CN104507208B - 兼容传统日光灯管和led灯管的电流自动调节输出方法及电子镇流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼容传统日光灯管和LED灯管的电流自动调节输出方法及电子镇流器，该电子镇流器包括AC‑DC转换模块、振荡源、参考发生模块、功率放大器、基于状态机的控制模块和通电启动复位模块；所述AC‑DC转换模块的输入与市电连接，输出与振荡源连接；振荡源的输出分别与调光信号和功率放大器连接，功率放大电路的输出与灯管连接，功率放大电路的输出端还连接有电流采样模块和比较电路，基于状态机的控制模块分别与比较电路和通电启动复位模块连接；参考发生模块与调光信号输入模块和基于状态机的控制模块连接，参考发生模块还与功率放大器连接。该镇流器能够针对不同灯管提供不同的输出，以满足两种灯管的使用。

Description

兼容传统日光灯管和LED灯管的电流自动调节输出方法及电 子镇流器
技术领域
本发明涉及电子镇流器，具体地指一种兼容传统日光灯管和LED灯管的电流自动调节输出方法及电子镇流器。
背景技术
近年来，LED照明取得了很大发展，其中一大典型产品就是LED灯管，它的照度和光通量能达到或超过同尺寸的传统(FL)灯管，而其单位能源的光效更高，理论寿命更长。由于传统灯管具有成本低的优势，因而在一定时间内两种灯管将共存，而相当一部分客户希望所使用的灯具能同时兼容两种灯管。
兼容LED和FL两类灯管的主要障碍是镇流器的存在，镇流器主要起到恒定输出功率的作用，现有镇流器主要有电感式和电子式两种，电感式镇流器由于体积大笨重耗电耗材高等原因已被基本淘汰，而传统的电子镇流器本质上是一种固定输出功率的放大器，是专门针对传统灯管的输入特性设计的，基本不能按照负载情况调整输出功率，一般采用几十千赫兹的输出频率，以避免视觉闪烁。此外，为了省去传统的启辉器，电子镇流器会在负载开路的状态下输出高压脉冲以点燃气体。
现有电子镇流器与LED灯管不兼容的核心问题有两点：一是LED灯管需要的输入功率在同等光输出条件下远低于传统灯管；二是LED灯管一般按市电输入设计，不符合传统灯管的工作点，尤其不能承受点火的高压脉冲。
目前存在的“兼容镇流器”的LED灯管，是在镇流器的输出和LED灯管输入之间增加了一个阻抗适配层，并通过采用额外电路，消除了高压点火脉冲对灯管的威胁。但是，该“兼容镇流器”能通过工作在镇流器预想工作点外适度降低输出功率，但也不可避免带来对应的能源损耗，因此其总体光效是不高的，而且，在装上LED灯管时，不能保证与装传统灯管时的亮度基本一致。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种兼容传统日光灯管和LED灯管的电流自动调节输出方法及电子镇流器，该镇流器能够针对不同灯管提供不同的输出，以满足两种灯管的使用。
实现本发明目的采用的技术方案是：一种兼容传统日光灯管和LED灯管的电流自动调节输出方法，该方法包括以下步骤：
(1)输出一个预先设定的交流电压；
(2)检测负载电流；
(3)如果负载电流足够大至某预设门槛，确认负载导通，则增加电流使输出功率达到在该电压能启动之负载灯管的额定功率；
(4)如果负载电流未达到对应的预设门槛，则确认负载未导通，输出下一个预先设定的交流电压，然后重复上述步骤(1)—(4)，直至确认负载导通；
(5)当输出的交流电压达到高于市电时，而负载电流未达到对应的预设门槛，则输出高压点火脉冲，当负载电流足够大至某预设门槛，确认灯管启辉，增加电流使输出功率达到传统日光灯管的额定功率。
此外，本发明还提供一种兼容传统日光灯管和LED灯管的电子镇流器，该电子镇流器包括AC-DC转换模块、振荡源、参考发生模块、功率放大器、基于状态机的控制模块和通电启动复位模块；所述AC-DC转换模块的输入与市电连接，输出与振荡源连接；振荡源的输出分别与功率放大器连接，功率放大电路的输出与灯管连接，功率放大电路的输出端还连接有电流采样模块和比较电路，基于状态机的控制模块分别与比较电路和通电启动复位模块连接；参考发生模块与调光信号输入模块和基于状态机的控制模块连接，参考发生模块还与功率放大器连接。
