專利名稱：照明節能器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明領域，尤其涉及一種照明節能器。
背景技術：
管型日光燈廣泛使用在商場、超市、工廠車間、機關學校、辦公大樓、醫院等大面積照明場所。這些場所對照明往往要求照明時間長，使用數量多。其照明的耗電很高。因此如何最大限度的增加燈管的使用壽命，節省燈管的電能利用率是目前存在的問題。
實用新型內容
本實用新型實施例提供了一種照明節能器，實現對燈管進行預熱，有利于保護燈管增長燈管的壽命，并且能夠增加燈管的電能利用率。
本實用新型實施例提供的照明節能器，包括
分別與燈管相連接的半橋控制器和線性管驅動器電路、有源功率因數校正電路，其中，
所述半橋控制器和線性管驅動器電路包括，用于調節燈管供電頻率的主振蕩器、用于控制燈絲預熱時間的定時控制單元、用于檢測所述燈管是否已經觸發啟輝以及穩態工作的頻率的比較器；
所述有源功率因數校正電路對輸入至所述燈管的電流進行功率因數校正。
在本照明節能器中，可選地，所述半橋控制器和線性管驅動器電路采用芯片MC33157實現。
在本照明節能器中，可選地，所述MC33157的電源輸入管腳外接有一用于防止浪涌電流流入的鉗位二極管。
在本照明節能器中，可選地，所述MC33157的復位管腳外接有一用于濾除噪聲干擾的陶瓷電容。
在本照明節能器中，可選地，所述有源功率因數校正電路采用芯片MC33262實現。
由上看見，應用本實用新型實施例的照明節能器，半橋控制器和線性管
壽命；并且半橋控制器和線性管驅動器還能夠調節燈管供電頻率，起到鎮流的作用，有利于增強燈管工作的穩定性及照明效果；另外，有源功率因數校正電路對輸入至燈管的電流進行功率因數校正，濾除諧波，提高燈管的電能利用率，實現節電的效果。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的不當限定，在附圖中
圖1為本實用新型實施例l提供的照明節能器的電路實現原理圖2為本實用新型實施例1中燈絲預熱定時電容CpH充電電路；
圖3為本實用新型實施例1中脈沖電流對充電電容CpH充電的波形示意
圖4為本實用新型實施例1中的MC33157在啟動過程各個狀態中頻率變化示意圖5為本實用新型實施例1中的檢測燈管是否啟輝的電流示意圖6為本實用新型實施例1中的復位信號的作用示意圖7為本實用新型實施例1中的第一種改變管腳7電流Iop的一些方法；圖8為本實用新型實施例1中的第二種改變管腳7電流Iop的一些方法；圖9為本實用新型實施例1中的第三種改變管腳7電流Iop的一些方法；圖IO為本實用新型實施例1中的第四種改變管腳7電流Iop的一些方法；圖ll為本實用新型實施例1中的裝燈后自動再啟動電if各示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型，在此本實用新型的示意性實施例以及說明用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型
的限定。
實施例1:
圖1為本實施例提供的照明節能器的電路實現原理圖，如圖示，本實施例利用半橋控制器和線性管驅動器電路(可以但不限于選擇芯片MC33157實現)以及有源功率因數校正電路(可以但不限于選擇芯片MC33262實現)實現。可以將電路制作在一塊長250mm、寬26mm的單面電路印刷板上。
在本實施例中，MC33157的部分管腳說明如下
管腳12: Vu)低端驅動輸出。此腳提供Vgs信號，驅動低端功率MOS管。管腳13: NC未4妄。
管腳14: Vout高端公共端，半橋輸出。此腳連到半橋輸出并且是高端開關的公共端。
管腳15: Viro高端驅動輸出。此腳提供Vgs信號，驅動高端功率MOS管。管腳16: VHs高端自舉電源。高端開關的柵極驅動由此電壓提供電源。MC33157所構成的半橋控制器和線性管驅動器電路的各部分的功能說明1、電連到管腳1的電源能提供控制器集成電路以直流能量，電路有欠電壓封鎖
功能(UVLO)，為使集成電路工作，輸入電壓必須超過12V(UV+)，電壓變化的速度dv/dt無關緊要，只要不超過1V/ns就行。在12V以前，系統處于關狀態；當超過12V以后，并且維持在不低于8。 5V的電壓范圍以內，集成電路內部功能都正常。 一旦電壓下降到8。 5V(UV-)以下，系統即停止工作。
