專利名稱：大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本適用新型涉及照明技術(shù)中電子鎮(zhèn)流器領(lǐng)域，特別涉及一種可根據(jù)光線強弱及時間要求 自動智能調(diào)節(jié)大功率熒光燈亮度的電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
城市街道、廣場、廠房等公共場所照明需要使用大功率的節(jié)能照明設(shè)備，而大功率節(jié)能 燈或高強度氣體放電燈等大功率熒光燈由于光效高、顯色性好、節(jié)能效果明顯，是目前公共 場所照明最佳的選擇。然而這些照明設(shè)備所采用的電子鎮(zhèn)流器，都存在以下幾個缺點
(1) 必須采用人工控制開關(guān)。即人為主觀判斷光線強弱來打開或關(guān)掉熒光燈，這既浪費 了人力資源，又很不方便。
(2) 無智能調(diào)光功能，造成照明效果下降及能源浪費。如傍晚天色漸暗與夜深路人稀少 時，可將亮度調(diào)低，以滿足實際需求，節(jié)約電能。這時若用無調(diào)光功能的電子鎮(zhèn)流器，只能 采用關(guān)掉部分熒光燈的方案，這又會造成路面亮度不均勻，使得照明效果差。目前雖然出現(xiàn) 了一些可調(diào)光的電子鎮(zhèn)流器，但適用于大功率熒光燈的很少，并且又不能智能調(diào)光。
因此，就必須設(shè)計一種適合于公共場所照明用大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，使 得公共場所的大功率熒光燈能根據(jù)光線強弱自動開關(guān)及調(diào)節(jié)亮度變化，在特定的時間段，如 深夜時，自動將熒光燈亮度調(diào)低，這將大大提高照明及節(jié)能效率。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型就是針對上述的不足而提供一種適合于公共場所照明用大功率熒光燈的智能 調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。在傍晚天色漸暗時，自動開啟熒光燈，并隨著天色越來越暗，調(diào)節(jié)增大熒 光燈的亮度；在深夜時，根據(jù)所設(shè)定的時間自動將熒光燈亮度調(diào)低；在清晨天亮?xí)r，自動關(guān) 閉熒光燈。
本實用新型所采用的技術(shù)方案 一種適用于熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，包括調(diào)光鎮(zhèn) 流器部分和智能控制部分。智能控制部分包括光信號采集部分和信息智能處理部分，其中 光信號釆集部分用于檢測檢測點亮度強弱，其檢測信息傳送至信息智能處理部分處理，信息 智能處理部分根據(jù)檢測的亮度信息及時間與亮度的要求信息進行智能處理，輸出用于控制調(diào) 光部分工作的開關(guān)控制信號和用于調(diào)節(jié)熒光燈亮度的電壓信號。調(diào)光鎮(zhèn)流器部分根據(jù)智能控 制部分輸出的電壓控制熒光燈的亮度。
3智能控制部分中的光信號采集部分用光敏器件檢測亮度強弱，通過8位串行A/D轉(zhuǎn)換器 TLC549將檢測到的反映亮度信息大小的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，傳送給信息智能處理 部分。
智能控制部分中的信息智能處理部分包括固化了智能信息處理軟件的單片機AT89C2051 及外圍控制電路。該單片機根據(jù)光信號采集部分傳送過來的數(shù)字信號及所設(shè)定的時間進行調(diào) 光的信息進行信息分析處理，其分析處理的結(jié)果信號送單片機外圍電路。單片機外圍電路有 控制鎮(zhèn)流器電源線通、斷的繼電器和PWM濾波電路，單片機輸出的鎮(zhèn)流器開關(guān)控制信號送繼 電器用于控制鎮(zhèn)流器電源線的通、斷；單片機輸出的用于調(diào)節(jié)熒光燈亮度的PTO信號經(jīng)濾波 后轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，用于調(diào)光部分調(diào)節(jié)熒光燈的亮度。
調(diào)光鎮(zhèn)流器部分是由EMI濾波器與整流濾波電路、功率因素校正電路和半橋驅(qū)動與高頻 逆變電路構(gòu)成。功率因素校正電路由功率因數(shù)校正控制器芯片L6561及外圍電路組成，使得 調(diào)光鎮(zhèn)流器電路具有功率因素高的特點。半橋驅(qū)動與高頻逆變電路由調(diào)光鎮(zhèn)流器控制芯片 IR21592及外圍電路組成，設(shè)有0.5 5V的模擬調(diào)光接口，采用相位調(diào)光方案，具有可設(shè)定預(yù) 熱時間與電流、燈功率控制、異常檢測、過熱保護等功能。
