專利名稱：低輸出微波照明系統(tǒng)和使用其的閃爍去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波照明系統(tǒng)，具體涉及能夠通過(guò)去除在低輸出產(chǎn)生的閃爍現(xiàn)象來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的低輸出微波照明系統(tǒng)，及使用所述低輸出微波照明系統(tǒng)的閃爍去除方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，使用微波的照明系統(tǒng)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，并且由于其長(zhǎng)使用期限和良好的照明特性而越來(lái)越多地被使用。
圖1是示出使用微波的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意方框圖。
如圖1所示，使用微波的照明系統(tǒng)包括磁控管10，用于產(chǎn)生微波；諧振器30，其中具有無(wú)電極的燈泡20，用于諧振從磁控管10提供的微波，并且具有網(wǎng)格形式，以便當(dāng)燈泡將微波能量轉(zhuǎn)換為光時(shí)，被轉(zhuǎn)換的光可以最大地向外發(fā)放；波導(dǎo)40，用于將從磁控管10產(chǎn)生的微波引導(dǎo)到諧振器30；高電平電壓產(chǎn)生器50，用于從外部來(lái)源接收功率，將其提高到高電平電壓，并且將所述高電平電壓提供到磁控管10；冷卻單元70，用于冷卻磁控管10和高電平電壓產(chǎn)生器50以便防止它們由于自生的熱量而過(guò)熱；控制器60，用于控制將高電平電壓施加到磁控管的高電平電壓產(chǎn)生器50，并且控制冷卻單元70的操作；冷卻完成存儲(chǔ)單元80，用于存儲(chǔ)是否已經(jīng)完成了冷卻。
現(xiàn)在說(shuō)明如上所述構(gòu)造的使用微波的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的操作。
首先，高電平電壓產(chǎn)生器50接收從控制器60輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，提高從外部來(lái)源輸入的AC功率，并且向磁控管10提供被提高的高電平電壓的AC功率。
其后，磁控管10通過(guò)從高電平電壓產(chǎn)生器50輸出的高電平電壓而振蕩，并且通過(guò)波導(dǎo)40將具有極高頻率的微波集中到諧振器30中的無(wú)電極燈泡20。因此，無(wú)電極燈泡20吸收微波能量以產(chǎn)生光。此時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)高電平電壓產(chǎn)生器50時(shí)，控制器60驅(qū)動(dòng)冷卻單元70來(lái)冷卻高電平電壓產(chǎn)生器50、磁控管10和無(wú)電極燈泡20，以便防止高電平電壓產(chǎn)生器50和磁控管10由于自熱而過(guò)熱。
為了激勵(lì)在斷開(kāi)(OFF)狀態(tài)中的燈，無(wú)電極燈泡20應(yīng)當(dāng)被足夠地冷卻以重新點(diǎn)亮燈。因此，在關(guān)斷燈后，冷卻單元70工作預(yù)定的時(shí)間以足夠地冷卻無(wú)電極燈泡20，冷卻完成狀態(tài)被記錄到冷卻完成存儲(chǔ)單元80中，然后停止驅(qū)動(dòng)冷卻單元70。
其后，當(dāng)重新激勵(lì)燈時(shí)，控制器60讀取冷卻完成存儲(chǔ)單元80的內(nèi)容，如果已經(jīng)完成了冷卻，則控制器60重新激勵(lì)燈，否則，控制器驅(qū)動(dòng)冷卻單元70達(dá)到預(yù)定的時(shí)間，然后重新激勵(lì)燈。
上述的微波照明系統(tǒng)使用線性高電平電壓變壓器以便驅(qū)動(dòng)磁控管。
圖2是按照傳統(tǒng)技術(shù)使用線性高電平電壓變壓器的高電平電壓產(chǎn)生器的電路圖，圖3是示出傳統(tǒng)的微波照明系統(tǒng)的輸出波形的示意圖。
如圖2所示，在傳統(tǒng)的微波照明系統(tǒng)中，通過(guò)由施加到線性高電平電壓變壓器的初級(jí)的電壓產(chǎn)生的次級(jí)電壓來(lái)點(diǎn)亮無(wú)電極燈泡。但是，如果一般的AC功率被提高到高于預(yù)定的電壓，則功率因數(shù)降低而提高電路的噪聲和負(fù)載，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性的降低。
