專利名稱：一種負(fù)阻補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種負(fù)阻電路，屬于燈具電源技術(shù)領(lǐng)域。它用于節(jié)能燈、LED燈具調(diào)光時(shí)作負(fù)阻補(bǔ)償，解決了節(jié)能燈、LED燈具調(diào)光范圍窄、燈具低照度時(shí)調(diào)光出現(xiàn)閃爍等問題。
背景技術(shù)：
節(jié)能燈現(xiàn)已普及應(yīng)用，LED燈具是新型綠色照明電光源，對(duì)這些光源也有調(diào)節(jié)光照度的要求。以往白熾燈調(diào)光幾乎全部采用“晶閘管調(diào)光器”。這種晶閘管調(diào)光器可視作二端器件，與白熾燈相串聯(lián)接入220V交流市電，它利用相位控制技術(shù)，改變工頻交流電的導(dǎo)通角，也就改變了工頻交流電輸出電壓的有效值，有效值越高白熾燈越亮，以此實(shí)現(xiàn)調(diào)光。這種晶閘管調(diào)光器技術(shù)成熟、價(jià)格低廉，使用非常廣泛。節(jié)能燈、LED燈具替代白熾燈之后，以往的晶閘管調(diào)光器用于這些燈具卻成了問題，不僅調(diào)光范圍變窄，也就是光照度改變范圍小，低照度時(shí)閃爍嚴(yán)重。很多世界級(jí)的大公司對(duì)此進(jìn)行了研究，也開發(fā)出了新的集成電路，但電路復(fù)雜，成本高難推廣；再者晶閘管調(diào)光器生產(chǎn)廠家眾多，電路也不盡相同，雖說大公司開發(fā)出了新的集成電路，但并不都能適應(yīng)眾多生產(chǎn)廠家的晶閘管調(diào)光器。

發(fā)明內(nèi)容
LED燈具產(chǎn)品需要低壓直流供電，所需功率數(shù)瓦到數(shù)十瓦不等，通常采用開關(guān)電源技術(shù)，電路為單端反激拓?fù)湫问?，?20V交流市電變換為低壓直流恒流源點(diǎn)亮LED。這個(gè)變換器以下簡稱為“LED恒流源”，可以把它看成一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)輸入端為220V交流市電，兩個(gè)輸出端接LED燈具；節(jié)能燈則采用電子鎮(zhèn)流器技術(shù)供電，通常燈管和電子鎮(zhèn)流器已組裝成為一體，將其燈頭接通220V交流市電即可點(diǎn)亮。本發(fā)明受到白熾燈調(diào)光原理的啟示，設(shè)計(jì)了一款負(fù)阻電路，工藝上可將負(fù)阻電路封裝成小模塊當(dāng)成一個(gè)器件來使用，或是把這個(gè)負(fù)阻電路和“LED恒流源”設(shè)計(jì)在同一塊印刷電路板上，做成一體。這個(gè)“負(fù)阻模塊”可視作二端器件，應(yīng)用時(shí)無須區(qū)分正負(fù)極，將它與LED恒流源的輸入端并聯(lián)起來，再與晶閘管調(diào)光器相串聯(lián)接入220V交流市電，如同附1所示，該圖是LED燈具調(diào)光方案的方框圖。所謂“負(fù)阻模塊”，就是加在其上的電壓越高，流過其中的電流越小，與常用電阻的特性恰恰相反。給LED燈具供電的電壓低于其工作電壓閥值時(shí)，LED是點(diǎn)不亮的，流過LED的電流為零，相當(dāng)于負(fù)載斷開，節(jié)能燈也是如此。如果沒有并聯(lián)負(fù)阻模塊，相當(dāng)于220V交流市電沒有通路，由于晶閘管調(diào)光器是串聯(lián)在220V交流市電中的，造成晶閘管調(diào)光器工作失常；而白熾燈是個(gè)純電阻，即便電壓很低，220V交流市電回路也是通的，不會(huì)造成晶閘管調(diào)光器工作失常，所以白熾燈調(diào)光調(diào)得好。