專利名稱：一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路。背景技術(shù)：
現(xiàn)在熒光燈、高壓鈉燈、金鹵燈或其他光源日益廣泛的使用于 普通家庭或公共場所，它照亮了房屋、街道，美化了人們的生活。但 是現(xiàn)有的熒光燈、高壓鈉燈、金鹵燈的電子鎮(zhèn)流器體積大、重量重、 元器件多、成本高，不太適用人們的要求；再有，這些光源在工作過 程中是不停的發(fā)光的，沒有什么間斷亮或滅的過程，實(shí)際上，人的眼 睛對燈的非常短時間內(nèi)的亮或滅是察覺不到的，使用的實(shí)際效果也沒 有影響，而長時間不間斷的發(fā)光是非常浪費(fèi)電源的，每個城市如此多 的光源，不難計(jì)算，長時間下來會造成多大的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有光源的電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、價格高 且耗能的不足而提供的一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低、節(jié)能的光源電路。
為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案
一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路，其特征在于包括直流電壓調(diào)節(jié)器、電 子開關(guān)電路、分割循環(huán)控制器、不對稱脈沖振蕩器、LC諧振電路、 燈異常檢測電路；
直流電壓調(diào)節(jié)器輸出端連接電子開關(guān)電路、不對稱脈沖振蕩器、 分割循環(huán)控制器、LC諧振電路，提供直流電源；分割循環(huán)控制器輸出端連接電子開關(guān)電路、不對稱脈沖振蕩器，
直流電壓調(diào)節(jié)器、分割循環(huán)控制器一起組成PFC有源濾波電路將交 流電源整流、濾波后輸出給電子開關(guān)電路，控制電子開關(guān)電路的通斷， 分割循環(huán)控制器輸出信號給不對稱脈沖振蕩器，控制不對稱脈沖振蕩 器振蕩；
電子開關(guān)電路的輸出端連接不對稱脈沖振蕩器，給不對稱脈沖振 蕩器控制信號決定其是否工作；
不對稱脈沖振蕩器輸出端連接LC諧振電路；不對稱脈沖振蕩器 振蕩后產(chǎn)生交流電壓，交流電壓使LC諧振電路諧振，產(chǎn)生出高頻交 流電壓，加到燈管上使燈管點(diǎn)燃并正常工作；
LC諧振電路輸出端連接燈異常檢測電路；燈異常檢測電路輸出 端連接分割循環(huán)控制器；燈異常檢測電路檢測到異常信號，提供給分 割循環(huán)控制器，使其發(fā)出控制命令；
如上所述的LC諧振電路包括變壓器L4初級繞組、電感L5、電 容C7、 C8、 C9; LC諧振電路變壓器L4初級繞組與電感L5之間并 聯(lián)有多個光源；
如上所述的分割循環(huán)控制器包括集成塊，集成塊是L6585;
如上所述的直流電壓調(diào)節(jié)器包括電容C1、 C2、 C3、變壓器L1、 4個二極管D1、變壓器L2初級繞組；電容C1、 C2、 C3、變壓器L1 對外接的交流電源進(jìn)行濾波；4個二極管D1組成的橋式整流電路將 濾波后的交流電整流成直流電；
如上所述的不對稱脈沖振蕩器包括變壓器L3初級繞組及4個次級繞組、MOS管T2、 T21、 T3、 T31，快速恢復(fù)二極管D6、 D61、 D7、 D71，電阻R4、 R41、 R5、 R51;
如上所述的電子開關(guān)電路包括MOS管Tl和二極管DIO， MOS 管Tl柵極與分割循環(huán)控制器輸出端連接，MOS管Tl的源極與直流 電壓調(diào)節(jié)器輸出端和二極管D10的正極連接，MOS管Tl的漏極接 地，二極管D10的負(fù)極與不對稱脈沖振蕩器連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)
