CN102665331A - 一种单电源带多种光源的照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单电源带多种光源的照明系统，包括灯电源电路、启动灯电路、光源；所述灯电源电路的输出端与启动灯电路的输入端电连接、启动灯电路的输出端与光源电连接；灯电源电路包括顺次电连接的整流电路、桥式驱动电路、桥式逆变电路，桥式逆变电路的输出端与启动灯电路的输入端电连接。本发明配合不同光源启动电路与不同的光源连接，可实现一个电源带荧光灯和LED两类光源组成的各种（如支架、格栅灯盘、筒灯等）照明灯具系统，不同光源不同灯具可混用和共用的多盏点灯照明应用方式。本发明实现了成本的降低，劳力的节约；点灯能效高，节电效果明显，还可以减小各类灯具结构，节约材料和包装、运输成本；成倍提高光源的寿命。

Description

一种单电源带多种光源的照明系统

技术领域

本发明属于驱动电路领域，特别涉及一种单电源带多种光源的照明系统。 

背景技术

照明灯广泛应用在学校、厂矿、机关、办公大楼、医院等各种场合，照明成为我们日常工作、学习和生活中的基本要素，目前最常见为日光灯。随着LED技术的发展，LED发光亮度得到大幅度提高，特别是其中白光LED的成功研发，由于其耗电量小，使用寿命长，热辐射小，发光稳定的特点，使者正逐渐取代大多传统照明方式成为照明技术发展的主流。 

现有的照明驱动电路多数只能驱动一个种类的照明灯，如申请号为200810156086.1的专利申请公开的LED照明驱动电路，其专利的技术方案提高了照明驱动电路驱动能力及转换效率。但却不能驱动其他类型的照明灯。同样驱动荧光灯的驱动电路只能驱动荧光灯，不能驱动其他种类的照明灯，如申请号为02286220.X的专利申请公开的荧光灯驱动电路，能够降低荧光灯驱动电路的成本，却仍旧无法满足一个驱动电路能够驱动多种类的照明灯。而现有的照明设备分布各个地方，且一般的办公等领域采用的仍旧是荧光灯。申请号为201120107968.6公开自动切换式照明装置，该装置实现了日光灯与LED的自动切换式，该装置驱动日光灯及LED的驱动负载并列存在，成本较高。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种单电源带多种光源的照明系统，方便用户根据使用需要自由的选择不同种类的照明灯且无需更换驱动电路，实现了成本的降低，劳力的节约。 

本发明的技术方案为： 

一种单电源带多种光源的照明系统，包括灯电源电路，启动灯电路、光源；灯电源电路的输出端与启动灯电路的输入端电连接、启动灯电路的输出端与光源电连接；灯电源电路包括顺次电连接的整流电路、桥式驱动电路、桥式逆变电路，所述桥式逆变电路的输出端与启动灯电路的输入端电连接。

所述电源电路还包括电磁兼容电路，电磁兼容电路的输出端与整流电路的输入端连接。 

所述电源电路还包括有源功率因数校正电路，整流电路的输出端与有源功率因数校正电路的输入端电连接，有源功率因数校正电路的输出端与桥式驱动电路的输入端电连接，或有源功率因数校正电路的输出端与桥式逆变电路的输入端电连接。 

当有源功率因数校正电路中的有源功率因数校正镇流器控制器没有集成半桥驱动的功能时，有源功率因数校正电路的输出端与桥式驱动电路的输入端连接时，当有源功率因数校正电路中的有源功率因数校正镇流器控制器集成半桥驱动的功能时，有源功率因数校正电路的输出端直接与桥式逆变电路的输入端连接。 

所述有源功率因数校正电路由有源功率因数校正镇流器控制器及外围电路组成。 

所述电源电路还包括电源供电和保护电路，桥式逆变电路的输出端与电源供电和保护电路的输入端电连接，电源供电和保护电路的输出端与有源功率因数校正电路的输入端电连接。 

所述启动灯电路包括多个荧光灯启动电路，多个LED启动电路；所述桥式逆变电路的输出端分别与荧光灯启动电路，LED启动电路的输入端电连接。 

所述荧光灯启动电路、LED启动电路为电感器与电容组成的谐振电路。 

所述光源包括多个荧光灯、多个LED灯；所述荧光灯启动电路的输出端与荧光灯电连接，LED启动电路的输出端与LED灯电连接。 

所述荧光灯启动电路的个数大于等于5个；LED启动电路的个数大于等于5。 

在电源额定功率一定的情况，荧光灯或LED灯的总功率不超出电源额定功率即可，则在本照明系统中至少可以安装5个荧光灯，其荧光灯的最多个数由电源额定功率决定，其各个荧光灯的总功率和不大于电源额定功率即可。本照明系统可以安装的LED灯个数与荧光灯安装原理相同。 

