專利名稱：無極燈調光電路及調光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無極燈領域，尤其涉及無極燈調光電路及調光方法。
背景技術：
無極電磁感應燈簡稱為無極燈，它的優(yōu)點包括，有超長的壽命、高光效、高功率因素、穩(wěn)定光通量輸出、高可靠性、高顯色性、低諧波含量、低溫快速啟動、寬色溫范圍、瞬時再啟動、無頻閃和無眩光。應用無極燈能夠為用戶帶來的好處包括，高效節(jié)能、大大降低換燈成本、減少維護費用等，無極燈被認為是未來最有前途的光源之一。無極燈鎮(zhèn)流器的構成的邏輯功能圖如圖1所示，開啟電源后，交流電源經過輸入濾波器，進行整流，將整流后的結果通過功率因數校正(Power Factor Correction,PFC)電路升壓得到高壓直流電壓，該高壓直流電壓可以是400V，然后利用高頻開關變換將該高壓進行DC到AC的逆變，并利用電感電容(LC)諧振，產生交流高壓(可以達到兩三千伏)點亮無極燈。這樣無極燈作為一個磁性耦合元件，參與到電路的工作中，進入一個穩(wěn)定的狀態(tài)， 發(fā)光照明。無極燈調光是一項非常具有吸引力的特性，它可以節(jié)約能源，經濟效益可觀。但是設計調光用的整流器是一項復雜并且具有挑戰(zhàn)性的工作。調光的控制信號可以是反映周圍環(huán)境的感應信號，或是根據使用時間確定的周期信號，或是某些特定給定信號。比如，廠房照明，陰天和晴天的自然光不同，可以通過感應器給出不同的控制信號，城市道路照明，在前后半夜可以給出不同的控制信號，還有直接給出控制信號，如1-10V直流控制信號。無極燈的功率與無極燈工作頻率的關系接近線性比例關系，燈電壓接近于常數， 所以燈的功率由燈的電流決定。由于燈的工作頻率是由鎮(zhèn)流器決定的，所以控制鎮(zhèn)流器的工作頻率，也就控制了燈的功率。另外，鎮(zhèn)流器半橋逆變器的輸入電壓，也會影響燈功率的輸出，同樣的工作頻率下，輸入電壓越低，輸出功率越小。因此，目前對無極燈調光方法主要有兩種調頻法和調壓法，其中第一所謂調頻法，如圖2所示，就是通過提高鎮(zhèn)流器電感電容(LC)逆變電路的頻率來調低燈的輸入功率，從而達到調光的目的.當鎮(zhèn)流器的工作頻率提高的時候，與燈串聯(lián)的鎮(zhèn)流電感(LR)感抗增大，而與燈并聯(lián)的諧振電容(CR)容抗變小，這兩點使得流過燈管的電流減小，燈的功率隨之下降，其中LR，CR為諧振電感電容，CB為隔直電容。如果只是簡單地調頻，當頻率調高到一定的程度后，燈電流小于額定值的60% (對應燈功率為60%左右，此處的數據均是基于300w的無極燈測試所得，不同功率的燈，不同廠家的燈此值會有差別)后，由于燈的放電性能發(fā)生急劇變化，導致燈電流隨頻率變化也非常大，頻率稍微增加一點，燈電流就急劇減小，導致燈閃爍或熄滅，如圖3所示，因此， 只是單純地調頻率，不能較大范圍地調光。第二 所謂調壓法，就是保持LC逆變器的工作頻率不變，改變LC逆變器的輸入電壓，對于前級有PFC的鎮(zhèn)流器來說，該輸入電壓就是PFC輸出的高壓直流BUS電壓。通過改變該電壓的幅值來調整燈的輸入功率，從而達到調光的目的。該直流電壓的改變，可以通過脈寬調整(Pulse Width Modulation PWM)方法來實現，進而改變燈的輸入功率.對于調壓法，由于國家標準關于功率因數的限定，所以實際的鎮(zhèn)流器都帶有功率因數校正電路，而且多使用的是Boost拓撲，所以調壓法的調壓范圍也只能在342伏至415V 之間(220*110% *1· 414 = 342V,450V的電解電容限定了上限450V，考慮到電容壽命需要， 一般不超過415V)。仍以一個300W的無極燈為例，在這個范圍內的燈功率的比例只能降低到84%左右，如圖4所示，由此可見，單純依靠調壓也是不能較大范圍地調光。因此，單純的調壓法和調頻法都不能實現大范圍的調光以及功率的精確控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例所提供的無極燈調光電路及調光方法，解決了現有技術中無法實現大范圍準確控制無極燈功率的問題。