一种无频闪宽电压高效直流荧光灯的制作方法

本实用新型属于直流荧光灯领域，尤其涉及一种无频闪宽电压高效直流荧光灯。

背景技术：

现有的技术基本都用阻容器件的容抗进行降压限流，因此低市电压时流过的电流很小灯就无法正常工作；荧光灯管电泳抑制电路一般都用晶体管的线性稳流特性进行抑制，使得晶体管上的电压降较大和发热较为严重，从而导致荧光灯管的发光效率较低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种无频闪宽电压高效直流荧光灯，旨在解决现有直流荧光灯发光效率较低及可适用于宽范围供电的问题。

本实用新型是这样实现的，一种无频闪宽电压高效直流荧光灯，所述直流荧光灯包括整流滤波单元、恒功率变换器、辅助电源、开关控制单元、灯丝预热单元和直流荧光灯管；

整流滤波单元，分别连接市电、恒功率变换器和辅助电源，用于将市电的交流电转换为直流电并滤波输出至恒功率变换器和辅助电源；

辅助电源，分别连接开关控制单元、灯丝预热单元和恒功率变换器，用于将输入的直流电转换为稳定电压的电源以给开关控制单元、灯丝预热单元和恒功率变换器供电；

开关控制单元，分别连接恒功率变换器和灯丝预热单元，用于根据接收到的触摸信号输出控制信号以控制恒功率变换器和灯丝预热单元的工作；

灯丝预热单元，连接直流荧光灯管，用于根据开关控制单元的控制信号开启或关闭对直流荧光灯管的灯丝进行预热工作；

恒功率变换器，连接直流荧光灯管，用于根据开关控制单元的控制信号开启或关闭对整流滤波单元的输出直流电的电压变换工作和输出电流的稳定工作，并在开启工作时，根据直流荧光灯管的状态提供滤波电源给直流荧光灯管以及提供启辉电压以启动直流荧光灯管的工作。

进一步，所述恒功率变换器包括恒功率电压电流变换单元和LC滤波启辉单元，所述恒功率电压电流变换单元和LC滤波启辉单元连接；

所述恒功率电压电流变换单元，用于根据开关控制单元的控制信号开启或关闭恒功率电压电流变换单元的转换控制工作，以及根据直流荧光灯管的状态对整流滤波单元的输出直流电进行电压电流的恒功率转换控制；

LC滤波启辉单元用于根据恒功率电压电流变换单元的输出电压进行整流滤波，并提供启辉电压和稳定电流给直流荧光灯管。

进一步，所述整流滤波单元包括保险丝、热敏电阻、整流桥、第一电感、第一电容和第二电容；

保险丝的一端连接市电的火线，保险丝的另一端连接整流桥的第一输入端，热敏电阻的一端连接市电的零线，热敏电阻的另一端连接整流桥的第二输入端，整流桥的第一输出端和整流桥的第二输出端之间连接第一电容，整流桥的第一输出端和第一电感的一端连接，第一电感的另一端作为所述整流滤波单元的输出端并与第二电容的一端连接，第二电容的另一端连接整流桥的第二输出端。

进一步，所述辅助电源包括PWM开关芯片、降压稳压芯片、变压器、第一外围电路、第二外围电路、第三外围电路和第四外围电路；

第一外围电路分别与整流滤波单元的输出直流电、PWM开关芯片和变压器的初级端连接，

第二外围电路和PWM开关芯片连接，并输出第一转换电压至所述恒功率变换器；

第三外围电路连接变压器的次级端并输出第二转换电压至灯丝预热单元；

第四外围电路分别与变压器的次级端和降压稳压芯片连接，并输出第三转换电压至开关控制单元。

进一步，所述开关控制单元包括用于获取用户的触摸信号并输出的触摸接收电路和用于根据触摸信号输出四种控制信号的开关控制电路，触摸接收电路和开关控制电路连接。

进一步，所述开关控制单元包括用于获取用户的触摸信号并输出的触摸接收电路和用于根据触摸信号输出四种控制信号的开关控制电路，触摸接收电路和开关控制电路连接。

进一步，所述开关控制电路包括微控制器，所述微控制器分别与所述触摸接收电路和第三转换电压连接，输出第一控制信号至恒功率变换器以控制恒功率变换器的开启和关闭，输出第二控制信号至恒功率变换器以控制恒功率变换器的功率，输出第三控制信号至恒功率变换器以控制恒功率变换器的工作频率以及输出第四控制信号至灯丝预热单元以控制灯丝预热单元的开启和关闭。

