CN202111917U - 继电器型节能灯驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种继电器型节能灯驱动器，其特征是市电依次经继电器延时电路、电源变换电路、半桥逆变电路及灯管回路组成。本实用新型启动瞬间采用半波供电，可大大减少开启瞬间浪涌对滤波电容的冲击，且在灯管点燃瞬间的电压下降，使得灯管灯丝免遭大电流冲击，起到保护主要元器件作用；灯管点燃后自动进入市电全波供电，保证灯管的亮度；本驱动器既可作为节能灯驱动器，也适用于电磁感应EB灯的驱动，能延长灯具整体的使用寿命。
Description
技术领域：
本实用新型属于电子领域，特别涉及一种继电器型节能灯驱动器，也适用于驱动电磁感应EB灯。
背景技术：
节能灯光效系数和耗电都优于白炽灯，但是目前节能灯灯寿命远不如白炽灯，长期以来，节能灯号称为省电不省钱，由此废弃数量巨大的产生了节能灯电子垃圾污染的新问题。究其原因，大多为驱动器设计的缺陷，点燃瞬间产生大电流的冲击，导致灯管灯丝和主回路滤波电容受冲击，故现有节能灯适合长时间连续工作，就怕频繁的开关。本申请人在先申请的一种电子镇流器，专利公开号CN101754548A，独创提出了半桥逆变技术在节能灯驱动器中的运用，采用滑频技术，使半桥逆变输出的方波电压频率从最高频率连续下滑至灯管高压点燃频率，直至稳态工作频率，解决自激式单频点振荡变为连续变频振荡方式，实现灯管回路中灯管两端灯丝短路连接后，即使断丝灯管依然可以被顺利高压点燃并正常发光，直至灯管失效为止，由此延长灯管的使用寿命。如何克服启动时大电流冲击的缺陷，即成为本实用新型研究的对象。
发明内容：
本实用新型的目的是设计一种启动点燃瞬间采用半波供电、随后自动进入市电全波供电，以及半桥逆变电路配合的继电器型节能灯驱动器。
本实用新型技术方案是这样实现的：一种继电器型节能灯驱动器，其特征是市电依次经继电器延时电路、电源变换电路、半桥逆变电路及灯管回路组成。
所述继电器延时电路为：a、主回路电路：由二极管VD3，继电器J的常开触头J组成，两者并接后接在市电输入端上；b、延时电路：由电阻R4、R5，隐压管DW1、电阻R6、二极管VD4、电阻R7、电容C6、三极管VT3、继电器J、二极管VD5组成。
所述电源变换电路包括一桥式整流器BR和并接在输出端上的滤波电容C1。
半桥逆变电路：包括启动电路和逆变电路两部分，其中启动电路由电阻R1、电容C2、双向二极管VD2组成；逆变电路由环形变形器绕组T1a、T1b、T1C、电阻R2、R3、三极管VT1、VT2组成。
灯管回路：由电感L1、电容C3、C4、C5及灯丝FL1、FL2组成。
本实用新型启动瞬间采用半波供电，可大大减少开启瞬间浪涌对滤波电容的冲击，且在灯管点燃瞬间的电压下降，使得灯管灯丝免遭大电流冲击，起到保护主要元器件作用；灯管点燃后自动进入市电全波供电，保证灯管的亮度；本驱动器既可作为节能灯驱动器，也适用于电磁感应EB灯的驱动，能延长灯具整体的使用寿命。
附图说明：
下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：
图1继电器型节能灯驱动器原理框图
图2继电器型节能灯驱动器电路图
图3半波启动节能灯驱动器等效电路图
图4全波节能灯驱动器等效电路图
具体实施方式：
参照图1和图2，继电器型节能灯驱动器原理框图，市电接入后，依次经继电器延时电路、电源变换电路、半桥逆变电路及灯管回路组成。
其中：
继电器延时电路：a、主回路电路：由二极管VD3，继电器J的常开触失J组成，两者并接后接在市电输入端上；b、延时电路：由电阻R4、R5，隐压管DW1、电阻R6、二极管VD4、电阻R7、电容C6、三极管VT3、继电器J、二极管VD5组成；设计的延时时间为1-2秒，继电器J闭合，短路二极管VD5，形成全波供电。
电源变换电路：包括-桥式整流器BR和并接在输出端上的滤波电容C1；
半桥逆变电路：包括启动电路和逆变电路两部分，其中启动电路由电阻R1、电容C2、双向二极管VD2组成；逆变电路由环形变形器绕组T1a、T1b、T1C、电阻R2、R3、三极管VT1、VT2组成。
灯管回路：由电感L1、电容C3、C4、C5及灯丝FL1、FL2组成，两端灯丝并接处理，也等同于断丝状态。
电气原理说明：
1、继电器式半波供电延时自动转换为全波供电：
市电经L、N经二极管VD3、桥式整流器BR整流，电容C1滤波转出电压平均为0.45市电电压值，一路直接供供给半桥式逆变器工作，另一路经电阻R4、R、串联分压稳压管稳压输出低压直流电压供给延时电路的工作电压，稳压经电阻R6向电容C2充电，经延时1秒，电容C2上的电压经电阻R7限流加至三极管VT3基极，三极管VT3导通继电器J吸合继电器的常开触点J呈现闭合并短路二极管VD3。
此时市电L、N经闭合接点J全波加至桥式整流器BR、电容器C1，滤波输出310伏电压供半桥式逆变电路工作。从而完成了从市电半波供电延时1秒后自动转换为市电全波供电。
