高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路及其工作方法

專利名稱：高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路及其工作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路及其工作方法。
技術背景高強度氣體放電燈(HID燈)是用途極為廣泛的新型節能型電光源，與白熾燈相比有 節能、體積小、光譜好、發光效率高、壽命長等優點，已逐漸成為公共場所及家庭照明的 首選光源。與所有的氣體放電電光源一樣，高壓鈉燈需要鎮流器來抑制流過HID燈的電流， 而且啟動時需要3 4kV的氣體擊穿電壓。中國專利文獻CN2847788公開了一種髙壓鈉燈電子鎮流器,包括有依次連接的濾波電 路、第一整流電路、功率因數校正電路、高頻變換電路和啟動電路，上述高頻變換電路連 接PWM脈沖控制電路，上述功率因數校JH電路、PWM脈沖控制電路和啟動電路均與低壓直 流電路連接，濾波電路與低壓直流電路之間還連接有第二整流電路，第二整流電路具有獨 立的接地。隨著社會發展，能源緊缺是將長期存在的問題，對節能的要求越來越高，尤其在道路 照明方面，如何在照明亮度要求較低的時段，可方便地降低燈光亮度，以達到節能的目的， 是本領域技術人員要解決的技術問題。發明內容本發明的目的是提供一種在照明亮度要求低的時段可以較方便的方式調整高壓鈉燈 輸出功率的髙壓鈉電子鎮流器的壓控調光電路及其工作方法。 為實現本發明的上述目的，本發明采用的技術方案如下本發明的髙壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，包括可控直流源、比較電路、觸發 器和用于與高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端相連以控制高壓鈉燈電子鎮流器輸出 功率的開關電路；可控直流源的輸出端接比較電路的比較電壓輸入端；比較電路的輸出端 接觸發器的觸發信號輸入端；觸發器的觸發信號輸出端接開關電路的開關控制輸入端。上述技術方案中，比較電路為四運放集成電路，具有四個比較信號輸出端；觸發器 為雙D觸發器，具有兩對觸發信號輸入端和兩個觸發信號輸出端；開關電路具有兩個開關 控制輸入端;四運放集成電路的四個比較信號輸出端分別接雙D觸發器的兩對觸發信號輸 入端；雙D觸發器的兩個觸發信號輸出端分別接開關電路的兩個開關控制輸入端。上述技術方案中，還包括設于接觸發器和開關電路之間的隔離電路。上述技術方案中，隔離電路為光耦隔離器。上述技術方案中，所述開關電路為模擬開關模塊電路。上述高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路的工作方法，包括在不同的時間段可控直 流源的輸出端輸出不同的直流電壓至比較電路的比較電壓輸入端，并使比較電路的輸出端 輸出相應的觸發電平至觸發器的觸發信號輸入端;當所述觸發電平滿足觸發器的觸發條件 時，觸發器輸出觸發信號至開關電路的開關控制輸入端；開關電路根據所述觸發信號使其 開關控制輸出端輸出相應的電平，控制高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端的電平，以 最終控制高壓鈉燈電子鎮流器的輸出功率。上述技術方案中，比較電路為四運放集成電路，觸發器為雙D觸發器，以使可控直流 源控制開關電路的開關控制輸出端處于三個不同的電平。本發明相對于現有電子鎮流器來說具有以下優點(l)本發明中，可控直流源在適當 的時段輸出不同的電壓，經比較電路和觸發器后，最終控制開關電路的輸出，以改變高壓 鈉燈電子鎮流器的輸出功率，達到調光的目的。故，只需分別在上半夜和下半夜由可控直 流源的輸出不同的電壓，即可實現在上半夜車輛人流較多時，以正常功率照明，而到下半 夜車輛人流少時，降低照明功率，從而實現節能的效果。(2)本發明中，比較電路為四運 放集成電路，觸發器為雙D觸發器，從而可使高壓鈉燈電子鎮流器的輸出功率具有3檔， 以分別滿足上半夜亮度要求較高、深夜亮度要求較低和黎明前亮度又較高的照明要求。(3) 本發明中，接觸發器和開關電路之間設置一隔離電路，可防止雙D觸發器對開關電路的干 擾。附困說明為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例及應用例并結合 附圖，對本發明進一步詳細的說明，其中

