专利名称：一种荧光灯调光方法
技术领域：
本发明涉及一种用于荧光灯的电子镇流器或一体化荧光灯的调光方法。
背景技术：
荧光灯是最为常用的照明光源之一。随着人们对节能、灯光照明效果的要求不断 提高，出现了对荧光灯亮度进行调节的方法，以根据照明亮度、照明氛围等不同照明要求、 实现不同的照明效果。 如图1所示，现有的25瓦以下小功率普通电子镇流器或一体化荧光灯电路采用顺 序连接的EMI电路1 (Electro Magnetic Interference电磁干扰滤波电路)、整流电路2、 直流滤波电路4和可调控的高频逆变电路5，由高频逆变电路5驱动荧光灯管6。
如图2所示，现有的25瓦以上中大功率普通电子镇流器或一体化荧光灯电路 采用顺序连接的EMI电路1、整流电路2、无源功率校正电路PPFC(PassivePower Factor Correction Circuitry,也称无源功率因数校正电路)或有源功率校正电路APFC (Active Power Factor Correction Circuitry,也称有源功率因数校正电路)3、直流滤波电路4和 可调控的高频逆变电路5，由高频逆变电路5驱动荧光灯管6。 如图3所示，现有的25瓦以上中大功率普通电子镇流器或一体化荧光灯电路对荧 光灯所进行的调光方法为在整流电路2与高频逆变电路5之间增加依次连接的降压整形 电路8和积分、平滑电路9，在荧光灯管6和高频逆变电路5之间设置荧光灯电流检测电路 7。该荧光灯电流检测电路7检测荧光灯管6的发光电流并进行整形、平滑处理后输出至高 频逆变电路5 ;该降压整形电路8和积分、平滑电路9对经连接在EMI电路1之前的前后沿 切相调光器(图中未示出)切相调节并经EMI电路1、整流电路2去干扰和整流后的市电电 压进行降压、整形、积分、平滑等处理后，得到一个与输入交流电切相后有效值近似等比例 变化的低电压信号，输出至高频逆变电路5，该高频逆变电路5采用调频、调宽或调压等方 式，控制荧光灯管的发光电流与切相调节后输入电压有效值比例一致，实现在输入线上接 入切相调光器调光、使荧光灯灯管亮度按比例变化的调光效果。
现有的小功率和中大功率荧光灯的调光方法存在如下缺陷 1、因未设置有源或无源的功率校正电路，小功率荧光灯易受到电网的谐波干扰， 带来荧光灯闪烁、发光不稳定等问题； 2、对小功率荧光灯，在对输入电压波形进行切相时，切相调光器中的晶体管瞬间 导通或截止产生高的尖脉冲，该尖脉冲与电路中电容、电感器件共同作用产生移相和谐振， 将影响后级电路工作的稳定性，在极端情况下可能造成后级电路烧毁； 3、对小功率荧光灯，当出现输入电压被切相后有效值很低、且荧光灯未启动(即
无负载)时，将无法取得平滑的等比例低电压信号，导致高频逆变电路无法启动工作；高频
逆变电路必须在输入电压有效值达到一定高度时才能启动工作，使整个镇流器或一体化荧
光灯电路的启动点过高，造成调光范围窄、荧光灯无法在低亮度进行调节； 4、对小功率荧光灯和中大功率的荧光灯，由于输入市电电压为正弦波电压，切相调光过程与正弦波切相后的电压有效值呈非线性对应关系，荧光灯的最终实际亮度调节必 然呈非线性，导致现有调光器在后段的调节中，感觉荧光灯的亮度变化不明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种荧光灯调光方法，克服现有技术存在的 荧光灯调光时闪烁、发光不稳定、荧光灯电路因切相电压尖峰产生移相和谐振、对后级电路 工作稳定性造成影响、镇流器电路启动点高、造成调光范围窄、荧光灯无法在低亮度进行调 节、荧光灯亮度调节呈非线性导致调光器在后段调节中，感觉荧光灯调节亮度变化不明显 等缺陷。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种荧光灯调光方法，基于用 普通切相调光器对荧光灯电子镇流器或一体化荧光灯电路进行荧光灯亮度调节所述荧光 灯电子镇流器或一体化荧光灯电路包括顺序连接的EMI电路、整流电路、有源功率校正电 路、直流滤波电路和可调控的高频逆变电路，所述高频逆变电路连接荧光灯管，所述荧光灯 管与所述高频逆变电路之间还连接有荧光灯发光电流检测电路；其特征在于，还包括单片 机和数/模转换电路，所述单片机的输出端通过所述数/模转换电路连接到所述高频逆变 电路的输入端，所述单片机输入端连接所述有源功率校正电路对该电路的工作电流脉冲进 行识别和计数；所述有源功率校正电路工作频率固定；