并聯(lián)負(fù)阻模塊后，相當(dāng)于220V交流市電回路有了一個(gè)假負(fù)載，當(dāng)然這個(gè)假負(fù)載耗電越小越好。經(jīng)過晶閘管調(diào)光器調(diào)節(jié)后，當(dāng)交流電輸出有效值較高時(shí)，LED燈具工作正常，希望流過這個(gè)假負(fù)載的電流很小，甚至為零更好；而希望交流電輸出有效值在低于LED燈具工作電壓閥值時(shí)這個(gè)假負(fù)載的仍有很小的電流流過，起到一個(gè)“補(bǔ)償”作用，保持220V交流市電回路通暢。按照這樣的思路，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一款負(fù)阻電路，成本低廉，易推廣應(yīng)用，下文將詳細(xì)敘述這款負(fù)阻電路是如何工作的。解決了 LED燈具的調(diào)光問題，也就相應(yīng)解決了節(jié)能燈的調(diào)光問題。采用“晶閘管調(diào)光器”對(duì)節(jié)能燈、LED燈具調(diào)光，并聯(lián)負(fù)阻模塊以后，帶來了很好的效果，光照度改變范圍大，調(diào)低照度燈具也不會(huì)出現(xiàn)閃爍。配合好LED恒流源的的設(shè)計(jì)，LED燈具可以達(dá)到白熾燈調(diào)光效果。


圖1是LED燈具調(diào)光方案的方框2以虛線框4取代了圖1中方框2的負(fù)阻模塊，虛線框4內(nèi)是一種用于市電交流電的負(fù)阻模塊的具體電路。圖3表示市電經(jīng)過晶閘管調(diào)光器調(diào)節(jié)后輸出的電壓波形，是個(gè)“缺角正弦波”，切除了前端部分正弦波，其中u為交流電的瞬時(shí)值，Um和-Um為交流電壓的正、負(fù)峰值，on為交流電的相角。圖4表示“缺角正弦波”整流后的電壓波形，其中u為交流電的瞬時(shí)值，Um為交流電的峰值，U為平均值，為交流電的相角。圖中的各序號(hào)表不的含義為:(I)晶閘管調(diào)光器⑵負(fù)阻模塊(3) LED 恒流源
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例來解釋附圖和說明本發(fā)明的發(fā)明所在。圖2虛線框4內(nèi)是一種負(fù)阻模塊的具體電路。VCl是整流橋，其一個(gè)交流輸入端
(6)連接在220V市電的一端，市電的另一端串入晶閘管調(diào)光器(I)后，與VCl的另一輸入端
(7)連接。在晶閘管調(diào)光器(I)的作用下，整流橋VCl輸入的交流電壓有效值可調(diào)，則VCl整流后輸出的直流電壓的平均值可調(diào)。但輸入電壓波形已不是完整的正弦波，而是缺了一塊的“缺角正弦波”，如圖3表示的那樣，VCl將這樣波形的電壓整流，圖4表示整流后的波形，其中u為交流電的瞬時(shí)值，Um, -Um為交流電壓的正、負(fù)峰值，U為平均值，為交流電的相角。再經(jīng)過電解電容Cl濾波，得到一個(gè)平均值為U的直流電壓輸出，⑶為正極，(10)為負(fù)極。