圖1是本發明的壓控調光電路及可與其配合使用的高壓鈉燈電子鎮流器的電路框圖；圖2是本發明的高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路的電路原理圖；圖3是與本發明的壓控調光電路相配合使用的高壓鈉燈電子鎮流器的電路原理圖。
具體實施方式
(實施例l)見圖l，本實施例的高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，包括可控直流源15、 比較電路ll、觸發器12、隔離電路13和開關電路14。可控直流源15為手動控制或由定時器控制的直流源。可控直流源15的輸出端接比 較電路ll的比較電壓輸入端；比較電路11的輸出端接觸發器12的觸發信號輸入端；觸 發器12的觸發信號輸出端接開關電路14的開關控制輸入端。隔離電路13設于接觸發器 12和開關電路14之間，用于防止雙D觸發器對開關電路14的干擾。隔離電路為2個型 號是4N25的光耦隔離器。見圖2，比較電路11為由型號是LM324的四運放集成電路和用于在LM324的3、 5、 9和13腳上設定參考電平的電阻R1-R8， LM324的四個比較信號輸出端分別為1、 7、 14 和8腳；觸發器12為型號是CD4013BE的雙D觸發器，其兩對觸發信號輸入端分別為4、 6、 8和10腳，其兩個觸發信號輸出端分別為1和13腳；LM324的1、 7、 14和8腳分別 依次接雙D觸發器4、 6、 10和8腳。開關電路14為型號是CD4051BE的模擬開關，其兩 個開關控制輸入端分別為10和11腳，雙D觸發器的1和13腳分別接開關電路14的10 和11腳。開關電路14具有功率控制輸出端即15腳，用于與高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸 入端相連以控制高壓鈉燈電子鎮流器輸出功率。本實施例的高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路的工作原理如下以可控直流源15輸出的直流電壓作為比較信號,通過比較電路11的數字變換去控制 HID電子鎮流器的振蕩頻率，從而改變HID電子鎮流器的輸出阻抗，使HID電子鎮流器實 現三檔不同的輸出功率，并實現節能。見圖2，可控直流源15在不同的時間段輸出的0-10V直流電壓信號經Dl后去控制 LM324 (比較器)的3腳、6腳、9腳、12腳輸入端，LM324中的四個比較器的同向端設有 分壓電阻Rl-肪，以構成兩檔電壓比較器一檔比較電壓為2—4V，上限為4V，下限為2V; LM324的14腳的輸出送到雙D 觸發器的10腳(R端)；LM324的8腳的輸出送到雙D觸發器的8腳(S端)，信號經雙D 觸發器的13腳的輸出送到4N25的1腳,通過光耦器隔離后其4腳的輸出送到模擬開關的 11腳輸入端。由模擬開關的15腳與3腳構成第一檔開關電壓去控制電子鎮流器的輸出振 蕩頻率，改變電子鎮流器的輸出阻抗，從而控制HID燈的功率達到第一級調光的目的。另一檔比較電壓為6~9V，上限為9V，下限為6V; LM324的1腳的輸出送到雙 D觸發器的4腳(R端)；7腳的輸出送到雙D觸發器的6腳(S端)，信號經雙D觸發器的 1腳的輸出送到光耦器IC4的1腳，通過光耦器隔離后其4腳的輸出送到模擬開關的10 腳輸入端。由模擬開關的13腳與3腳構成第二檔開關電壓(高于第一檔開關電壓)去控 制鎮流器的輸出振蕩頻率，改變電子鎮流器的輸出阻抗，從而控制燈的功率達到第二級調 光的目的。當比較電壓低于2V時，HID電子鎮流器將工作于全功率狀態，此時HID燈的輸出的 光通量達到最高。上述高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路的工作方法，包括在不同的時間段可控直 流源15的輸出端輸出不同的直流電壓(如上半夜可控直流源15輸出的0-2V的電壓，下 半夜輸出2—4V，黎明時輸出6~9V)至比較電路11的比較電壓輸入端，并使比較電路 11的輸出端輸出相應的觸發電平至觸發器12的觸發信號輸入端；當所述觸發電平滿足觸 發器12的觸發條件時，觸發器12輸出觸發信號至開關電路14的開關控制輸入端；開關 電路14根據所述觸發信號使其開關控制輸出端輸出相應的電平，以控制高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端的電平，以最終控制高壓鈉燈電子鎮流器的輸出功率。