专利名称：分段调光双灯管电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明用气体放电灯电子镇流器，特别涉及一种分段调光双灯 管电子镇流器。
背景技术：
采用电子镇流器的荧光灯以及金属卤化物灯等低压或高压气体放电灯已经日益 广泛地得到推广和应用。利用扼流圈与灯电容的串联谐振产生的高压将灯管激活导通，之后由扼流圈限定 工作电流的半桥逆变式电子镇流器，具有结构简单，效率高，对元器件要求相对较低等一系 列优点，是使用非常普遍的一种电子镇流器。为了节能和舒适照明，进一步提出了根据需要对亮度进行调整的要求。亮度能连 续改变的称为连续调光；亮度分级改变的称为分段调光。对于荧光灯类气体放电灯进行调光，不像白炽灯类电阻性电器只要简单地改变施 加的交流电源电压值就能改变发光亮度，特别是在调光的同时还要能兼顾镇流器的其他性 能符合各种要求。目前，荧光灯类气体放电灯电子镇流器所采用的调光方法有调节逆变激励信号的 频率、脉冲宽度、脉冲相位等方法。此类方法的特点是调光范围较宽，但是结构复杂，成本较 高。低成本的调光方法主要是用可控硅改变逆变器的供电电压进行调光，但此类方法调光 范围窄，对电网影响较大。通过改变半桥逆变器串联谐振槽路谐振电感的电感量，能直接改变灯管电流，从 而改变灯管的发光亮度。这种方法可以较方便地控制灯管的发光亮度，并保持逆变器始终 在允许范围内正常工作。但是，由于谐振电感是一个工作在高频、大电流条件下的器件，以 电子的方法改变其电感量需要克服许多技术难点，通常仅用在能以手动开关进行控制的如 台灯和落地灯等场合。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种控制双向可控硅的导通与截止来 改变串联谐振扼流圈的电感量，实现灯管亮度的两段控制的分段调光双灯管电子镇流器。 在灯管处于低亮度状态时为灯丝补充加热功率；在灯管处于不同亮度电平状态下都能有效 地进行灯管异常状态保护；并在调光控制开关和开关状态转换电路之后，设置了专用的分 段调光适配电路，对应在调光控制开关从“闭合”到“断开”或从“断开”到“闭合”的状态切 换瞬时，产生两路控制脉冲信号，使双向可控硅在导通与截止两种状态间按要求进行转换。为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种分段调光双灯管电子镇流器， 包括交、直流变换电路，半桥逆变器开关电路及其激励电路，半桥逆变器开关电路串接LC 串联谐振槽路，二个灯管串联，串联谐振槽路中电感L的量值受调光控制电路控制而减少 或增大，实现灯管亮度调控。
3[0010]电源相线L与电源中线N经电源开关S向电子镇流器供电。在交流/直流变换电 路中，经电磁兼容滤波电路、交流整流滤波电路、功率因素校正电路及直流滤波电路后，向 半桥逆变器开关管Ql和Q2提供直流高电压。开关管激励电路为半桥逆变器开关管Ql和 Q2提供高频激励电压。所述串联谐振槽路中电感L由电感L1、L2组成，在灯管起辉前与谐振电容Cl组成 串联谐振槽路，谐振时谐振电容Cl两端的高电压使灯管激活点亮，灯管被激活点亮后，谐 振电容Cl两端的电位由灯管工作时的灯电压决定，此时，由谐振电感线圈的感抗维持灯管 电流恒定在规定值上；只要改变谐振电感的电感量，就能改变灯管电流的大小。电感L2两 端并接一双向可控硅，双向可控硅与调光控制电路连接。所述的调光控制电路，包括调光控制开关，开关状态转换电路和调光适配电路；其 中，调光控制开关是任何机械式开关或光电控制的电子开关；开关状态转换电路是将闭合 /断开两种状态，转换为直流低电平“0”/ “1”的数字信号。