一种节能灯预热和无灯保护功能的实现

 

　　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（安定器）组合成一个整体的照明设备。节能灯的正式名称是稀土三基色紧凑型荧光灯，20世纪70年代诞生于荷兰的飞利浦公司。被国家纳入到了863推广计划，早在山东的胶东半岛推广，其中早响应的两家工厂为威海北洋和栖霞灯具厂，但是由于早期成本比较高，推广难度比较大。广东依靠其优越的地理位置，依托国家的政策支持，以低成本的原材料大批量生产节能灯，并销往全国。因为早期人们对于节能灯的概念比较模糊，广东生产的卤粉节能灯成本较低，销往市场的价格也比较低，现全国80%的节能灯来自广东生产，其中80%的节能灯是在中山古镇生产的。这种光源在达到同样光能输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4,从而可以节约大量的照明电能和费用， 因此被称为节能灯。

　　GR6953是绿达光电专门为电子镇流器开发的半桥控制与驱动功率集成电路 （内含功率场效晶体管），其具有以下特点：

　　1）内含两个功率场效晶体管3.5Ω/440V可驱动23W CFL Lamp;

　　2）单电源供电，内置20V稳压线路；

　　3） 低功耗启动；

　　4）R、C 实现频率控制；

　　5）低温度系数；

　　6）CT端可实现关断功能；

　　7）欠压保护滞环；

　　8）静电存贮放电 （ESD） 保护

　　9）GR6953 提供8管脚封装 （DIP-8）

　　图1是用GR6953实现的预热及无灯电子镇流器电路原理图。该电路的振荡频率由式（1）确定。

图1:利用GR6953实现的预热及无灯电子镇流器电路原理图

　　f = 0.7213 / （RT * CT ） …… （1）

　　电路原理

　　并联开关电容法预热

　　CT1、CT2二个电容并联作为输出频率的定时电容，并且通过小信号MOS管（2N7002）控制振荡电容的切换，使GR6953振荡频率从高到低变化，从而实现从预热到触发的过程。由Rh、Cf推迟电路的作用当Vcc电压上升到 GR6953 工作电压时，Q1、Q2开始顺序导通。由 VS高压向 R1//R2//C3充电，当A点电压未达2N7002栅极钳位电压时 （约1.8V左右），2N7002不导通。因此仅CT1工作，GR8853的振荡频率为：

　　f1= 0.7213 / （RT * CT1） …… （2）

　　这里忽略了2N7002 MOS管的结电容。因为仅有CT1电容，所以振荡频率很高，远离电路谐振点，加在灯两端的电压很小。进入预热过程。预热时间可以由R1、R2、C3控制。预热电压和电流可以通过控制电容CT1来实现。如图2所示T1时间段。

　　当A点电压继续上升，并超过2N7002栅极钳位电压时，2N7002导通，电容CT1、CT2并联。振荡频率降至f2.f2即是正常工作频率，如下式（3）所示：

　　f2= 0.7213 / （RT*（CT1+CT2）） ……（3）

　　工作电压如图2所示T2时间段。

　　至此，就实现了预热、触发和运行的全过程，使灯以的电压触发，提高了灯的使用寿命。

图2、预热启动电压波形

　　无灯保护间歇振荡法

　　GR6953为低功耗启动设计。启动时用降压电阻从直流母联机取供电电压。启动后，从负载端采用电感Lr二次侧馈电法C4维持GR6953的供电，如图1中的Lr、C4 和Rx电路。当无灯负载时，电感Lr二次侧感应电压为零伏特，无法给GR6953供电，只能从降压电阻供电。当GR6953启动后，功耗增加，Rh上压降增加，Vcc下降。当Vcc下降到欠压值下限Vccuv- 时，GR6953停止工作。这时，GR6953功耗又减小，Rh压降也减小，Vcc开始上升。当Vcc上升到欠压值上限Vccuv+ 时，GR6953又开始工作，Vcc又会因为GR6953功耗增加而再次下降到欠压值下限，又停止工作。这样重复就形成了图3给出的间歇工作状态。这样可以减小功率Q1、Q2、MOS管在空载时对容性负载驱动的功耗，使功率管温度远低于结温，提高了镇流器的寿命。

                                      

　　结语

　　本文中采用的串联开关电容法和空载间歇振荡法，只需要少数的元器件，就实现了灯的预热和降低了无灯负载时的功率管开关损耗，从而大大提高了灯的寿命和镇流器的寿命，是一种低成本方案。

　　电路板实做，如图4.