进一步，所述灯丝预热单元包括第一预热电阻、第一限流开关、第二预热电阻、第二限流开关、第一反向二极管、第二反向二极管和第三预热电阻；

第一预热电阻的一端、第一限流开关的第一端、第二预热电阻的一端分别连接第二转换电压，第二预热电阻的另一端分别与第一限流开关的第二端和第二限流开关的第一端连接，第一限流开关的第三端分别连接第一预热电阻的另一端、第二限流开关的第二端和第一反向二极管的一端，第一反向二极管的另一端连接第三预热电阻的一端，第三预热电阻的另一端与所述开关控制单元连接，第二限流开关的第三端分别连接第二反向二极管的一端和直流荧光灯管的一端，第二反向二极管的另一端分别连接直流荧光灯管的一端和地。

本实用新型的无频闪宽电压高效直流荧光灯，通过恒功率变换器采用开关变换模式控制，可使市电的供电电压在宽范围变化时保证输出的稳定，同时输出时提供启辉电压给直流荧光灯管，可以提高灯管启动后的转换效率，以及可以抑制直流荧光灯管的电泳现象，使直流荧光灯管稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型提供的无频闪宽电压高效直流荧光灯一种实施例的结构框图。

图2是本实用新型提供的无频闪宽电压高效直流荧光灯另一种实施例的结构框图。

图3是本实用新型提供的恒功率变换器一种实施例的电路图。

图4是本实用新型提供的整流滤波单元一种实施例的电路图。

图5是本实用新型提供的辅助电源一种实施例的电路图。

图6是本实用新型提供的开关控制单元一种实施例的电路图。

图7是本实用新型提供的灯丝预热单元一种实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种实施例的无频闪宽电压高效直流荧光灯，如图1和图2所示，所述无频闪宽电压高效直流荧光灯包括：整流滤波单元10、恒功率变换器20、辅助电源30、开关控制单元40、灯丝预热单元50和直流荧光灯管60。其中，整流滤波单元10分别连接市电AC85-265、恒功率变换器20和辅助电源30，整流滤波单元10用于将市电的交流电转换为直流电并滤波输出至恒功率变换器20和辅助电源30；辅助电源30分别连接开关控制单元40、灯丝预热单元50和恒功率变换器20，辅助电源30用于将输入的直流电转换为稳定电压的电源以给开关控制单元40、灯丝预热单元50和恒功率变换器20供电；开关控制单元40分别连接恒功率变换器20和灯丝预热单元50，开关控制单元40用于根据接收到的触摸信号输出控制信号以控制恒功率变换器20和灯丝预热单元50的工作；灯丝预热单元50连接直流荧光灯管60，灯丝预热单元50用于根据开关控制单元40的控制信号开启或关闭对直流荧光灯管60的灯丝进行预热工作；恒功率变换器20连接直流荧光灯管60，恒功率变换器20用于根据开关控制单元40的控制信号开启或关闭对整流滤波单元10的输出直流电的电压变换工作和输出电流的稳定工作，并在开启工作时，根据直流荧光灯管60的状态提供滤波电源给直流荧光灯管60以及提供启辉电压以启动直流荧光灯管60的工作。

具体的，AC85-265就是表示宽工作电压范围，各个国家都能用。

市电AC85-265经整流滤波单元10整流为直流并滤波，一路供给辅助电源30，另一路供给恒功率变换器20。辅助电源30用于给开关控制单元40和灯丝预热单元50供电；开关控制单元40用于对灯丝预热单元50和(恒功率变换器20的控制。灯丝预热单元50用于启动时对灯丝进行预热以避免启动时引起的灯管发黑现象，从而使直流荧光灯管60较高的使用寿命。恒功率变换器20采用开关变换模式控制，可使市电的供电电压在宽范围变化时保证输出的稳定，同时输出时提供启辉电压给直流荧光灯管，提高灯管启动后的转换效率，以及可以抑制直流荧光灯管的电泳现象，使直流荧光灯管稳定运行。