所述调光适配电路，包括驱动器、电压比较器、波形整形电路以及输出驱动器；驱 动器将输入的低电平“0” / “ 1，，信号进行阻抗和极性变换后分两路输出，一路以波形整形 电路后与双向可控硅控制极连接，在输入的开关状态信号由“1”转为“0”的瞬时，输出正极 性的A信号，送到双向可控硅BCR的控制极G，使双向可控硅BCR导通，并将电感线圈L2的 初级绕组H1短路，串联谐振槽路的总电感量减小，灯管中便流过较大的电流，镇流器使灯管 工作在频率较高的正常亮度状态；另一路经电压比较器、整形电路和输出驱动器，与半桥逆 变器开关电路的开关管基极连接，在输入的开关状态信号由“0”转为“1”的瞬时，向半桥逆 变器开关管Q2的基极输出一个宽度为几十毫秒的负向低电平信号B，使半桥逆变器短暂停 振，半桥逆变器停振期间，双向可控硅BCR因没有足够的维持电流而从导通转为截止状态， 电感线圈L2的初级绕组Ii1的电感不因双向可控硅BCR短路而成为串联谐振槽路总电感量 的一部分，串接谐振槽路总电感量的增加导致流过灯管的电流减小，镇流器工作频率降低， 灯管便工作在较低的亮度电平上。在串联谐振槽路电感线圈L2的次级分别有绕组Ii2和Ii3，绕组Ii2串接在二个串联 灯管的灯丝回路，该灯丝回路中还串接有限流电容C3 ；绕组Ii3与灯管异常状态保护电路连 接。在串联谐振槽路电感Ll的次级有绕组Ii2与灯管异常状态保护电路连接。在两根灯管串联工作时，灯管相互连接的中间的两个灯丝，在灯管处于电流降低 的半功率低亮度电平状态时，通过工作中的电感线圈L2的第二个次级绕组Ii3提供补充加 热功率，调整电感线圈L2的第二个次级绕组Ii3的匝数和限流电容C3的容量，使中间两个 灯丝的电流与两端两个灯丝的电流保持接近一致的数值。在两根灯管中任意一根出现断开，接触不良，不激活以及寿命即将终止等异常状 态时，灯管异常保护取样电路从谐振电感Ll的次级绕组Ii2或者从谐振电感L2的次级绕组 H2获取灯管出现异常状态的信息，形成控制信号，加到半桥逆变器开关管Q2的基极，使半桥 逆变器停止振荡，从而保护镇流器不受损坏或引起其他不安全现象的发生。灯管处于亮度高的全功率工作状态和处于亮度较低的半功率状态时，灯管异常状 态信号的大小是不同的。为此，设置了从电感线圈Ll和电感线圈L2两套获取灯管异常状 态信号的电路。全功率亮度时，由电感线圈Ll的次级绕组n2获取灯管异常状态信号，此时电感线圈L2被双向可控硅BCR短路，其次级绕组Ii2没有输出信号，灯管异常状态取样电路 从电感线圈Ll的次级绕组Ii2获取的灯管异常状态信号；半功率亮度时，由于电感线圈L2的 电感量远大于电感线圈Ll的电感量，从电感线圈L2的次级绕组Ii2获取的灯管异常状态信 号也比从电感线圈Ll的次级绕组n2获取的灯管异常状态信号要大，灯管在半功率亮度电 平时的异常状态保护取决于从电感线圈L2的次级绕组n2获得的异常状态信号。本实用新型的优越功效在于1)双向可控硅切换谐振电感的电感量的控制方法，能在大、小不同功率输出的电 子镇流器上使用；2)镇流器在对灯管作高、低亮度即输出功率调整时，灯管都能在合理的状态下工 作，延长了灯管寿命；3)镇流器的功率因数和电流谐波失真不受灯管亮度即输出功率的影响，能够符合 各种标准对镇流器功率因数和电流谐波失真的要求，具有结构简单，性价比高的显著优点。
[0023]图1为本实用新型的电路图；[0024]图2为本实用新型的分段调光适配电路输入输出波形图；[0025]图中标号说明[0026]L-电源相线；Lpl-气体放电灯1 ；[0027]N-电源中线；Lp2-气体放电灯2 ；[0028]S-镇流器电源开关；Ll-谐振电感线圈1 ；[0029]1-交流/直流变换电路；L2-谐振电感线圈2;[0030]2_开关管驱动电路；H1-谐振电感线圈初级绕组；[0031]3-调光控制开关；n2-谐振电感线圈次级绕组；[0032]4_开关状态转换电路；n3-电感线圈L2第二次级绕组[0033]5_分段调光适配电路；Cl-谐振电容；[0034]6-灯管异常状态保护取样；C2-隔直流电容；[0035]7-驱动器；C3-限流电容；[0036]8-电压比较器；Rl-启动电阻；[0037]9-波形整形；A-调光适配电路输出信号；[0038]10-输出驱动；B-调光适配电路输出信号；[0039]11-波形整形；C-半桥逆变器开关管中点；[0040]QLQ2-半桥逆变器开关管；D-灯管异常状态信号；[0041]BCR-双向可控硅；I-调光适配电路输入信号。