1、 L6585提高了燈的亮度，同時還降低了耗電量，并符合相關(guān) 的電力安全及耗電法規(guī)；
2、 L6585IC的特性是可獨(dú)立編程預(yù)熱時間和點(diǎn)火時間以及每個 工作階段的半橋頻率；因此，這個單片IC可用于多種不同類型的燈 管；
3、 L6585 IC對芯片上的PFC和半橋兩部分實(shí)施高安全性的保 護(hù)；除了在點(diǎn)火和正常工作階段對燈管上的電壓和電流進(jìn)行限制外， L6585的過流保護(hù)功能還可以防止電容模式出現(xiàn)在半橋部分，以進(jìn)一 步提高鎮(zhèn)流器的可靠性；
4、 L6585還要其它多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，例如，PFC的過壓及反饋斷開檢 測功能可以關(guān)閉IC，以防鎮(zhèn)流器被損壞；高線性倍增器使鎮(zhèn)流器可 以工作在寬壓電源下，同時總諧波失真(THD)非常低；
5、 本電路使光源輪流亮或滅，而對照明效果沒有任何影響，大 大節(jié)約了能源；
6、 本電路使用單一的集成塊，取代眾多的元件，結(jié)構(gòu)簡單了，成本降低，發(fā)光性能可靠。

圖l是本發(fā)明的方框圖； 圖2是本發(fā)明的電路連接圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
本發(fā)明包括直流電壓調(diào)節(jié)器A、電子開關(guān)電路B、分割循環(huán)控制 器C、不對稱脈沖振蕩器D、 LC諧振電路E、燈異常檢測電路F。
直流電壓調(diào)節(jié)器A輸出端連接電子開關(guān)電路B、不對稱脈沖振蕩 器D、分割循環(huán)控制器C、 LC諧振電路E，提供直流電源；
分割循環(huán)控制器C輸出端連接電子開關(guān)電路B、不對稱脈沖振蕩 器D，直流電壓調(diào)節(jié)器、分割循環(huán)控制器一起組成PFC有源濾波電 路將交流電源整流、濾波后輸出給電子開關(guān)電路B，控制電子開關(guān)電 路B的通斷，分割循環(huán)控制器C輸出信號給不對稱脈沖振蕩器D， 控制不對稱脈沖振蕩器D振蕩；
電子開關(guān)電路B的輸出端連接不對稱脈沖振蕩器D，給不對稱脈 沖振蕩器D控制信號決定其是否工作；
不對稱脈沖振蕩器輸出端連接LC諧振電路；不對稱脈沖振蕩器 振蕩后產(chǎn)生交流電壓，交流電壓使LC諧振電路諧振，產(chǎn)生出高頻交 流電壓，加到燈管上使燈管點(diǎn)燃并正常工作；
LC諧振電路輸出端連接燈異常檢測電路；燈異常檢測電路輸出 端連接分割循環(huán)控制器；燈異常檢測電路檢測到異常信號，提供給分割循環(huán)控制器，使其發(fā)出控制命令。
直流電壓調(diào)節(jié)器包括電容C1、 C2、 C3、變壓器L1、 4個二極管 Dl、變壓器L2初級繞組。電容C1、 C2、 C3、變壓器L1對外接的 交流電源進(jìn)行濾波；4個二極管Dl組成的橋式整流電路將濾波后的 交流電整流成直流電。
電子開關(guān)電路B包括MOS管Tl和二極管DIO， MOS管Tl柵 極與分割循環(huán)控制器C輸出端連接，MOS管Tl的源極與直流電壓 調(diào)節(jié)器A輸出端和二極管D10的正極連接，MOS管Tl的漏極接地， 二極管D10的負(fù)極與不對稱脈沖振蕩器D連接。
不對稱脈沖振蕩器D包括變壓器L3初級繞組及4個次級繞組、 MOS管T2、 T21、 T3、 T31，快速恢復(fù)二極管D6、 D61、 D7、 D71， 電阻R4、 R41、 R5、 R51。
