CN101217848B - 一种双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器 - Google Patents

Abstract

一种双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器，涉及一种电子镇流器。提供一种可保证灯亮度在100％～30％之间，调光可靠，不会引起灯闪烁现象且方便应用于单线制照明控制线路，可广泛用于现有的节能灯和镇流器中的双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器。设有整流电路、过零检测电路、系统控制电路、双频点功率输出电路和灯驱动电路。整流电路输入端外接供电电源；过零检测电路的输入端接整流电路输出端；系统控制电路输入端接过零检测电路输出端；双频点功率输出电路的电源输入端接整流电路输出端，双频点功率输出电路的控制输入端接系统控制电路；灯驱动电路输入端接双频点功率输出电路输出端，灯驱动电路输出端外接负载。

Description

一种双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器

技术领域

本发明涉及一种电子镇流器，尤其是涉及一种主要用于紧凑型节能灯或电子镇流器的双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器。本发明可直接应用于普通两线串联照明控制线路中，无需改造原有开关照明线路即可实现节能灯或荧光灯具调光功能。

背景技术

现有的节能灯是不能调光的，而专业调光系统中一般也无法加入节能灯光源，一些具有调光接口的电子镇流器也由于造价昂贵及需要专线控制而无法普及运用。

公开号为CN1407840的中国发明专利申请提供一种具有极宽调光范围的荧光灯相控可调光电子镇流器，为获得小型和管形荧光灯的较宽调光范围，提出了两种新颖控制方法：i)在双向三端晶闸管电路中抑制振荡效应的新颖技术，可在较宽触发角范围上保持稳定的双向三端晶闸管运行；ii)镇流器逆变器电路的混合调光控制技术，可获得从100％至3％的宽广调光范围。对于i)，提议采用耗散性和非耗散性能量吸收电路(EAS)，在双向三端晶闸管导通时抑制其电路中的瞬态效应。EAS的本质是确保双向三端晶闸管电路能以稳定方式运行，没有振荡或意外断开。对于ii)，提议采用混合调光方法，其与传统控制方法不同而使直流连接电压和逆变器频率都变化。新的调光控制的本质是减小逆变器频率变化的范围，从而尽可能加宽总的调光范围。

中国专利CN2210508提供一种用于日光灯的电容恒流式调光电子镇流器，由多位开关、电容器、二极管组成。若干电容器一端并联后接入一桥式整流电路，该电路不相邻的两个二极管上分别并联一适当容量的电容器形成两个二倍压桥式整流电路，改用普通日光灯开关为多位开关变位联接若干电容器。该镇流器可使普通日光灯实现多位调光；在120～260V电压范围都能启辉正常工作，启辉瞬间电压达1200V。

中国专利CN2914565公开一种分段式光感自动调光电子镇流器，包括整流滤波电路、振荡电路、调光控制电路和灯管，振荡电路包括第一整流电感和第一整流二极管，调光控制电路包括：一稳压二极管；与稳压二极管并联的滤波电容，至少一组调光控制子电路，调光控制子电路包括与第一整流电感串联的第二整流电感，第二整流电感的次级端串联一第二整流二极管后依次与降压电阻和稳压二极管串联，在稳压二极管的两端还并联有限流电阻和光敏电阻，光敏电阻的两端分别连接了一复合三极管的基极和发射极，复合三极管的集电极通过一续流二极管连接在限流电阻与稳压二极管相连端，一继电器连接在第二整流电感的两端。本实用新型利用光敏电阻感应环境光线亮度控制继电器实现镇流器对荧光灯的多段调光。

至今未见有采用双频混光式脉宽调节式，用于节能灯的调光电子镇流器的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可保证灯亮度在100％～30％之间，调光可靠，不会引起灯闪烁现象且方便应用于单线制照明控制线路，可广泛用于现有的节能灯和镇流器中的双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器。

本发明设有整流电路、过零检测电路、系统控制电路、双频点功率输出电路和灯驱动电路。

整流电路用于将交流电源转为直流电源，供应其它电路使用，整流电路输入端外接供电电源；

过零检测电路用于将交流侧电源的通断或电源波形的变化整形后传给系统控制电路内的微处理器处理，过零检测电路的输入端接整流电路输出端；

系统控制电路用于将来自电源的通断控制信号在同步到电源频率下控制双频点功率输出电路的频率改变，设于系统控制电路内的微处理器接收来自过零检测电路的电源相位信号及开关时间信号，并将相位信号同步到输出信号(双频率)的相位上，使输出端的双频率保持在电源频率的倍频上；将开关时间处理为开关灯或调光信号，如是后者则进一步由处理器控制双频功率输出电路输出的双频率分量按脉宽得到控制，系统控制电路输入端接过零检测电路输出端；

