CN2240226Y - 荧光灯电子调光镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种荧光灯电子调光镇流器，它包括镇流部分和调光部分，其中镇流部分由整流滤波电路和串联振荡镇流电路组成，调光部分由整流电路，开关电路和控制电路组成。它除具有体积小、重量轻、启辉电压低、工作电压范围宽，灯管工作时无噪声及频闪，亮度可调等优点外，由于设有缓启动电路、稳光电路及各种保护电路，从而延长了灯管实际使用寿命，增强了电子镇流器的可靠性。

Description

荧光灯电子调光镇流器

本实用新型涉及一种荧光灯、节能灯电子调光镇流器。

目前，白炽灯的调光一般采用双向可控硅调光电路。此类电路以改变可控硅导通角来改变白炽灯发光与不发光时间及功率之比从而实现灯光亮度的调节。其功率因数低，对电网干扰大。而荧光灯、节能灯使用的老式铁芯镇流器，则存在铁、铜耗量大，功率因数低，工作时有噪声和频闪等问题。新式电子镇流器虽克服了上述缺陷，但还存在以下不足之处：一是其发光功率不可调，电压高时，仅是灯管亮度提高，而在用电高峰期电压偏低时，其亮度又随之下降；二是因采用非预热启动，造成灯管两端很快发黑，使用寿命缩短；三是该类电子镇流器由于起动时对其本身的冲击大，其可靠性低。

本实用新型的目的在于提供一种体积小、重量轻、启辉电压低、工作电压范围宽、灯管工作时无噪声及频闪，亮度可调、发光效率高的荧光灯、节能灯电子调光镇流器。

本实用新型的目的还在于提供一种可缓启动，具有稳光作用的电子调光镇流器。

本实用新型的第三目的在于提供一种可靠性强、具有过压、过流及故障保护功能的电子调光镇流器。

本实用新型包括镇流部分和调光部分，其中镇流部分由整流滤波和串联振荡镇流电路组成；调光部分由整流电路、开关电路和控制电路组成。

上述的整流电路可以为桥式、全波、半波整流电路。

上述的开关电路可以为高速可控硅(参照图1)，也可以用由三极管(Q₁₀、Q₁₁)和电阻(R₁₂、R₁₃)组成的开关电路(参照图2)代替。

上述的控制电路可以是RC定时电路，也可以是555定时电路，还可以是TL494等脉冲宽度调制电路或各类电压、电流比较器电路。

当选择RC定时电路时，本实用新型的调光部分包括二极管(D₁₁、D₁₄)、可控硅(SCR₁₀)、稳压管(Z₁₃)、电容(C₁₁)、电阻(R₁₄、R₁₅、R₁₈、W₁₁)、三极管(Q₁₂)。其中，二极管(D₁₁)的阳极连接于变压器T₁某次极绕组(这里为IV绕组)的a端；可控硅(SCR₁₀)的阳极接于二极管(D₁₁)的阴极，其阴极连接于变压器T₁某次极绕组的b端；稳压管(Z₁₃)、电容(C₁₁)和三极管(Q₁₂)组成定时电路，其中三极管(Q₁₂)与其偏置电路(R₁₄、R₁₈、W₁₁)共同作为可调电阻使用，三极管(Q₁₂)的发射极连接于二极管D₁₁的阴极，集电极和电阻(R₁₅)一端连接，电阻R₁₅的另一端与电容(C₁₁)一端连接，电容(C₁₁)的另一端连接于T1某次极绕组的b端；稳压管(Z₁₃)阳极连接于可控硅(SCR₁₀)的控制极，其阴极连接于电阻(R₁₅)和电容C₁₁的接点；二极管(D₁₄)的阴极连接于D₁₁的阴极，其阳极连接于电阻(R₁₅)和电容(C₁₁)的接点。(参照图1)

为在满功率状况下提供一个放电回路，在上述调光部分的D₁₁阴极和T₁某次极b端之间接入电阻(R₁₁)。

为减少起动时对灯管及电子镇流器本身的冲击，本实用新型设有由二极管(D₁₅)、电阻(R₁₆、R₁₇)、电容E₁₁及上述调光部分组成的预热缓起动电路，其中二极管(D₁₅)的阳极连接于上述调光部分三极管(Q₁₂)的基极，其阴极连接于电阻(R₁₆)的一端，电阻(R₁₆)的另一端与电阻(R₁₇)一端连接，R₁₇的另一端连接于T₁某次极绕组的b端；电容(E₁₁)的正极连接于电阻R₁₆和电阻R₁₇的接点，其负极连接于T₁某次极绕组的b端。

