專利名稱：一種智能調(diào)光高頻無極燈的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能調(diào)光高頻無極燈，屬于電光源控制技術領域。
背景技術：
目前，城市路燈照明在我國照明耗電中占到30%的比例，如何降低道路照明及城 市室外照明的耗電量，而不降低道路照明的光亮度、安全性，同時使城市的夜空仍然光彩絢 麗，再加上不增加維護成本，成為當前重要的課題。我國路燈照明現(xiàn)狀據(jù)調(diào)查，小型城市在夜晚9點后，大中城市在午夜12點后，多數(shù) 道路上行人稀少，有的幾乎空無一人，從這一時段直至清晨6點路燈熄滅，在低交通流量的 道路上仍然保持高照度顯然沒有必要。因此，目前城市路燈能耗無法控制，仍是一個急需解 決的難題。目前，可調(diào)光高頻無極燈還屬于市場空白，實際調(diào)光主要有兩種方法調(diào)頻法和調(diào) 壓法。調(diào)頻法通過提高鎮(zhèn)流器內(nèi)開關器件的通斷頻率來降低燈的輸入功率，從而達到調(diào)光 目的。但頻率改變之后，容易引起產(chǎn)品電磁兼容特性的變差，而且由于頻率較高，不容易操 作。采用調(diào)壓法，開關器件的工作頻率恒定，通過改變鎮(zhèn)流器中整流后的直流電壓的幅值來 調(diào)節(jié)燈的輸入功率，從而達到調(diào)光的目的。除上文這兩種方法外，尚無其他方法來解決調(diào)光 問題。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種高功率因數(shù)、無頻閃、可設定時間和安全照明的智 能調(diào)光高頻無極燈。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種智能調(diào)光高頻無極燈，包括濾波電路、整流電路、 功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路、智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈，其 特征在于整流電路與濾波電路和功率因數(shù)校正電路連接，半橋逆變電路與功率因數(shù)校正電 路、輸出匹配電路、智能調(diào)光電路和保護電路連接，輸出匹配電路與智能調(diào)光電路、保護電 路和無極燈連接。本實用新型所述的功率因數(shù)校正電路由電阻R1-R9、電容C7-C11、二極管D1-D2、 變壓器Tl、MOS管Ql和芯片ICl組成，其中芯片ICl為MC33^2，電阻Rl的一端與整流電 路、電阻R3的一端和變壓器Tl輸出的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2、電容C8的一 端和芯片ICl的3腳連接，電阻R3的另一端與電容C9的一端、二極管Dl的陰極和芯片ICl 的8腳連接，二極管Dl的陽極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與電阻R5的一端和 變壓器Tl輸入的一端連接，電阻R5的另一端與芯片ICl的5腳連接，變壓器Tl輸出的另 一端與二極管D2的陽極和MOS管Ql的漏極連接，二極管D2的陰極與半橋逆變電路和電阻 R8、電容CIO、Cll的一端連接，電阻R8的另一端與電阻R9的一端和芯片ICl的1腳連接， MOS管Ql的源極與電阻R7的一端和芯片ICl的4腳連接，MOS管Ql的柵極與電阻R6 —端 連接，電阻R6的另一端與芯片ICl的7腳連接，電容C7的一端與芯片ICl的2腳連接，電容C7-C11的另一端、電阻R7、R9的另一端、芯片ICl的6腳和變壓器Tl輸入的另一端共同 接地。