CN108594100A - 电灯灯管寿命的检测电路及电灯 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供电灯灯管寿命的检测电路以及电灯，电灯包括电子镇流器和灯管，电子镇流器包括桥式逆变电路、滤波电路。桥式逆变电路用于将接收的直流电压转变为交流电压。滤波电路包括串联耦接的第一滤波电容器、第二滤波电容器以及滤波电感器，其中灯管与第一滤波电容器并联。滤波电路对交流电压滤波后提供给灯管进行工作。其中，检测电路的第一输入端耦接在第一滤波电容器与第二滤波电容器之间，第二输入端接地，用于测量第一输入端的平均电压值，并通过输出端输出检测电压，检测电压用于判断灯管是否发生整流效应。通过上述方式，本申请能够有效地检测出灯管寿命终结时发生的整流效应，及时地提示使用者更换灯管。

Description

电灯灯管寿命的检测电路及电灯

技术领域

本发明涉及照明领域，特别是涉及电灯灯管寿命的检测电路及电灯。

背景技术

一些电灯的灯管，例如气体放电灯因其高光效，长寿命等特点，已广泛应用于照明领域。由于气体放电灯的负阻抗特性，因此需要镇流器与之配合并提供适当的限制电压、电流。而气体放电灯在寿命终结时光效会降低从而影响其正常照明工作，且镇流器也工作于非正常状态，特别是在一些例如植物照明工作时，光效的降低，会影响植物的生长。

因此需要有效获知灯管的寿命情况，及时检测出灯管寿命终结状况。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种电灯灯管寿命的检测电路以及电灯，能够避免电灯寿命终结时照明效率低下等问题。

本申请实施例提供一种电灯灯管寿命的检测电路，所述电灯包括电子镇流器和灯管，所述电子镇流器包括桥式逆变电路、滤波电路。桥式逆变电路用于将接收的直流电压转变为交流电压。滤波电路包括串联耦接的第一滤波电容器、第二滤波电容器以及滤波电感器，其中所述灯管与所述第一滤波电容器并联。所述滤波电路对所述交流电压滤波后提供给所述灯管进行工作。其中，所述检测电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述第一输入端耦接在所述第一滤波电容器与所述第二滤波电容器之间，所述第二输入端接地，用于测量所述第一输入端的平均电压值，并通过所述输出端输出检测电压，所述检测电压用于判断所述灯管是否发生整流效应。

本申请实施例还提供一种电灯，包括电子镇流器、灯管，以及如本申请实施例提供的电灯灯管寿命的检测电路中所阐述的检测电路。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：在灯管稳定工作时，滤波电路的第一滤波电容器与第二滤波电容器两者之间的平均电压值为一定值，而灯管发生整流效应时，两者之间的平均电压值发生改变，不为一定值，利用检测电路接入第一滤波电容器与第二滤波电容器之间测量两者之间的平均电压值，并输出检测电压，能够有效地检测出灯管寿命终结时发生的整流效应，如此能够及时地提示使用者更换灯管。

附图说明

图1是本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例中以全桥式逆变电路工作时灯管稳定工作的电路图；

图2是本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例中以全桥式逆变电路工作时灯管处于整流效应状态的等效电路图；

图3是本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例中以半桥式逆变电路工作时灯管稳定工作状态的电路图；

图4是本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例中以半桥式逆变电路工作时灯管处于整流效应状态的等效电路图；

图5是本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例灯管稳定工作时灯管两端的电压波形图；

图6是本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例灯管发生整流效应时灯管两端的电压波形图；

图7是本申请电灯实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4以及图7，本申请电灯灯管寿命的检测电路实施例，其中电灯包括电子镇流器12和灯管11，电子镇流器12包括桥式逆变电路121、滤波电路122。桥式逆变电路121用于将接收的直流电压转变为交流电压。滤波电路122包括串联耦接的第一滤波电容器Cp、第二滤波电容器Cs以及滤波电感器Ls，其中灯管11与第一滤波电容器Cp并联。滤波电路122对交流电压滤波后提供给灯管11进行工作。

