專利名稱：后沿相位控制調(diào)光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光源電子學領(lǐng)域，是一種燈用調(diào)光器。
目前常用的可控硅(SCR)調(diào)光器屬于前沿相位控制的調(diào)光器，一般只能用于對白熾燈進行調(diào)光，不能對呈現(xiàn)容性阻抗的電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器熒光燈和電子變壓器低壓鹵鎢燈(電子射燈)等進行穩(wěn)定可靠地調(diào)光。
本發(fā)明的目的在于提出一種不僅能對白熾燈進行調(diào)光，而且也能對呈現(xiàn)容性阻抗的電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器熒光燈和電子射燈等進行穩(wěn)定可靠調(diào)光的調(diào)光器。
本發(fā)明提出的調(diào)光器由調(diào)光控制器、電子后沿相位控制器、有源開關(guān)、過載保護電路和封裝外殼經(jīng)電路連接組成，構(gòu)成一個整體。
上述調(diào)光控制器可以是一個電位器，實現(xiàn)無級連續(xù)調(diào)光；也可以用數(shù)字電位器，實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)光。
電子后沿相位控制器由齊納穩(wěn)壓電源和后沿相位控制電路組成。齊納穩(wěn)壓電源由電阻R5、電容C1和三極管Q1組成?？蛇x用9013作為Q1，利用其齊納擊穿時極陡的擊穿特性，可以實現(xiàn)微電流穩(wěn)壓，其穩(wěn)定電壓為Vcc=7.8V左右，作為后沿相位控制器的直流電源。后沿相位控制電路由施密特觸發(fā)電路和同步取樣電路組成。施密特觸發(fā)電路可以用一個555IC時基電路Q2構(gòu)成(也可用與之功能相同的其它電路)。同步取樣電路由二極管D1～D4、電阻R1、R2、R4和電位器R3連接組成。該調(diào)光器的調(diào)光原理如下當同步取樣訊號VR3≤1/3Vcc時，Q2腳3輸出高電平，有源開關(guān)Q3飽和導通，燈點亮。當VR3≥2/3Vcc時，Q2腳3輸出低電平，Q3截止，燈熄滅。Q3輸出高電平的脈沖寬度由電阻R1～R4取得同步訊號幅度VR3大小所決定。當VR3＜1/3Vcc時，Q2腳3輸出始終為高電平，Q3飽和導通，燈亮度為100％。當VR3=1/3Vcc時，Q2腳3輸出低電平，Q3截止，燈熄滅，在市電一個周期內(nèi)剛好一半時間燈亮度為100％，一半時間燈熄滅，平均亮度為50％。VR3越高，Q2腳3輸出高電平脈沖寬度越窄，燈亮度被越調(diào)越暗。所以當調(diào)節(jié)R3時，Q3導通角α先從180°→90°和360°→270°之間實現(xiàn)第一級調(diào)節(jié)，燈的亮度從100％一下子調(diào)到50％，然后在90°到0°和270°到180°之間實現(xiàn)無級連續(xù)變化，燈的亮度從50％到＜10％之間連續(xù)可調(diào)。
為了使調(diào)光器穩(wěn)定地工作，Q3的導通角必須與輸入市電Vi的正負半周保持同步，為此專門設(shè)計了與50Hz市電正負半周同步的取樣電路。該同步訊號由D1～D4全波整流后產(chǎn)生的100Hz正向脈動電壓再經(jīng)R1與R2分壓后由調(diào)光控制器R3中心頭獲得VR3，用以觸發(fā)Q2555 IC施密特觸發(fā)器2、6腳，燈被點亮的時間長短由VR3幅度大小進行后沿相位控制所決定。
過載保護電路由可控硅SCR、電阻R8和R9、電容C4連接組成。當正常負載時，流過Q3的電流IDSO在R9上的壓降VR9=IDSOR9，經(jīng)R8與C4延遲濾波后加在SCR觸發(fā)極的電壓剛好小于其觸發(fā)導通電壓，SCR截止。當過載時，流過Q3的電流IDS＞IDSO，SCR就觸發(fā)導通，把Q2腳4優(yōu)先置“0”(Vcc也同時置“0”)，3腳輸出低電平，迅速關(guān)閉Q3，達到過載保護目的。關(guān)閉電源排除過載以后，重新接通電源就可恢復正常工作。R8、C4起阻容延遲作用，在電子節(jié)能燈預熱啟動短時間超載時，過載保護電路不動作，5秒后如仍過載，則過載保護電路就把Q2輸出置“0”，起保護作用。


圖1給出了本發(fā)明調(diào)光器的一種電原理圖，即220V MOS-1型調(diào)光器電原理圖。