即，如圖3所示，當(dāng)在放電管中在等離子體狀態(tài)下以120Hz的正弦低頻輸入電流點(diǎn)亮低輸出燈時(shí)，燈功率的瞬時(shí)值定期地改變，導(dǎo)致在放電管中的溫度變化波動(dòng)，產(chǎn)生光源閃爍的閃爍現(xiàn)象。因此，光系統(tǒng)的使用期限被縮短，產(chǎn)生波動(dòng)(ripple)而導(dǎo)致不穩(wěn)定照明和使得照明系統(tǒng)的效率變差。另外，因?yàn)榫€性高電平電壓變壓器的體積大并且重量大，因此增加了設(shè)施(即照明系統(tǒng))構(gòu)造的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種低輸出微波照明系統(tǒng)，及使用所述低輸出微波照明系統(tǒng)的閃爍去除方法，它能夠通過(guò)使用功率因數(shù)補(bǔ)償電路和反相變壓器來(lái)去除低輸出產(chǎn)生的閃爍現(xiàn)象而增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)和按照本發(fā)明的目標(biāo)，如在此實(shí)現(xiàn)和廣泛描述那樣，提供了一種低輸出微波照明系統(tǒng)，包括整流器，用于整流通過(guò)電源單元輸入的一般AC功率，并且輸出DC電壓；功率因數(shù)補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償通過(guò)整流器輸入的DC電壓的功率因數(shù)；逆變器電路單元，用于接收經(jīng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)腄C電壓，并且通過(guò)頻率變化輸出AC電壓。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，也提供了一種使用低噪聲微波照明系統(tǒng)的閃爍去除方法，包括整流一般的AC電源，并且輸出DC電壓；通過(guò)用于改善功率因數(shù)的PFC電路增加DC電壓以降低紋波；接收DC電壓，通過(guò)半橋改變DC電壓的頻率，并且輸出AC電壓；接收AC電壓并且驅(qū)動(dòng)磁控管。
通過(guò)下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。


附圖被包括來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，在此被并入并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，所述附解了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1是按照傳統(tǒng)技術(shù)使用微波的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意方框圖；圖2是按照傳統(tǒng)技術(shù)使用線性高電平電壓變壓器的高電平電壓產(chǎn)生器的電路圖；圖3是示出傳統(tǒng)的微波照明系統(tǒng)的輸出波形的示意圖；圖4是示出按照本發(fā)明的微波照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖5是按照本發(fā)明的微波照明系統(tǒng)的電路圖；圖6是示出按照本發(fā)明的微波照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元的輸出波形的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其示例被圖解在附圖中。
圖4是示出按照本發(fā)明的微波照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖4所示，本發(fā)明的低輸出微波照明系統(tǒng)包括整流器200，用于整流通過(guò)電源單元100輸入的一般AC功率，并且輸出DC電壓；功率因數(shù)補(bǔ)償器300，用于補(bǔ)償通過(guò)整流器200輸入的DC電壓的功率因數(shù)；逆變器電路單元400，用于接收經(jīng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)腄C電壓，并且通過(guò)頻率變化來(lái)輸出AC電壓；磁控管驅(qū)動(dòng)單元500，用于變換從逆變器電路單元400輸入的AC電壓，并且產(chǎn)生磁控管燈絲電流和高電平電壓；磁控管600，通過(guò)從磁控管驅(qū)動(dòng)單元500輸出的高電平電壓和電流被點(diǎn)亮。
功率因數(shù)補(bǔ)償器300包括PFC控制器320，用于輸出控制信號(hào)以通過(guò)經(jīng)由整流器200輸入的整流信號(hào)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償；PFC電路單元310，用于在接收到控制信號(hào)時(shí)補(bǔ)償通過(guò)整流器200輸入的DC電壓的功率因數(shù)。
逆變器電路單元400包括半橋型逆變器410，用于接收從功率因數(shù)補(bǔ)償器300輸出的DC電壓，改變其頻率，并且輸出相應(yīng)的AC電壓；逆變器驅(qū)動(dòng)單元420，用于輸出轉(zhuǎn)換控制信號(hào)以控制半橋型逆變器410的轉(zhuǎn)換。
圖5是按照本發(fā)明的微波照明系統(tǒng)的電路圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明包括功率因數(shù)補(bǔ)償器300和逆變器電路單元400的所述微波照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
