CN201830532U - 一种智能调光高频无极灯 - Google Patents

Abstract

一种智能调光高频无极灯，属于电光源控制技术领域。包括滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、输出匹配电路、智能调光电路、保护电路和无极灯，其特征在于整流电路与滤波电路和功率因数校正电路连接，半桥逆变电路与功率因数校正电路、输出匹配电路、智能调光电路和保护电路连接，输出匹配电路与智能调光电路、保护电路和无极灯连接。优点：能使功率因数值保持在0.99以上；系统自动调光，节能率达到22.5％以上；根据不同的区域、气候和季节以及不同道路的实际情况来决定控制器的调节时间；定时调光转变时，高频无极灯不会出现闪烁；避免整条道路在某一时刻同时调光导致照度突降而带来的交通危险性；控制距离远，可以装于灯杆底部，方便设置。

Description

一种智能调光高频无极灯

技术领域

本实用新型涉及一种智能调光高频无极灯，属于电光源控制技术领域。

背景技术

目前，城市路灯照明在我国照明耗电中占到30％的比例，如何降低道路照明及城市室外照明的耗电量，而不降低道路照明的光亮度、安全性，同时使城市的夜空仍然光彩绚丽，再加上不增加维护成本，成为当前重要的课题。

我国路灯照明现状据调查，小型城市在夜晚9点后，大中城市在午夜12点后，多数道路上行人稀少，有的几乎空无一人，从这一时段直至清晨6点路灯熄灭，在低交通流量的道路上仍然保持高照度显然没有必要。因此，目前城市路灯能耗无法控制，仍是一个急需解决的难题。

目前，可调光高频无极灯还属于市场空白，实际调光主要有两种方法：调频法和调压法。调频法通过提高镇流器内开关器件的通断频率来降低灯的输入功率，从而达到调光目的。但频率改变之后，容易引起产品电磁兼容特性的变差，而且由于频率较高，不容易操作。采用调压法，开关器件的工作频率恒定，通过改变镇流器中整流后的直流电压的幅值来调节灯的输入功率，从而达到调光的目的。除上文这两种方法外，尚无其他方法来解决调光问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高功率因数、无频闪、可设定时间和安全照明的智能调光高频无极灯。

本实用新型是这样实现的，一种智能调光高频无极灯，包括滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、输出匹配电路、智能调光电路、保护电路和无极灯，其特征在于整流电路与滤波电路和功率因数校正电路连接，半桥逆变电路与功率因数校正电路、输出匹配电路、智能调光电路和保护电路连接，输出匹配电路与智能调光电路、保护电路和无极灯连接。

本实用新型所述的功率因数校正电路由电阻R1-R9、电容C7-C11、二极管D1-D2、变压器T1、MOS管Q1和芯片IC1组成，其中芯片IC1为MC33262，电阻R1的一端与整流电路、电阻R3的一端和变压器T1输出的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2、电容C8的一端和芯片IC1的3脚连接，电阻R3的另一端与电容C9的一端、二极管D1的阴极和芯片IC1的8脚连接，二极管D1的阳极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和变压器T1输入的一端连接，电阻R5的另一端与芯片IC1的5脚连接，变压器T1输出的另一端与二极管D2的阳极和MOS管Q1的漏极连接，二极管D2的阴极与半桥逆变电路和电阻R8、电容C10、C11的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端和芯片IC1的1脚连接，MOS管Q1的源极与电阻R7的一端和芯片IC1的4脚连接，MOS管Q1的栅极与电阻R6一端连接，电阻R6的另一端与芯片IC1的7脚连接，电容C7的一端与芯片IC1的2脚连接，电容C7-C11的另一端、电阻R7、R9的另一端、芯片IC1的6脚和变压器T1输入的另一端共同接地。

本实用新型所述的半桥逆变电路由电阻R10～R13、电容C12、C13、C16、触发二极管D8、二极管D3、稳压二极管D4～D7、MOS管Q2～Q3和变压器T3组成，电阻R10的一端与功率因数校正电路和MOS管Q2的漏极连接，电阻R10的另一端与电阻R11、电容C13的一端和二极管D3的阳极连接，电阻R11的另一端与触发二极管D8的1脚和电容C12的一端连接，触发二极管D8的2脚与变压器T3的1脚和电容C16的一端连接，电容C16的另一端与输出匹配电路连接，MOS管Q2的栅极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与稳压二极管D4的阳极和变压器T3的3脚连接，变压器T3的5脚接保护电路，稳压二极管D4的阴极接稳压二极管D5的阴极，稳压二极管D5的阳极与智能调光电路、输出匹配电路、MOS管Q2的源极、MOS管Q3的漏极、变压器T3的4脚和二极管D3的阴极连接，MOS管Q3的栅极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端与保护电路和稳压二极管D6的阳极连接，稳压二极管D6的阴极接稳压二极管D7的阴极，电容C12、C13的另一端、变压器T3的2、6脚、稳压二极管D7的阳极和MOS管Q3的源极共同接地。

