专利名称：无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电路的制作方法
技术领域：
无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电路
所属技术领域 本实用新型涉及照明领域，特别涉及无频闪和无高频辐射的 直流荧光灯的驱动电路。
技术背景 由于交流荧光灯存在频闪和高频辐射影响人体健康，无频闪和无
高频辐射的直流荧光灯已经引起普遍的重视。目前已经投产的直流荧光灯有以 下两种方案第一种方案需用特制的直流荧光灯管，因而难以推广；第二种方 案使用市面上出售的普通的交流荧光灯管，但在高直流电压的持续作用下交流 荧光灯管容易损坏。本公司发明的专利技术(ZL 200820074486.3)实现了每次 开灯时加在荧光灯管两端的直流高压的极性都与上次开灯时的极性相反，从而 使灯管两端的电极的负荷尽可能相同，从而可以延长灯管的使用寿命。但是该 专利技术并不能简单地直接使用于上述的第二种方案，因为上千伏的高频点火 脉冲将损坏极性切换继电器。
发明内容本实用新型的目的是用直流电流点亮普通的交流荧光灯管同时采 用专利技术(ZL 200820074486.3)使每次开灯时加在交流荧光灯管两端的直流 高压的极性都与上次开灯时的极性相反，使灯管两端的电极的负荷尽可能相同， 从而延长灯管的使用寿命。本实用新型由降压单元、整流滤波单元、限流单元、 极性切换单元、低通滤波单元、低电压稳压单元，触发单元和振荡单元组成(图 1)。图1中的虚线框是专利技术(ZL 200820074486.3)中的"磁保持继电器单 次切换控制器"，它控制极性切换单元的状态。220V市电经过降压单元、整流滤 波单元得到驱动荧光灯所需的直流高压。该直流高压的负端接地。直流高压的 正端直接进入极性切换单元。直流高压的负端通过取样电阻和限流单元进入极性切换单元。极性切换单元的输出电压经过低通滤波单元后串联振荡单元的升
压变压器T2次级绕组输出的高频高压脉冲后加到荧光灯管的两端。同时220V市电经过低电压稳压单元得到稳定电压VCC，该电压的负端接地。触发单元，振荡单元均在此低电源电压VCC下工作，低电压稳压单元也是专利技术(ZL200820074486.3)的"磁保持继电器单次切换控制器"的供电电源。开灯时经过短时延时后触发单元使振荡单元起振，振荡单元的升压变压器T2的次级绕组输出高频高压脉冲点亮荧光灯，荧光灯中流过的直流电流由限流单元限制在合适的数值。该电流流过取样电阻，在其上产生电压降，触发单元感知该电压降后立刻使振荡单元停止振荡，高频高压点火脉冲消失。低通滤波单元对高频信号的阻隔作用使高频高压点火脉冲不会损坏极性切换继电器和限流电路。每次关灯时整流滤波单元输出的直流高压急剧下降被专利技术(ZL 200820074486. 3)
的"磁保持继电器单次切换控制器"测知并立刻改变极性切换单元的状态，下次开灯时荧光灯管两端所加的直流高压的极性将改变为相反的极性。
本实用新型的有益效果是1，上千伏的高频高压点火脉冲被低通滤波器阻断不会对极性切换继电器、限流电路等产生影响，因此用直流电流点亮普通的交流荧光灯管同时可以采用专利技术(ZL 200820074486.3)使每次开灯时加在交流荧光灯管两端的直流高压的极性都与上次开灯时的极性相反，从而延长灯管的使用寿命；2，振荡电路在低压下工作，因此不需要耐高压的器件，上千伏的点火脉冲则用升压变压器T2产生；3，由于MOS场效应管没有二次击穿等缺点，用它驱动升压变压器T2比使用高压双极晶体管更可靠；4，限流电路接在荧光灯管和地之间，因而降低了限流电路中晶体管的耐压要求。
图l无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电路的方框图。
图2无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电路的具体电路图。
具体实施方式
