應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器的製作方法
2023-05-03 07:59:31 1
專利名稱：應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種螢光燈的調光裝置，尤其是涉及一種應用普及的可控矽調光器對螢光燈進行穩定調光的螢光燈電子鎮流器。
背景技術：
人們很早就希望螢光燈能實現調光，比如象白熾燈一樣應用普及的可控矽調相調光器進行調光，如圖1所示。然而，由於螢光燈是一個非線性的並具有負阻特性的負載，使用普通可控矽調相調光器很難實現。隨著電子鎮流器技術的發展，應用可控矽調相調光器對螢光燈進行調光的技術近年來在一些專利文獻和技術雜誌上已有報導，在市場上也出現了一些相關的產品。但是，現有技術的產品都存在著如下缺點當調光性能達到穩定、均勻和不閃爍時，則其構成的線路複雜、元件多、成本高、體積大，而難以推廣應用；線路簡單的產品在調光時則常會出現閃爍和調光不均勻，因此尋求更好的調光控制線路是螢光燈調光技術上發展的方向。
在中國專利號CN01269679.X中揭示了一種應用可控矽調相調光器調光的螢光燈，雖然此調光螢光燈可達到調相調光的目的，但在調光效果和性能上還存在一定的不足。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種新穎的、應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，克服現有技術中線路複雜、元件多、成本高、體積大，而難以推廣應用，或時常出現閃爍和調光不均勻等現象的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特點在於，包括一濾波及整流電路，與市交流電源連接；一頻率控制及開關電路，所述電路包含有一個可控制頻率及產生開關觸發信號的集成電路塊IC，兩個開關電晶體Q1、Q2及相應的電阻、電容元件；一輸出電路，包括電感、電容，其輸入端與所述頻率控制及開關電路的輸出端連接；一調光信號處理電路，所述電路連接在所述濾波及整流電路的輸出端和所述頻率控制及開關電路的一輸入端上；一直流高壓穩定電路，所述電路的輸入端連接所述濾波及整流電路的輸出端，輸出端與所述頻率控制及開關電路的輸入端連接，反饋端與所述輸出電路連接。
上述應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特點在於，還包括控頻負反饋電路，所述電路的輸出端連接在所述頻率控制及開關電路的IC-6上，輸入端連接所述輸出電路。
上述應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特點在於，所述調光信號處理電路包括一分壓器和一壓控振蕩器，所述分壓器由串聯在一起的電阻R1、三極體Q3和電阻R4組成，所述壓控振蕩器由穩壓管Z2、Z3、二極體D8，電阻R6、R7、R8，電容C9和連接集成電路塊IC的接端組成。
上述應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特點在於，所述直流高壓穩定電路由串聯的二極體D6、D7和其中一端連接在所述二極體D6、D7中間的電容C19組成，另一端與所述輸出電路連接。
上述應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特點在於，所述控頻負反饋電路主要由兩個串聯的RC並聯電路、R15、二極體D11和電晶體Z5組成，所述兩個串聯的RC並聯電路為R16、C18和R17、C17，所述二極體D11、電晶體Z5、電阻R17、電容C17組成燈電流負反饋電路。
上述應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特點在於，所述集成電路塊IC為L6574。
本發明的功效在於，由於採用的三個專用電路簡易，元件較少，因此電子鎮流器的成本下降，體積減少，加上調光性能穩定，容易推廣應用，特別適合應用於一體化的緊湊型螢光燈。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1為應用可控矽調相調光器對螢光燈進行調光時的電路連接線路示意圖；
圖2為本發明應用可控矽調相調光器的螢光燈電子鎮流器的電路方框圖；圖3為本發明調光應用可控矽調相調光器的螢光燈電子鎮流器的電路原理圖；圖4為在調光信號處理電路中應用三極體作非線性電阻時的調光相角與調光控頻電壓(圖中指示1)及直流高壓(圖中指示2)的關係曲線；圖5為在調光信號處理電路中應用普通線性電阻時的調光相角與調光控頻電壓及直流高壓的關係曲線；圖6是本發明應用可控矽調相調光器的螢光燈電子鎮流器的另一濾波及整流電路圖；圖7是本發明應用可控矽調相調光器的螢光燈電子鎮流器的另一種調光信號處理電路圖；圖8是本發明中調光信號處理電路在應用可控矽調相調光器的螢光燈的另一種應用實例的電路原理圖。