所述调光方法包括 定义所述切相调光器全导通状态下计数的所述工作电流脉冲个数Ym对应于相角 为180度的最大亮度状态，该最大亮度状态对应调光控制电压信号为Xm ;修改调节荧光灯 亮度对应的所需模拟量调光控制电压信号X与在整流后的一个单向脉动电压周期内对所 述工作电流脉冲计数的个数Y的关系为线性关系或对数关系； 所述单片机与所述数/模转换电路根据修改的所述线性关系或对数关系，生成对 应于切相调节时所述工作电流脉冲的计数个数l对应的调光控制电压信号&，并将该调光 控制电压信号发送至所述高频逆变电路进行调光。 在本发明的荧光灯调光方法中，所述在一个单向脉动电压周期内对所述工作电流 脉冲计数的个数Y与调节荧光灯亮度对应的所需调光控制电压信号X的线性关系根据如下 条件确定在全导通状态下，所述工作电流脉冲的计数个数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，
对应调光控制电压信号为Xm;所述工作电流脉冲的计数个数为二分之一Ym对应荧光灯的 50 %亮度状态，对应调光控制电压信号为二分之一 Xm。 在本发明的荧光灯调光方法中，所述在一个单向脉动电压周期内对所述工作电流 脉冲计数的个数Y与调节荧光灯亮度对应的所需调光控制电压信号X的对数关系根据如下 条件确定在全导通状态下，所述工作电流脉冲的计数个数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，
对应调光控制电压信号为Xm。 在本发明的荧光灯调光方法中，所述有源功率校正电路采用升压模式工作。
在本发明的荧光灯调光方法中，还包括用于分频的数字电路，该数字电路的输出 端连接所述单片机的输入端，该数字电路的输入端连接所述有源功率校正电路对所述有源 功率校正电路的工作电流脉冲进行识别和分频，所述单片机对分频后的脉冲进行计数。
在本发明的荧光灯调光方法中，所述单片机输入端连接在所述有源功率校正电路中的升压储能电感L1的副绕组上，或所述有源功率校正电路中的晶体管Q1与电源负极之 间串接电阻R，所述单片机输入端连接在所述晶体管Ql与所述电阻R之间。
在本发明的荧光灯调光方法中，所述调光控制电压信号&按照如下方式生成所
述数/模转换电路为串、并连接在所述单片机的多个io 口上的一组电阻，经所述一组电阻
进行编码混合生成所述调光控制电压信号&。 在本发明的荧光灯调光方法中，所述调光控制电压信号&按照如下方式生成所 述数/模转换电路为积分滤波电路，所述单片机输出一个高频脉冲宽度调制信号经所述积 分滤波电路进行积分滤波生成所述调光控制电压信号&。 在本发明的荧光灯调光方法中，所述调光控制电压信号&按照如下方式生成所 述数/模转换电路可采用D/A芯片外置连接在所述单片机的输出端或集成在所述单片机 中。
实施本发明的荧光灯调光方法，与现有技术比较，其有益效果是 1.基于在整流后的一个单向脉动电压周期内对有源功率校正电路检出的工作电
流脉冲计数，通过将调光控制电压信号修改为与有源功率校正电路检出的工作电流脉冲计
数个数呈线性关系或对数关系，实现了荧光灯的全范围平滑调光，可达到与白炽灯、钨丝卤
素灯一样的调光效果； 2.由于人眼的特性对低亮度比高亮度更为敏感，采用对数曲线方式调光正好符合 人眼对光线敏感度的需求，因而感觉调光效果更加平滑舒适； 3.通过采用有源功率校正电路(APFC电路)，消除了电网谐波的干扰，保证荧光灯 稳定发光；APFC电路保证线路电压和线路电流同相，避免了切相后电压尖峰移相现象，不 易产生谐振，保证后级电路稳定、安全工作；当APFC电路采用升压模式工作时，在切相调节 后有效电压较低时，也能保证荧光灯正常点亮，解决了现有荧光灯启动点过高的问题；
4.可使用现有的任何普通前后沿切相调光器来调节荧光灯的亮度，具有全兼容 性。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中 图1是现有的25瓦以内小功率普通电子镇流器或一体化荧光灯电路结构框图。