上述的缓起动电路还可由热电阻(如PTC热电阻)代替。

为保持灯管亮度不随电流变化而变化，本实用新型设有由电阻(R₅)、光电耦合器(OP₁)及调光部分组成的自动稳光电路，其中，OP₁的发光二极管端的阳极通过电阻(R₅)连接于镇流部分的桥式整流的正端，其阴极连接于桥式整流的负端；OP₁的光敏三极管的发射极连接于T₁某次极绕组的b端，其集电极连接于上述调光部分三极管(Q₁₂)的基极回路(参照图1)。

上述的稳光电路还可由三极管(Q₁₃)、电阻(R₅、R₁₃、R₂₀)组成的电路(参照图2)代替，以降低成本。

为保证在低功率下仍能正常启辉，在OP₁发光二极管两端并接电容(C₆)(参照图1)，或者在电阻(R₂₀)两端并接电容C₁₂(参照图2)。

为了在出现灯管破裂或漏气、环境温度过低使启辉电压升高等情形下保护电子镇流器，本实用新型设有由电流互感器(T₂)、二极管(D₁₂、D₁₃)，双向触发二极管(BD₁₁)，双向可控硅(TR₁)组成的故障保护电路，其中T₂初极接入镇流部分的谐振回路，T₂次极(为一个具有中心抽头的绕组，该中心抽头连接于T₁某次极绕组的b端)的一端连接于二极管(D₁₃)的阳极，另一端连接于D₁₂的阳极，D₁₃、D₁₂的阴极相连，并接于双向触发二极管(DB₁₁)的一端，DB₁₁的另一端连接于双向可控硅(TR₁)的控制极，TR₁的第一阳极连接于T₁某次级绕组的a端，TR₁的第二阳极连接于T₁某次级绕组的b端。

为防止电压过高而损坏镇流器及灯管，本实用新型在镇流部分的滤波电路和整流电路之间设有由双向可控硅(TR₀₁)、双向触发二极管(BD₀₁)和电阻(R₀₁、R₀₂)组成的过压保护电路。其中、TR₀₁的第一阳极通过电阻(R₀₂)连接于滤波输出的一端，TR₀₁的控制极通过电阻(R₀₁)和双向触发二极管(BD₀₁)连接于滤波输出的同一端。TR₀₁的第二阳极连接于滤波输出的另一端(参照图1)。

上述的过压保护电路可由低残压比的压敏电阻(参照图2)代替。该电阻(RV₀₁)接于镇流部分的滤波电路的两输出端之间。

为降低启动电流串联振荡电路中的开关功率管M₁、M₂的开关损耗，减少对振荡功率管的冲击，提高效率，本实用新型改变了现有串联振荡电路中电容(C₂、C₃、C₄)和电阻(R₂)的连接方式，即改为C₂、C₃串联后接于整流输出的正负之间，C₄、R₂并联后一端接于C₂、C₃的接点，另一端接于M₁的漏极与M₂原极的接点。

为实现遥控功能，本实用新型可在光电耦合器光敏管的发射极与T₁某次级绕组b端之间接入遥控接收器的控制输出端(参照图1)。或者在三极管(Q₁₃)的发射极与T₁某次级b端之间接入遥控接收器的控制输出端(参照图2)。

本实用新型的系列产品可具有以下优点：

1.具有大范围调光功能，可满足人们对多种光强的需求并节能，灯管工作时无噪声及频闪。

2.体积小，可装入目前大量使用的墙壁式开关盒内，制成调光开关，并可接入遥控系统，安装、使用和维修都很方便。

3.本实用新型的调光部分和镇流部分在电器上可以隔离，使用及维修安全。

4.具有预热缓起动的功能、稳光功能(使灯管在额定功率下工作)和多种保护功能，可大大提高灯管实际使用寿命，增强电子镇流器本身的可靠性。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述。

