专利名称：一种荧光灯与led灯一体化节能灯的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明设备领域，尤其涉及一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控 制系统。
背景技术：
目前荧光灯以其亮度高、光线柔和、色温高等优点广泛应用于日常生活、工作环境 中，但由于荧光灯没有调光功能，因此在需要较弱的光线照明时，如入睡前需要将卧室、卫 生间、通道等地方照明调暗时，现有技术的荧光灯无法实现这些场所的调光需求。为了达到 上述弱光照明目的，现有技术采用以下方式实现1、另外安装LED灯作为荧光灯的补充光源，当需要弱光照明时，关闭荧光灯，打开 LED灯。缺点是必须另建一套供LED灯使用的供电和控制回路，且当荧光灯和LED灯的电 源开关不在一处时，还会给操作带来不便。2、现有技术也有采用一些可调光的节能灯，缺点是必须另外增加调光专用装置， 其结构复杂、寿命短，成本高，且原配的镇流器不可再利用。因此，现有技术的照明光源已不能满足人们的使用需求，急需一种操作方便、结构 简单、节能、成本低的照明控制系统。
实用新型内容本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种操作方便、结构简 单、节能、成本低的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统。。本实用新型的目的通过以下技术措施实现一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，包括半桥电路，用于接收自振荡半桥驱动电路输出的高频脉冲信号，并通过该高频脉 冲信号将直流高压电源转换为高频高压脉冲电源；LC谐振及降压整流电路，用于将所述半桥电路输出的高频高压脉冲电源进行LC 谐振后为荧光灯提供电源，并将该高频高压脉冲电源进行降压、整流后为LED驱动电路和 控制电路提供低压直流电源；控制电路，用于辨别外接高压直流电源的通断和该直流高压电源断开、接通间隔 时间是否在预设时间内，产生控制LED驱动电路和自振荡半桥驱动电路的控制信号；自振荡半桥驱动电路，用于根据所述控制电路的控制信号产生不同频率的高频脉 冲信号以驱动半桥电路；LED驱动电路，用于根据所述控制电路的控制信号驱动LED灯工作。优选地，上述荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统还包括整流滤波电路，用 于将交流电源进行整流滤波后分别为所述自振荡半桥驱动电路、所述控制电路和所述半桥 电路提供高压直流电源。优选地，上述LED驱动电路为恒流驱动电路，用于产生恒定电流驱动所述LED灯工
3作。优选地，上述预设时间为2秒。优选地，上述自振荡半桥驱动产生的高频脉冲信号的不同频率包括供所述LC谐 振及降压整流电路驱动所述荧光灯预热的频率和点火发光的频率。本实用新型与现有技术相比具有以下优点由于本实用新型的荧光灯与LED灯一 体化节能灯的控制系统通过控制电路辨别高压直流电源的通断和该直流高压电源断开、接 通间隔时间是否在预设时间内，选择控制LED灯工作或荧光灯工作；并且通过LC谐振及降 压整流电路分别产生高频高压脉冲电源和低压直流电源，即可实现一个电路同时为LED灯 和荧光灯提供电源。当用户需要较高亮度时，用荧光灯发光；当用户需要较低亮度时，转用 LED灯发光，不需要如现有技术那样增加调光电路对节能灯进行调光以改变亮度，也不需要 如现有技术那样使用两套供电系统分别为LED灯和荧光灯提供电源。因此本实用新型的荧 光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统具有节能、成本低、性能好、操作方便、结构简单的 优点。