一種無極燈調光電路，包括輸入濾波器，功率因數校正PFC主功率電路和電感電容LC逆變電路，其中，所述輸入濾波器的輸出端和所述PFC主功率電路的輸入端相連接，所述PFC主功率電路的輸出端和所述LC逆變電路的輸入端相連接，所述無極燈調光電路還包括微控制器MCU、調壓裝置、調頻裝置和調光信號電路，所述MCU的輸入端和所述調光信號電路的輸出端相連接，所述MCU的輸出端和所述調壓裝置的輸入端相連接，所述調壓裝置的輸出端和所述PFC主功率電路的輸入端相連接，所述MCU的輸出端和所述調頻裝置的輸入端相連接，所述調頻裝置的輸出端和所述LC逆變電路的輸入端相連接，其中所述MCU接收調光信號電路發(fā)送的調光信號，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，指示所述調頻裝置調整LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到預設值后，停止調整所述LC逆變器的工作頻率，并指示所述調壓裝置調整 PFC的輸出電壓；所述調頻裝置接收所述MCU的指令，調整所述LC逆變器的工作頻率；所述調壓裝置接收所述MCU的指令，調整所述PFC的輸出電壓。一種無極燈調光方法，包括微控制器MCU接收調光信號電路發(fā)送的調光信號；當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到所述額定功率預設值以下時，所述MCU調整電感電容LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到所述無極燈額定功率的預設值后，停止調整所述LC逆變器；所述MCU調整功率因數校正PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低所述無極燈的功率。本發(fā)明實施例所提供的無極燈調光電路及調光方法，具有以下有益效果1、相比于傳統(tǒng)的調壓法，能較大范圍的實現對無極燈功率的控制，采用本發(fā)明實施例提供的方法和電路，能夠將無極燈的調光范圍擴大到百分之四十左右；2、相比于傳統(tǒng)的調頻法，在無極燈功率降低到預設值以下時，仍然能對無極燈的功率進行穩(wěn)定的控制，避免了在該范圍內的失控；3、采用MCU來控制無極燈的調光范圍，可以實現數字化的控制，使得對無極燈調光的控制更加精確。


圖1是無極燈鎮(zhèn)流器結構示意圖；圖2是無極燈鎮(zhèn)流器中LC逆變電路的電路圖；圖3是無極燈燈功率和LC逆變器的工作頻率的關系圖；圖4是無極燈燈功率和LC逆變器輸入電壓的關系圖；圖5是無極燈調光電路的第一示意圖；圖6是無極燈調光電路的第二示意圖；圖7是無極燈功率和頻率、輸入電壓的關系示意圖。
具體實施例下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細的描述。實施例1本發(fā)明實施例提供了一種無極燈調光電路，包括輸入濾波器，功率因數校正PFC 主功率電路和電感電容LC逆變電路，其中，所述輸入濾波器的輸出端和所述PFC主功率電路的輸入端相連接，所述PFC主功率電路的輸出端和所述LC逆變電路的輸入端相連接，所述無極燈調光電路還包括微控制器MCU、調壓裝置、調頻裝置和調光信號電路，所述MCU的輸入端和所述調光信號電路的輸出端相連接，所述MCU的輸出端和所述調壓裝置的輸入端相連接，所述調壓裝置的輸出端和所述PFC主功率電路的輸入端相連接，所述MCU的輸出端和所述調頻裝置的輸入端相連接，所述調頻裝置的輸出端和所述LC逆變電路的輸入端相連接，其中所述MCU接收調光信號電路發(fā)送的調光信號，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，指示所述調頻裝置調整LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到預設值后，停止調整所述LC逆變器的工作頻率，并指示所述調壓裝置調整 PFC的輸出電壓；所述調頻裝置接收所述MCU的指令，調整所述LC逆變器的工作頻率；所述調壓裝置接收所述MCU的指令，調整所述PFC的輸出電壓。在本發(fā)明的另外一個實施例中，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到其額定功率預設值之間時， 所述MCU調整LC逆變器的工作頻率，調整所述無極燈的功率。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述調壓裝置調整所述PFC的輸出電壓時，保持所述LC逆變器的工作頻率不變，將所述無極燈的功率降低到某一固定值，然后所述調頻裝置將所述LC逆變器的頻率小幅降低至另外一固定值并保持不變，所述調壓裝置繼續(xù)調整所述PFC的輸出電壓。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述調頻裝置包括調頻電路和第一控制電路，其中所述調頻電路接收所述MCU的指令，并通過所述第一控制電路調整LC逆變電路；所述LC逆變電路接收所述調頻電路通過所述第一控制電路發(fā)送的指令，調整LC 逆變器的工作頻率來調整所述無極燈的功率。