CN101155456A - 电子镇流器与荧光灯的驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种电子镇流器，包括脉宽调制单元和电源转换单元。其中，脉宽调制单元用来产生一脉宽调制讯号给电源转换单元，致使电源转换单元能依据脉宽调制讯号而产生一驱动讯号驱动一荧光灯发光。特别是，在本发明中，当荧光灯预热时，脉宽调制讯号的工作周期会随时间而变动。另外，本发明也包括了检测模块，可以用来检测荧光灯的工作电压和工作电流，以判断荧光灯是否正常工作。当荧光灯无法正常工作时，检测模块会使脉宽调制单元停止产生脉宽调制讯号。

Description

电子镇流器与荧光灯的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种电子镇流器(ballast)，特别是涉及一种利用可变工作周期的脉宽调制讯号驱动荧光灯的电子镇流器。

背景技术

从古自今，照明一直是日常生活中一个很重要的课题。而自从爱迪生发明了电灯之后，灯源设备的演进也进入了一个崭新的里程碑。以目前来说，灯源有小至半导体的发光二极管，大至街道上随处可见的霓虹灯。这些林林总总的光源，也使世界增添了更多的色彩。

在众多的光源设备中，荧光灯是最常见的光源设备。无论是一般的家庭或是办公大楼，各种建筑内都是使用荧光灯作为照明设备。一般来说，荧光灯需要配置电子镇流器来提高发光效率及增加灯管的使用寿命。

请参照图1，现有的电子镇流器具有谐振槽100主要是用来驱动荧光灯102。在荧光灯预热时，现有的电子镇流器中的谐振槽100会接收具有固定工作周期(t1)的脉宽调制讯号K1，并藉由调整脉宽调制讯号K1的操作频率，使得脉宽调制讯号K1的操作频率由高频变化至较低频，以启动荧光灯。现有的电子镇流器的谐振槽接收脉宽调制讯号K1后，藉由电容器Cs和电感器Ls，产生弦波驱动讯号I1来驱动荧光灯102发光。

如上述，现有的电子镇流器是采用固定工作周期的脉宽调制讯号，将会产生较大的涌入电流(Inrush Current)，容易导致电子镇流器内部组件烧毁。

再者，一般的建筑物内，不会只配置一根灯管。以办公大楼为例，由于其照明的需求量非常大，因此会配置大量的荧光灯来照明。当这些荧光灯被启动时，瞬间会有大量的电流涌入电子谐振槽100内。而谐振槽100在刚启动的瞬间，由于脉宽调制讯号K1的操作频率为高频，因此电容器Cp呈高频低阻抗，所以几乎所有的驱动电流I1都会流经电容器Cp，而可能烧毁电容器Cp。

因此，如何提供一种电子镇流器，可避免上述的问题，为现今重要课题。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种电子镇流器，用来驱动荧光灯，能够在预热阶段限制电流的大小，以避免组件的损毁。

从另一观点来看，本发明提供一种荧光灯的驱动方法，能够利用控制脉宽调制讯号的工作周期，来控制初始电流的大小。

本发明所提供的电子镇流器，用以驱动一荧光灯，电子镇流器包括一脉宽调制单元和一电源转换单元。其中，脉宽调制单元用以产生一脉宽调制讯号，且当荧光灯预热时，脉宽调制讯号的工作周期随时间而变动。电源转换单元依据脉宽调制讯号产生一驱动讯号，以驱动该荧光灯。

另外，本发明所提供的荧光灯的驱动方法，包括当荧光灯预热时，产生一工作周期随时间而变动的脉宽调制讯号，并且依据此脉宽调制讯号而产生一驱动讯号驱动荧光灯发光。

在本发明的实施例中，脉宽调制讯号的工作周期会随时间而变长。而当荧光灯正常工作时，脉宽调制讯号的工作周期会维持固定。

如上所述，由于脉宽调制讯号的工作周期会随时间而变动。因此，本发明可以缩减脉宽调制讯号在初始时的工作周期，以限制在初始时流经电子镇流器的电流。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图式详细说明如下。