图1为本实用新型实施例1的电路图；

图2为本实用新型实施例2的电路图；

图3为本实用新型实施例3的电路图。

参照图1，本实施例主要包括镇流部分和调光部分，另设缓起动电路、稳光电路、故障保护电路和过压保护电路。其中镇流部分由整流高频滤波电路、滤波电路和串联振荡镇流电路组成；调光部分由整流电路、开关电路和控制电路组成。由于各电路中主要元件及其连接方式已在本说明书第五部分作了详细的描述，故在此仅就各电路中的工作原理及功能进行说明。

上述的高频滤波电路包括电容C₀₁～C₀₄及电感L₀₁，由其组成复式高频滤波器，以滤除电子镇流器工作时产生的高次谐波，大幅度减小其对电网的污染。另外，此滤波器还可以滤除来自电网的高频干扰，衰减浪涌尖峰电压。

上述的整流滤波电路包括BG₁及E₁。

上述的串联振荡镇流电路由电阻R₁～R₄、电容C₁～C₅、二极管D₁～D₃、稳压二极管Z₁、Z₂、触发二极管BD₁、场效应三极管M₁、M₂、变压器T₁、电感L₁组成。R₁、C₁、D₁、BD₁组成振荡触发电路，其它元件维持振荡。C₂、C₃、C₄、R₂的连接方式大大减少了启动电流及M₁、M₂的开关损耗，减小了对振荡功率管的冲击，提高了效率。振荡功率管可采用多种类型器件，但以MOS场效应管为最优，这样可提高电子镇流器工作可靠性及寿命。

上述的调光部分由稳压二极管Z₁₁、Z₁₂、Z₁₃、二极管D₁₁、D₁₄、单向可控硅SCR₁₀、电阻R₁₁、R₁₃、R₁₅、R₁₈、电位器W₁₁、三极管Q₁₂、光电耦合器OP₁、电容C₁₁实现。通电后振荡电路起振T₁对振荡管M₁、M₂的正反馈是振荡的必要条件。T₁ IV绕组之输出由Z₁₁、Z₁₂稳压D₁₁整流后通过Q₁₂及R₁₅对电容充电，当C₁₁两端电压达到SCR₁₀触发导通电压与Z₁₃稳压值之和时SCR₁₀导通，T₁ IV组被短接。T₁ IV绕组被短接后，其它各绕组之端电压都降到近零伏，振荡管失去激励而关断。而由灯管、C₅、L₁、T₁、T₂、组成的振荡回路通过C₄R₂继续维持振荡。改变调光电位器W₁₁的阻值即可改变Q₁₂的基极集电极电流，从而改变C₁₁的充电时间，改变SCR₁₀的关断时刻，改变振荡管导通导的时间长短，改变电源馈送给振荡电路的能量大小，由此改变流过灯管的电流大小及发光亮度。

上述的缓起动电路由二极管D₁₅、电阻R₁₆、R₁₇、电容E₁₁及调光部分组成，其原理为：当镇流器未通电时E₁₁两端电压为零，镇流器通电起振后T₁ IV绕组电压经D₁₂整流后加在调光电路中PNP管Q₁₂发射极，Q₁₂基极回路中的缓起动电路等效电阻较小，流过Q₁₂给C₁₁充电的电流较大，C₁₁充电速度较高，SCR₁₀开关时刻提前。振荡管M₁、M₂开通时间缩短，由电源馈给振荡回路的能量较小，流过振荡回路及振荡管的电流也较小，谐振电容及灯管两端的电压较低，灯管不启辉，仅预热。随时间推移，缓起动电路中E₁₁充电电压逐渐升高，缓起动电路等效电阻增大，Q₁₂基极集电极电流减小使C₁₁充电速度减慢，SCR₁₀开通时刻后延，振荡管M₁、M₂的开通时间逐渐增加，馈给振荡回路能量逐渐增加，流过谐振回路的电流逐渐增大，谐振电容C₅及灯管两端电压逐渐提高，直至启辉。由于整个启辉过程一直对灯丝预热，灯管启辉电压较底，谐振回路电流缓慢增大，故对各元件冲击大大减小，对元件耐压值及电流，功率容量要求也有较大减小。在灯管正常工作后，此电路对调光部分仍有一定的缓冲作用。

