專利名稱：一種熒光燈與led燈一體化節能燈的控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明設備領域，尤其涉及一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控 制系統。
背景技術：
目前熒光燈以其亮度高、光線柔和、色溫高等優點廣泛應用于日常生活、工作環境 中，但由于熒光燈沒有調光功能，因此在需要較弱的光線照明時，如入睡前需要將臥室、衛 生間、通道等地方照明調暗時，現有技術的熒光燈無法實現這些場所的調光需求。為了達到 上述弱光照明目的，現有技術采用以下方式實現1、另外安裝LED燈作為熒光燈的補充光源，當需要弱光照明時，關閉熒光燈，打開 LED燈。缺點是必須另建一套供LED燈使用的供電和控制回路，且當熒光燈和LED燈的電 源開關不在一處時，還會給操作帶來不便。2、現有技術也有采用一些可調光的節能燈，缺點是必須另外增加調光專用裝置， 其結構復雜、壽命短，成本高，且原配的鎮流器不可再利用。因此，現有技術的照明光源已不能滿足人們的使用需求，急需一種操作方便、結構 簡單、節能、成本低的照明控制系統。
實用新型內容本實用新型的目的在于避免現有技術中的不足之處而提供一種操作方便、結構簡 單、節能、成本低的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統。。本實用新型的目的通過以下技術措施實現一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，包括半橋電路，用于接收自振蕩半橋驅動電路輸出的高頻脈沖信號，并通過該高頻脈 沖信號將直流高壓電源轉換為高頻高壓脈沖電源；LC諧振及降壓整流電路，用于將所述半橋電路輸出的高頻高壓脈沖電源進行LC 諧振后為熒光燈提供電源，并將該高頻高壓脈沖電源進行降壓、整流后為LED驅動電路和 控制電路提供低壓直流電源；控制電路，用于辨別外接高壓直流電源的通斷和該直流高壓電源斷開、接通間隔 時間是否在預設時間內，產生控制LED驅動電路和自振蕩半橋驅動電路的控制信號；自振蕩半橋驅動電路，用于根據所述控制電路的控制信號產生不同頻率的高頻脈 沖信號以驅動半橋電路；LED驅動電路，用于根據所述控制電路的控制信號驅動LED燈工作。優選地，上述熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統還包括整流濾波電路，用 于將交流電源進行整流濾波后分別為所述自振蕩半橋驅動電路、所述控制電路和所述半橋 電路提供高壓直流電源。優選地，上述LED驅動電路為恒流驅動電路，用于產生恒定電流驅動所述LED燈工
3作。優選地，上述預設時間為2秒。優選地，上述自振蕩半橋驅動產生的高頻脈沖信號的不同頻率包括供所述LC諧 振及降壓整流電路驅動所述熒光燈預熱的頻率和點火發光的頻率。本實用新型與現有技術相比具有以下優點由于本實用新型的熒光燈與LED燈一 體化節能燈的控制系統通過控制電路辨別高壓直流電源的通斷和該直流高壓電源斷開、接 通間隔時間是否在預設時間內，選擇控制LED燈工作或熒光燈工作；并且通過LC諧振及降 壓整流電路分別產生高頻高壓脈沖電源和低壓直流電源，即可實現一個電路同時為LED燈 和熒光燈提供電源。當用戶需要較高亮度時，用熒光燈發光；當用戶需要較低亮度時，轉用 LED燈發光，不需要如現有技術那樣增加調光電路對節能燈進行調光以改變亮度，也不需要 如現有技術那樣使用兩套供電系統分別為LED燈和熒光燈提供電源。因此本實用新型的熒 光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統具有節能、成本低、性能好、操作方便、結構簡單的 優點。
利用附圖對本實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本實用新型的 任何限制。圖1是本實用新型的一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統的電路原理方 框圖；圖2是本實用新型的一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統的電路圖。
具體實施方式