在具体实施中，如图2所示，所述恒功率变换器20包括恒功率电压电流变换单元21和LC滤波启辉单元22，所述恒功率电压电流变换单元21和LC滤波启辉单元22连接。其中，所述恒功率电压电流变换单元21用于根据开关控制单元40的控制信号开启或关闭恒功率电压电流变换单元21的转换控制工作，以及根据直流荧光灯管的状态对整流滤波单元10的输出直流电进行电压电流的恒功率转换控制；LC滤波启辉单元22用于根据恒功率电压电流变换单元21的输出电压进行整流滤波，并提供启辉电压和稳定电流给直流荧光灯管60。

具体的，如图3所示，恒功率电压电流变换单元21包括PWM控制模块211、第一反馈隔离模块212、第二反馈隔离模块213、变压模块214和开关管Q1。其中，PWM控制模块211分别与第一反馈隔离模块212和开关管Q1，第二反馈隔离模块213和LC滤波启辉单元22连接，变压模块214分别与开关管Q1和LC滤波启辉单元22连接。

在具体实施中，如图4所示，所述整流滤波单元10包括保险丝F1、热敏电阻RT1、整流桥BR1、第一电感L1、第一电容C10和第二电容C11。其中，保险丝F1的一端连接市电的火线MainL，保险丝F1的另一端连接整流桥BR1的第一输入端，热敏电阻RT1的一端连接市电的零线MainN，热敏电阻RT1的另一端连接整流桥BR1的第二输入端，整流桥BR1的第一输出端和整流桥BR1的第二输出端之间连接第一电容C10，整流桥BR1的第一输出端和第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端作为所述整流滤波单元的输出端并与第二电容C11的一端连接，第二电容C11的另一端连接整流桥BR1的第二输出端。其中，第一电感L1的另一端输出300V的输出电压。

在具体实施中，如图5所示，所述辅助电源30包括PWM开关芯片U6、降压稳压芯片U7、第一变压器T2、第一外围电路301、第二外围电路302、第三外围电路303和第四外围电路304。其中，第一外围电路301分别与整流滤波单元10的输出直流电、PWM开关芯片U6和第一变压器T2的初级端连接，第二外围电路302和PWM开关芯片U6连接，并输出第一转换电压至所述恒功率变换器20；第三外围电路303连接第一变压器T2的次级端并输出第二转换电压至灯丝预热单元50；第四外围电路304分别与第一变压器T2的次级端和降压稳压芯片U7连接，并输出第三转换电压至开关控制单元40。

具体的，第一转换电压为15V，第二转换电压为9V，第三转换电压为5V。第一外围电路301包括第一转换电阻R22、第二转换电阻R23、第三转换电阻R24、第一转换电容C17、第二转换电容C4、第一二极管D7、第二二极管D6。其中第一转换电阻R22的一端连接整流滤波单元10的输出直流电，第一转换电阻R22的另一端分别连接第二转换电阻R23的一端和第二二极管D6的阴极，第二二极管D6的阳极连接第一变压器T2的第二初级线圈的第一端，第二二极管D6的阴极与第二转换电容C4的一端连接，第二转换电容C4的另一端分别与第一变压器T2的第二初级线圈的第二端和地连接，第二转换电阻R23的另一端连接PWM开关芯片U6的VDD端，整流滤波单元10的输出直流电与第一变压器T2的第一初级线圈的第一端连接，第三转换电阻R24的一端和第一转换电容C17的一端分别与第一变压器T2的第一初级线圈的第一端连接，第三转换电阻R24的另一端和第一转换电容C17的另一端分别与第一二极管D7的阴极连接，第一二极管D7的阳极与第一变压器T2的第一初级线圈的第二端连接。

