CN101227786B - 高压钠灯电子镇流器的压控调光电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压钠灯电子镇流器的压控调光电路及其工作方法，该压控调光电路包括用于接收电压控制信号的比较电路、触发器和用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器输出功率的开关电路；比较电路的输出端接触发器的触发信号输入端；触发器的触发信号输出端接开关电路的开关控制输入端。本发明的压控调光电路可在照明效果要求低的时段以较方便的方式调整高压钠灯输出功率，以节能。

Description

高压钠灯电子镇流器的压控调光电路及其工作方法 

技术领域

本发明涉及一种高压钠灯电子镇流器的压控调光电路及其工作方法。 

背景技术

高强度气体放电灯(HID灯)是用途极为广泛的新型节能型电光源，与白炽灯相比有节能、体积小、光谱好、发光效率高、寿命长等优点，己逐渐成为公共场所及家庭照明的首选光源。与所有的气体放电电光源一样，高压钠灯需要镇流器来抑制流过HID灯的电流，而且启动时需要3～4kV的气体击穿电压。 

中国专利文献CN2847788公开了一种高压钠灯电子镇流器，包括有依次连接的滤波电路、第一整流电路、功率因数校正电路、高频变换电路和启动电路，上述高频变换电路连接PWM脉冲控制电路，上述功率因数校正电路、PWM脉冲控制电路和启动电路均与低压直流电路连接，滤波电路与低压直流电路之间还连接有第二整流电路，第二整流电路具有独立的接地。 

随着社会发展，能源紧缺是将长期存在的问题，对节能的要求越来越高，尤其在道路照明方面，如何在照明亮度要求较低的时段，可方便地降低灯光亮度，以达到节能的目的，是本领域技术人员要解决的技术问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种在照明亮度要求低的时段可以较方便的方式调整高压钠灯输出功率的高压钠电子镇流器的压控调光电路及其工作方法。 

为实现本发明的上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

本发明的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路，包括：可控直流源、比较电路、触发器和用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器输出功率的开关电路；可控直流源的输出端接比较电路的比较电压输入端；比较电路的输出端接触发器的触发信号输入端；触发器的触发信号输出端接开关电路的开关控制输入端。

上述技术方案中，比较电路为四运放集成电路，具有四个比较信号输出端；触发器为双D触发器，具有两对触发信号输入端和两个触发信号输出端；开关电路具有两个开关控制输入端；四运放集成电路的四个比较信号输出端分别接双D触发器的两对触发信号输入端；双D触发器的两个触发信号输出端分别接开关电路的两个开关控制输入端。 

上述技术方案中，还包括设于接触发器和开关电路之间的隔离电路。 

上述技术方案中，隔离电路为光耦隔离器。 

上述技术方案中，所述开关电路为模拟开关模块电路。 

上述高压钠灯电子镇流器的压控调光电路的工作方法，包括：在不同的时间段可控直流源的输出端输出不同的直流电压至比较电路的比较电压输入端，并使比较电路的输出端输出相应的触发电平至触发器的触发信号输入端；当所述触发电平满足触发器的触发条件时，触发器输出触发信号至开关电路的开关控制输入端；开关电路根据所述触发信号使其开关控制输出端输出相应的电平，控制高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端的电平，以最终控制高压钠灯电子镇流器的输出功率。 

上述技术方案中，比较电路为四运放集成电路，触发器为双D触发器，以使可控直流源控制开关电路的开关控制输出端处于三个不同的电平。 

本发明相对于现有电子镇流器来说具有以下优点：(1)本发明中，可控直流源在适当的时段输出不同的电压，经比较电路和触发器后，最终控制开关电路的输出，以改变高压钠灯电子镇流器的输出功率，达到调光的目的。故，只需分别在上半夜和下半夜由可控直流源的输出不同的电压，即可实现在上半夜车辆人流较多时，以正常功率照明，而到下半夜车辆人流少时，降低照明功率，从而实现节能的效果。(2)本发明中，比较电路为四运放集成电路，触发器为双D触发器，从而可使高压钠灯电子镇流器的输出功率具有3档，以分别满足上半夜亮度要求较高、深夜亮度要求较低和黎明前亮度又较高的照明要求。(3)本发明中，接触发器和开关电路之间设置一隔离电路，可防止双D触发器对开关电路的干扰。 

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例及应用例并结合附图，对本发明进一步详细的说明，其中 

图1是本发明的压控调光电路及可与其配合使用的高压钠灯电子镇流器的电路框图；

图2是本发明的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路的电路原理图； 

图3是与本发明的压控调光电路相配合使用的高压钠灯电子镇流器的电路原理图。 

具体实施方式

(实施例1) 

见图1，本实施例的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路，包括：可控直流源15、比较电路11、触发器12、隔离电路13和开关电路14。 

可控直流源15为手动控制或由定时器控制的直流源。可控直流源15的输出端接比较电路11的比较电压输入端；比较电路11的输出端接触发器12的触发信号输入端；触发器12的触发信号输出端接开关电路14的开关控制输入端。隔离电路13设于接触发器12和开关电路14之间，用于防止双D触发器对开关电路14的干扰。隔离电路为2个型号是4N25的光耦隔离器。 