圖2所示的是220V MOS-2型調(diào)光器電原理圖，與MOS-1型主要差別為Q2設(shè)計為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，當Q2腳2同步觸發(fā)訊號低于1/3Vcc時，從Q2腳3輸出高電平，使Q3飽和導通，燈點亮。與此同時，Vcc通過R3和R4向C2充電，當Vc2≥2/3Vcc時，從Q2腳3輸出低電平，關(guān)閉Q3，燈熄滅。Q2腳3輸出高電平的脈沖寬度為Td=1.1(R3+R4)C2……(1)為了保證調(diào)光器穩(wěn)定可靠地工作，Td應(yīng)適當選取。而R3+R4由(1)式計算出來，當R4=0時，R3=Td/1.1C2……(2)所以當調(diào)節(jié)R3時，Q3導通角α可以在180°到0°和360°到180°之間連續(xù)變化，燈也就可在最亮(100％)到最暗(＜10％)之間連續(xù)可調(diào)。
圖3所示的是適用于100～277V電網(wǎng)的MOS-3型調(diào)光器電原理圖，這電路在后沿相位控制器與有源開關(guān)之間設(shè)計了一個由D7～D10組成的橋式自動換向開關(guān)和隔離電路，此隔離電路可以是光電耦合器Q4，也可以是與之功能相同的其它隔離電路。與此同時，齊納穩(wěn)壓電源要設(shè)計成Vcc=DC 8V，至少能流出60mA電流，用以供后沿相位控制器使用。此電路的特點是通過負載RL(燈)的電流是交流。當市電為正半周時，電流從a→RL→D8→Q3→R9→D10→b；當市電為負半周時，電流從b→D7→Q3→R9→D9→RL→a。所以MOS-3型調(diào)光器也可對100～127V低電壓電網(wǎng)中使用的倍壓型電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能燈進行調(diào)光。其它部分工作原理與MOS-2型相同，這里不再敘述。
本發(fā)明采用一個555集成化時基電路Q2(或與之功能相同的其它電路)和一個有源開關(guān)器件Q3構(gòu)成了后沿相位控制的調(diào)光器。Q3可以采用MOSFET或IGBT，相應(yīng)調(diào)光器又稱MOS調(diào)光器或IGBT調(diào)光器。
本調(diào)光器的特點是1．應(yīng)用范圍廣本調(diào)光器不但對白熾燈可以進行調(diào)光，而且對呈現(xiàn)容性阻抗的電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器熒光燈和電子射燈等進行穩(wěn)定可靠地調(diào)光，結(jié)束了這些燈在使用時不能使用調(diào)光器(如SCR調(diào)光器)進行調(diào)光的歷史，進一步開拓了這些燈的應(yīng)用范圍。
2．調(diào)光性能好調(diào)光范圍廣，其后沿相位在市電正半周180°至0°和負半周360°至180°之間連續(xù)可調(diào)，能穩(wěn)定可靠地調(diào)到眼睛最舒服的照度，可以減少疲勞，提高工作效率。
3．節(jié)約能源大功率電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器熒光燈和電子射燈的使用越來越多，當不需要太高亮度的時候，可以使用本調(diào)光器把燈的亮度調(diào)下來，達到節(jié)電效果。
4．使用方便只要把市電接入本調(diào)光器的輸入端，其輸出端接被調(diào)燈，燈可以獨立裝到任何想裝的地方。
5．干擾小由于本調(diào)光器采用后沿相位控制原理進行調(diào)光，電源電流從較大的導通電流突降至零(而SCR調(diào)光器電源電流從零突升到較大的導通電流)，對呈現(xiàn)容性阻抗的電子燈不會產(chǎn)生大的浪涌電流。所以本調(diào)光器對電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器熒光燈和電子射燈等進行調(diào)光時產(chǎn)生干擾較小。
6．成本較低本發(fā)明設(shè)計新穎，巧用一個555時基集成電路和一個MOSFET及其它較少外圍元器件，成本低，出廠價與SCR調(diào)光器相近，具有很高的性能價格比和市場競爭力。
圖1為220V MOS-1調(diào)光器電原理圖。
圖2為220V MOS-2調(diào)光器電原理圖。
圖3為100～277V MOS-3調(diào)光器電原理圖。