第二外围电路302包括第三二极管D3、第四转换电阻R18、第五转换电阻19、第六转换电阻R20和第三转换电容C16。其中第三二极管D3的阴极输出第一转换电压，第三二极管D3的阳极分别与第四转换电阻R18的一端和第一变压器T2的第二初级线圈的第一端连接，第四转换电阻R18的另一端分别与第五转换电阻R19的一端和PWM开关芯片U6的INV端连接，第五转换电阻R19的另一端分别与第六转换电阻R20的一端和地连接，第六转换电阻R20的另一端与PWM开关芯片U6的CS端连接，第三转换电容C16的一端与PWM开关芯片U6的COMP端连接，第三转换电容C16的另一端和地连接，PWM开关芯片U6的两个D端连接第一变压器T2的第一初级线圈的第二端。

第三外围电路303包括第四二极管D5，第四二极管D5的阴极连接第一变压器T2的次线圈的第一端，第一变压器T2的次线圈的第二端悬空，第四二极管D5的阳极连接第二转换电压。

第四外围电路304包括第四电容C8和第五电容C9，第四电容C8的一端分别连接降压稳压芯片U7的IN端和第二转换电压，第四电容C8的另一端、第一变压器T2的次线圈的第三端、降压稳压芯片U7的AD1端和第五电容C9的一端均接地，第五电容C9的另一端连接降压稳压芯片U7的OUT端且稳压芯片U7的OUT端输出第三转换电压。

通过PWM开关芯片U6、第一变压器T2、第一外围电路301、第二外围电路302和第三外围电路303将整流滤波单元10输出的高压电转换为稳定的低压电，供恒功率变换器20及灯丝预热单元使用。接着通过降压稳压芯片U7和第四外围电路304，为开关控制单元40提供稳定的电压。

在具体实施中，如图6所示，所述开关控制单元40包括用于获取用户的触摸信号并输出的触摸接收电路401和用于根据触摸信号输出四种控制信号的开关控制电路402，触摸接收电路401和开关控制电路402连接。开关控制单元40根据触摸信号来控制恒功率变换器20的工作。

具体的，所述触摸接收电路401包括：第一电阻R3、第二电阻R28、第三电容C2、第一隔离触摸片、第一识别芯片U4、第四电容C18，第三电阻R31、第四电阻R29、第五电阻R1、第五电容C1、第二隔离触摸片、第二识别芯片U2、第六电容C7和第六电阻R30。其中，第一电阻R3的一端连接第一隔离触摸片，第一电阻R3的另一端连接第一识别芯片U4的Tin端，第二电阻R28的一端连接第一识别芯片U4的OUT端，第二电阻R28的另一端连接所述开关控制电路，第三电容C2的一端与第一电阻R3的另一端连接，第三电容C2的另一端与地连接，第三电阻R31一端连接第三转换电压，第三电阻R31的另一端分别连接第四电容C18的一端和第一识别芯片U4的VCC端，第四电容C18的另一端与地连接，第一识别芯片U4的TOG端、第一识别芯片U4的GND端和第一识别芯片U4的OLH端均接地。第五电阻R1的一端连接第二隔离触摸片，第五电阻R1的另一端连接第二识别芯片U2的Tin端，第四电阻R29的一端连接第二识别芯片U2的OUT段，第四电阻R29的另一端连接所述开关控制电路402，第五电容C1的一端与第五电阻R1的另一端连接，第五电容C1的另一端与地连接，第六电阻R30一端连接第三转换电压，第六电阻R30另一端分别连接第六电容C7的一端和第二识别芯片U2的VCC端，第六电容C7的另一端与地连接，第二识别芯片U2的TOG端、第二识别芯片U2的GND端和第二识别芯片U2的OLH端均接地。

具体的，如图6所示，所述开关控制电路402包括微控制器U1。其中U1微控制器，用于逻辑控制、定时开关等。微控制器U1分别与所述触摸接收电路401和第三转换电压连接，输出第一控制信号PWR至恒功率变换器20以控制恒功率变换器20的开启和关闭，输出第二控制信号PWD至恒功率变换器20以控制恒功率变换器20的功率，输出第三控制信号STF至恒功率变换器20以控制恒功率变换器20的工作频率以及输出第四控制信号LPR至灯丝预热单元40以控制灯丝预热单元40的开启和关闭。

