TW200812436A - Electronic ballast and method for driving fluorescent lamp - Google Patents

Description

20870twf.doc/006 200812436

λ. λ. \y ν/ ν/ \)D 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電子安定器，特別關於一種利用 了受工作週期之脈I调變訊號驅動榮光燈之電子安定器。 【先前技術】 從古自今，照明一直是日常生活中 —^ ----. 丨叫W卫文昧 題。而自從愛迪生發明了電燈之後，燈源設備的演進也進 入了一個嶄新的里程碑。以目前來說，燈源有小至半導體 的發光二極體，大至街道上隨處可見的霓虹燈。這些林林 總總的光源，也使世界增添了更多的色彩。 在眾多的光源設備中，螢光燈是最常見的光源設備。 無論是-般的家庭或是辦公大樓，各種賴_是使用營 =燈作為照明設備。一般來說，螢光燈需要配置電子安定 為來提高發光效率及增加燈管的使用壽命。 3清參照目1，習知之電子安定器具有諧振槽1〇〇主要 疋用來驅動螢光燈102。在螢光燈預熱時，習知之帝子安 H中的職槽_會接收具有固u作週期(ti)= :㈣號Kb並藉由調整脈寬調變訊號K1之操作 =脈寬調變訊號K1之操作頻率由高頻變化至較低頻， 1螢光燈。習知之電子安定器之諧振槽接收 如虎幻後，藉由電容器Cs和電感器Ls 二 號II來驅動螢光燈102發光。 I生弦波驅動訊 〜如上述’習知之電子安定器乃採用固^作週期之 見调變訊號，將會產生 20870twf.doc/006 200812436 容易導致電子安定器内部元件燒毀。 再者，一般的建築物内，不會只配置一根燈管。以辦 公大樓為例，由於其照明的需求量非常大，既此會配置大 量的螢光燈來照明。當這些螢光燈被啟動時，瞬間會有大 量的電流湧入電子諧振槽100内。而諧振槽100在剛啟動 的瞬間，由於脈寬調變訊號K1之操作頻率為高頻，因此 電容器Cp呈高頻低阻抗，所以幾乎所有的驅動電流II都 會流經電容器Cp，而可能燒毀電容器Cp。 因此，如何提供一種電子安定器，可避免上述之問 題，乃為現今重要課題。 【發明内容】 鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種電子安定器， 用來驅動螢光燈，能夠在預熱階段限制電流的大小，以避 免元件的損毀。 從另一觀點來看，本發明提供一種螢光燈之驅動方 法，能夠利用控制脈寬調變訊號的工作週期，來控制初始 電流的大小。 本發明所提供的電子安定器，用以驅動一螢光燈，電 子安定器包括一脈寬調變單元和一電源轉換單元。其中， 脈寬調變單元用以產生一脈寬調變訊號，且當螢光燈預熱 時，脈寬調變訊號之工作週期係隨時間而變動。電源轉換 單元乃依據脈寬調變訊號產生一驅動訊號，以驅動該螢光 燈。 另外，本發明所提供的螢光燈之驅動方法，包括當螢 20870twf.doc/006 200812436 光燈預熱時，產生一工作週期會隨昉 ^ 訊號，並且依據此脈寬調變訊號而二=變動的脈寬調變 光燈發光。 驅動訊號驅動螢 在本發明的實施例中，脈寬調變訊 从 時間而變長。而當螢光燈正常工作時，二:週期會隨 作週期會維持固定。 、調文汛號的工 如上所述，由於脈寬調變訊號的工 變動。因此，本發明可以縮減脈寬調變訊^間而 作週期l丨在㉝始時流經電子安定器^電=，的工 為讓本發明之上述和其他g的、特微/二"'u 易僅’下文特舉較佳實施例，並物更明顯 明如下。 