CN1722929A - 一种应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，包括：滤波及整流电路，与市交流电源连接；频率控制及开关电路，包含有一个可控制频率及产生开关触发信号的集成电路块IC；输出电路，其输入端与频率控制及开关电路的输出端连接；调光信号处理电路，电路连接在滤波及整流电路的输出端和频率控制及开关电路的一输入端上；直流高压稳定电路，电路的输入端连接滤波及整流电路的输出端，输出端与频率控制及开关电路的输入端连接，反馈端与输出电路连接。由于采用的三个专用电路简易，元件较少，因此电子镇流器的成本下降，体积减少，加上调光性能稳定，容易推广应用，特别适合应用于一体化的紧凑型荧光灯。

Description

一种应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器

技术领域

本发明涉及一种荧光灯的调光装置，尤其是涉及一种应用普及的可控硅调光器对荧光灯进行稳定调光的荧光灯电子镇流器。

背景技术

人们很早就希望荧光灯能实现调光，比如象白炽灯一样应用普及的可控硅调相调光器进行调光，如图1所示。然而，由于荧光灯是一个非线性的并具有负阻特性的负载，使用普通可控硅调相调光器很难实现。随着电子镇流器技术的发展，应用可控硅调相调光器对荧光灯进行调光的技术近年来在一些专利文献和技术杂志上已有报导，在市场上也出现了一些相关的产品。但是，现有技术的产品都存在着如下缺点：当调光性能达到稳定、均匀和不闪烁时，则其构成的线路复杂、元件多、成本高、体积大，而难以推广应用；线路简单的产品在调光时则常会出现闪烁和调光不均匀，因此寻求更好的调光控制线路是荧光灯调光技术上发展的方向。

在中国专利号CN01269679.X中揭示了一种应用可控硅调相调光器调光的荧光灯，虽然此调光荧光灯可达到调相调光的目的，但在调光效果和性能上还存在一定的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种新颖的、应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，克服现有技术中线路复杂、元件多、成本高、体积大，而难以推广应用，或时常出现闪烁和调光不均匀等现象的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特点在于，包括：一滤波及整流电路，与市交流电源连接；一频率控制及开关电路，所述电路包含有一个可控制频率及产生开关触发信号的集成电路块IC，两个开关晶体管Q1、Q2及相应的电阻、电容元件；一输出电路，包括电感、电容，其输入端与所述频率控制及开关电路的输出端连接；一调光信号处理电路，所述电路连接在所述滤波及整流电路的输出端和所述频率控制及开关电路的一输入端上；一直流高压稳定电路，所述电路的输入端连接所述滤波及整流电路的输出端，输出端与所述频率控制及开关电路的输入端连接，反馈端与所述输出电路连接。

上述应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特点在于，还包括：控频负反馈电路，所述电路的输出端连接在所述频率控制及开关电路的IC-6上，输入端连接所述输出电路。

上述应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特点在于，所述调光信号处理电路包括一分压器和一压控振荡器，所述分压器由串联在一起的电阻R1、三极管Q3和电阻R4组成，所述压控振荡器由稳压管Z2、Z3、二极管D8，电阻R6、R7、R8，电容C9和连接集成电路块IC的接端组成。

上述应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特点在于，所述直流高压稳定电路由串联的二极管D6、D7和其中一端连接在所述二极管D6、D7中间的电容C19组成，另一端与所述输出电路连接。

上述应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特点在于，所述控频负反馈电路主要由两个串联的RC并联电路、R15、二极管D11和晶体管Z5组成，所述两个串联的RC并联电路为R16、C18和R17、C17，所述二极管D11、晶体管Z5、电阻R17、电容C17组成灯电流负反馈电路。

上述应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特点在于，所述集成电路块IC为L6574。

本发明的功效在于，由于采用的三个专用电路简易，元件较少，因此电子镇流器的成本下降，体积减少，加上调光性能稳定，容易推广应用，特别适合应用于一体化的紧凑型荧光灯。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为应用可控硅调相调光器对荧光灯进行调光时的电路连接线路示意图；