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的 任何限制。图1是本实用新型的一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统的电路原理方 框图；图2是本实用新型的一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例和附图对本实用新型作进一步描述本实用新型的一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，如图1所示，包括半桥电路30，用于接收自振荡半桥驱动电路60输出的高频脉冲信号，并通过该高 频脉冲信号将直流高压电源转换为高频高压脉冲电源；LC谐振及降压整流电路40，用于将半桥电路30输出的高频高压脉冲电源进行LC 谐振后为荧光灯90提供电源，并将该高频高压脉冲电源进行降压、整流后为LED驱动电路 70和控制电路50提供低压直流电源；控制电路50，用于辨别外接高压直流电源的通断和该直流高压电源断开、接通间 隔时间是否在预设时间内，产生控制LED驱动电路70和自振荡半桥驱动电路60的控制信 号；自振荡半桥驱动电路60，用于根据控制电路50的控制信号产生不同频率的高频 脉冲信号以驱动半桥电路30 ；LED驱动电路70，用于根据控制电路50的控制信号驱动LED灯80工作。较佳地，荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统还包括整流滤波电路20，用于 将交流电源进行整流滤波后分别为自振荡半桥驱动电路60、控制电路50和半桥电路30提 供高压直流电源，并给控制电路50提供电源状态检测信号。由于本实用新型的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统通过控制电路50辨别高压直流电源的通断和该直流高压电源断开、接通间隔时间是否在预设时间内，选择控 制LED灯80工作或荧光灯90工作；并且通过LC谐振及降压整流电路40分别产生高频高 压脉冲电源和低压直流电源，即可实现一个电路同时为LED灯80和荧光灯90提供电源。 当用户需要较高亮度时，用荧光灯90发光；当用户需要较低亮度时，转用LED灯80发光，不 需要如现有技术那样增加调光电路对节能灯进行调光以改变亮度，也不需要如现有技术那 样使用两套供电系统分别为LED灯80和荧光灯90提供电源。因此本实用新型的荧光灯与 LED灯一体化节能灯的控制系统具有节能、成本低、性能好、操作方便、结构简单的优点。 较佳地，LED驱动电路70为恒流驱动电路，用于产生恒定电流驱动LED灯80工作。预设时间可根据系统调试，较佳地，本实用新型的荧光灯与LED灯一体化节能灯 的控制系统可将该预设时间设置为2秒。较佳地，自振荡半桥驱动产生的高频脉冲信号的不同频率包括供LC谐振及降压 整流电路40驱动荧光灯90预热的频率和点火发光的频率。如图2所示，控制电路50由两个D触发器UlA和UlB及外围电路组成，触发器UlA 及外围电路用于通过检测Vst的电压状态来判断交流电源输入的状态，其正相输出端Q控制 自振荡半桥驱动电路60的振荡频率；反相输出端Q非控制LED驱动电路70的通断来控制LED 灯80。触发器UlB及外围电路在当UlA输出荧光灯90亮的状态时控制荧光灯90预热时间。如图2所示，控制电路50具体包括D触发器U1A、D触发器U1B、电阻R8、R9、R10、 R11、R12、R13、R14、R19、电容 C8、C9、C10、C11、二极管 D9、D10 ；直流电源 Vst 经电阻 R8 和电 容ClO后接地，电阻R8和电容ClO的公共端与D触发器UlA的时钟信号输入端耦合；低压 直流电信号Vpp经电阻R9、电容C9后接地，电容C8与C9并联，二极管D9与电阻RlO串接 后与电阻R9并联，电阻R9与电容C9之间输出的直流电信号VDD经电阻Rll、R12后接地， 且电阻Rll和R12的公共端与D触发器UlA的复位信号输入端耦合；D触发器UlA的Q反 相输出端通过R19分别与D触发器UlA的数据输入端和D触发器UlB的复位信号输入端耦 合；D触发器UlA的置位输入端接地；D触发器UlA的Q输出端依次与电阻R13和电容Cll 串接后接地，二极管DlO与电阻R14串联后与电阻R13并联，电阻R13与电容Cll的公共端 与D触发器UlB的置位输入端耦合；D触发器UlB的数据输入端和时钟信号输入端接地；D 触发器UlB的Q反相输出端与LED驱动电路70的输入端耦合；D触发器UlB的Q输出端与 自振荡半桥驱动电路60的第二输入端耦合；D触发器UlA的Q输出端与自振荡半桥驱动电 路60的第一输入端耦合。上述D触发器UlA和UlB可以为⑶4013芯片，当然，本实用新型的两个触发器也 可以采用其他同一类型的芯片。上述控制电路50也可以采用其他芯片电路实现。