专利名称：直流无极灯及其控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无极灯控制电路，尤其是一种可接入直流电源的直流无极灯 控制电路以及使用这种控制电路的直流无极灯。
技术背景 无极灯作为一种新式的灯具，因其具有使用寿命长、节能效果好、发光效果好等特 点，已经得到广泛的推广应用。无极灯主要包括控制电路、耦合器及玻璃泡壳三部分，控制 电路向耦合器提供电源，耦合器套装在玻璃泡壳内，并在耦合器的作用下在玻璃泡壳内形 成静电磁场，静电磁场对玻璃泡壳内的气体进行电离，并生产强紫外光，涂在玻璃泡壳内壁 上的三基色荧光粉受强紫外光激励发光，从而使无极灯发光照明。参见图1，现有的无极灯接收交流电源，无极灯的控制电路包括电源净化电路10、 整流电路、功率因数校正电路20、高频发生器电路30、保护电路40以及负载电路。电源净化电路10通过保险丝FU与电网连接，并接收来自电网的交流电源，进行滤 波、消除二次谐波等净化处理，以抑制来自电网的电磁干扰。交流电源经过净化处理后，输 出到由二极管D11、D12、D13及D14组成的整流电路，整流后向功率因数校正电路20输出直 流电。功率因数校正电路20对直流电的功率因数进行校正，包括调整输入电流与电压 之间的相位差、降低电流的非正弦性等，以提高电源的功率因数。功率因数校正电路20输 出的直流电经过二极管D15后输出到保护电路40，经过保护电路40后再输入到高频发生器 电路30。保护电路40设有采样端，采样端连接负载电路中电容C2、C3连接处的采样点A， 通过对负载电路电信号的采样结果使高频发生器电路30与前级电路连接或断开，以对高 频发生器电路30以及前级电路进行保护，避免高频发生器电路以及前级电路烧坏。高频发生器电路30将直流电逆变成高频交流电，并将高频交流电输出到由电感 Li、电容C1、C2、C3组成的负载电路，其中电感Li、电容C2、C3串联组成谐振电路。图1中 L2为耦合器，耦合器L2与电容Cl串联连接。在无极灯启动阶段，玻璃泡壳内气体的等效电阻很大，谐振电路在耦合器L2两端 形成高达3000伏的点火电压。无极灯点燃发光后，谐振电路失谐，C2、C3上的谐振电压降 到无极灯的正常工作电压。高频交流电同时流经与电容C2、C3并联的耦合器L2。然而，现有的无极灯只能接入交流电网使用，因为控制电路中的电源净化电路10 需要接收来自电网的交流电源，这大大限制了无极灯的使用领域。随着太阳能、风能等新型 环保能源的兴起，人们希望使用这些新型能源产生的直流电直接给无极灯供电，因此，人们 在直流电源与无极灯之间增加一个直流交流转换模块，将直流电转换成交流电输入至无极 灯，但这将造成电能损耗，降低电能的使用效率。发明内容本实用新型的主要目的是提供一种可直接接入直流电源使用的直流无极灯控制电路；本实用新型的另一目的是提供一种直流电源使用效率较高的直流无极灯。为实现上述目的，本实用新型提供的直流无极灯控制电路包括电源电路，电源电 路的输出端与一整流电路连接，整流电路输出端通过一个保护电路与高频发生器电路连 接，高频发生器电路输出端连接有负载电路，其中，电源电路为一接收直流电源的电能转换 器电路，且电能转换器电路具有一逆变单元。由以上方案可见，直流无极灯控制电路设有接收直流电源的电能转换器电路，且 直流转换器电路设置逆变电路，可将接收的直流电转换成符合要求的交流电，转换后的交 流电经过整流后即可作为高频发生器电路使用。这样，较之现有外置直流交流转换模块，减 少一次交流电转换成直流电的电能、又将直流电转换成交流电的转换，即降低了转换过程 中的电能损耗，又简化了用户使用时的操作。并且，直流无极灯可直接接入直流电源，扩宽 无极灯的使用范围。一个具体的实施方案是，逆变单元具有电源控制芯片，电源控制芯片的两个输出 端分别与两个开关电路的输入端连接，开关电路的输出端连接至一变压器的一次侧。由此可见，电源控制芯片通过轮流导通两个开关电路来实现将直流电转换成交流 电，并通过变压器将转换后的电压进行升压处理，获得高频发生器电路所需的高频交流电 源。进一步的方案是，电能转换器电路还具有过热检测保护单元，过热检测保护单元 具有一个检测开关电路温度的检测器件，该检测器件的一端与电源控制芯片的一个输入端 连接。可见，控制电路将通过过热检测保护单元有效保护开关电路，避免开关电路温度 过高而影响控制电路的正常工作。为实现上述的另一目的，本实用新型提供的直流无极灯具有玻璃泡壳，玻璃泡壳 内安装有耦合器，一控制电路向耦合器提供电源，该控制电路包括接收电源的电源电路，电 源电路的输出端与一整流电路连接，利用整流电路输出的直流电产生高频交流电的高频发 生器电路，连接高频发生器电路输出端的负载电路，与高频发生器电路连接的保护电路，其 中，电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，且电能转换器电路具有一逆变单元。由上述方案可见，直流无极灯的控制电路具有逆变单元，可将直流电转换成交流 电，这样，直流无极灯可直接与直流电源连接，避免使用直流_交流转换器，提高直流电源 的使用效率。