其中，检测电路13包括第一输入端131、第二输入端132以及输出端133，第一输入端131耦接在第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点，第二输入端132接地，用于测量第一输入端131的平均电压值，并通过输出端133输出检测电压，检测电压用于判断灯管11是否发生整流效应。

在本实施中，无论滤波电路上第一滤波电容器Cp、第二滤波电容器Cs以及滤波电感器Ls之间的串联顺序如何，检测电路13的第一输入端131均耦接在第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间。

在电子镇流器12工作中，直流电压经桥式逆变电路121转变成交流电压后输入滤波电路122，例如桥式逆变电路121输出高频交流电压，滤波电路122对交流电压滤波后提供给灯管11进行工作。由于滤波电路122中的第一滤波电容器Cp、第二滤波电容器Cs以及滤波电感器Ls是串联耦接的，所以第一滤波电容器Cp、第二滤波电容器Cs、滤波电感器Ls构成滤波电路112，是一个串联谐振电路，通过改变桥式逆变电路121所输出的高频交流电压的频率可使第一滤波电容器Cp、第二滤波电容器Cs、滤波电感器Ls发生串联谐振，在与第一滤波电容器Cp并联的灯管11上产生谐振高压，此谐振高压可将灯管11内气体击穿使灯管11点亮。灯管11点亮后，由于第一滤波电容器Cp电容值很小，一般起到辅助加热的作用，滤波电感器Ls对高频电流起到限制作用，使得灯管11获得稳定的电压和电流供其工作，第二滤波电容器Cs对高频电流起隔直作用。

继续参阅图1，例如桥式逆变电路121为全桥式逆变电路，开关管Q1、Q2、Q3、Q4工作于高频开关状态，将直流电压转变成高频交流电压，例如Q1和Q2的驱动信号为互补模式，例如占空比为50％。Q3和Q4的驱动信号也为互补模式，例如占空比为50％。Q4和Q1的驱动信号同步，Q3和Q2的驱动信号同步，通过不同开关管的信号互补与同步，产生高频交流电压。灯管11在正常亮灯的情况下，处于稳态等效为一个电阻，在交流电压变换极性的时候，流过灯管11幅值相等但方向相反的电流，在灯管11两端测得的电压也是幅值相等且极性相反。一个变换周期内，由于整个电路不变，灯管11两端的电压平均值为0V，第二滤波电容器Cs的两端的平均电压值为0V，滤波电感器Ls的两端的平均电压值也为0V，在灯管11稳定工作时，第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值为一定值(第一阈值)。如图5所示，灯管11稳定工作时，其两端的电压波形图较为规律，稳定以及平滑，在前半周期与后半周期内，灯管11两端的电压是相等且极性相反的，因此在一个周期内，灯管11两端的电压平均值为0V。

请参阅图2，当灯管11发生整流效应的时候，由于滤波电路122与灯管11所组成的等效电路发生变化，在一个周期内，正向电流以及逆向电流所流过的灯管11的电阻的阻值分别R1与R2，R1≠R2，因此在幅值相等但方向相反的电流流过时，灯管11两端的测得的电压极性相反但幅值不相等，因此一个周期内灯管11两端的平均电压值不为0V，而对于滤波电感器Ls而言，根据伏秒平衡原理，其平均电压值仍为0V，根据基尔霍夫电压定律，第二滤波电容器Cs平均电压值发生变化，也即第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值不再是一定值(第一阈值)，由此可通过测量第一输入端131的平均电压值，并通过输出端133获取检测电压。如图6所示，灯管11发生整流效应时，从其两端的电压波形图可以明显看出灯管两端的电压存在偏移，也说明了在前半周期与后半周期，灯管11两端的电压极性相反但是电压值不相同的，则在一个周期内灯管11两端的平均电压值不为0V。