〇所附圖式，作詳細說 【實施方式】 定哭示為依照本發明之一較佳實施例的-種電子安 2 〇 〇，用以驅21 °請蒼照W t實施例之電子安定器 202和-電源轉拖，燈’電子安定器包括—脈寬調變單元 熱時，脈1^^21()。林實_巾，光燈在預 期會隨著時間;所產生之脈寬調變訊號的工作週 電路:單元具有脈寬調變_和驅動 動電路則是將變120„4用以產生脈寬調變訊號。而驅 ^ 、、見調變汛號放大後，再送至電源轉換單元 Ζ- 1 U ° ig- J：rv J >nr I , 原轉換單元210即可依據脈寬調變單元2〇2 之脈九调變訊號而產生驅動訊號，以驅動螢光燈 200812436 r ι-νυ-νυ5 20870twf.doc/006 222發光。在本發明的實施例中，螢光燈222例如是螢光 燈管等照明設備，本發明並不作任何限制。 電源轉換單元210包括一具有複數個功率開關之開關 模組214和一諧振槽216。當電源轉換單元21〇接收了脈 覓調變單元202所產生之脈寬調變訊號時，開關模組214 則依據驅動電路206的輸出而決定是否導通，以產生一方 波控制訊號給諧振槽216，而詳細的工作原理以下會有進 一步的說明。另外，當開關模組214輪出方波控制訊號給 諧振槽216時，諧振槽216就可以依據此方波控制訊號產 生弦波的驅動訊號來驅動螢光燈222發光。 另外，電子安定器200更可包括一電源電路224和一 偵測模組230。其中，電源電路224可供應穩定直流電源 至脈覓调變為204 ’使其產生脈寬調變訊號。偵測模組230 用以偵測螢光燈222的工作電流和工作電壓，並將產生一 偵測結果給脈寬調變單元202。藉此，脈寬調變單元202 即可依據偵測模組230的輸出以調整是否輸出脈寬調變訊 號，以使螢光燈在不正常工作情況下，達到保護之功效。 在本貫施例中’彳貞測模組230包括_電壓彳貞測電路 232、一電流偵測電路234以及一保護電路236。其中，電 壓偵測電路用以偵測螢光燈222的工作電壓，電流偵測電 路234用以偵測螢光燈222的工作電流，以判斷螢光燈222 是否正常工作。 當電壓偵測電路23 2偵測到螢光燈222無法正常工作 時，其輸出會高於一預定準位，此時保護電路236會輸出 8 20870twf.doc/006 200812436 A. w w Vf vJ 5 偵測訊號給脈寬調變單元2〇2，、丄 號。當然，電壓偵測電路亦可偵二;止:::寬調變訊 時，輸出偵測訊號至脈寬調變嚴-1 ^;預定準位 調變訊號。 兀02，以停止輪出脈寬 圖3繪示為依照本發明之一 定器之電路圖。請參照圖3，電源^^例的—種電子安 腳TP1和TP2耦接至一穩定命源、，彳 2包括了具有接 從接腳m和TP2輸入至電^電路電ϋ。當電源 流結構304 ’然後輸出至穩壓電路3〇6及功二:式整 另外，穩壓電路3〇6的輸出輕接至脈寬調二了。 脈寬調變器308即可依據穩壓電路3〇6的輪η 〇8二 貫施例中，此輸出為-直流電壓），而輸出工作週 變動之脈寬織城。絲婦㈣8輸出脈寬調^^ 至驅動電路310，使驅動電路310可依攄 又汛唬 切換功率開關312，以產生方波依據脈Μ變訊號來 在本實施例中，功率開關312係耦接至整流電路314 和共振槽電路316。從圖3可以得知，共振槽電路316可 以由電容Cs和電感Ls組成，將功率開關輸出的方波訊號 轉換成弦波驅動訊號，並從接腳CON1輸出。 接腳CON1透過電容Cp _接至接腳c〇N2，二者共 同耦接至一螢光燈(未繪示）的兩端。藉此，共振槽電路316 的輸出就可以透過接腳CON1和CON2來驅動榮光燈發