首先，功率因數(shù)補(bǔ)償器300包括線圈L1、整流二極管D1和平滑電容器C2，用于將整流的DC電壓轉(zhuǎn)換為PFC輸出電壓；反饋檢測(cè)器340，用于將PFC輸出電壓分布到兩個(gè)電阻器R2和R3，并且輸出反饋電壓；PFC控制器320，用于從兩個(gè)電阻器R2和R3的觸點(diǎn)接收反饋電壓，并且輸出用于調(diào)整PFC輸出電壓的功率因數(shù)的控制信號(hào)；MISFET單元330，具有用于接收從PFC控制器320輸出的控制信號(hào)并且執(zhí)行通/斷的柵極端、連接到線圈L1的觸點(diǎn)和整流二極管D1的漏極端。
如果電路被構(gòu)造使得按照輸入的DC電壓而將反饋電壓設(shè)置為不同，則可以按照PFC控制器向MOSFET單元施加不同的控制信號(hào)。因此，功率因數(shù)補(bǔ)償器310可以輸出不同的PFC輸出電壓。
逆變器電路單元400包括半橋型逆變器410，具有兩個(gè)MOSFET，每個(gè)具有在漏極和源極之間的二極管；逆變器驅(qū)動(dòng)單元420，用于輸出轉(zhuǎn)換控制信號(hào)以控制半橋型逆變器410的轉(zhuǎn)換。
半橋型逆變器410包括兩個(gè)MOSFET，即Q2和Q3的轉(zhuǎn)換單元，并且在這個(gè)方面，因?yàn)槎O管被插入到MOSFET的漏極和源極之間，因此存在四個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。因此，按照MOSFET的Q2和Q3的控制方法來(lái)確定AC輸出電壓的形式。
現(xiàn)在詳細(xì)說(shuō)明如上所述構(gòu)造的微波照明系統(tǒng)的操作。
首先，整流器200整流通過(guò)功率源單元100輸入的一般AC功率，并且向PFC電路單元310施加對(duì)應(yīng)的DC電壓。
整流的DC電壓通過(guò)PFC電路單元310的線圈L1被施加到MOSFET單元330和整流二極管D1。因此，整流二極管D1的輸出功率被平滑電容器C2平滑，并且被轉(zhuǎn)換為DC輸出電壓(Vout)，即PFC輸出電壓。在此，PFC控制器320向PFC電路單元310的MOSFET單元330施加控制信號(hào)，用于通過(guò)經(jīng)由整流器200輸入的整流信號(hào)來(lái)補(bǔ)償DC電壓的功率因數(shù)。
因此，如果MOSFET單元330是接通(ON)狀態(tài)，則輸入的DC電壓的能量被累積在線圈L1，而如果MOSFET單元330處于斷開(kāi)(OFF)狀態(tài)，則在線圈L1累積的能量與輸入的DC電壓疊加，被整流二極管D1整流并且通過(guò)平滑電容器C2輸出為DC輸出電壓。因此，可以獲得比輸入的DC電壓高的DC輸出電壓。
其后，PFC電路單元310向半橋型逆變器410施加經(jīng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)母唠娖紻C輸出電壓。
在從PFC電路單元310接收到DC電壓時(shí)，半橋型逆變器410改變其頻率和對(duì)應(yīng)的AC電壓。即，為了向燈提供通過(guò)將高頻帶的正弦波高頻分量加到方波低頻而獲得的波形，半橋型逆變器410通過(guò)逆變器驅(qū)動(dòng)單元420的轉(zhuǎn)換控制信號(hào)從PFC輸出電壓產(chǎn)生AC輸出電壓，并將其提供給磁控管驅(qū)動(dòng)單元500。
另外，通過(guò)使用LCC諧振網(wǎng)絡(luò)，半橋型逆變器共同擔(dān)當(dāng)耦合和諧振的角色或在照明前和后的角色，并且在20KHz或更高的頻率被驅(qū)動(dòng)以去除紋波(ripple)。
最后，磁控管驅(qū)動(dòng)單元500變換從半橋型逆變器410輸入的AC電壓，并且將次級(jí)磁控管燈絲電流和高電平電壓施加到磁控管(MGT)600以點(diǎn)亮燈。此時(shí)，如圖6所示，微波照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元的輸出值與傳統(tǒng)技術(shù)相比較具有大大降低的紋波，以便產(chǎn)生高電平電壓。
總之，當(dāng)通過(guò)將高頻帶的正弦波高頻分量加到方波低頻而獲得的波形被施加到燈時(shí)，溫度由于表層效應(yīng)(skin effect)而變得恒定，使得在放電管中的壓力恒定。因此，不發(fā)生閃爍現(xiàn)象，因此提高了燈的效率，并且可以延長(zhǎng)燈的使用期限。
如上所述，本發(fā)明的低輸出微波照明系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)。
即，例如，首先，可用使用PFC電路來(lái)降低120Hz的紋波，并且因?yàn)槭褂冒霕蛐湍孀兤鱽?lái)以20KHz或更高的頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)所述微波照明系統(tǒng)，因此不發(fā)生閃爍現(xiàn)象。
另外，因?yàn)槭褂美冒雽?dǎo)體器件的PFC電路和半橋電路，因此與使用傳統(tǒng)的線性高電平電壓變壓器相比較降低了其體積和重量。
由于本發(fā)明可以在不脫離其精神和必要特性的情況下以幾種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此也應(yīng)當(dāng)明白，上述的實(shí)施例不被前述說(shuō)明的任何細(xì)節(jié)限制，除非另外指定，而是應(yīng)當(dāng)在所附的權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)廣義地理解，因此落入權(quán)利要求的邊界或這樣的邊界的等同物內(nèi)的所有改變和修改意欲被所附的權(quán)利要求包括。