結合以下實施例和附圖對本實用新型作進一步描述本實用新型的一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，如圖1所示，包括半橋電路30，用于接收自振蕩半橋驅動電路60輸出的高頻脈沖信號，并通過該高 頻脈沖信號將直流高壓電源轉換為高頻高壓脈沖電源；LC諧振及降壓整流電路40，用于將半橋電路30輸出的高頻高壓脈沖電源進行LC 諧振后為熒光燈90提供電源，并將該高頻高壓脈沖電源進行降壓、整流后為LED驅動電路 70和控制電路50提供低壓直流電源；控制電路50，用于辨別外接高壓直流電源的通斷和該直流高壓電源斷開、接通間 隔時間是否在預設時間內，產生控制LED驅動電路70和自振蕩半橋驅動電路60的控制信 號；自振蕩半橋驅動電路60，用于根據控制電路50的控制信號產生不同頻率的高頻 脈沖信號以驅動半橋電路30 ；LED驅動電路70，用于根據控制電路50的控制信號驅動LED燈80工作。較佳地，熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統還包括整流濾波電路20，用于 將交流電源進行整流濾波后分別為自振蕩半橋驅動電路60、控制電路50和半橋電路30提 供高壓直流電源，并給控制電路50提供電源狀態檢測信號。由于本實用新型的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統通過控制電路50辨別高壓直流電源的通斷和該直流高壓電源斷開、接通間隔時間是否在預設時間內，選擇控 制LED燈80工作或熒光燈90工作；并且通過LC諧振及降壓整流電路40分別產生高頻高 壓脈沖電源和低壓直流電源，即可實現一個電路同時為LED燈80和熒光燈90提供電源。 當用戶需要較高亮度時，用熒光燈90發光；當用戶需要較低亮度時，轉用LED燈80發光，不 需要如現有技術那樣增加調光電路對節能燈進行調光以改變亮度，也不需要如現有技術那 樣使用兩套供電系統分別為LED燈80和熒光燈90提供電源。因此本實用新型的熒光燈與 LED燈一體化節能燈的控制系統具有節能、成本低、性能好、操作方便、結構簡單的優點。 較佳地，LED驅動電路70為恒流驅動電路，用于產生恒定電流驅動LED燈80工作。預設時間可根據系統調試，較佳地，本實用新型的熒光燈與LED燈一體化節能燈 的控制系統可將該預設時間設置為2秒。較佳地，自振蕩半橋驅動產生的高頻脈沖信號的不同頻率包括供LC諧振及降壓 整流電路40驅動熒光燈90預熱的頻率和點火發光的頻率。如圖2所示，控制電路50由兩個D觸發器UlA和UlB及外圍電路組成，觸發器UlA 及外圍電路用于通過檢測Vst的電壓狀態來判斷交流電源輸入的狀態，其正相輸出端Q控制 自振蕩半橋驅動電路60的振蕩頻率；反相輸出端Q非控制LED驅動電路70的通斷來控制LED 燈80。觸發器UlB及外圍電路在當UlA輸出熒光燈90亮的狀態時控制熒光燈90預熱時間。如圖2所示，控制電路50具體包括D觸發器U1A、D觸發器U1B、電阻R8、R9、R10、 R11、R12、R13、R14、R19、電容 C8、C9、C10、C11、二極管 D9、D10 ；直流電源 Vst 經電阻 R8 和電 容ClO后接地，電阻R8和電容ClO的公共端與D觸發器UlA的時鐘信號輸入端耦合；低壓 直流電信號Vpp經電阻R9、電容C9后接地，電容C8與C9并聯，二極管D9與電阻RlO串接 后與電阻R9并聯，電阻R9與電容C9之間輸出的直流電信號VDD經電阻Rll、R12后接地， 且電阻Rll和R12的公共端與D觸發器UlA的復位信號輸入端耦合；D觸發器UlA的Q反 相輸出端通過R19分別與D觸發器UlA的數據輸入端和D觸發器UlB的復位信號輸入端耦 合；D觸發器UlA的置位輸入端接地；D觸發器UlA的Q輸出端依次與電阻R13和電容Cll 串接后接地，二極管DlO與電阻R14串聯后與電阻R13并聯，電阻R13與電容Cll的公共端 與D觸發器UlB的置位輸入端耦合；D觸發器UlB的數據輸入端和時鐘信號輸入端接地；D 觸發器UlB的Q反相輸出端與LED驅動電路70的輸入端耦合；D觸發器UlB的Q輸出端與 自振蕩半橋驅動電路60的第二輸入端耦合；D觸發器UlA的Q輸出端與自振蕩半橋驅動電 路60的第一輸入端耦合。上述D觸發器UlA和UlB可以為⑶4013芯片，當然，本實用新型的兩個觸發器也 可以采用其他同一類型的芯片。上述控制電路50也可以采用其他芯片電路實現。