技术角度上讲，提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率的措施很多，但在现阶段，有些技术措施根本不可能实现，或实现成本较高。最为可能、最为经济，也是最为有效的途径，是选择具有交流-直流-交流(AC-DC-AC)频率变换功能的新型电光源，所以在使用电感镇流器起动的HID光源不可避免的存在频闪效应，但为了减少使用电感镇流器的频闪效应，只能尽量控制好供电电压允许偏差(如同一支路上并联的光源不多于4个等)、频率允许偏差、电网谐波以及三相电压允许的不平衡度等。 现今的电子技术在低功率的HID电子镇流器中把交流-直流-交流频率变换功能应用的很完善。高功率电子镇流器暂还存在些问题没有解决，所以在低功率的HID灯具中，现今多数厂家建议用户使用电子镇流器，以便改善光源的频闪效应。

陶瓷金卤灯的优点

a、光源寿命长 (9000-15000小时)

? 一般而言，小功率石英金卤灯的寿命在6000-9000小时，而陶瓷金卤灯由于具有上述优点，所以其寿命可以达到9000-15000小时，比传统的石英金卤灯提高了30%-50%;

b、发光效率更高 (>90 lm/w)

目前，由于全球面临着能源危机问题，所以人们非常重视有效地利用能源，在照明行业也是一样，近年来所提出的绿色照明概念就是为了响应有效利用能源而提出的。所以，尽管卤钨灯和白炽灯具有优秀的显色性，但是其在燃点过程中热能散失严重、寿命较短，显然不是一种理想的绿色照明产品。而陶瓷金卤灯的高光效可以更有效地提高能源利用，降低业主使用成本，其光效比卤钨灯、白炽灯提高了四到九倍，而同时在光色性能上，又远远地好于石英金卤灯，是一种集优秀的光色性能和高发光效率于一身的新型光源;

c、寿命期间色温稳定性能好 (在+/-200K之间)，并且光源之间的色温一致性更好 ??

陶瓷金卤灯从点燃起，直到寿命终结，其色温变化在200K之内，而一般石英金卤灯在寿命期间的色温变化要大于600K，所以陶瓷金卤灯解决了石英金卤灯的色差和色温的漂移问题;

d、稳定的流明输出 ??

光源的流明输出会随着时间而衰退。陶瓷金卤灯的流明输出在小功率的金卤灯中是最高的，在寿命初期的流明输出就比一般的石英金卤灯要高10-20%，更重要的是它能一直维持这样水准的光源输出直到寿命结束。陶瓷金卤灯的流明维持率在80%以上，而石英金卤灯则是60-65%，而且其光衰较快;

e、光源几何尺寸更紧凑 ??

能兼容现石英金卤灯的灯具和电器，易于推广和应用。 而且由于其发光体更小，有利于灯具的设计，对灯光的控制就更方便;

f、具有3000K和4200K两种色温可供选择，光源显色性好 (Ra 80-90)显色性的好坏还和电弧管的管壁温度有关。一般来说，管壁温度越是高，其显色性也越好。陶瓷金卤灯的电弧管管壁温度可以达到1150度，而石英金卤灯的电弧管管壁温度只能达到800度左右，所以陶瓷金卤灯的显色性要远远好于石英金卤灯。而同时，管壁温度还影响者光源的色温差。就如同我们刚才所讲到的，石英金卤灯由于其最大管壁温度只能达到800度，而管壁温度的高低同色温差成反比，所以其最终的色温差也要大于陶瓷金卤灯。

以下是石英金卤灯和陶瓷金卤灯相关参数的对比：

陶瓷金卤灯的特性

金卤灯起动电路

用集成块N2，N2中含有一个振荡器，其频率由电阻R21，电位器RP1及电容C22来设置。通过调整电位器RP1可把频率调到44kHz。N2中还产生驱动脉冲，以驱动MOSFET(Q2及Q3)。对Q3的浮点供电是通过二极管V20，电容C23和一个在N2内部的电流泵电路进行的。Q2和Q3以及扼流圈L3组成为一个普通的半桥电路。在扼流线圈L3的两端，由Q2及Q3交替导通，形成方波电压，隔直电容C26只允许交流电流通过L3。电容C24和电阻R24串联组成吸收网络，以减少开关损耗。而接在直流电压VCC输出端上的电容C25，是为滤除由输入端子X4处接入的起动电路(图4)所产生的高频分量。类似地，电容C20及C21并起来，接到电阻R20上为了滤除由降压电阻R20和集成块N2内部稳压二极管所形成的约12VDC电压中的高频杂波。Q2及Q3驱动电路中的电阻R22和R23是用来消除芯片N2中可能出现的高频振荡。

