CN201393339Y - 一种电子镇流器和具有该电子镇流器的通用灯座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子镇流器，包括滤波及整流电路、切相检测电路、功率因素校正电路、谐振电路及控制电路。滤波及整流电路与交流电源连接。切相检测电路一端与整流电路的输出端相连，另一端与控制电路相连。功率因素校正电路与整流电路的输出端相连，功率因素校正电路包括半桥，半桥由两个开关晶体管串联而成，谐振电路一端与半桥的输出端相连，另一端与灯管相连。控制电路与所述开关晶体管的控制端相连，控制电路通过切相检测电路的检测信号控制开关晶体管的通断和半桥的输出频率。该电子镇流器电路简单，成本低且调光效果好。本实用新型还公开了一种具有该电子镇流器的节能灯通用灯座及该电子镇流器使用的调光方法。

Description

一种电子镇流器和具有该电子镇流器的通用灯座

技术领域

本实用新型涉及一种镇流器，尤其涉及一种可调光的节能灯电子镇流器及具有该电子镇流器的节能灯通用灯座。

背景技术

在人们的日常生活中，灯泡的使用十分广泛。如图1所示，传统的白炽灯照明线路包括：交流电输入、用于调节白炽灯亮度的切相调光器100、白炽灯200和线路300。由于白炽灯的使用效率比较低，使用寿命短，随着生活要求的提高、环保意识的增强，人们便把目光投向了耐用、灵活、及环保的节能灯。

然而现有的切相调光器100通常采用双向可控硅控制，使用这种类型的调光器并不能对节能灯进行控制。这是因为对于没有功率因素校正电路PFC或具有无缘功率因素校正电路PPFC的节能灯来说，其负载特性并不是阻性，所以如果直接替换，会发现节能灯不工作或调光过程中会闪烁，甚至损坏调光器或节能灯。因此，在传统调光线路中不能直接用节能灯替换白炙灯，从而造成使用这种调光器的用户无法在原来线路上使用节能灯。

随着电子镇流器技术的发展，应用可控硅调相调光器对节能灯进行调光的技术也有所发展，但是现有技术的产品都存在着如下缺点：当调光性能达到稳定、均匀和不闪烁时，其构成的线路复杂、元件多、成本高、体积大，因而难以推广应用；而线路简单的产品在调光时则常会出现闪烁和调光不均匀，因此需求更好的调光控制线路是节能灯调光技术发展的方向。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于，提供一种利用功率因素校正电路的电子镇流器，其结构简单、成本低，且能使用传统的切相调光器对节能灯调光。

本实用新型的另一目的在于，提供一种通用灯座，可以实现多种型号的节能灯直接替换，且能使用传统的切相调光器调光。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电子镇流器，包括滤波及整流电路、切相检测电路、功率因素校正电路、谐振电路及控制电路。所述滤波及整流电路与交流电源连接。所述切相检测电路一端与所述整流电路的输出端相连，另一端与所述控制电路相连。所述功率因素校正电路与所述整流电路的输出端相连，所述功率因素校正电路包括半桥，所述半桥由两个开关晶体管串联而成，所述谐振电路一端与所述半桥的输出端相连，另一端与节能灯相连。所述控制电路与所述开关晶体管的控制端相连，所述控制电路通过所述切相检测电路的检测信号控制所述开关晶体管的通断和所述半桥的输出频率。

在本实用新型电子镇流器的一个实施例中，所述功率因素校正电路还包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电感和储能电容，所述储能电容与所述半桥并联，所述第一电容和第二电容串联在所述整流电路之间，所述第一电容和第二电容的连接点通过所述第一电感与所述半桥的输出端相连，所述第一电容和第二电容的另一端分别通过所述第一二极管与所述第二二极管与所述储能电容的两端相连。

在本实用新型电子镇流器的另一实施例中，所述切相检测电路的检测信号为相位采样信号的电压。

在本实用新型的电子镇流器的又一实施例中，所述电子镇流器还包括用于检测灯管是否安装的灯管检测电路和用于检测灯电流的灯电流检测电路。所述灯管检测电路与所述控制单元和所述灯管相连，所述控制电路根据所述灯电流检测电路的检测信号控制所述半桥的输出频率。