双频点功率输出电路用于将直流电源转为额定功率频点和低限功率频点的高频输出，供负载(灯管)完成电光转换，通过改变输出给灯的两个频率的占空比控制灯的亮度及开关；即实现多点亮度调光功能及触发转换功能，双频点功率输出电路的电源输入端接整流电路输出端，双频点功率输出电路的控制输入端接系统控制电路；

灯驱动电路用于驱动负载，灯驱动电路输入端接双频点功率输出电路输出端，灯驱动电路输出端外接负载(例如节能灯等)。

与现有的调光电子镇流器相比，本发明具有以下突出特点：

1)本发明通过设置两个频率点，频率1为亮灯频率f1(额定功率频点)，它使灯回路谐振点亮灯，使灯处于额定亮度；频率2为暗灯频率f2(低限功率频点)，使灯处于最低维持亮度；即将一盏灯在一控制周期内(1/100s)当成最高亮度和最低亮度的两盏灯使用，其总亮度由两定频灯亮度混合组成。

2)本发明的系统控制电路内的微处理器通过控制两个频率的占空比完成宽范围内的混光调光功能。即当频率1单位时间占的比率大时，灯亮；当频率2单位时间占的比率大时，灯较暗。

3)通过系统控制电路内的微处理器的处理，会将调制频率精确同步到电源频率的倍频上，保证了灯在调光全过程中不会由于差频而引起闪烁现象。

4)若将采用本发明的节能灯具接入正常单线照明回路中，则对电源开关的开关动作是开关灯，开灯后，对电源开关作0.2～2s内的开关动作即可改变灯的亮度。

5)本发明可实现分档调光(当接入普通照明电路时)，或连续调光(使用专用开关面板时)。

6)采用现有的节能灯调光设备，存在需要布专线和专用调光器等，而本发明不仅使得节能灯调光变得非常简单，而且提高了性价比。

7)本发明同时解决了调频调光方式非要在最亮场的情况下才能启动的问题，其在最暗场的周期内仍存在亮灯频率，故可一次性轻松启动。

8)由于其调光过程中，在任何亮度状态下，只有两种工作频率，在抗电磁干扰电路上更易于实现谐波的控制。

9)本发明的系统控制电路中的微处理器将首控信号设置于非满功率的节电模式(即开灯时，灯总是处于非满功率档)，再根据需要进行亮度调整，可强化和宣传人们的节能意识。

由此可见，采用本发明的节能灯、电子镇流器，均可用于现有常规节能灯及荧光灯类照明灯具中，不仅使原有照明灯具具有调光功能，而且更由于系统起始的亮度可设置为非满功率的节电模式，因此可实现传统背景照明的节电效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成框图。

图2为本发明实施例的整流电路和过零检测电路组成原理图。

图3为本发明实施例的双频点功率输出电路和灯驱动电路组成原理图。

图4为本发明实施例的系统控制电路组成原理图。

具体实施方式

参见图1，本发明设有整流电路1、过零检测电路2、系统控制电路3、双频点功率输出电路4和灯驱动电路5。整流电路1用于将交流电源Vi转为直流电源，供应其它电路使用，整流电路1的输入端外接供电交流电源Vi。过零检测电路2用于将交流侧电源的通断或电源波形的变化整形后传给系统控制电路3内的微处理器处理，过零检测电路2的输入端接整流电路1的输出端。系统控制电路3用于将来自电源的通断控制信号在同步到电源频率下控制变频功率输出的频率改变，设于系统控制电路3内的微处理器完成接收来自电源的通断控制信号，并在同步到电源频率下控制变频功率输出电路的频率改变的工作，系统控制电路3的输入端接过零检测电路2的输出端。双频点功率输出电路4用于将直流电源转为额定功率频点和低限功率频点的高频输出，供负载(灯管)完成电光转换。通过改变输出给灯的两个频率的占空比控制灯的亮度及开关K，即实现多点亮度调光功能及触发转换功能，双频点功率输出电路4的输入端接整流电路1的输出端。灯驱动电路5用于驱动负载6，灯驱动电路5的输入端接双频点功率输出电路4的输出端，灯驱动电路5的输出端外接负载(例如节能灯灯管等)。

图2给出本发明实施例的整流电路和过零检测电路组成原理图，供电交流电源220V通过电源输入端和保险丝FUSE1(4.7/1W)经滤波变压器L2接桥式整流二极管电路(由二极管D2～D5组成)，整流电路的一路输出接过零检测电路输入端，另外两路输出直流电源VH₊和地(GND)，以供其它电路使用。过零检测电路由电阻R2、R11和R12以及电容C6组成，过零检测电路从TG端口输出。