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述調頻裝置集成在所述MCU上。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述調壓裝置包括調壓電路和第二控制電路，其中所述調壓電路接收所述MCU的指令，并通過所述第二控制電路調整所述PFC主功率電路；所述PFC主功率電路接收所述調壓電路通過所述第二控制電路發(fā)送的指令，調整 PFC的輸出電壓來調整所述無極燈的功率。本發(fā)明實施例還提供了一種無極燈調光方法，包括101、微控制器MCU接收調光信號電路發(fā)送的調光信號；103、當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到所述額定功率預設值以下時，所述MCU調整電感電容LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到所述無極燈額定功率的預設值后，停止調整所述LC逆變器；105、所述MCU調整功率因數校正PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低所述無極燈的功率。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述MCU調整功率因數校正PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低所述無極燈的功率，包括保持所述LC逆變器的工作頻率不變，調整所述PFC的輸出電壓，將所述無極燈的功率降低到某一固定值；然后將所述LC逆變器的頻率小幅降低至另外一固定值，并保持不變，繼續(xù)調整所述PFC的輸出電壓。在本發(fā)明的另外一個實施例中，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到其額定功率和所述額定功率的預設值之間時，所述MCU調整LC逆變器的工作頻率，調整所述無極燈的功率。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述MCU通過調頻電路來調整LC逆變電路，進而調整所述LC逆變器的工作頻率；或者所述MCU直接調整LC逆變電路來調整所述LC逆變器的工作頻率。在本發(fā)明的另外一個實施例中，所述MCU通過調壓電路來調整PFC主功率電路，進而調整PFC的輸出電壓。在上述實施例中，所述預設值可以根據無極燈功率的大小進行設置，因此該預設值是變化的，并非是一固定值，具體設置的辦法可以是1、根據測量確認該預設值，如當LC逆變電路的工作頻率提高到某一值時，再提高頻率就會導致無極燈亮度急劇下降，此時該LC逆變電路的工作頻率所對應的無極燈功率值，即為該預設值，例如在無極燈功率為300W時，預設值為所述無極燈額定功率的百分之六十；2、根據經驗值進行估算，估計出該預設值；3、也可以在1和2的基礎上，并結合實際需要，確定出一個預設值。在上述實施例中，所述調壓裝置調整所述PFC的輸出電壓時，保持所述LC逆變器的工作頻率不變，將所述無極燈的功率降低到某一固定值，然后所述調頻裝置將所述LC逆變器的頻率小幅降低至另外一固定值并保持不變，所述調壓裝置繼續(xù)調整所述PFC的輸出電壓，其中，所述某一固定值和另外一固定值，可以根據無極燈功率的不同和經驗值來進行確定，沒有固定的數值。應用本發(fā)明實施例所提供的無極燈調光方法和電路，MCU通過先調高LC逆變器的工作頻率來調低無極燈的亮度，當亮度到達百分之六十時，保持該LC逆變器的工作頻率不變，再通過調低PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低無極燈的亮度。采用該方法不但可以通過數字控制，精確的調整無極燈的亮度，而且也增大了無極燈的調光范圍。