CN201639845U - 直流无极灯及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直流无极灯及其控制电路，该控制电路包括电源电路，电源电路的输出端与一整流电路连接，整流电路输出端通过一保护电路连接高频发生器电路，高频发生器电路输出端连接有负载电路，其中，电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，且电能转换器电路具有一逆变单元。本实用新型提供的直流无极灯可直接接入直流电源使用，扩宽无极灯的使用范围，便于无极灯的推广应用。

Description

直流无极灯及其控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种无极灯控制电路，尤其是一种可接入直流电源的直流无极灯控制电路以及使用这种控制电路的直流无极灯。

背景技术

无极灯作为一种新式的灯具，因其具有使用寿命长、节能效果好、发光效果好等特点，已经得到广泛的推广应用。无极灯主要包括控制电路、耦合器及玻璃泡壳三部分，控制电路向耦合器提供电源，耦合器套装在玻璃泡壳内，并在耦合器的作用下在玻璃泡壳内形成静电磁场，静电磁场对玻璃泡壳内的气体进行电离，并生产强紫外光，涂在玻璃泡壳内壁上的三基色荧光粉受强紫外光激励发光，从而使无极灯发光照明。

参见图1，现有的无极灯接收交流电源，无极灯的控制电路包括电源净化电路10、整流电路、功率因数校正电路20、高频发生器电路30、保护电路40以及负载电路。

电源净化电路10通过保险丝FU与电网连接，并接收来自电网的交流电源，进行滤波、消除二次谐波等净化处理，以抑制来自电网的电磁干扰。交流电源经过净化处理后，输出到由二极管D11、D12、D13及D14组成的整流电路，整流后向功率因数校正电路20输出直流电。

功率因数校正电路20对直流电的功率因数进行校正，包括调整输入电流与电压之间的相位差、降低电流的非正弦性等，以提高电源的功率因数。功率因数校正电路20输出的直流电经过二极管D15后输出到保护电路40，经过保护电路40后再输入到高频发生器电路30。

保护电路40设有采样端，采样端连接负载电路中电容C2、C3连接处的采样点A，通过对负载电路电信号的采样结果使高频发生器电路30与前级电路连接或断开，以对高频发生器电路30以及前级电路进行保护，避免高频发生器电路以及前级电路烧坏。

高频发生器电路30将直流电逆变成高频交流电，并将高频交流电输出到由电感L1、电容C1、C2、C3组成的负载电路，其中电感L1、电容C2、C3串联组成谐振电路。图1中L2为耦合器，耦合器L2与电容C1串联连接。

在无极灯启动阶段，玻璃泡壳内气体的等效电阻很大，谐振电路在耦合器L2两端形成高达3000伏的点火电压。无极灯点燃发光后，谐振电路失谐，C2、C3上的谐振电压降到无极灯的正常工作电压。高频交流电同时流经与电容C2、C3并联的耦合器L2。

然而，现有的无极灯只能接入交流电网使用，因为控制电路中的电源净化电路10需要接收来自电网的交流电源，这大大限制了无极灯的使用领域。随着太阳能、风能等新型环保能源的兴起，人们希望使用这些新型能源产生的直流电直接给无极灯供电，因此，人们在直流电源与无极灯之间增加一个直流交流转换模块，将直流电转换成交流电输入至无极灯，但这将造成电能损耗，降低电能的使用效率。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种可直接接入直流电源使用的直流无极灯控制电路；

本实用新型的另一目的是提供一种直流电源使用效率较高的直流无极灯。

为实现上述目的，本实用新型提供的直流无极灯控制电路包括电源电路，电源电路的输出端与一整流电路连接，整流电路输出端通过一个保护电路与高频发生器电路连接，高频发生器电路输出端连接有负载电路，其中，电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，且电能转换器电路具有一逆变单元。

由以上方案可见，直流无极灯控制电路设有接收直流电源的电能转换器电路，且直流转换器电路设置逆变电路，可将接收的直流电转换成符合要求的交流电，转换后的交流电经过整流后即可作为高频发生器电路使用。这样，较之现有外置直流交流转换模块，减少一次交流电转换成直流电的电能、又将直流电转换成交流电的转换，即降低了转换过程中的电能损耗，又简化了用户使用时的操作。并且，直流无极灯可直接接入直流电源，扩宽无极灯的使用范围。

一个具体的实施方案是，逆变单元具有电源控制芯片，电源控制芯片的两个输出端分别与两个开关电路的输入端连接，开关电路的输出端连接至一变压器的一次侧。

由此可见，电源控制芯片通过轮流导通两个开关电路来实现将直流电转换成交流电，并通过变压器将转换后的电压进行升压处理，获得高频发生器电路所需的高频交流电源。

进一步的方案是，电能转换器电路还具有过热检测保护单元，过热检测保护单元具有一个检测开关电路温度的检测器件，该检测器件的一端与电源控制芯片的一个输入端连接。

可见，控制电路将通过过热检测保护单元有效保护开关电路，避免开关电路温度过高而影响控制电路的正常工作。

为实现上述的另一目的，本实用新型提供的直流无极灯具有玻璃泡壳，玻璃泡壳内安装有耦合器，一控制电路向耦合器提供电源，该控制电路包括接收电源的电源电路，电源电路的输出端与一整流电路连接，利用整流电路输出的直流电产生高频交流电的高频发生器电路，连接高频发生器电路输出端的负载电路，与高频发生器电路连接的保护电路，其中，电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，且电能转换器电路具有一逆变单元。