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，本实用新型提供了一种分段调光双灯管电子镇流器，包括交、直流变 换电路1，半桥逆变器开关电路及其激励电路，半桥逆变器开关电路串接LC串联谐振槽路， 二个灯管串联，串联谐振槽路中电感L的量值受调光控制电路控制而减少或增大，实现灯管亮度调控。电源相线L与电源中线N经电源开关S向电子镇流器供电。在交流/直流变换电 路1中，经电磁兼容滤波电路、交流整流滤波电路、功率因素校正电路及直流滤波电路后， 输出的直流高电压接到半桥逆变器开关管Ql的集电极，开关管Ql的发射极与开关管Q2的 集电极连接，开关管Q2的发射极接地，构成半桥逆变器电路。接在半桥逆变器开关管Ql基 极和开关管Q2基极的开关管激励电路2为半桥逆变器提供高频激励电压。在半桥逆变器 开关管的中点C上，连接半桥逆变器的串联谐振槽路，该串联谐振槽路由依次连接的谐振 电感线圈Ll的初级绕组Ii1，与串联连接的第一灯管Lpl和第二灯管Lp2相并联的谐振电容 Cl，隔直流电容C2，与双向可控硅BCR并联连接的谐振电感线圈L2的初级绕组Ii1组成。所述串联谐振槽路中电感L由电感L1、L2组成，在灯管起辉前与谐振电容Cl组成 串联谐振槽路，谐振时谐振电容Cl两端的高电压使灯管激活点亮，灯管被激活点亮后，谐 振电容Cl两端的电位由灯管工作时的灯电压决定，此时，由谐振电感线圈的感抗维持灯管 电流恒定在规定值上；只要改变谐振电感的电感量，就能改变灯管电流的大小。电感L2两 端并接一双向可控硅，双向可控硅与调光控制电路连接。所述的调光控制电路，包括调光控制开关3，开关状态转换电路4和调光适配电路 5 ；其中，调光控制开关3是任何机械式开关或光电控制的电子开关；开关状态转换电路4 是将闭合/断开两种状态，转换为直流低电平“0” / “ 1，，的数字信号。所述调光适配电路5，包括驱动器7、电压比较器8、波形整形电路9以及输出驱动 器10以及波形整形电路11 ；驱动器7将输入的低电平“0”/ “1”信号进行阻抗和极性变换 后分两路输出，一路以波形整形电路11后与双向可控硅BCR控制极G连接，在输入的开关 状态信号I由“1”转为“0”的瞬时，输出正极性的A信号，送到双向可控硅BCR的控制极G， 使双向可控硅BCR导通，并将电感线圈L2的初级绕组Ii1短路，串联谐振槽路的总电感量减 小，灯管中便流过较大的电流，镇流器使灯管工作在频率较高的正常亮度状态。为了消除输入信号上的杂波干扰，得到稳定方波输出，所述分段调光适配电路5 中所述驱动器7的另一路信号经电压比较器8、整形电路9和输出驱动器10，与半桥逆变器 开关电路的开关管Q2基极连接，在输入的开关状态信号I由“0”转为“1”的瞬时，向半桥逆 变器开关管Q2的基极输出一个宽度为几十毫秒的负向低电平信号B，使半桥逆变器短暂停 振，半桥逆变器停振期间，双向可控硅BCR因没有足够的维持电流而从导通转为截止状态， 电感线圈L2的初级绕组Ii1的电感不因双向可控硅BCR短路而成为串联谐振槽路总电感量 的一部分，串接谐振槽路总电感量的增加导致流过灯管的电流减小，镇流器工作频率降低， 灯管便工作在较低的亮度电平上。以上所述分段调光适配电路5的调光控制开关状态输入 信号I，输出控制信号A和B的波形示意图如附图2所示。在串联谐振槽路电感线圈L2的次级分别有绕组Ii2和Ii3，绕组Ii2串接在二个串联 灯管的灯丝回路，该灯丝回路中还串接有限流电容C3 ；绕组Ii3与灯管异常状态保护电路连 接。在串联谐振槽路电感Ll的次级有绕组Ii2与灯管异常状态保护电路连接。