图2为本发明应用可控硅调相调光器的荧光灯电子镇流器的电路方框图；

图3为本发明调光应用可控硅调相调光器的荧光灯电子镇流器的电路原理图；

图4为在调光信号处理电路中应用三极管作非线性电阻时的调光相角与调光控频电压(图中指示1)及直流高压(图中指示2)的关系曲线；

图5为在调光信号处理电路中应用普通线性电阻时的调光相角与调光控频电压及直流高压的关系曲线；

图6是本发明应用可控硅调相调光器的荧光灯电子镇流器的另一滤波及整流电路图；

图7是本发明应用可控硅调相调光器的荧光灯电子镇流器的另一种调光信号处理电路图；

图8是本发明中调光信号处理电路在应用可控硅调相调光器的荧光灯的另一种应用实例的电路原理图。

具体实施方式

请参阅图2和图3，本发明的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器包括一滤波及整流电路1、频率控制及开关电路2、输出电路3、调光信号处理电路4和直流高压稳定电路5，其中：

滤波及整流电路1包括滤波元件、π形滤波器和桥式整流器，其输入端通过调光器与市交流电源连接，作用是滤去高频干扰电波及把输入的交流电压转换为直流脉动电压。如图6所示滤波及整流电路1还可以包括：电阻R18直接并在输入端上，电阻R19与电容串联后并在输入端上。挑选合适的电阻与电容可以改善调光的效果，也可使可调光荧光灯适用更多的可控硅调相调光器。

频率控制及开关电路2包含有一个可控制频率及产生开关触发信号的集成电路块IC，其型号为L6574，其输入端VS通过电阻R3连接到滤波及整流电路的输出端B，为IC提供工作电压。两个由场效应晶体管构成的开关晶体管Q1、Q2及相应的电阻、电容元件，其输入端连接到以下将要说明的直流高压稳定电路5的输出端，以产生可控制的高频电压。

输出电路3由电感、电容组成，其输入端与频率控制及开关电路的输出端OUT连接以产生谐振和加热荧光灯灯丝，保证灯管正常工作。

调光信号处理电路4，此电路是本发明的创新电路。它连接在滤波及整流电路的输出端和频率控制及开关电路的另一输入端IC-7上，以使进入集成电路块IC的调光控频电压越小，则集成电路块IC的工作频率越高。调光信号处理电路包括一由串联在一起的电阻R1、三极管Q3和电阻R4组成的分压器和一由稳压管Z2、Z3、二极管D8，电阻R6、R7、R8，电容C9组成的压控振荡器并连接集成电路块IC的接端IC-7组成。此分压器可以取得所需要的，急剧的非线性变化的调光相角与调光控频电压关系。调光信号处理电路4的采样点B为滤波及整流电路的输出端，并输出直流脉动电压，这个电压的有效值与可控硅调光器的相角成反比，即相角越大，电压有效值越小。经过电路的处理，相角越大时，控制频率的输出电压越小，进入集成电路块IC的调光控频电压越小，则集成电路块IC的工作频率越高。所以当相角变化时，灯的工作频率也相应改变，从而达到调光的目的。此电路的分压器中应用了一个三极管Q3，其目的是使相角与调光控频电压的关系曲线获得理想的状态。例如，在三极管Q3的基极上接上偏流电阻R2后，它便成为一个与B点的电压成非线性变化的电阻，电阻的急剧变化正是我们所需要的，可以实现不闪烁的均匀稳定的调光。

如图7所示调光信号处理电路4中的Q3除了用三极管外还可以是场效应管，使串联在一起的电阻R1、场效应管Q3和电阻R4组成的分压器可以得到所需要的，急剧的非线性变化的调光相角与调光控频电压关系，从而也可以调整到同样理想的状态。而在如图8所示的另一应用例中，调光信号处理电路4包括一由串联在一起的电阻R22、三极管Q3和电阻R24组成的分压器和一由稳压管Z2、Z3、二极管D7，电阻R25、R26、R27，电容C10组成的压控振荡器并连接集成电路块IC(型号为UBA2014)的接端IC-7及IC-15组成。该调光信号处理电路4能够稳定调光过程的工作状态，避免出现闪烁，更有效的改善调光效果。

直流高压稳定电路5的输入端连接滤波及整流电路的输出端，输出端与频率控制及开关电路2连接，为其提供稳定的直流高压，反馈端与输出电路3连接，把输出电路3的高频电能反馈到直流高压稳定电路5的储能电容器。直流高压稳定电路5由串联的二极管D6、D7和一其中一端连接在二极管D6、D7中间的电容C19组成，与输出电路连接以从C14的一端(见图3)取出高频能量并通过C19，再经D6整流后能量进入储能电容C4，从而避免灯的闪烁。