请继续参阅图3，例如桥式逆变电路121为半桥式逆变电路时，Q5与Q6驱动信号互补模式以产生交流电压，在一个周期内，灯管11两端的电压平均值为0V，滤波电感器Ls的平均电压值也为0V，第二滤波电容器Cs的平均电压值也是稳定的，因此第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值为一定值(第一阈值)。如图5所示，灯管11稳定工作时，其两端的电压波形图较为规律，稳定以及平滑，在前半周期与后半周期内，灯管11两端的电压是相等且极性相反的，因此在一个周期内，灯管11两端的电压平均值为0V。

继续参阅图4，当灯管11发生整流效应，第二滤波电容器Cs的平均电压值不再是稳定的，而因此第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值也不再为一定值(第一阈值)。如图6所示，灯管11发生整流效应时，从其两端的电压波形图可以明显看出灯管两端的电压存在偏移，也说明了在前半周期与后半周期，灯管11两端的电压极性相反但是电压值不相同的，则在一个周期内灯管11两端的平均电压值不为0V。由此判定灯管11是否发生整流效应，如此能够有效地检测出灯管11的寿命状态，以便在灯管11寿命终结时及时更换灯管11，避免灯管11工作状态不正常所导致的照明效率底下等问题。

继续参阅图1-4，可选的是，第一输入端131的平均电压值不等于第一阈值时，灯管11发生整流效应，其中第一阈值为直流电压的二分之一。参阅图1，例如桥式逆变电路121为全桥式逆变电路时，所接收的直流电压为V_bus，在灯管11稳定工作状态下，滤波电路122连接的桥式逆变电路121的两个交流电压输出端(A，B)，A点与B点在一个变换周期内的平均电压值均为0.5V_bus，由于第二滤波电容器Cs、滤波电感器Ls以及灯管11两端的平均电压均为0V，那么第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值也为0.5V_bus，即检测电路13的第一输入端131的平均电压值为0.5V_bus，灯管11未发生整流效应。参阅图2，如果灯管11寿命终结，发生整流效应，灯管11的等效电阻发生变化，在一个周期内，正向电流以及逆向电流所流过的灯管11的电阻分别为R1与R2，两者阻值不相等，因此在幅值相等但方向相反的电流流过时，灯两端的测得的电压极性相反但幅值不相等，因此一个周期内灯管11两端的平均电压值不为0V，而对于滤波电感器Ls而言，根据伏秒平衡原理，其平均电压值仍为0V，根据霍尔基夫电压电路定律，第二滤波电容器Cs的电压平均值不再为0V，使得第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值不为0.5V_bus，也即第一输入端131的平均电压值不为0.5V_bus，由此可检测出灯管11的整流效应。

请继续参阅图3，同样的，例如桥式逆变电路121为半桥式逆变电路时，所接收的直流电压为V_bus，在灯管11稳定工作状态下，滤波电路122连接的桥式逆变电路121的交流电压输出端C在一个变换周期内的平均电压值为0.5V_bus。由于滤波电感器Ls以及灯管11两端的平均电压均为0，第二滤波电容器Cs的平均电压值为0.5V_bus，即检测电路13的第一输入端131的平均值为0.5V_bus，即灯管11未发生整流效应。参阅图4，如果灯管11寿命终结，发生整流效应，灯管11的等效电阻发生变化，在一个周期内，正向电流以及逆向电流所流过的灯管11的电阻分别为R1与R2，两者阻值不相等，因此在幅值相等但方向相反的电流流过时，灯两端的测得的电压极性相反但幅值不相等，因此一个周期内灯两端的平均电压值不为0V，而对于滤波电感器Ls而言，根据伏秒平衡原理，其平均电压值仍为0V，根据霍尔基夫电压电路定律，第二滤波电容器Cs的电压平均值不再为0.5V_bus，使得第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs之间例如a点或b点的平均电压值不为0.5V_bus，也即第一输入端131的平均电压值不为0.5V_bus，由此可检测出整流效应。