整流濾波電路20包括由電感Li、電阻Rl、電容Cl組成的EMC濾波電路，二極管 Dl、D2、D3、D4組成的橋式整流電路，電容C2、C3和二極管D5組成的直流濾波電路，交流電 經整流濾波電路20后獲得較穩定的高壓直流電源，供半橋電路30工作；同時通過HV、電阻 R4、熒光燈90Lamp上燈絲、電阻R5、二極管D8為橋驅動電路提供初始工作電壓和反映電源 狀態信號的Vst。LED驅動電路70包括三極管Q3、Q4、電阻R6、R7組成的恒流驅動電路；LED驅動電 路70輸入端經電阻R6后耦接至三極管Q4的集電極，三極管Q4的發射極接地，三極管Q4 的基極與三極管Q3的發射極耦合，三極管Q3的基極與三極管Q4的集電極耦合，三極管Q3的發射極經電阻R7后接地。當輸入端DRV LED為高電平(大于三極管Q3的導通電壓)時，三極管Q3導通，LED 有電流流過；當通過的電流I在電阻R7上壓降V = I*R7大于三極管Q4的導通電壓時，三 極管Q4進入放大區，三極管Q3基極電壓降低，從而控制電流I減小，這樣就能保證通過LED 的電流I Vbe/R7，從而達到恒流，以保證LED等發光亮度穩定及壽命。當DRV_LED為低電平時，三極管Q3和三極管Q4均截止，從而LED無電流通過。如圖2所示，具體地，自振蕩半橋驅動電路60由自振蕩半橋驅動器U2及外圍電路 組成，其中自振蕩半橋驅動器U2為IR2153芯片，當然，也可以采用其他同一類型的芯片。具體地，自振蕩半橋驅動電路60包括電阻Rl5、R16、Rl7、R18、三極管Q5、Q6、電容 C12、C13、C14、C15、C16、C17、二極管 D11、D12、D13、D14、D15、IR2153 芯片。具體地，自振蕩 半橋驅動電路60的第一輸入端經電阻R15后與三極管Q5的基極耦合，Q5的發射極接地，Q5 的集電極依次與電容C12和電容C14串接后接地，電容C12和電容C14的公共端與IR2153 芯片的CT輸入端耦合，電阻R17分別與電容C12和電容C14的公共端、IR2153芯片的RT 輸入端連接，二極管Dll的輸入端與三極管Q5的發射極連接，Dll的輸出端與三極管Q5的 集電極連接；自振蕩半橋驅動電路60的第二輸入端經電阻R16后與三極管Q6的基極耦合， Q6的發射極接地，Q6的集電極經電容C13與電容C12和C14的公共端連接，二極管D12的 輸入端與三極管Q6的發射極連接，D12的輸出端與三極管Q6的集電極連接；IR2153芯片的 COM端接地；直流電源與IR2153芯片的VCC端連接，二極管D13的輸入端與直流電源連接、 輸出端與IR2153芯片的VB端連接；電容C16的兩端分別與二極管D13的輸出端和IR2153 芯片的VS端連接，直流電源經電容C15后接地，直流電源經電阻R18、二極管D14輸出端、 D14輸入端、D15輸出端、D15輸入端后接地，電容C17兩端分別與D14輸入端和IR2153芯 片的VS端連接；IR2153芯片的HO端和LO端分別輸出不同相位的脈沖信號。其中，自振蕩半橋驅動器U2、二極管D13、電容C16組成半橋驅動電路，其輸出端 HO、LO推動半橋電路30工作。電容C17、二極管D14、D15、R18組成電源補給電路，當此部 分電路工作后其電源由這部分電路補充。電容C15為濾波電容。自振蕩半橋驅動器U2、電阻R17，電容C12、C13、C14組成自振蕩電路，其振蕩頻率 見下表
第一第二IR2153工作頻率備注輸入輸入端端00f0 ^ 1/[1. 38(R17+75)*C14]LED燈工作01F ^ 1/[1· 38(R17+75)*(C14+C13)]此狀態可不用10fl ^ 1/[1· 38(R17+75)*(C14+C12)]熒光燈預熱11f2 ^1/[1. 38(R17+75)*(C14+C13+C12)]熒光燈正常工作
