CN201450657U - 一种荧光灯用电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种荧光灯用电子镇流器，包括带电感的半桥逆变电路模块、单片机控制电路模块，它还设有预热电路模块和内置式调光电路模块，其中预热电路模块为三极管型光耦控制的双向可控硅电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述电感的副边，调光电路模块为单向可控硅调光电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述单片机控制电路模块的5v电源，用于控制所述基本半桥逆变电路模块的地端。本实用新型可以相应调整荧光灯管的预热，延长了荧光灯管的使用寿命，同时缩短荧光灯在完成预热后的转换过程时间，使荧光灯每次启动对灯管的损伤减小到最低，精确控制调光，结构简单。

Description

一种荧光灯用电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及电子和电光源技术领域，尤其是涉及荧光灯用电子镇流器。

背景技术

荧光灯是现在最重要的人造光源，在全世界广泛被使用，尤其在工业和商业照明领域。自2007年6月3日以来，国务院发布《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]15号)，“十一五”期间国家通过财政补贴资金支持高效照明产品替代在用的白炽灯和其它低效照明产品，加快高效照明产品的推广使用。但是，目前的荧光灯还存在着一定的问题，以荧光灯中的节能灯来说，首先：存在着“节能不省钱”的说法，即使是优质节能灯的寿命也就是在6000-8000小时，如果增加不高的成本而能提高节能灯的寿命，从而达到“节能又省钱”，就会好很多。其次：增加节能灯的功能，使之可以调光，既满足了人们日常对灯光的不同需求，又可以大幅节能，因为节能灯调光达到10％时，节省电能大概可以达到30-35％。

众所周知荧光灯平均寿命是荧光灯内在质量的重要指标。在排除了灯芯柱炸裂、漏气等工艺缺陷造成的原因以后，对工艺符合规范的荧光灯来说，它的寿命取决于因汞消耗完造成的灯管失效和发射热电子的灯丝寿命，而其中最重要的因素就是灯丝寿命，而荧光灯的每次启动对灯丝的影响是最大的，尤其调光荧光灯在由低亮度状态到高亮度状态变化时，会对荧光的寿命产生更大的影响，如何能有效延长灯丝的寿命，将是非常关键的问题。

通常荧光灯使用电子镇流器作为启动元件，在荧光灯启动时加入预热电容，使镇流器处于非谐振状态，这时荧光灯不亮，电流过灯丝后，对灯丝进行有效的预热，当灯丝达到预热状态后再启动，会大大的延长灯丝的寿命。更为重要的是对灯丝来说，最佳工作温度是900℃，此时电子粉发射能力的电子较强，如果灯丝预热时间不够或者预热时间太长都不能达到最佳效果，而市电是在180v至250v变化的，电压的变化会直接影响到镇流器输出的预热的电流，如果不能根据外部电压的变化而调整预热时间，将达不到最佳预热效果。而目前现有的电子镇流器多采用典型的电压馈电半桥逆变电路，对荧光灯灯丝进行预热的方式，大部分采用的是热敏电阻预热方式，另外一些有芯片控制的采用变频预热方式，但是这两种预热方法都有缺陷，如果采用热敏电阻预热，首先预热时间不能控制，不能根据市电的变化而调整预热时间，很难保证灯丝在任何时间拥有最佳的预热，其次，热敏电阻特性随室温的变化而变化，不够稳定；如果采用芯片变频预热，由于芯片由国外厂家提供，基本上没有提供此项功能，所以效果也不是很理想。

目前调光开关也存在着价格比较高，并且调光开关存在需要另外安装的问题，其内部核心部件是双向可控硅和双向触发二极管，而双向触发二极管是在电压到30v-50v后导通，从而造成即使调光开关在最亮状态时，也有一小段时间电路不工作，看到的现象是：调光开关调节到最大亮度时，荧光灯的亮度要弱于非调光节能灯的亮度，以牺牲亮度换了调光，这是个非常遗憾的问题.其它调光电子整流器的专利中有几个也提到了内置调光电路模块，基本上都是通过变频调光，不足之处主要有几个方面：1、必须配合专用芯片和场效应管来使用，电路复杂，成本高；2、变频调光控制频率较为精确，而对应的灯功率控制很粗糙，对于同型号、同厂家的不同灯管，由于个灯管的特性不同，同样的控制频率出现比较大的输出功率差别，有时可达40％的误差；3、当频率变化时，输出灯的功率会突变，产生闪烁现象，影响灯管的使用寿命.