整流滤波电路20包括由电感Li、电阻Rl、电容Cl组成的EMC滤波电路，二极管 Dl、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，电容C2、C3和二极管D5组成的直流滤波电路，交流电 经整流滤波电路20后获得较稳定的高压直流电源，供半桥电路30工作；同时通过HV、电阻 R4、荧光灯90Lamp上灯丝、电阻R5、二极管D8为桥驱动电路提供初始工作电压和反映电源 状态信号的Vst。LED驱动电路70包括三极管Q3、Q4、电阻R6、R7组成的恒流驱动电路；LED驱动电 路70输入端经电阻R6后耦接至三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4 的基极与三极管Q3的发射极耦合，三极管Q3的基极与三极管Q4的集电极耦合，三极管Q3的发射极经电阻R7后接地。当输入端DRV LED为高电平(大于三极管Q3的导通电压)时，三极管Q3导通，LED 有电流流过；当通过的电流I在电阻R7上压降V = I*R7大于三极管Q4的导通电压时，三 极管Q4进入放大区，三极管Q3基极电压降低，从而控制电流I减小，这样就能保证通过LED 的电流I Vbe/R7，从而达到恒流，以保证LED等发光亮度稳定及寿命。当DRV_LED为低电平时，三极管Q3和三极管Q4均截止，从而LED无电流通过。如图2所示，具体地，自振荡半桥驱动电路60由自振荡半桥驱动器U2及外围电路 组成，其中自振荡半桥驱动器U2为IR2153芯片，当然，也可以采用其他同一类型的芯片。具体地，自振荡半桥驱动电路60包括电阻Rl5、R16、Rl7、R18、三极管Q5、Q6、电容 C12、C13、C14、C15、C16、C17、二极管 D11、D12、D13、D14、D15、IR2153 芯片。具体地，自振荡 半桥驱动电路60的第一输入端经电阻R15后与三极管Q5的基极耦合，Q5的发射极接地，Q5 的集电极依次与电容C12和电容C14串接后接地，电容C12和电容C14的公共端与IR2153 芯片的CT输入端耦合，电阻R17分别与电容C12和电容C14的公共端、IR2153芯片的RT 输入端连接，二极管Dll的输入端与三极管Q5的发射极连接，Dll的输出端与三极管Q5的 集电极连接；自振荡半桥驱动电路60的第二输入端经电阻R16后与三极管Q6的基极耦合， Q6的发射极接地，Q6的集电极经电容C13与电容C12和C14的公共端连接，二极管D12的 输入端与三极管Q6的发射极连接，D12的输出端与三极管Q6的集电极连接；IR2153芯片的 COM端接地；直流电源与IR2153芯片的VCC端连接，二极管D13的输入端与直流电源连接、 输出端与IR2153芯片的VB端连接；电容C16的两端分别与二极管D13的输出端和IR2153 芯片的VS端连接，直流电源经电容C15后接地，直流电源经电阻R18、二极管D14输出端、 D14输入端、D15输出端、D15输入端后接地，电容C17两端分别与D14输入端和IR2153芯 片的VS端连接；IR2153芯片的HO端和LO端分别输出不同相位的脉冲信号。其中，自振荡半桥驱动器U2、二极管D13、电容C16组成半桥驱动电路，其输出端 HO、LO推动半桥电路30工作。电容C17、二极管D14、D15、R18组成电源补给电路，当此部 分电路工作后其电源由这部分电路补充。电容C15为滤波电容。自振荡半桥驱动器U2、电阻R17，电容C12、C13、C14组成自振荡电路，其振荡频率 见下表
第一第二IR2153工作频率备注输入输入端端00f0 ^ 1/[1. 38(R17+75)*C14]LED灯工作01F ^ 1/[1· 38(R17+75)*(C14+C13)]此状态可不用10fl ^ 1/[1· 38(R17+75)*(C14+C12)]荧光灯预热11f2 ^1/[1. 38(R17+75)*(C14+C13+C12)]荧光灯正常工作