图1是现有无极灯控制电路的框图，图中无极灯控制电路与耦合器L2连接；图2是本实用新型直流无极灯控制电路实施例的结构框图，图中直流无极灯控制 电路与耦合器L2连接；图3是本实用新型直流无极灯控制电路实施例中电能转换器电路的电原理图；图4是本实用新型直流无极灯控制电路实施例中电能转换器电路的电源控制芯片内部等效电路图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
根据本实用新型的直流无极灯具有一个玻璃泡壳，玻璃泡壳内安装有耦合器，耦 合器与一个控制电路连接，控制电路向耦合器提供电源。参见图2，直流无极灯控制电路具有一个电源电路，该电源电路为接收直流电源的 电能转换器电路50，其将接收直流电逆变形成30k赫兹至50k赫兹、300伏至400伏的交流 电，输出的交流电经过由二极管D11、D12、D13以及D14组成的桥式整流电路形成直流电。整流电路输出的直流电流经保护电路40后将流进高频发生器电路30，高频发生 器电路30的输出端与负载电路连接，负载电路由电感Ll以及电容Cl、C2、C3组成，且电容 Cl与耦合器L2串联连接。高频发射器电路30输出的高频交流电流经耦合器L2后形成静 电磁场，从而激励玻璃泡壳内壁上的荧光粉，使直流无极灯发光照明。参见图3，直流无极灯控制电路的电能转换器电路50具有输入端口 DC+IN以及 DC-IN，分别与直流电源，如太阳能电池等的正极、负极输出端口连接，接收直流电源。电能转换器电路50具有一个电源控制芯片Ul，本实施例中，电源控制芯片Ul为双 端式开关电源控制芯片，其具有16个引脚，其中引脚9与引脚10作为输出端口，分别连接 至三极管Q2与Ql的基极b2、bl，并控制三极管Ql、Q2轮流导通。电源控制芯片Ul内设有PWM(脉冲宽度调制)比较器，用于输出PWM脉冲信号，PWM 比较器的一个输入端与电源控制芯片Ul作为输入端口的引脚15连接。在引脚15外连接 有由电容Cll及电阻R16串联组成的软开关单元，当控制电路接收到直流电源后，电容Cll 两端电压将慢慢升高，当电容Cll两端电压升高至特定电压值，如5伏时，电源控制芯片Ul 内的PWM比较器才开始工作。这样，可确保电源控制芯片Ul在直流电源的电压稳定后才开 始工作，避免电源控制芯片Ul工作过程中出现电压不稳的现象。 当控制电路掉电后，电容Cl 1通过电阻R16放电，电容Cl 1两端电压将为0，等待下 次上电操作。电源控制芯片Ul内的PWM比较器开始工作后，控制作为输出端的两个引脚10、9 轮流输出高电平信号，从而使得三极管Ql与Q2轮流导通。三极管Ql的发射极el连接至 场效应管Ml的栅极gl，当三极管Ql导通后，场效应管Ml也随即导通，场效应管Ml的漏极 dl向变压器T的一次侧输出直流电压。本实施例中，三极管Ql与场效应管Ml组成第一开 关电路。相同地，引脚9外设有第二开关电路，第二开关电路由三极管Q2以及场效应管M2 组成，三极管Q2的发射极e2与场效应管M2的栅极g2连接，场效应管M2的漏极d2连接至 变压器T的一次侧。当引脚9输出高电平信号时，三极管Q2导通，场效应管M2也随即导通， 向变压器T输出直流电。由于第一开关电路与第二开关电路轮流导通，且分别向变压器T 一次侧两个输入 端输入直流电，则在变压器T的一次侧形成交流电压，经过变压器T升压后，其二次侧输出 符合规格的交流电。并且，交流电的频率可通过PWM比较器的脉冲频率控制。可见，电源控制芯片U1、两个开关电路以及变压器T组成了一个逆变单元，可向整流电路输出符合要求的交流电。 电能转换器电路50内还设有一个过热检测保护单元，由依次串联连接的电阻 R15、热敏电阻RT以及电阻R16组成，其中热敏电阻RT作为检测器件安装在场效应管Ml、 M2的金属安装板上，且热敏电阻RT的一端连接至电源控制芯片Ul的引脚15上。热敏电阻RT为正温度系数热敏电阻，其阻值随温度升高而变大，一旦场效应管 M1、M2的温度升高并过热，热敏电阻RT的阻值瞬间增大，引脚15接收的电压值瞬间降低， 此时电源控制芯片Ul内部器件工作状态发生改变。参见图4，当引脚15电压值降低后，电源控制芯片Ul内的比较器Ull输出电平由 低电平翻转为高电平，引脚3的电平也随即翻转为高电平，导致PWM比较器U12的输出发生 翻转，从而引起或门U13、或非门U14、U15的输出发生翻转，从而导致三极管Q3、Q4均截止， 电源控制芯片Ul的引脚9、10均输出低电平。此时，如图3所示的，场效应管Ml、M2均截 止，电能转换器电路50停止工作。