LC諧振電路E包括變壓器L4初級繞組、電感L5、電容C7、 C8、 C9。 LC諧振電路變壓器L4初級繞組的M端與電感L5的N端 之間并聯(lián)有多個光源，光源可以為電阻型加熱，發(fā)光的光源等，比如 熒光燈。
燈異常檢測電路F包括變壓器L4的次級繞組、二極管D8、 D9、 電容CIO、電阻Rll、 R12。
分割循環(huán)控制器的核心部分是集成塊U1， Ul的型號是L6585。 L6585在一個芯片內(nèi)集成了帶半橋控制器的功率因數(shù)校正器(PFC)以 及所有相關(guān)的驅(qū)動器和邏輯電路。(PFC就是"功率因數(shù)"的意思，主 要用來表征電子產(chǎn)品對電能的利用效率，功率因數(shù)越高，說明電能的利用效率越高。)
直流電壓調(diào)節(jié)器、分割循環(huán)控制器一起組成PFC有源濾波電路 將交流電源整流、濾波后輸出給電子開關(guān)電路B ， PFC的直流(DC) 輸出電壓經(jīng)二極管D10后，再經(jīng)串聯(lián)電阻R18及R19、串聯(lián)電阻R20 及R1分壓后輸入到l腳。
L6585的10腳用于輸入燈脫落檢測和再啟動， 一個低電壓將復(fù) 位集成塊Ul并在可編程時間之后再啟動，10腳連接變壓器L4的次 級繞組。
L6585的18腳通過電阻R3與MOS管Tl的柵極相連，L6585 內(nèi)PFC電路與直流電壓調(diào)節(jié)器一起組成PFC有源濾波電路，PFC有 源濾波電路的工作頻率完全取決于集成塊L6585，能最佳實(shí)現(xiàn)PFC 大于等于0.99的功率因數(shù)值，也就是讓電網(wǎng)輸入端的電流波形逼近 正弦波，并與輸入的電網(wǎng)電壓保持同相位。
R6、 Cll為L6585的電流啟動元件，接L6585的19腳，R6另 一端接橋式整流的一個輸出端。
變壓器L2的次級繞組及二極管D3等為L6585的電源電路，施 加于L6585的19腳一個電壓為15V。
L6585的腳16、腳17輸出的PWM脈沖(PWM是一種對模擬信 號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法；通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占 空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。)通過變壓器 L3驅(qū)動MOS管T2、 T21、 T3、 T31產(chǎn)生近似正弦波的交流電；電感 L5、電容C7組成LC諧振電路，產(chǎn)生高頻電壓，加至燈管的兩端使燈管點(diǎn)燃，點(diǎn)燃后，串聯(lián)諧振繞組L5便起到限流作用，使燈管在正
常電壓下工作。其工作原理是將直流電壓調(diào)節(jié)器輸出的高壓直流逆
變?yōu)楦哳l交流并用于點(diǎn)燃燈泡并使其可靠工作。工作頻率由L6585的諧振頻率決定，L6585腳16、腳17接在脈沖變壓器L3的初級，脈沖變壓器L3的次級輸出的同名端保證了 MOS管T2、 T21， MOS管T3、 T31輪流交替導(dǎo)通，電阻R4、 R41、 R5、 R51是MOS管T2、T21、 T3、 T31的柵極限流電阻，快速恢復(fù)二極管D6、 D61、 D7、D71是MOS管T2、 T21、 T3、 T31的反向泄流二極管；電感L5是燈的限流儲能電感，電容C7是隔直電容，脈沖變壓器L3是MOS管T2、 T21、 T3、 T31的激勵脈沖變壓器。
本發(fā)明可用于CFL (節(jié)能燈又叫緊湊型熒光燈，簡稱CFL燈)或T8、 T4、 T5、 T12等直管形熒光燈，還適用于直流作為電源或電阻型加熱，發(fā)光的光源等。
本發(fā)明是將光源額定值電壓提高，在特定的時間段內(nèi)進(jìn)行分割，把分割后的電壓分別加在光源兩端，使光源在一個周期內(nèi)的不同時間段輪流導(dǎo)通。