本实用新型所述的输出匹配电路由电感L3、扼流电感T2和电容C14、C15组成，电感L3的一端与智能调光电路连接，电感L3的另一端与电容C14、C15的一端、扼流电感T2初级绕组的一端和半桥逆变电路连接，扼流电感T2初级绕组的另一端与半桥逆变电路连接，电容C14的另一端接无极灯的一端，扼流电感T2通过次级绕组与保护电路连接，电容C15的另一端接地。

本实用新型所述的保护电路由扼流电感T2、二极管D9、稳压二极管D10、电阻R14、R15、电容C17和可控硅Q4组成，扼流电感T2次级绕组的一端接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极与电阻R14、R15一端连接，电阻R14的另一端与电容C17的一端和稳压二极管D10的阴极连接，稳压二极管D10的阳极接可控硅Q4的控制极，可控硅Q4的一端与半桥逆变电路连接，扼流电感T2通过初级绕组与输出匹配电路连接，可控硅Q4的另一端、电阻R15的另一端、电容C17的另一端和扼流电感T2次级绕组另一端共同接地。

本实用新型所述的智能调光电路由光耦IC2、芯片IC3、继电器B、三极管Q5、电容C18、C19、电阻R16-R21和开关SW组成，其中光耦IC2为K3021，芯片IC3为HEF4060BT，光耦IC2的1、6脚接直流电源VCC，光耦IC2的2脚接三极管Q5的发射极，三极管Q5的集电极接电阻R17的一端，三极管Q5的基极接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接芯片IC3的3脚，电容C19的一端和芯片IC3的16脚接直流电源VCC，电容C19的另一端接芯片IC3的13脚，芯片IC3的9、10、11脚分别接电容C18、电阻R19、电阻R18的一端，电阻R19的另一端与电阻R20的一端和开关SW的一端连接，开关SW的另一端接电阻R21的一端，电容C18的另一端与电阻R18、R20、R21的另一端连接，光耦IC2的4脚经导线Net1与继电器B线圈的一端连接，继电器B的1脚与半桥逆变电路连接，继电器B的3脚接输出匹配电路，电阻R17的另一端、芯片IC3的8脚和继电器B线圈的另一端共同接地。

本实用新型在调光前后，功率因数校正(PFC)电路能使功率因数值保持在0.99以上；在设定的时间后，系统自动调光，节能率达到22.5％以上，实现深夜的安全节能；可以根据不同的区域、气候和季节以及不同道路的实际情况来决定控制器的调节时间；定时调光转变时，高频无极灯不会出现闪烁；定时模式采用“模糊”电路设计，特地增加定时的不精确度，避免整条道路在某一时刻同时调光导致照度突降，带来的交通危险性(6小时，不精确度±6分钟，二次上电重新计时)；控制器控制距离远，可以装于灯杆底部，方便设置。

附图说明

图1本实用新型的原理框图。

图2智能调光电路部分原理图。

图3滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、输出匹配电路、保护电路和部分智能调光电路原理图。

具体实施方式

滤波电路由电容C1-C5，电感L1、L2组成，滤波电路与交流电连接。整流电路由整流桥BRIDGE和电容C6组成。

在图1中，交流市电(50Hz/60Hz)首先经过滤波电路滤波，用来阻止智能调光高频无极灯产生的谐波反馈到交流电网，以抑制对电网的污染和对电子设备的干扰，同时可以防止来自电网的干扰侵入后面电路；然后经过全波桥式整流电路和电容C6，变成纹波较小的直流电，其幅值为311V；通过功率因数校正电路，可以获得较低的电流谐波畸变，提高功率因数达0.99；然后经过半桥逆变电路，采用半桥自激振荡模式，MOS管Q1、Q2交替导通，产生2.65MHz高频信号；通过输出匹配电路的电感、电容选择来匹配无极灯灯泡，实现功率的选择。智能调光电路通过控制扼流电感的的感抗变化，来实现无极灯的节能。而保护电路通过输出匹配电路的采样对半桥逆变电路进行电路信号的检测反馈，实现电路保护。

