低输出微波照明系统和使用其的闪烁去除方法.pdf

一种低输出微波照明系统，包括：整流器，用于整流通过电源单元输入的一般AC功率，并且输出DC电压；功率因数补偿器，用于补偿通过整流器输入的DC电压的功率因数；逆变器电路单元，用于接收经功率因数补偿的DC电压，并且通过频率变化输出AC电压。可以降低在低输出产生的120Hz的纹波，并且以20KHz或更高的频率来进行驱动，以便不发生闪烁现象和可以降低设施的体积和重量。

1.  一种低输出微波照明系统，包括：
整流器，用于整流通过一电源单元输入的一般AC功率，并且输出DC电压；
功率因数补偿器，用于补偿通过整流器输入的DC电压的功率因数；和
逆变器电路单元，用于接收经功率因数补偿的DC电压，并且通过频率变化输出AC电压。

2.  按照权利要求1的系统，还包括：
磁控管驱动单元，用于变换从逆变器电路单元输入的AC电压并产生磁控管灯丝电流和高电平电压；和
磁控管，被从所述磁控管驱动单元输出的所述高电平电压和电流点亮。

3.  按照权利要求1的系统，其中功率因数补偿器包括：
PFC控制器，用于输出控制信号以通过经由整流器输入的整流信号进行功率因数补偿；和
PFC电路单元，用于接收控制信号和补偿通过整流器输入的DC电压的功率因数。

4.  按照权利要求1的系统，其中所述逆变器电路单元包括：
半桥型逆变器单元，用于接收从功率因数补偿器输出的DC电压，改变DC电压的频率，并且输出相应的AC电压；和
逆变器驱动单元，用于输出转换控制信号以控制半桥型逆变器单元的转换。

5.  按照权利要求1的系统，其中所述功率因数补偿器包括：
线圈、整流二极管和平滑电容器，用于将整流的DC电压转换为PFC输出电压；
反馈检测器，用于将PFC输出电压分布到两个电阻器，并且输出反馈电压；
PFC控制器，用于从所述两个电阻器的连接点接收反馈电压，并且输出用于调整PFC输出电压的功率因数的控制信号；和
MOSFET单元，用于通过栅极接收从PFC控制器输出的控制信号并且执行通/断。

6.  按照权利要求1的系统，其中所述逆变器电路单元包括：半桥型逆变器，它具有两个MOSFET，并在MOSFET的漏极和源极之间插入二极管。

7.  按照权利要求1的系统，其中所述逆变器电路单元在预定的频率被驱动，最好在20KHz或更高的频率被驱动。

8.  一种使用低噪声微波照明系统的闪烁去除方法，包括：
整流一般的AC电源，并且输出DC电压；
通过用于改善功率因数的PFC电路增加DC电压以降低纹波；
接收DC电压，通过半桥改变DC电压的频率，并且输出AC电压；以及
接收AC电压并驱动磁控管。

