專利名稱：高強(qiáng)度放電燈的自動(dòng)循環(huán)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)領(lǐng)域是照明控制，特別是高強(qiáng)度放電(HID)燈的自動(dòng)循環(huán)控制。
然而，在很多應(yīng)用中使HID燈長(zhǎng)時(shí)間工作而不將其關(guān)閉。每周至少關(guān)閉一次HID燈是燈的最終用戶的責(zé)任，不管是人工關(guān)閉或是通過(guò)燈座外的自動(dòng)樓宇控制系統(tǒng)來(lái)關(guān)閉。由于或是不知道或是疏忽，該要求并不是總能滿足的。一些應(yīng)用中，在給定區(qū)域一次關(guān)閉所有的燈是不可能或不期望的。這會(huì)導(dǎo)致照明系統(tǒng)的非正常運(yùn)行以及使燈處于持續(xù)打開(kāi)狀態(tài)。
如果不定期關(guān)閉燈，弧光燈管的破裂可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。該破裂會(huì)損壞燈座和其周?chē)h(huán)境，如果燈在沒(méi)有保護(hù)措施的燈座上運(yùn)行，甚至可能造成人身危險(xiǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制。
本發(fā)明的另一方面是提供集成到HID燈系統(tǒng)的HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制。
本發(fā)明的又一方面是提供具有不同定時(shí)的HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制，以使HID燈組中交錯(cuò)循環(huán)。
本發(fā)明的再一方面是提供當(dāng)已經(jīng)具有循環(huán)時(shí)避免不必要循環(huán)的HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制。
附圖簡(jiǎn)述與附圖相結(jié)合，從下述的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。詳細(xì)描述和附圖只是本發(fā)明的例示，而不是限制由所附的權(quán)利要求書(shū)和其等同物所定義的本發(fā)明的范圍。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明制造的HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制流程圖。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明制造的使用電子HID鎮(zhèn)流器的HID燈系統(tǒng)的示意圖。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明制造的使用電磁鎮(zhèn)流器的HID燈系統(tǒng)的示意圖。
圖4提供了圖3中控制電路細(xì)節(jié)的示意圖；圖5表示圖4中控制電路的一些波形的時(shí)序圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述本發(fā)明HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制的作用是通過(guò)在操作燈的鎮(zhèn)流器內(nèi)“預(yù)置”一個(gè)運(yùn)行時(shí)間來(lái)確保燈每周至少循環(huán)開(kāi)關(guān)一次。如果在預(yù)置的運(yùn)行時(shí)間到達(dá)之前HID燈系統(tǒng)沒(méi)有循環(huán)關(guān)閉，鎮(zhèn)流器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉燈并重新打開(kāi)，以保證燈可繼續(xù)按設(shè)計(jì)運(yùn)行。如果燈在到達(dá)預(yù)置的運(yùn)行時(shí)間前關(guān)閉并打開(kāi)，鎮(zhèn)流器會(huì)自己復(fù)位并開(kāi)始一個(gè)新的預(yù)置運(yùn)行時(shí)間周期。