附图说明

图1示出了现有的电子镇流器启动荧光灯的示意图。

图2示出了依照本发明的一较佳实施例的一种电子镇流器的电路方块图。

图3示出了依照本发明的一较佳实施例的一种电子镇流器的电路图。

图4示出了依照本发明的一较佳实施例的一种电子镇流器启动荧光灯的示意图。

图5示出了依照本发明的一较佳实施例的一种荧光灯的驱动方法的步骤流程图。

附图符号说明

100：谐振槽

102：荧光灯

200：电子镇流器

202：脉宽调制单元

204、308：脉宽调制器

206、310：驱动电路

210：电源转换单元

214：开关模块

216：谐振槽

222：荧光灯

224、302：电源电路

230：检测模块

232：电压检测电路

234：电流检测电路

236：保护电路

304：桥式整流结构

306：稳压电路

312：功率开关

314：整流电路

316：共振槽电路

318：电流检测电路

320：电压检测电路

322：保护电路

t1：工作周期

K1、K2：脉宽调制讯号

I1：驱动讯号

PRT：检测讯号

Cs、Cp：电容器

Ls：电感器

TP1、TP2、CON1、CON2：接脚

S510～S540：本实施例的荧光灯的驱动方法的步骤流程

具体实施方式

图2示出了依照本发明的一较佳实施例的一种电子镇流器的电路方块图。请参照图2，本实施例的电子镇流器200，用以驱动一荧光灯，电子镇流器包括一脉宽调制单元202和一电源转换单元210。在本实施例中，当荧光灯在预热时，脉宽调制单元202所产生的脉宽调制讯号的工作周期会随着时间而变动。

其中，脉宽调制单元202具有脉宽调制器204和驱动电路206。脉宽调制器204用以产生脉宽调制讯号。而驱动电路则是将脉宽调制讯号放大后，再送至电源转换单元210。藉此，电源转换单元210即可依据脉宽调制单元202所产生的脉宽调制讯号而产生驱动讯号，以驱动荧光灯222发光。在本发明的实施例中，荧光灯222例如是荧光灯管等照明设备，本发明并不作任何限制。

电源转换单元210包括一具有多个功率开关的开关模块214和一谐振槽216。当电源转换单元210接收了脉宽调制单元202所产生的脉宽调制讯号时，开关模块214则依据驱动电路206的输出而决定是否导通，以产生一方波控制讯号给谐振槽216，而详细的工作原理以下会有进一步的说明。另外，当开关模块214输出方波控制讯号给谐振槽216时，谐振槽216就可以依据此方波控制讯号产生弦波的驱动讯号来驱动荧光灯222发光。

另外，电子镇流器200还可包括一电源电路224和一检测模块230。其中，电源电路224可供应稳定直流电源至脉宽调制器204，使其产生脉宽调制讯号。检测模块230用以检测荧光灯222的工作电流和工作电压，并将产生一检测结果给脉宽调制单元202。藉此，脉宽调制单元202即可依据检测模块230的输出以调整是否输出脉宽调制讯号，以使荧光灯在不正常工作情况下，达到保护的功效。

在本实施例中，检测模块230包括一电压检测电路232、一电流检测电路234以及一保护电路236。其中，电压检测电路用以检测荧光灯222的工作电压，电流检测电路234用以检测荧光灯222的工作电流，以判断荧光灯222是否正常工作。

当电压检测电路232检测到荧光灯222无法正常工作时，其输出会高于一预定电平，此时保护电路236会输出检测讯号给脉宽调制单元202，以停止输出脉宽调制讯号。当然，电压检测电路亦可检测到输出低于一预定电平时，输出检测讯号至脉宽调制单元202，以停止输出脉宽调制讯号。

图3示出了依照本发明的一较佳实施例的一种电子镇流器的电路图。请参照图3，电源电路302包括了具有接脚TP1和TP2耦接至一稳定电源，例如市电电源。当电源从接脚TP1和TP2输入至电源电路302后，会经过桥式整流结构304，然后输出至稳压电路306及功率开关312。