分割循環(huán)控制器循環(huán)導(dǎo)通一周的周期內(nèi)所負(fù)載的光源輪流導(dǎo)通，輪流從直流電壓調(diào)節(jié)器提取功率。分割循環(huán)控制器循環(huán)導(dǎo)通一周的時間為10毫秒至500毫秒，其導(dǎo)通一周的時間由不對稱脈沖振蕩器的振蕩頻率確定。
本發(fā)明是一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的方法，節(jié)能1一6倍。根據(jù)光源的特性，頻率響應(yīng)時間，非線性特性，最高允許脈沖電流的數(shù)值的不同，節(jié)能效果也不同。本發(fā)明是利用了人眼對光的惰性及光源的特性，在一個周期內(nèi)對施加在光源上的直流電壓進(jìn)行時間上的分割、分配，產(chǎn)生大于光源額定電流值的脈動電流，并使光源輪流導(dǎo)通，其輪流導(dǎo)通的周期所用時間與光源的頻率響應(yīng)時間有關(guān)。
以LED光源為例
1、 LED光源并聯(lián)數(shù)量的計(jì)算LED的頻率響應(yīng)時間為2毫微秒，人眼對光的頻率響應(yīng)時間為20毫秒。根據(jù)LED的特性在20毫微秒至100毫微秒脈沖寬度點(diǎn)燃時，可發(fā)出可見光，如將輪流導(dǎo)通周期定為20毫秒時，人眼在20毫秒的周期內(nèi)看不出LED的閃爍，每只LED的導(dǎo)通時間定為100毫微秒，20毫秒除以100毫微秒等于200，根據(jù)計(jì)算得知， 一個周期內(nèi)最多可輪流點(diǎn)燃200只LED光源。
2、 點(diǎn)燃LED最小脈沖電流間隔的時間計(jì)算
設(shè)LED工作電壓為3伏，其正常工作電流為20毫安，根據(jù)LED的特性，LED的工作電壓為3.5—4伏時，其工作電流可達(dá)40毫安。如工作電流在40毫安時。LED不能連續(xù)長時間工作，為了不使LED在40毫安工作電流時燒毀應(yīng)斷續(xù)工作，斷續(xù)工作間隔時間如下設(shè)置
LED工作時間為tl，那么間隔時間大于4倍的tl， LED在斷續(xù)工作周期內(nèi)不會被燒毀。
3、 LED最大工作的電壓與最大脈沖工作電流的確定根據(jù)不同的LED特性，最大工作電壓為能產(chǎn)生最大脈沖工作電流的電壓。最大脈沖工作電流在特定的導(dǎo)通時間tl內(nèi)，以不燒毀LED光源和點(diǎn)亮LED為準(zhǔn)。設(shè)計(jì)在20毫秒的周期內(nèi)點(diǎn)燃12只0. 06瓦的單芯片LED光源且保證每只LED光源點(diǎn)燃時亮度不變。試驗(yàn)證明將LED的工作電壓從3伏提高到4伏，其工作電流從20毫安提高到35毫安。采用本方法循環(huán)工作周期定為20毫秒，每只LED光源導(dǎo)通時間為20毫秒除以12等于1.7毫秒，大于LED最小導(dǎo)通點(diǎn)亮?xí)r間。由于工作周期為20毫秒，人眼感覺不到閃爍，從人的感覺來看，所有的12只LED都是亮著的，而實(shí)際上在這一周期內(nèi)12只LED是輪流導(dǎo)通的，所以在這一周期內(nèi)從電源提取的只是一只LED的電流，此電流大于額定電流為35毫安，遠(yuǎn)比12只LED 20毫安乘以12等于240毫安要小的多，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。在一個周期內(nèi)輪流點(diǎn)燃12只LED,雖然把點(diǎn)亮LED的脈沖電流提高到35毫安，但在l一2毫秒的點(diǎn)亮?xí)r間內(nèi)，實(shí)際的平均功率達(dá)不到LED光源的額定功率。由于LED的特性所定，在瞬間導(dǎo)通電流達(dá)到35毫安時，其瞬時亮度比額定功率下連續(xù)點(diǎn)燃時的亮度還要亮。