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可调光且可以延长荧光灯使用寿命的荧光灯用电子镇流器。

本实用新型的技术解决方案是：一种荧光灯用电子镇流器，包括带电感的半桥逆变电路模块、单片机控制电路模块、预热电路模块和内置式调光电路模块，其中预热电路模块为三极管型光耦控制的双向可控硅电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述电感的副边，调光电路模块为单向可控硅调光电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述单片机控制电路模块的5v电源，用于控制所述基本半桥逆变电路模块的地端。

在基本的半桥逆变电路模块中增加一个与单片机控制电路模块配合的预热电路模块，通过三极管型光耦控制的双向可控硅电路模块，调整预热电阻的阻值、预热电容的容值和预热时间，可以配合不同瓦数荧光灯，提供不同的预热效果，及时随市电变化调整预热，从而使荧光灯的预热效果更佳，大大延长灯丝的寿命。此外，内置式的调光电路模块可以避免使用专门的调光开关，使用可控硅调光电路调光时不会改变震荡频率，从而实现精确调光。

所述调光电路模块还设有光耦隔离电路，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，过光耦隔离，其电源来自所述电感的副边。增加了光耦隔离电路，可以使市电与5v单片机供电完全隔离，可以避免干扰，稳定性更高。

它还设有带三极管型光耦的单向可控硅高压电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述电感的副边经分压电阻分压后进入，用于控制所述基本半桥逆变电路模块高压负端的通断。可以缩短荧光灯在完成预热后的击穿-辉光-弧光转换的过程时间，使其快速进入正常发光状态，加快荧光灯点亮速度，从而延长使用寿命。

所述高压电路模块的高压正端通过电容耦合连接至荧光灯的外管壁上，所述高压电路模块的正端和负端通过耦合感应连接。通过在荧光灯外管壁上附加高压，使灯管内的电子和离子能量大大增强，进一步加快击穿-辉光-弧光转换的过程，尤其适合细长的荧光导管使用。

所述单片机控制电路模块内设有遥控电路模块，所述遥控电路模块接收红外线信号或者无线信号。可以通过遥控方式实现亮度控制。

本实用新型的优点是：可以相应调整荧光灯管的预热，延长了荧光灯管的使用寿命，同时缩短荧光灯在完成预热后的击穿-辉光-弧光转换的过程时间，使荧光灯每次启动对灯管的损伤减小到最低，精确控制调光，结构简单，控制精确。

附图说明

附图1为基本镇流器电路图；

附图2为本实用新型实施例的系统方框图；

附图3为本实用新型实施例的电路图；

附图4为本实用新型实施例中预热电路模块的电路图；

附图5为本实用新型实施例中高压电路模块的电路图；

附图6为本实用新型实施例中第一种调光电路模块的电路图；

附图7为本实用新型实施例中第一种调光电路模块的电路图；

附图8为本实用新型实施例中单片机控制电路模块的电路图；

附图9为用于荧光灯寿命测试仪的电路图；

10、半桥逆变电路模块，20、预热电路模块，30、高压电路模块，40、调光电路模块，50、调光电路模块，60、单片机控制电路模块。

具体实施方式

参阅图1，为现有典型的基本半桥镇流器的电路图，当电路加电后，流经电阻Ra₁的电流对电容Ca₅充电，当电容Ca₅两端的电压达到双向触发二极管VD₂的触发电压(大约为35V左右)时，VD₂雪崩击穿，这时电容Ca₅通过开关管VT₂的基极→发射极放电，VT₂因发射结正偏而导通，在VT₂导通期间，电流路径为：+VDC→Ca₃→灯管灯丝FL₁→Ca₂→灯丝FL₂→镇流电感La₁→Ta₁初级线圈Ta_1a→VT₂的集电极→VT₂的发射极→地，开关管VT₂集电极电流的瞬时变化为

