专利名称：高压钠灯电子镇流器的定时调光电路及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压钠灯电子镇流器的定时调光电路及其工作方法。
技术背景高强度气体放电灯(HID灯)是用途极为广泛的新型节能型电光源，与 白炽灯相比有节能、体积小、光谙好、发光效率高、寿命长等优点，已逐渐 成为公共场所及家庭照明的首选光源。与所有的气体放电电光源一样，高压 钠灯需务镇流器来抑制流过HID灯的电流，而且启动时需要3 ~ 4kV的气体击 穿电压。中国专利文献CN2847788公开了一种高压钠灯电子镇流器，包括有依次 连接的滤波电路、第一整流电路、功率因数校正电路、高频变换电路和启动 电路，上述高频变换电路连接PWM脉沖控制电路，上述功率因数校正电路、 PWM脉冲控制电路和启动电路均与低压直流电路连接，滤波电路与低压直流 电路之间还连接有第二整流电路，第二整流电路具有独立的接地。随着社会发展，能源紧缺是将长期存在的问题，对节能的要求越来越高， 在道路照明方面，要求在上半夜车辆人流较多时，照明效果要求较高，而到 下半夜车辆人流少时，为达到节能的目的，要求将灯光亮度调暗些。发明内容本发明的目的是提供一种可依实际照明亮度的要求在不同的时间段调整 高压钠灯输出功率的高压钠电子镇流器的定时调光电路。 为实现本发明的上述目的，本发明采用的4支术方案如下 本发明的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，包括用于与交流电相 连的降压滤波电路、用于将所述交流电的正弦波整形为矩形波的整形电路、 用于对交流电的频率进行分频的分频电路和开关电路；降压滤波电路的输出端接整形电路的整形信号输入端；整形电路的整形信号输出端接分频电路的分频信号输入端，分频电路的分频信号输出端接整形电路的定时控制信号输 入端；整形电路的定时控制信号输出端接分频电路的锁定控制输入端和开关 电路的开关控制输入端；开关电路具有可输出不同电平的功率控制输出端， 用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器的输出功率。上述技术方案中，所述分频电路包括第一分频电路和第二分频电路；第 一分频电路的分频信号输出端接第二分频电路的分频信号输入端；分频电路 的分频信号输入端即为第一分频电路的分频信号输入端；分频电路的分频信 号输出端即为第二分频电路的分频信号输出端；分频电路的锁定控制输入端 即为第 一分频电路的锁定控制输入端。上述技术方案中，降压滤波电路中，与交流电相连的降压电阻R61依次 串接滤波电感Lll、分压电阻R64后接整形电路的整形信号输入端；电阻R63 与滤波电容C31相并联构成滤波电路设于滤波电感Lll 一端和地线之间；电 容C32设于滤波电感L11另一端和地线之间。上迷技术方案中，所述整形电路为施密特模块电路。上述技术方案中，所述开关电路为模拟开关模块电路，开关电路具有功 率控制输出端，用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高 压钠灯电子镇流器输出功率。上述高压钠灯电子镇流器的定时调光电路的工作方法，包括如下步骤A、 交流电作为信号源经降压滤波电路后送入整形电路的整形信号输入B、 整形电路将所述交流电的正弦波整形为矩形波，并从其定时控制信号输出端输出该矩形波至分频电路的分频信号输入端；c、分频电路对所迷矩形波进行分频，并将分频后的所述矩形波送至整形电路的定时控制信号输入端；D、当整形电路的定时控制信号输入端测得完整周期的所述分频后的矩形 波时，整形电路的定时控制信号输出端输出高电平至分频电路的锁定控制输 入端和开关电路的开关控制输入端，以使分频电路的分频信号输出端的输出电平不变，同时提升并保持开关电路的功率控制输出端的电平，用于降低并 保持高压钠灯电子镇流器输出功率。