從而實現了高壓鈉燈電子鎮流器的在不同的時間段具有不同的功率輸出。其中，在可 控直流源15輸出的直流電壓在4-6V時，HID電子鎮流器的功率輸出無變化。(應用例l)見圖1，與本發明的壓控調光電路相配合使用的高壓鈉燈電子鎮流器中，濾波電 路l、第一整流電路2、功率因數校正電路3、高頻變換電路4、啟動電路5和限流電路9 依次相串聯，濾波電路1經第二整流電路10后接低壓直流電路6的電源端，低壓直流電 路6的直流電源輸出端分別與功率因數校正電路3、保護電路7、和PWM脈沖控制電路8 的直流電源端相連。啟動電路5保護檢測信號輸出端接保護電路7的保護檢測信號輸入端; 保護電路7的第一保護控制輸出端和第二保護控制輸出端分別接功率因數校正電路3的第 一保護控制輸入端和PWM脈沖控制電路8的第二保護控制輸入端。PWM脈沖控制電路8的髙頻變換控制輸出端接高頻變換電路4高頻變換控制輸入端。濾波電路1對電網輸入的電壓信號進行濾波,濾波后的電壓信號分別輸出到第一整流 電路2和第二整流電路10:第一整流電路2對輸入的交流電進行整流，整流后的信號輸 出到功率因數校正電路3;第二整流電路10將輸入的交流電進行整流，整流后的信號輸 出到低壓直流電路6，第二整流電路10具有獨立的接地，低壓直流電路6將輸入的信號 進行轉換，輸出一個穩定的低壓直流電15V,為功率因數校正電路3、 PWM脈沖控制電路8 以及保護電路7中的有源器件供電。功率因數校正電路3將輸入信號進行轉換，輸出一個 穩定的直流電壓400V，通過高頻變換電路4給高壓鈉燈供電。PWM脈沖控制電路8輸出髙 頻變換控制信號控制高頻變換電路4導通。髙頻變換電路4與高壓鈉燈之間連接有限流電 路9。保護電路7對離壓鈉燈HID發生開路或短路的意外故陣起保護作用。見圖3,濾波電路1包括壓敏電阻RU、電容C1、 C2、 C3、 C4以及高頻電感L1。其中， 電容C3、 C4的接點接地保護。第一整流電路2由橋式整流電路KB1和電容C6組成。第二整流電路10由橋式整流電路KB2和電解電容E3組成。功率因數校正電路3由型號為MC33262功率因數校正器Ul以及外圍的電阻Rl-R12、 電解電容E1、電容C7、 C8、 C9、 CIO、變壓器T1、場效應管Q1、 二極管D1構成。高頻變化電路4采用的是半橋逆變電路，包括場效應管04、 Q5，變壓器T3、電容C24、 C25、 二極管D8、 D9、 DIO，穩壓管Z3、 Z4、 Z5，電阻R28、 R29、 R30、 R31、 R38'三極 管Q2、 Q3。啟動電路5包括電阻R34、 R35、 R36、 R40、 R41、 R42、 R43、 R44、 R45、電容C40、 C26以及可控硅Q6、雙向二極管DB3。低壓直流電源6包括有型號為TOP211Y的開關電源單片機U2、型號為4N25的光電耦 合器U3、 二極管D2、 D3、 D4、穩壓管Z1、 Z2,電解電容E3 E5、電容C50，電阻R50和 變壓器T2。低壓直流電源6為功率因數校正器、PWM集成控制器以及型號為LM324的四運 放集成電路提供15V直流電壓。保護電路7包括型號為LM324的四運放集成電路U4以及外圍的二極管D5、 D6、 D7、 電容C13 C18、電阻R14 R18、電位器RW1。上述高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入 端為電容C18和電阻R18的接點即OUT端。PWM脈沖控制電路8包括型號為SG3525A的電壓型PWM集成控制器U5以及外圍的電 阻R21 R27、電容C19 C20、 二極管D7。限流電路9包括電容C27、變壓器T4。電容C27的兩端分別與場效應管Q4的漏極和髙壓鈉燈HID的一端連接。變壓器T4原邊的一端與可控硅Q6連接,原邊的另一端連接在 電阻R36和電容C26的接點處。變壓器T4副邊的一端接離壓鈉燈HID的另一端，變壓器 T4副邊的另一端接場效應管Q5的漏極。在電路運行的過程中，當高壓鈉燈在運行過程中電路出現異常情況(如輸出短路、開 路等情況)、電路的電流發生變化時，LM324四運放集成電路U4的第9腳經電容C18測到 高電平后，四運放集成電路U4的7腳輸出一個高電平控制信號，該髙電平控制信號經二 極管D5、 D6、電阻R19后加到功率因數校正器U1的1腳，使功率因數校正電路3輸出的 直流壓下降(其下降幅度與所述LM324四運放集成電路U4的第9腳的電平成正比)，從而 使鎮流器的輸出功率也隨之下降，達到保護目的；與此同時PWM脈沖控制電路U5的6腳 的電位也升髙，使其ll腳輸出的脈沖寬度變窄，使鎮流器的輸出功率進一步下降，進一 步達到保護的作用與此同時，四運放集成電路U4的14腳輸出正脈沖控制信號，該控制信 號使二極管D7截止，導致功率因數校正器Ul的3腳電位升髙，功率因數校正電路3的輸 出電壓進一步下降至200V。當本發明的壓控調光電路使髙壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端即OUT端電平升 髙(提升至第一檔或第二檔開關電壓)時，鎮流器的工作原理同上，從而降低了HID燈的 照明功率。