待场效应管Ml、M2的温度下降并恢复正常后，热敏电阻 RT的阻值恢复正常，电源控制芯片Ul的引脚9、10重新轮流输出高电平信号，电能转换器电 路50重新工作。这样，可有效保护场效应管M1、M2不因温度过高而烧坏。电能转换器电路50还设有过压保护单元，由稳压管ZD、二极管D18、电阻R10、R12 以及电容C8组成，其中稳压管ZD与二极管D18串联连接，二极管D18的负极连接至电源控 制芯片Ul的引脚1上，电容C8连接在引脚1与地之间。一旦控制电路接收的直流电源电压过高，超过稳压管ZD的稳压值后，稳压管ZD的 电流瞬间增大，二极管D18导通，电流将流向电容C8，电容C8存储电能，高电压不会对电源 控制芯片Ul内部电路造成影响。这样，可避免瞬间的高电压对电源控制芯片Ul的影响。由上述方案可见，直流无极灯的控制电路设有电能转换器电路，可将接收的直流 电逆变形成交流电，直流无极灯可直接接入直流电源，并且可减少直流电源电能的损耗，提 高直流电源的使用效率。当然，上述实施例仅是本实用新型直流无极灯控制电路一种较佳的实施方式，实 际使用中，还可以有更多的变化，例如仅使用三极管或场效应管作为开关电路，或者使用其 他热敏元件替代热敏电阻RT作为检测器件等等，这些改变都是显而易见的。最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，诸如电源控制芯片型号的 改变、软开关单元的改变等微小变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求直流无极灯控制电路，包括电源电路，所述电源电路的输出端与一整流电路连接，所述整流电路输出端通过保护电路连接高频发生器电路，所述高频发生器电路输出端连接负载电路；其特征在于所述电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，所述电能转换器电路具有一逆变单元。
2.根据权利要求1所述的直流无极灯控制电路，其特征在于所述逆变单元具有电源控制芯片，所述电源控制芯片的两个输出端分别与两个开关电 路的输入端连接，所述开关电路的输出端连接至一变压器的一次侧。
3.根据权利要求2所述的直流无极灯控制电路，其特征在于所述电能转换器电路还具有过热检测保护单元，所述过热检测保护单元具有一个检 测所述开关电路温度的检测器件，所述检测器件的一端与所述电源控制芯片的一个输入端 (15)连接。
4.根据权利要求3所述的直流无极灯控制电路，其特征在于 所述检测器件为热敏电阻。
5.根据权利要求2至4任一项所述的直流无极灯控制电路，其特征在于所述电能转换器电路还包括过压保护单元，所述过压保护单元具有串联连接的稳压管 及二极管，所述二极管的负极与所述电源控制芯片的输入端(1)连接，所述输入端(1)与地 之间连接有电容。
6.根据权利要求2至4任一项所述的直流无极灯控制电路，其特征在于所述电能转换器电路还具有与所述电源控制芯片一个输入端(15)连接的软开关单元。
7.直流无极灯，包括玻璃泡壳，所述玻璃泡壳内安装有耦合器；向所述耦合器提供电源的控制电路，所述控制电路包括电源电路，所述电源电路的输 出端与一整流电路连接，所述整流电路输出端通过保护电路连接高频发生器电路，所述高 频发生器电路输出端连接有负载电路； 其特征在于所述电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，所述电能转换器电路具有一逆变单元。
8.根据权利要求7所述的直流无极灯，其特征在于所述逆变单元具有电源控制芯片，所述电源控制芯片的两个输出端分别与两个开关电 路的输入端连接，所述开关电路的输出端连接至一变压器的一次侧。
9.根据权利要求8所述的直流无极灯，其特征在于所述电能转换器电路还具有过热检测保护单元，所述过热检测保护单元具有一个检 测所述开关电路温度的检测器件，所述检测器件的一端与所述电源控制芯片的一个输入端 (15)连接。
10.根据权利要求8或9所述的直流无极灯，其特征在于所述电能转换器电路还包括过压保护单元，所述过压保护单元具有串联连接的稳压管及二极管，所述二极 管的负极与所述电源控制芯片的输入端(1)连接，所述输入端(1)与地 之间连接有电容。
专利摘要本实用新型提供一种直流无极灯及其控制电路，该控制电路包括电源电路，电源电路的输出端与一整流电路连接，整流电路输出端通过一保护电路连接高频发生器电路，高频发生器电路输出端连接有负载电路，其中，电源电路为一接收直流电源的电能转换器电路，且电能转换器电路具有一逆变单元。本实用新型提供的直流无极灯可直接接入直流电源使用，扩宽无极灯的使用范围，便于无极灯的推广应用。
文档编号H01J65/00GK201639845SQ20102030179
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者孙俊, 杨青建, 樊均洪 申请人:珠海邦兴电子科技有限公司