9.  按照权利要求8的方法，其中通过使用PFC电路来降低120Hz的纹波，并且通过使用半桥逆变器以20KHz或更高的频率驱动微波照明系统。

10.  按照权利要求8的方法，其中输入到磁控管的波形是这样的波形，其中高频带的正弦波高频分量已经被加到方波低频上。

低输出微波照明系统和使用其的闪烁去除方法
技术领域
本发明涉及一种微波照明系统，具体涉及能够通过去除在低输出产生的闪烁现象来增强系统的稳定性的低输出微波照明系统，及使用所述低输出微波照明系统的闪烁去除方法。
背景技术
近来，使用微波的照明系统已经被开发，并且由于其长使用期限和良好的照明特性而越来越多地被使用。
图1是示出使用微波的传统照明系统的结构的示意方框图。
如图1所示，使用微波的照明系统包括：磁控管10，用于产生微波；谐振器30，其中具有无电极的灯泡20，用于谐振从磁控管10提供的微波，并且具有网格形式，以便当灯泡将微波能量转换为光时，被转换的光可以最大地向外发放；波导40，用于将从磁控管10产生的微波引导到谐振器30；高电平电压产生器50，用于从外部来源接收功率，将其提高到高电平电压，并且将所述高电平电压提供到磁控管10；冷却单元70，用于冷却磁控管10和高电平电压产生器50以便防止它们由于自生的热量而过热；控制器60，用于控制将高电平电压施加到磁控管的高电平电压产生器50，并且控制冷却单元70的操作；冷却完成存储单元80，用于存储是否已经完成了冷却。
现在说明如上所述构造的使用微波的传统照明系统的操作。
首先，高电平电压产生器50接收从控制器60输出的驱动信号，提高从外部来源输入的AC功率，并且向磁控管10提供被提高的高电平电压的AC功率。
其后，磁控管10通过从高电平电压产生器50输出的高电平电压而振荡，并且通过波导40将具有极高频率的微波集中到谐振器30中的无电极灯泡20。因此，无电极灯泡20吸收微波能量以产生光。此时，当驱动高电平电压产生器50时，控制器60驱动冷却单元70来冷却高电平电压产生器50、磁控管10和无电极灯泡20，以便防止高电平电压产生器50和磁控管10由于自热而过热。
为了激励在断开(OFF)状态中的灯，无电极灯泡20应当被足够地冷却以重新点亮灯。因此，在关断灯后，冷却单元70工作预定的时间以足够地冷却无电极灯泡20，冷却完成状态被记录到冷却完成存储单元80中，然后停止驱动冷却单元70。
其后，当重新激励灯时，控制器60读取冷却完成存储单元80的内容，如果已经完成了冷却，则控制器60重新激励灯，否则，控制器驱动冷却单元70达到预定的时间，然后重新激励灯。
上述的微波照明系统使用线性高电平电压变压器以便驱动磁控管。
图2是按照传统技术使用线性高电平电压变压器的高电平电压产生器的电路图，图3是示出传统的微波照明系统的输出波形的示意图。
如图2所示，在传统的微波照明系统中，通过由施加到线性高电平电压变压器的初级的电压产生的次级电压来点亮无电极灯泡。但是，如果一般的AC功率被提高到高于预定的电压，则功率因数降低而提高电路的噪声和负载，导致系统的稳定性的降低。
即，如图3所示，当在放电管中在等离子体状态下以120Hz的正弦低频输入电流点亮低输出灯时，灯功率的瞬时值定期地改变，导致在放电管中的温度变化波动，产生光源闪烁的闪烁现象。因此，光系统的使用期限被缩短，产生波动(ripple)而导致不稳定照明和使得照明系统的效率变差。另外，因为线性高电平电压变压器的体积大并且重量大，因此增加了设施(即照明系统)构造的成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种低输出微波照明系统，及使用所述低输出微波照明系统的闪烁去除方法，它能够通过使用功率因数补偿电路和反相变压器来去除低输出产生的闪烁现象而增强系统的稳定性。
为了实现这些和其他优点和按照本发明的目标，如在此实现和广泛描述那样，提供了一种低输出微波照明系统，包括：整流器，用于整流通过电源单元输入的一般AC功率，并且输出DC电压；功率因数补偿器，用于补偿通过整流器输入的DC电压的功率因数；逆变器电路单元，用于接收经功率因数补偿的DC电压，并且通过频率变化输出AC电压。
为了实现上述目的，也提供了一种使用低噪声微波照明系统的闪烁去除方法，包括：整流一般的AC电源，并且输出DC电压；通过用于改善功率因数的PFC电路增加DC电压以降低纹波；接收DC电压，通过半桥改变DC电压的频率，并且输出AC电压；接收AC电压并且驱动磁控管。
通过下面参照附图详细说明本发明，本发明的上述和其他目的、特点、方面和优点将会变得更加清楚。
附图说明
附图被包括来提供对本发明的进一步的理解，在此被并入并且构成本说明书的一部分，所述附图图解了本发明的实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
在附图中：
图1是按照传统技术使用微波的照明系统的结构地示意方框图；
图2是按照传统技术使用线性高电平电压变压器的高电平电压产生器的电路图；
图3是示出传统的微波照明系统的输出波形的示意图；
图4是示出按照本发明的微波照明系统的结构的方框图；
图5是按照本发明的微波照明系统的电路图；
图6是示出按照本发明的微波照明系统的驱动单元的输出波形的示意图。
具体实施方式
现在详细说明本发明的优选实施例，其示例被图解在附图中。
