CN2938698Y - 可调光的荧光灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型针对现有的荧光灯不能实现调光，因而造成某些场合的能源浪费和使用受限的问题，公开了一种与荧光灯配套的能调节荧光灯亮度，从而实现节能目的可调光的荧光灯电子镇流器，它主要由控制电路(1)、电压控制振荡器(2)、驱动电路(3)、半桥电路(4)组成，控制电路(1)的输入端接有调光装置(5)，控制电路(1)的输出端接电压控制振荡器(2)的输入端，电压控制振荡器(2)的输出接驱动电路(3)的输入，驱动电路(3)的输出接半桥电路(4)的输入，半桥电路(4)的一输出接荧光灯灯具。它解决了荧光灯的调光问题，且工作可能，节能效果好，进一步扩大了荧光灯的应用范围。

Description

可调光的荧光灯电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及一种照明器具，尤其是一种荧光灯中的电子镇流器，具体地说是一种可调光的荧光灯电子镇流器。

背景技术

荧光灯是一种非常普遍的照明方式，尤其在办公室和车间，而且在国内的应用越来越广泛。然而，与白炽灯相比，荧光灯的一个缺点就是很难实现亮度可调。究其主要原因是，要使灯管发光必须为灯管提供一个确定的最小电压来满足灯管的发光。如果提供的电压低于该电压的最小值，那么就不能满足灯管发光，灯管就会熄灭。所以，通过简单的改变供电电压来达到控制荧光灯的输出功率(如同白炽灯一样)一般是行不通的。

通常，荧光灯是由镇流器电路驱动的。最早的这种镇流器电路是电磁式的，然而电子固态镇流器电路近来变得受欢迎起来。这种电子镇流器是高效的开关电源方式的电子电路，拥有众多的优点，包括：提高整个系统的效率、提高每瓦特的流明输出和更长灯管寿命。但现有的荧光灯均不能像普通白炽灯一样调节照明亮度，这在一定程度上造成了能源的浪费，大大地限制了其应用范围。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的荧光灯不能实现调光，因而造成某些场合的能源浪费和使用受限的问题，设计一种与荧光灯配套的能调节荧光灯亮度，从而实现节能目的可调光的荧光灯电子镇流器。

本实用新型的技术方案是：

一种可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是它主要由控制电路1、电压控制振荡器2、驱动电路3、半桥电路4组成，控制电路1的输入端接有调光装置5，控制电路1的输出端接电压控制振荡器2的输入端，电压控制振荡器2的输出接驱动电路3的输入，驱动电路3的输出接半桥电路4的输入，半桥电路4的一输出接荧光灯灯具。

所述的控制电路1根据调光装置5的不同而不同，调光装置5输出的是变化的电压或电流信号时，控制电路1则为电压或电流控制电路，它由运放OP1、电阻R3-R7，电容C2和二极管D1构成，OP1的同相输入端接参考电压Vref当采用闭环方式时，该参考电压Vref直接从荧光灯管感应回路6获得，OP1的反相输入端通过R3接调光装置的输出，OP1的输出通过R5接OP2的同相输入端，R6和C1并接后亦接在OP2的同相输入端上，OP1的输出通过D1接电压控制振荡器2的触发控制端即Q3的栅极，OP2的输出接有由电容C2和电阻R7构成的滤波电路，D1的输出同时反馈接OP2；调光装置输出的是变化的频率信号，则控制电路1相应地为频率控制电路。

所述的电压控制振荡器2或为集成电路，或为由分离元件组成的电子线路，该电子线路由晶体管或场效应管Q1、Q2、Q3、电容C3、电阻R2构成。

所述的驱动电路3或为门电路，或为集成电路，或为分离元件电子电路，所述的分离元件电子电路由运放OP3、晶体管Q4和双稳态触发器FF构成，OP3的同相输入端接电压控制振荡器2的输出即Q2的漏极，Q2的漏极同时接Q4的漏极，Q4的栅极接OP2的接地端，Q4的源极接地，OP3的输出接触发器FF的触发输入端，触发器FF的两个输出Q、Q’接半桥电路。