權(quán)利要求
1.一種低輸出微波照明系統(tǒng)，包括整流器，用于整流通過(guò)一電源單元輸入的一般AC功率，并且輸出DC電壓；功率因數(shù)補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償通過(guò)整流器輸入的DC電壓的功率因數(shù)；和逆變器電路單元，用于接收經(jīng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)腄C電壓，并且通過(guò)頻率變化輸出AC電壓。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括磁控管驅(qū)動(dòng)單元，用于變換從逆變器電路單元輸入的AC電壓并產(chǎn)生磁控管燈絲電流和高電平電壓；和磁控管，被從所述磁控管驅(qū)動(dòng)單元輸出的所述高電平電壓和電流點(diǎn)亮。
3.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中功率因數(shù)補(bǔ)償器包括PFC控制器，用于輸出控制信號(hào)以通過(guò)經(jīng)由整流器輸入的整流信號(hào)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償；和PFC電路單元，用于接收控制信號(hào)和補(bǔ)償通過(guò)整流器輸入的DC電壓的功率因數(shù)。
4.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述逆變器電路單元包括半橋型逆變器單元，用于接收從功率因數(shù)補(bǔ)償器輸出的DC電壓，改變DC電壓的頻率，并且輸出相應(yīng)的AC電壓；和逆變器驅(qū)動(dòng)單元，用于輸出轉(zhuǎn)換控制信號(hào)以控制半橋型逆變器單元的轉(zhuǎn)換。
5.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述功率因數(shù)補(bǔ)償器包括線圈、整流二極管和平滑電容器，用于將整流的DC電壓轉(zhuǎn)換為PFC輸出電壓；反饋檢測(cè)器，用于將PFC輸出電壓分布到兩個(gè)電阻器，并且輸出反饋電壓；PFC控制器，用于從所述兩個(gè)電阻器的連接點(diǎn)接收反饋電壓，并且輸出用于調(diào)整PFC輸出電壓的功率因數(shù)的控制信號(hào)；和MOSFET單元，用于通過(guò)柵極接收從PFC控制器輸出的控制信號(hào)并且執(zhí)行通/斷。
6.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述逆變器電路單元包括半橋型逆變器，它具有兩個(gè)MOSFET，并在MOSFET的漏極和源極之間插入二極管。
7.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述逆變器電路單元在預(yù)定的頻率被驅(qū)動(dòng)，最好在20KHz或更高的頻率被驅(qū)動(dòng)。
8.一種使用低噪聲微波照明系統(tǒng)的閃爍去除方法，包括整流一般的AC電源，并且輸出DC電壓；通過(guò)用于改善功率因數(shù)的PFC電路增加DC電壓以降低紋波；接收DC電壓，通過(guò)半橋改變DC電壓的頻率，并且輸出AC電壓；以及接收AC電壓并驅(qū)動(dòng)磁控管。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中通過(guò)使用PFC電路來(lái)降低120Hz的紋波，并且通過(guò)使用半橋逆變器以20KHz或更高的頻率驅(qū)動(dòng)微波照明系統(tǒng)。
10.按照權(quán)利要求8的方法，其中輸入到磁控管的波形是這樣的波形，其中高頻帶的正弦波高頻分量已經(jīng)被加到方波低頻上。
全文摘要
一種低輸出微波照明系統(tǒng)，包括整流器，用于整流通過(guò)電源單元輸入的一般AC功率，并且輸出DC電壓；功率因數(shù)補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償通過(guò)整流器輸入的DC電壓的功率因數(shù)；逆變器電路單元，用于接收經(jīng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)腄C電壓，并且通過(guò)頻率變化輸出AC電壓?？梢越档驮诘洼敵霎a(chǎn)生的120Hz的紋波，并且以20KHz或更高的頻率來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以便不發(fā)生閃爍現(xiàn)象和可以降低設(shè)施的體積和重量。
文檔編號(hào)H05B41/28GK1602130SQ20041000535
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者李褆永, 全容奭, 金賢正, 崔畯植, 鄭潤(rùn)澈, 樸炳珠 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社