無電極熒光燈調(diào)光方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適合于無電極熒光燈負載特性的調(diào)光控制方法，將脈沖頻率調(diào)制（PFM）與脈沖密度調(diào)制（PDM）相結合，在滿足不同調(diào)光輸出的基礎上，每一個PDM區(qū)間PFM調(diào)光工作頻率均選取在靠近諧振頻率處，以實現(xiàn)平滑調(diào)光及保證無極燈穩(wěn)定可靠工作，該控制方法既克服了PFM調(diào)光范圍不寬的缺陷，又解決了PDM呈有級調(diào)光的不足，實現(xiàn)了無電極熒光燈平滑寬范圍調(diào)光。具有調(diào)光范圍廣、調(diào)光精度高和可靠性高等優(yōu)點。
【專利說明】無電極熒光燈調(diào)光方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無電極熒光燈調(diào)光【技術領域】，特別是一種無電極熒光燈調(diào)光方法。
【背景技術】
[0002]無電極熒光燈由于其高顯色性、高光效、長壽命等優(yōu)點，已成為理想的新型光源之一，并廣泛應用于廠房、道路、廣場等照明場所。無電極熒光燈沒有電極，依靠電磁感應形成等離子氣體放電的基本原理而發(fā)光。對無電極熒光燈光源的調(diào)光控制既能達到照明節(jié)能的目的，又可避免了有害的眩光，是實現(xiàn)綠色照明的重要指標。
[0003]目前，國內(nèi)外針對無電極熒光燈調(diào)光控制策略的研究主要集中在整流側調(diào)光與逆變側調(diào)光兩個方面，其中整流側調(diào)光又稱調(diào)幅調(diào)光(PAM)，調(diào)幅調(diào)光以斬控調(diào)光為主，逆變側調(diào)光以脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖密度調(diào)制(PDM)為主。對調(diào)幅調(diào)光方案，考慮到無電極熒光燈負載特性，當斬控電路輸出電壓低于額定電壓約50%時，可能引起燈負載電壓過低造成燈閃爍甚至熄滅，因此調(diào)光范圍較窄。而對PFM調(diào)光方案，當變換器工作頻率偏離諧振點太遠時，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，可能出現(xiàn)燈閃爍或熄滅，其調(diào)光范圍僅為60%~100%。對PDM調(diào)光方案，因調(diào)光時開關頻率基本不變，燈負載電壓幅值基本不變，是較理想的調(diào)光方案，但這種控制呈有級調(diào)光方式，功率調(diào)節(jié)特性不理想，且由于需要不斷地熱啟動，對無電極熒光燈電子鎮(zhèn)流器的啟動要求較高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種無電極熒光燈調(diào)光方法，該方法既克服了 PFM調(diào)光范圍不寬的缺陷，又解決了 PDM呈有級調(diào)光的不足，實現(xiàn)了無電極熒光燈平滑寬范圍調(diào)光。
[0005]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種無電極熒光燈調(diào)光方法，其特征在于:先通過PDM把燈輸出功率分成若干功率段，進行功率粗調(diào)，再在每個功率段內(nèi)用PFM進行功率細調(diào)；在每一個PDM區(qū)間，在滿足調(diào)光功率的基礎上PFM調(diào)光工作頻率盡量接近諧振頻率，在不同PDM區(qū)間有同時滿足某一調(diào)光功率的不同工作頻率，則以最接近諧振頻率的工作頻率及所在的TOM區(qū)間為最終調(diào)光工作頻率和工作區(qū)間。
[0006]在本發(fā)明一實施例中，在調(diào)光過程中，所述PDM的頻率始終是經(jīng)PFM調(diào)制后的燈工作頻率的整數(shù)倍，不同調(diào)光功率燈工作頻率不同，PDM的頻率也不同。
[0007]在本發(fā)明一實施例中，在調(diào)光過程中，所述的PFM調(diào)制頻率與諧振頻率之差不能超過Af?值，該Af?取值根據(jù)燈特性而定。
[0008]在本發(fā)明一實施例中，初始階段PDM頻率的確定方式是:先預設PDM頻率，再根據(jù)調(diào)光信號大小確定PDM的工作區(qū)間并由PFM調(diào)整燈工作頻率，最后確定PDM的頻率。
[0009]本發(fā)明將脈沖頻率調(diào)制(PFM)與脈沖密度調(diào)制(PDM)相結合，在滿足不同調(diào)光輸出的基礎上，每一個PDM區(qū)間PFM調(diào)光工作頻率均選取在靠近諧振頻率處以實現(xiàn)平滑調(diào)光及保證無極燈穩(wěn)定可靠工作，該控制方法既克服了 PFM調(diào)光范圍不寬的缺陷，又解決了 PDM呈有級調(diào)光的不足，實現(xiàn)了無電極熒光燈平滑寬范圍調(diào)光。具有調(diào)光范圍廣、調(diào)光精度高和可靠性高等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1無電極熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路結構。
[0011]圖2是無電極熒光燈電子鎮(zhèn)流器簡化電路。
[0012]圖3輸出功率與開關頻率關系曲線圖。
[0013]圖4新型混合調(diào)光控制原理圖。