图2是现有的25瓦以上中大功率普通电子镇流器或一体化荧光灯电路结构框图。
图3是现有的25瓦以上中大功率普通电子镇流器或一体化荧光灯调光方法原理 图。 图4是本发明荧光灯调光方法的电子镇流器或一体化荧光灯电路图。 图5是本发明荧光灯调光方法中对有源功率校正电路工作脉冲信号检出的一种
实施方式。 图6是本发明荧光灯调光方法中对有源功率校正电路工作脉冲信号检出的另一 种实施方式。 图7是本发明荧光灯调光方法的原理框图。 图8是本发明荧光灯调光方法中荧光灯电子镇流器或一体化荧光灯电路对应的 电压调节波形图。
图9是本发明荧光灯调光方法中，对APFC电路工作电流脉冲的计数个数Y与调光控制电压信号X的函数关系修正曲线与未修正曲线的对比。 图10是本发明荧光灯调光方法中，APFC电路工作电流脉冲的计数个数Y对应的调光器切相后的电压有效角度与调光控制电压信号X对应的荧光灯管发光光通量的百分比的函数关系修正曲线与未修正曲线的对比。
具体实施例方式
本发明的荧光灯调光方法，基于如图7所示的普通电子镇流器或一体化荧光灯电路进行荧光灯亮度调节，图4给出了一个具体实例。 如图4、图7所示，上述荧光灯电子镇流器或一体化荧光灯电路包括顺序连接的EMI电路1、整流电路2、有源功率校正电路3(APFC电路，如图4所示，有源功率校正电路3包括升压储能电感Ll、升压二极管D、晶体管Ql和APFC驱动芯片31 (如NCP1653， Ucl854系列等固定工作频率驱功IC)， APFC驱动芯片的功能也可以通过单片机编程加相应外围电路来取代)、直流滤波电路4和可调控的高频逆变电路5 (如半桥式逆变驱动电路)，高频逆变电路5连接驱动荧光灯管6，EMI电路1输入端连接切相调光器100进行切相调节(如图8所示)。在荧光灯管6与高频逆变电路5之间还连接有荧光灯发光电流检测电路7，在有源功率校正电路3与高频逆变电路5之间还连接有单片机10和数/模转换电路11，单片机10的输出端通过和数/模转换电路11连接到高频逆变电路的输入端，单片机10的输入端连接有源功率校正电路3对有源功率校正电路3的工作电流脉冲进行识别和计数。有源功率校正电路3的工作频率固定。 APFC电路3的工作电流脉冲的检出方式包括但不限于 如图4所示，通过将单片机10的输入端连接在有源功率校正电路3中的升压储能电感Ll的副绕组上检出APFC电路3的工作电流脉冲。 如图5所示，通过在有源功率校正电路3中的晶体管Q1与电源负极之间串接电阻R，单片机10的输入端连接在晶体管Ql与电阻R之间，检出APFC电路3的工作电流脉冲。
如图6所示，通过将APFC电路3中的APFC驱动芯片31的输入端连接到整流后的电压正极上，APFC驱动芯片31的输出端接晶体管Q1的驱动端、同时连接到单片机的输入端。APFC驱动芯片31用于检测单向脉动电压的有无，当有切相电压时，产生脉冲并输出到晶体管Q1的驱动端产生工作电流，所以，此脉冲等同于晶体管Q1的工作电流脉冲，因此，单片机即检测到了晶体管Ql的工作电流脉冲(即APFC电路3的工作电流脉冲)。
本发明的荧光灯调光方法包括 定义在切相调光器全导通状态下计数的APFC电路3的工作电流脉冲个数Ym对应
于相角为180度的最大亮度状态，该最大亮度状态对应调光控制电压信号为Xm。 对调光控制电压信号X作如下修改调节荧光灯亮度对应的调光控制电压信号X
与在整流后的一个单向脉动电压周期内对工作电流脉冲计数的个数Y的关系为线性关系
或对数关系；即建立Y二aX+b关系或Y二log aX关系。调光控制电压信号X采用模拟信号。 单片机10和数/模转换电路11根据修改的上述线性关系或对数关系，生成对应于切相调节时APFC电路3工作电流脉冲的计数个数l对应的调光控制电压信号&，然后
7将该调光控制电压信号发送至高频逆变电路5，对荧光灯管6进行调光。 定义在整流后的一个单向脉动电压周期内的第一个工作电流脉冲的上升沿起始
点相位为0度相角、最后一个工作电流脉冲的下降沿终点相位为最终相角。 上述定义的O度相角和最终相角，在整流后的一个单向脉动电压周期内对应于O
度和180度。在整流后的一个单向脉动电压周期内，APFC电路3的工作电流脉冲串的脉冲
个数为Ym，根据切相调光器100进行切相调光后单片机10对APFC电路3的工作电流脉冲