图2是具体实施电路图。降压单元由电阻器R1和电容器C1组成。整流滤波单元由二极管V1、 V2、 V3、 V4，电阻器R2和电解电容器C2组成。限流单元由电阻器R4、 R5，电解电容器C3和NPN晶体管V5组成。极性切换单元由继电器J2组成，继电器J2内有两组转换接点K2和K3。低通滤波单元由电容器C4、 C5和电感器L1、 L2组成。电容器C4和电感器L1组成低通滤波器1，电容器C5和电感器L2组成低通滤波器2。低电压稳压单元由电源变压器Tl，二极管V6、 V7、 V8、 V9，电解电容器C6、 C7和集成稳压电源芯片Nl (7812)组成。触发单元由电阻器R3、 R6、 R7、 R8、 R9，电解电容器C8， NPN晶体管V10和与非门N2 (CD4011)组成。与非门N2 (CD4011)内含四个二输入端与非门，分别以A、 B、 C和D标记。振荡单元由定时器电路N3 (ICM7555)，电阻器RIO、Rll、 R12，电容器C9、 CIO， MOS场效应管Vll和升压变压器T2组成。其连接
方式如下降压单元的电阻器R1的一端连接电容器C1的一端并与市电的一端
连接。电阻器Rl的另一端与电容器Cl的另一端连接，并与整流滤波单元的二极管VI的阳极和二极管V2的阴极连接。二极管V3的阳极连接二极管V4的阴极并与市电的另一端连接。二极管VI的阴极与二极管V3的阴极连接并与电阻器R2的一端和电解电容器C2的正端连接并连接极性切换单元的继电器J2内的转换接点K2的公共端。二极管V2的阳极与二极管V4的阳极连接并与电阻器R2的另一端和电解电容器C2的负端连接并连接触发单元的取样电阻器R3的一端，并接地。电阻器R3的另一端连接触发单元的电阻器R6的一端，同时连接限流单元的电解电容器C3的负端和NPN晶体管V5的发射极。NPN晶体管V5的基极连接电阻器R4的一端。电阻器R4的另一端连接电阻器R5的一端和电解电容器C3的正端。电阻器R5的另一端连接NPN晶体管V5的集电极和极性切换单元的继电器J2内的转换接点K3的公共端。极性切换单元的继电器J2内的转换接点K2的常闭端连接转换接点K3的常开端并连接低通滤波单元的电容器C4和电感器Ll的一端，转换接点K2的常开端连接转换接点K3的常闭端并连接低通滤波单元的电容器C5和电感器L2的一端。电容器C4的另一端接地。电感器Ll的另一端连接荧光灯管的一端。电容器C5的另一端接地。电感器L2的另一端连接振荡单元的升压变压器T2次级绕组的一端。升压变压器T2次级绕组的另一端连接荧光灯管的另一端。低电压稳压单元的电源变压器Tl的初级绕组连接220V市电，电源变压器Tl的次级绕组的一端连接二极管V6的阳极和二极管V7的阴极。电源变压器Tl的次级绕组的另一端连接二极管V8的阳极和二极管V9的阴极。二极管V6的阴极与二极管V8的阴极连接并与电解电容器C6的正端连接，并连接集成稳压电源芯片N1的输入端(IN)。 二极管V7的阳极与二极管V9的阳极连接并与电解电容器C6的负端，集成稳压电源芯片N1的接地端和电解电容器C7的负端连接，并接地。集成稳压电源芯片N1的输出端(OUT)连接电解电容器C7的正端，接VCC端。触发单元的电阻器R6的另一端连接电阻器R7的一端和NPN晶体管V10的基极，电阻器R7的另一端接地。晶体管V10的发射极接地，集电极连接电阻器R8的一端和与非门N2: B的一个输入端。电阻器R8的另一端连接电源VCC。电解电容器C8的正端连接电源VCC，电解电容器C8的负端连接电阻器R9的一端和与非门N2: A的两个输入端。电阻器R9的另一端接地。与非门N2: A的输出端连接与非门N2: B的另一个输入端。与非门N2: B的输出端连接与非门N2: C的两个输入端。与非门N2: C的输出端连接振荡单元的定时器电路N3的4脚。振荡单元的定时器电路N3的5脚连接电容器C9的一端，电容器C9的另一端接地。电阻器R10的一端连接电源VCC，电阻器RIO的另一端连接电阻器Rll的一端和定时器电路N3的7脚。电阻器Rll的另一端连接电容器C10的一端和定时器电路N 3的6脚和2脚，电容器C10的另一端接地。定时器电路N3的1脚接地。定时器电路N3的8脚连接电源VCC。定时器电路N3的3脚连接M0S场效应管Vll的栅极。场效应管Vll的源极接地。场效应管Vll的漏极连接电阻器R12的一端，电阻器R12的另一端连接升压变压器T2初级绕组的一端。升压变压器T2初级绕组的另一端连接电源VCC。图2的虚线框表示专利技术(200820074486.3)中的"磁保持继电器单次切换控制器"。该控制器也由低电压稳压单元供电。该控制器的输入端连接电解电容器C2的正端。该控制器的输出端连接继电器J2的激励线圈的一端，激励线圈的另一端接地。如果"磁保持继电器单次切换控制器"中的磁保持继电器的工作电压为12V，VCC也应选为12V，集成稳压电源芯片应选用集成稳压电源芯片7812。