6[0046]0 表示第一輸入端/第二輸入端為低電平，線路中為小于0. 3V的信號。1 表示第一輸入端/第二輸入端為高電平，線路中為大于0.6V的信號。半橋電路30由場效應管Q1、場效應管Q2組成，具體連接方式如圖2所示，場效應 管Ql的源極與場效應管Q2的漏極耦合，Ql的漏極與整流濾波電路20的輸出的直流電源 連接，IR2153芯片的HO端和LO端分別與Ql的柵極和Q2的柵極連接。LC諧振及降壓整流電路40由電感L2、電容C6和電容C7組成LC諧振網絡，用于產 生滿足熒光燈90點火與工作的高頻交流信號，驅動熒光燈90。當電路工作于LED燈80亮 的狀態時，LC諧振及降壓整流電路40遠遠偏離諧振點，不會產生高壓，熒光燈90不會進入 工作狀態；當電路開始進入熒光燈90進入預熱階段時，預熱頻率偏離諧振點，LED燈80熄 滅，電路能量聚集于燈絲進行預熱，當LC諧振及降壓整流電路40進入熒光燈90工作階段 時，工作頻率迅速靠近諧振頻率，諧振電路諧振，產生高壓點火熒光燈90直至熒光燈90正 常工作。其中，電感L2副繞組Lsl、Ls2、二極管D6、D7、電阻RF、電容C4、C5和穩壓管Zl組 成降壓整流電路，當電路工作時電感L2副繞組Lsl、Ls2上產生感生電壓，通過二極管D6和 二極管D7全波整流，從而達到降壓的目的。其中電阻RF，穩壓管Zl用于限壓控制，防止在 熒光燈90點火時形成瞬時高壓通過副繞組Lsl、Ls2而損壞其它線路。電容C4、C5用于濾波。具體工作過程為當初次上電后，交流電源經整流濾波電路20的二極管D1、D2、 D3、D4整流、一路經二極管D5、電容C3濾波后給半橋電路30供電；另一路經電阻R4、R5和 熒光燈90的Lamp上燈絲、二極管D8后得到直流電壓Vst至自振蕩半橋驅動電路60的振 蕩驅動芯片U2電源輸入端。當直流電壓Vst超過芯片U2的啟動電壓后，芯片U2開始振蕩 工作，其輸出信號HO、LO經半橋電路30的功率管Ql、Q2進行功率放大，其輸出端VS —路 通過電容C17、二極管D15、D14、電阻R18給U2補充電能，使U2能穩定工作；另一路通過LC 諧振及降壓整流電路40的電感L2、電容C6、C7及熒光燈90燈絲提供回路，電路正常工作， L2的主繞組通過耦合給副繞組得到高頻低壓大電流電源經二極管D6、D7組成全波整流電 路，向LED燈80提供工作時的直流電源+Vpp，+Vpp另一路連接至控制電路50并通過二極 管D9、電阻RlO、電容C9獲得電壓VDD ；電壓VDD —路給芯片Ul供電，另一路通過電阻Rll 和電阻R12給觸發器UlA提供一個復位信號，UlA復位，其正相輸出端Q輸出低電平，反相輸 出端Q非輸出高電平，使LED驅動電路70的Q3導通，LED燈80的LEDl LED4點亮。LED 驅動電路70的電阻R7、晶體管Q3組成LED燈80的恒流控制電路50，為LED提供恒定的直 流電流，滿足LED正常工作的條件。當斷電后，U2供電端Vst的電壓由于得不到交流電源的補充而迅速降低，同時又 由于電容C9的"儲能"作用，使UlA保持原狀態，在此預設時間以內，如再次接通交流電， 電源Vst從低電平變為高電平，并通過電阻R8和電容ClO給UlA的時鐘信號輸入端CLK 提供一個觸發電平，從而使觸發器UlA反轉，其正相輸出端Q變高，三極管Q5導通，芯片 U2(IR2153)工作于fl頻率(fl < f0)，熒光燈90開始進入預熱啟動狀態；UlA的反相輸出 端Q非變低，使LED驅動電路70的Q3保持截止狀態，LED燈80不會變亮。由于電阻R13 和電容Cll的延遲作用，經過一段時間(一般為400 2000毫秒)觸發器UlB的置位輸入 端輸入電平轉為高電平，使得觸發器UlB的正相輸出端Q輸出高電平，此時三極管Q6導通，芯片U2工作于f2頻率(f2 < fl)，熒光燈90開始進入點火工作狀態，當點火后，熒光燈90
正常點亮。因此，在預設的時間內連續執行斷電一上電動作，可實現LED燈80和熒光燈90交 替工作。具體地，該預設時間為電容C9充電后放電的時間。作為本實用新型的一種熒光燈 與LED燈一體化節能燈的控制系統的一種實施方式，該預定時間可設置為2秒，當然也可以 根據需要調整設置預設時間。由于熒光燈90的工作，使直流電信號Vpp輸出為低電平，進而VDD輸出低電平，第 一觸發器的復位信號輸入端輸入低電平，D觸發器UlA的Q輸出端輸出高電平。當熒光燈90亮時，再斷開電源，重新上電，直流電信號Vst為高，為D觸發器UlA的 時鐘信號輸入端提供一個觸發電平，使D觸發器UlA的輸出狀態反轉，UlA的正相輸出端Q 輸出低電平，Q反相輸出端輸出高電平，由于D觸發器UlB的輸出受到D觸發器UlA的輸出 端控制，因此，D觸發器UlB的Q輸出端輸出低電平，D觸發器UlB的Q反相輸出端輸出高電 平，由于D觸發器UlB的Q反相輸出端與LED驅動電路70的輸入端連接，所以此時LED驅 動電路70的輸入端為高電平，LED驅動電路70工作。芯片IR2153工作于f0頻率，此時熒 光燈90不亮。