本发明能够使同一灯具可自由选装LED灯管或传统灯管，能充分发挥出LED照明更高的能源效率，而且通过合理设定输出功率，使得灯具装用传统灯管和LED灯管时保持亮度一致。
附图说明
图1为本发明兼容传统日光灯管和LED灯管的电子镇流器的电路图。
图2为本发明兼容传统日光灯管和LED灯管的电子镇流器的安装结构示意图。
图3为本发明兼容传统日光灯管和LED灯管的电子镇流器的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明兼容传统日光灯管和LED灯管的电子镇流器B与灯管D的两端连接，且分别与市电输入A和调光信号输入连接。
本发明兼容传统日光灯管和LED灯管的电子镇流器的电路结构如图2所示，包括AC-DC转换模块、振荡源、参考发生模块、功率放大器、基于状态机的控制模块和通电启动复位模块。其中，AC-DC转换模块的输入与市电连接，输出与振荡源连接。振荡源的输出分别与调光信号和功率放大器连接，功率放大电路的输出与灯管连接，功率放大电路的输出端还依次连接有电流采样模块和比较电路，基于状态机的控制模块分别与比较电路和通电启动复位模块连接。参考发生模块与调光信号输入模块和基于状态机的控制模块连接，参考发生模块还与功率放大器连接。图中的状态机为基于状态机的控制模块。
本发明所用AC/DC模块(可含或不含有PFC电路)提供镇流器工作的内部直流电源，这和普通电子镇流器类似，不再赘述。
振荡源提供输出用的相对于市电较高频率的正弦波信号源(可避免人眼可探测之闪烁)，其占空比可按调光信号调整，但后者在测试模式中屏蔽。这些特点和普通电子镇流器类似，不再赘述。
功率放大器具有电流反馈和电压反馈能力以及一定的保护模式，但在测试模式中电流反馈模式被非使能，除此以外这和普通电子镇流器的输出模块类似，不再赘述。
作为优先的实施方式，本发明中的振荡源和功率放大器可以采用一体化设计以降低成本。
如图3所示，本镇流器的工作过程如下：
(1)输出一个预先设定的交流电压；
(2)检测负载电流；
(3)如果负载电流足够大至某预设门槛，确认负载导通，则增加电流使输出功率达到对应该电压之负载灯管的额定功率；
(4)如果负载电流未达到对应的预设门槛，则确认负载未导通，输出下一个预先设定的交流电压，然后重复上述步骤(1)—(4)，直至确认负载导通；
当输出的交流电压达到高于市电时，而负载电流未达到对应的预设门槛，则输出高压点火脉冲，当负载电流足够大至某预设门槛，确认灯管启辉，增加电流使输出功率达到传统日光灯管的额定功率。
本实施例具体采用以下三种灯管进行详细说明：
灯管一、可接受低压交流输入(36V)的LED灯管(内有整流电路)，其额定功率为(36V，500mA)。
灯管二、普通能在市电(220V)上使用的LED灯管，其额定功率为(220V，80mA)：
灯管三、传统FL灯管，额定功率为(220V，180mA)。
上电后，通电启动复位模块提供一个复位信号，激活基于状态机的控制模块。
参考发生模块产生对应希望得到的输出电压和输出电流的参考信号，可以是参考电压也可以是参考电流(取决于功放电路的设计需要)。当调光信号低于某门限时，将输出参考信号彻底归零，以避免过小占空比调光带来闪烁或关不断的问题。
基于基于状态机的控制模块的控制模块发出设定信号，使参考发生模块输出对应36V输出的控制信号和对应较小电流(如10mA)的参考信号。测试状态为使能。
功率放大器对灯管输出交流36V，不超过10mA的输出。
输出回路中的电流采样模块内对灯管电流采样，然后通过比较器对设定的参考值(例：1mA)进行比较。
控制模块进入下一周期。
若灯管电流>＝1mA,则基于状态机的控制模块使参考发生模块输出对应500mA的参考信号。测试状态为无效。镇流器从此开始驱动灯管一。