由上述方案可见，直流无极灯的控制电路具有逆变单元，可将直流电转换成交流电，这样，直流无极灯可直接与直流电源连接，避免使用直流-交流转换器，提高直流电源的使用效率。

附图说明

图1是现有无极灯控制电路的框图，图中无极灯控制电路与耦合器L2连接；

图2是本实用新型直流无极灯控制电路实施例的结构框图，图中直流无极灯控制电路与耦合器L2连接；

图3是本实用新型直流无极灯控制电路实施例中电能转换器电路的电原理图；

图4是本实用新型直流无极灯控制电路实施例中电能转换器电路的电源控制芯片内部等效电路图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

根据本实用新型的直流无极灯具有一个玻璃泡壳，玻璃泡壳内安装有耦合器，耦合器与一个控制电路连接，控制电路向耦合器提供电源。

参见图2，直流无极灯控制电路具有一个电源电路，该电源电路为接收直流电源的电能转换器电路50，其将接收直流电逆变形成30k赫兹至50k赫兹、300伏至400伏的交流电，输出的交流电经过由二极管D11、D12、D13以及D14组成的桥式整流电路形成直流电。

整流电路输出的直流电流经保护电路40后将流进高频发生器电路30，高频发生器电路30的输出端与负载电路连接，负载电路由电感L1以及电容C1、C2、C3组成，且电容C1与耦合器L2串联连接。高频发射器电路30输出的高频交流电流经耦合器L2后形成静电磁场，从而激励玻璃泡壳内壁上的荧光粉，使直流无极灯发光照明。

参见图3，直流无极灯控制电路的电能转换器电路50具有输入端口DC+IN以及DC-IN，分别与直流电源，如太阳能电池等的正极、负极输出端口连接，接收直流电源。

电能转换器电路50具有一个电源控制芯片U1，本实施例中，电源控制芯片U1为双端式开关电源控制芯片，其具有16个引脚，其中引脚9与引脚10作为输出端口，分别连接至三极管Q2与Q1的基极b2、b1，并控制三极管Q1、Q2轮流导通。

电源控制芯片U1内设有PWM(脉冲宽度调制)比较器，用于输出PWM脉冲信号，PWM比较器的一个输入端与电源控制芯片U1作为输入端口的引脚15连接。在引脚15外连接有由电容C11及电阻R16串联组成的软开关单元，当控制电路接收到直流电源后，电容C11两端电压将慢慢升高，当电容C11两端电压升高至特定电压值，如5伏时，电源控制芯片U1内的PWM比较器才开始工作。这样，可确保电源控制芯片U1在直流电源的电压稳定后才开始工作，避免电源控制芯片U1工作过程中出现电压不稳的现象。

当控制电路掉电后，电容C11通过电阻R16放电，电容C11两端电压将为0，等待下次上电操作。

电源控制芯片U1内的PWM比较器开始工作后，控制作为输出端的两个引脚10、9轮流输出高电平信号，从而使得三极管Q1与Q2轮流导通。三极管Q1的发射极e1连接至场效应管M1的栅极g1，当三极管Q1导通后，场效应管M1也随即导通，场效应管M1的漏极d1向变压器T的一次侧输出直流电压。本实施例中，三极管Q1与场效应管M1组成第一开关电路。

相同地，引脚9外设有第二开关电路，第二开关电路由三极管Q2以及场效应管M2组成，三极管Q2的发射极e2与场效应管M2的栅极g2连接，场效应管M2的漏极d2连接至变压器T的一次侧。当引脚9输出高电平信号时，三极管Q2导通，场效应管M2也随即导通，向变压器T输出直流电。

由于第一开关电路与第二开关电路轮流导通，且分别向变压器T一次侧两个输入端输入直流电，则在变压器T的一次侧形成交流电压，经过变压器T升压后，其二次侧输出符合规格的交流电。并且，交流电的频率可通过PWM比较器的脉冲频率控制。

可见，电源控制芯片U1、两个开关电路以及变压器T组成了一个逆变单元，可向整流电路输出符合要求的交流电。

电能转换器电路50内还设有一个过热检测保护单元，由依次串联连接的电阻R15、热敏电阻RT以及电阻R16组成，其中热敏电阻RT作为检测器件安装在场效应管M1、M2的金属安装板上，且热敏电阻RT的一端连接至电源控制芯片U1的引脚15上。