具體實施方式
請參閱圖2和圖3，本發明的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器包括一濾波及整流電路1、頻率控制及開關電路2、輸出電路3、調光信號處理電路4和直流高壓穩定電路5，其中濾波及整流電路1包括濾波元件、π形濾波器和橋式整流器，其輸入端通過調光器與市交流電源連接，作用是濾去高頻幹擾電波及把輸入的交流電壓轉換為直流脈動電壓。如圖6所示濾波及整流電路1還可以包括電阻R18直接並在輸入端上，電阻R19與電容串聯後並在輸入端上。挑選合適的電阻與電容可以改善調光的效果，也可使可調光螢光燈適用更多的可控矽調相調光器。
頻率控制及開關電路2包含有一個可控制頻率及產生開關觸發信號的集成電路塊IC，其型號為L6574，其輸入端VS通過電阻R3連接到濾波及整流電路的輸出端B，為IC提供工作電壓。兩個由場效應電晶體構成的開關電晶體Q1、Q2及相應的電阻、電容元件，其輸入端連接到以下將要說明的直流高壓穩定電路5的輸出端，以產生可控制的高頻電壓。
輸出電路3由電感、電容組成，其輸入端與頻率控制及開關電路的輸出端OUT連接以產生諧振和加熱螢光燈燈絲，保證燈管正常工作。
調光信號處理電路4，此電路是本發明的創新電路。它連接在濾波及整流電路的輸出端和頻率控制及開關電路的另一輸入端IC-7上，以使進入集成電路塊IC的調光控頻電壓越小，則集成電路塊IC的工作頻率越高。調光信號處理電路包括一由串聯在一起的電阻R1、三極體Q3和電阻R4組成的分壓器和一由穩壓管Z2、Z3、二極體D8，電阻R6、R7、R8，電容C9組成的壓控振蕩器並連接集成電路塊IC的接端IC-7組成。此分壓器可以取得所需要的，急劇的非線性變化的調光相角與調光控頻電壓關係。調光信號處理電路4的採樣點B為濾波及整流電路的輸出端，並輸出直流脈動電壓，這個電壓的有效值與可控矽調光器的相角成反比，即相角越大，電壓有效值越小。經過電路的處理，相角越大時，控制頻率的輸出電壓越小，進入集成電路塊IC的調光控頻電壓越小，則集成電路塊IC的工作頻率越高。所以當相角變化時，燈的工作頻率也相應改變，從而達到調光的目的。此電路的分壓器中應用了一個三極體Q3，其目的是使相角與調光控頻電壓的關係曲線獲得理想的狀態。例如，在三極體Q3的基極上接上偏流電阻R2後，它便成為一個與B點的電壓成非線性變化的電阻，電阻的急劇變化正是我們所需要的，可以實現不閃爍的均勻穩定的調光。
如圖7所示調光信號處理電路4中的Q3除了用三極體外還可以是場效應管，使串聯在一起的電阻R1、場效應管Q3和電阻R4組成的分壓器可以得到所需要的，急劇的非線性變化的調光相角與調光控頻電壓關係，從而也可以調整到同樣理想的狀態。而在如圖8所示的另一應用例中，調光信號處理電路4包括一由串聯在一起的電阻R22、三極體Q3和電阻R24組成的分壓器和一由穩壓管Z2、Z3、二極體D7，電阻R25、R26、R27，電容C10組成的壓控振蕩器並連接集成電路塊IC(型號為UBA2014)的接端IC-7及IC-15組成。該調光信號處理電路4能夠穩定調光過程的工作狀態，避免出現閃爍，更有效的改善調光效果。
直流高壓穩定電路5的輸入端連接濾波及整流電路的輸出端，輸出端與頻率控制及開關電路2連接，為其提供穩定的直流高壓，反饋端與輸出電路3連接，把輸出電路3的高頻電能反饋到直流高壓穩定電路5的儲能電容器。直流高壓穩定電路5由串聯的二極體D6、D7和一其中一端連接在二極體D6、D7中間的電容C19組成，與輸出電路連接以從C14的一端(見圖3)取出高頻能量並通過C19，再經D6整流後能量進入儲能電容C4，從而避免燈的閃爍。
在一較佳實施例中，本發明的螢光燈電子鎮流器還包括一控頻負反饋電路6，它的輸出端連接在頻率控制及開關電路的IC-6上，輸入端連接輸出電路以當螢光燈的電流因調控而過急下降時，把燈電流的下降信號負反饋到控頻集成電路塊IC上。控頻負反饋電路6是由兩個串聯的RC並聯電路(即R16、C18和R17、C17)、R15、二極體D11和電晶體Z5組成。由R15、R16、R17、C17、C18組成的電路提供一電壓給IC-6，以滿足集成電路塊IC所需的門檻電壓，二極體D11、電晶體Z5、R17、C17組成燈電流負反饋電路。電路6通過電阻R15連接到集成電路塊IC-VS和IC-10。當燈的電流因調控降而過急下降時，燈會出現閃爍，為此把燈電流的下降信號負反饋到控頻IC上，從而防止閃爍的出現。