在具体实施中，如图7所示，所述灯丝预热单元40包括第一预热电阻R4、第一限流开关Q2、第二预热电阻R21、第二限流开关Q3、第一反向二极管ZD2、第二反向二极管ZD3和第三预热电阻R25。其中，第一预热电阻R4的一端、第一限流开关Q2的第一端、第二预热电阻R21的一端分别连接第二转换电压，第二预热电阻R21的另一端分别与第一限流开关Q2的第二端和第二限流开关Q3的第一端连接，第一限流开关Q2的第三端分别连接第一预热电阻R4的另一端、第二限流开关Q3的第二端和第一反向二极管ZD2的一端，第一反向二极管ZD2的另一端连接第三预热电阻R25的一端，第三预热电阻R25的另一端与所述开关控制单元40连接，第二限流开关Q3的第三端分别连接第二反向二极管ZD3的一端和直流荧光灯管60的一端，第二反向二极管ZD3的另一端分别连接直流荧光灯管60的一端和地。

当开关控制单元40发出有效控制信号后即第四控制信号LPR为有效信号时，灯丝预热单元40开始对直流荧光灯管60的灯丝施加电压以进行加热。当开关控制单元40发出有效关闭信号后即第四控制信号LPR为有效关闭信号，灯丝预热单元40停止对直流荧光灯管60的灯丝加热。

当开关控制单元的第四控制信号LPR为低电平有效时，灯丝预热单元40控制第一限流开关Q2和第二限流开关Q3导通，从而对直流荧光灯管60的灯丝进行加热。

在具体实施中，如图3所示，PWM控制模块211用于输出控制和驱动开关管Q1的PWM波。PWM控制模块211包括控制芯片U5、第一控制电阻R9、第二控制电阻R10、第三控制电阻R11、第四控制电阻R14、第五控制电阻R12、第六控制电阻R13、第七控制电阻R15、第八控制电阻R7、第九控制电阻R2、第一控制电容C5、第二控制电容C3、第三电容C6和第一控制二极管D1。其中，第一控制电阻R9的一端连接整流滤波单元10的输出直流电，第一控制电阻R9的另一端连接第二控制电阻R10的一端，第二控制电阻R10的另一端连接控制芯片U5的VIN端，第一控制信号PWR分别连接所述第八控制电阻R7的一端和第九控制电阻R2的一端，所述第八控制电阻R7的另一端接地，第九控制电阻R2的另一端连接控制芯片U5的RT端。辅助电源30的第一转换电压分别连接第一控制电容C5的一端、第二控制电容C3的一端和控制芯片U5的VDD端，第一控制电容C5的另一端和第二控制电容C3的另一端均接地，控制芯片U5的GATE端分别连接第一控制二极管D1的阴极和第三控制电阻R11的一端，第一控制二极管D1的阳极分别连接第三控制电阻R11的另一端、第四控制电阻R14的一端和开关管Q1的控制端，开关管Q1的控制端和第四控制电阻R14的一端分别与第三控制电阻R11的另一端连接，控制芯片U5的SENSE端分别连接第四控制电阻R14的另一端、第七控制电阻R15的一端和开关管Q1的第一端，第七控制电阻R15的另一端接地，控制芯片U5的RI端分别连接第五控制电阻R12的一端和第六控制电阻R13的一端，第五控制电阻R12的另一端连接第三控制信号STF，第六控制电阻R13的另一端接地，控制芯片U5的FB端分别连接第三电容C6的一端和第一反馈隔离模块212，第三电容C6的另一端接地。PWM控制模块211通过控制芯片U5的使能端控制PWM控制模块211输出控制和驱动开关管Q1的PWM波。

第一反馈隔离模块212用于电位反馈隔离。第一反馈隔离模块212包括第一反馈电阻R5、隔离光耦的输出部U3B和第二反馈电阻R6。第二控制信号PWD和第一反馈电阻R5的一端连接，第一反馈电阻R5的另一端分别连接隔离光耦的输出部U3B的一端、第二反馈电阻R6的一端和控制芯片U5的FB端，隔离光耦的输出部U3B的另一端和第二反馈电阻R6的另一端接地。