热敏电阻RT为正温度系数热敏电阻，其阻值随温度升高而变大，一旦场效应管M1、M2的温度升高并过热，热敏电阻RT的阻值瞬间增大，引脚15接收的电压值瞬间降低，此时电源控制芯片U1内部器件工作状态发生改变。

参见图4，当引脚15电压值降低后，电源控制芯片U1内的比较器U11输出电平由低电平翻转为高电平，引脚3的电平也随即翻转为高电平，导致PWM比较器U12的输出发生翻转，从而引起或门U13、或非门U14、U15的输出发生翻转，从而导致三极管Q3、Q4均截止，电源控制芯片U1的引脚9、10均输出低电平。此时，如图3所示的，场效应管M1、M2均截止，电能转换器电路50停止工作。待场效应管M1、M2的温度下降并恢复正常后，热敏电阻RT的阻值恢复正常，电源控制芯片U1的引脚9、10重新轮流输出高电平信号，电能转换器电路50重新工作。这样，可有效保护场效应管M1、M2不因温度过高而烧坏。

电能转换器电路50还设有过压保护单元，由稳压管ZD、二极管D18、电阻R10、R12以及电容C8组成，其中稳压管ZD与二极管D18串联连接，二极管D18的负极连接至电源控制芯片U1的引脚1上，电容C8连接在引脚1与地之间。

一旦控制电路接收的直流电源电压过高，超过稳压管ZD的稳压值后，稳压管ZD的电流瞬间增大，二极管D18导通，电流将流向电容C8，电容C8存储电能，高电压不会对电源控制芯片U1内部电路造成影响。这样，可避免瞬间的高电压对电源控制芯片U1的影响。

由上述方案可见，直流无极灯的控制电路设有电能转换器电路，可将接收的直流电逆变形成交流电，直流无极灯可直接接入直流电源，并且可减少直流电源电能的损耗，提高直流电源的使用效率。

当然，上述实施例仅是本实用新型直流无极灯控制电路一种较佳的实施方式，实际使用中，还可以有更多的变化，例如仅使用三极管或场效应管作为开关电路，或者使用其他热敏元件替代热敏电阻RT作为检测器件等等，这些改变都是显而易见的。

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，诸如电源控制芯片型号的改变、软开关单元的改变等微小变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.直流无极灯控制电路，包括

电源电路，所述电源电路的输出端与一整流电路连接，所述整流电路输出端通过保护电路连接高频发生器电路，所述高频发生器电路输出端连接负载电路；

其特征在于：

所述电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，所述电能转换器电路具有一逆变单元。

2.根据权利要求1所述的直流无极灯控制电路，其特征在于：

所述逆变单元具有电源控制芯片，所述电源控制芯片的两个输出端分别与两个开关电路的输入端连接，所述开关电路的输出端连接至一变压器的一次侧。

3.根据权利要求2所述的直流无极灯控制电路，其特征在于：

所述电能转换器电路还具有过热检测保护单元，所述过热检测保护单元具有一个检测所述开关电路温度的检测器件，所述检测器件的一端与所述电源控制芯片的一个输入端(15)连接。

4.根据权利要求3所述的直流无极灯控制电路，其特征在于：

所述检测器件为热敏电阻。

5.根据权利要求2至4任一项所述的直流无极灯控制电路，其特征在于：

所述电能转换器电路还包括过压保护单元，所述过压保护单元具有串联连接的稳压管及二极管，所述二极管的负极与所述电源控制芯片的输入端(1)连接，所述输入端(1)与地之间连接有电容。

6.根据权利要求2至4任一项所述的直流无极灯控制电路，其特征在于：

所述电能转换器电路还具有与所述电源控制芯片一个输入端(15)连接的软开关单元。

7.直流无极灯，包括

玻璃泡壳，所述玻璃泡壳内安装有耦合器；

向所述耦合器提供电源的控制电路，所述控制电路包括电源电路，所述电源电路的输出端与一整流电路连接，所述整流电路输出端通过保护电路连接高频发生器电路，所述高频发生器电路输出端连接有负载电路；

其特征在于：

所述电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，所述电能转换器电路具有一逆变单元。

8.根据权利要求7所述的直流无极灯，其特征在于：

所述逆变单元具有电源控制芯片，所述电源控制芯片的两个输出端分别与两个开关电路的输入端连接，所述开关电路的输出端连接至一变压器的一次侧。

9.根据权利要求8所述的直流无极灯，其特征在于：

所述电能转换器电路还具有过热检测保护单元，所述过热检测保护单元具有一个检测所述开关电路温度的检测器件，所述检测器件的一端与所述电源控制芯片的一个输入端(15)连接。

10.根据权利要求8或9所述的直流无极灯，其特征在于：

所述电能转换器电路还包括过压保护单元，所述过压保护单元具有串联连接的稳压管及二极管，所述二极管的负极与所述电源控制芯片的输入端(1)连接，所述输入端(1)与地之间连接有电容。

Images