本實用新型通過智能控制部分中的光信號采集部分采集亮度信息， 一般正常情況下深夜 熒光燈滿功率照明的亮度也比白天正常情況下的亮度低(可選擇合理的光信息采集點以滿足
該要求)，設(shè)定正常情況下深夜熒光燈滿功率照明的亮度為臨界滿功率亮度，當(dāng)傍晚天漸暗， 實際亮度低于臨界滿功率亮度，信息智能處理部分的單片機輸出一開啟信號至繼電器用于接 通鎮(zhèn)流器電源線，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分開始工作，同時單片機根據(jù)采集亮度信息輸出對應(yīng)的調(diào)節(jié) 熒光燈亮度的PWM信號經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，用于調(diào)光部分調(diào)節(jié)熒光燈的亮度，使 燈輸出功率增大達到臨界滿功率亮度。當(dāng)天更暗時，光信號采集部分采集亮度信息指示亮度 低于臨界滿功率亮度，信息智能處理部分的單片機輸出的調(diào)節(jié)熒光燈亮度的模擬電壓信號將 逐步增大，直至燈輸出功率增大達到臨界滿功率亮度。若前面所述的天變暗是由于短暫的特 殊氣象原因造成的，而短暫的特殊氣象結(jié)束后天又會開始變亮，當(dāng)光信號采集部分采集亮度 信息指示亮度高于臨界滿功率亮度，則逐步降低調(diào)節(jié)熒光燈亮度的模擬電壓信號，調(diào)低熒光 燈的亮度。當(dāng)熒光燈亮度調(diào)至滿功率的10%時，此時若亮度信息指示亮度仍高于臨界滿功率亮 度，則單片機輸出一關(guān)閉信號至繼電器用于斷開鎮(zhèn)流器電源線，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分停止工作， 即關(guān)閉熒光燈。若是正常天氣的天黑過程，燈輸出亮度達到臨界滿功率亮度的持續(xù)時間為一 小時，則認為天已全黑一小時(這是為了避免因特殊天氣而造成誤判)，這時燈一直保持臨界 滿功率亮度，當(dāng)達到客戶要求的天全黑后要求的調(diào)低亮度的時間，信息智能處理部分的單片
4機輸出的調(diào)節(jié)熒光燈亮度的模擬電壓信號下降至客戶需求的低功率亮度的電壓信號。此時智 能控制部分中的光信號采集部分采集亮度信息，當(dāng)采集到的亮度大于臨界滿功率亮度，則認 為天己亮了，單片機輸出一關(guān)閉信號至繼電器用于斷開鎮(zhèn)流器電源線，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分停止 工作，即關(guān)閉熒光燈。
本實用新型在白天時只有智能控制部分工作，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分停止工作(即為待機狀態(tài))， 此時消耗的功率極低，天黑時可自動開機，并可根據(jù)自然亮度自動調(diào)光，天全黑后，熒光燈 以臨界滿功率亮度的恒定亮度照明，到夜深時(客戶指定的某一時間)，熒光燈自動將亮度調(diào) 低，天亮后熒光燈自動關(guān)燈。具備了完整的室外公共場所照明所需的智能控制的功能，還具 有功率因素校正、異常檢測和保護等功能，可廣泛用于城市街道、廣場、廠房等公共場所需 要大功率熒光燈調(diào)光照明的場所。


圖1為大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的構(gòu)成原理框圖； 圖2為大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器智能控制部分的電路原理圖； 圖3為大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器調(diào)光鎮(zhèn)流器部分的電路原理圖。
具體實施方式

參照圖1,這是大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的構(gòu)成原理框圖。