请继续参阅图1与图3，可选的是，第一滤波电容器Cp的电容值小于第二滤波电容器Cs的电容值。第一滤波电容器Cp与灯管11并联，且其电容值远小于第二滤波电容器Cs的电容值，因此滤波电路122产生谐振电压，第一滤波电容器Cp可以产生足够的谐振电压，点亮灯管11，灯管11点亮后，滤波电路122失谐，灯管11两端的电压下降，此时滤波电感器Ls限流，第一滤波电容器Cp通过的较小电流对灯管11进行辅助加热，第一滤波电容器Cp与第二滤波电容器Cs起到稳定电压的作用。在本实施例中，例如第一滤波电容器Cp的电容值远小于第二滤波电容器Cs的电容值，比如说第二滤波电容器Cs的电容值是第一滤波电容器Cp电容值的10倍以上，在此仅为举例，该两电容器的实际电容值应根据整个电路的设计进行选配。

请继续参阅图1-4，可选的是，检测电路13至少包括第一检测电阻R3和第二检测电阻R4，第一检测电阻R3和第二电阻R4串联耦接在第一输入端131与第二输入端132之间，第一检测电阻R3与第二电阻R4之间作为输出端133以输出检测电压Vs。

具体地，第一检测电阻R3和第二检测电阻R4构成分压电路，将第一输入端131与第二输入端132之间的高电压进行分压到利于检测的电压范围，并在第一检测电阻R3与第二检测电阻R4之间输出检测电压Vs。

例如直流电压为V_bus，则第一输入端131的电压为0.5V_bus，若灯管11稳定时，检测电压Vs＝R4/(R3+R4)*0.5V_bus。若灯管11发生整流效应，则检测电压Vs≠R4/(R3+R4)*0.5V_bus。

请继续参阅图1-4，可选的是，检测电路13进一步包括第三检测电阻Rf、检测电容器Cf，第三检测电阻Rf一端耦接在第一检测电阻R3与第二检测电阻R4之间，第三检测电阻Rf另一端耦接检测电容器Cf的一端，检测电容器Cf另一端接地，第三检测电阻Rf的另一端进一步作为输出端133。

具体地，第三检测电阻Rf与检测电容器Cf构成的滤波结构，将分压后的脉动电压信号滤成平滑的直流信号，即检测电压Vs。第三检测电阻Rf的另一端作为输出端133，输出检测电压Vs。同样的，若灯管11稳定时，检测电压Vs＝R4/(R3+R4)*0.5V_bus。若灯管11发生整流效应，则检测电压Vs≠R4/(R3+R4)*0.5V_bus。

在本实施例中，灯管11例如为高压放电灯管，比如:高压钠灯、(荧光)高压汞灯、氙气灯、金属卤化物灯等。

参阅图7以及图1-4，本申请电灯实施例，包括电子镇流器12、灯管11，以及如本申请电灯灯管，寿命的检测电路实施例所阐述的检测电路13。

可选的是，电灯进一步包括控制电路14，耦接在检测电路13的输出端133以获取检测电压Vs，并判断检测电压Vs是否等于第二阈值，若不等于，则灯管11发生整流效应，并控制电子镇流器12关闭，使灯管熄灭。

具体地，参阅图1-4，例如检测电路13至少包括第一检测电阻R3和第二检测电阻R4，第一检测电阻R3和第二电阻R4串联耦接在第一输入端131与第二输入端132之间，检测电路13进一步包括第三检测电阻Rf、检测电容器Cf，第三检测电阻Rf一端耦接在第一检测电阻R3与第二检测电阻R4之间，第三检测电阻Rf另一端耦接检测电容器Cf的一端，检测电容器Cf另一端接地，第三检测电阻Rf的另一端进一步作为输出端133。其中，第一检测电阻R3和第二检测电阻R4构成分压电路，将第一输入端131与第二输入端132之间的高电压进行分压到控制电路14可接受的电压范围，并在第一检测电阻R3与第二检测电阻R4之间输出检测电压Vs，第三检测电阻Rf与检测电容器Cf构成的滤波结构，将分压后的脉动电压信号滤成平滑的直流信号，即检测电压，控制电路14判断检测电压Vs的电压值是否等于第二阈值，若不等于，则灯管11发生整流效应。例如第二阈值＝R4/(R3+R4)*0.5V_bus。