本实用新型的工作原理如下开灯后220V市电经过降压单元和整流滤波单元在电解电容器C2的两端形成直流高压。同时经过低电压稳压单元产生VCC，其值为+12V。由于电解电容器C8两端的电压不能立即改变，在短时间内电解电容器C8的负端仍保持为VCC电压，与非门N2: A的输出端也在短时间内保持为零电压，该零电压加到与非门N2: B的一个输入端，使与非门N2: B的输出端成为"l电平"，经过与非门N2: C反相后得到零电压加到定时器电路N3的4脚，使其处于复元状态，不会振荡。定时器电路N3的3脚输出零电压使M0S场效应管Vll截止。在这段短时间内荧光灯未点亮，因而取样电阻器R3内无电流通过，取样电阻器R3的两端均为零电压。该零电压经过电阻器R6输入晶体管V10的基极，使晶体管V10截止，晶体管V10的集电极输出"1电平"加到与非门N2:B的另一个输入端。在这段短时间内继电器J2可以安全地完成切换动作。但随着电容器C8通过电阻器R9不断充电，电容器C8的负端的电压很快达到零电压值，与非门N2: A将输出"1电平"，这时与非门N2: B的两个输入端都成为"1电平"，与非门N2: B将输出零电压，经与非门N2: C反相后定时器电路N3的4脚的电压值达到VCC，定时器电路N3立刻开始高频振荡。从定时器电路N3的3脚输出的高频振荡脉冲经M0S场效应管VI1驱动升压变压器T2的初级绕组。在升压变压器T2的次级绕组得到高压高频的点火脉冲使荧光灯点亮。荧光灯点亮后取样电阻器R3内将有电流通过。取样电阻器R3上的电压降经过电阻器R6将使晶体管V10导通。晶体管V10的集电极输出零电压加到与非门N2: B的一个输入端，使与非门N2: B的输出端成为"1电平"，经过与非门N2: C反相后得到零电压加到定时器电路N3的4脚，使其再次处于复元状态，停止振荡。定时器电路N3的3脚输出零电压使M0S场效应管V11截止，高压高频的点火脉冲消失。维持荧光灯处于点亮状态的直流电流很容易通过由电容器C4和电感器Ll组成的低通滤波器1和由电容器C5和电感器L2组成的低通滤波器2。但高频高压的点火脉冲却被上述两个低通滤波器阻隔无法对极性切换继电器、限流电路等产生影响。关灯时电解电容器C2的正端的直流高压迅速下降被专利技术(200820074486.3)中的"磁保持继电器单次切换控制器"测出立即完成一次极性切换。实现了每次开灯时加在荧光灯管两端的直流高压的极性都与上次开灯时的极性相反的效果，从而延长荧光灯管的使用寿命。关灯后电解电容器Cl和电解电容器C2上的高电压分别通过电阻器Rl和电阻器R2很 泄放，以确保安全。
权利要求1，一种无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电路，由降压单元、整流滤波单元、限流单元、极性切换单元、低通滤波单元、低电压稳压单元、触发单元和振荡单元组成，其特征在于所述的触发单元，振荡单元均在低电源电压下工作，振荡单元的升压变压器T2的次级绕组输出高频高压脉冲点亮荧光灯，在极性切换单元和升压变压器T2的次级绕组之间插入低通滤波单元，使高频高压的点火脉冲不会损坏极性切换继电器，触发单元由电阻器R3、R6、R7、R8、R9，电解电容器C8，NPN晶体管V10和与非门N2组成，振荡单元由定时器电路N3，电阻器R10、R11、R12，电容器C9、C10，MOS场效应管V11和升压变压器T2组成，低通滤波单元由电容器C4、C5和电感器L1、L2组成，其连接方式如下触发单元的电阻器R3的一端连接电解电容器C2的负端，电阻器R3的另一端连接电阻器R6的一端，同时连接限流单元的电解电容器C3的负端和NPN晶体管V5的发