如圖所示，大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器包括調(diào)光鎮(zhèn)流器部分和智能控制部分。 智能控制部分包括光信號采集部分和信息智能處理部分，其中光信號采集部分用于檢測檢 測點亮度強弱，其檢測信息傳送至信息智能處理部分處理，信息智能處理部分根據(jù)檢測的亮 度信息及時間與亮度的要求信息進行智能處理，輸出用于控制調(diào)光部分工作的開關(guān)控制信號 和用于調(diào)節(jié)熒光燈亮度的PWM信號，PWM信號經(jīng)RC濾波后得到調(diào)節(jié)熒光燈亮度的0. 5 5V的 模擬調(diào)光電壓信號。調(diào)光鎮(zhèn)流器部分是由EMI濾波器、整流濾波電路、功率因素校正電路和 半橋驅(qū)動與高頻逆變電路構(gòu)成。
參照圖2，這是大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器智能控制部分的電路原理圖。 智能控制部分中的光信號采集部分由串行A/D轉(zhuǎn)換器IC1 (TLC549)、光敏電阻R0、電阻R1 構(gòu)成。光敏電阻RO的阻值隨入射光的強弱而改變，入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增 大。通過光敏電阻R0和一個普通可調(diào)電阻R1串聯(lián)對五伏的電源分壓從而把光強度轉(zhuǎn)化為模擬 電壓信號，該模擬電壓信號傳送給串行A/D轉(zhuǎn)換器IC1。串行A/D轉(zhuǎn)換器IC選用TLC549，它是8 位開關(guān)電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器，8位A/D轉(zhuǎn)換器即可保證較為連續(xù)的調(diào)光效果，又可避免光信 號采集部分過于敏感而造成頻繁調(diào)光。而且TLC549輸出的是串行的數(shù)字信號，可節(jié)省單片機的I/0資源，價格也較低廉(若要提高光信號釆集部分靈敏度，可選用10位串行A/D轉(zhuǎn)換器 TLC1549)。串行A/D轉(zhuǎn)換器IC1將傳送來的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，傳送給信息智 能處理部分的核心單片機。
智能控制部分中的信息智能處理部分的核心是單片機，因所設(shè)計的智能控制部分占用單 片機的I/0資源較少，為減少電路版尺寸，選用管腳少、性價比高的單片機AT89C2051。單片 機根據(jù)所得到的光強度數(shù)字信號和預(yù)先設(shè)定的時間要求信息，按編寫好的程序進行信息處理， 得到的調(diào)光鎮(zhèn)流器開關(guān)控制信號控制繼電器，從而控制調(diào)光鎮(zhèn)流器的開關(guān)；輸出的調(diào)光PWM信 號經(jīng)RC濾波得到的模擬調(diào)光電壓信號(0.5 5V)送調(diào)光鎮(zhèn)流器模擬調(diào)光接口。
光信號采集部分中的感光器件光敏電阻RO因視環(huán)境安裝在特定部位，并可適當(dāng)調(diào)節(jié)所串 聯(lián)的電阻R1的阻值，以保證感光器件采集到信息為深夜熒光燈滿功率照明的亮度比白天正常 情況下的亮度低一些，設(shè)定正常情況下深夜熒光燈滿功率照明的亮度為臨界滿功率亮度，則 白天正常情況下的亮度因略大于熒光燈臨界滿功率亮度。
大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器智能控制部分的智能控制過程如下當(dāng)傍晚天漸暗， 實際亮度低于臨界滿功率亮度，信息智能處理部分的單片機輸出一開啟信號至繼電器用于接 通鎮(zhèn)流器電源線，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分開始工作，同時單片機根據(jù)采集亮度信息輸出對應(yīng)的調(diào)節(jié) 熒光燈亮度的PWM信號經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，用于調(diào)光部分調(diào)節(jié)熒光燈的亮度，使 燈輸出功率增大達到臨界滿功率亮度。當(dāng)天更暗時，光信號采集部分采集亮度信息指示亮度 低于臨界滿功率亮度，信息智能處理部分的單片機輸出的調(diào)節(jié)熒光燈亮度的模擬電壓信號將 逐步增大，直至燈輸出功率增大達到臨界滿功率亮度。若前面所述的天變暗是由于短暫的特 殊氣象原因造成的，而短暫的特殊氣象結(jié)束后天又會開始變亮，當(dāng)光信號釆集部分采集亮度 信息指示亮度高于臨界滿功率亮度，則逐步降低調(diào)節(jié)熒光燈亮度的模擬電壓信號，調(diào)低熒光 燈的亮度。