所述的半桥电路4或为门电路，或为集成电路，或为分离元件电子电路，所述的分离元件电子电路由晶体管或场效应管Q5、Q6和电感L1构成，Q5的漏极接电源，Q6的源极接地，Q5、Q6的栅极分别接FF的两个输出Q、Q’，Q5源极与Q6的漏极连接后接L1的一端，L1的另一端接荧光灯管电源。

所述的调光装置5或为电位器，或为波段开关，或为电子控制开关，或为无线遥控装置，它向控制电路1提供变化了的电压信号、电流信号或频率信号。

在半桥电路4和控制电路1之间连接有感应回路6，半桥电路4的另一输出接感应回路6的输入，感应回路6的输出接控制电路1的参考电压端。

所述的感应回路6由电阻R8构成，R8的一端接半桥电路4的感应输出端即Q6的感应输出端，也即Q6的源极，另一端接地，感应电路的输出从R8和Q6源极的连接点引出接控制电路1的参考电压输入端，即OP1的同相输入端。

本实用新型的有益效果：

从一个较进步的方面看，目前的发明提供的荧光灯亮度控制电路包括一个电子镇流器，组成：(a)从调光装置上获得一个可调电压的电路；(b)通过比较输入电压值而产生对应脉宽脉冲的比较器电路；(c)根据该脉冲的脉宽积分该脉冲产生波峰电压的积分电路；(d)滤掉上述波峰电压的低通滤波器电路；(e)将滤波后电压转换成同频的电流的转换电路；(f)由该电流产生开关信号驱动镇流器的发生电路。

依然从一个较进步的大方面看，目前的发明给出了一个荧光灯，组成：气体发光管，点亮发光管的电子镇流器，和提供灯管亮度可调的电路，这里亮度可调的电路包括：从供电线上获得一个可调电压的电路，和根据该可调电压电子镇流器产生对应的开关频率的电路。

从另一个较进步的大方面看，提供对荧光灯亮度控制的方法包括：从供电线上获得一个可调电压的电路，和根据该可调电压电子镇流器产生对应的开关频率的电路。

扩大了荧光灯的应有范围，如可用于路灯照明。

使荧光灯的节能效果得到进一步的提高。

附图说明

图1是本实用新型电原理框图。

图2是本实用新型的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、2所示。

一种可调光的荧光灯电子镇流器，它主要由控制电路1、电压控制振荡器2、驱动电路3、半桥电路4组成，其中：控制电路1的输入端接有调光装置5，控制电路1的输出端接电压控制振荡器2的输入端，电压控制振荡器2的输出接驱动电路3的输入，驱动电路3的输出接半桥电路4的输入，半桥电路4的一输出接荧光灯灯具，如图1所示。在半桥电路4和控制电路1之间还可连接一感应回路6，其中前述的半桥电路4的另一输出接感应回路6的输入，感应回路6的输出接控制电路1的参考电压端。感应回路6由电阻R8构成，R8的一端接半桥电路4的感应输出端即Q6的感应输出端，也即Q6的源极，另一端接地，感应电路的输出从R8和Q6源极的连接点引出接控制电路1的参考电压输入端，即OP1的同相输入端。

控制电路1可根据调光装置5的不同采用不同的控制电路，当调光装置5输出的是变化的电压或电流信号时，控制电路1则为电压或电流控制电路，此时它可由运放OP1、电阻R3-R7，电容C2和二极管D1构成，OP1的同相输入端接参考电压Vref当采用闭环方式时，该参考电压Vref直接从荧光灯管感应回路6获得，OP1的反相输入端通过R3接调光装置的输出，OP1的输出通过R5接OP2的同相输入端，R6和C1并接后亦接在OP2的同相输入端上，OP1的输出通过D1接电压控制振荡器2的触发控制端即Q3的栅极，OP2的输出接有由电容C2和电阻R7构成的滤波电路，D1的输出同时反馈接OP2，如图2所示；当调光装置输出的是变化的频率信号，则控制电路1相应地为频率控制电路(可采用现有的常规教科书中的频率控制电路加以实现)。