通过检测电路13对灯管11进行检测，并通过控制电路14判断灯管11是否发生整流效应，能够在灯管11寿命终结发生整流效应时及时地提示使用者更换灯管11，避免灯管11照明效率低下等问题。

参阅图1-4，可选的是，电子镇流器12包括桥式逆变电路121以及滤波电路122，桥式逆变电路121为全桥式电路或者半桥式电路。

参阅图5，可选的是，镇流器12进一步包括功率因数校正电路123，功率因数校正电路123与桥式逆变电路121耦接，功率因数校正电路123接收市电输入，并向桥式逆变电路121输出直流电压；

当灯管11发生整流效应，控制电路14控制功率因数校正电路123以及桥式逆变电路121关闭，使灯管11熄灭。

可选的是，所述灯管11为高压气体放电灯管。

综上所述，本申请利用灯管在发生整流效应时，滤波电路所体现出来的特性对灯管的整流效应进行检测，具体地在灯管稳定工作时，滤波电路的第一滤波电容器与第二滤波电容器两者之间的平均电压值为一定值，而灯管发生整流效应时，两者之间的平均电压值发生改变，不为一定值，利用检测电路接入第一滤波电容器与第二滤波电容器之间测量两者之间的平均电压值，并输出检测电压，能够有效地检测出灯管寿命终结时发生的整流效应，如此能够及时地提示使用者更换灯管。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电灯灯管寿命的检测电路，所述电灯包括电子镇流器和灯管，所述电子镇流器包括：

桥式逆变电路，用于将接收的直流电压转变为交流电压；

滤波电路，包括串联耦接的第一滤波电容器、第二滤波电容器以及滤波电感器，其中所述灯管与所述第一滤波电容器并联；所述滤波电路对所述交流电压滤波后提供给所述灯管进行工作；

其中，所述检测电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述第一输入端耦接在所述第一滤波电容器与所述第二滤波电容器之间，所述第二输入端接地，所述检测电路用于测量所述第一输入端的平均电压值，并通过所述输出端输出检测电压，所述检测电压用于判断所述灯管是否发生整流效应。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：所述第一输入端的平均电压值不等于第一阈值表示所述灯管发生整流效应，其中所述第一阈值为所述直流电压的二分之一。

3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：所述第一滤波电容器的电容值小于所述第二滤波电容器的电容值。

4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：所述检测电路至少包括第一检测电阻和第二检测电阻，所述第一检测电阻和所述第二电阻串联耦接在所述第一输入端与所述第二输入端之间，所述输出端耦接在所述第一检测电阻与所述第二电阻之间。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于：所述检测电路进一步包括第三检测电阻、检测电容器，所述第三检测电阻一端耦接在所述第一检测电阻与所述第二检测电阻之间，所述第三检测电阻另一端耦接所述检测电容器的一端，所述检测电容器另一端接地，所述第三检测电阻的另一端进一步作为所述输出端。

6.一种电灯，其特征在于，包括电子镇流器、灯管，以及如权利要求1至5任一项所述的检测电路。

7.根据权利要求6所述的电灯，其特征在于：所述电灯进一步包括控制电路，耦接在所述检测电路的输出端以获取所述检测电压，并判断检测电压是否等于第二阈值，若不等于，则判定所述灯管发生整流效应，并控制所述电子镇流器关闭，使所述灯管熄灭。

8.根据权利要求7所述的电灯，其特征在于：所述电子镇流器包括桥式逆变电路以及滤波电路，所述桥式逆变电路为全桥式电路或者半桥式电路。

9.根据权利要求8所述的电灯，其特征在于：所述镇流器进一步包括功率因数校正电路，所述功率因数校正电路与所述桥式逆变电路耦接，所述功率因数校正电路接收市电输入，并向所述桥式逆变电路输出所述直流电压；

当所述灯管发生整流效应，所述控制电路控制所述功率因数校正电路以及所述桥式逆变电路关闭，使所述灯管熄灭。

10.根据权利要求6所述的电灯，其特征在于：所述灯管为高压气体放电灯管。