所述整流电路为全控桥式整流电路；桥式驱动电路为半桥驱动电路；桥式逆变电路为半桥逆变电路。 

本发明配合不同光源启动电路与不同的光源连接，可实现一个驱动电源拖带荧光灯和LED两类光源组成的各种（如支架、格栅灯盘、筒灯、射灯、筒灯吸顶灯、灯带等）照明灯具系统，不同光源不同灯具可以混用和共用的点灯照明应用方式。     1、因为一拖多，减少灯的单个产品成本和用户安装维护成本，同时从荧光灯到未来升级成LED不用改变线路和结构，改造成本的降低，使用维护人工节约。 

2、因为去除每盏灯的镇流器（电源）多灯共用一个电源，所以点灯能效提高，节电效果明显，还可以减小各类灯具结构，节约材料和包装、运输成本。 

3、因为驱动电源和光源启动电路与发热的光源分离，没有点灯时光源热量对电路的影响，使用灯寿命成倍提高。  

附图说明

图1为本发明的示意方框图； 

图2为本发明的电源电路原理图；

图3为本发明的有源功率因数校正电路及外围电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行描述。 

如图1所示，本发明包括灯电源电路1，启动灯电路2、光源3；灯电源电路1的输出端与启动灯电路2的输入端电连接、启动灯电路2的输出端与光源3电连接；灯电源电路1包括顺次电连接的电磁兼容电路、整流电路11、桥式驱动电路12、桥式逆变电路13，还包括有源功率因数校正电路14、电源供电和保护电路15；整流电路11的输出端还与有源功率因数校正电路14的输入端电连接，有源功率因数校正电路14的输出端与桥式驱动电路12的输入端电连接，或有源功率因数校正电路14的输出端与桥式逆变电路13的输入端电连接。桥式逆变电路13的输出端与电源供电和保护电路15的输入端电连接，电源供电和保护电路15的输出端与有源功率因数校正电路14的输入端电连接。桥式逆变电路13的输出端与启动灯电路2的输入端电连接。桥式逆变电路13逆变后的电压经过电源供电和保护电路13向桥式驱动电路12供电及保护。 

有源功率因数校正电路14由有源功率因数校正镇流器控制器及外围电路组成。 

灯电源电路1中的磁兼容电路的由市电网供电，过滤后经整流电路11整流，将整流后的直流电压输入桥式驱动电路12，经桥式驱动电路12后直接驱动桥式逆变电路13或将整流后的直流电压输入有源功率因数校正电路14用以驱动桥式逆变电路13，桥式逆变电路13将逆变获得的交流电压分别输入启动灯电路2中的荧光灯启动电路、LED启动电路，光源3中的荧光灯安装在荧光灯启动电路上，LED灯安装在LED启动电路上。 

有源功率因数校正电路14由有源功率因数校正镇流器控制器及外围电路组成，本实施例中有源功率因数校正镇流器控制器采用集成了半桥驱动电路的镇流控制芯片，采用20引脚的SOIC封装，桥式驱动电路12采用半桥驱动电路。 

如图2所示，图中电感器T3、电感L1，电容C6、电容C7、电容C8、 电容C17、电容C18组成电磁兼容电路；二极管D4，二极管D5，二极管D6，二极管D7组成整流电路11；电容C1同时又是有源功率因数校正（PFC）电路输入电容。 

如图3，图中的倒三角接地为IC信号地，另一个为功率地/大电流地，两个地在电气上连接，功能一致。镇流控制芯片与8—13引脚的外部元件，组成PFC升压变换器。电感器T1为升压电感器，电感L1的辅助绕组提供零电流检测(ZCD)信号，二极管D1为升压二极管，C3为输出电容，MOS管Q2为PFC开关，电阻R15为PFC电流传感电阻。电阻R8、电阻R9、电阻R29用作输入电压检测，电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33用作PFC输出DC总线电压检测，电阻R22、电阻R23、电阻R28用作输出过电压采样。 

MOS管Q1和MOS管Q3为半桥开关，MOS管Q3的源极上的电阻R16为半桥电流传感电阻。 

在输出级电路中，电感器T3—T8、电容CP为谐振网络，为照明灯的启动提供高压。 

镇流控制芯片的引脚VCC外部元件组成集成半桥驱动电路的电源电路。 

本发明的工作过程：系统加电后，整流电路11后的电压将通过镇流控制芯片的引脚VCC上的启动电阻R0、电阻R1、电阻R3对电容C11充电。当电容C11上的电压被充到14.3V时，镇流控制芯片被启动。当半桥逆变电路开始工作后，电容C11、电阻R13、电阻R14、二极管D8、二极管D11、二极管D13、二极管D3、二极管D2、电阻R4组成的电荷泵将为镇流控制芯片的VCC引脚提供工作电流。 

一旦有源功率因数校正（PFC）开关MOS管Q2进入开关状态，电感器T1的辅助绕组便为，镇流控制芯片的11脚提供零电流检测信号。电阻R8、电阻R9、电阻R29用作检测输入电压。在电阻R29上的检测信号为PFC电流环路提供正弦参考。电阻分压器R31、R32、R33用作检测PFC级输出DC总线高压，感测信号经IC脚10输入到内部误差放大器和反馈比较器。电阻分压器R22、R23、R28用作PFC输出过压和反馈开路检测。MOS管Q2源检电阻R15为电流感测元件，当PFC级出现过电流并使镇流控制芯片上的IC脚输入电压超过1.75V时，IC脚截止。 

