无电极荧光灯调光方法
【专利摘要】本发明涉及一种适合于无电极荧光灯负载特性的调光控制方法，将脉冲频率调制（PFM）与脉冲密度调制（PDM）相结合，在满足不同调光输出的基础上，每一个PDM区间PFM调光工作频率均选取在靠近谐振频率处，以实现平滑调光及保证无极灯稳定可靠工作，该控制方法既克服了PFM调光范围不宽的缺陷，又解决了PDM呈有级调光的不足，实现了无电极荧光灯平滑宽范围调光。具有调光范围广、调光精度高和可靠性高等优点。
【专利说明】无电极荧光灯调光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无电极荧光灯调光【技术领域】，特别是一种无电极荧光灯调光方法。
【背景技术】
[0002]无电极荧光灯由于其高显色性、高光效、长寿命等优点，已成为理想的新型光源之一，并广泛应用于厂房、道路、广场等照明场所。无电极荧光灯没有电极，依靠电磁感应形成等离子气体放电的基本原理而发光。对无电极荧光灯光源的调光控制既能达到照明节能的目的，又可避免了有害的眩光，是实现绿色照明的重要指标。
[0003]目前，国内外针对无电极荧光灯调光控制策略的研究主要集中在整流侧调光与逆变侧调光两个方面，其中整流侧调光又称调幅调光(PAM)，调幅调光以斩控调光为主，逆变侧调光以脉冲频率调制(PFM)和脉冲密度调制(PDM)为主。对调幅调光方案，考虑到无电极荧光灯负载特性，当斩控电路输出电压低于额定电压约50%时，可能引起灯负载电压过低造成灯闪烁甚至熄灭，因此调光范围较窄。而对PFM调光方案，当变换器工作频率偏离谐振点太远时，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，可能出现灯闪烁或熄灭，其调光范围仅为60%~100%。对PDM调光方案，因调光时开关频率基本不变，灯负载电压幅值基本不变，是较理想的调光方案，但这种控制呈有级调光方式，功率调节特性不理想，且由于需要不断地热启动，对无电极荧光灯电子镇流器的启动要求较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种无电极荧光灯调光方法，该方法既克服了 PFM调光范围不宽的缺陷，又解决了 PDM呈有级调光的不足，实现了无电极荧光灯平滑宽范围调光。
[0005]本发明采用以下方案实现:一种无电极荧光灯调光方法，其特征在于:先通过PDM把灯输出功率分成若干功率段，进行功率粗调，再在每个功率段内用PFM进行功率细调；在每一个PDM区间，在满足调光功率的基础上PFM调光工作频率尽量接近谐振频率，在不同PDM区间有同时满足某一调光功率的不同工作频率，则以最接近谐振频率的工作频率及所在的TOM区间为最终调光工作频率和工作区间。
[0006]在本发明一实施例中，在调光过程中，所述PDM的频率始终是经PFM调制后的灯工作频率的整数倍，不同调光功率灯工作频率不同，PDM的频率也不同。
[0007]在本发明一实施例中，在调光过程中，所述的PFM调制频率与谐振频率之差不能超过Af?值，该Af?取值根据灯特性而定。
[0008]在本发明一实施例中，初始阶段PDM频率的确定方式是:先预设PDM频率，再根据调光信号大小确定PDM的工作区间并由PFM调整灯工作频率，最后确定PDM的频率。
[0009]本发明将脉冲频率调制(PFM)与脉冲密度调制(PDM)相结合，在满足不同调光输出的基础上，每一个PDM区间PFM调光工作频率均选取在靠近谐振频率处以实现平滑调光及保证无极灯稳定可靠工作，该控制方法既克服了 PFM调光范围不宽的缺陷，又解决了 PDM呈有级调光的不足，实现了无电极荧光灯平滑宽范围调光。具有调光范围广、调光精度高和可靠性高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1无电极荧光灯电子镇流器电路结构。
[0011]图2是无电极荧光灯电子镇流器简化电路。
[0012]图3输出功率与开关频率关系曲线图。
[0013]图4新型混合调光控制原理图。
[0014]图5混合控制功率曲线图。
[0015]图6 AD过大的情况。
[0016]图7不同D值，不同f下半桥下管驱动电压与灯电压波形。
[0017]图8不同D值下的PFM曲线图。