另外，稳压电路306的输出耦接至脉宽调制器308。藉此，脉宽调制器308即可依据稳压电路306的输出(在本实施例中，此输出为一直流电压)，而输出工作周期随时间变动的脉宽调制讯号。脉宽调制器308输出脉宽调制讯号至驱动电路310，使驱动电路310可依据脉宽调制讯号来切换功率开关312，以产生方波讯号。

在本实施例中，功率开关312耦接至整流电路314和共振槽电路316。从图3可以得知，共振槽电路316可以由电容Cs和电感Ls组成，将功率开关输出的方波讯号转换成弦波驱动讯号，并从接脚CON1输出。

接脚CON1通过电容Cp耦接至接脚CON2，二者共同耦接至一荧光灯(未示出)的两端。藉此，共振槽电路316的输出就可以通过接脚CON1和CON2来驱动荧光灯发光。

另外，在本实施例中，接脚CON2还耦接至一电流检测电路318和电压检测电路320。其中，电流检测电路318和电压检测电路320是通过接脚CON2，以检测荧光灯的工作电流和工作电压。当荧光灯无法正常工作时，会导致工作电流和电压发生变化。当电流检测电路318和电压检测电路320其中任一检测到荧光灯无法正常工作时，保护电路322将转换检测讯号PRT的状态，使得脉宽调制器308停止产生脉宽调制讯号。

在本实施例中，当脉宽调制器308检测到检测讯号PRT为高态时，代表荧光灯是正常工作，反之，若是检测到则检测讯号PRT为低态时，代表荧光灯无法正常工作，此时将停止产生脉宽调制讯号。

虽然在本实施例中，同时配置有电流检测电路318和电压检测电路320，然而本发明并不以此为限。在实际的应用上，为了降低制造的成本，可以仅配置电流检测电路318和电压检测电路320二者其中之一。

图4示出了依照本发明的一较佳实施例的一种电子镇流器启动荧光灯的示意图。请参照图4，在本发明中，一具有工作周期随时间变动的脉宽调制讯号K2由例如图2中的脉宽调制单元202产生。在本发明中，脉宽调制讯号K2，是用来控制例如图3中的功率开关312。当脉宽调制讯号K2在工作周期时，功率开关312呈现导通的状态，而当脉宽调制讯号K2不处于工作周期时，功率开关312是断路的状态。藉此，功率开关312就可以输出方波控制讯号。

从图4可以很清楚地看到，脉宽调制讯号K2的工作周期在初始时比较小，因此，功率开关312导通的时间也较短。藉此，即可限制初始电流流过的量，以避免电容器Cp在初始操作中(此时，电容器Cp呈高频低阻抗)被烧毁。然而，随着时间的增加，脉宽调制讯号K2的工作周期也会愈来愈长，等到荧光灯222稳定工作后，脉宽调制讯号K2的工作周期就可以维持固定。

另外，当传统的电子镇流器在初始操作下，由于流经的电流较大，经由电容器Cs和电感器Ls的作用，对于市电电源将会产生十分显著的谐波影响。然而，由于本发明可以限制初始电流的大小，因此流经过电容器Cs和电感器Ls的初始电流有限，使得谐波的影响能有效地被抑制。

此外，于本实施例中，当荧光灯预热时，脉宽调制单元202所产生的脉宽调制讯号的频率亦随着时间，由高频变低频，以达到软启动的功效，并且在荧光灯正常工作时，脉宽调制讯号的频率则维持固定值。

图5示出了依照本发明的一较佳实施例的一种荧光灯的驱动方法的步骤流程图。本实施例的荧光灯的驱动方法可应用于上述图2中的电子镇流器200。驱动方法包括下列步骤：如步骤S510所述，当荧光灯预热时，提供一脉宽调制讯号，而此脉宽调制讯号的工作周期会随时间变动，例如工作周期由小变大，其中，此脉宽调制讯号可藉由上述的脉宽调制单元202所提供，另外，当荧光灯正常工作时，此脉宽调制讯号的工作周期则为固定值。

接着，如步骤S520所述，电源转换单元210依据脉宽调制讯号而产生弦波驱动讯号用来驱动荧光灯。

再者，如步骤S530所述，藉由检测单元230检测荧光灯的工作电压和工作电流，以判断荧光灯是否正常工作。再如步骤S540所述，当荧光灯无法正常工作时，则停止输出脉宽调制讯号，以达到保护的功效。

