[发明专利]无极灯调光电路及调光方法

说明书

技术领域

本发明涉及无极灯领域，尤其涉及无极灯调光电路及调光方法。

背景技术

无极电磁感应灯简称为无极灯，它的优点包括，有超长的寿命、高光效、高功率因素、稳定光通量输出、高可靠性、高显色性、低谐波含量、低温快速启动、宽色温范围、瞬时再启动、无频闪和无眩光。应用无极灯能够为用户带来的好处包括，高效节能、大大降低换灯成本、减少维护费用等，无极灯被认为是未来最有前途的光源之一。

无极灯镇流器的构成的逻辑功能图如图1所示，开启电源后，交流电源经过输入滤波器，进行整流，将整流后的结果通过功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路升压得到高压直流电压，该高压直流电压可以是400V，然后利用高频开关变换将该高压进行DC到AC的逆变，并利用电感电容(LC)谐振，产生交流高压(可以达到两三千伏)点亮无极灯。这样无极灯作为一个磁性耦合元件，参与到电路的工作中，进入一个稳定的状态，发光照明。

无极灯调光是一项非常具有吸引力的特性，它可以节约能源，经济效益可观。但是设计调光用的整流器是一项复杂并且具有挑战性的工作。调光的控制信号可以是反映周围环境的感应信号，或是根据使用时间确定的周期信号，或是某些特定给定信号。比如，厂房照明，阴天和晴天的自然光不同，可以通过感应器给出不同的控制信号，城市道路照明，在前后半夜可以给出不同的控制信号，还有直接给出控制信号，如1-10V直流控制信号。

无极灯的功率与无极灯工作频率的关系接近线性比例关系，灯电压接近于常数，所以灯的功率由灯的电流决定。由于灯的工作频率是由镇流器决定的，所以控制镇流器的工作频率，也就控制了灯的功率。

另外，镇流器半桥逆变器的输入电压，也会影响灯功率的输出，同样的工作频率下，输入电压越低，输出功率越小。

因此，目前对无极灯调光方法主要有两种：调频法和调压法，其中

第一：所谓调频法，如图2所示，就是通过提高镇流器电感电容(LC)逆变电路的频率来调低灯的输入功率，从而达到调光的目的.当镇流器的工作频率提高的时候，与灯串联的镇流电感(LR)感抗增大，而与灯并联的谐振电容(CR)容抗变小，这两点使得流过灯管的电流减小，灯的功率随之下降，其中LR，CR为谐振电感电容，CB为隔直电容。

如果只是简单地调频，当频率调高到一定的程度后，灯电流小于额定值的60％(对应灯功率为60％左右，此处的数据均是基于300w的无极灯测试所得，不同功率的灯，不同厂家的灯此值会有差别)后，由于灯的放电性能发生急剧变化，导致灯电流随频率变化也非常大，频率稍微增加一点，灯电流就急剧减小，导致灯闪烁或熄灭，如图3所示，因此，只是单纯地调频率，不能较大范围地调光。

第二：所谓调压法，就是保持LC逆变器的工作频率不变，改变LC逆变器的输入电压，对于前级有PFC的镇流器来说，该输入电压就是PFC输出的高压直流BUS电压。通过改变该电压的幅值来调整灯的输入功率，从而达到调光的目的。该直流电压的改变，可以通过脉宽调整(Pulse Width Modulation PWM)方法来实现，进而改变灯的输入功率.

对于调压法，由于国家标准关于功率因数的限定，所以实际的镇流器都带有功率因数校正电路，而且多使用的是Boost拓扑，所以调压法的调压范围也只能在342伏至415V之间(220*110％*1.414＝342V，450V的电解电容限定了上限450V，考虑到电容寿命需要，一般不超过415V)。仍以一个300W的无极灯为例，在这个范围内的灯功率的比例只能降低到84％左右，如图4所示，由此可见，单纯依靠调压也是不能较大范围地调光。

因此，单纯的调压法和调频法都不能实现大范围的调光以及功率的精确控制。

发明内容

本发明实施例所提供的无极灯调光电路及调光方法，解决了现有技术中无法实现大范围准确控制无极灯功率的问题。

一种无极灯调光电路，包括：输入滤波器，功率因数校正PFC主功率电路和电感电容LC逆变电路，其中，所述输入滤波器的输出端和所述PFC主功率电路的输入端相连接，所述PFC主功率电路的输出端和所述LC逆变电路的输入端相连接，所述无极灯调光电路还包括微控制器MCU、调压装置、调频装置和调光信号电路，所述MCU的输入端和所述调光信号电路的输出端相连接，所述MCU的输出端和所述调压装置的输入端相连接，所述调压装置的输出端和所述PFC主功率电路的输入端相连接，所述MCU的输出端和所述调频装置的输入端相连接，所述调频装置的输出端和所述LC逆变电路的输入端相连接，其中：