图4是金卤灯起动电路(也叫触发脉冲产生电路)。金卤灯需要用约6000V的窄脉冲来触发起动。这个脉冲电压是由升压变压器T4来产生的。由电阻R25、电容C28及MOSFETQ4构成充放电电路，电容C28通过T4的引脚3及4到地，直流电压从端子X4接入，经过R25加到Q4的漏极上。在Q4的栅极未加驱动脉冲时，VCC通过R25对C28充电，充电电路是R25-C28-T4-地。当来自控制电路的驱动脉冲(5个脉冲/秒)经过接口X7加到Q4的栅极时，Q4导通，此时C28经过Q4-T4放电，放电电流在T4中产生的电压经T4的次级升压后，加到金卤灯引线端2使金卤灯点亮。

随着社会科技的进步，陶瓷金卤灯的问世是HID光源在近年发展中最引人注目的成果。由于多晶氧化铝(PCA)陶瓷材料及其与金属封接工艺研究取得很大的突破，人们成功地制造出陶瓷外壳的性能明显地优于石英为玻壳的金属卤化物灯。采用陶瓷材料作外壳避免了灯内金属材料的损失，而且电孤管尺寸可以控制得非常精确，因此光电性能一致性和稳定性好，允许更高电弧温度。1994年，国外光源厂家成功首创了陶瓷金属卤化物灯，成为电光源发展历史上一个重要的里程碑。相对石英金卤灯，陶瓷金卤灯有以下特性：

a、钠金属不会通过陶瓷管迁移到放电管外;

? b、陶瓷管在高温下化学稳定性好，即使出现铝金属元素也不会影响钨电极的性能(因为铝很难溶解于钨)，使灯具有更长的寿命;

? c、陶瓷管的几何尺寸精度高，因而使灯的性能一致性好;

? d、电弧管可工作在更高的温度下，电弧内有更多的金属原子受激发，导致更好的显色性，更高的发光效率;

? e、 放电管体积小，发光体亮度高;

? f、 色温的一致性好，无论电源电压的变化，电灯位置的变化，以及灯寿命过程，灯的色温变化很小。

石英金卤灯的特性

金属卤化物灯放电管的管壁材料对其性能具有重要的影响，通常放电管的管壁材料采用石英管，在高温工作状态下钪或其它稀土和石英管壳会产生反应，形成硅酸盐和硅的卤化物。这样反应的结果使在管壳上形成Sc或稀土金属元素的硅酸盐，造成金属元素的减少，使颜色产生漂移，并影响管壳的透明度;分离出来的Si元素会融解于钨电极中，使电极的发射性能变坏;此外，由于过剩的卤素，使放电困难，并产生有害的卤钨循环，腐蚀电极，使管壁发黑，引起光衰，另外，有些金属离子(如钠离子)在灯的寿命燃点过程中逐渐地通过管壁渗漏，也会使灯的光电性能变坏。由于上述原因限制了石英管金属卤化物灯性能参数及寿命的提高，归纳起来石英金卤灯有以下特性。

a、影响石英金卤灯色温差因数有：电网电压，点灯角度，灯体内卤化物情况，环境等;

b、为保证石英金卤灯的色温和寿命，电网的电源电压要求在短时间内波动不得超过5%，长期波动不得超过3%，较大的电压变化会缩短光源的寿命及颜色的偏移，相与相之间的电压也会使石英金卤灯产生色温差;

c、石英金卤灯单个光源在使用过程颜色的差异和逐渐漂移是正常现象，特别是对于低色温(如3000K)更为明显，在5000K时，人的眼睛对色温感觉下降，使人感觉色温的一致性有所改善，因为国内产品均以钠钪金卤泡为主，它们的色温在4000K左右(即美标金卤泡),所以在色温一致性很难保证。虽然国家标准在这方面的色温偏差是+/-300K,但这个偏差数值很容易让人看到色温的差异。按国标标称合格色温的石英金卤灯，从光源的两端看起来有色温差，多个光源亮灯后进行对比也会有色温差;

d、厂家生产石英金卤灯，出厂时点灯老炼一般只有30分钟之内，而石英金卤灯色温等其他性能问题相对稳定在点燃100小时之后才可靠;

e、为了保证光源的寿命要求每周至少对石英金卤灯关灯一次;

f、为了保证光源的色温一致性，建议用户在同一支路上并联的光源不多于4个，以减少电压的变化。