通过振荡线圈Ta_1a的两个次级绕组Ta_1b和Ta_1c产生相应的感应电动势，其感应电动势的极性如图15所示，其结果是VT₂的基极电位升高，基极电流和集电极电流进一步增大，由于正反馈的原因，使开关管VT2跃变到了饱和导通工作状态，在VT2饱和导通期间，启动电容Ca₅通过双向二极管VD2和开关管VT2的发射结放电。

启动电路Ra₁、Ca₂和VD₂为电路的起振提供起振工作条件，一旦电路振荡起来后，电路维持振荡是通过振荡线圈T_1a、T_1b和T_1c所提供的正反馈来实现。当开关管VT₂达到饱和后，振荡线圈T_1a、T_1b和T_1c中的感应电动势为零，VT₂的基极电位开始下降，I_b2下降，致使I_c2下降，而这时VT₁的基极电位开始上升，这种变化由于正反馈的作用，使VT₂截止，VT₁饱和导通，在VT₁饱和导通期间，灯负载的电流通路为：VT₁的集电极→VT₁的发射极→T_1a→L₁→灯丝FL2→Ca₂→灯丝FL₂→Ca₄→地。当VT₁饱和导通后，导致振荡正反馈变压器T₁又进入磁饱和状态，同样由于T₁的正反馈又重新使VT₂饱和，VT₁截止，如此周而复始，VT₁和VT₂交替饱和、截止，使电路进入振荡工作状态，通过L₁和Ca₂组成的谐振电路发生串联谐振，在谐振电容Ca₂的两端产生一个高电压脉冲加到灯管两端，使灯管启动进入工作状态。由于其为典型电路，故在此不予赘述。

参阅图2，为本实用新型实施例的系统方框图，其中包括半桥逆变电路模块10、预热电路模块20、高压电路模块30、调光电路模块40(50)、单片机控制电路模块60.半桥逆变电路模块10是典型的电压馈电半桥逆变电路，是目前节能灯的常用控制电路；预热电路模块20的作用是在节能灯启动时和由低亮度向高亮度变化时预热灯丝，并且可以根据外界电源在180v至250v变化时，提供有效的预热，延长灯丝寿命；高压电路模块30的作用是在节能灯启动时和由低亮度向高亮度变化时提高外部高压，帮助荧光灯启动，快速从辉光放电进入到弧光放电，把启动对荧光灯的损伤减到最小，当然这个电路不是全部荧光灯都需要的，主要针对与管径细且长的荧光灯；调光电路模块40(50)的作用是通过可控硅移相调压，即通过控制可控硅的导通时间来调节半桥逆变电路模块的工作电压，从而调整荧光灯的亮度；单片机控制电路模块60的作用包括三个方面：一、通过市电的过零检测，来提供调光电路模块40(50)的控制起始点，通过测量市电电压来控制预热电路模块20的预热时间.二、接收红外接收头或者无线接收头的信号，来控制荧光灯的亮度，以便达到调光的目的.三、输出两组信号来分别控制荧光灯的预热时间和调光的亮度.

图3本实用新型实施例的电路图；在基本震荡电路上作出如下改动：加入单片机控制电路模块60、预热电路模块20、高压电路模块30、调光电路模块40(50)，其它改动主要包括A点、B点、C点、D点四个地方。A点改动：把Ca1的电解电容改为无极性电容，改动的目的是把原来的直流电，恢复到脉动直流电，并把零点的电位相应的提高一些，起到续流的作用；B点改动：在B2点加入预热电阻Ra7，目的是在灯丝预热时，提供降压和限流的作用，保证电源在180v至250v变化时，提供有效的预热；C点改动：镇流电感T2a，副边输出两组绕组，为高压电路模块30和预热电路模块20供电；D点改动：在荧光灯的外管壁上加高压丝W，通过C2端连接到高压电路模块30，目的是提供外接高压，帮助荧光灯快速启动，进入到弧光放电区。