上述的稳光电路由电阻R₅、光电耦合器OP₁及调光电路组成。电压变化时，流过R₅及OP₁发光管的电流发生变化，OP₁之光敏管的等效电阻发生变化，使Q₁₂的基极电流及集电极电流相应发生变化，C₁₁充电速度发生变化，SCR₁₀关断时刻亦相应变化，从而引起振荡管开关时间的变化。抵消了由电源电压变化引起的馈给振荡电路能量的变化，使发光功率及发光亮度保持基本不变。

上述的故障保护电路变压器T₂、电阻R₁₀、二极管D₁₂、D₁₃、触发二极管BD₁₁、双向可控硅TR₁等组成。T₂初极接入谐振回路。当谐振回路电流增大，使T₂次极电压超过触发管BD₁₁的开启电压时，BD₁₁导通并触发双向可控硅TR₁导通，T₁ IV绕组被短接，M₁、M₂无激励电压，谐振电路停振，从而保护了镇流器。由于调光稳光及缓起动电路的使用，本电子镇流器无论在正常启动或正常工作时，其谐振回路电流都不会很大。特别是启动电流，其较正常工作电流增大很小，这就使故障(过流)保护电路保护值比较接近工作电流，从而使保护更可靠。无论是灯管破裂或漏气，还是环境温度过低使启辉电压升高等，都可得到可靠保护。

上述的过压保护电路由双向可控硅TR₀₁、双向触发二极管BD₀₁、电阻R₀₁R₀₂实现。当电压高于触发二极管BD₀₁启电压时BD₀₁导通并触发双向可控硅TR₀₁导通，电源通过TR₀₁及R₀₂产生较大电流烧断保险F₀₁，从而保护了电子镇流器。在此，L₀₁也起到了扼流作用。由于本电子镇流器或开关将保险丝座设在面板或其它方便的地方，更换保险丝十分方便，在电压正常后，只要更换保险丝，日光灯即可继续工作。

参照图2，本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在：

(a)过压保护采用残压比较低之压敏电阻RV₀₁以代替图1中的BD₀₁、TR₀₁及R₀₁、R₀₂。

(b)图1中高速单向可控硅SCR₁₀或者双向可控硅可以使用廉价元件Q₁₀、Q₁₁、R₁₂代替。

(c)图1中的光耦OP₁使用廉价元件Q₁₃、R₁₉、R₂₀代替，且将左侧振荡电路之负端与右侧调光及保护等电路的负端相接。

参照图3，本实施例给出了此镇流器的双管工作方式，与实施例一相比增加了灯管LAMP₁′、L₁′、C₅′另一个谐振支路和电流互感器T₂′、电阻R₁₀′、二极管D₁₂′、D₁₃′另一保护电路，及电阻R₁₈′开关SW₁₁′单双管选择部分，其它部分末变。此双管工作方式元件增加很少，却可多驱动一支灯管，这不仅可降低灯具造价还可提高镇流器效率。

Claims (12)

1.一种荧光灯电子调光镇流器，包括镇流部分和调光部分，其中镇流部分由整流滤波电路和串联振荡镇流电路组成，其特征在于调光部分由整流电路、开关电路和控制电路组成。

2.如权利要求1所述的电子调光镇流器，其特征在于整流电路为桥式整流电路，全波整流电路或半波整流电路之一种；开关电路为高速可控硅或者为由三极管(Q₁₀、Q₁₁)和电阻(R₁₂、R₁₃)组成的开关电路之一种；控制电路为RC定时电路、555定时电路或者TL494脉冲宽度调制电路之一种。