在图2中，智能调光电路由光耦IC2(K3021)、单刀双掷功率继电器B、芯片IC3(HEF4060BT)、三极管Q5、电容C18-C19、电阻R16-R21和拨动开关SW组成。在太阳落山，夜幕降临之后，在交流市电电网对无极灯供电时，芯片IC3同时启动，开始计算时间，此时无极灯正常燃点，输出匹配电路中，电感L3与扼流电感T2并联共同发挥作用，无极灯的功率可以达到150W。芯片IC3到达设计时间t1小时后，芯片IC3驱动三极管Q5导通，光耦IC2的1、2脚导通，直流电源VCC经过光耦IC2的1、2脚和三极管Q5构成回路，进行导通，同时光耦IC2的6、4脚探测到光信号，电路由直流电源VCC经过光耦IC2的6、4脚、继电器B导通，构成回路。此时，继电器B开始工作，继电器B的1、2脚导通，输出匹配电路中电感L3从电路中断开，扼流电感T2单独发挥作用，无极灯扼流电感T2的感抗减小，无极灯的功率降低至120W。

在图2中，在芯片IC3的10脚处，增加了电阻R21、开关SW，如断开开关SW，芯片IC3计时模式工作在电阻R19、R20、电容C18模式下，高功率工作t1小时后，降低功充；如闭合开关SW，计时模式工作在电阻R19-R21和电容C18模式下，工作时间段为t2小时。通过选择开关SW和电阻R19-R21、电容C18的大小，即可选择调光的时间。

在图3中，本实用新型的半桥逆变电路由电阻R10～R13、电容C12、C13、C16、触发二极管D8、快速恢复二极管D3、稳压二极管D4～D7、MOS管Q2～Q3、可饱和自激脉冲变压器T3组成；输出匹配电路由电感L3、扼流电感T2、高压电容C14～C15组成。其中电阻R10、R11、电容C12、C13、二极管D3和触发管D8构成了半桥振荡启动电路。为了保护触发管D8，使它在启动后不再触发，第一、二分压电阻R10、R11的连接处有连接到变压器T3的MOS管Q3漏极的通路，通过二极管D3单向导通放电，不让它再到达触发电压额定值。通过此电路，解决了无极灯的安全启动问题。变压器T3启动后，形成了MOS管Q2和Q3交替导通的振荡模式，分别为400V→Q2→扼流电感T2的初级→电容C14→无极灯→地；扼流电感T2的初级→Q3→地→无极灯→电容C14→扼流电感T2的初级。其中稳压二极管D4～D7为保护MOS管Q2、Q3的栅极与源极之间的电位差。

在图3中，通过增加了继电器B和电感L3，当继电器B未通电时，1、3脚导通，电感L3与扼流电感T2的初级并联，共同发挥扼流作用，无极灯整体功率会增大；当继电器B通电，开始工作时，1、3脚断开，1、2脚连接，电感L3从电路中断开，扼流电感T2单独进行扼流，无极灯的功率会减小。通过合理选择电感L3、扼流电感T2的电感量大小，即可以适当选择无极灯的功率。此种操作模式，不改变变压器T3的谐振频率，只是通过改变扼流电感的电感量，来改变扼流电感的感抗大小，来改变无极灯消耗的功率，实现节能的目的。由于高频无极灯的谐振频率基本上不发生变化，因此电磁兼容特性也不会发生改变，且对MOS管的驱动特性未加以改变。

在图3中，保护电路由扼流电感T2、稳压二极管D10、整流二极管D9、电阻R14～R15、电解电容C17、可控硅Q4组成。在继电器B闭合前后，保护电路的取样方式未有发生改变，因此保护电路未受到影响。

在智能调光电路的搭建过程中，充分考虑了道路照明的特点，通过选择电阻R19-R21、电容C18的偏差值，特意增加了模糊时间模块，具体时间为6小时，约有6分钟的模糊时间，使得道路上的高频无极灯不会同时调光，产生视觉冲击，实现安全驾驶之余的节能。

通过设计谐振周期，设计不同的并联电感，可以对无极灯的调光时间和调光功率进行设定，实现可选择时间调光模式。且图2工作模块可以做成单独的一个电路模块，可以在施工的过程中，进行设定时间；也可以通过导线放置到路灯的灯杆的底部，方便根据时域、季节的不同来调节高频无极灯调光的时间。

Claims (6)

1.一种智能调光高频无极灯，包括滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、半桥逆变电路、输出匹配电路、智能调光电路、保护电路和无极灯，其特征在于整流电路与滤波电路和功率因数校正电路连接，半桥逆变电路与功率因数校正电路、输出匹配电路、智能调光电路和保护电路连接，输出匹配电路与智能调光电路、保护电路和无极灯连接。