權利要求
1. 一種高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，其特征在于包括可控直流源(15)、比較電路(11)、觸發器(12)和開關電路(14)；可控直流源(15)的輸出端接比較電路(11)的比較電壓輸入端；比較電路(11)的輸出端接觸發器(12)的觸發信號輸入端；觸發器(12)的觸發信號輸出端接開關電路(14)的開關控制輸入端；開關電路(14)的開關控制輸出端用于與高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端相連以控制高壓鈉燈電子鎮流器的輸出功率。
2、 根據權利要求1所述的髙壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，其特征在于比較 電路(11)為四運放集成電路，具有四個比較信號輸出端；觸發器(12)為雙D觸發器， 具有兩對觸發信號輸入端和兩個觸發信號輸出端；開關電路(14)具有兩個開關控制輸入 端；四運放集成電路的四個比較信號輸出端分別接雙D觸發器的兩對觸發信號輸入端；雙 D觸發器的兩個觸發信號輸出端分別接開關電路(14)的兩個開關控制輸入端。
3、 根據權利要求1或2所述的髙壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，其特征在于 還包括設于接觸發器(12)和開關電路(14)之間的隔離電路(13)。
4、 根據權利要求3所述的高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，其特征在于所述 隔離電路(13)為光耦隔離器。
5、 根據權利要求1或2所述的高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路，其特征在于 所述開關電路(14)為模擬開關模塊電路。
6、 上述髙壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路的工作方法，包括在不同的時間段可 控直流源(15)的輸出端輸出不同的直流電壓至比較電路(11)的比較電壓輸入端，并使比較電路(11)的輸出端輸出相應的觸發電平至觸發器(12)的觸發信號輸入端；當所述觸發電平滿足觸發器(12)的觸發條件時，觸發器(12)輸出觸發信號至開關電路(14) 的開關控制輸入端；開關電路(14)根據所述觸發信號使其開關控制輸出端輸出相應的電平，以控制髙壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端的電平，以最終控制高壓鈉燈電子鎮流 器的輸出功率。
7、 根據權利要求6所述的高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路的工作方法，其特征 在于比較電路(11)為四運放集成電路，觸發器(12)為雙D觸發器，以使可控直流源(15)控制開關電路(14)的開關控制輸出端處于三個不同的電平。
全文摘要
本發明公開了一種高壓鈉燈電子鎮流器的壓控調光電路及其工作方法，該壓控調光電路包括用于接收電壓控制信號的比較電路、觸發器和用于與高壓鈉燈電子鎮流器的功率控制輸入端相連以控制高壓鈉燈電子鎮流器輸出功率的開關電路；比較電路的輸出端接觸發器的觸發信號輸入端；觸發器的觸發信號輸出端接開關電路的開關控制輸入端。本發明的壓控調光電路可在照明效果要求低的時段以較方便的方式調整高壓鈉燈輸出功率，以節能。
文檔編號H05B41/38GK101227786SQ20071001958
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月18日 優先權日2007年1月18日
發明者駱中心 申請人:史俊生