射极，电阻器R6的另一端连接电阻器R7的一端和NPN晶体管V10的基极，电阻器R7的另一端接地，晶体管V10的发射极接地，集电极连接电阻器R8的一端和与非门N2B的一个输入端，电阻器R8的另一端连接电源VCC，电解电容器C8的正端连接电源VCC，电解电容器C8的负端连接电阻器R9的一端和与非门N2A的两个输入端，电阻器R9的另一端接地，与非门N2A的输出端连接与非门N2B的另一个输入端，与非门N2B的输出端连接与非门N2C的两个输入端，与非门N2C的输出端连接振荡单元的定时器电路N3的4脚，振荡单元的定时器电路N3的5脚连接电容器C9的一端，电容器C9的另一端接地，电阻器R10的一端连接电源VCC，电阻器R10的另一端连接电阻器R11的一端和定时器电路N3的7脚，电阻器R11的另一端连接电容器C10的一端和定时器电路N3的6脚和2脚，电容器C10的另一端接地，定时器电路N3的1脚接地，定时器电路N3的8脚连接电源VCC，定时器电路N3的3脚连接MOS场效应管V11的栅极，场效应管V11的源极接地，场效应管V11的漏极连接电阻器R12的一端，电阻器R12的另一端连接升压变压器T2初级绕组的一端，升压变压器T2初级绕组的另一端连接电源VCC，低通滤波单元的电容器C4的一端连接电感器L1的一端并连接极性切换单元的继电器J2内的转换接点K2的常闭端和转换接点K3的常开端，电容器C4的另一端接地，电感器L1的另一端连接荧光灯的一端，低通滤波单元的电容器C5的一端连接电感器L2的一端并连接转换接点K2的常开端和转换接点K3的常闭端，电容器C5的另一端接地，电感器L2的另一端连接振荡单元的升压变压器T2次级绕组的一端，升压变压器T2次级绕组的另一端连接荧光灯的另一端。
2，根据权利要求1所述的一种无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电 路，其特征在于所述的限流单元由电阻器R4、 R5、电解电容器C3和NPN晶体管 V5组成，NPN晶体管V5的基极连接电阻器R4的一端，电阻器R4的另一端连接 电阻器R5的一端和电解电容器C3的正端，电阻器R5的另一端连接NPN晶体管 V5的集电极和极性切换单元的继电器J2内的转换接点K3的公共端，电解电容 器C3的负端连接NPN晶体管V5的发射极同时连接触发单元的电阻器R3和电阻 器R6的连接点。
3，根据权利要求1所述的一种无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电 路，其特征在于所述的极性切换单元由继电器J2组成，继电器J2内有两组转 换接点K2和K3,转换接点K2的公共端连接整流滤波单元的电解电容器C2的正端，转换接点K3的公共端连接限流单元的NPN晶体管V5的集电极，转换接点 K2的常闭端连接转换接点K3的常开端并连接低通滤波单元的电容器C4和电感 器Ll的一端，转换接点K2的常开端连接转换接点K3的常闭端并连接低通滤波 单元的电容器C5和电感器L2的一端，继电器J2的激励线圈一端接磁保持继电 器单次切换控制器的输出端，激励线圈的另一端接地。
专利摘要一种无频闪和无高频辐射的直流荧光灯的驱动电路。本实用新型用直流电流点亮普通的交流荧光灯管同时采用专利技术(ZL 200820074486.3)使每次开灯时加在交流荧光灯管两端的直流高压的极性都与上次开灯时的极性相反，使灯管两端的电极的负荷尽可能相同，从而延长灯管的使用寿命。本实用新型利用了低通滤波单元对高频信号的阻隔作用使高频高压点火脉冲不会损坏极性切换继电器和限流电路。振荡电路在低压下工作，因此不需要耐高压的器件，上千伏的点火脉冲则用升压变压器产生。由于MOS场效应管没有二次击穿等缺点，用它驱动升压变压器比使用高压双极晶体管更可靠。限流电路接在荧光灯管和地之间，因而降低了限流电路中晶体管的耐压要求。
文档编号H05B41/295GK201435864SQ20092009608
公开日2010年3月31日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者顾娅楠, 顾慰君 申请人:天津市微仪电子仪器科技有限公司