2.根据权利要求1所述的智能调光高频无极灯，其特征在于所述的功率因数校正电路由电阻R1-R9、电容C7-C11、二极管D1-D2、变压器T1、MOS管Q1和芯片IC1组成，其中芯片IC1为MC33262，电阻R1的一端与整流电路、电阻R3的一端和变压器T1输出的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2、电容C8的一端和芯片IC1的3脚连接，电阻R3的另一端与电容C9的一端、二极管D1的阴极和芯片IC1的8脚连接，二极管D1的阳极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和变压器T1输入的一端连接，电阻R5的另一端与芯片IC1的5脚连接，变压器T1输出的另一端与二极管D2的阳极和MOS管Q1的漏极连接，二极管D2的阴极与半桥逆变电路和电阻R8、电容C10、C11的一端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的一端和芯片IC1的1脚连接，MOS管Q1的源极与电阻R7的一端和芯片IC1的4脚连接，MOS管Q1的栅极与电阻R6一端连接，电阻R6的另一端与芯片IC1的7脚连接，电容C7的一端与芯片IC1的2脚连接，电容C7-C11的另一端、电阻R7、R9的另一端、芯片IC1的6脚和变压器T1输入的另一端共同接地。

3.根据权利要求1所述的智能调光高频无极灯，其特征在于所述的半桥逆变电路由电阻R10～R13、电容C12、C13、C16、触发二极管D8、二极管D3、稳压二极管D4～D7、MOS管Q2～Q3和变压器T3组成，电阻R10的一端与功率因数校正电路和MOS管Q2的漏极连接，电阻R10的另一端与电阻R11、电容C13的一端和二极管D3的阳极连接，电阻R11的另一端与触发二极管D8的1脚和电容C12的一端连接，触发二极管D8的2脚与变压器T3的1脚和电容C16的一端连接，电容C16的另一端与输出匹配电路连接，MOS管Q2的栅极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与稳压二极管D4的阳极和变压器T3的3脚连接，变压器T3的5脚接保护电路，稳压二极管D4的阴极接稳压二极管D5的阴极，稳压二极管D5的阳极与智能调光电路、输出匹配电路、MOS管Q2的源极、MOS管Q3的漏极、变压器T3的4脚和二极管D3的阴极连接，MOS管Q3的栅极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端与保护电路和稳压二极管D6的阳极连接，稳压二极管D6的阴极接稳压二极管D7的阴极，电容C12、C13的另一端、变压器T3的2、6脚、稳压二极管D7的阳极和MOS管Q3的源极共同接地。

4.根据权利要求1所述的智能调光高频无极灯，其特征在于所述的输出匹配电路由电感L3、扼流电感T2和电容C14、C15组成，电感L3的一端与智能调光电路连接，电感L3的另一端与电容C14、C15的一端、扼流电感T2初级绕组的一端和半桥逆变电路连接，扼流电感T2初级绕组的另一端与半桥逆变电路连接，电容C14的另一端接无极灯的一端，扼流电感T2通过次级绕组与保护电路连接，电容C15的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的智能调光高频无极灯，其特征在于所述的保护电路由扼流电感T2、二极管D9、稳压二极管D10、电阻R14、R15、电容C17和可控硅Q4组成，扼流电感T2次级绕组的一端接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极与电阻R14、R15一端连接，电阻R14的另一端与电容C17的一端和稳压二极管D10的阴极连接，稳压二极管D10的阳极接可控硅Q4的控制极，可控硅Q4的一端与半桥逆变电路连接，扼流电感T2通过初级绕组与输出匹配电路连接，可控硅Q4的另一端、电阻R15的另一端、电容C17的另一端和扼流电感T2次级绕组另一端共同接地。

6.根据权利要求1所述的智能调光高频无极灯，其特征在于所述的智能调光电路由光耦IC2、芯片IC3、继电器B、三极管Q5、电容C18、C19、电阻R16-R21和开关SW组成，其中光耦IC2为K3021，芯片IC3为HEF4060BT，光耦IC2的1、6脚接直流电源VCC，光耦IC2的2脚接三极管Q5的发射极，三极管Q5的集电极接电阻R17的一端，三极管Q5的基极接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接芯片IC3的3脚，电容C19的一端和芯片IC3的16脚接直流电源VCC，电容C19的另一端接芯片IC3的13脚，芯片IC3的9、10、11脚分别接电容C18、电阻R19、电阻R18的一端，电阻R19的另一端与电阻R20的一端和开关SW的一端连接，开关SW的另一端接电阻R21的一端，电容C18的另一端与电阻R18、R20、R21的另一端连接，光耦IC2的4脚经导线Net1与继电器B线圈的一端连接，继电器B的1脚与半桥逆变电路连接，继电器B的3脚接输出匹配电路，电阻R17的另一端、芯片IC3的8脚和继电器B线圈的另一端共同接地。

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