见图2，比较电路11为由型号是LM324的四运放集成电路和用于在LM324的3、5、9和13脚上设定参考电平的电阻R1-R8，LM324的四个比较信号输出端分别为1、7、14和8脚；触发器12为型号是CD4013BE的双D触发器，其两对触发信号输入端分别为4、6、8和10脚，其两个触发信号输出端分别为1和13脚；LM324的1、7、14和8脚分别依次接双D触发器4、6、10和8脚。开关电路14为型号是CD4051BE的模拟开关，其两个开关控制输入端分别为10和11脚，双D触发器的1和13脚分别接开关电路14的10和11脚。 

开关电路14具有功率控制输出端即15脚，用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器输出功率。 

本实施例的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路的工作原理如下： 

以可控直流源15输出的直流电压作为比较信号，通过比较电路11的数字变换去控制HID电子镇流器的振荡频率，从而改变HID电子镇流器的输出阻抗，使HID电子镇流器实现三档不同的输出功率，并实现节能。 

见图2，可控直流源15在不同的时间段输出的0-10V直流电压信号经D1后去控制LM324(比较器)的3脚、6脚、9脚、12脚输入端，LM324中的四个比较器的同向端设有分压电阻R1-R8，以构成两档电压比较器：

一档比较电压为：2—4V，上限为：4V，下限为：2V；LM324的14脚的输出送到双D触发器的10脚(R端)；LM324的8脚的输出送到双D触发器的8脚(S端)，信号经双D触发器的13脚的输出送到4N25的1脚，通过光耦器隔离后其4脚的输出送到模拟开关的11脚输入端。由模拟开关的15脚与3脚构成第一档开关电压去控制电子镇流器的输出振荡频率，改变电子镇流器的输出阻抗，从而控制HID灯的功率达到第一级调光的目的。 

另一档比较电压为：6—9V，上限为：9V，下限为：6V；LM324的1脚的输出送到双D触发器的4脚(R端)；7脚的输出送到双D触发器的6脚(S端)，信号经双D触发器的1脚的输出送到光耦器IC4的1脚，通过光耦器隔离后其4脚的输出送到模拟开关的10脚输入端。由模拟开关的13脚与3脚构成第二档开关电压(高于第一档开关电压)去控制镇流器的输出振荡频率，改变电子镇流器的输出阻抗，从而控制灯的功率达到第二级调光的目的。 

当比较电压低于2V时，HID电子镇流器将工作于全功率状态，此时HID灯的输出的光通量达到最高。 

上述高压钠灯电子镇流器的压控调光电路的工作方法，包括：在不同的时间段可控直流源15的输出端输出不同的直流电压(如上半夜可控直流源15输出的0-2V的电压，下半夜输出2—4V，黎明时输出6—9V)至比较电路11的比较电压输入端，并使比较电路11的输出端输出相应的触发电平至触发器12的触发信号输入端；当所述触发电平满足触发器12的触发条件时，触发器12输出触发信号至开关电路14的开关控制输入端；开关电路14根据所述触发信号使其开关控制输出端输出相应的电平，以控制高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端的电平，以最终控制高压钠灯电子镇流器的输出功率。 

从而实现了高压钠灯电子镇流器的在不同的时间段具有不同的功率输出。其中，在可控直流源15输出的直流电压在4-6V时，HID电子镇流器的功率输出无变化。 

(应用例1) 

见图1，与本发明的压控调光电路相配合使用的高压钠灯电子镇流器中，滤波电路1、第一整流电路2、功率因数校正电路3、高频变换电路4、启动电路5和限流电路9依次相串联，滤波电路1经第二整流电路10后接低压直流电路6的电源端，低压直流电路6的直流电源输出端分别与功率因数校正电路3、保护电路7、和PWM脉冲控制电路8的直流电源端相连。启动电路5保护检测信号输出端接保护电路7的保护检测信号输入端；保护电路7的第一保护控制输出端和第二保护控制输出端分别接功率因数校正电路3的第一保护控制输入端和PWM脉冲控制电路8的第二保护控制输入端。PWM脉冲控制电路8的 高频变换控制输出端接高频变换电路4高频变换控制输入端。 

滤波电路1对电网输入的电压信号进行滤波，滤波后的电压信号分别输出到第一整流电路2和第二整流电路10；第一整流电路2对输入的交流电进行整流，整流后的信号输出到功率因数校正电路3；第二整流电路10将输入的交流电进行整流，整流后的信号输出到低压直流电路6，第二整流电路10具有独立的接地，低压直流电路6将输入的信号进行转换，输出一个稳定的低压直流电15V，为功率因数校正电路3、PWM脉冲控制电路8以及保护电路7中的有源器件供电。功率因数校正电路3将输入信号进行转换，输出一个稳定的直流电压400V，通过高频变换电路4给高压钠灯供电。PWM脉冲控制电路8输出高频变换控制信号控制高频变换电路4导通。高频变换电路4与高压钠灯之间连接有限流电路9。保护电路7对高压钠灯HID发生开路或短路的意外故障起保护作用。 