本发明相对于现有电子镇流器来说具有以下优点(1)本发明以市交流 电(在中国为50Hz)作为定时信号源，将交流电的正弦波整形为矩形波后分 频，以生成用于控制整形电路的定时控制信号；当定时时间到时，整形电路 的定时控制信号输出端控制开关电路的功率控制输出端的电平，即可改变高 压钠灯电子镇流器的功率控制输入端的电压，最终得以控制高压钠灯电子镇 流器的振荡频率，从而改变高压钠灯电子镇流器的输出阻抗，达到调光的目 的。其中，分频电路l&分频前为50Hz的矩形波分成周期为若干个小时的矩形 波，即形成定时控制信号，所迷定时时间即为分频后矩形波的周期，以满足 在上半夜车辆人流较多时，道路照明灯以正常功率照明，而到下半夜车辆人 流少时，则其降低照明功率。(2)因现有的单个分频器仅能将50Hz的矩形波 分频成周期为5小时以内的矩形波，故本发明分频电路包括多个分频电路， 适于将市交流电的频率分解成更小的频率，进一步可延长分频后矩形波的周 期，如达到6至8个小时，以进一步方便节能调控。(3)本发明中，降压滤 波电路结构简单，成本低廉，降压和滤波效果好；整形电路为施密特模块电 路，开关电路为模拟开关模块电路，结构简单、控制方便且成本低廉。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例及应 用例并结合附图，对本发明进一步详细的说明，其中图1是本发明的定时调光电路及可与其配合使用的高压钠灯电子镇流器 的电路框图；图2是本发明的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路的电路原理图； 图3是与本发明的定时调光电路相配合使用的高压钠灯电子镇流器的电路原理图。
具体实施方式
实施例1见图1，本发明的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，包括降压滤 波电路ll、整形电路12、分频电路13和开关电路14;降压滤波电路ll的 输出端接整形电路12的整形信号输入端；整形电路12的整形信号输出端接 分频电路13的分频信号输入端，分频电路13的分频信号输出端接整形电路 12的定时控制信号输入端；整形电路12的定时控制信号输出端接分频电路 13的锁定控制输入端和开关电路14的开关控制输入端；开关电路14具有可 输出不同电平的功率控制输出端，用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输 入端相连以控制高压钠灯电子镇流器的输出功率。所迷整形电路12为施密特模块电路U6，型号为CD4011BE，整形电路12 用于将交流电中的正弦波和其它杂波转换为矩形波。开关电路14采用型号为 CD4051BE的模拟开关模块U9。见图2,降压滤波电路ll中，220V、 50Hz的交流电经依次相串接的降压 电阻R61、滤波电感Lll、分压电阻R64后送入施密特模块电路U6的交流电 源输入端即施密特模块电路U6的12和13脚；滤波电容C31和C32分别接滤 波电感Lll两端后接地线，电阻R63与滤波电容C31并联。整形电路12的整 形信号输出端为施密特模块电路U6的10脚。施密特模块电路U6的10脚和 13脚间设有电阻R65。电容C33设于U6的IO脚和地线之间，以与R65构成 滤波电路。见图2,开关电路14功率控制输出端为模拟开关模块U9的14脚，其串 接分压电阻R9和R70后与控制高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连， 以控制高压钠灯电子镇流器输出功率。滤波电容C39设于模拟开关模块U9 的14脚和地线之间；滤波电容C40设于分压电阻R70—端和地线之间。电容 C38和稳压管ZW1并联而构成的稳压滤波电路设于模拟开关模块U9的电源端 16脚和地线之间。上述高压钠灯电子镇流器的定时调光电路的工作方法，包括如下步骤A、 交流电作为信号源经降压滤波电路11后送入整形电路12的整形信号输入端；B、 整形电路12将所述交流电的正弦波整形为矩形波，并从其定时控制 信号输出端输出该矩形波至分频电路13的分频信号输入端；C、 分频电路13对所述矩形波进行分频，并将分频后的所述矩形波送至整形电路12的定时控制信号输入端；本实施例中，分频电路13对50Hz的交 流电进行分频后，所得矩形波的周期为4小时。