本實用新型所述的半橋逆變電路由電阻RlO R13、電容C12、C13、C16、觸發(fā)二極 管D8、二極管D3、穩(wěn)壓二極管D4 D7、MOS管Q2 Q3和變壓器T3組成，電阻RlO的一端 與功率因數(shù)校正電路和MOS管Q2的漏極連接，電阻RlO的另一端與電阻R11、電容C13的 一端和二極管D3的陽極連接，電阻Rll的另一端與觸發(fā)二極管D8的1腳和電容C12的一 端連接，觸發(fā)二極管D8的2腳與變壓器T3的1腳和電容C16的一端連接，電容C16的另一 端與輸出匹配電路連接，MOS管Q2的柵極與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與穩(wěn) 壓二極管D4的陽極和變壓器T3的3腳連接，變壓器T3的5腳接保護電路，穩(wěn)壓二極管D4 的陰極接穩(wěn)壓二極管D5的陰極，穩(wěn)壓二極管D5的陽極與智能調(diào)光電路、輸出匹配電路、MOS 管Q2的源極、MOS管Q3的漏極、變壓器T3的4腳和二極管D3的陰極連接，MOS管Q3的柵 極接電阻R13的一端，電阻R13的另一端與保護電路和穩(wěn)壓二極管D6的陽極連接，穩(wěn)壓二 極管D6的陰極接穩(wěn)壓二極管D7的陰極，電容C12、C13的另一端、變壓器T3的2、6腳、穩(wěn)壓 二極管D7的陽極和MOS管Q3的源極共同接地。本實用新型所述的輸出匹配電路由電感L3、扼流電感T2和電容C14、C15組成，電 感L3的一端與智能調(diào)光電路連接，電感L3的另一端與電容C14、C15的一端、扼流電感T2初 級繞組的一端和半橋逆變電路連接，扼流電感T2初級繞組的另一端與半橋逆變電路連接， 電容C14的另一端接無極燈的一端，扼流電感T2通過次級繞組與保護電路連接，電容C15 的另一端接地。本實用新型所述的保護電路由扼流電感T2、二極管D9、穩(wěn)壓二極管D10、電阻R14、 R15、電容C17和可控硅Q4組成，扼流電感T2次級繞組的一端接二極管D9的陽極，二極管 D9的陰極與電阻R14、R15 —端連接，電阻R14的另一端與電容C17的一端和穩(wěn)壓二極管DlO 的陰極連接，穩(wěn)壓二極管DlO的陽極接可控硅Q4的控制極，可控硅Q4的一端與半橋逆變電 路連接，扼流電感T2通過初級繞組與輸出匹配電路連接，可控硅Q4的另一端、電阻R15的 另一端、電容C17的另一端和扼流電感T2次級繞組另一端共同接地。本實用新型所述的智能調(diào)光電路由光耦IC2、芯片IC3、繼電器B、三極管Q5、電容 C18、C19、電阻R16-R21和開關SW組成，其中光耦IC2為K3021，芯片IC3為HEF4060BT，光 耦IC2的1、6腳接直流電源VCC，光耦IC2的2腳接三極管Q5的發(fā)射極，三極管Q5的集電 極接電阻R17的一端，三極管Q5的基極接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接芯片IC3的 3腳，電容C19的一端和芯片IC3的16腳接直流電源VCC，電容C19的另一端接芯片IC3的 13腳，芯片IC3的9、10、11腳分別接電容C18、電阻R19、電阻R18的一端，電阻R19的另一 端與電阻R20的一端和開關SW的一端連接，開關SW的另一端接電阻R21的一端，電容C18 的另一端與電阻R18、R20、R21的另一端連接，光耦IC2的4腳經(jīng)導線Netl與繼電器B線圈 的一端連接，繼電器B的1腳與半橋逆變電路連接，繼電器B的3腳接輸出匹配電路，電阻 R17的另一端、芯片IC3的8腳和繼電器B線圈的另一端共同接地。本實用新型在調(diào)光前后，功率因數(shù)校正(PFC)電路能使功率因數(shù)值保持在0. 99以 上；在設定的時間后，系統(tǒng)自動調(diào)光，節(jié)能率達到22. 5%以上，實現(xiàn)深夜的安全節(jié)能；可以 根據(jù)不同的區(qū)域、氣候和季節(jié)以及不同道路的實際情況來決定控制器的調(diào)節(jié)時間；定時調(diào) 光轉(zhuǎn)變時，高頻無極燈不會出現(xiàn)閃爍；定時模式采用“模糊”電路設計，特地增加定時的不精確度，避免整條道路在某一時刻同時調(diào)光導致照度突降，帶來的交通危險性(6小時，不精 確度士6分鐘，二次上電重新計時)；控制器控制距離遠，可以裝于燈桿底部，方便設置。
圖1本實用新型的原理框圖。圖2智能調(diào)光電路部分原理圖。圖3濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路、保護 電路和部分智能調(diào)光電路原理圖。
具體實施方式