2、半桥逆变电路的工作原理为在先技术，省略说明。
参照图3和图4，针对上述继电器型节能灯驱动器的设计原理如下：
电磁感应EB灯与节能灯均需具备“谐振”时呈现高压的充要条件，才能启动点燃灯管。本文分析以节能灯为例。
A：主回路滤波电容器：
1、市电(单相)半波供电
如图3：
E：为工频市电电压；
C：节能灯主回路滤波电容；
RL：等效电路负载电阻；
加电后，初始电容C没有电压，经过很短的一瞬间(称为过渡过程)充电，就达到一个新的平衡状态，这时电容C上的电压在UC上下波动，平均电压为UL。
整流管D不是在整个正半周内导通，而只是在输入的交流电压比电容C上电压高过整流管D正向压降时才导通，整流管D导通时，整流电流除一小部份供给负载电阻RL外，大部份给电容C充电，充电电阻很小，充电电流很大，充电速度很快，充电时间很短，整流管D截止后，电容C向负载RL放电，放电电流就 是这时的负载电流。电容C的充电电流很大，初始过渡过程中充电流尤其大，对于整流管D而言尤如浪涌电流。这是单相半波整流滤波电路，在二极管半波整流输出并联滤波电容，利用它的充放电作用，可减少纹波。初始市电源与二极管在二极管正向导通时内阻很小，二极管半波整流输出电流一方面提供电容充电，另一方面提供电路内部负载。因而二极管输出电压几乎全部加在电容器上(实际上，电容器上电压等于负载电压)电容对电压的惰性，即对电压不能突变，因此出现了在第一次充电时电容器的原始电压和电荷为零，使将充电电流特别大，我们称此时电流为整流管的浪涌电流，除了由此引起整流管瞬时发热甚至因流管裕量不足而烧毁外，更严重的是表现在一个数值上很大的电流通过了电容器，同时导致电容器内部受到浪涌电流的冲击而严重发热。
当进入正常工作之后，每次充电流只须把由于电容放电而损失的电荷补充到第一次充电状态就可以了，所以电流比第一次充电电流小得多。
半波整流对电容充电可视为间歇性进行的，与全波整流对电容的连续充电状态相比较，前者电压平均值仅为后者的1/2，电容受大电流冲击而导致电容发热的程度，前者大大减轻，因此开始1～2秒间采用半波整流充电，能有效地保护电容并延长其使用寿命。
在节能灯灯管未被点燃前，几乎可把整流器输出认为是空载输出，该电压接近√2E，当灯管点燃后，电容C加速放电，输出电压急剧下降，使得滤波输出接近于0.45E。
2、节能灯的桥式整流：
如图4
E：工频市电电压
C：节能灯主回路滤波电容
ZL：节能灯桥式整流器
RL：等效电路负载电阻
3、滤波电容C的初始电压比较：
从图3和图4所显示的节能灯在半波和全波供电瞬间，滤波电容C所加的电压值存在如此大的差别，可见，采用半波瞬间供电，完全可以免除“浪涌电流” 对滤波电容C的极大威胁，在数字上可见平均值0.9E＞0.45E。
B：灯管灯丝：
1、启动瞬时的高压：
从图3中可知，市电半波供电时滤波电容C处于过渡过程充电中，整流器输出电压接近 
E，当节能灯内部驱动频率上升至灯管回路的LC固有频率时发生谐振，这里电压只是“空载”电压与正常市电全波供电时滤波输出的没有区别，因此，“谐振”状态呈现出的高压足以启动灯管，当灯管被点燃后短时间内市电半波供电经整流器输出电压由于节能灯灯管负载立即增大，滤波电容C加速放电，输出电压急剧下降，使得滤波输出电压接近于0.45E，正是因为此时电压瞬间下降，使得灯管灯丝免遭大电流冲击。
2、自动进入全波供电：
本设计的电路能从市电供电状态由“半波”延时，自动恢复“全波”，确保了节能灯正常运行。
3、半波供电阶段，节能灯运行在小电流阶段，使得开关管基极回路中的(环形变压器)绕组的磁饱和过程变缓慢，使得两开关管交替导通所输出的电压方波频率由低逐渐往高变化，正因为有这一频率连续变化，即扫频，才能顺利点燃灯管。
Claims (5)
1.一种继电器型节能灯驱动器，其特征是市电依次经继电器延时电路、电源变换电路、半桥逆变电路及灯管回路组成。
2.根据权利要求1所述的继电器型节能灯驱动器，其特征是继电器延时电路为：
a、主回路电路：由二极管VD3，继电器J的常开触头J组成，两者并接后接在市电输入端上；b、延时电路：由电阻R4、R5，隐压管DW1、电阻R6、二极管VD4、电阻R7、电容C6、三极管VT3、继电器J、二极管VD5组成。
3.根据权利要求1所述的继电器型节能灯驱动器，其特征是电源变换电路包括一桥式整流器BR和并接在输出端上的滤波电容C1。
4.根据权利要求1所述的继电器型节能灯驱动器，其特征是半桥逆变电路：包括启动电路和逆变电路两部分，其中启动电路由电阻R1、电容C2、双向二极管VD2组成；逆变电路由环形变形器绕组T1a、T1b、T1C、电阻R2、R3、三极管VT1、VT2组成。
5.根据权利要求1所述的继电器型节能灯驱动器，其特征是灯管回路：由电感L1、电容C3、C4、C5及灯丝FL1、FL2组成。
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