管腳1內部接有齊納二極管，它能吸收短時間的電壓尖峰，并將輸入電壓鉗定在15V上，但在MC33157外部必須保護措施，在最壞的情況下能把電源限制在15mA以下，當電源電壓在寬范圍應用時，這一點尤為重要。建議在管腳1與地之間再接一個15V的鉗位二極管，以防止浪涌電流流入的鉗位二極管。
大多數情況VoD電壓是直流電壓將壓，限流^是供的、并接有一個22jxF/25V的電解電容器予以濾波。1、燈絲預熱
在熒光燈啟動時必須給燈絲預熱，以有利于焚光燈觸發啟輝，延長燈管的壽命。燈的預熱由控制器控制，以得到設計者所希望的定時間。圖2是燈絲預熱定時電容CpH充電電路。
圖2中鏡像恒流源一端②腳(VREF), —端接Rp所以流過VT^的電流由R,確定。
為了用小容量電容(一般CPH< 4 7 0 n F )取得按長的預熱定時(可達2s),集成電路內部用一個特殊的脈充電流來控制VT,的導通與否，只有VT!導通CpH才充電，充電過程如圖3所示。
在圖3中，脈沖電流由集成電路的主脈沖引出，其中空比(5=脈$/周期)為常數，5=1/16。當CpH上的電壓上升到5V時，具有回差電壓為2V的內部
比較器翻轉，結束預熱。因為電流是恒定的，故預熱時間TpH可以通過函數式
(1)求出
TPH=CPH)VCpH/(;iCpH^)……。(i)
如采用以下的耳又值IcpH-10pA， Vcra=5V， S=l/16，當TpH已經確定時，則可通過函凄t式(2)求得Cra:
CPh=TpHIcphS/Vcph=Tphx 1075......。 ( 2 )
例如，如要求TPH=750ms，則CpH=150nF;反之，改變CpH時，就可調整
TpH值。
在要求TpH值較大時，可以設法降低電容CW漏電流(小于10nA)，同時也、 選擇質量及其加工工藝相對較好的PCB板材。
根據上面的討論我們知道，當電容CpH上的電壓上升到5V時，圖2中集 成電路內部的比較器翻轉為高電平，系統開始掃頻模式，頻率由較高的L向較 低的L變化，再接近LC諧振頻率時，將燈觸發啟輝進入穩態。圖4給出了 MC33157在啟動過程各個狀態中頻率變化的情況。
3、 震蕩器
上迷頻率的變化是由電流控制的震蕩器(ICO)產生的，震蕩器的頻率由流 過外接電容C。p(接集成電路的6腳)的充電電流來確定。
4、 延時啟輝
圖5為^r測燈管是否啟輝的電流示意圖，根據該電路， 一方面可以防止 把諧振電流由其峰值下降到啟動狀態時較小的電流值，誤認為燈已觸發；另 一方面，控制器能夠在啟動開始時立刻對等進行觸發檢測。其中燈能否觸發 啟輝與好因素有關，如環境溫度，氣壓及燈管新舊程度等。
5、 復位功能
MC33157的復位腳可提供快速復位功能，此腳對電平很敏感，為加鎖存 器，低電平有效，與CMOS輸入電平一致的低電平能使復位動作。
當將管腳1為低電平時，復位信號有效，使兩輸出功率MOS管處于關斷 狀態，兩管的棚極都接到與源極一樣的電平。當管腳10離開4氐電平后，復位 不起作用，系統進入觸發程序，但省去燈絲預熱過程，如圖6所示。所有頻
率都由阻Rph; 1《0，及電容Cop確定，在復位起作用時，CpH被接地，系統
產生5次觸發掃頻過程，其中第一個掃頻周期比緊跟其后的四個掃頻周期要 長一倍。
7當管腳10開路時，由內部的20jiA電流保證RESET處于高電平，由于未 加鎖存器，復位功能是不鎖定的，可以結合外加電路利用管腳IO得到其它功 能。例如，用IO腳作為一個輸入，使插上新燈管后，電路能自動重新啟動。
管腳10的電壓輸入與復位啟動的對照關系可以參見表一所示
表一
管腳10輸入復位
0 ~ 1 。 8V有效復位
>1。 8V不工作
復位腳邏輯觸發器電壓設有很強的回差電壓，以防噪聲電壓引起誤動作。
建議盡量減小由周圍環境進入復位腳10的噪聲，PCB版面設計時要加以考慮， 并在10腳加100nF的陶乾電容，以濾除噪聲干擾。
6、 其它功能
因為集成電路內的震蕩器是電流控制的(ICO)，故其頻率很容易由外電路予 以控制，圖7、 8、 9、 10給出改變管腳7電流Iop的一些方法，其中圖7用的 內部的Vpef;圖8用外接電壓源；圖9用外接電流源；圖10外接電壓經運算 放大器隔離并放大后，再加到管腳7。
