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Abstract

用户对节能灯，LED灯具这些光源也有调节光照度的要求。以往白炽灯调光普遍用的“晶闸管调光器”技术成熟、价格低廉，但用于节能灯、LED灯具调光则使光照度改变范围变窄，低照度时闪烁严重。本发明研发的负阻电路可制成小模块，与灯具的输入端并联，再串联晶闸管调光器接入交流市电，相当于220V交流市电回路有了一个假负载，交流电输出有效值在低于灯具工作电压阀值时这个假负载仍有很小的电流流过，起到一个“补偿”作用，保持220V交流市电回路通畅，解决了节能灯、LED灯具调光范围窄、低照度时调光出现闪烁等问题，可以达到白炽灯调光效果。这个负阻模块可视作一个二端器件，无极性之分，成本低廉。

Description

一种负阻补偿电路
技术领域
本发明为一种负阻电路，属于灯具电源技术领域。它用于节能灯、LED灯具调光时作负阻补偿，解决了节能灯、LED灯具调光范围窄、灯具低照度时调光出现闪烁等问题。
背景技术
节能灯现已普及应用，LED灯具是新型绿色照明电光源，对这些光源也有调节光照度的要求。以往白炽灯调光几乎全部采用“晶闸管调光器”。这种晶闸管调光器可视作二端器件，与白炽灯相串联接入220V交流市电，它利用相位控制技术，改变工频交流电的导通角，也就改变了工频交流电输出电压的有效值，有效值越高白炽灯越亮，以此实现调光。这种晶闸管调光器技术成熟、价格低廉，使用非常广泛。
节能灯、LED灯具替代白炽灯之后，以往的晶闸管调光器用于这些灯具却成了问题，不仅调光范围变窄，也就是光照度改变范围小，低照度时闪烁严重。很多世界级的大公司对此进行了研究，也开发出了新的集成电路，但电路复杂，成本高难推广；再者晶闸管调光器生产厂家众多，电路也不尽相同，虽说大公司开发出了新的集成电路，但并不都能适应众多生产厂家的晶闸管调光器。
发明内容
LED灯具产品需要低压直流供电，所需功率数瓦到数十瓦不等，通常采用开关电源技术，电路为单端反激拓扑形式，把220V交流市电变换为低压直流恒流源点亮LED。这个变换器以下简称为“LED恒流源”，可以把它看成一个四端网络，两个输入端为220V交流市电，两个输出端接LED灯具；节能灯则采用电子镇流器技术供电，通常灯管和电子镇流器已组装成为一体，将其灯头接通220V交流市电即可点亮。
本发明受到白炽灯调光原理的启示，设计了一款负阻电路，工艺上可将负阻电路封装成小模块当成一个器件来使用，或是把这个负阻电路和“LED恒流源”设计在同一块印刷电路板上，做成一体。这个“负阻模块”可视作二端器件，应用时无须区分正负极，将它与LED恒流源的输入端并联起来，再与晶闸管调光器相串联接入220V交流市电，如同附图图1所示，该图是LED灯具调光方案的方框图。
所谓“负阻模块”，就是加在其上的电压越高，流过其中的电流越小，与常用电阻的特性恰恰相反。
给LED灯具供电的电压低于其工作电压阀值时，LED是点不亮的，流过LED的电流为零，相当于负载断开，节能灯也是如此。如果没有并联负阻模块，相当于220V交流市电没有通路，由于晶闸管调光器是串联在220V交流市电中的，造成晶闸管调光器工作失常；而白炽灯是个纯电阻，即便电压很低，220V交流市电回路也是通的，不会造成晶闸管调光器工作失常，所以白炽灯调光调得好。并联负阻模块后，相当于220V交流市电回路有了一个假负载，当然这个假负载耗电越小越好。经过晶闸管调光器调节后，当交流电输出有效值较高时，LED灯具工作正常，希望流过这个假负载的电流很小，甚至为零更好；而希望交流电输出有效值在低于LED灯具工作电压阀值时这个假负载的仍有很小的电流流过，起到一个“补偿”作用，保持220V交流市电回路通畅。
按照这样的思路，本发明设计了一款负阻电路，成本低廉，易推广应用，下文将详细叙述这款负阻电路是如何工作的。解决了LED灯具的调光问题，也就相应解决了节能灯的调光问题。
采用“晶闸管调光器”对节能灯、LED灯具调光，并联负阻模块以后，带来了很好的效果，光照度改变范围大，调低照度灯具也不会出现闪烁。配合好LED恒流源的的设计，LED灯具可以达到白炽灯调光效果。
附图说明
图1是LED灯具调光方案的方框图
图2以虚线框4取代了图1中方框2的负阻模块，虚线框4内是一种用于市电交流电的负阻模块的具体电路。
图3表示市电经过晶闸管调光器调节后输出的电压波形，是个“缺角正弦波”，切除了前端部分正弦波，其中u为交流电的瞬时值，Um和-Um为交流电压的正、负峰值，ωt为交流电的相角。
图4表示“缺角正弦波”整流后的电压波形，其中u为交流电的瞬时值，Um为交流电的峰值，U为平均值，ωt为交流电的相角。
图中的各序号表示的含义为：
(1)晶闸管调光器
(2)负阻模块
(3)LED恒流源
具体实施方式
下面结合实施例来解释附图和说明本发明的发明所在。
图2虚线框4内是一种负阻模块的具体电路。VC1是整流桥，其一个交流输入端(6)连接在220V市电的一端，市电的另一端串入晶闸管调光器(1)后，与VC1的另一输入端(7)连接。在晶闸管调光器(1)的作用下，整流桥VC1输入的交流电压有效值可调，则VC1整流后输出的直流电压的平均值可调。但输入电压波形已不是完整的正弦波，而是缺了一块的“缺角正弦波”，如图3表示的那样，VC1将这样波形的电压整流，图4表示整流后的波形，其中u为交流电的瞬时值，Um、-Um为交流电压的正、负峰值，U为平均值，ωt为交流电的相角。