电压控制振荡器2可采用集成电路，也可由如图2中所示的由分离元件组成的电子线路，它由晶体管或场效应管Q1、Q2、Q3、电容C3、电阻R2构成。

驱动电路3既可采用常规门电路，也可采用集成电路，还可采用如图2中所示的由分离元件组成的电子电路，它由运放OP3、晶体管Q4和触发器FF构成，OP3的同相输入端接电压控制振荡器2的输出即Q2的漏极，Q2的漏极同时接Q4的漏极，Q4的栅极接OP2的接地端，Q4的源极接地，OP3的输出接触发器FF的触发输入端，FF的两个输出Q、Q’接半桥电路。

半桥电路4既可为常规门电路，也可为集成电路，还可为由分离元件组成的电子电路，它由晶体管或场效应管Q5、Q6和电感L1构成，Q5的漏极接电源，Q6的源极接地，Q5、Q6的栅极分别接FF的两个输出Q、Q’，Q5源极与Q6的漏极连接后接L1的一端，L1的另一端接荧光灯管电源。

调光装置5可采用多种形式，如电位器、波段开关、电子控制开关、无线遥控装置等，它向控制电路1提供变化了的电压信号、电流信号或频率信号。图1中所采用调光装置是由电阻R1和电位器Rt串接构成的电压调光装置。

本实用新型的工作原理为：

根据目前的发明来看，为荧光灯提供亮度控制的电路：从調光装置上获得一个可调电压的电路；驱动荧光灯的电子镇流器电路，该镇流器能根据输入电压值改变其输出开关信号的频率。

采用上述电路，并不降低供电电源的平均电压，这样供电电压低于点亮灯管所需的最低电压值的情况就不会出现。

更合适的亮度控制方法包括：(a)根据输入电压值产生对应脉宽的脉冲；(b)根据该脉宽，通过积分该脉冲得到一电压值；(c)产生一个开关信号驱动镇流器，该开关信号的开关频率根据上面积分电压值产生。

积分的电路也许会产生一个波峰电压，然后通过一个低通滤波器获得适合的滤波电压。

开关信号发生电路可以由滤波电压转换成同频的电流电路组成。

脉宽产生电路可以由比较器电路组成，该比较器将输入电压值与某个参考电压比较产生方波脉冲。

更合适的亮度控制不是开环控制就是闭环控制的，比如后者，就需要监测灯管的电流反馈到开关信号产生电路。

从一个较进步的方面看，目前的发明提供的荧光灯亮度控制电路包括一个电子镇流器，组成：(a)从調光装置上获得一个可调电压的电路；(b)通过比较输入电压值而产生对应脉宽脉冲的比较器电路；(c)根据该脉冲的脉宽积分该脉冲产生波峰电压的积分电路；(d)滤掉上述波峰电压的低通滤波器电路；(e)将滤波后电压转换成同频的电流的转换电路；(f)由该电流产生开关信号驱动镇流器的发生电路。

本实用新型的核心性于典型的负反馈闭环调节回路。控制变量是调光信号，即调光端DIM上的电压信号，系统负贲是气体放电灯，受控变量是灯的平均功率，反馈变量是正比于灯平均功率的电压信号，即Isense端上的电压。调光控制信号DIM与反馈信号Isense比较，内部的误差放大器根据此误差电压产生相应的误差电流，送入压腔振荡器，由此产生某个振荡频率，从而在驱动端Q、Q’产一不交叠的方波信号，分别驱协半桥式逆变电路的高端和低端功率MOS管Q5，Q6，从而使逆变器主回路中的电感对应了某个阻抗，此阻抗就决定了灯电流。因此调光控制与稳态控制的机理就是通过调节频率来改变阻抗，从而达到调光与稳定电流的目的。