D、当整形电路12的定时控制信号输入端测得完整周期的所述分频后的 矩形波时，整形电路12的定时控制信号输出端输出高电平至分频电路13的 锁定控制输入端和开关电路14的开关控制输入端，以使分频电路13的分频 信号输出端的输出电平不变，同时提升并保持开关电路14的功率控制输出端 的电平，用于降低并保持高压钠灯电子镇流器输出功率。实施例2在上述实施例的基础上，本实施例还可有如下变形见图1-2，所述分频电路13包括第一分频电路13-1和第二分频电路 13-2，即型号均为CD4060BE的分频模块U7和U8;第一分频电路13-1的分 频信号输出端(即分频模块U7的1脚)接第二分频电路13-2的分频信号输 入端(即分频模块U8的11脚)；上述实施例的分频电路13的分频信号输入 端即为第一分频电路13-1的分频信号输入端(即分频模块U7的11脚)；分 频电路13的分频信号输出端即为第二分频电路13-2的分频信号输出端(即 分频模块U8的7脚和13脚)；整形电路12的定时控制信号输入端即施密特 模块电路U6的5脚和6脚。分频模块U8的7脚和13脚分别接施密特模块电 路U6的5脚和6脚。分频才莫块U7的电源端16脚^殳有电阻R66和滤波电容 C34组成的滤波电路；分频模块U8的电源端16脚设有电阻R67和滤波电容 C37组成的滤波电路；滤波电容C35设于分频模块U7的电源端16脚和地线 之间；滤波电容C36设于分频模块U8的11脚和地线之间。整形电路12的定时控制信号输出端(即施密特模块电路U6的3脚)接 分频电路13的锁定控制输入端(即模拟开关模块U9的11脚)和开关电路 14的开关控制输入端(即分频模块U7的12脚)。分频电路13的分频信号输入端即为第一分频电路13-1的分频信号输入 端(即分频模块U7的ll脚)。分频电路13的锁定控制输入端即为第一分频 电路13-1的锁定控制输入端(即分频模块IH的12脚)。见图2,本发明的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路的工作过程如下 50Hz的22V交流电作为信号源经降压滤波电路11后送入U6的12和13脚，交流电的正弦波整形后变为矩形波，并由10脚输出并送入U7的11脚进 行第一次分频(第一次分频后所得矩形波的周期为3小时)，分频后由U7的 1脚输出，再送入U8的11脚进行第二次分频(第二次分频后所得矩形波的 周期为6小时)，分频后由U8的7脚和16脚输出矩形波，并分别送到U6的 6脚和5脚。U6的3脚输出矩形波(即定时控制信号)，该矩形波分两路输出， 一路送到U9的11脚，以控制开关电路U9的14脚的电平，当定时时间到时 (即在降压滤波电路11得所述交流电满6小时后，其它实施例中可以是7 小时或8小时)，14脚与3脚(即地线端GND )构成一路开关去控制高压钠灯 电子镇流器的功率控制输入端的电压，最终得以控制高压钠灯电子镇流器的 振荡频率，从而改变高压钠灯电子镇流器的输出阻抗，达到调光的目的；另 一路经二极管Dll后送到U7的12脚(复位端)作为复为信号，使U7的1 脚变为低电频，以使U8的7脚和16脚的输出电位保持不变(即锁定)，从而 使开关电路U9的14脚的电平保持不变，以使高压钠灯保持较低的照明功率。 应用例1见图1，与本发明的定时调光电路相配合使用的高压钠灯电子镇流器中， 滤波电路l、第一整流电路2、功率因数校正电路3、高频变换电路4、启动 电路5和限流电路9依次相串联，滤波电路1经第二整流电路10后接低压直 流电路6的电源端，低压直流电路6的直流电源输出端分别与功率因数校正 电路3、保护电路7、和PWM脉冲控制电路8的直流电源端相连。启动电路5 保护检测信号输出端接保护电路7的保护检测信号输入端；保护电路7的第 一保护控制输出端和第二保护控制输出端分别接功率因数校正电路3的第一 保护控制输入端和PWM脉沖控制电路8的第二保护控制输入端。PWM脉沖控 制电路8的高频变换控制输出端接高频变换电路4高频变换控制输入端。