再经过电解电容C1滤波，得到一个平均值为U的直流电压输出，(8)为正极，(10)为负极。将NPN三极管V1与NPN三极管V3组成复合管V(即V3的发射极接V1的基极，V1、V3的集电极互连作为复合管V的集电极，V1的发射极的作为复合管V的发射极，V3的基极作为复合管V的基极)，复合管V的集电极与电阻R1的相连，R1的另一端与直流电压的正极(8)相连接，复合管V的发射极与电阻R2的一端、电阻R3的一端相连接于(9)点，R2的另一端接直流电压的负极(10)，R3的另一端与NPN三极管V2的基极、电阻R4的一端、电容C2的一端相连接于(11)点，C2的另一端连接到直流电压的负极(10)，R4的另一端与稳压管VD1的正极串联，VD1的负极连接到直流电压的正极(8)，复合管V的基极与V2的集电极、电阻R5的一端相连接于(12)点，电阻R5的另一端也连接到直流电压的正极(8)，V2的发射极也连接到直流电压的负极(10)。增加电容C2，可提高电路的稳定性。
工作时，复合管V经电阻R5提供基极电流，电阻R1、复合管V和电阻R2流过电流，在R2上建立起电压，该电压通过电阻R3向三极管V2提供基极电流，V2流过电流，旁路掉复合管V的部分基极电流，复合管V的导通程度下降，流过复合管V的电流随之减小，使得电阻R2上的电压降低，驱动三极管V2的基极电流随之减小，V2的导通程度下降，流过电流减小，即是较少掉分流复合管V的基极电流，复合管V的导通程度增大……，如此反馈达到一个平衡点。
这个电路中，如果没有稳压管VD1、电阻R4两个元件，组成复合管V的三极管V1、V3和三极管V2始终工作在线性放大区，流过复合管V的电流与流过V2的电流之和基本恒定，不随外加电压的大小变化。适当选取R1～R5的阻值，使流过复合管V的电流与流过V2的电流之和在10mA以内。
加入稳压管VD1、电阻R4两个串联元件的支路后，在(8)、(10)两端电压较低的情况下，稳压管VD1不能被击穿，VD1、电阻R4这条支路不通，相当于没有稳压管VD1、电阻R4两个元件；在(8)、(10)两端电压较高超过VD1稳压值的情况下，稳压管VD1被击穿，通过电阻R4也向三极管V2提供基极电流，使V2导通程度增大，多分流掉一些复合管V的基极电流，流过复合管V的电流随之减小，使电路自身耗电下降；当(8)、(10)两端电压足够高时可使三极管V2饱和导通，这时V2的集电极-发射极之间的饱和压降很小，低于复合管V的基极-发射极之间的正向压降，关断复合管V，流过的电流仅仅是三极管V2的饱和电流，电路自身耗电下降到最低。
以上分析说明，本电路外加电压越大，流过的电流越小，即电路的阻抗越大，是一个典型的负阻电路。本电路的启动电压低，这就保证了在晶闸管调光器的作用下，输出的平均电压低的情况下也能提供一个假负载电流，维持了220V交流市电通路，晶闸管调光器不会工作失常。
综上所述，本发明的特征是：
1，把一个具有负阻特性的模块作为假负载与LED恒流源的输入端相并联，或与节能灯相并联，再串联晶闸管调光器接入交流市电，可较好地实现LED灯具或节能灯调光，这个负阻模块可视作一个二端器件，无极性之分。
2，这个负阻模块的电路具体是：整流桥VC1两个交流输入端即是负阻模块的两个端子，电解电容C1接在VC1输出直流电压的正、负极两端；将NPN三极管V1与NPN三极管V3组成复合管V，复合管V的集电极与电阻R1的一端相连，R1的另一端与直流电压的正极(8)相连接，复合管V的发射极与电阻R2的一端、电阻R3的一端相连接，R2的另一端接直流电压的负极(10)，R3的另一端与NPN三极管V2的基极、电阻R4的一端、电容C2的一端相连接，C2的另一端连接到直流电压的负极(10)，R4的另一端与稳压管VD1的正极相连接，VD1的负极连接到直流电压的正极(8)，复合管V的基极与V2的集电极、电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端连接到直流电压的正极(8)，V2的发射极连接到直流电压的负极(10)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施范例而已，并非对发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种灯具调光负阻补偿电路，其特征在于：以该电路制作的负阻模块可视作一个二端器件，无极性之分，使用时与LED恒流源的输入端相并联，或与节能灯相并联，再串联晶闸管调光器接入交流市电；
2.如权利要求1所述的灯具调光负阻补偿电路，其特征在于：这个负阻补偿电路具体是：整流桥VC1两个交流输入端即是负阻模块的两个端子，电解电容C1接在VC1输出直流电压的正、负极两端；将NPN三极管V1与NPN三极管V3组成复合管V，复合管V的集电极与电阻R1的一端相连，R1的另一端与直流电压的正极(8)相连接，复合管V的发射极与电阻R2的一端、电阻R3的一端相连接，R2的另一端接直流电压的负极(10)，R3的另一端与NPN三极管V2的基极、电阻R4的一端、电容C2的一端相连接，C2的另一端连接到直流电压的负极(10)，R4的另一端与稳压管VD1的正极相连接，VD1的负极连接到直流电压的正极(8)，复合管V的基极与V2的集电极、电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端连接到直流电压的正极(8)，V2的发射极连接到直流电压的负极(10)。
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