[发明专利]具有无源功率因数校正的电子镇流器

说明书

技术领域

公开的实施例的方面大体上涉及电气照明并且特别涉及具有功率因数校正的电子镇流器。

背景技术

气体放电灯属于一类电气照明或光发生装置，其通过使电流传递通过灯内的气体或蒸汽而产生光。蒸汽中的原子从电流吸收能量并且将吸收的能量作为光释放。较广泛使用的气体放电灯的类型中的一个是荧光灯，其常常在办公楼和家中使用。荧光灯含有汞蒸汽，其原子在不可见的低波长紫外区中发射光。紫外辐射由设置在灯管内部上的磷吸收，从而使磷发光，由此产生可见光。

荧光灯展现出称为负阻的现象，其是增加的电流流量使灯的电阻减小的状况。如果仅电压源用于驱动荧光灯，该负阻特性导致不稳定的状况，其中灯电流迅速增加到将损坏灯的水平。从而，需要从可以控制灯电流的电源驱动荧光灯。尽管使用直流电（DC）来驱动荧光灯是可能的，实际上，典型地使用交流电（AC），因为其较容易供应得起并且较高效地控制灯电流。用于驱动荧光灯的电流控制电路大体上称为镇流器电路或“镇流器”。实际上，术语镇流器常常用于指整个荧光灯驱动电路，而不只是电流限制部分。

各种质量度量可用于评估镇流器电路的操作。功率因数表现为电路中流到负载的有功功率与输送的视在功率之间的比率。纯电阻性负载具有单位或一的功率因数。例如用于驱动气体放电灯的电子镇流器等非线性电路的效率不太高并且具有零与一之间的功率因数。较高的功率因数（即，较接近一的数字）代表较好的功率因数。

正弦输入电力的失真可以导致在基本电力频率上施加较高谐波频率。这些较高谐波从输入抽取能量而不向负载输送有用功率。测量电路的总谐波失真（THD）（通常表示为基本频率幅度的百分比）在较低的THD可取的情况下提供另一个有用的效率度量。

例如由镇流器电路中的不连续形成的电流尖峰等大的瞬变电流可能不利地影响气体放电灯的操作和寿命。这些瞬变电流的度量是峰值电流与平均电流的比率并且称为电流波峰因数或就是波峰因数（CF），其中较低的CF较可取。

早期的气体放电照明组件使用磁性镇流器电路来控制灯电流。然而，与期望的相比，这些电路通常尺寸大、成本高并且具有较低的效率。随着对高效且紧凑的照明产品的需求的增长，例如在住宅照明应用中广泛使用的紧凑型荧光灯（CFL），不同的电子镇流器拓扑被引入并且正逐渐取代较旧款的磁性镇流器。可以使用具有两个或三个功率级（通常包括一个或两个开关调节器级）的多级电子镇流器拓扑，其具有良好效果但可能设计复杂并且具有较高的成本。这些配置典型地具有独立的开关调节器级，用于提供有源功率因数校正，以及具有谐振逆变器级来产生灯电力。PFC级可集成到逆变器级来降低成本，但所得的镇流器具有比期望的THD高的THD。另一个方法是在全波整流器和逆变器之间包括填谷电路用于提供无源PFC。遗憾地，该方法也产生比期望的THD高的THD并且可能具有高的CF，其不利地影响灯寿命。