濾波電路由電容C1-C5，電感Li、L2組成，濾波電路與交流電連接。整流電路由整 流橋BRIDGE和電容C6組成。在圖1中，交流市電(50Hz/60Hz)首先經(jīng)過濾波電路濾波，用來阻止智能調(diào)光高頻 無極燈產(chǎn)生的諧波反饋到交流電網(wǎng)，以抑制對電網(wǎng)的污染和對電子設備的干擾，同時可以 防止來自電網(wǎng)的干擾侵入后面電路；然后經(jīng)過全波橋式整流電路和電容C6，變成紋波較小 的直流電，其幅值為311V ；通過功率因數(shù)校正電路，可以獲得較低的電流諧波畸變，提高功 率因數(shù)達0. 99 ；然后經(jīng)過半橋逆變電路，采用半橋自激振蕩模式，MOS管Ql、Q2交替導通， 產(chǎn)生2. 65MHz高頻信號；通過輸出匹配電路的電感、電容選擇來匹配無極燈燈泡，實現(xiàn)功率 的選擇。智能調(diào)光電路通過控制扼流電感的的感抗變化，來實現(xiàn)無極燈的節(jié)能。而保護電 路通過輸出匹配電路的采樣對半橋逆變電路進行電路信號的檢測反饋，實現(xiàn)電路保護。在圖2中，智能調(diào)光電路由光耦IC2(K3021)、單刀雙擲功率繼電器B、芯片 IC3 (HEF4060BT)、三極管Q5、電容C18-C19、電阻R16-R21和撥動開關Sff組成。在太陽落 山，夜幕降臨之后，在交流市電電網(wǎng)對無極燈供電時，芯片IC3同時啟動，開始計算時間，此 時無極燈正常燃點，輸出匹配電路中，電感L3與扼流電感T2并聯(lián)共同發(fā)揮作用，無極燈的 功率可以達到150W。芯片IC3到達設計時間tl小時后，芯片IC3驅(qū)動三極管Q5導通，光耦 IC2的1、2腳導通，直流電源VCC經(jīng)過光耦IC2的1、2腳和三極管Q5構(gòu)成回路，進行導通， 同時光耦IC2的6、4腳探測到光信號，電路由直流電源VCC經(jīng)過光耦IC2的6、4腳、繼電器 B導通，構(gòu)成回路。此時，繼電器B開始工作，繼電器B的1、2腳導通，輸出匹配電路中電感 L3從電路中斷開，扼流電感T2單獨發(fā)揮作用，無極燈扼流電感T2的感抗減小，無極燈的功 率降低至120W。在圖2中，在芯片IC3的10腳處，增加了電阻R21、開關SW，如斷開開關SW，芯片 IC3計時模式工作在電阻R19、R20、電容C18模式下，高功率工作tl小時后，降低功充；如閉 合開關SW，計時模式工作在電阻R19-R21和電容C18模式下，工作時間段為t2小時。通過 選擇開關SW和電阻R19-R21、電容C18的大小，即可選擇調(diào)光的時間。在圖3中，本實用新型的半橋逆變電路由電阻RlO R13、電容C12、C13、C16、觸 發(fā)二極管D8、快速恢復二極管D3、穩(wěn)壓二極管D4 D7、M0S管Q2 Q3、可飽和自激脈沖變 壓器T3組成；輸出匹配電路由電感L3、扼流電感T2、高壓電容C14 C15組成。其中電阻 RIO、R11、電容C12、C13、二極管D3和觸發(fā)管D8構(gòu)成了半橋振蕩啟動電路。為了保護觸發(fā) 管D8，使它在啟動后不再觸發(fā)，第一、二分壓電阻RIO、Rll的連接處有連接到變壓器T3的MOS管Q3漏極的通路，通過二極管D3單向?qū)ǚ烹?，不讓它再到達觸發(fā)電壓額定值。通過 此電路，解決了無極燈的安全啟動問題。變壓器T3啟動后，形成了 MOS管Q2和Q3交替導 通的振蕩模式，分別為400V — Q2 —扼流電感T2的初級一電容C14 —無極燈一地；扼流電 感T2的初級一Q3 —地一無極燈一電容C14 —扼流電感T2的初級。其中穩(wěn)壓二極管D4 D7為保護MOS管Q2、Q3的柵極與源極之間的電位差。在圖3中，通過增加了繼電器B和電感L3，當繼電器B未通電時，1、3腳導通，電感 L3與扼流電感T2的初級并聯(lián)，共同發(fā)揮扼流作用，無極燈整體功率會增大；當繼電器B通 電，開始工作時，1、3腳斷開，1、2腳連接，電感L3從電路中斷開，扼流電感T2單獨進行扼 流，無極燈的功率會減小。通過合理選擇電感L3、扼流電感T2的電感量大小，即可以適當選 擇無極燈的功率。此種操作模式，不改變變壓器T3的諧振頻率，只是通過改變扼流電感的 電感量，來改變扼流電感的感抗大小，來改變無極燈消耗的功率，實現(xiàn)節(jié)能的目的。