图3给出本发明实施例的双频点功率输出电路和灯驱动电路组成原理图，双频点功率输出电路由三极管Q1与Q2和集成电路IC1以及其它辅助元器件组成，Q1的输入端接微处理器IC2的GP5端，用于控制功率输出电路的开关ON/OFF，Q2的输入端接微处理器IC2的GP4，用于改变功率输出电路的频率(参见图4)。集成电路IC1的输出端接灯驱动电路输入端，灯驱动电路由MOS管Q3与Q4和其它辅助元器件组成，灯驱动电路的输出端经电感L3接灯管LAMP。

图4给出本发明实施例的系统控制电路组成原理图，系统控制电路主要由微处理器IC2和其它辅助元件组成，IC2的CURR端口与图3中的CURR端口相接，用于对灯工作的状态进行反馈及异态保护。J1为接插座，用于生产时对微处理器进行适时程序下载或修改用。

使用时，系统上电后，首先由电阻R8、二极管D6与D1、电容C10与C7电路向系统控制电路供电，当系统控制电路中的微处理器IC2正常后将通过整流电路和过零检测电路中的TG端取得信号，同步到电源频率。

系统同步到电源频率后，IC2将通过CCP1端口输出第二频率暗灯频率对灯丝加热，预设加热时间到后，IC2将通过CCP1端口改变驱动频率(f1+f2)，使灯回路谐振，触发灯启辉工作。

IC2通过开关ON/OFF端控制双频功率输出电路及灯驱动电路的开关，实现等待状态的低功耗。

IC2通过对CURR端信号的分析，实现灯的异态保护功能。

依托IC2的高运算速度，对TG、CURR端口的信号的综合分析，控制整个电路的正常工作。

图2～4中的主要器件的参考型号和主要元件的参考参数参见表1。

表1

数量	型号参数	编号
			2	1M	R11，R12
1	100K	R2
			1	103	C6
1	104/400V	C2
			5	IN4007	D2，D3，D4，D5，D6
1	1N4148	D8
			1	1n/1000V	C15
1	2n2	C11
			1	3k3	R16
1	3mH*	L3
			1	4U7	C10
1	4V7	D1

2	15K	R14，R15
			1	15V	D7
1	18K	R17
			2	22	R19，R20
3	22K	R6，R7，R21
			1	47n/400V	C16
1	100K/0.5W	R8
			1	100U/16V	C13
1	100U/25V	C14
			1	102	C18
3	104	C7，C8，C9
			1	220	R18
1	330K/0.5W	R9
			1	332/1000V	C17
2	470K/0.5W	R3，R10
			1	500p	C12
2	9014	Q1，Q2
			2	IRF830	Q3，Q4
1	L6569	IC1
			1	LAMP
1	1K5	R13
			2	22K	R4，R5
1	100K	R1
			1	103	C5

1

PIC12C508

IC2

Claims (1)

1.一种双频混光式脉宽调节式调光电子镇流器，其特征在于设有整流电路、过零检测电路、系统控制电路、双频点功率输出电路和灯驱动电路；

整流电路输入端外接供电电源；

过零检测电路用于将交流侧电源的通断或电源波形的变化整形后传给系统控制电路内的微处理器处理，过零检测电路的输入端接整流电路的输出端；

系统控制电路用于将来自电源的通断控制信号在同步到电源频率下控制变频功率输出的频率改变，设于系统控制电路内的微处理器完成接收来自电源的通断控制信号，并在同步到电源频率下控制变频功率输出电路的频率改变的工作，系统控制电路的输入端接过零检测电路的输出端；

双频点功率输出电路用于将直流电源转为额定功率频点和低限功率频点的高频输出，供负载完成电光转换；通过改变输出给灯的两个频率的占空比控制灯的亮度及开关，即实现多点亮度调光功能及触发转换功能，双频点功率输出电路的电源输入端接整流电路输出端，双频点功率输出电路的控制输入端接系统控制电路；

灯驱动电路输入端接双频点功率输出电路输出端，灯驱动电路输出端外接负载；

所述双频混光式是设置两个频率点，频率1为亮灯频率f1，相应于额定功率频点，它使灯回路谐振点亮灯，使灯处于额定亮度；频率2为暗灯频率f2，相应于低限功率频点，使灯处于最低维持亮度；即将一盏灯在一控制周期内当成最高亮度和最低亮度的两盏灯使用，其总亮度由两定频灯亮度混合组成；系统控制电路内的微处理器通过控制两个频率的占空比完成宽范围内的混光调光功能，即当频率1单位时间占的比率大时，灯亮；当频率2单位时间占的比率大时，灯较暗。

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