[發明專利]亮度可調型節能燈的高功率因數鎮流器

無效

• 申請號: 200810135148.0
• 申請日: 2008-08-13
• 公開（公告）號: CN101652015A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 安德魯·鮑拜爾
• 申請（專利權）人: 安德魯·鮑拜爾
• 主分類號: H05B41/38
• 分類號: H05B41/38;H05B41/295
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃 威

技術領域

本發明涉及由交流電力線供電的單級電子能量變換器，其在輸出端可以為照明度恒定或可調的氣體放電燈之類的負載供電。

背景技術

電子能量變換器，有時被稱作“開關電源”，需要直接運行在交流供電線路。針對受用電設備影響的電能質量，電力公司為這些用電設備中的特定類型制定了技術要求。

作為用電設備之一，該電子鎮流器大量應用于照明燈。通常對于電能質量而言，為了滿足工業技術要求，電子鎮流器必須滿足兩個基本技術條件：(i)從供電線路獲取功率時，功率因數(PF)至少為0.9，(ii)從供電線路獲取電流時，總諧波失真(THD)小于33％(根據美國國家標準協會)。

電子鎮流器必須滿足與燈載荷的兼容性相關的其它技術要求。它所提供的電燈電流波峰系數小于1.7，這里波峰系數等于燈的電流峰值與有效(RMS)值的比值。這與電燈電流大小的最大容許幅度相關，它是導致光線閃爍發光效率低的原因，其中的發光效率用消耗每瓦電能所產生的光的流明度來表示。理想的是，電力線提供電壓的整個周期中給電燈負載所加的功率為恒定功率。最近預計，電子鎮流器可望操作照明度恒定或可調的燈，所采用的方式類似于采用普通線路電壓相控調光器對普通白熾燈的亮度進行調整。此外，市場要求電子鎮流器有極低的起動電流，防止功率開關觸點過早失效，并使鎮流器號碼(數目)最大化，其中鎮流器可以與單熔絲配電支路相連，而不必對熔絲過高定額。

為了將低頻電力線交流電壓(120V/60赫茲或220V/50赫茲)轉換為高頻(一般從10千赫茲到100千赫茲)交流電壓或電流源，人們必須將電力線信號整流為直流電壓，隨后該直流電壓由開關晶體管轉換為高頻電源。

傳統的脫機整流器都在二極管整流器以外設一電容性平滑濾波器。整流輸出高于濾波電容器電壓期間以及所述電容器充電期間，所述濾波電容器會引起電流波形的諧波畸變。如果采用大電容器，充電時間或導電角非常小，并且所有所需的電荷必須在短期內存入到電容器中，這導致從整流電源中輸出較大的電流。這些電流尖脈沖會使電源諧波含量增加，并且當許許多多鎮流器從電力線受電工作時，所增加的諧波畸變就會使供電中的功率因數降低。這種情況，不僅電力供應部門不能接受，而且還會干擾其它電氣設備。

改善功率因數的方法包括被動式的波形整形方法。這些方法之一在授予BOBEL的美國專利5,150,013中有敘述。該方法要求電感器按與電容器諧振的模式運行，并且當電力線頻率是60赫茲時，諧振頻率大約為180赫茲。這是比較廉價并可靠的方法。然而所述電感器大小必須足夠。

使用存儲轉換原理是眾所周知的，其中為了使濾波電容器在較寬的導電角范圍內充電，對電感器進行高頻控制。可是，該系統需要用于存儲變換器(也稱作“升壓轉換器”)的控制電路，以調整存儲電感器中的能量釋放。存儲轉換原理的這種應用要求附加的噪聲過濾，因為開關裝置會產生大量的噪音。所述電路非常復雜、昂貴。此外，為了將直流電壓源轉換為高頻交流電壓或電流源，第二級變換器是必需的。該類型電路在授予Herfurth的美國專利5,049,790中有描述。

使用單級變換器也是眾所周知的，其從正弦電力線電源中獲取近似正弦電流并將高頻電流傳給燈載荷。依據該原則，即采用能夠存放和釋放能量的諧振振蕩電路，部分諧振能量從變換器的輸出端改道到輸入端。這種方法會在振蕩電路中產生較大的環流，從而在變換器內部產生大量的功率散失。下列專利描述的單級變換器中，有部分能量從變換器的輸出端改道到輸入端，并呈現大量的功率耗散。

美國專利編號???????????????????????????專利權人

4,017,785………………………………………Perper

4,109,307………………………………………Knoll

4,642,745………………………………………Steigerwald等

4,782,268………………………………………Fahnrich等

4,808,887………………………………………Fahnrich等

4,985,664………………………………………Nilssen

4,954,754………………………………………Nilssen

5,010,277………………………………………CourierdeMere

5,134,556………………………………………CourierdeMere