3.如权利要求1所述的电子调光镇流器，其特征在于调光部分包括二极管(D₁₁、D₁₄)、可控硅(SCR₁₀)、稳压管(Z₁₃)、电容(C₁₁)、电阻(R₁₄、R₁₅、R₁₈、W₁₁)、三极管(Q₁₂)，其中，二极管(D₁₁)的阳极连接于变压器T₁某次极绕组(这里为IV绕组)的a端；可控硅(SCR₁₀)的阳极接于二极管(D₁₁)的阴极，其阴极连接于变压器T₁某次极绕组的b端；稳压管(Z₁₃)、电容(C₁₁)和三极管(Q₁₂)组成定时电路，其中三极管(Q₁₂)与其偏置电路(R₁₄、R₁₈、W₁₁)共同作为可调电阻使用，三极管(Q₁₂)的发射极连接于二极管D₁₁的阴极，集电极和电阻(R₁₅)一端连接，电阻R₁₅的另一端与电容(C₁₁)一端连接，电容(C₁₁)的另一端连接于T₁某次极绕组的b端；稳压管(Z₁₃)阳极连接于可控硅(SCR₁₀)的控制极，其阴极连接于电阻(R₁₅)和电容C₁₁的接点；二极管(D₁₄)的阴极连接于D₁₁的阴极，其阳极连接于电阻(R₁₅)和电容(C₁₁)的接点。

4.如权利要求3所述的电子调光镇流器，其特征在于在上述调光部分接入二极管(D₁₅)、电阻(R₁₆、R₁₇)、电容E₁₁构成预热缓起动电路，其中二极管(D₁₅)的阳极连接于上述调光部分三极管(Q₁₂)的基极，其阴极连接于电阻(R₁₆)的一端，电阻(R₁₆)的另一端与电阻(R₁₇)一端连接，R₁₇的另一端连接于T₁某次极绕组的b端；电容(E₁₁)的正极连接于电阻R₁₆和电阻R₁₇的接点，其负极连接于T₁某次极绕组的b端。

5.如权利要求3所述的电子调光镇流器，其特征在于在上述调光部分接入电阻(R₅)、光电耦合器(OP₁)，构成稳光电路，其中，OP₁的发光二极管端的阳极通过电阻(R₅)连接于镇流部分的桥式整流的正端，其阴极连接于桥式整流的负端； OP₁的光敏三极管的发射极连接于T₁某次极绕组的b端，其集电极连接于上述调光部分三极管(Q₁₂)的基极回路。

6.如权利要求3所述的电子调光镇流器，其特征在于在上述调光部分接入三极管(Q₁₃)、电阻(R₅、R₁₉、R₂₀)构成稳光电路。

7.如权利要求5所述的电子调光镇流器，其特征在于在稳光电路中的光电耦合器(OP₁)发光二极管两端并接电容(C₆)。

8.如权利要求6所述的电子调光镇流器，其特征在于在稳光电路中的电阻(R₂₀)两端并接电容(C₁₂)。

9.如权利要求7或8所述的电子调光镇流器，其特征在于设有由电流互感器(T₂)、二极管(D₁₂、D₁₃)，双向触发二极管(BD₁₁)，双向可控硅(TR₁)组成的故障保护电路，其中T₂初极接入镇流部分的谐振回路，T₂次极(为一个具有中心抽头的绕组，该中心抽头连接于T₁某次极绕组的b端)的一端连接于二极管(D₁₃)的阳极，另一端连接于D₁₂的阳极，D₁₃、D₁₂的阴极相连，并接于双向触发二极管(DB₁₁)的一端，DB₁₁的另一端连接于双向可控硅(TR₁)的控制极，TR₁的第一阳极连接于T₁某次级绕组的a端，TR₁的第二阳极连接于T₁某次级绕组的b端。

10.如权利要求9所述的电子调光镇流器，其特征在于设有由双向可控硅(TR₀₁)、双向触发二极管(BD₀₁)和电阻(R₀₁、R₀₂)组成的过压保护电路，其中，TR₀₁的第一阳极通过电阻(R₀₂)连接于滤波输出的一端，TR₀₁的控制极通过电阻(R₀₁)和双向触发二极管(BD₀₁)连接于滤波输出的同一端，TR₀₁的第二阳极连接于滤波输出的另一端。

11.如权利要求9所述的电子调光镇流器，其特征在于在镇流部分的滤波电路的两输出端之间接入压敏电阻(RV₀₁)。

12.如权利要求1所述的电子调光镇流器，其特征在于镇流部分的串联振荡镇流电路中的电容C₂、C₃串联后接于整流输出的正负之间，C₄、R₂并联一端接于C₂、C₃的接点，另一端接于M₁的漏极与M₂原极的接点。

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