當(dāng)熒光燈亮度調(diào)至滿功率的10%時，此時若亮度信息指示亮度仍高于臨界滿功率亮 度，則單片機輸出一關(guān)閉信號至繼電器用于斷開鎮(zhèn)流器電源線，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分停止工作， 即關(guān)閉熒光燈。若是正常天氣的天黑過程，燈輸出亮度達到臨界滿功率亮度的持續(xù)時間為一 小時，則認為天已全黑一小時(避免因特殊天氣而造成誤判)，這時燈一直保持臨界滿功率亮 度，當(dāng)達到客戶要求的天全黑后要求的調(diào)低亮度的時間，信息智能處理部分的單片機輸出的 調(diào)節(jié)熒光燈亮度的模擬電壓信號下降至客戶需求的低功率亮度的電壓信號。此時智能控制部 分中的光信號采集部分采集亮度信息，當(dāng)采集到的亮度大于臨界滿功率亮度，則認為天已亮 了，單片機輸出一關(guān)閉信號至繼電器用于斷開鎮(zhèn)流器電源線，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分停止工作，即 關(guān)閉熒光燈。為避免因偶爾臨時性的強光照射使得調(diào)光鎮(zhèn)流器過于頻繁調(diào)光，單片機可間隔 五分鐘控制光信號采集部分采集亮度信息一次，若二次采集到的采集亮度信息顯示亮度低于
6或高于臨界滿功率亮度，方可調(diào)節(jié)調(diào)光輸出信號調(diào)節(jié)熒光燈的亮度。
參照圖3，這是大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器調(diào)光鎮(zhèn)流器部分的電路原理圖。調(diào) 光鎮(zhèn)流器部分的電路包括EMI濾波器、整流濾波、功率因素校正、調(diào)光、半橋驅(qū)動和高頻逆 變等。由電感L1、電容Cl組成的ri型EMI濾波器可有效控制和減少電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的電磁干 擾，也能有效的抑制電網(wǎng)本身電磁干擾對電子鎮(zhèn)流器的影響。功率因素校正電路是基于集成 式功率因素控制器L6561的有源功率因素校正升壓型預(yù)變換電路，它比較容易實現(xiàn)較高的功 率因子，降低總諧波含量，控制各次諧波，且性能穩(wěn)定，受外界影響小。調(diào)光、半橋驅(qū)動和 高頻逆變等電路采用IR公司開發(fā)出的鎮(zhèn)流器控制芯片IR21592,它集鎮(zhèn)流器控制和半橋驅(qū)動 于一體，可實現(xiàn)平穩(wěn)的相控調(diào)光，并且還有0.5 5V的模擬調(diào)光接口，為微處理器的調(diào)光提 供了良好的的接口。 IR21592具有可設(shè)定預(yù)熱時間和預(yù)熱電流，最大和最低燈功率可調(diào)，最小 工作頻率等參數(shù)均可由外部電阻或電容來設(shè)置，還提供燈觸發(fā)失敗、燈絲失效、熱過載和欠 電壓等保護和自動重新啟動等功能。
采用IR21592設(shè)計調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，首先應(yīng)確定熒光燈的各個電氣參數(shù)。對于大功率熒 光燈，必須明確所匹配的大功率熒光燈的電氣參數(shù)有以下幾個燈絲預(yù)熱電流有效值、燈絲 預(yù)熱時間、最大燈預(yù)熱電壓、最大燈預(yù)熱電壓峰峰值、燈觸發(fā)電壓峰峰值、最大亮度和最小 亮度下的燈功率值、最大亮度和最小亮度下燈電壓的電壓峰-峰值。根據(jù)這些燈的電氣參數(shù)， 根據(jù)IR公司所給出的IR21592相關(guān)電路參數(shù)計算公式，可初步確定調(diào)光電子鎮(zhèn)流器電路各元 件的參數(shù)。再通過對實驗樣機的反復(fù)檢測、調(diào)試，則可最終確定基于IR21592大功率調(diào)光電 子鎮(zhèn)流器電路各元件的參數(shù)值。如所設(shè)計的100W節(jié)能燈的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，經(jīng)測量其燈絲 預(yù)熱電流有效值為0. 9A，經(jīng)根據(jù)IR公司所給出的IR21592相關(guān)電路參數(shù)計算公式計算及通過 實驗樣機的反復(fù)測試、調(diào)節(jié)，最確定調(diào)光電子鎮(zhèn)流器電路(圖3)中的各元件參數(shù)值。經(jīng)檢測， 該可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器可實現(xiàn)對100W大功率節(jié)能燈的平穩(wěn)調(diào)光，調(diào)光范圍5W 100W，最大輸出 功率時功率因素為0.98。 '