滤波电路1对电网输入的电压信号进行滤波，滤波后的电压信号分别输 出到第一整流电路2和第二整流电路10;第一整流电路2对输入的交流电进 行整流，整流后的信号输出到功率因数校正电路3;第二整流电路10将输入 的交流电进行整流，整流后的信号输出到低压直流电路6，第二整流电路IO 具有独立的接地，低压直流电路6将输入的信号进行转换，输出一个稳定的 低压直流电15V,为功率因数校正电路3、 PWM脉冲控制电路8以及保护电路 7中的有源器件供电。功率因数校正电路3将输入信号进行转换，输出一个穂定的直流电压400V,通过高频变换电路4给高压钠灯供电。PWM脉沖控制电路8输出高频变换控制信号控制高频变换电路4导通。高频变换电路4与高压钠灯之间连接有限流电路9。保护电路7对高压钠灯HID发生开路或短路的意外故障起保护作用。见图3，滤波电路l包括压敏电阻RU、电容C1、 C2、 C3、 C4以及高频电感L1。其中，电容C3、 C4的接点接地保护。第一整流电路2由桥式整流电路KB1和电容C6组成。第二整流电路10由桥式整流电路KB2和电解电容E3组成。功率因数校正电路3由型号为MC33262功率因数校正器U1以及外围的电阻R1-R12、电解电容E1、电容C7、 C8、 C9、 CIO、变压器T1、场效应管Ql、二极管Dl构成。高频变化电路4采用的是半桥逆变电路，包括场效应管Q4、 Q5,变压器 T3、电容C24、 C25、 二极管D8、 D9、 D10,稳压管Z3、 Z4、 Z5，电阻R28、 R29、 R30、 R31、 R38,三极管Q2、 Q3。启动电路5包括电阻R34、 R35、 R36、 R40、 R41、 R42、 R43、 R44、 R45、 电容C40、 C26以及可控硅Q6、双向二极管DB3。低压直流电源6包括有型号为T0P211Y的开关电源单片机U2、型号为 4N25的光电耦合器U3、 二极管D2、 D3、 D4、稳压管Zl、 Z2,电解电容E3-E5、电容C50，电阻R50和变压器T2。低压直流电源6为功率因数校正器、 PWM集成控制器以及型号为LM324的四运放集成电路提供15V直流电压。保护电路7包括型号为LM324的四运放集成电路U4以及外围的二极管 D5、 D6、 D7、电容C13-C18、电阻R14 R18、电位器RW1。上述高压钠灯电 子镇流器的功率控制输入端为电容C18和电阻R18的接点即OUT端。PWM脉沖控制电路8包括型号为SG3525A的电压型P麵集成控制器U5以 及外围的电阻R21 R27、电容C19 C20、 二极管D7。限流电路9包括电容C27、变压器T4。电容C27的两端分别与场效应管 Q4的漏极和高压钠灯HID的一端连接。变压器T4原边的一端与可控硅Q6连 接，原边的另一端连接在电阻R36和电容C26的接点处。变压器T4副边的一 端接高压钠灯HID的另 一端，变压器T4副边的另 一端接场效应管Q5的漏极。在电路运行的过程中，当高压钠灯在运行过程中电路出现异常情况(如输出短路、开路等情况)、电路的电流发生变化时，LM324四运放集成电路U4 的第9脚经电容C18测到高电平后，四运放集成电路U4的7脚输出 一个高电 平控制信号，该高电平控制信号经二极管D5、 D6、电阻R19后加到功率因数 校正器Ul的1脚，使功率因数校正电路3输出的直流压从原400V下降至 300V,从而使镇流器的输出功率也随之下降，达到保护目的；与此同时PWM 脉沖控制电路U5的6脚的电位也升高，使其ll脚输出的脉冲宽度变窄，使 镇流器的输出功率进一步下降，进一步达到保护的作用与此同时，四运放集 成电路U4的14脚输出正脉冲控制信号，该控制信号使二极管D7截止，导致 功率因数校正器U1的3脚电位升高，功率因数校正电路3的输出电压进一步 下降至200V。当上述高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端即OUT端电平升高时，镇 流器的工作原理同上，从而降低了 HID灯的照明功率。
权利要求