若灯管电流<1mA,基于状态机的控制模块发出设定信号，使参考发生模块输出对应220V输出的控制信号和对应较小电流(如10mA)的参考信号。测试状态为有效。
控制模块进入下一周期。
若灯管电流>＝1mA,则基于状态机的控制模块使参考发生模块输出对应80mA的参考信号。测试状态为无效。镇流器从此开始驱动灯管二。
若灯管电流<1mA,基于状态机的控制模块发出设定信号，使参考模块输出对应3000V输出的控制信号和对应较小电流(如10mA)的参考信号。测试状态为有效。
控制模块进入下一周期。
若灯管电流>＝1mA,则基于状态机的控制模块使参考模块输出对应220V/180mA的参考信号。测试状态为无效。镇流器从此开始驱动灯管三。
若灯管电流<1mA,基于状态机的控制模块使参考模块出对应0V/0mA的参考信号。测试状态为无效。这里假设按安全规则，无灯管的灯具必须断电装灯管后重开。

Claims (1)

1.一种兼容传统日光灯管和LED灯管的电流自动调节输出方法，其特征在于通过电子镇流器实现，所述电子镇流器包括AC-DC转换模块、振荡源、参考发生模块、功率放大器、基于状态机的控制模块和通电启动复位模块；所述AC-DC转换模块的输入与市电连接，输出与振荡源连接；振荡源的输出分别与调光信号功率放大器连接，功率放大电路的输出与灯管连接，功率放大电路的输出端还依次连接有电流采样模块和比较电路，基于状态机的控制模块分别与比较电路和通电启动复位模块连接；参考发生模块与调光信号输入模块和基于状态机的控制模块连接，参考发生模块还与功率放大器连接；
所述电子镇流器实现电流自动调节输出包括以下步骤：
(1)输出一个预先设定的交流电压；
(2)检测负载电流；
(3)如果负载电流足够大至某预设门槛，确认负载导通，则增加电流使输出功率达到在该电压能启动之负载灯管的额定功率；
(4)如果负载电流未达到对应的预设门槛，则确认负载未导通，输出下一个预先设定的交流电压，然后重复上述步骤(1)—(4)，直至确认负载导通；
(5)当输出的交流电压达到高于市电时，而负载电流未达到对应的预设门槛，则输出高压点火脉冲，当负载电流足够大至某预设门槛，确认灯管启辉，增加电流使输出功率达到传统日光灯管的额定功率；
上述步骤中，参考发生模块产生对应希望得到的输出电压和输出电流的参考信号，当调光信号低于某门限时，将输出参考信号彻底归零；
基于状态机的控制模块的控制模块发出设定信号，使参考发生模块输出对应36V输出的控制信号和对应较小电流的参考信号，测试状态为使能；
功率放大器对灯管输出交流36V，不超过10mA的输出；
输出回路中的电流采样模块内对灯管电流采样，然后通过比较器对设定的参考值进行比较；
控制模块进入下一周期：
若灯管电流>＝1mA,则基于状态机的控制模块使参考发生模块输出对应500mA的参考信号，测试状态为无效，镇流器从此开始驱动灯管一；
若灯管电流<1mA,基于状态机的控制模块发出设定信号，使参考发生模块输出对应220V输出的控制信号和对应较小电流的参考信号，测试状态为有效；
控制模块进入下一周期：
若灯管电流>＝1mA,则基于状态机的控制模块使参考发生模块输出对应80mA的参考信号，测试状态为无效，镇流器从此开始驱动灯管二；
若灯管电流<1mA,基于状态机的控制模块发出设定信号，使参考模块输出对应3000V输出的控制信号和对应较小电流的参考信号，测试状态为有效；
控制模块进入下一周期：
若灯管电流>＝1mA,则基于状态机的控制模块使参考模块输出对应220V/180mA的参考信号，测试状态为无效，镇流器从此开始驱动灯管三；
若灯管电流<1mA,基于状态机的控制模块使参考模块出对应0V/0mA的参考信号，测试状态为无效；
所述灯管一为接受低压交流输入的LED灯管，其额定功率为36V，500mA；所述灯管二为在市电上使用的LED灯管，其额定功率为220V，80mA；所述灯管三为传统FL灯管，其额定功率为220V，180mA。
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