實施例2在本發(fā)明實施例利用一個簡單的微控制器(MCU)來得到調光信號，并解析該信號，然后通過調頻電路調整LC逆變器的工作頻率，通過調壓電路來調整PFC的輸出電壓，如圖5所示，本發(fā)明實施例提供了一種無極燈調光電路，包括輸入濾波器，PFC主功率電路，LC 逆變電路，MCU、調頻電路、第一控制電路、調壓電路、第二控制電路和調光信號電路，其中 MCU的輸入端和調光信號電路的輸出端相連接，MCU的一個輸出端與調頻電路的輸入端相連接，MCU的另外一個輸出端與調壓電路的輸入端相連接，該調頻電路的輸出端通過第一控制電路與LC逆變電路的輸入端相連接，該調壓電路的輸出端通過第二控制電路與PFC主功率電路的輸入端相連，PFC主功率電路的輸出端與LC逆變電路的輸入端相連接，PFC主功率電路的輸入端與輸入濾波器的輸出端相連接；其中MCU接收并解析調光電路發(fā)送的調光信號，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，MCU指示調頻電路調整LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到預設值后，停止調整所述LC逆變器的工作頻率；調頻電路接收到MCU的指令后， 通過第一控制電路調整LC逆變電路的工作頻率，當無極燈的功率降低到預設值時，調頻電路停止工作，LC逆變電路保持其工作頻率不變；MCU指示調壓電路調整PFC的輸出電壓，調壓電路接收到MCU的指令后，通過第二控制電路調整PFC主功率電路的電壓，通過降低PFC 主功率電路輸出的PFC電壓來調整無極燈的亮度。在本發(fā)明的另外一個實施例中，當所述調光信號指示需要將無極燈在其額定功率和預設值之間調整時，所述MCU輸出命令給調頻電路，通過調頻電路調整LC逆變器的工作頻率即可，通過調整LC逆變器的工作頻率調整所述無極燈的功率。實施例3接收調光信號的MCU，同時控制LC逆變器，該MCU接收并解析該調光信號后，直接控制LC逆變電路，同時發(fā)出PFC調壓信號，通過調壓電路調整PFC的輸出電壓，如圖6所示本發(fā)明實施例提供了一種無極燈調光電路，包括輸入濾波器，PFC主功率電路，LC 逆變電路，MCU、調壓電路，第二控制電路和調光信號電路，其中，MCU的輸入端和調光信號電路的輸出端相連接，MCU的一個輸出端與LC逆變電路的輸入端相連接，MCU的另外一個輸出端與調壓電路的輸入端相連接，該調壓電路的輸出端通過第二控制電路與PFC主功率電路的輸入端相連，PFC主功率電路的輸出端與LC逆變電路的輸入端相連接，PFC主功率電路的輸入端與輸入濾波器的輸出端相連接，其中MCU接收并解析調光信號，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，MCU直接調整LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到預設值后，停止調整所述LC逆變器的工作頻率；當無極燈的功率降低到預設值時，MCU停止調整LC逆變電路的工作頻率，LC逆變電路保持其工作頻率不變；MCU指示調壓電路調整PFC的輸出電壓， 調壓電路接收到MCU的指令后，通過第二控制電路調整PFC主功率電路的電壓，通過降低PFC主功率電路輸出的PFC電壓來調整無極燈的亮度。在本發(fā)明的另外一個實施例中，當所述調光信號指示需要將無極燈在其額定功率和預設值之間調整時，所述MCU直接調整LC逆變器的工作頻率即可，通過調整LC逆變器的工作頻率調整所述無極燈的功率。當預設值為無極燈額定功率的百分之六十時，應用上述實施例中的調光方法和調光電路進行調光的效果最好。在上述實施例1至3中，可以先利用調頻方法，即MCU通過調整LC逆變電路的工作頻率，來降低無極燈的功率，當燈功率降到60%后，保持LC逆變電路的工作頻率不變，MCU 通過調整PFC的輸出電壓來調低LC逆變器的輸入電壓，來降低無極燈的功率，當無極燈的功率降低到某一合適的值(在本實施例中，無極燈的功率為300W，該合適的值是無極燈功率的50%，不同功率的燈此數值會有差異)將LC逆變電路的工作頻率提高降低至另一固定值(在本實施例中，可以降低幾Khz，不同功率的燈此數值也會不同)，然后將該LC逆變電路的工作頻率保持不變，同時繼續(xù)調低輸入電壓，如圖7所示。采用上述的操作方式，可以在無極燈的調光過程中，避免無極燈的功率下降到60%以下時，亮度急劇下降，無法合理控制的問題。采用上述的方法，當無極燈的亮度下降到60%以下時，仍然能夠很容易的進行控制，尤其無極燈的亮度在40% -60%間的任何數值時，能夠穩(wěn)定的進行控制，如下表1所示表 權利要求
1.一種無極燈調光電路，包括輸入濾波器，功率因數校正PFC主功率電路和電感電容LC逆變電路，其中，所述輸入濾波器的輸出端和所述PFC主功率電路的輸入端相連接，所述PFC主功率電路的輸出端和所述LC逆變電路的輸入端相連接，其特征在于，所述無極燈調光電路還包括微控制器MCU、調壓裝置、調頻裝置和調光信號電路，所述MCU的輸入端和所述調光信號電路的輸出端相連接，所述MCU的輸出端和所述調壓裝置的輸入端相連接， 所述調壓裝置的輸出端和所述PFC主功率電路的輸入端相連接，所述MCU的輸出端和所述調頻裝置的輸入端相連接，所述調頻裝置的輸出端和所述LC逆變電路的輸入端相連接，其中所述MCU接收所述調光信號電路發(fā)送的調光信號，當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，指示所述調頻裝置調整LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到預設值后，停止調整所述LC逆變器的工作頻率，并指示所述調壓裝置調整 PFC的輸出電壓；所述調頻裝置接收所述MCU的指令，調整所述LC逆變器的工作頻率； 所述調壓裝置接收所述MCU的指令，調整所述PFC的輸出電壓。