[0014]圖5混合控制功率曲線圖。
[0015]圖6 AD過大的情況。
[0016]圖7不同D值，不同f下半橋下管驅(qū)動電壓與燈電壓波形。
[0017]圖8不同D值下的PFM曲線圖。
[0018]圖9混合調(diào)制功率曲線圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0020]本實施例提出一種PFM與PDM相結合的調(diào)光方法，PDM為分段調(diào)光，PFM為連續(xù)調(diào)光。先通過PDM把燈輸出功率分成若干功率段，進行功率粗調(diào)，再在每個功率段內(nèi)用PFM進行功率細調(diào)。在每一個PDM區(qū)間，在滿足調(diào)光功率的基礎上PFM調(diào)光工作頻率盡量接近諧振頻率，在不同PDM區(qū)間有同時滿足某一調(diào)光功率的不同工作頻率，則以最接近諧振頻率的工作頻率及所在的PDM區(qū)間為最終調(diào)光工作頻率和工作區(qū)間。在調(diào)光過程中，PDM的頻率不是固定的，PDM的頻率始終是經(jīng)PFM調(diào)制后的燈工作頻率的整數(shù)倍，不同調(diào)光功率燈工作頻率不同，PDM的頻率也不同，PFM調(diào)制頻率與諧振頻率之差不能超過Af值，Af取值根據(jù)燈特性而定。調(diào)光時先預設PDM頻率，再根據(jù)調(diào)光信號大小確定PDM的工作區(qū)間(即脈沖密度)并由PFM調(diào)整燈工作頻率，最后確定PDM的頻率。
[0021]請參見圖1，圖1是無電極熒光燈電子鎮(zhèn)流器電路結構，該電路由功率因數(shù)校正(PFC)電路、電壓型半橋逆變電路、串并聯(lián)諧振回路、耦合線圈和控制電路等組成。其中電壓型半橋逆變電路由開關管Q1和Q2組成，串并聯(lián)諧振回路由電感L、Lc和電容&、Cb等組成。耦合線圈由匝數(shù)為Ne的激勵電感L。和無電極熒光燈燈管等離子放電環(huán)組成?？刂齐娐酚蒁spic單片機等組成。圖中，所述的率因數(shù)校正(PFC)電路的一端與所述開關管Q1漏極連接，另一端與所述開關管Q2的源極連接；所述開關管Q1的源極、開關管Q2的漏極與所述電感L的一端連接；所述開關管Qp Q2的控制端與一驅(qū)動器連接；所述電感L的另一端與所述電容C；、Cb的一端連接，所述電容Cb的另一端與所述電感L。的一端連接；所述所述電感L。的另一端與所述電容(；的另一端以及開關管Q2的源極連接；所述的驅(qū)動器由所述的單片機控制，該單片機內(nèi)設置有中斷子程序，首先檢測調(diào)光信號大小，判斷其所處的功率段，設置相應的PDM調(diào)制占空度D值，進行功率粗調(diào)，再在每個功率段內(nèi)用PFM進行功率細調(diào)。
[0022]點燈時，控制電路通過掃頻尋找諧振回路固有諧振頻率以產(chǎn)生點燈所需的高壓脈沖，高壓脈沖通過耦合線圈使燈管內(nèi)的氣體被電離，產(chǎn)生紫外線輻射，激發(fā)了燈管壁上的熒光物質(zhì)，發(fā)出可見光，燈被點亮。正常工作時，以調(diào)光信號作為電流基準，通過檢測半橋逆變電路的輸入電流，利用所提的PDM和PFM混合調(diào)制方法可以實現(xiàn)對無電極熒光燈的調(diào)光控制。
[0023]為了讓一般技術人員更好的理解本發(fā)明，下面對本發(fā)明技術方案的理論進行分析:
[0024]1、鎮(zhèn)流器的特性分析
[0025]利用等離子體放電環(huán)和激勵電感線圈之間的耦合關系，把副邊元件參數(shù)映射到耦合線圈的原邊，并進行等效變換，可以得到如圖2所示的無電極熒光燈電子鎮(zhèn)流器簡化電路。其中，Uin和iin分別為諧振回路的輸入電壓和輸入電流，分別為無電極熒光燈參數(shù)映射到耦合線圈原邊的等效電感和等效電阻，且L^1 ^ Lc0假設電容Cb>>(；，則諧振電路阻抗Z M和固有諧振&分別為:
[0026]
【權利要求】
1.一種無電極熒光燈調(diào)光方法，其特征在于:先通過PDM把燈輸出功率分成若干功率段，進行功率粗調(diào)，再在每個功率段內(nèi)用PFM進行功率細調(diào)；在每一個PDM區(qū)間，在滿足調(diào)光功率的基礎上PFM調(diào)光工作頻率盡量接近諧振頻率，在不同PDM區(qū)間有同時滿足某一調(diào)光功率的不同工作頻率，則以最接近諧振頻率的工作頻率及所在的PDM區(qū)間為最終調(diào)光工作頻率和工作區(qū)間。
2.根據(jù)權利要求1所述的無電極熒光燈調(diào)光方法，其特征在于:在調(diào)光過程中，所述PDM的頻率始終是經(jīng)PFM調(diào)制后的燈工作頻率的整數(shù)倍，不同調(diào)光功率燈工作頻率不同，PDM的頻率也不同。
3.根據(jù)權利要求1所述的無電極熒光燈調(diào)光方法，其特征在于:在調(diào)光過程中，所述的PFM調(diào)制頻率與諧振頻率之差不能超過」/值，該」/取值根據(jù)燈特性而定。
4.根據(jù)權利要求1所述的無電極熒光燈調(diào)光方法，其特征在于:初始階段PDM的頻率的確定方式是:先預設PDM的頻率，再根據(jù)調(diào)光信號大小確定PDM的工作區(qū)間并由PFM調(diào)整燈工作頻率，最后再確定PDM的頻率。
【文檔編號】H05B41/288GK103813602SQ201410061698
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】林國慶, 洪春輝, 沈豫 申請人:福州大學