如正端輸入電壓是由光敏器件(如光敏電阻)作為傳感器得到一種信號，那 么通過這個電路可以使MC33157的工作頻率隋外界光強的變化而變化。例如 外界光照度大，使工作頻率提高，鎮流器輸出功率降低；反之，外界光照度 小，則使工作頻率降低，鎮流器輸出功率加大。這樣很容易根據外界照度的 變化，鎮流器能自動調光，達到節能的目的。
7、 裝燈自動再啟動電踏^
在MC33157應用電路中采用了裝燈自動再啟動電路，這個功能是利用集 成電路的復位腳(管腳IO)來完成的。
如前所述，復位腳RESET為低電平有效， 一旦它上升到高電平，系統 立即恢復工作，開始掃頻。在燈觸發啟輝后進入穩態。集成電路內部與管腳10相連有一個20[iA的恒流源，如管腳10開路，將使管腳IO成為高點 平。利用這一特性，可以實現裝燈后自動再啟動功能，如圖ll所示
當兩只燈管裝在燈座上時，由于無源半橋支路C14， ds的分壓通過燈 絲在R7(22kQ)電阻上有一直流電壓，再加上20UA的恒流源流過R 使 管腳10電位超過1。 8V的邏輯O(低)電平，于是系統正常工作。
如有一燈卸下，則R;上電壓下降到邏輯O電平以下，系統復位，停止 工作， 一旦將燈裝上，系統便可正常工作了。
8、 4氐電供電電^各
在圖2所示電路中，可以將低電壓供電電路設計成 當接通交流電源時，整流后的直流電壓通過V丁4向MC33157提供VDD 電源，此電壓由穩壓二極管VD4穩壓后供給MC33157的⑧腳。流過R27 的電流只有2.5mA左右，R"所消耗的功率不大，但晶體管MPSA44的耐 壓要高，BVCBO>500V。
當有源功率因數校正電器工作時，由升壓電感T,的副繞組^提供低壓， 二極管VD12, VD,3將該電壓整流，分別供給MC33157以直流電壓，并使 兩者互相隔離。 一旦MC33157的管腳1的電壓高于由穩壓二極管VD4來的 電壓，則VT4不再導通，R27也不再消耗功能工作，以后MC33262才得到 低壓。
上述低壓供電方式的缺點是需要用到高空晶體管MPSA44及穩壓二極 管VD4價格較貴。
以上對本實用新型實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應 用了具體個例對本實用新型實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實 施例的說明只適用于幫助理解本實用新型實施例的原理；同時，對于本領域 的一般技術人員，依據本實用新型實施例，在具體實施方式
以及應用范圍上 均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1、一種照明節能器，其特征是，包括分別與燈管相連接的半橋控制器和線性管驅動器電路、有源功率因數校正電路，其中，所述半橋控制器和線性管驅動器電路包括，用于調節燈管供電頻率的主振蕩器、用于控制燈絲預熱時間的定時控制單元、用于檢測所述燈管是否已經觸發啟輝以及穩態工作的頻率的比較器；所述有源功率因數校正電路對輸入至所述燈管的電流進行功率因數校正。
2、 根據權利要求1所述的照明節能器，其特征是，所述半橋控制器和線 性管驅動器電路采用芯片MC33157實現。
3、 根據權利要求2所述的照明節能器，其特征是，所述MC33157的電 源輸入管腳外接有一用于防止浪涌電流流入的鉗位二才及管。
4、 根據權利要求2或3所述的照明節能器，其特征是，所述MC33157 的復位管腳外接有一用于濾除噪聲干擾的陶瓷電容。
5、 根據權利要求1、 2或3所述的照明節能器，其特征是，所述有源功 率因數校正電路采用芯片MC33262實現。
專利摘要本實用新型涉及照明領域，公開了一種照明節能器，包括分別與燈管相連接的半橋控制器和線性管驅動器電路、有源功率因數校正電路，所述半橋控制器和線性管驅動器電路包括用于調節燈管供電頻率的主振蕩器、用于控制燈絲預熱時間的定時控制單元，用于檢測所述燈管是否已經觸發啟輝以及穩態工作的頻率的比較器；所述有源功率因數校正電路對輸入至所述燈管的電流進行功率因數校正。本照明節能器能夠實現對燈管進行預熱，有利于保護燈管增長燈管的壽命，并且能夠增加燈管的電能利用率。
文檔編號H05B41/36GK201270614SQ20082004742
公開日2009年7月8日 申請日期2008年5月7日 優先權日2008年5月7日
發明者翟淵培 申請人:翟淵培