將NPN三極管Vl與NPN三極管V3組成復(fù)合管V (即V3的發(fā)射極接Vl的基極，V1、V3的集電極互連作為復(fù)合管V的集電極，Vl的發(fā)射極的作為復(fù)合管V的發(fā)射極，V3的基極作為復(fù)合管V的基極)，復(fù)合管V的集電極與電阻Rl的相連，Rl的另一端與直流電壓的正極(8)相連接，復(fù)合管V的發(fā)射極與電阻R2的一端、電阻R3的一端相連接于(9)點(diǎn)，R2的另一端接直流電壓的負(fù)極(10)，R3的另一端與NPN三極管V2的基極、電阻R4的一端、電容C2的一端相連接于(11)點(diǎn)，C2的另一端連接到直流電壓的負(fù)極(10)，R4的另一端與穩(wěn)壓管VDl的正極串聯(lián)，VDl的負(fù)極連接到直流電壓的正極(8)，復(fù)合管V的基極與V2的集電極、電阻R5的一端相連接于(12)點(diǎn)，電阻R5的另一端也連接到直流電壓的正極(8)，V2的發(fā)射極也連接到直流電壓的負(fù)極(10)。增加電容C2，可提高電路的穩(wěn)定性。 工作時(shí)，復(fù)合管V經(jīng)電阻R5提供基極電流，電阻Rl、復(fù)合管V和電阻R2流過電流，在R2上建立起電壓，該電壓通過電阻R3向三極管V2提供基極電流，V2流過電流，旁路掉復(fù)合管V的部分基極電流，復(fù)合管V的導(dǎo)通程度下降，流過復(fù)合管V的電流隨之減小，使得電阻R2上的電壓降低，驅(qū)動(dòng)三極管V2的基極電流隨之減小，V2的導(dǎo)通程度下降，流過電流減小，即是較少掉分流復(fù)合管V的基極電流，復(fù)合管V的導(dǎo)通程度增大……，如此反饋達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。這個(gè)電路中，如果沒有穩(wěn)壓管VDl、電阻R4兩個(gè)元件，組成復(fù)合管V的三極管V1、V3和三極管V2始終工作在線性放大區(qū)，流過復(fù)合管V的電流與流過V2的電流之和基本恒定，不隨外加電壓的大小變化。適當(dāng)選取Rl R5的阻值，使流過復(fù)合管V的電流與流過V2的電流之和在IOmA以內(nèi)。加入穩(wěn)壓管VD1、電阻R4兩個(gè)串聯(lián)元件的支路后，在(8)、(10)兩端電壓較低的情況下，穩(wěn)壓管VDl不能被擊穿，VD1、電阻R4這條支路不通，相當(dāng)于沒有穩(wěn)壓管VD1、電阻R4兩個(gè)元件；在(8)、(10)兩端電壓較高超過VDl穩(wěn)壓值的情況下，穩(wěn)壓管VDl被擊穿，通過電阻R4也向三極管V2提供基極電流，使V2導(dǎo)通程度增大，多分流掉一些復(fù)合管V的基極電流，流過復(fù)合管V的電流隨之減小，使電路自身耗電下降；當(dāng)(8)、(10)兩端電壓足夠高時(shí)可使三極管V2飽和導(dǎo)通，這時(shí)V2的集電極-發(fā)射極之間的飽和壓降很小，低于復(fù)合管V的基極-發(fā)射極之間的正向壓降，關(guān)斷復(fù)合管V，流過的電流僅僅是三極管V2的飽和電流，電路自身耗電下降到最低。以上分析說明，本電路外加電壓越大，流過的電流越小，即電路的阻抗越大，是一個(gè)典型的負(fù)阻電路。本電路的啟動(dòng)電壓低，這就保證了在晶閘管調(diào)光器的作用下，輸出的平均電壓低的情況下也能提供一個(gè)假負(fù)載電流，維持了 220V交流市電通路，晶閘管調(diào)光器不
會(huì)工作失常。綜上所述，本發(fā)明的特征是:1，把一個(gè)具有負(fù)阻特性的模塊作為假負(fù)載與LED恒流源的輸入端相并聯(lián)，或與節(jié)能燈相并聯(lián)，再串聯(lián)晶閘管調(diào)光器接入交流市電，可較好地實(shí)現(xiàn)LED燈具或節(jié)能燈調(diào)光，這個(gè)負(fù)阻模塊可視作一個(gè)二端器件，無極性之分。2，這個(gè)負(fù)阻模塊的電路具體是:整流橋VCl兩個(gè)交流輸入端即是負(fù)阻模塊的兩個(gè)端子，電解電容Cl接在VCl輸出直流電壓的正、負(fù)極兩端^fNPN三極管Vl與NPN三極管V3組成復(fù)合管V，復(fù)合管V的集電極與電阻Rl的一端相連，Rl的另一端與直流電壓的正極