6[0046]0 表示第一输入端/第二输入端为低电平，线路中为小于0. 3V的信号。1 表示第一输入端/第二输入端为高电平，线路中为大于0.6V的信号。半桥电路30由场效应管Q1、场效应管Q2组成，具体连接方式如图2所示，场效应 管Ql的源极与场效应管Q2的漏极耦合，Ql的漏极与整流滤波电路20的输出的直流电源 连接，IR2153芯片的HO端和LO端分别与Ql的栅极和Q2的栅极连接。LC谐振及降压整流电路40由电感L2、电容C6和电容C7组成LC谐振网络，用于产 生满足荧光灯90点火与工作的高频交流信号，驱动荧光灯90。当电路工作于LED灯80亮 的状态时，LC谐振及降压整流电路40远远偏离谐振点，不会产生高压，荧光灯90不会进入 工作状态；当电路开始进入荧光灯90进入预热阶段时，预热频率偏离谐振点，LED灯80熄 灭，电路能量聚集于灯丝进行预热，当LC谐振及降压整流电路40进入荧光灯90工作阶段 时，工作频率迅速靠近谐振频率，谐振电路谐振，产生高压点火荧光灯90直至荧光灯90正 常工作。其中，电感L2副绕组Lsl、Ls2、二极管D6、D7、电阻RF、电容C4、C5和稳压管Zl组 成降压整流电路，当电路工作时电感L2副绕组Lsl、Ls2上产生感生电压，通过二极管D6和 二极管D7全波整流，从而达到降压的目的。其中电阻RF，稳压管Zl用于限压控制，防止在 荧光灯90点火时形成瞬时高压通过副绕组Lsl、Ls2而损坏其它线路。电容C4、C5用于滤波。具体工作过程为当初次上电后，交流电源经整流滤波电路20的二极管D1、D2、 D3、D4整流、一路经二极管D5、电容C3滤波后给半桥电路30供电；另一路经电阻R4、R5和 荧光灯90的Lamp上灯丝、二极管D8后得到直流电压Vst至自振荡半桥驱动电路60的振 荡驱动芯片U2电源输入端。当直流电压Vst超过芯片U2的启动电压后，芯片U2开始振荡 工作，其输出信号HO、LO经半桥电路30的功率管Ql、Q2进行功率放大，其输出端VS —路 通过电容C17、二极管D15、D14、电阻R18给U2补充电能，使U2能稳定工作；另一路通过LC 谐振及降压整流电路40的电感L2、电容C6、C7及荧光灯90灯丝提供回路，电路正常工作， L2的主绕组通过耦合给副绕组得到高频低压大电流电源经二极管D6、D7组成全波整流电 路，向LED灯80提供工作时的直流电源+Vpp，+Vpp另一路连接至控制电路50并通过二极 管D9、电阻RlO、电容C9获得电压VDD ；电压VDD —路给芯片Ul供电，另一路通过电阻Rll 和电阻R12给触发器UlA提供一个复位信号，UlA复位，其正相输出端Q输出低电平，反相输 出端Q非输出高电平，使LED驱动电路70的Q3导通，LED灯80的LEDl LED4点亮。LED 驱动电路70的电阻R7、晶体管Q3组成LED灯80的恒流控制电路50，为LED提供恒定的直 流电流，满足LED正常工作的条件。当断电后，U2供电端Vst的电压由于得不到交流电源的补充而迅速降低，同时又 由于电容C9的"储能"作用，使UlA保持原状态，在此预设时间以内，如再次接通交流电， 电源Vst从低电平变为高电平，并通过电阻R8和电容ClO给UlA的时钟信号输入端CLK 提供一个触发电平，从而使触发器UlA反转，其正相输出端Q变高，三极管Q5导通，芯片 U2(IR2153)工作于fl频率(fl < f0)，荧光灯90开始进入预热启动状态；UlA的反相输出 端Q非变低，使LED驱动电路70的Q3保持截止状态，LED灯80不会变亮。由于电阻R13 和电容Cll的延迟作用，经过一段时间(一般为400 2000毫秒)触发器UlB的置位输入 端输入电平转为高电平，使得触发器UlB的正相输出端Q输出高电平，此时三极管Q6导通，芯片U2工作于f2频率(f2 < fl)，荧光灯90开始进入点火工作状态，当点火后，荧光灯90
正常点亮。因此，在预设的时间内连续执行断电一上电动作，可实现LED灯80和荧光灯90交 替工作。具体地，该预设时间为电容C9充电后放电的时间。作为本实用新型的一种荧光灯 与LED灯一体化节能灯的控制系统的一种实施方式，该预定时间可设置为2秒，当然也可以 根据需要调整设置预设时间。由于荧光灯90的工作，使直流电信号Vpp输出为低电平，进而VDD输出低电平，第 一触发器的复位信号输入端输入低电平，D触发器UlA的Q输出端输出高电平。当荧光灯90亮时，再断开电源，重新上电，直流电信号Vst为高，为D触发器UlA的 时钟信号输入端提供一个触发电平，使D触发器UlA的输出状态反转，UlA的正相输出端Q 输出低电平，Q反相输出端输出高电平，由于D触发器UlB的输出受到D触发器UlA的输出 端控制，因此，D触发器UlB的Q输出端输出低电平，D触发器UlB的Q反相输出端输出高电 平，由于D触发器UlB的Q反相输出端与LED驱动电路70的输入端连接，所以此时LED驱 动电路70的输入端为高电平，LED驱动电路70工作。