通过电感器T1的电流为高频三角波，每个开关周期的峰值电感电流都与AC输入正弦波瞬时电压成正比。高频电流经输入电容C1后可以得到50HZ的正弦波平均输入电流，该电流与AC电压输入同相位，故可使系统呈纯电阻性，从而实现功率因数校正，并获得0.99以上的功率因数和小于10％的THD。 

在镇流控制芯片导通之后，只要没有异常状态被检测，镇流控制芯片内部自带的振动器将在预热频率上开始振荡，预热频率由电容C22、电阻R18、电阻R19、电阻R20共同决定。 

在灯丝预热期间，从集成芯片镇流控制芯片的脚TCH4脚会流出一个34uA的电流对电容C24充电，当电容C24上的电压达到4.63V时，电容C24通过电阻R21放电。一旦电容C21上的电压降到1.52V时，预热阶段便完成。 

预热阶段结束后，电流将进入点火阶段，点火时间由电容C23和电阻R20共同决定。在点火期间，半桥逆变电路中两个开关MOS管的频率将从预热频率从运行频率下偏。当频率接近电感器T4和电容CP2组成的LC串联电路的固有频率时，电压将发生谐振，并在CP2上产生一个高压使灯管击穿点亮。一旦点灯成功，电路将在运行频率上工作，其由电容C22和电阻R18、电阻R19决定。 

半桥逆变电路低端开关MOS管Q3的源极电阻R16可用来检测半桥逆变电路过电流。镇流控制芯片的14引脚内部有两个门限分别是0.91V和1.5V的比较器。在运行模式，如果半桥逆变电路电流检测电压超过低门限电压0.91V，镇流控制芯片的IC脚将升高开关频率使电感器T4阻抗增加，从而使灯电流减小。在点火模式，由于频率偏移可能会使集成IC芯片引脚14上的电压超过高门限电平1.5V。所以该镇流控制芯片通过增加半桥逆变电路中两个开关MOS管的频率的方式来限制灯电压并阻止电路工作在谐振频率下。在运行模式，若电流传感电压超过高压门限，镇流控制芯片将进入故障锁存模式，并关闭驱动器输出。 

输入市电，经电磁兼容电路、整流电路11滤波整流后，输入有源功率因数校正电路14做有源校正后输入半桥逆变电路逆变，得到的交流电压的功率为250W；在本实施例中选用的单个荧光灯的功率28W，本照明系统最多能装8荧光灯；选用的单个LED灯的功率15W，则本照明系统最多能装16个LED灯，当混用的时候安装5个荧光灯，则最多可安装7个LED灯。 

Claims (10)

1.一种单电源带多种光源的照明系统，包括灯电源电路（1），启动灯电路（2）、光源（3）；所述灯电源电路（1）的输出端与启动灯电路（2）的输入端电连接、启动灯电路（2）的输出端与光源（3）电连接；其特征在于所述灯电源电路（1）包括顺次电连接的整流电路（11）、桥式驱动电路（12）、桥式逆变电路（13），所述桥式逆变电路（13）的输出端与启动灯电路（2）的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述电源电路（1）还包括电磁兼容电路，所述电磁兼容电路的输出端与整流电路（11）的输入端连接。

3.根据权利要求2所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述电源电路（1）还包括有源功率因数校正电路（14），整流电路（11）的输出端与有源功率因数校正电路（14）的输入端电连接，有源功率因数校正电路（14）的输出端与桥式驱动电路（12）的输入端电连接，或有源功率因数校正电路（14）的输出端与桥式逆变电路（13）的输入端电连接。

4.根据权利要求3所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述有源功率因数校正电路（14）由有源功率因数校正镇流器控制器及外围电路组成。

5.根据权利要求4所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述电源电路（1）还包括电源供电和保护电路（15），桥式逆变电路（13）的输出端与电源供电和保护电路（15）的输入端电连接，电源供电和保护电路（15）的输出端与有源功率因数校正电路（14）的输入端电连接。

6.根据权利要求1所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述启动灯电路（2）包括多个荧光灯启动电路，多个LED启动电路；所述桥式逆变电路（13）的输出端分别与荧光灯启动电路，LED启动电路的输入端电连接。

7.根据权利要求6所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述荧光灯启动电路、LED启动电路为电感器与电容组成的谐振电路。

8.根据权利要求1所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述光源（3）包括多个荧光灯、多个LED灯；所述荧光灯启动电路的输出端与荧光灯电连接，LED启动电路的输出端与LED灯电连接。

9.根据权利要求7或8所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述荧光灯启动电路的个数大于等于5个；LED启动电路的个数大于等于5。

10.根据权利要求4所述单电源带多种光源的照明系统，其特征在于所述整流电路（11）为全控桥式整流电路，所述桥式驱动电路（12）为半桥驱动电路；所述桥式逆变电路（13）为半桥逆变电路。

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