图4为本实用新型中预热电路模块20的一个实例。其包括电源模块21、控制模块22、和驱动模块23，电源模块21包括：整流桥BRIDGE2、副边绕组T2B、整流电容Cb1，通过点20a和点20b，为预热电路模块20提供所需电源；控制模块22包括：U1和对地电阻Rb2，通过点20a和点20b与电源模块连接，通过B3与单片机模块连接，接收控制信号，通过点20c驱动模块连接，提供控制信号；驱动模块23包括：双向可控硅Q2、预热电容Cb2、限流电阻Rb1、偏置电阻Rb 3，通过B1、B2连接半桥逆变电路模块10，作用是当需要预热时，把Cb2并联进去，不需要预热时，断开Cb2，通过点20c接收所需的控制信号。

整个预热电路模块20，通过B1、B2连接半桥逆变电路模块，通过B3点连接单片机控制电路模块，来完成预热功能。

图5为本实用新型高压电路模块30的一个实例，其包括电源模块31、控制模块32、和驱动模块33。电源模块31包括：整流桥BRIDGE3、副边绕组T2C、隔离电容Cc1，通过点30a和点30b为控制模块32与驱动模块33供电，经过隔离电容Cc1向点C2提供脉动直流电；控制模块32包括：包括光耦U2，通过点C3，接收单片机控制电路模块来的控制信号，通过点30c和30d与驱动模块33连接，提供隔离后的驱动信号；驱动模块33包括：单向可控硅Q3、对地电阻Rc1、限流电阻Rc2、分压电阻Rc3、分压电阻Rc4，通过点30a和30b接受电源模块31来的高压电源，通过点30c和30d接受驱动模块32来的控制信号，通过点C1，连接半桥逆变电路模块，提供高压。整个高压电路模块30，通过C1、C2连接半桥逆变电路模块，通过C3点连接单片机控制电路模块，来完成高压功能。本实施例中的高压电路模块30设有光耦，其相对没有设置光耦的高压电路模块30而言，可以更好的适应高压系统。

图6为调光电路模块40的一个实例，其包括单向可控硅Q4、保护二极管Dd1、Dd2、Dd3、对地电阻Rd1、限流电阻Rd2.可控硅的阳极和阴极分别接D1和D2点，用于控制主电源的导通时间，从而控制荧光灯的亮度；单片机控制电路模块60从D3来的控制信号通过限流电阻Rd2，送到可控硅的控制极G，来控制可控硅的导通和截止，另外一路通过对地电阻Rd1到地.

图7为调光电路模块50的一个实例，其包括电源模块51、控制模块52、和驱动模块53。电源模块51包括：220降压电路、整流桥BRIDGE4、整流电容Ce1，通过点50a和点50b为调光电路模块50提供所需电源；控制模块51包括：光耦U3、限流电阻Re2、对地电阻Re3、保护二极管De2，通过点50a和点50b接受电源模块51提供的电源，通过E3点接收单片机控制电路模块来的控制信号，通过点50c送出隔离后的控制信号；驱动模块53包括：可控硅Q5、Re1，通过点50c接收控制模块52来的控制信号，通过E1和E2点来控制电源的导通角，完成调光的功能。

图6中的调光电路模块40和图7中的调光电路模块50是调光电路模块的两种实现方式，分别在电源的两个地方来控制电源的导通角。调光电路模块40，结构简单，功能明确，本专利的大部分荧光灯调光可以采用本模块，尤其是适用小型荧光灯；针对大功率荧光灯或荧光灯组的调光控制，可以采用调光电路模块50的控制方式。