较佳地，所述半桥输出频率为40KHz-100KHz。

较佳地，所述开关晶体管为场效应管。

为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型提供一种通用灯座，包括：灯座、电子镇流器和节能灯插头，所述电子镇流器包括滤波及整流电路、切相检测电路、功率因素校正电路、谐振电路及控制电路。所述滤波及整流电路与交流电源连接。所述切相检测电路一端与所述整流电路的输出端相连，另一端与所述控制电路相连。所述功率因素校正电路与所述整流电路的输出端相连，所述功率因素校正电路包括半桥，所述半桥由两个开关晶体管串联而成，所述谐振电路一端与所述半桥的输出端相连，另一端与节能灯相连。所述控制电路与所述开关晶体管的控制端相连，所述控制电路通过所述切相检测电路的检测信号控制所述开关晶体管的通断和所述半桥的输出频率。

与现有技术相比，本实用新型的电子镇流器通过PFC控制使得不用改变传统的照明线路，直接通过传统的调光器对节能灯进行调光控制，并根据调光器的导通角改变镇流器的振荡频率，达到调光的目的。本实用新型的电子镇流器结构简单、成本低，且调光效果好。

附图说明

图1为传统的白炽灯照明线路的电路连接示意图；

图2为本实用新型的电子镇流器的一个实施例的结构功能框图；

图3为图2所示的电子镇流器的电路原理图；

图4a为图3所示电子镇流器的功率因素校正电路的简化示意图；

图4b为图4a所示功率因素校正电路电流变化曲线图；

图5为图3所示电子镇流器的灯电流检测电路的简化示意图；

图6显示了切相调光器的导通角与相位采样信号电压的对应关系；

图7为本实用新型电子镇流器的调光方法的流程图；

图8为本实用新型通用灯座的一个实施例的结构示意图。

图9为本实用新型通用灯座对接的灯管的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考附图，图2为本实用新型的可调光型节能灯电子镇流器的一个实施例的功能框图。本实施例的电子镇流器包括滤波电路1、整流电路2、功率因素校正电路3、切相检测电路4、控制电路5、灯管检测电路6、灯电流检测电路7和谐振电路9。

结合图3，所述滤波电路1为EMC滤波电路，包括滤波元件CX1、CX2、Rin和H型滤波器，其输入端通过调光器与市交流电源连接，作用是滤去高频干扰电波。也可以由其它类型的EMC滤波电路。

所述整流电路2包括四个二极管D1-D4，用于将经过滤波后的交流电压转换为直流脉动电压。整流电路2也可以为一体化的整流桥。

所述功率因素校正电路3包括两个开关晶体管Q1、Q2、第一二极管Db1、第二二极管Db2、第一电容Cf1、第二电容Cf2、第一电感Lf和储能电容Cc。开关晶体管Q1、Q2首尾串联构成半桥。该储能电容Cc与所述半桥3a并联，第一电容Cf1和第二电容Cf2串联在所述整流电路2之间，第一电容Cf1和第二电容Cf2的连接点M1通过第一电感Lf与半桥的输出端M2相连。第一电容Cf1的另外一端通过第一二极管Db1与储能电容Cc一端相连，而第二电容Cf2的另外一端通过第二二极管Db2与储能电容Cc的另一端相连。

在本实施例中，开关晶体管Q1、Q2为场效应管。

图4a为图3所示电子镇流器的功率因素校正电路的简化示意图，图4b为图4a所示功率因素校正电路电流变化曲线图。下面结合图4a和4b简单介绍该功率因素校正电路的工作原理。在第一周期，即图4b中t0-t1时间段，电感Lf充电。在t0时刻，电感Lf中的电流为0，此时，Q1打开、Q2关闭，Lf通过Cf1、Db1、Q1对Lf充电，电流线形上升。当Lf中的电流达到正峰值，即t1时刻，Q1关闭、Q2打开，进入第二周期，电感Lf通过Cf1、Db1、Cc和Q2d放电，同时对储能电容Cc充电。当Lf放电至其中的电流为0，即t2时刻，在第三周期，即图4b中t2-t3时间段，电感Lf通过Cf2、Lf、Q2、Db2充电，电流再次线形上升。当电感Lf中的电流达到负峰值，即到t3时刻，Q1打开、Q2关闭，在第四周期，即图4b中t3-t4时间段，Lf通过Cf2、Lf、Qld、Cc、Db2放电，同时对储能电容Cc充电。以上周期循环，达到功率校正因素电路对电流的控制。通过此功率因素校正电路使得在整个交流电周期中，工作电流连续，从而使得节能灯能直接替换白炽灯。在本实施例中，所述开关晶体管Q1、Q2受微控制器U1控制。