由LED燈80亮轉向熒光燈90發光根據前面所述的方式控制。因此，本實用新型 的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統只需通過控制電源的通斷和連續斷開、接通電 源的間隔時間，即通過對一個電源開關的控制即可實現對熒光燈90和LED燈80交替工作 的選擇；并且通過LC諧振及降壓整流電路40分別產生高頻高壓脈沖電源和低壓直流電源， 即可實現一個電路同時為LED燈80和熒光燈90提供電源。當用戶需要較高亮度時，用熒 光燈90發光；當用戶需要較低亮度時，轉用LED燈80發光，因此本實用新型的熒光燈與LED 燈一體化節能燈的控制系統具有節能、成本低、性能好、操作方便、結構簡單的優點。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而反相對本 實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的 普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離 本實用新型技術方案的實質和范圍。
權利要求一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，其特征在于，包括半橋電路，用于接收自振蕩半橋驅動電路輸出高頻脈沖信號，并通過該高頻脈沖信號將直流高壓電源轉換為高頻高壓脈沖電源；LC諧振及降壓整流電路，用于將所述半橋電路輸出的高頻高壓脈沖電源進行LC諧振后為熒光燈提供電源，并將該高頻高壓脈沖電源進行降壓、整流后為LED驅動電路和控制電路提供低壓直流電源；控制電路，用于辨別外接高壓直流電源的通斷和該直流高壓電源斷開、接通間隔時間是否在預設時間內，產生控制LED驅動電路和自振蕩半橋驅動電路的控制信號；自振蕩半橋驅動電路，用于根據所述控制電路的控制信號產生不同頻率的高頻脈沖信號以驅動半橋電路；LED驅動電路，用于根據所述控制電路的控制信號驅動LED燈工作。
2.根據權利要求1所述的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，其特征在于，所 述熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統還包括整流濾波電路，用于將交流電源進行整 流濾波后分別為所述自振蕩半橋驅動電路、所述控制電路和所述半橋電路提供高壓直流電 源。
3.根據權利要求1所述的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，其特征在于，所述 LED驅動電路為恒流驅動電路，用于產生恒定電流驅動所述LED燈工作。
4.根據權利要求1所述的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，其特征在于，所述 預設時間為2秒。
5.根據權利要求1所述的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，其特征在于，所述 自振蕩半橋驅動產生的高頻脈沖信號的不同頻率包括供所述LC諧振及降壓整流電路驅動 所述熒光燈預熱的頻率和點火發光的頻率。
專利摘要一種熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統，包括半橋電路、LC諧振及降壓整流電路、控制電路、自振蕩半橋驅動電路和LED驅動電路；控制電路通過辨別外接電源的通斷和該電源斷開、接通間隔時間是否在預設時間內而選擇LED燈工作或熒光燈工作；并且通過LC諧振及降壓整流電路同時為LED燈和熒光燈提供電源。當用戶需要較高亮度時，用熒光燈發光；當用戶需要較低亮度時，轉用LED燈發光，不需要增加調光電路對節能燈進行調光以改變亮度，也不需要使用兩套供電系統分別為LED燈和熒光燈提供電源。因此本實用新型的熒光燈與LED燈一體化節能燈的控制系統具有節能、成本低、性能好、操作方便、結構簡單的優點。
文檔編號H05B37/02GK201663738SQ20102015699
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月7日 優先權日2010年4月7日
發明者陶偉洪 申請人:東莞市格爾電器科技有限公司