實施例以220V MOS-1調(diào)光器為例，其電原理圖如圖1所示，元器件取值為Vi220V 50Hz C1CD11 100μF/16Fs1A/250VC2CH111 47nF/63D1-D41N4007C3CH111 10nF/63R1RT14 0.25W 240KΩC4CD11 47μF/16R3RT14 0.25W 22KΩ Q1S9013R3+R4WXD3-13 22KΩ Q2NE555R52只1W 100KΩ并聯(lián) Q3(1)IRF820(60W) (2)IRF830(100W)R6、R8RT14 0.25W 5.1KΩ (3)IRF840(200w) (4)IGBT(1000W)R7RT14 0.25W 360KΩ SCRBT169(VAK＞50V)R9RT14 0.25W 0.5～2ΩRL被調(diào)光燈泡(1)≤60w(2)≤100W(3)≤200w (4)≤1000w按一般方式進行安裝后即得到220V MOS-1型調(diào)光器。
權(quán)利要求
1．一種燈用后沿相位控制調(diào)光器，由調(diào)光控制器、電子后沿相位控制器、有源開關(guān)、過載保護電路和封裝外殼經(jīng)電路連接組成，其特征在于電子后沿相位控制器由齊納穩(wěn)壓電源和后沿相位控制電路組成，由電阻R5、電容C1和三極管Q1組成齊納穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)定電壓Vcc作為后沿相位控制器的直流電源，電子后沿相位控制電路由施密特觸發(fā)電路和同步取樣電路經(jīng)電路連接組成，同步取樣電路由二極管D1-D4、電阻R1、R2、R4和電位器R3經(jīng)電路連接組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光器，其特征在于所述的施密特觸發(fā)電路采用555 IC時基電路Q2。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光器，其特征在于所述的電子后沿相位控制電路由一個采用555 IC時基電路Q2構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路組成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的調(diào)光器，其特征在于過載保護電路由可控硅SCR、電阻R8和R9、電容C4經(jīng)電路連接組成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的調(diào)光器，其特征在于調(diào)光控制器R3是一個普通電位器。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的調(diào)光器，其特征在于調(diào)光控制器R3采用一個數(shù)字電位器。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光器，其特征在于后沿相位控制電路與有源開關(guān)之間設(shè)計有一個由二極管D7～D10組成的橋式自動換向開關(guān)和隔離電路。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)光器，其特征在于所說的隔離電路為一個光電耦合器，或與之功能相同的其它隔離電路。
全文摘要
本發(fā)明是采用后沿相位控制的燈用調(diào)光器,由調(diào)光控制器、電子后沿相位控制器、有源開關(guān)、過載保護電路和封裝外殼組成。采用MOSFET或IGBT作為有源開關(guān)的后沿相位控制調(diào)光器,又稱MOS或IGBT調(diào)光器。MOS－1、MOS－2和MOS－3型分別適合在220～277V和100～277V電網(wǎng)上使用。本調(diào)光器不但能對白熾燈進行調(diào)光,而且對呈現(xiàn)容性阻抗的電子節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器熒光燈和電子射燈等進行調(diào)光,是取代可控硅調(diào)光器的高新技術(shù)產(chǎn)品。
文檔編號H05B41/392GK1288348SQ0012574
公開日2001年3月21日 申請日期2000年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者楊根元, 楊文斌 申請人:復旦大學