的计数个数l与Y、X的线性关系或对数关系，可以确定对应的切相相位，即切相调光器100
的切相位置。 图8示出了普通电子镇流器或一体化荧光灯电路中A、B、C、D、E各段在切相调光器 100切相前的波形A和切相后的波形B、传输到EMI电路后的波形C、整流后的波形D、 APFC 电路工作升压经直流滤波后的波形E和单片机检出的APFC电路工作电流脉冲的波形F，其 中，B^Q、D工表示前沿切相调光器的切相对应电压波形，B2、C2、D2表示后沿切相调光器的切 相对应电压波形。E为APFC电路3工作升压后经直流滤波4形成的高压直流电VBUS，作为 后级可调控的高频逆变电路5的工作电源电压。F工表示从升压储能电感Ll副绕组上取得 的电流脉冲信号，F2表示从晶体管Ql与电压负极串联电阻R上取得的电流脉冲信号。
上述Y、 X的线性关系的确定方式包括但不限于 1、在全导通状态下，工作电流脉冲的计数个数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，对 应调光控制电压信号为Xm;工作电流脉冲的计数个数为二分之一Ym对应荧光灯的50X亮度 状态，对应调光控制电压信号为二分之一Xm，根据该两点条件确定线性函数Y = aX+b。
2、在全导通状态下，工作电流脉冲的计数个数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，对 应调光控制电压信号为Xm;在整流后的一个单向脉动电压周期内的O电压点，工作电流脉 冲的计数个数为O，对应荧光灯的关断状态，对应调光控制电压信号为Y。，根据该两点条件 确定线性函数Y = aX+b。 上述Y、 X的对数关系按如下方式确定在全导通状态下，工作电流脉冲的计数个 数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，对应调光控制电压信号为Xm，根据该条件确定对数函数Y =log aX。 APFC电路3可以采用采用升压模式工作，也可以采用其他模式工作，如可以采用 降压模式或隔离变换模式工作等。 当单片机对有源功率校正电路的高频工作电流脉冲识别速度跟不上时，可以采用 如下方式设置用于分频的数字电路，该数字电路的输出端连接单片机10的输入端，该数 字电路的输入端连接有源功率校正电路3对有源功率校正电路3的工作电流脉冲进行识别 和分频，单片机10对分频后的脉冲进行计数。 数字电路对对有源功率校正电路3的工作电流脉冲进行分频根据需要确定，如进 行四分频，可得到满意的识别计数效果。 上述数/模转换电路11可以采用D/A芯片外置连接在单片机10的输出端或集成 在单片机10中，生成调光控制电压信号& 。 上述调光控制电压信号&按照包括但不限于如下方式生成 1、数/模转换电路11采用串、并连接在单片机10的多个10 口上的一组电阻，经 该一组电阻进行编码混合生成调光控制电压信号&。
2、数/模转换电路采用积分滤波电路，单片机10输出一个高频脉冲宽度调制信号经该积分滤波电路进行积分滤波生成调光控制电压信号&。 如图9、图10所示，将调光控制电压信号X与工作电流脉冲计数的个数Y的关系修改为线性关系或对数关系后的关系曲线，与未修改的调光控制电压信号X与工作电流脉冲计数的个数Y的关系曲线比较，修改后的对应调光效果符合人眼对低亮度敏感、对高亮度不敏感的特点，使得使用本发明技术、采用现有普通调光器对荧光灯进行调光，能够达到平滑舒适的调光效果。
权利要求
一种荧光灯调光方法，基于用普通切相调光器对荧光灯电子镇流器或一体化荧光灯电路进行荧光灯亮度调节所述荧光灯电子镇流器或一体化荧光灯电路包括顺序连接的EMI电路、整流电路、有源功率校正电路(APFC)、直流滤波电路和可调控的高频逆变电路，所述高频逆变电路连接荧光灯管，所述荧光灯管与所述高频逆变电路之间还连接有荧光灯发光电流检测电路；其特征在于，还包括单片机和数/模转换电路，所述单片机的输出端通过所述数/模转换电路连接到所述高频逆变电路的输入端，所述单片机输入端连接所述有源功率校正电路对该电路的工作电流脉冲进行识别和计数；所述有源功率校正电路工作频率固定；所述调光方法包括定义所述切相调光器全导通状态下计数的所述工作电流脉冲个数Ym对应于相角为180度的最大亮度状态，该最大亮度状态对应调光控制电压信号为Xm；修改调节荧光灯亮度对应的所需模拟量调光控制电压信号X与在整流后的一个单向脉动电压周期内对所述工作电流脉冲计数的个数Y的关系为线性关系或对数关系；所述单片机与所述数/模转换电路根据修改的所述线性关系或对数关系，生成对应于切相调节时所述工作电流脉冲的计数个数Y1对应的调光控制电压信号X1，并将该调光控制电压信号发送至所述高频逆变电路进行调光。