(8)相連接，復(fù)合管V的發(fā)射極與電阻R2的一端、電阻R3的一端相連接，R2的另一端接直流電壓的負(fù)極(10)，R3的另一端與NPN三極管V2的基極、電阻R4的一端、電容C2的一端相連接，C2的另一端連接到直流電壓的負(fù)極(10)，R4的另一端與穩(wěn)壓管VDl的正極相連接，VDl的負(fù)極連接到直流電壓的正極⑶，復(fù)合管V的基極與V2的集電極、電阻R5的一端相連接，電阻R5的另一端連接到直流電壓的正極(8)，V2的發(fā)射極連接到直流電壓的負(fù)極
(10)。以上所述， 僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施范例而已，并非對(duì)發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燈具調(diào)光負(fù)阻補(bǔ)償電路，其特征在于:以該電路制作的負(fù)阻模塊可視作一個(gè)二端器件，無極性之分，使用時(shí)與LED恒流源的輸入端相并聯(lián)，或與節(jié)能燈相并聯(lián)，再串聯(lián)晶閘管調(diào)光器接入交流市電；
2.如權(quán)利要求1所述的燈具調(diào)光負(fù)阻補(bǔ)償電路，其特征在于:這個(gè)負(fù)阻補(bǔ)償電路具體是:整流橋VCl兩個(gè)交流輸入端即是負(fù)阻模塊的兩個(gè)端子，電解電容Cl接在VCl輸出直流電壓的正、負(fù)極兩端；將NPN三極管Vl與NPN三極管V3組成復(fù)合管V，復(fù)合管V的集電極與電阻Rl的一端相連，Rl的另一端與直流電壓的正極(8)相連接,復(fù)合管V的發(fā)射極與電阻R2的一端、電阻R3的一端相連接，R2的另一端接直流電壓的負(fù)極(10)，R3的另一端與NPN三極管V2的基極、電阻R4的一端、電容C2的一端相連接，C2的另一端連接到直流電壓的負(fù)極(10)，R4的另一端與穩(wěn)壓管VDl的正極相連接，VDl的負(fù)極連接到直流電壓的正極(8)，復(fù)合管V的基極與V2的集電極、電阻R5的一端相連接，電阻R5的另一端連接到直流電壓的正極(8)，V2的發(fā)射極連接到直流電壓的負(fù)極(10)。
全文摘要
用戶對(duì)節(jié)能燈，LED燈具這些光源也有調(diào)節(jié)光照度的要求。以往白熾燈調(diào)光普遍用的“晶閘管調(diào)光器”技術(shù)成熟、價(jià)格低廉，但用于節(jié)能燈、LED燈具調(diào)光則使光照度改變范圍變窄，低照度時(shí)閃爍嚴(yán)重。本發(fā)明研發(fā)的負(fù)阻電路可制成小模塊，與燈具的輸入端并聯(lián)，再串聯(lián)晶閘管調(diào)光器接入交流市電，相當(dāng)于220V交流市電回路有了一個(gè)假負(fù)載，交流電輸出有效值在低于燈具工作電壓閥值時(shí)這個(gè)假負(fù)載仍有很小的電流流過，起到一個(gè)“補(bǔ)償”作用，保持220V交流市電回路通暢，解決了節(jié)能燈、LED燈具調(diào)光范圍窄、低照度時(shí)調(diào)光出現(xiàn)閃爍等問題，可以達(dá)到白熾燈調(diào)光效果。這個(gè)負(fù)阻模塊可視作一個(gè)二端器件，無極性之分，成本低廉。
文檔編號(hào)H05B37/00GK103179712SQ201110441778
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者何曙光 申請人:何曙光