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，針對LED的特性和實(shí)際應(yīng)用的情況，選擇合理的導(dǎo)通時間，工作周期，瞬間工作電流，就能達(dá)到節(jié)能的目的。本發(fā)明人根據(jù)此方法用12只0. 06瓦的LED芯片，采用0. 7安時3. 5伏鋰電池，成功的制成了小型礦燈，主要技術(shù)指標(biāo)如下12只LED單芯片復(fù)合組成的視在功率0.8瓦的光源，其光通量與1瓦單芯片LED光源相同，初始照度1800LX，連續(xù)工作時間12小時，連續(xù)工作時間光衰小于10%，這是其它l瓦光源所達(dá)不到的，普通1瓦LED單芯片光源工作電流大約為250毫安至300毫安，用0. 7安時鋰電作為電源其連續(xù)工作時間最長為3小時，由于采用本方法工作電流大約在35毫安(加上工作電路所消耗的能量)其連續(xù)工作時間理論上可達(dá)0. 7安時除以35毫安等于20小時，
可見其節(jié)能效果明顯。
下面是采用本方法點(diǎn)燃白熾燈計(jì)算方法及實(shí)際應(yīng)用
白熾燈單只功率(為了計(jì)算方便)取110瓦，IIO伏普通白熾燈，工作電流為1安培，工作電阻為100歐姆。
選脈沖工作電流2安培，其瞬時功率為2安培的平方乘以100歐姆電阻等于400瓦，可見電流增加了l倍，其功率增加了4倍。為了不使其燒壞，應(yīng)工作在一段短時間內(nèi)。如短時間選擇恰當(dāng)，脈沖點(diǎn)燃的亮度與連續(xù)點(diǎn)燃時的亮度不變，甚至比連續(xù)點(diǎn)燃時還亮。由于白熾燈光源的特性，斷電后熱度、亮度不會馬上消失，有一個漸變過程，此過程大約為300毫秒。
采用本發(fā)明方法，工作周期定為300毫秒除以5等于60毫秒，所以每只白熾燈點(diǎn)燃的時間定為60毫秒，因?yàn)楸揪€路功率因數(shù)為0. 6，所以消耗的有功功率為110伏乘以2安培乘以0. 6等于132瓦。而5只110瓦白熾燈消耗功率為550瓦，節(jié)省功率等于418瓦，大約節(jié)省了4倍。本線路的功率因數(shù)定為0.6，電流為2安培，如需增大或減小電流可調(diào)整直流電壓調(diào)節(jié)器中的電容值，使其功率因數(shù)增大或減小。白熾燈燈絲的發(fā)熱與發(fā)光主要取決于流過燈絲電流的大小，在不影響燈絲壽命的情況下脈沖電流值盡可能的大直到找到一個最佳點(diǎn)。采用本發(fā)明方案，功率因數(shù)低，波形的畸變對電網(wǎng)會產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在輸入端增加功率因數(shù)補(bǔ)償電路。
權(quán)利要求
1、一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路，其特征在于包括直流電壓調(diào)節(jié)器(A)、電子開關(guān)電路(B)、分割循環(huán)控制器(C)、不對稱脈沖振蕩器(D)、LC諧振電路(E)、燈異常檢測電路(F)；直流電壓調(diào)節(jié)器(A)輸出端連接電子開關(guān)電路(B)、不對稱脈沖振蕩器(D)、分割循環(huán)控制器(C)、LC諧振電路(E)，提供直流電源；分割循環(huán)控制器(C)輸出端連接電子開關(guān)電路(B)、不對稱脈沖振蕩器(D)，直流電壓調(diào)節(jié)器、分割循環(huán)控制器一起組成PFC有源濾波電路將交流電源整流、濾波后輸出給電子開關(guān)電路(B)，控制電子開關(guān)電路(B)的通斷，分割循環(huán)控制器(C)輸出信號給不對稱脈沖振蕩器(D)，控制不對稱脈沖振蕩器(D)振蕩；電子開關(guān)電路(B)的輸出端連接不對稱脈沖振蕩器(D)，給不對稱脈沖振蕩器(D)控制信號決定其是否工作；不對稱脈沖振蕩器輸出端連接LC諧振電路；不對稱脈沖振蕩器振蕩后產(chǎn)生交流電壓，交流電壓使LC諧振電路諧振，產(chǎn)生出高頻交流電壓，加到燈管上使燈管點(diǎn)燃并正常工作；LC諧振電路輸出端連接燈異常檢測電路；燈異常檢測電路輸出端連接分割循環(huán)控制器；燈異常檢測電路檢測到異常信號，提供給分割循環(huán)控制器，使其發(fā)出控制命令。