2.如權利要求1所述的電路，其特征在于，當所述無極燈功率為300瓦時，所述預設值為所述無極燈額定功率的百分之六十。
3.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述調壓裝置調整所述PFC的輸出電壓時， 保持所述LC逆變器的工作頻率不變，將所述無極燈的功率降低到某一固定值，然后所述調頻裝置將所述LC逆變器的頻率小幅降低至另外一固定值并保持不變，所述調壓裝置繼續(xù)調整所述PFC的輸出電壓。
4.如權利要求1至3任一所述的電路，其特征在于，所述調頻裝置集成在所述MCU上；或者所述調頻裝置包括調頻電路和第一控制電路，其中所述調頻電路接收所述MCU的指令，并通過所述第一控制電路調整LC逆變電路； 所述LC逆變電路，接收所述調頻電路通過所述第一控制電路發(fā)送的指令，調整LC逆變器的工作頻率來調整所述無極燈的功率。
5.如權利要求1至3任一所述的電路，其特征在于，所述調壓裝置包括調壓電路和第二控制電路，其中所述調壓電路接收所述MCU的指令，并通過所述第二控制電路調整所述PFC主功率電路；所述PFC主功率電路接收所述調壓電路通過所述第二控制電路發(fā)送的指令，調整PFC 的輸出電壓來調整所述無極燈的功率。
6.一種無極燈調光方法，其特征在于，包括微控制器MCU接收調光信號電路發(fā)送的調光信號；當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，所述MCU調整電感電容LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到所述無極燈額定功率的預設值后，停止調整所述LC逆變器的工作頻率；所述MCU調整功率因數校正PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低所述無極燈的功率。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述MCU調整功率因數校正PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低所述無極燈的功率，包括保持所述LC逆變器的工作頻率不變，調整所述PFC的輸出電壓，將所述無極燈的功率降低到某一固定值；然后將所述LC逆變器的頻率小幅降低至另外一固定值，并保持不變，繼續(xù)調整所述 PFC的輸出電壓，進而調低所述無極燈的功率。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，當所述無極燈功率為300瓦時，所述預設值為所述無極燈額定功率的百分之六十。
9.如權利要求6至8任一所述的方法，其特征在于，所述MCU調整電感電容LC逆變器的工作頻率包括所述MCU通過調頻電路來調整LC逆變電路，進而調整所述LC逆變器的工作頻率；或者所述MCU直接調整LC逆變電路來調整所述LC逆變器的工作頻率。
10.如權利要求6至8任一所述的方法，其特征在于，所述MCU調整功率因數校正PFC 的輸出電壓包括所述MCU通過調壓電路來調整PFC主功率電路，進而調整PFC的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種無極燈調光電路及調光方法，其中該方法包括微控制器MCU接收調光信號電路發(fā)送的調光信號；當所述調光信號指示需要將無極燈的功率調整到預設值以下時，所述MCU調整電感電容LC逆變器的工作頻率，將所述無極燈的功率降低到所述無極燈額定功率的預設值后，停止調整所述LC逆變器；所述MCU調整功率因數校正PFC的輸出電壓，繼續(xù)調低所述無極燈的功率。(這里感覺還沒有講完)應用本發(fā)明實施例提供的調光電路及調光方法，不但能擴大無極燈的調光范圍，而且還能實現對無極燈調光的精確控制。
文檔編號H05B41/36GK102497713SQ20111036380
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2011年11月16日
發(fā)明者張培忠 申請人:上海浪騰電子科技有限公司