本實用新型所提出的大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，是一種針對公共場所照明用 的大功率熒光燈進行智能化調(diào)光的電子鎮(zhèn)流器，可根據(jù)天氣亮度的變換自動開啟或關(guān)閉熒光 燈，并進行調(diào)光；還可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間對熒光燈進行調(diào)光。但本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該明白，以上的實例僅是用來說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，對所設(shè)定的臨 界滿功率亮度、采集亮度信息的間隔時間、設(shè)定的調(diào)低熒光燈亮度的時間及功率大小等，在 不脫離后附的權(quán)利要求書所定義的精神和范圍的情況下，所做出的各種各樣的變化、替代和 添加，也應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1、一種大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征是包括調(diào)光鎮(zhèn)流器部分和智能控制部分；智能控制部分包括光信號采集部分和信息智能處理部分，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分包括EMI濾波器與整流濾波電路、功率因素校正電路和半橋驅(qū)動與高頻逆變電路；各部件的連接關(guān)系為智能控制部分輸出的調(diào)光電壓信號與調(diào)光鎮(zhèn)流器部分中半橋驅(qū)動與高頻逆變電路中的調(diào)光接口相連，信息智能處理部分輸出的開關(guān)控制信號控制繼電器，AC電源通過繼電器與調(diào)光鎮(zhèn)流器部分相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征是所述的光信號 采集部分由8位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC549和光敏電阻及其串聯(lián)分壓電阻構(gòu)成。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征是所述的信息智 能處理部分的核心所選用的單片機是AT89C2051。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征是所述的信息智 能處理部分的外圍接口電路包括繼電器及其驅(qū)動電路和P觀信號的RC濾波電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，其特征是；所述的調(diào)光鎮(zhèn) 流器部分是由經(jīng)繼電器過來的AC電源，經(jīng)EMI濾波器、整流濾波電路、功率因素校正電路 接入半橋驅(qū)動與高頻逆變電路，半橋驅(qū)動與高頻逆變電路的輸出端接大功率熒光燈。
專利摘要本實用新型提供一種適合公共場所照明用的大功率熒光燈的智能調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，它屬于照明技術(shù)中電子鎮(zhèn)流器領(lǐng)域。主要解決在公共場所照明中所用的大功率熒光燈無法根據(jù)天氣變化情況及時間要求自動開、關(guān)和自動調(diào)光。其電路包括調(diào)光鎮(zhèn)流器部分和智能控制部分。智能控制部分包括光信號采集部分和信息智能處理部分，調(diào)光鎮(zhèn)流器部分包括EMI濾波器與整流濾波電路、功率因素校正電路和半橋驅(qū)動與高頻逆變電路。此外，還提供了智能控制部分智能化控制調(diào)光鎮(zhèn)流器部分從而實現(xiàn)大功率熒光燈可根據(jù)天氣變化情況及時間要求自動開、關(guān)和自動調(diào)光的工作過程及方法。本實用新型主要用于城市街道、廣場、廠房等公共場所照明場所。
文檔編號H05B41/392GK201345774SQ20082014529
公開日2009年11月11日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者任志山 申請人:龍巖市易佰特節(jié)能照明有限公司