[0018]图9混合调制功率曲线图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0020]本实施例提出一种PFM与PDM相结合的调光方法，PDM为分段调光，PFM为连续调光。先通过PDM把灯输出功率分成若干功率段，进行功率粗调，再在每个功率段内用PFM进行功率细调。在每一个PDM区间，在满足调光功率的基础上PFM调光工作频率尽量接近谐振频率，在不同PDM区间有同时满足某一调光功率的不同工作频率，则以最接近谐振频率的工作频率及所在的PDM区间为最终调光工作频率和工作区间。在调光过程中，PDM的频率不是固定的，PDM的频率始终是经PFM调制后的灯工作频率的整数倍，不同调光功率灯工作频率不同，PDM的频率也不同，PFM调制频率与谐振频率之差不能超过Af值，Af取值根据灯特性而定。调光时先预设PDM频率，再根据调光信号大小确定PDM的工作区间(即脉冲密度)并由PFM调整灯工作频率，最后确定PDM的频率。
[0021]请参见图1，图1是无电极荧光灯电子镇流器电路结构，该电路由功率因数校正(PFC)电路、电压型半桥逆变电路、串并联谐振回路、耦合线圈和控制电路等组成。其中电压型半桥逆变电路由开关管Q1和Q2组成，串并联谐振回路由电感L、Lc和电容&、Cb等组成。耦合线圈由匝数为Ne的激励电感L。和无电极荧光灯灯管等离子放电环组成。控制电路由Dspic单片机等组成。图中，所述的率因数校正(PFC)电路的一端与所述开关管Q1漏极连接，另一端与所述开关管Q2的源极连接；所述开关管Q1的源极、开关管Q2的漏极与所述电感L的一端连接；所述开关管Qp Q2的控制端与一驱动器连接；所述电感L的另一端与所述电容C；、Cb的一端连接，所述电容Cb的另一端与所述电感L。的一端连接；所述所述电感L。的另一端与所述电容(；的另一端以及开关管Q2的源极连接；所述的驱动器由所述的单片机控制，该单片机内设置有中断子程序，首先检测调光信号大小，判断其所处的功率段，设置相应的PDM调制占空度D值，进行功率粗调，再在每个功率段内用PFM进行功率细调。
[0022]点灯时，控制电路通过扫频寻找谐振回路固有谐振频率以产生点灯所需的高压脉冲，高压脉冲通过耦合线圈使灯管内的气体被电离，产生紫外线辐射，激发了灯管壁上的荧光物质，发出可见光，灯被点亮。正常工作时，以调光信号作为电流基准，通过检测半桥逆变电路的输入电流，利用所提的PDM和PFM混合调制方法可以实现对无电极荧光灯的调光控制。
[0023]为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面对本发明技术方案的理论进行分析:
[0024]1、镇流器的特性分析
[0025]利用等离子体放电环和激励电感线圈之间的耦合关系，把副边元件参数映射到耦合线圈的原边，并进行等效变换，可以得到如图2所示的无电极荧光灯电子镇流器简化电路。其中，Uin和iin分别为谐振回路的输入电压和输入电流，分别为无电极荧光灯参数映射到耦合线圈原边的等效电感和等效电阻，且L^1 ^ Lc0假设电容Cb>>(；，则谐振电路阻抗Z M和固有谐振&分别为:
[0026]
【权利要求】
1.一种无电极荧光灯调光方法，其特征在于:先通过PDM把灯输出功率分成若干功率段，进行功率粗调，再在每个功率段内用PFM进行功率细调；在每一个PDM区间，在满足调光功率的基础上PFM调光工作频率尽量接近谐振频率，在不同PDM区间有同时满足某一调光功率的不同工作频率，则以最接近谐振频率的工作频率及所在的PDM区间为最终调光工作频率和工作区间。
2.根据权利要求1所述的无电极荧光灯调光方法，其特征在于:在调光过程中，所述PDM的频率始终是经PFM调制后的灯工作频率的整数倍，不同调光功率灯工作频率不同，PDM的频率也不同。
3.根据权利要求1所述的无电极荧光灯调光方法，其特征在于:在调光过程中，所述的PFM调制频率与谐振频率之差不能超过」/值，该」/取值根据灯特性而定。
4.根据权利要求1所述的无电极荧光灯调光方法，其特征在于:初始阶段PDM的频率的确定方式是:先预设PDM的频率，再根据调光信号大小确定PDM的工作区间并由PFM调整灯工作频率，最后再确定PDM的频率。
【文档编号】H05B41/288GK103813602SQ201410061698
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】林国庆, 洪春辉, 沈豫 申请人:福州大学