芯片IR2153工作于f0频率，此时荧 光灯90不亮。由LED灯80亮转向荧光灯90发光根据前面所述的方式控制。因此，本实用新型 的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统只需通过控制电源的通断和连续断开、接通电 源的间隔时间，即通过对一个电源开关的控制即可实现对荧光灯90和LED灯80交替工作 的选择；并且通过LC谐振及降压整流电路40分别产生高频高压脉冲电源和低压直流电源， 即可实现一个电路同时为LED灯80和荧光灯90提供电源。当用户需要较高亮度时，用荧 光灯90发光；当用户需要较低亮度时，转用LED灯80发光，因此本实用新型的荧光灯与LED 灯一体化节能灯的控制系统具有节能、成本低、性能好、操作方便、结构简单的优点。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而反相对本 实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的 普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本实用新型技术方案的实质和范围。
权利要求一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，其特征在于，包括半桥电路，用于接收自振荡半桥驱动电路输出高频脉冲信号，并通过该高频脉冲信号将直流高压电源转换为高频高压脉冲电源；LC谐振及降压整流电路，用于将所述半桥电路输出的高频高压脉冲电源进行LC谐振后为荧光灯提供电源，并将该高频高压脉冲电源进行降压、整流后为LED驱动电路和控制电路提供低压直流电源；控制电路，用于辨别外接高压直流电源的通断和该直流高压电源断开、接通间隔时间是否在预设时间内，产生控制LED驱动电路和自振荡半桥驱动电路的控制信号；自振荡半桥驱动电路，用于根据所述控制电路的控制信号产生不同频率的高频脉冲信号以驱动半桥电路；LED驱动电路，用于根据所述控制电路的控制信号驱动LED灯工作。
2.根据权利要求1所述的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，其特征在于，所 述荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统还包括整流滤波电路，用于将交流电源进行整 流滤波后分别为所述自振荡半桥驱动电路、所述控制电路和所述半桥电路提供高压直流电 源。
3.根据权利要求1所述的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，其特征在于，所述 LED驱动电路为恒流驱动电路，用于产生恒定电流驱动所述LED灯工作。
4.根据权利要求1所述的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，其特征在于，所述 预设时间为2秒。
5.根据权利要求1所述的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，其特征在于，所述 自振荡半桥驱动产生的高频脉冲信号的不同频率包括供所述LC谐振及降压整流电路驱动 所述荧光灯预热的频率和点火发光的频率。
专利摘要一种荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统，包括半桥电路、LC谐振及降压整流电路、控制电路、自振荡半桥驱动电路和LED驱动电路；控制电路通过辨别外接电源的通断和该电源断开、接通间隔时间是否在预设时间内而选择LED灯工作或荧光灯工作；并且通过LC谐振及降压整流电路同时为LED灯和荧光灯提供电源。当用户需要较高亮度时，用荧光灯发光；当用户需要较低亮度时，转用LED灯发光，不需要增加调光电路对节能灯进行调光以改变亮度，也不需要使用两套供电系统分别为LED灯和荧光灯提供电源。因此本实用新型的荧光灯与LED灯一体化节能灯的控制系统具有节能、成本低、性能好、操作方便、结构简单的优点。
文档编号H05B37/02GK201663738SQ20102015699
公开日2010年12月1日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者陶伟洪 申请人:东莞市格尔电器科技有限公司