一种节能灯具的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种节能灯具，其包括电源滤波电路、整流滤波电路、无源PFC电路、半桥逆变电路、以及灯丝电路，所述电源滤波电路电连接市电输出端，抑制因辐射和传导所引起的电磁干扰；所述整流滤波电路电连接电源滤波电路，对市电进行整流及滤波；所述无源PFC电路电连接整流滤波电路，用于提高功率因数；所述半桥逆变电路电连接无源PFC电路，该半桥逆变电路包括两只功率开关管，每个功率开关管的发射极串联一电阻，每个功率开关管的基极与发射极之间并联一电容；所述灯丝电路电连接半桥逆变电路，该灯丝电路包括荧光灯、电感、电容、以及与电容并联的热敏电阻。该节能灯具使用寿命长，功率因数高。
【专利说明】
一种节能灯具
技术领域
[0001] 本实用新型涉及照明设备领域，尤其涉及一种节能灯具。
【背景技术】
[0002] 节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，是指将荧光 灯与镇流器组合成一个整体的照明设备。镇流器分电子镇流器和电感镇流器，目前市场上 的节能灯更多的是使用电子镇流器，电子镇流器轻便小巧，可以与灯管等集成在一起，同 时，还兼具启辉器功能，还可以通过提高电流频率或者电流波形（如变成方波)改善或消除 节能灯的闪烁现象，还可以通过电源逆变过程使得节能灯可以使用直流电源，因此传统电 感式整流器正在被日益发展成熟的电子镇流器所取代。但是，也正由于电子镇流器的生产 简单，线路简单，元件少，成本低，所以就造成了其使用寿命不长等缺点。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种节能灯具，该节能 灯具使用寿命增长，功率因数提高。
[0004] 为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案:一种节能灯具，其包 括电源滤波电路、整流滤波电路、无源PFC电路、半桥逆变电路、以及灯丝电路，所述电源滤 波电路电连接市电输出端，抑制因辐射和传导所引起的电磁干扰;所述整流滤波电路电连 接电源滤波电路，对市电进行整流及滤波;所述无源PFC电路电连接整流滤波电路，用于提 高功率因数;所述半桥逆变电路电连接无源PFC电路，该半桥逆变电路包括两只功率开关 管，每个功率开关管的发射极串联一电阻，每个功率开关管的基极与发射极之间并联一电 容;所述灯丝电路电连接半桥逆变电路，该灯丝电路主要由荧光灯、电感L2、电容C5、以及与 电容C5并联的热敏电阻组成。
[0005] 此外，本实用新型还提供如下附属技术方案：
[0006] 所述电源滤波电路为LC-Ji型滤波电路。
[0007] 所述整流滤波电路为桥式整流滤波电路。
[0008] 所述无源PFC电路主要由二极管D01、二极管D02、二极管D03、电容C03以及电容C04 组成，其中，二极管D01、二极管D02和二极管D03相互串联；电容C03与二极管D01和二极管 D02相互并联;电容C04与二极管D02和二极管D03相互并联。
[0009] 相比于现有技术，本实用新型的优势在于:本实用新型的节能灯具包括电源滤波 电路、整流滤波电路、无源PFC电路、半桥逆变电路、以及灯丝电路，其中无源PFC电路使节能 灯具的功率因数提高到0.86~0.98，半桥逆变电路的功率开关管电连接电阻和电容，延缓 电路的再生反馈过程，不让功率开关管处于临界激励状态，同时灯丝电路的热敏电阻有灯 丝预热功能，防止荧光灯灯管两端早期发黑，半桥逆变电路和灯丝电路的综合作用延长了 荧光灯灯管使用寿命。
【附图说明】
[0010] 图1是本实用新型的节能灯具的结构框图。
[0011] 图2是本实用新型的节能灯具的电路图。
[0012] 图3是图2中电源滤波电路的放大电路图。
[0013]图4是图2中整流滤波电路的放大电路图。
[0014]图5是图2中无源PFC电路的放大电路图。
[0015] 图6是图2中半桥逆变电路的放大电路图。
[0016] 图7是图2中灯丝电路的放大电路图。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合较佳实施例及其附图对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细 说明。