光0 且X 另外，在本實施例中，接腳CON2還耦接至一電流偵 200812436 * χ v/v yjyj5 20870twf.doc/006 測電路318和電壓偵測電路320。其中，電流偵測電 8 和電壓偵測電路320是透過接腳CON2， 工作電流和工作電壓。當螢光燈無法正常工作時，合:致 工作電流和電壓發生變化。當電流偵測電路318 測電路320其中任一偵測到螢光燈無法正常工 電路322將轉換摘測訊號PRT的狀態，使得脈^調= 308停止產生脈寬調變訊號。 δ°艾°口 在本實施例中，當脈寬調變器3〇8 PRT為高態時，代表螢光燈是正常工作，反之 到則侧卿u PRT為低態時，絲㈣燈料/二二 此時將停止產生脈寬調變訊號。 雷本實施例中’同時配置有電流_電路318和 ^债測電路320，然而本發明並不以此為限。在，的 3^8用了降低製造的成本，可以僅配置電流_電路 318和乾壓偵測電路320二者其中之一。 〜圖41 會示為依照本發明之—較佳實施例的-種電子安 疋器啟動縣燈之示麵。請參_ 4，在本發明中，一 工作週期晴間變動的脈寬調變訊號Μ會由例如圖 變ΐιΓί，單元202產生出來。在本發明中，脈寬調 命细σ疋用來控制例如圖3中的功率開關312。當脈 ^能艾成^2在工作週期時，功率開關312呈現導通的 :當脈寬調變訊號Κ2不處於工作週期時，功率開 、/lii丨疋斷路的狀態。藉此，功率開關312就可以輸出方 波控制訊號。 阳刀 ^^5 20870twf.d〇c/〇〇5 200812436 從圖4可IX很清楚地看到，脈寬調變訊號K2的工作 ^月在Ϊ始時比較小，因此，功率開關312導通的時間也 八一藉b即可限制初始電流流過的量，以避免電容哭 =始操，此時，電容_呈高頻低阻f二: 十^㈣的增加’脈寬調變訊號K2的卫作週期也 長麵勞光燈222穩定工作後，脈寬調變訊號 K2的工作週期就可以維持固定。 ㈣的電子安定器在初始操作下’由於流經 = ，經由電容器Cs和電感器Ls的作用，對於市 % y源將會產生十分崎的魏影響H由於本發明 :以限制初始電流的大小，因此流經過電容器Cs和電感 益L S的初始電流有限，使得譜波的影響能有效地被抑制。 _此外’於本實施例中，當發光燈預熱時，脈寬調變單 =2〇2所產生之脈寬調變訊號的頻率亦隨著時間，由高頻 ’交，頻，以翻軟啟動之功效，並且在$光燈正常工作時，、 脈寬調變訊號之頻率則維持固定值。 圖5綠示為依照本發明之一較佳實施例的一種榮光燈 之驅動方法的步驟絲圖。本實施狀縣燈之驅動方法 可應用於上顧2 _之電子妓器。軸方法包括下 =步驟：如步驟S51〇所述，當營光燈預熱時，提供一脈 ^調變訊號，而此脈寬調變訊號的工作週期會隨時間變 ^例如工作週期由小變大’其中，此脈寬調變訊號哪 由上述之脈寬調變單元2〇2所提供，另外，當螢光燈正^ 工作時，此脈寬調變訊號之工作週期則為固定值。 200812436 ^ X 20870twf.doc/006 接著，如步驟S520所述’電源轉換單元210依據脈寬 調變訊號而產生弦波驅動訊號用來驅動螢光燈。 再者，如步驟S530所述，藉由偵測單元<230偵測螢 光燈的工作電壓和工作電流’以判斷螢光燈是否正常工 作。再如步驟S540所述，當螢光燈無法正常工作時，則 停止輸出脈寬調變訊號，以達到保護之功效。 此外，於本實施例中，步驟510更可包括下列子步驟， 在螢光燈預熱時，脈寬調變訊號之頻率亦可隨著時間，由 高頻變低頻，以達到軟啟動之功效，益且當螢光燈穩定工 作時，脈寬調變訊號之頻率則維持固定值。 步驟520更包括下列子步驟·放大原始的脈寬調變訊 號，接著’依據放大後之脈寬調變訊號而產生一方波控制 sfl號’以及依據此方波控制訊號產生弦波之驅動訊號來驅 動螢光燈發光。 ~ 綜上所述，由於本發明可以產生具有工作週期隨時間 變動的脈寬調變訊號，因此本發明可以限制初始電流的^ 小。藉此，本發明不但可以避免元件在初始操作時承受較 大電流，更能有效地抑制諧波成份所帶來的影響。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之= 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪示為習知之電子安定器啟動螢光燈之示意圖。 20870twf.doc/006 200812436 圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種電子安 定器之電路方塊圖。 圖3繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種電子安 定器之電路圖。 圖4繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種電子安 定器啟動螢光燈之示意圖。 圖5繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種螢光燈 之驅動方法的步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :諧振槽 102 :螢光燈 200 :電子安定器 202 ··脈寬調變單元 204、308 :脈寬調變器 206、310 :驅動電路 210 :電源轉換單元 214 :開關模組 216 :諧振槽 222 :螢光燈 224、302 :電源電路 230 :偵測模組 232 :電壓偵測電路 234 :電流偵測電路 236 :保護電路 20870twf.doc/006 200812436 304 :橋式整流結構 306 :穩壓電路 312 :功率開關 314 :整流電路 316 :共振槽電路 318 :電流偵測電路 320 :電壓偵測電路 322 :保護電路 tl :工作週期 ΚΙ、K2 :脈寬調變訊號 II :驅動訊號 PRT :偵測訊號