此外，于本实施例中，步骤510还可包括下列子步骤，在荧光灯预热时，脉宽调制讯号的频率亦可随着时间，由高频变低频，以达到软启动的功效，并且当荧光灯稳定工作时，脉宽调制讯号的频率则维持固定值。

步骤520还包括下列子步骤：放大原始的脉宽调制讯号；接着，依据放大后的脉宽调制讯号而产生一方波控制讯号；以及依据此方波控制讯号产生弦波的驱动讯号来驱动荧光灯发光。

综上所述，由于本发明可以产生具有工作周期随时间变动的脉宽调制讯号，因此本发明可以限制初始电流的大小。藉此，本发明不但可以避免组件在初始操作时承受较大电流，还能有效地抑制谐波成份所带来的影响。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (16)

1.一种电子镇流器，用以驱动一荧光灯，该电子镇流器包括：

一脉宽调制单元，用以产生一脉宽调制讯号，且当该荧光灯预热时，该脉宽调制讯号的工作周期随时间而变动；以及

一电源转换单元，依据该脉宽调制讯号产生一驱动讯号，以驱动该荧光灯。

2.如权利要求1所述的电子镇流器，其中该脉宽调制讯号的工作周期随时间由小至大。

3.如权利要求1所述的电子镇流器，其中当该荧光灯正常工作时，该脉宽调制讯号的工作周期维持固定。

4.如权利要求1所述的电子镇流器，其中当该荧光灯预热时，该脉宽调制讯号的频率随时间而变动。

5.如权利要求4所述的电子镇流器，其中该脉宽调制讯号的频率随时间由高变低。

6.如权利要求1所述的电子镇流器，其中该脉宽调制单元包括：

一脉宽调制器，产生该脉宽调制讯号；以及

一驱动电路，接收该脉宽调制讯号，并将该脉宽调制讯号加以放大后，送至该电源转换单元。

7.如权利要求6所述的电子镇流器，其中电源转换单元包括：

一开关模块，具有多个功率开关，该开关模块接收一外部的输入电压及该脉宽调制讯号，且依据该脉宽调制讯号，将该输入电压转成一方波讯号；以及

一谐振槽，电耦接该开关模块，且将该方波讯号转成该驱动讯号，以驱动该荧光灯。

8.如权利要求1所述的电子镇流器，还包括一检测模块，用以检测该荧光灯的工作电压和工作电流，当该荧光灯无法正常工作时，则使该脉宽调制单元停止输出该脉宽调制讯号。

9.如权利要求1所述的电子镇流器，其中还包括一电容器，其与该荧光灯并联。

10.一种荧光灯的驱动方法，包括下列步骤：

当该荧光灯预热时，提供一脉宽调制讯号，且该脉宽调制讯号的工作周期随时间而变动；以及

依据该脉宽调制讯号而产生一驱动讯号来驱动该荧光灯。

11.如权利要求10所述的荧光灯的驱动方法，其中该脉宽调制讯号的工作周期随时间由小至大。

12.如权利要求10所述的荧光灯的驱动方法，还包括下列步骤：

当该荧光灯正常工作时，使该脉宽调制讯号的工作周期维持固定。

13.如权利要求10所述的荧光灯的驱动方法，其中该脉宽调制讯号的频率随时间而由高变低。

14.如权利要求10所述的荧光灯的驱动方法，还包括下列步骤：

当该荧光灯正常工作时，使该脉宽调制讯号的频率维持固定。

15.如权利要求10所述的荧光灯的驱动方法，其中产生该脉宽调制讯号的步骤，包括下列步骤：

检测该荧光灯的工作电压和工作电流以判断该荧光灯是否正常工作；以及

当检测该荧光灯无法正常工作时，则禁能该脉宽调制讯号。

16.如权利要求10所述的荧光灯的驱动方法，其中提供该脉宽调制讯号的步骤，还包括下列步骤：放大该脉宽调制讯号。

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