第二反馈隔离模块213用于电位反馈隔离。第二反馈隔离模块213包括第四稳压二极管ZD1、第三反馈电阻R16、第四反馈电阻R8和隔离光耦的输入部U3A。其中，第四稳压二极管ZD1的一端连接LC滤波启辉单元22，第四稳压二极管ZD1的另一端和第三反馈电阻R16的一端连接，第三反馈电阻R16的另一端分别连接第四反馈电阻R8的一端和隔离光耦的输入部U3A的一端，第四反馈电阻R8的另一端和隔离光耦的输入部U3A的另一端均接地。

所述变压模块214包括第二变压器T1和第三控制电容C12，其中，第三控制电容C12的一端分别与第二变压器T1的初级线圈的一端和开关管Q1的第二端连接，第二变压器T1的初级线圈的另一端连接整流滤波单元10的输出直流电，第三控制电容C12的一端分别连接第二变压器T1的次级线圈的一端和LC滤波启辉单元22，第二变压器T1的次级线圈的另一端接地。

根据第一控制信号PWR、第二控制信号PWD和第三控制信号STF，通过PWM控制模块211、第一反馈隔离模块212、第二反馈隔离模块213、变压模块214的配合以控制开关管Q1的开启和闭合，使得恒功率电压电流变换单元21可以实现根据灯管状态对整流滤波单元10的宽范围电压进行电压电流的恒功率转换控制，使灯具可靠的且可用于全球通用电压范围。也就是说，当直流荧光灯管60点亮后，恒功率电压电流变换单元21根据设定的功率控制直流荧光灯管60两端的电压和电流进入自适应状态。

LC滤波启辉单元22的输入端连接所述恒功率电压电流变换单元21的输出端，LC滤波启辉单元22的输出端连接直流荧光灯管60。LC滤波启辉单元22包括LC整流滤波电路和倍压启辉电路，LC整流滤波电路和倍压启辉电路连接。LC整流滤波电路用于对恒功率电压电流变换单元21输出的脉动电流进行整流并平滑滤波后供给直流荧光灯管60。倍压启辉电路用于当恒功率电压电流变换单元21开始输出信号时，对当前的输出信号进行倍压输出以启动直流荧光灯管60。

具体的，LC整流滤波电路包括第一整流二极管D2，第一整流电感L2和第一整流电容C13和第一整流电阻R26。倍压启辉电路包括第一启辉二极管D8、第一启辉电容C14和第一启辉电阻R27。所述变压模块214的一端分别连接第一整流二极管D2的阳极和第一启辉电容C14的一端，第一整流二极管D2的阴极分别连接第一整流电容C13的一端、第一整流电阻R26的一端、第一启辉二极管D8的阳极和第二反馈隔离模块213的一端，第一整流电容C13的另一端和第一整流电阻R26的另一端均接地，第一启辉电容C14的另一端连接第一启辉电阻R27的一端，第一启辉电阻R27的另一端分别连接第一整流电感L2的一端和第一启辉二极管D8的阴极，第一整流电感L2的另一端连接直流荧光灯管60。由第一整流二极管D2，第一整流电感L2和第一整流电容C13和第一整流电阻R26组成LC整流滤波电路对恒功率电压电流变换单元21输出的脉动电流进行整流并平滑滤波后供给直流荧光灯管60；由第一启辉二极管D8、第一启辉电容C14和第一启辉电阻R27组成倍压启辉电路，当恒功率电压电流变换单元21开始输出时进行倍压输出以启动直流荧光灯管60。当直流荧光灯管60正常且工作频率降低后倍压整流基本失去作用，但是加上有储能电感线圈L2的滤波作用，不会对直流荧光灯管60的工作状态造成不良影响。

在具体实施中，开关控制单元40发出有效控制信号后，恒功率变换器20对整流滤波单元的电压10进行升压或降压变换，使得恒功率变换器20的输出电压符合直流荧光灯管60的需求并使输出功率稳定，以及根据直流荧光灯管60的电压状态使电流进行适当变化，以使直流荧光灯管60的光照输出稳定。开关控制单元40通过恒功率变换器20控制功率管Q1的开关占比及频率，使储能变压器T1储存适当的能量并释放至LC滤波启辉单元22进行滤波及倍压启辉输出。当开关控制单元40发出有效关闭信号后，恒功率变换器20关闭并进入待机状态以降低功耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。