本發明所設計的是一個可應用於可控矽調相調光器的螢光燈電子鎮流器，它可與螢光燈管結合組裝成為一個一體化的螢光燈，也可以是獨立的一個電子鎮流器，在工作時與螢光燈進行連接後工作。不管是一體化的還是分離的，當需要進行調光時，則要在線路接上一個「可控矽調相調光器」才能進行調光，見圖1所示。
本發明是應用調頻調光方式而實現對螢光燈的調光，調頻調光方式的原理是由於螢光燈的工作電路中，必然要設置一個鎮流電感器，對燈管工作起到鎮流作用，以免電流過大而燒壞燈管。當工作頻率升高時，電感器的感抗也升高，使通過燈管的電流下降，燈管的光通也跟著下降，從而實現燈的調光。
應用可控矽調相調光器對螢光燈進行調光是一個專門的技術，技術的最難點是當調光下降到中後期特別是螢光燈在接近熄滅之前，螢光燈會出現閃爍。為解決這個難題，經過實踐和深入分析，發現這類型的閃爍是由於多種原因引起的，其一是應用調頻調光方式，當調光進入後期時，由於直流高壓下降到很低，燈管很難保持穩定地放電；其二是由於螢光燈是一個特殊的非線性負載，當與可控矽調相調光器進行配合使用時，在調光的中後期，輸入到電子鎮流器的電壓波形會產生嚴重變形，甚至出現跳躍性的變形，這便出現燈管供電的不穩定而產生閃爍。根據以上分析和實踐，解決方案採用三個技術措施。第一個技術措施是把調光相角與調光控頻電壓的變化關係，從緩慢變化關係改變為急劇變化的關係，即當相角增加時使調光控頻電壓更快地下降，亦即是使工作頻率更快地上升，這樣燈管電流下降更多，供電負載減輕，直流高壓下降很少，因此，仍處於較高的直流電壓。第二個措施是對電子鎮流器中的直流高壓進行高頻能量反饋穩定，使在調光過程中的直流高壓得到一定的補償而提高。第三個措施是為防止由於調光過急時，使燈管的電流急劇下降產生諧振引起閃爍而設置的頻率負反饋電路，以防止燈的閃爍。
為實現良好調光和防止燈的閃爍的上述三個措施，本發明採用了三個專用的電路。第一個專用電路是調光信號處理電路4，其目的是取得調光相角與調光控頻電壓的理想關係曲線。眾所周知，經過可控調相調光器後輸送給螢光燈的輸入電壓的波形是一個切相角波形，隨著調光相角的增大，切相角也越大，則輸入到螢光燈的有效電壓值越少，因此調光相角與輸入有效電壓值是成反的比例關係。輸入電壓經過高頻濾波和整流後(見圖3中指示1)，在B點的電壓是一個與輸入電壓波形相同，但只有正向的，頻率提高1倍的電壓。調光信號是從B點取樣，B點的有效值電壓是與調光相角成反比例的關係。B點的電信號通過R1、Q3和R4組成的分壓器。Q3是一個三極體，接上偏流電阻R2後，在這裡它便成為一個與B點的電壓成非線性變化的電阻，電阻的急劇變化正是我們所需要的。在電阻R4上獲得的分電壓，經過電容C6的濾波後成為直流電壓，這個電壓進入到由Z2、R6、D8、R7、Z3、R8、C9和IC組成的壓控振蕩器中，產生對應於調光控頻電壓的頻率，從而達到調頻的目的。很明顯控頻電壓值是與B點有效電壓值成正比關係，也就是控頻電壓值與調相相角成反向的比例關係，即相角越大，控頻電壓值越小，IC的工作頻率則越高，從而實現對螢光燈的變頻調光。
現採用圖3的本發明電路的電子鎮流器，並配裝了一15W螢光燈，並對此燈的調頻特性進行測定，見圖4所示，為在調光信號處理電路中應用三極體作非線性電阻時的調光相角與調光控頻電壓(圖中指示1)及直流高壓(圖中指示2)的關係曲線。為了清楚地看出調光信號處理電路4中的Q3三極體在電路中成為一個非線性變化電阻的作用，我們把Q三極體換成一個開始時(調相角為23°)的等值一般線性電阻作實驗，得出圖5所示的結果。從圖4可以看到，接近燈的熄滅時為130°，這時的控頻電壓(圖3中M點)為0.2伏，而燈的直流高壓仍高達190伏。但從在調光信號處理電路中應用普通線性電阻時的調光相角與調光控頻電壓及直流高壓的關係曲線圖5中得到，接近燈的熄滅時為120°，並且出現閃爍現象，這時的調光控頻電壓則仍高壓0.9伏，而直流高壓則降低到110伏。正由於這個時候直流高壓下降太低，使得無法維持燈的燃點而出現閃爍。另外由於調光控頻電壓仍偏高，使得工作頻率仍較低，這也不利於放電的維持，從而促進了燈的閃爍。從上分析可得出採用Q3三極體在電路中作為非線性電阻，對燈的防閃爍作用是有效的。為了獲得更合適的調光控頻電壓曲線，必須對圖3中的R2、R1、R4作調整。
第二個專用電路是直流高壓穩定電路5，此電路由C19、D6及D7組成，高頻反饋能源從電容C14的一端(見圖3)引出，通過D6的整流後，能量補充於電解電容C4中，適當調整能量反饋量(即調整C19的電容量)可以使電解電容上的直流分壓不會由於調光而下降得太快，對直流高壓起到一定的穩定作用，從而減少了螢光燈的閃爍現象。