由于高 頻無極燈的諧振頻率基本上不發(fā)生變化，因此電磁兼容特性也不會發(fā)生改變，且對MOS管 的驅(qū)動特性未加以改變。在圖3中，保護電路由扼流電感T2、穩(wěn)壓二極管D10、整流二極管D9、電阻R14 R15、電解電容C17、可控硅Q4組成。在繼電器B閉合前后，保護電路的取樣方式未有發(fā)生改 變，因此保護電路未受到影響。在智能調(diào)光電路的搭建過程中，充分考慮了道路照明的特點，通過選擇電阻 R19-R21、電容C18的偏差值，特意增加了模糊時間模塊，具體時間為6小時，約有6分鐘的 模糊時間，使得道路上的高頻無極燈不會同時調(diào)光，產(chǎn)生視覺沖擊，實現(xiàn)安全駕駛之余的節(jié) 能。通過設計諧振周期，設計不同的并聯(lián)電感，可以對無極燈的調(diào)光時間和調(diào)光功率 進行設定，實現(xiàn)可選擇時間調(diào)光模式。且圖2工作模塊可以做成單獨的一個電路模塊，可 以在施工的過程中，進行設定時間；也可以通過導線放置到路燈的燈桿的底部，方便根據(jù)時 域、季節(jié)的不同來調(diào)節(jié)高頻無極燈調(diào)光的時間。
權(quán)利要求1.一種智能調(diào)光高頻無極燈，包括濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路、半橋逆變 電路、輸出匹配電路、智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈，其特征在于整流電路與濾波電路 和功率因數(shù)校正電路連接，半橋逆變電路與功率因數(shù)校正電路、輸出匹配電路、智能調(diào)光電 路和保護電路連接，輸出匹配電路與智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的功率因數(shù)校正電路 由電阻R1-R9、電容C7-C11、二極管D1-D2、變壓器T1、M0S管Ql和芯片ICl組成，其中芯片 ICl為MC33^2，電阻Rl的一端與整流電路、電阻R3的一端和變壓器Tl輸出的一端連接，電 阻Rl的另一端與電阻R2、電容C8的一端和芯片ICl的3腳連接，電阻R3的另一端與電容 C9的一端、二極管Dl的陰極和芯片ICl的8腳連接，二極管Dl的陽極與電阻R4的一端連 接，電阻R4的另一端與電阻R5的一端和變壓器Tl輸入的一端連接，電阻R5的另一端與芯 片ICl的5腳連接，變壓器Tl輸出的另一端與二極管D2的陽極和MOS管Ql的漏極連接， 二極管D2的陰極與半橋逆變電路和電阻R8、電容CIO、Cll的一端連接，電阻R8的另一端 與電阻R9的一端和芯片ICl的1腳連接，MOS管Ql的源極與電阻R7的一端和芯片ICl的 4腳連接，MOS管Ql的柵極與電阻R6 —端連接，電阻R6的另一端與芯片ICl的7腳連接， 電容C7的一端與芯片ICl的2腳連接，電容C7-C11的另一端、電阻R7、R9的另一端、芯片 ICl的6腳和變壓器Tl輸入的另一端共同接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的半橋逆變電路由電 阻RlO R13、電容C12、C13、C16、觸發(fā)二極管D8、二極管D3、穩(wěn)壓二極管D4 D7、MOS管 Q2 Q3和變壓器T3組成，電阻RlO的一端與功率因數(shù)校正電路和MOS管Q2的漏極連接， 電阻RlO的另一端與電阻R11、電容C13的一端和二極管D3的陽極連接，電阻Rll的另一端 與觸發(fā)二極管D8的1腳和電容C12的一端連接，觸發(fā)二極管D8的2腳與變壓器T3的1腳 和電容C16的一端連接，電容C16的另一端與輸出匹配電路連接，MOS管Q2的柵極與電阻 R12的一端連接，電阻R12的另一端與穩(wěn)壓二極管D4的陽極和變壓器T3的3腳連接，變壓 器T3的5腳接保護電路，穩(wěn)壓二極管D4的陰極接穩(wěn)壓二極管D5的陰極，穩(wěn)壓二極管D5的 陽極與智能調(diào)光電路、輸出匹配電路、MOS管Q2的源極、MOS管Q3的漏極、變壓器T3的4腳 