请再次参阅图3，所述谐振电路9包括电容Cb、Cr、电感Lr等元件。电容Cb与电感Lr串联在节能灯9与所述半桥的输出端M2之间。

所述控制电路5包括微控制器U1、用于为微控制器提供电源的AC/DC电路和半桥驱动电路。所述AC/DC电路由R3、D5、Z1、Z2、R4、Ca、C1、C2构成，当半桥没振荡前，通过R3对C1、C2充电，为微控制器U1提供启动电源；当灯工作后，通过Ca、R4、D5和Z2对C1、C2充电，以维持微控制器U1的工作。所述半桥驱动电路由变压器T1、稳压管Z3-Z6、电阻R7、R8组成。所述半桥驱动也可以采用其他的驱动方式，不仅限于本实施例中的半桥驱动电路。

所述切相检测电路4由电阻R1-R2、R15、电容C5、C6组成，电阻R1、R2串联后，一端与整流电路2相连，一端接地，电阻R15连接在电阻R1、R2的连接点与所述微处理器U1的引脚7之间，电容C5、C6并联在所述微处理器的引脚7与地之间。所述控制电路读取所述切相检测电路4的检测信号，根据所述检测信号控制所述开关晶体管的通断和所述半桥的输出频率。本实施例中，所述检测信号为相位采样信号的电压。任何其它合适的检测信号均可以被应用，不仅限于相位采样信号的电压值。

所述灯电流检测电路由采样电阻RCS、电阻R9-R12、电容C8-C10结合微控制器U1内部的运算放大器组成。图5为图3所示电子镇流器的灯电流检测电路的简化示意图。当节能灯工作9时，通过灯电流采样电阻RCS获得采样电流，经过微控制器U1内置的运算放大器进行放大，滤波后得到灯电流Vcs，微控制器U1根据Vcs数值，得出节能灯的工作电流，从而得到节能灯的功率。当节能灯正常工作时，灯电流突然小于设定数值，微控制器U1判定灯管不正常，此时会关灯以对其进行保护。

所述灯管检测电路由电阻R13-R14及电容C11组成。如图3所示，当节能灯8不存在时，由于灯丝不存在，从而会造成微控制器U1引脚8电压上升，从而判定灯不存在或灯丝损坏，此时，若等没打开，则不开灯，即控制半桥不输出；若灯已打开，则关闭灯，即半桥输出关闭。

本实施例中的镇流器的工作原理为：市交流电通过EMC滤波电路1滤波，然后经过整流电路2整流，得到直流电压VDD。在节能灯启动前，所述微控制器U1控制半桥输出频率高于所述谐振电路的谐振频率fs，从而给灯丝预热，使灯丝的热量增加，从而减低灯启动时产生的高压。当预热完成后，微控制器U1控制所述半桥迅速到达谐振频率fs，从而点亮灯管。灯点亮以后，即进入调光模式。由于采用了软启动，使得节能灯的寿命得以延长。

当用户调节调光器进行调光时，调光器会控制交流电的输出，从而微控制器U1通过切相检测电路得到的切相电压Vphase会随着变化，此时微控制器根据其得到的电压，计算出用户需要设置的光级，即功率，进而得到灯的预设电流Is。微控制器U1可以通过查表或计算得到预设电流Is的值，该表和计算所需数据均预先设定在微控制器U1内。此时，通过灯电流检测电路检测灯电流，当灯电流小于预设值时，微控制器U1控制半桥输出频率，使其增大；当灯电流大于预设值时，微控制器U1控制半桥输出频率，使其减小，从而达到调光的目的。

当用户把等等亮度调到低于最小亮度后，灯处于不稳定状态，会产生闪烁或损坏。为了避免这种情况，检测灯电流，发现灯电流小于设定数值或出现断续时，微控制器会自动关闭灯。只有当用户重新调节调光器使灯的电压达到其可以正常启动的电压，才会重新打开灯。

由于本实施例中功率因素校正电路的输出端电压随着调光器的导通角变化，如图6所示，当调光器在导通角为F-90度内导通时，PFC的输出电压保持在交流电峰值左右，电压不随导通角变化，此时，微控制器U1通过调节半桥的输出频率来调光；当调光器的导通角在90-M度变化时，功率因素校正电路的输出端电压随着导通角变化，此时，调光由输出电压与调节频率共同作用。

导通角F取决于调光器及线路，一般为40-50度。导通角M取决于灯管类型。

在本实施例中，节能灯的工作频率为40KHz-100KHz之间，且其功率随着频率的增加而减小，为非线性变化。当节能灯灯管被点亮后，灯电压基本维持不变，因此灯功率主要取决于等电流。当灯电流小于预设值时，增加频率；反之减小频率，从而达到调光的目的。