第三個專用電路是控制負反饋電路6。由於調光過快，亦即頻率變化過快而引起的螢光燈閃爍可以應用負反饋方法進行解決，在此電路中，反饋信號的取樣是從流經燈管的電流的急劇變化而獲得，並把此電流變化轉為電壓的變化，而傳送到IC中，使頻率變化得到負的反饋。從圖中可看到燈電流是流經D11、C17、R17和Z5，在R17上形成一個對應於電流值的直流電壓值。R15、R16、R17和C17、C18組成一個適應IC所需的門檻電壓，兩個電壓的疊加送到IC中，實現控頻負反饋的作用。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變換，但這些相應的改變和變換都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於，包括一濾波及整流電路，與市交流電源連接；一頻率控制及開關電路，所述電路包含有一個可控制頻率及產生開關觸發信號的集成電路塊IC，兩個開關電晶體Q1、Q2及相應的電阻、電容元件；一輸出電路，包括電感、電容，其輸入端與所述頻率控制及開關電路的輸出端連接；一調光信號處理電路，所述電路連接在所述濾波及整流電路的輸出端和所述頻率控制及開關電路的一輸入端上；一直流高壓穩定電路，所述電路的輸入端連接所述濾波及整流電路的輸出端，輸出端與所述頻率控制及開關電路的輸入端連接，反饋端與所述輸出電路連接。
2.如權利要求1所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於，還包括控頻負反饋電路，所述電路的輸出端連接在所述頻率控制及開關電路的IC-6上，輸入端連接所述輸出電路。
3.如權利要求1或2所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述調光信號處理電路包括一分壓器和一壓控振蕩器，所述分壓器由串聯在一起的電阻R1、三極體Q3和電阻R4組成，所述壓控振蕩器由穩壓管Z2、Z3、二極體D8，電阻R6、R7、R8，電容C9和連接集成電路塊IC的接端組成。
4.如權利要求3所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述的三極體Q3可為場效應管。
5.如權利要求1或2所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述直流高壓穩定電路由串聯的二極體D6、D7和其中一端連接在所述二極體D6、D7中間的電容C19組成，另一端與所述輸出電路連接。
6.如權利要求1或2所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述控頻負反饋電路主要由兩個串聯的RC並聯電路、R15、二極體D11和電晶體Z5組成，所述兩個串聯的RC並聯電路為R16、C18和R17、C17，所述二極體D11、電晶體Z5、電阻R17、電容C17組成燈電流負反饋電路。
7.如權利要求1所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述集成電路塊IC為L6574。
8.如權利要求1所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述集成電路塊IC為UBA2014。
9.如權利要求1所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述的濾波及整流電路1包括濾波元件、π形濾波器和橋式整流器，其輸入端通過調光器與市交流電源連接。
10.如權利要求9所述的應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，其特徵在於所述濾波及整流電路1還包括直接並聯在輸入端的電阻R18，以及與電容串聯後再並聯在輸入端上的電阻R19。
專利摘要本實用新型涉及一種應用可控矽調光器調光的螢光燈電子鎮流器，包括濾波及整流電路，與市交流電源連接；頻率控制及開關電路，包含有一個可控制頻率及產生開關觸發信號的集成電路塊IC；輸出電路，其輸入端與頻率控制及開關電路的輸出端連接；調光信號處理電路，電路連接在濾波及整流電路的輸出端和頻率控制及開關電路的一輸入端上；直流高壓穩定電路，電路的輸入端連接濾波及整流電路的輸出端，輸出端與頻率控制及開關電路的輸入端連接，反饋端與輸出電路連接。由於採用的三個專用電路簡易，元件較少，因此電子鎮流器的成本下降，體積減少，加上調光性能穩定，容易推廣應用，特別適合應用於一體化的緊湊型螢光燈。
文檔編號H05B41/39GK2765432SQ20042011880
公開日2006年3月15日 申請日期2004年12月13日 優先權日2004年12月13日
發明者胡安華 申請人:馬士科技有限公司