在一较佳实施例中，本发明的荧光灯电子镇流器还包括一控频负反馈电路6，它的输出端连接在频率控制及开关电路的IC-6上，输入端连接输出电路以当荧光灯的电流因调控而过急下降时，把灯电流的下降信号负反馈到控频集成电路块IC上。控频负反馈电路6是由两个串联的RC并联电路(即R16、C18和R17、C17)、R15、二极管D11和晶体管Z5组成。由R15、R16、R17、C17、C18组成的电路提供一电压给IC-6，以满足集成电路块IC所需的门槛电压，二极管D11、晶体管Z5、R17、C17组成灯电流负反馈电路。电路6通过电阻R15连接到集成电路块IC-VS和IC-10。当灯的电流因调控降而过急下降时，灯会出现闪烁，为此把灯电流的下降信号负反馈到控频IC上，从而防止闪烁的出现。

本发明所设计的是一个可应用于可控硅调相调光器的荧光灯电子镇流器，它可与荧光灯管结合组装成为一个一体化的荧光灯，也可以是独立的一个电子镇流器，在工作时与荧光灯进行连接后工作。不管是一体化的还是分离的，当需要进行调光时，则要在线路接上一个“可控硅调相调光器”才能进行调光，见图1所示。

本发明是应用调频调光方式而实现对荧光灯的调光，调频调光方式的原理是：由于荧光灯的工作电路中，必然要设置一个镇流电感器，对灯管工作起到镇流作用，以免电流过大而烧坏灯管。当工作频率升高时，电感器的感抗也升高，使通过灯管的电流下降，灯管的光通也跟着下降，从而实现灯的调光。

应用可控硅调相调光器对荧光灯进行调光是一个专门的技术，技术的最难点是当调光下降到中后期特别是荧光灯在接近熄灭之前，荧光灯会出现闪烁。为解决这个难题，经过实践和深入分析，发现这类型的闪烁是由于多种原因引起的，其一是应用调频调光方式，当调光进入后期时，由于直流高压下降到很低，灯管很难保持稳定地放电；其二是由于荧光灯是一个特殊的非线性负载，当与可控硅调相调光器进行配合使用时，在调光的中后期，输入到电子镇流器的电压波形会产生严重变形，甚至出现跳跃性的变形，这便出现灯管供电的不稳定而产生闪烁。根据以上分析和实践，解决方案采用三个技术措施。第一个技术措施是把调光相角与调光控频电压的变化关系，从缓慢变化关系改变为急剧变化的关系，即当相角增加时使调光控频电压更快地下降，亦即是使工作频率更快地上升，这样灯管电流下降更多，供电负载减轻，直流高压下降很少，因此，仍处于较高的直流电压。第二个措施是对电子镇流器中的直流高压进行高频能量反馈稳定，使在调光过程中的直流高压得到一定的补偿而提高。第三个措施是为防止由于调光过急时，使灯管的电流急剧下降产生谐振引起闪烁而设置的频率负反馈电路，以防止灯的闪烁。

为实现良好调光和防止灯的闪烁的上述三个措施，本发明采用了三个专用的电路。第一个专用电路是调光信号处理电路4，其目的是取得调光相角与调光控频电压的理想关系曲线。众所周知，经过可控调相调光器后输送给荧光灯的输入电压的波形是一个切相角波形，随着调光相角的增大，切相角也越大，则输入到荧光灯的有效电压值越少，因此调光相角与输入有效电压值是成反的比例关系。输入电压经过高频滤波和整流后(见图3中指示1)，在B点的电压是一个与输入电压波形相同，但只有正向的，频率提高1倍的电压。调光信号是从B点取样，B点的有效值电压是与调光相角成反比例的关系。B点的电信号通过R1、Q3和R4组成的分压器。Q3是一个三极管，接上偏流电阻R2后，在这里它便成为一个与B点的电压成非线性变化的电阻，电阻的急剧变化正是我们所需要的。在电阻R4上获得的分电压，经过电容C6的滤波后成为直流电压，这个电压进入到由Z2、R6、D8、R7、Z3、R8、C9和IC组成的压控振荡器中，产生对应于调光控频电压的频率，从而达到调频的目的。很明显控频电压值是与B点有效电压值成正比关系，也就是控频电压值与调相相角成反向的比例关系，即相角越大，控频电压值越小，IC的工作频率则越高，从而实现对荧光灯的变频调光。