Cs、Cp :電容器

Ls :電感器 TP1、TP2、CONI、CON2 :接腳 S510〜S540 :本實施例之螢光燈之驅動方法的步驟流

Claims (1)

1. 20870twfdoc/006 200812436 十、申請專利範圍： 1 · 一種電子安定器，用以驅動一螢光燈，該電子安定 器包括： 一脈寬調變單元，用以產生一脈寬調變訊號，且當該 螢光燈預熱時，該脈寬調變訊號之工作週期係隨時間而變 動；以及 一電源轉換單元，依據該脈寬調變訊號產生一驅動訊 万虎’以驅動該榮光燈。 2·如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中該 脈寬調變訊號之工作週期(Duty cycle)係隨時間由小至大。 3·如申請專利範圍第1項所述之電子安定器，其中當 ，螢光燈正常工作時，該脈寬調變訊號之〜^期維= 疋。 μ ψ料職㈣1項親之電子衫i，其中告 μ螢光燈預熱時’該脈寬調變訊號之頻率隨時間而變動: 5. 如申請專利範圍第4項所述 脈寬調變訊號之頻率隨時間由高變低心其中韵 6. 如申請專利範圍第丨項所述之電子 脈寬調變單元係包括·· 為，/、中該 —脈寬調變器，係產生該脈寬調變訊銳 =動電路’係接收該脈寬調變訊號，並 如虎加以放大後，送至該電源轉換單元。嫌見调 λ如申請專利範圍第6項所述之。 /原轉換單元係包括： 疋裔，其中電 20870twf.doc/006 200812436 一二開具有複數個功率開關，該開關模組接收 二壓及該脈寬調變訊號’且依據該脈寬調變 磁，將該輸入電壓轉成一方波訊號；以及 驅動==第7項所述之電子安定器，其中該 左=申請專利_第7項所述之電子安定器 二，·:週期時’部儉之該些功率開關為導通，當二工二 1’Λ其^㈣糊麵，以產生财波= 流，、係用以偵測該營光燈之工作電壓和工作電 止燈無法正常卫作時’則使該脈寬調變單元停 輸出该脈X調變訊號。 該括專利範圍第1G項所述之電子安^器，其中 及 測電路’用以偵測該螢光燈之工作電壓； 冤机偵测電路，用以偵測該螢光燈之工作電流；以 電路之榦f電路’用以接收該電壓_電路和該電流偵測 調變單元。亚且依據其輸出而產生該偵測訊號至該脈寬 當該電I明專利範圍第η項所述之電子安定器，其中 i 、測電路之輪出低於或高於一預定準位時，該保 護電路產生該偵測訊號。 13·如申請專利範圍第項所述之带 當該電流制電路之輸出低於或高於=安定器，其中 護電路產生該偵測訊號。、現又準位時，該保 I4·如申請專利範圍第ί項所述之電子〜 〜電源電路，用以產生電源給該脈寬調變^定器’更包括 15·如申請專利範圍第丨項所述之 = 包括-電容器，其係與該螢光燈並聯。*疋器，射更 16· —種螢光燈之驅動方法，句丼π ^當該螢光燈預熱時，提供—^ 碉變訊號之工作週期隨時間而變動；以及k Μ脈見 燈。依據該脈寬調變訊號而產生—驅動訊號來驅動該螢光 法 ===第16項所述之榮光燈之驅動方 :t二Λ 作周期隨時間由小至大。 法 圍第16項所述之登光燈之駆動方 期維i固Ϊ光燈正吊工作時，使該脈寬調變訊號之工作週 法，L9tH專利範圍第16項所述之榮光燈之驅動方 二中二足调變訊號之頻率隨時間而由高變低。 法，更辄圍帛16項所述之螢光燈之驅動方 去，更包括下列步驟： 田口玄螢光燈正系工作時，使該脈寬調變訊號之頻率維 17 20870twf.doc/006 200812436 a a v/ vy v/ v/5 持固定。 21. 如申請專利範圍第16項所述之榮光燈之驅動方 法，其中產生該脈寬調變訊號之步驟，包括下列步驟： 偵測該螢光燈的工作電壓和工作電流以判斷該螢光燈 是否正常工作；以及 當偵測該螢光燈無法正常工作時，則禁能該脈寬調變 訊號。 22. 如申請專利範圍第16項所述之螢光燈之驅動方 法，其中提供該脈寬調變訊號之步驟，更包括下列步驟： 放大該脈寬調變訊號。 23. 如申請專利範圍第16項所述之螢光燈之驅動方 法，其中驅動該螢光燈之步驟，更包括下列步驟： 依據該脈寬調變訊號而產生一方波訊號；以及 將該方波訊號轉成弦波之驅動訊號。 18