参阅图7，本实施例中的调光方法包括以下步骤：(111)微控制器U1通过切相检测电路读取相位采样信号电压Vphase；(112)查表或计算得到所述相位采样信号电压Vphase对应的切相角度；(113)根据所述切相角度计算出应调节的功率(或光度)；(114)控制半桥输出频率；(115)重复执行步骤(111)-(114)直到输出光度达到设置数值。

在本实施例中，半桥输出频率在40KHz-100KHz之间。

通过此调光方法，本实用新型电子镇流器的调光范围为100％-20％，且全程无闪烁。

图8为本实用新型的节能灯通用灯座一个实施例的示意图。参考图8-9，本实用新型的通用灯座500包括用于接入电源的插座502和内置镇流器和节能灯插头。本实施例中的镇流器如前所述，在此不再赘述。由于本实施例将镇流器和灯管506分开，使得多种不同类型的灯管可以使用同一个灯座。

在本实用新型节能灯通用灯座的另一实施例中，该镇流器与节能灯插头为一体式结构，便于安装与更换灯管。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种电子镇流器，其特征在于，包括：

滤波及整流电路，与交流电源连接；

切相检测电路，一端与所述整流电路的输出端相连；

功率因素校正电路，所述功率因素校正电路与所述整流电路的输出端相连，所述功率因素校正电路包括半桥，所述半桥由两个开关晶体管串联而成；

谐振电路，所述谐振电路一端与所述半桥的输出端相连，另一端与灯管相连；

控制电路，所述控制电路与所述切相检测电路的另一端相连且与所述开关晶体管的控制端相连，所述控制电路通过所述切相检测电路的检测信号控制所述开关晶体管的通断和所述半桥的输出频率。

2.如权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：所述控制电路包括控制单元和半桥驱动电路，所述控制单元通过所述半桥驱动电路控制所述半桥，所述控制单元为微控制器或集成电路。

3.如权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于：所述半桥驱动电路包括变压器，所述变压器的输入端与所述控制电路相连，所述变压器的输出端分别与所述开关晶体管的控制端相连。

4.如权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：还包括用于检测灯管是否安装的灯管检测电路，所述灯管检测电路与所述控制单元和所述灯管相连。

5.如权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：还包括用于检测灯电流的灯电流检测电路，所述控制电路根据所述灯电流检测电路的检测信号控制所述半桥的输出频率。

6.如权利要求1-5任一项所述的电子镇流器，其特征在于：所述开关晶体管为场效应管，所述功率因素校正电路还包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电感和储能电容，所述储能电容与所述半桥并联，所述第一电容和第二电容串联在所述整流电路之间，所述第一电容和第二电容的连接点通过所述第一电感与所述半桥的输出端相连，所述第一电容和第二电容的另一端分别通过所述第一二极管与所述第二二极管与所述储能电容的两端相连。

7.如权利要求6所述的电子镇流器，其特征在于：所述切相检测电路的检测信号为相位采样信号电压，所述输出频率为40KHz-100KHz。

8.一种通用灯座，其特征在于：灯座、电子镇流器和节能灯插头，所述电子镇流器包括：

滤波及整流电路，与交流电源连接；

切相检测电路，一端与所述整流电路的输出端相连；

功率因素校正电路，所述功率因素校正电路与所述整流电路的输出端相连，所述功率因素校正电路包括半桥，所述半桥由两个开关晶体管串联而成；

谐振电路，所述谐振电路一端与所述半桥的输出端相连，另一端与灯管相连；

控制电路，所述控制电路与所述切相检测电路的另一端相连且与所述开关晶体管的控制端相连，所述控制电路通过所述切相检测电路的检测信号控制所述开关晶体管的通断和所述半桥的输出频率。

9.如权利要求8所述的通用灯座，其特征在于：所述开关晶体管为场效应管，所述功率因素校正电路还包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电感和储能电容，所述储能电容与所述半桥并联，所述第一电容和第二电容串联在所述整流电路之间，所述第一电容和第二电容的连接点通过所述第一电感与所述半桥的输出端相连，所述第一电容和第二电容的另一端分别通过所述第一二极管与所述第二二极管与所述储能电容的两端相连。

10.如权利要求8-9任一项所述的通用灯座，其特征在于：所述电子镇流器与所述插头为一体式结构。

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