本实用新型采用功率闭环控制的原因在于，可以使调光过程更线性，并且在任意亮度能保持稳定的电流，而不致于在供电波动或低温情况下产生自熄现象。

本实用新型的反馈变量是灯管平均功率，而灯电压是由灯管决定的，是不可受控的，事实上，系统真正调节的是灯电流，而将灯电流与灯电压相乘可以实现灯电流的可变增益放大，从而提高了系统反馈信号的信噪比，以达到深度调光的目的。由于灯电压与灯电流相乘代表了灯管的平均功率，因而可以将本系统视为灯管平均功率反馈。

由于电子镇流器的功耗是固定的，调光时变化的是灯的功率，灯的功率变化是跟随灯的亮度变化而变化的，即光灯的亮度减弱到点50％时，灯的功耗也会差不多降低频50％(不同的灯会略有差异)。

同时由于调光时改变的是灯管的电流，因此，灯管在调光时是工作在非额定的电流，这有利于提高灯管的正常工作寿命。

Claims (8)

1、一种可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是它主要由控制电路(1)、电压控制振荡器(2)、驱动电路(3)、半桥电路(4)组成，控制电路(1)的输入端接有调光装置(5)，控制电路(1)的输出端接电压控制振荡器(2)的输入端，电压控制振荡器(2)的输出接驱动电路(3)的输入，驱动电路(3)的输出接半桥电路(4)的输入，半桥电路(4)的一输出接荧光灯灯具。

2、根据权利要求1所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是所述的控制电路(1)根据调光装置(5)的不同而不同，调光装置(5)输出的是变化的电压或电流信号时，控制电路(1)则为电压或电流控制电路，它由运放OP1、电阻R3-R7，电容C2和二极管D1构成，OP1的同相输入端接参考电压Vref(当采用闭环方式时，该参考电压Vref直接从荧光灯管感应回路6获得)，OP1的反相输入端通过R3接调光装置的输出，OP1的输出通过R5接OP2的同相输入端，R6和C1并接后亦接在OP2的同相输入端上，OP1的输出通过D1接电压控制振荡器(2)的触发控制端，即Q3的栅极，OP2的输出接有由电容C2和电阻R7构成的滤波电路，D1的输出同时反馈接OP2；调光装置输出的是变化的频率信号，则控制电路(1)相应地为频率控制电路。

3、根据权利要求1所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是所述的电压控制振荡器(2)或为集成电路，或为由分离元件组成的电子线路，该电子线路由晶体管或场效应管Q1、Q2、Q3、电容C3、电阻R2构成。

4、根据权利要求1所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是所述的驱动电路(3)或为门电路，或为集成电路，或为分离元件电子电路，所述的分离元件电子电路由运放OP3、晶体管Q4和触发器FF构成，OP3的同相输入端接电压控制振荡器(2)的输出即Q2的漏极，Q2的漏极同时接Q4的漏极，Q4的栅极接OP2的接地端，Q4的源极接地，OP3的输出接触发器FF的触发输入端，触发器FF的两个输出Q、Q’接半桥电路。

5、根据权利要求1所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是所述的半桥电路(4)或为门电路，或为集成电路，或为分离元件电子电路，所述的分离元件电子电路由晶体管或场效应管Q5、Q6和电感L1构成，Q5的漏极接电源，Q6的源极接地，Q5、Q6的栅极分别接FF的两个输出Q、Q’，Q5源极与Q6的漏极连接后接L1的一端，L1的另一端接荧光灯管电源。

6、根据权利要求1所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是所述的调光装置(5)或为电位器，或为波段开关，或为电子控制开关，或为无线遥控装置，它向控制电路(1)提供变化了的电压信号、电流信号或频率信号。

7、根据权利要求1所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是在半桥电路(4)和控制电路(1)之间连接有感应回路(6)，半桥电路(4)的另一输出接感应回路(6)的输入，感应回路(6)的输出接控制电路(1)的参考电压端。

8、根据权利要求7所述的可调光的荧光灯电子镇流器，其特征是所述的感应回路(6)由电阻R8构成，R8的一端接半桥电路(4)的感应输出端即Q6的感应输出端，也即Q6的源极，另一端接地，感应电路的输出从R8和Q6源极的连接点引出接控制电路(1)的参考电压输入端，即OP1的同相输入端。

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