图8为本实用新型实施例中单片机控制电路模块60的电路图，其包括过零检测模块61、电源模块62、单片机模块63、控制模块64、遥控模块65五个部分。过零检测模块61包括：分压电阻Rf1、Rf2，通过点F1和F2连接半桥逆变电路模块，电阻分压后，经过点60a，把降压后的脉动直流点送到单片机模块63进行A/D转换；电源模块62包括：电阻Rf3和Cf1降压，BRIDGE5、Cf2、Rf4整流，Rf5和Df1稳压，Q6、Cf3、Cf4扩流，通过点F1和F2连接半桥逆变电路模块，接受脉动直流电，通过点60b和点60c为单片机模块63、控制模块64、遥控模块65提供电源；单片机模块63包括单片机U4，通过点60b和点60c接受电源模块62来的电源，通过点60a接收过零检测模块61来的降压后的脉动直流电，经过A/D转换后，获取电压的零点和电压的幅值，通过点60f接收遥控模块65来的遥控信号，来控制荧光灯的亮度，通过点60d和点60e送出控制信号给控制模块64；控制模块64包括：Q7、Rf6、Rf7、Q8、Rf8、Rf9，功能是完成单片机模块63来的控制信号的放大，通过点60b和点60c接受电源模块62来的电源，通过点60d和点60e接收单片机模块63来的控制信号，通过点B3、点D3、和点E3，送出控制信号给预热电路模块20、高压电路模块30、调光电路模块40和/或调光电路模块50；遥控模块65的一个实例包括：红外接收头DT1和滤波电容Cf5，通过点60b和点60c接受电源模块62来的电源，通过点60f送出所接收到的遥控器信号，当然这个实例是接收的红外遥控器的信号，如果要接收无线遥控或者其它遥控器来的信号，相应的接收头改为相应的无线接收头或其它接收电路。

以下通过实验例进一步说明本实用新型的有益效果：

测试目的：

在同等条件下测试不同电子镇流器对荧光灯(节能灯)寿命的影响。

测试设备

节能灯寿命测试仪(参照图9节能灯寿命测试仪功能示意图)

测试对象

测试条件：

1、电源：220v市电

2、周期：3秒钟亮，3秒钟灭

测试结果：

	1号计数	2号计数	3号计数	4号计数	备注
						佛山照明	10631	9683	8746	9435
欧司朗	9242	11584	10681	11426
						飞利浦	11359	12564	10457	12846
本专利	85765	82767	92586	82574	不加高压电路模块
						本专利	126593	93461	104172	121527	加高压电路模块

测试结论：

本专利所描述的电子镇流器，通过在半桥逆变电路模块上增加了预热电路模块20、高压电路模块30、调光电路模块40(50)、和单片机控制电路模块60，荧光灯启动时电子镇流器对荧光灯的损害减少到了最小，大大的延长了荧光灯的使用寿命。

上列详细说明是针对本实用新型之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种荧光灯用电子镇流器，包括带电感的半桥逆变电路模块、单片机控制电路模块，其特征在于：它还设有预热电路模块和内置式调光电路模块，其中预热电路模块为双向可控硅电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述电感的副边，调光电路模块为单向可控硅调光电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述单片机控制电路模块的5v电源，用于控制所述基本半桥逆变电路模块的地端。

2.根据权利要求1所述的一种荧光灯用电子镇流器，其特征在于：所述调光电路模块还设有光耦隔离电路，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，过光耦隔离，其电源来自所述电感的副边。

3.根据权利要求1或2所述的一种荧光灯用电子镇流器，其特征在于：它还设有带三极管型光耦的单向可控硅高压电路模块，其控制信号来源于所述单片机控制电路模块，其电源来源于所述电感的副边经分压电阻分压后进入，用于控制所述基本半桥逆变电路模块高压负端的通断。

4.根据权利要求3所述的一种荧光灯用电子镇流器，其特征在于：所述高压电路模块的高压正端通过电容耦合连接至荧光灯的外管壁上，所述高压电路模块的正端和负端通过耦合感应连接。

5.根据权利要求1所述的一种荧光灯用电子镇流器，其特征在于：所述单片机控制电路模块内设有遥控电路模块。

6.根据权利要求5所述的一种荧光灯用电子镇流器，其特征在于：所述遥控电路模块接收红外线信号或者无线信号。

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