[0018] 参照图1，其为本实用新型的结构框图，节能灯具包括电源滤波电路1、整流滤波电 路2、无源PFC电路3、半桥逆变电路4以及灯丝电路5,电源滤波电路1用于抑制因辐射和传导 所引起的电磁干扰，整流滤波电路2用于将交流电转换为平滑的直流电，无源PFC电路3用于 提高功率因数，半桥逆变电路4用于将直流电转化为交变电流，灯丝电路5用于受热发光。 [0019]参照图2,电源滤波电路1与市电输出端相互电性连接。进一步参照图3,电源滤波 电路1为LC-JI型滤波电路，主要由两个电容和一个电感组成，用于抑制因辐射和传导所引起 的电磁干扰，要求由外界来的电器干扰(如无线电设备、家用电器、机动车辆、闪电、宇宙噪 声、太阳黑子等等），不影响后续电路的工作，同时来自后续电路内部的高频干扰信号也不 要通过传导方式和辐射方式对同一环境中其它无线电设备造成干扰，以便达到电磁兼容。 [0020]参照图2,整流滤波电路2与电源滤波电路1相互电性连接。进一步参照图4,整流滤 波电路2为桥式整流滤波电路，主要由二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和电解电容 C1组成，四个二极管组成桥式整流电路，把交流电转换为直流电，电解电容C1再对直流电进 行滤波，使其变为平滑的直流电。
[0021] 参照图2,无源PFC电路3与整流滤波电路2相互电性连接。进一步参照图5,无源PFC 电路3主要由二极管D01、二极管D02、二极管D03、电容C03以及电容C04组成。其中，二极管 D01、二极管D02和二极管D03相互串联；电容C03与二极管D01和二极管D02相互并联；电容 C04与二极管D02和二极管D03相互并联;二极管D01的负极及电容C03的正极电连接在整流 滤波电路2中的电解电容C1的正极;二极管D03的正极及电容C04的负极电连接在整流滤波 电路2中的电解电容C1的负极。
[0022] 用于15W以下的灯管时，电容C03和电容C04均取4.7yF/250V;用于28W~15W的灯管 时，电容C03和电容C04均取10yF/250V;用于30W以上的灯管时，电容C03和电容C04均取22y F/250V;而无论何种规格灯管，二极管D01、二极管D02和二极管D03均取1N4007。若在电容 C03两端并联一只无极电容(33n/630V)对提高功率因数大有裨益。
[0023]无源PFC电路3用于提高功率因数，经实践，功率因数可提高到0.86~0.98,总谐波 含量可控制在0.35%~38%以内。
[0024]参照图2,半桥逆变电路4与无源PFC电路3相互电性连接。进一步参照图6,图中功 率开关管Q1和功率开关管Q2组成有源半桥支路，电容C4和电容C6组成无源半桥支路，半桥 的中点电压为直流电压的一半，即为E/2。本实施例中，功率开关管Q1和功率开关管Q2均选 用MJE13003型，电容C4和电容C6均选用47nF/250V。
[0025]功率开关管Q1和功率开关管Q2是电路中的重要组件，起着功率开关的作用，选择 时，应优先考虑其开关参数。其工作原理是：加上电源后，由直流电压提供的电流经电阻R1 对积分电容C2充电，一旦此电压达到并超过触发二极管D8的转折电压(约30~40V)后，该二 极管D8击穿导通，并有电流流入功率开关管Q2的基极，使Q2导通，此时，电流流经路径为电 源-电容C4-灯丝电路5-磁环变压器的初级绕组Lie-功率开关管Q2的集电极-地。具体 地，
[0026]功率开关管Q2的集电极电流的增长趋势在磁环变压器的初级绕组Lie上产生感应 电动势，同时在其次级绕组Lla、Llb也产生感应电动势，其极性是使各绕组上用?表示的同 名端为正，从而使功率开关管Q2的基极电位升尚，基极电流、集电流进一步加大，即在电路 中产生如下的连锁反应：
[0028]这种连锁式的正反馈作用使功率开关管Q2导通并饱和。顺便指出，在功率开关管 Q2导通后，电容C2的电荷通过二极管D6和功率开关管Q2放电，其电压下降，不再使触发管导 通，该支路也不再对功率开关管Q2基极产生影响。所以，由电阻R1、电容C2及二极管D8提供 的触发信号只在电源接通后对功率开关管Q2起触发作用。在功率开关管Q1、Q2轮流工作后， 其工作频率较高，功率开关管Q2截止时间很短，在这样短的时间内电容C2来不及得到充分 的充电。而功率开关管Q2导通后，电容C2又放电。这样，它上面的电压是一些幅度很小的锯 齿波，达不到足以使二极管D8导通的电压。因此，一旦电路转换，功率开关管Q1和功率开关 管Q2轮流导通与截止后，二极管D8将不再能导通，对功率开关管Q2也不起任何作用。
[0029] 在功率开关管Q2导通后，开始ic2、ib2、vb2均增加，在某一时刻vb2达到一个峰值， ib2也有一个峰值，以后由于磁环导磁率下降，vb2、vLlb随ic2的上升而下降，ib2也下降，由 于基区存在大量的少数载流子没有通过集电结被拉走，管子处于饱和状态。
[0030] 随着ic2的增加和磁环导磁率的下降，会出现磁环绕阻上的电压vLlb低于vb2的情 况，使基极电流反向，ib2变为负值，依靠此一反向电流，使基区多余的电子消失，功率开关 管Q2从饱和状态退出，进入放大状态，一旦进入放大状态，电流ic2的下降通过磁环的正反 馈使ib2减少，ic2进一步减少，功率开关管Q2很快地跳变为截止，与此同时，磁环绕阻Lla上 的电压改变极性，上正下负，延迟一段时间后，功率开关管Q1有电流产生，磁环变压器中将 产生与ic2增加时相反的感应电动势，并形成以下连锁反应：