和二極管D3的陰極連接，MOS管Q3的柵極接電阻R13的一端，電阻R13的另一端與保護電 路和穩(wěn)壓二極管D6的陽極連接，穩(wěn)壓二極管D6的陰極接穩(wěn)壓二極管D7的陰極，電容C12、 C13的另一端、變壓器T3的2、6腳、穩(wěn)壓二極管D7的陽極和MOS管Q3的源極共同接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的輸出匹配電路由電 感L3、扼流電感T2和電容C14、C15組成，電感L3的一端與智能調(diào)光電路連接，電感L3的 另一端與電容C14、C15的一端、扼流電感T2初級繞組的一端和半橋逆變電路連接，扼流電 感T2初級繞組的另一端與半橋逆變電路連接，電容C14的另一端接無極燈的一端，扼流電 感T2通過次級繞組與保護電路連接，電容C15的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的保護電路由扼流電 感T2、二極管D9、穩(wěn)壓二極管D10、電阻R14、R15、電容C17和可控硅Q4組成，扼流電感T2 次級繞組的一端接二極管D9的陽極，二極管D9的陰極與電阻R14、R15 —端連接，電阻R14 的另一端與電容C17的一端和穩(wěn)壓二極管DlO的陰極連接，穩(wěn)壓二極管DlO的陽極接可控 硅Q4的控制極，可控硅Q4的一端與半橋逆變電路連接，扼流電感T2通過初級繞組與輸出 匹配電路連接，可控硅Q4的另一端、電阻R15的另一端、電容C17的另一端和扼流電感T2次級繞組另一端共同接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的智能調(diào)光電路由光 耦IC2、芯片IC3、繼電器B、三極管Q5、電容C18、C19、電阻R16-R21和開關SW組成，其中光 耦IC2為K3021，芯片IC3為HEF4060BT，光耦IC2的1、6腳接直流電源VCC，光耦IC2的2 腳接三極管Q5的發(fā)射極，三極管Q5的集電極接電阻R17的一端，三極管Q5的基極接電阻 R16的一端，電阻R16的另一端接芯片IC3的3腳，電容C19的一端和芯片IC3的16腳接直 流電源VCC，電容C19的另一端接芯片IC3的13腳，芯片IC3的9、10、11腳分別接電容C18、 電阻R19、電阻R18的一端，電阻R19的另一端與電阻R20的一端和開關SW的一端連接，開 關SW的另一端接電阻R21的一端，電容C18的另一端與電阻R18、R20、R21的另一端連接， 光耦IC2的4腳經(jīng)導線Netl與繼電器B線圈的一端連接，繼電器B的1腳與半橋逆變電路 連接，繼電器B的3腳接輸出匹配電路，電阻R17的另一端、芯片IC3的8腳和繼電器B線 圈的另一端共同接地。
專利摘要一種智能調(diào)光高頻無極燈，屬于電光源控制技術領域。包括濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路、智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈，其特征在于整流電路與濾波電路和功率因數(shù)校正電路連接，半橋逆變電路與功率因數(shù)校正電路、輸出匹配電路、智能調(diào)光電路和保護電路連接，輸出匹配電路與智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈連接。優(yōu)點能使功率因數(shù)值保持在0.99以上；系統(tǒng)自動調(diào)光，節(jié)能率達到22.5％以上；根據(jù)不同的區(qū)域、氣候和季節(jié)以及不同道路的實際情況來決定控制器的調(diào)節(jié)時間；定時調(diào)光轉(zhuǎn)變時，高頻無極燈不會出現(xiàn)閃爍；避免整條道路在某一時刻同時調(diào)光導致照度突降而帶來的交通危險性；控制距離遠，可以裝于燈桿底部，方便設置。
文檔編號H05B41/282GK201830532SQ20102058142
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者沈建青, 王偉, 王成豹 申請人:江蘇好的節(jié)能光電科技有限公司