接在所述交流/直流变换电路1输出端即所述开关管Ql集电极直流高压上的启 动电阻Rl在半桥逆变器开始工作时提供初始起振电流。所述第一灯管Lpl和第二灯管LP2串联连接，中间的两个灯丝引脚中的一个互相连接在一起，另一个引脚通过限流电容C3分别与所述谐振电感线圈L2的另一个次级绕组 n3的引脚5和6连接。在灯管工作在较低亮度电平状态时，灯电流的减小可能引起两根串 联灯管中间的两个灯丝加热不足。利用在低亮度下正好处于工作状态的所述谐振电感线圈 L2的该次级绕组Ii3向灯管提供附加的灯丝加热功率。调整电感线圈L2的引脚5和6的次 级绕组n3的匝数和灯丝电容C3的容量，使中间两个灯丝的电流与两端两个灯丝的电流保 持接近一致的数值。 从所述谐振电感线圈Ll和L2的次级绕组Ii2的引脚3和4取得灯管异常状态保护 的取样信号，它们都被接到所述灯管异常状态保护取样电路6。在灯管处于全功率亮度时， 从所述电感线圈Ll的引脚3和4的次级绕组Ii2获取灯管异常状态信号；半功率亮度时，由 于所述电感线圈L2的电感量远大于所述电感线圈Ll的电感量，灯管异常状态信号从电感 线圈L2的引脚3和4的次级绕组n2获得。所述灯管异常状态保护取样电路6在灯管出现 灯管异常状态时输出保护信号D。灯管异常状态保护信号D也接到所述半桥逆变器开关管 Q2的基极，无论镇流器使灯管处于何种亮度电平，在两根灯管中的任意一根出现断开，接触 不良，不激活以及寿命即将终止等异常状态时，都会产生使半桥逆变器停振的灯管异常保 护信号D。
权利要求一种分段调光双灯管电子镇流器，包括交、直流变换电路，半桥逆变器开关电路及其激励电路，其特征在于半桥逆变器开关电路串接LC串联谐振槽路，二个灯管串联，串联谐振槽路中电感L的量值受调光控制电路控制而减少或增大，实现灯管亮度调控。
2.按权利要求1所述的分段调光双灯管电子镇流器，其特征在于所述串联谐振槽路中电感L由电感Li、L2组成，电感L2两端并接一双向可控硅，双向 可控硅与调光控制电路连接。
3.按权利要求1或2所述的分段调光双灯管电子镇流器，其特征在于所述的调光控制电路，包括调光控制开关，开关状态转换电路和调光适配电路；其中， 调光控制开关是任何机械式开关或电子开关；开关状态转换电路是将闭合/断开两种状 态，转换为直流低电平“0”/ “1”的数字信号。
4.按权利要求3所述的分段调光双灯管电子镇流器，其特征在于所述调光适配电路，包括驱动器、电压比较器、波形整形电路以及输出驱动器；驱动器 将输入的低电平“0”/ “1”信号进行阻抗和极性变换后分两路输出，一路以波形整形电路后 与双向可控硅控制极连接；另一路经电压比较器、整形电路和输出驱动器，与半桥逆变器开 关电路的开关管基极连接。
5.按权利要求1或2所述的分段调光双灯管电子镇流器，其特征在于在串联谐振槽路电感线圈L2的次级分别有绕组Ii2和Ii3，绕组Ii2串接在二个串联灯管 的灯丝回路，该灯丝回路中还串接有限流电容C3 ；绕组Ii3与灯管异常状态保护电路连接。
6.按权利要求1所述的分段调光双灯管电子镇流器，其特征在于在串联谐振槽路电感Ll的次级有绕组n2与灯管异常状态保护电路连接。
专利摘要一种分段调光双灯管电子镇流器，控制一个与串联在半桥逆变串联谐振槽路中的附加的谐振电感线圈并联的双向可控硅的导通与截至，改变谐振频率而实现分段调光。调光适配电路在灯管亮度电平从正常亮度切换到较低亮度电平时输出的低电平信号，使半桥逆变器停振，从而双向可控硅顺利地从导通转为截至。在较低亮度电平状态，对串联连接的两根灯管的中间的两个灯丝，自动提供附加的加热功率，以延长灯管寿命。设置了两路灯管异常状态保护取样信号电路，在任何灯管亮度电平，任一灯管出现灯管异常状态时，都实施可靠保护。
文档编号H05B41/38GK201674717SQ20102018366
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者卢兆大, 武洁霞, 葛葆璋 申请人:上海阿卡得电子有限公司