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路，其特征在 于所述的LC諧振電路(E)包括變壓器(L4)初級繞組、電感(L5)、電容(C7、 C8、 C9); LC諧振電路變壓器(L4)初級繞組與電感(L5) 之間并聯(lián)有多個光源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路，其特征在 于所述的分割循環(huán)控制器包括集成塊(Ul)，集成塊(Ul)是L6585。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路， 其特征在于所述的直流電壓調(diào)節(jié)器包括電容(Cl、 C2、 C3)、變壓器(Ll)、 4個二極管(Dl)、變壓器(L2)初級繞組；電容(Cl、 C2、 C3)、變壓器(Ll)對外接的交流電源進(jìn)行濾波；4個二極管(Dl) 組成的橋式整流電路將濾波后的交流電整流成直流電。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路， 其特征在于所述的不對稱脈沖振蕩器(D)包括變壓器(L3)初級繞 組及4個次級繞組、MOS管(T2、 T21、 T3、 T31)，快速恢復(fù)二極 管(D6、 D61、 D7、 D71),電阻(R4、 R41、 R5、 R51)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路， 其特征在于所述的電子開關(guān)電路(B)包括MOS管(Tl)和二極管(DIO)， MOS管(Tl)柵極與分割循環(huán)控制器(C)輸出端連接， MOS管(Tl)的源極與直流電壓調(diào)節(jié)器(A)輸出端和二極管(D10) 的正極連接，MOS管(Tl)的漏極接地，二極管(D10)的負(fù)極與 不對稱脈沖振蕩器(D)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)能點(diǎn)燃光源的電路。它的技術(shù)要點(diǎn)在于包括直流電壓調(diào)節(jié)器、電子開關(guān)電路、分割循環(huán)控制器、不對稱脈沖振蕩器、LC諧振電路、燈異常檢測電路；直流電壓調(diào)節(jié)器提供直流電源；分割循環(huán)控制器連接電子開關(guān)電路、不對稱脈沖振蕩器，控制電子開關(guān)電路的通斷，分割循環(huán)控制器輸出信號給不對稱脈沖振蕩器，控制不對稱脈沖振蕩器振蕩；電子開關(guān)電路連接不對稱脈沖振蕩器；不對稱脈沖振蕩器連接LC諧振電路，使燈管點(diǎn)燃并正常工作；LC諧振電路連接燈異常檢測電路；燈異常檢測電路連接分割循環(huán)控制器。本發(fā)明的目的是為了克服光源的電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、價格高且耗能的不足而提供的一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低、節(jié)能的光源電路。
文檔編號H05B41/28GK101483957SQ200810025778
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月7日
發(fā)明者黃其博 申請人:中山市華通光源股份有限公司