1. 一种高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，其特征在于包括用于与交流电相连的降压滤波电路(11)、用于将所述交流电的正弦波整形为矩形波的整形电路(12)、用于对所述交流电的频率进行分频的分频电路(13)和开关电路(14)；降压滤波电路(11)的输出端接整形电路(12)的整形信号输入端；整形电路(12)的整形信号输出端接分频电路(13)的分频信号输入端，分频电路(13)的分频信号输出端接整形电路(12)的定时控制信号输入端；整形电路(12)的定时控制信号输出端接分频电路(13)的锁定控制输入端和开关电路(14)的开关控制输入端；开关电路(14)具有可输出不同电平的功率控制输出端，用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器的输出功率。
2、 根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，其特征 在于所述分频电路(13)包括第一分频电路(13-1 )和第二分频电路(13- 2 ); 第一分频电路(13-1)的分频信号输出端接第二分频电路(13-2)的分频信 号输入端；分频电路(13)的分频信号输入端即为第一分频电路(13-1)的 分频信号输入端；分频电路(13 )的分频信号输出端即为第二分频电路(13-2 ) 的分频信号输出端；分频电路(13)的锁定控制输入端即为第一分频电路 (13-1)的锁定控制输入端。
3、 根据权利要求1或2所述的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，其 特征在于降压滤波电路(ll)中，与交流电相连的降压电阻R61依次串接 滤波电感Lll、分压电阻R64后接整形电路(12)的整形信号输入端；电阻 R63与滤波电容C31相并联构成滤波电路设于滤波电感L11一端和地线之间； 电容C32设于滤波电感L11另一端和地线之间。
4、 根据权利要求1或2所述的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，其 特征在于所迷整形电路(12)为施密特模块电路。
5、 根据权利要求1或2所述的高压钠灯电子镇流器的定时调光电路，其 特征在于所述开关电路(14)为模拟开关模块电路。6、上述高压钠灯电子镇流器的定时调光电路的工作方法，包括如下步骤A、 交流电作为信号源经降压滤波电路(11)后送入整形电路(12 )的整 形信号输入端；B、 整形电路(12)将所述交流电的正弦波整形为矩形波，并从其定时控 制信号输出端输出该矩形波至分频电路(13)的分频信号输入端；C、 分频电路(13)对所述矩形波进行分频，并将分频后的所述矩形波送 至整形电路(12)的定时控制信号输入端；D、 当整形电路(12 )的定时控制信号输入端测得完整周期的所述分频后 的矩形波时，整形电路(12)的定时控制信号输出端输出高电平至分频电路(13)的锁定控制输入端和开关电路(14)的开关控制输入端，以使分频电 路(13)的分频信号输出端的输出电平不变，同时提升并保持开关电路(14) 的功率控制输出端的电平，用于降低并保持高压钠灯电子镇流器输出功率。
全文摘要
本发明公开了一种高压钠灯电子镇流器的定时调光电路及其工作方法，该定时调光电路包括用于与交流电相连的降压滤波电路、整形电路、分频电路和开关电路；降压滤波电路的输出端接整形电路的整形信号输入端；整形电路的整形信号输出端接分频电路的分频信号输入端，分频电路的分频信号输出端接整形电路的定时控制信号输入端；整形电路的定时控制信号输出端接分频电路的锁定控制输入端和开关电路的开关控制输入端；开关电路的功率控制输出端用于与高压钠灯电子镇流器的功率控制输入端相连以控制高压钠灯电子镇流器的输出功率，以依实际照明亮度的要求在不同的时间段调整高压钠灯输出功率，实现照明节能。
文档编号H05B41/36GK101227785SQ20071001958
公开日2008年7月23日 申请日期2007年1月18日 优先权日2007年1月18日
发明者骆中心 申请人:史俊生