[0032]结果功率开关管Q1迅速由截止变为导通。
[0033]上述过程周而复始地重复下去，功率开关管Q1、Q2轮流导通与截止，在两个半桥中 点之间形成交变的方波电压，其幅度为E/2(有源半桥中点的电压由E下降到0,以后又由0跳 变为E，而无源半桥中点的电压为E/2)。
[0034] 由于功率开关管本身的损耗，会使其温度上升，导致其参数变化，加剧了电路工作 的不可靠性，为了减少开关损耗，在电路设计上，必须保证功率开关管确实工作于开关状 态。因此，在功率开关管Q1的发射极串联一电阻RE1，同时其基极与发射极之间并联一电容 C06;功率开关管Q2的发射极串联电阻RE2,基极与发射极之间并联一电容C07;延缓电路的 再生反馈过程，不让管子处于临界激励状态。
[0035] 在该半桥逆变电路4中还包括电容C3,该电容C3起到续流作用。具体是，功率开关 管Q1、Q2每个三极管的导通时间均应小于半个周期，即两个三极管之间存在一段死区时间， 以免两个三极管同时导通而烧毁。但是，流过灯丝电路5的电流又必须是连续的交变电流， 那么电容C3就起着续流作用，在两个功率开关管Q1、Q2都不导通时，它能保证有电流流过灯 丝电路5,使电流连续的。
[0036] 由于工作时有高频脉冲电流流过电容C3,它将因高频损耗而发热，所以，此电容采 用损耗小的聚丙烯电容较好，而且安装时远离发热组件。由于电容C3的续流作用，流过电容 C3的电流和流过两个功率开关管Q1、Q2电流相叠加，构成一个连续的接近正弦波电波，流过 灯丝电路5,保证灯管连续正常发光。
[0037]参照图2,灯丝电路5与半桥逆变电路4相互电性连接。进一步参照图7,灯丝电路5 主要由荧光灯、电感L2、电容C5、以及与电容C5并联的热敏电阻T组成。荧光灯作为负载与电 感L2相串联，跨接在半桥逆变电路4的两个半桥中点之间，电流流经路径为电源-电容C4- 荧光灯灯丝-电容C5-荧光灯灯丝-电感L2-磁环变压器的初级绕组Lie-功率开关管Q 2 的集电极-地。因此，由半桥逆变电路4送来的交变电压，经过启动电容C5，电感L2的串联谐 振作用，其电流变为接近正弦波，并在电容C5两端产生了一个很高的电压加到荧光灯上，从 而将灯管启辉点亮。热敏电阻T为正温度系数的热敏电阻，具有荧光灯灯丝预热功能，防止 荧光灯灯管两端早期发黑，提高灯具使用寿命。
[0038]综上所述，本实用新型的节能灯具的使用寿命提尚，灯具功率因素提尚，抑制因福 射和传导引起的电磁干扰。
[0039]需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的 在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实 用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实 用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种节能灯具，其特征在于:其包括电源滤波电路、整流滤波电路、无源PFC电路、半 桥逆变电路、以及灯丝电路， 所述电源滤波电路电连接市电输出端，抑制因辐射和传导所引起的电磁干扰； 所述整流滤波电路电连接电源滤波电路，对市电进行整流及滤波； 所述无源PFC电路电连接整流滤波电路，用于提高功率因数； 所述半桥逆变电路电连接无源PFC电路，该半桥逆变电路包括功率开关管Q1和功率开 关管Q2，功率开关管Q1的发射极串联一电阻Rei，基极与发射极之间并联一电容C〇6,功率开 关管Q2的发射极串联一电阻RE2，基极与发射极之间并联一电容C〇7 ; 所述灯丝电路电连接半桥逆变电路，该灯丝电路主要由荧光灯、电感L2、电容C5、以及 与电容C5并联的热敏电阻组成。2. 根据权利要求1所述的一种节能灯具，其特征在于:所述电源滤波电路为LC-JI型滤波 电路。3. 根据权利要求1所述的一种节能灯具，其特征在于:所述整流滤波电路为桥式整流滤 波电路。4. 根据权利要求1所述的一种节能灯具，其特征在于:所述无源PFC电路主要由二极管 Doi、二极管D〇2、二极管D〇3、电容0)3以及电容0)4组成，其中， 二极管Doi、二极管D〇2和二极管D〇3相互串联； 电容C〇3与二极管D〇l和二极管D〇2相互并联； 电容C〇4与二极管D〇2和二极管D〇3相互并联。
【文档编号】H05B41/295GK205454203SQ201620154627
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】农藩耭
【申请人】广西理工职业技术学院