图4是示出按照本发明的微波照明系统的结构的方框图。
如图4所示，本发明的低输出微波照明系统包括：整流器200，用于整流通过电源单元100输入的一般AC功率，并且输出DC电压；功率因数补偿器300，用于补偿通过整流器200输入的DC电压的功率因数；逆变器电路单元400，用于接收经功率因数补偿的DC电压，并且通过频率变化来输出AC电压；磁控管驱动单元500，用于变换从逆变器电路单元400输入的AC电压，并且产生磁控管灯丝电流和高电平电压；磁控管600，通过从磁控管驱动单元500输出的高电平电压和电流被点亮。
功率因数补偿器300包括：PFC控制器320，用于输出控制信号以通过经由整流器200输入的整流信号进行功率因数补偿；PFC电路单元310，用于在接收到控制信号时补偿通过整流器200输入的DC电压的功率因数。
逆变器电路单元400包括：半桥型逆变器410，用于接收从功率因数补偿器300输出的DC电压，改变其频率，并且输出相应的AC电压；逆变器驱动单元420，用于输出转换控制信号以控制半桥型逆变器410的转换。
图5是按照本发明的微波照明系统的电路图。
现在参照图5来说明包括功率因数补偿器300和逆变器电路单元400的所述微波照明系统的结构。
首先，功率因数补偿器300包括：线圈L1、整流二极管D1和平滑电容器C2，用于将整流的DC电压转换为PFC输出电压；反馈检测器340，用于将PFC输出电压分布到两个电阻器R2和R3，并且输出反馈电压；PFC控制器320，用于从两个电阻器R2和R3的触点接收反馈电压，并且输出用于调整PFC输出电压的功率因数的控制信号；MISFET单元330，具有用于接收从PFC控制器320输出的控制信号并且执行通/断的栅极端、连接到线圈L1的触点和整流二极管D1的漏极端。
如果电路被构造使得按照输入的DC电压而将反馈电压设置为不同，则可以按照PFC控制器向MOSFET单元施加不同的控制信号。因此，功率因数补偿器310可以输出不同的PFC输出电压。
逆变器电路单元400包括：半桥型逆变器410，具有两个MOSFET，每个具有在漏极和源极之间的二极管；逆变器驱动单元420，用于输出转换控制信号以控制半桥型逆变器410的转换。
半桥型逆变器410包括两个MOSFET，即Q2和Q3的转换单元，并且在这个方面，因为二极管被插入到MOSFET的漏极和源极之间，因此存在四个功率半导体开关。因此，按照MOSFET的Q2和Q3的控制方法来确定AC输出电压的形式。
现在详细说明如上所述构造的微波照明系统的操作。
首先，整流器200整流通过功率源单元100输入的一般AC功率，并且向PFC电路单元310施加对应的DC电压。
整流的DC电压通过PFC电路单元310的线圈L1被施加到MOSFET单元330和整流二极管D1。因此，整流二极管D1的输出功率被平滑电容器C2平滑，并且被转换为DC输出电压(Vout)，即PFC输出电压。在此，PFC控制器320向PFC电路单元310的MOSFET单元330施加控制信号，用于通过经由整流器200输入的整流信号来补偿DC电压的功率因数。
因此，如果MOSFET单元330是接通(ON)状态，则输入的DC电压的能量被累积在线圈L1，而如果MOSFET单元330处于断开(OFF)状态，则在线圈L1累积的能量与输入的DC电压叠加，被整流二极管D1整流并且通过平滑电容器C2输出为DC输出电压。因此，可以获得比输入的DC电压高的DC输出电压。
其后，PFC电路单元310向半桥型逆变器410施加经功率因数补偿的高电平DC输出电压。
在从PFC电路单元310接收到DC电压时，半桥型逆变器410改变其频率和对应的AC电压。即，为了向灯提供通过将高频带的正弦波高频分量加到方波低频而获得的波形，半桥型逆变器410通过逆变器驱动单元420的转换控制信号从PFC输出电压产生AC输出电压，并将其提供给磁控管驱动单元500。
另外，通过使用LCC谐振网络，半桥型逆变器共同担当耦合和谐振的角色或在照明前和后的角色，并且在20KHz或更高的频率被驱动以去除纹波(ripple)。
最后，磁控管驱动单元500变换从半桥型逆变器410输入的AC电压，并且将次级磁控管灯丝电流和高电平电压施加到磁控管(MGT)600以点亮灯。此时，如图6所示，微波照明系统的驱动单元的输出值与传统技术相比较具有大大降低的纹波，以便产生高电平电压。
总之，当通过将高频带的正弦波高频分量加到方波低频而获得的波形被施加到灯时，温度由于表层效应(skin effect)而变得恒定，使得在放电管中的压力恒定。因此，不发生闪烁现象，因此提高了灯的效率，并且可以延长灯的使用期限。
如上所述，本发明的低输出微波照明系统具有下列优点。
即，例如，首先，可用使用PFC电路来降低120Hz的纹波，并且因为使用半桥型逆变器来以20KHz或更高的频率来驱动所述微波照明系统，因此不发生闪烁现象。
另外，因为使用利用半导体器件的PFC电路和半桥电路，因此与使用传统的线性高电平电压变压器相比较降低了其体积和重量。
由于本发明可以在不脱离其精神和必要特性的情况下以几种形式来实现，因此也应当明白，上述的实施例不被前述说明的任何细节限制，除非另外指定，而是应当在所附的权利要求限定的精神和范围内广义地理解，因此落入权利要求的边界或这样的边界的等同物内的所有改变和修改意欲被所附的权利要求包括。