2. 如权利要求1所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述在一个单向脉动电压周期内对所述工作电流脉冲计数的个数Y与调节荧光灯亮度对应的所需调光控制电压信号X的线性关系根据如下条件确定在全导通状态下，所述工作电流脉冲的计数个数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，对应调光控制电压信号为Xm ;所述工作电流脉冲的计数个数为二分之一 Ym对应荧光灯的50%亮度状态，对应调光控制电压信号为二分之一 Xm。
3. 如权利要求1所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述在一个单向脉动电压周期内对所述工作电流脉冲计数的个数Y与调节荧光灯亮度对应的所需调光控制电压信号X的对数关系根据如下条件确定在全导通状态下，所述工作电流脉冲的计数个数Ym对应荧光灯的最大亮度状态，对应调光控制电压信号为Xm。
4. 如权利要求1所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述有源功率校正电路采用升压模式工作。
5. 如权利要求1所述的荧光灯调光方法，其特征在于，还包括用于分频的数字电路，该数字电路的输出端连接所述单片机的输入端，该数字电路的输入端连接所述有源功率校正电路对所述有源功率校正电路的工作电流脉冲进行识别和分频，所述单片机对分频后的脉冲进行计数。
6. 如权利要求1所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述单片机输入端连接在所述有源功率校正电路中的升压储能电感L1的副绕组上，或所述有源功率校正电路中的晶体管Ql与电源负极之间串接电阻R，所述单片机输入端连接在所述晶体管Ql与所述电阻R之间。
7. 如权利要求1至6之一所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述调光控制电压信号&按照如下方式生成所述数/模转换电路为串、并连接在所述单片机的多个10 口上的一组电阻，经所述一组电阻进行编码混合生成所述调光控制电压信号X工。
8. 如权利要求1至6之一所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述调光控制电压信号^按照如下方式生成所述数/模转换电路为积分滤波电路，所述单片机输出一个高频脉冲宽度调制信号经所述积分滤波电路进行积分滤波生成所述调光控制电压信号&。
9.如权利要求1至6之一所述的荧光灯调光方法，其特征在于，所述数/模转换电路可采用D/A芯片外置连接在所述单片机的输出端或集成在所述单片机中。
全文摘要
一种荧光灯调光方法，基于普通电子镇流器或一体化荧光灯电路进行荧光灯亮度调节，该电路包括顺序连接高频逆变电路输入端的单片机和数/模转换电路，单片机输入端连接工作频率固定的APFC电路进行工作电流脉冲识别计数；在全导通状态下工作电流脉冲个数Ym对应最大亮度状态、对应调光控制电压信号为Xm；修改在一个单向脉动电压周期内的工作电流脉冲计数个数Y与调光控制电压信号X为线性或对数关系；据此生成调光控制电压信号X1发送至高频逆变电路进行调光。本发明实现了荧光灯的全范围平滑调光；对切相调光到低电压时也能保证荧光灯正常点亮，解决了荧光灯高启动点问题；可使用现有任何普通前后沿切相调光器来调节荧光灯的亮度，具有全兼容性。
文档编号H05B41/392GK101730369SQ20091018913
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者邹高迪 申请人:深圳市海骏电子科技有限公司