现采用图3的本发明电路的电子镇流器，并配装了-15W荧光灯，并对此灯的调频特性进行测定，见图4所示，为在调光信号处理电路中应用三极管作非线性电阻时的调光相角与调光控频电压(图中指示1)及直流高压(图中指示2)的关系曲线。为了清楚地看出调光信号处理电路4中的Q3三极管在电路中成为一个非线性变化电阻的作用，我们把Q三极管换成一个开始时(调相角为23°)的等值一般线性电阻作实验，得出图5所示的结果。从图4可以看到，接近灯的熄灭时为130°，这时的控频电压(图3中M点)为0.2伏，而灯的直流高压仍高达190伏。但从在调光信号处理电路中应用普通线性电阻时的调光相角与调光控频电压及直流高压的关系曲线图5中得到，接近灯的熄灭时为120°，并且出现闪烁现象，这时的调光控频电压则仍高压0.9伏，而直流高压则降低到110伏。正由于这个时候直流高压下降太低，使得无法维持灯的燃点而出现闪烁。另外由于调光控频电压仍偏高，使得工作频率仍较低，这也不利于放电的维持，从而促进了灯的闪烁。从上分析可得出采用Q3三极管在电路中作为非线性电阻，对灯的防闪烁作用是有效的。为了获得更合适的调光控频电压曲线，必须对图3中的R2、R1、R4作调整。

第二个专用电路是直流高压稳定电路5，此电路由C19、D6及D7组成，高频反馈能源从电容C14的一端(见图3)引出，通过D6的整流后，能量补充于电解电容C4中，适当调整能量反馈量(即调整C19的电容量)可以使电解电容上的直流分压不会由于调光而下降得太快，对直流高压起到一定的稳定作用，从而减少了荧光灯的闪烁现象。

第三个专用电路是控制负反馈电路6。由于调光过快，亦即频率变化过快而引起的荧光灯闪烁可以应用负反馈方法进行解决，在此电路中，反馈信号的取样是从流经灯管的电流的急剧变化而获得，并把此电流变化转为电压的变化，而传送到IC中，使频率变化得到负的反馈。从图中可看到灯电流是流经D11、C17、R17和Z5，在R17上形成一个对应于电流值的直流电压值。R15、R16、R17和C17、C18组成一个适应IC所需的门槛电压，两个电压的叠加送到IC中，实现控频负反馈的作用。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变换，但这些相应的改变和变换都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于，包括：

一滤波及整流电路，与市交流电源连接；

一频率控制及开关电路，所述电路包含有一个可控制频率及产生开关触发信号的集成电路块IC，两个开关晶体管Q1、Q2及相应的电阻、电容元件；

一输出电路，包括电感、电容，其输入端与所述频率控制及开关电路的输出端连接；

一调光信号处理电路，所述电路连接在所述滤波及整流电路的输出端和所述频率控制及开关电路的一输入端上；

一直流高压稳定电路，所述电路的输入端连接所述滤波及整流电路的输出端，输出端与所述频率控制及开关电路的输入端连接，反馈端与所述输出电路连接。

2、如权利要求1所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于，还包括：

控频负反馈电路，所述电路的输出端连接在所述频率控制及开关电路的IC-6上，输入端连接所述输出电路。

3、如权利要求1或2所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述调光信号处理电路包括一分压器和一压控振荡器，所述分压器由串联在一起的电阻R1、三极管Q3和电阻R4组成，所述压控振荡器由稳压管Z2、Z3、二极管D8，电阻R6、R7、R8，电容C9和连接集成电路块IC的接端组成。

4、如权利要求3所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述的三极管Q3可为场效应管。

5、如权利要求1或2所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述直流高压稳定电路由串联的二极管D6、D7和其中一端连接在所述二极管D6、D7中间的电容C19组成，另一端与所述输出电路连接。

6、如权利要求1或2所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述控频负反馈电路主要由两个串联的RC并联电路、R15、二极管D11和晶体管Z5组成，所述两个串联的RC并联电路为R16、C18和R17、C17，所述二极管D11、晶体管Z5、电阻R17、电容C17组成灯电流负反馈电路。

7、如权利要求1所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述集成电路块IC为L6574。

8、如权利要求1所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述集成电路块IC为UBA2014。

9、如权利要求1所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述的滤波及整流电路1包括滤波元件、π形滤波器和桥式整流器，其输入端通过调光器与市交流电源连接。

10、如权利要求9所述的应用可控硅调光器调光的荧光灯电子镇流器，其特征在于：所述滤波及整流电路1还包括直接并联在输入端的电阻R18，以及与电容串联后再并联在输入端上的电阻R19。

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