见图3，滤波电路1包括压敏电阻RU、电容C1、C2、C3、C4以及高频电感L1。其中，电容C3、C4的接点接地保护。 

第一整流电路2由桥式整流电路KB1和电容C6组成。 

第二整流电路10由桥式整流电路KB2和电解电容E3组成。 

功率因数校正电路3由型号为MC33262功率因数校正器U1以及外围的电阻R1-R12、电解电容E1、电容C7、C8、C9、C10、变压器T1、场效应管Q1、二极管D1构成。 

高频变化电路4采用的是半桥逆变电路，包括场效应管Q4、Q5，变压器T3、电容C24、C25、二极管D8、D9、D10，稳压管Z3、Z4、Z5，电阻R28、R29、R30、R31、R38，三极管Q2、Q3。 

启动电路5包括电阻R34、R35、R36、R40、R41、R42、R43、R44、R45、电容C40、C26以及可控硅Q6、双向二极管DB3。 

低压直流电源6包括有型号为TOP211Y的开关电源单片机U2、型号为4N25的光电耦合器U3、二极管D2、D3、D4、稳压管Z1、Z2，电解电容E3～E5、电容C50，电阻R50和变压器T2。低压直流电源6为功率因数校正器、PWM集成控制器以及型号为LM324的四运放集成电路提供15V直流电压。 

保护电路7包括型号为LM324的四运放集成电路U4以及外围的二极管D5、D6、D7、电容C13～C18、电阻R14～R18、电位器RW1。上述高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端为电容C18和电阻R18的接点即OUT端。 

PWM脉冲控制电路8包括型号为SG3525A的电压型PWM集成控制器U5以及外围的电阻R21～R27、电容C19～C20、二极管D7。

限流电路9包括电容C27、变压器T4。电容C27的两端分别与场效应管Q4的漏极和高压钠灯HID的一端连接。变压器T4原边的一端与可控硅Q6连接，原边的另一端连接在电阻R36和电容C26的接点处。变压器T4副边的一端接高压钠灯HID的另一端，变压器T4副边的另一端接场效应管Q5的漏极。 

在电路运行的过程中，当高压钠灯在运行过程中电路出现异常情况(如输出短路、开路等情况)、电路的电流发生变化时，LM324四运放集成电路U4的第9脚经电容C18测到高电平后，四运放集成电路U4的7脚输出一个高电平控制信号，该高电平控制信号经二极管D5、D6、电阻R19后加到功率因数校正器U1的1脚，使功率因数校正电路3输出的直流压下降(其下降幅度与所述LM324四运放集成电路U4的第9脚的电平成正比)，从而使镇流器的输出功率也随之下降，达到保护目的；与此同时PWM脉冲控制电路U5的6脚的电位也升高，使其11脚输出的脉冲宽度变窄，使镇流器的输出功率进一步下降，进一步达到保护的作用与此同时，四运放集成电路U4的14脚输出正脉冲控制信号，该控制信号使二极管D7截止，导致功率因数校正器U1的3脚电位升高，功率因数校正电路3的输出电压进一步下降至200V。 

当本发明的压控调光电路使高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端即OUT端电平升高(提升至第一档或第二档开关电压)时，镇流器的工作原理同上，从而降低了HID灯的照明功率。

Claims (5)

1.一种高压钠灯电子镇流器的压控调光电路，其特征在于：包括可控直流源(15)、比较电路(11)、触发器(12)和开关电路(14)；可控直流源(15)的输出端接比较电路(11)的比较电压输入端；比较电路(11)的输出端接触发器(12)的触发信号输入端；触发器(12)的触发信号输出端接开关电路(14)的开关控制输入端；开关电路(14)的开关控制输出端用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器的输出功率；

比较电路(11)为四运放集成电路，具有四个比较信号输出端；触发器(12)为双D触发器，具有两对触发信号输入端和两个触发信号输出端；开关电路(14)具有两个开关控制输入端；四运放集成电路的四个比较信号输出端分别接双D触发器的两对触发信号输入端；双D触发器的两个触发信号输出端分别接开关电路(14)的两个开关控制输入端；

还包括设于接触发器(12)和开关电路(14)之间的隔离电路(13)。

2.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路，其特征在于：所述隔离电路(13)为光耦隔离器。

3.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路，其特征在于：所述开关电路(14)为模拟开关模块电路。

4.根据权利要求1-3之一所述的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路的工作方法，包括：在不同的时间段可控直流源(15)的输出端输出不同的直流电压至比较电路(11)的比较电压输入端，并使比较电路(11)的输出端输出相应的触发电平至触发器(12)的触发信号输入端；当所述触发电平满足触发器(12)的触发条件时，触发器(12)输出触发信号至开关电路(14)的开关控制输入端；开关电路(14)根据所述触发信号使其开关控制输出端输出相应的电平，控制高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端的电平，以最终控制高压钠灯电子镇流器的输出功率。

5.根据权利要求4所述的高压钠灯电子镇流器的压控调光电路的工作方法，其特征在于：比较电路(11)为四运放集成电路，触发器(12)为双D触发器，以使可控直流源(15)控制开关电路(14)的开关控制输出端处于三个不同的电平。

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