圖1表示HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制流程圖。自動(dòng)循環(huán)控制始于模塊20，這時(shí)HID燈是打開(kāi)的。如果HID燈在自動(dòng)循環(huán)控制激活的任何時(shí)候關(guān)閉，自動(dòng)循環(huán)控制將從模塊20重新開(kāi)始，因?yàn)镠ID燈會(huì)根據(jù)生產(chǎn)廠家的指令循環(huán)關(guān)閉。在模塊22處給HID燈供電，在模塊24處初始化第一定時(shí)器，然后自動(dòng)循環(huán)控制進(jìn)入運(yùn)行定時(shí)循環(huán)。
在模塊26處啟動(dòng)第一定時(shí)器。在給定位置安裝多臺(tái)HID燈的地方，燈之間的定時(shí)時(shí)鐘速率(與實(shí)際時(shí)間有關(guān)的定時(shí)器計(jì)數(shù)速率)可有目的地變化，以便所有的燈具不同時(shí)關(guān)閉。這可以利用“時(shí)鐘”來(lái)實(shí)現(xiàn)，由分別具有某公差的電阻和電容構(gòu)成的“模擬”振蕩器來(lái)模仿該時(shí)鐘。利用時(shí)鐘5％的公差，鎮(zhèn)流器可制成在鎮(zhèn)流器第一次切斷的8小時(shí)時(shí)段內(nèi)和后繼循環(huán)中甚至更大的時(shí)間范圍內(nèi)隨機(jī)開(kāi)關(guān)。公差可根據(jù)具體應(yīng)用而選取在具體應(yīng)用中所期望的任何值，并可以有較大的變化，典型值在50％到100％之間。
在模塊28第一定時(shí)器與運(yùn)行時(shí)間給定值(T_Oper)相比較。運(yùn)行時(shí)間給定值是HID燈生產(chǎn)廠家推薦的時(shí)間，超過(guò)該時(shí)間應(yīng)當(dāng)關(guān)閉HID燈以維持正常運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間給定值可根據(jù)具體應(yīng)用而選取在具體應(yīng)用中所期望的任何值，并可以有較大的變化。典型運(yùn)行時(shí)間給定值在12小時(shí)和336小時(shí)之間，更典型的約為一周或大約168小時(shí)。對(duì)不同的HID燈的設(shè)計(jì)和運(yùn)行狀況可能有其他的運(yùn)行時(shí)間給定值。運(yùn)行時(shí)間給定值也可根據(jù)使用HID燈的環(huán)境選取。在有大量HID燈的大倉(cāng)庫(kù)中，與只有一個(gè)HID燈照亮一塊區(qū)域的情況相比，單個(gè)HID燈的循環(huán)可以更頻繁，因?yàn)橥姷腍ID燈提供的是連續(xù)照明。
在給定位置安裝多臺(tái)HID燈的地方，鎮(zhèn)流器間的運(yùn)行時(shí)間給定值可以有目的地變化，以便所有的燈具不同時(shí)關(guān)閉，鎮(zhèn)流器可在生產(chǎn)過(guò)程中編程為具有多個(gè)不同的運(yùn)行時(shí)間給定值，以進(jìn)一步保證循環(huán)的隨機(jī)分布。如果不同的運(yùn)行時(shí)間給定值被編程到不同的鎮(zhèn)流器，與上面的模塊26相關(guān)聯(lián)的可以是一個(gè)更準(zhǔn)確的第一定時(shí)器。在可替代的實(shí)施例中，當(dāng)HID燈通電時(shí)單個(gè)鎮(zhèn)流器可產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的運(yùn)行時(shí)間給定值。運(yùn)行時(shí)間給定值可以是可能時(shí)間的預(yù)定范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。這提供了燈組的隨機(jī)循環(huán)而不必在生產(chǎn)時(shí)編程隨機(jī)數(shù)。
如果在模塊28處第一定時(shí)器小于運(yùn)行時(shí)間給定值(T_Oper)，自動(dòng)循環(huán)控制返回模塊26，且計(jì)時(shí)繼續(xù)。如果在模塊28處第一定時(shí)器等于或大于運(yùn)行時(shí)間給定值(T_Oper)，在模塊30自動(dòng)循環(huán)控制熄滅HID燈，在模塊32第二定時(shí)器初始化，且自動(dòng)循環(huán)控制進(jìn)入冷卻時(shí)間循環(huán)。
在模塊34啟動(dòng)第二定時(shí)器，在模塊36第二定時(shí)器與冷卻時(shí)間給定值(T_Cool)比較。冷卻時(shí)間給定值可以短到幾毫秒，也可長(zhǎng)到幾分鐘甚至幾小時(shí)。在冷卻時(shí)間給定值為幾毫秒的情況下，燈在冷卻到足以進(jìn)行″再觸發(fā)″前一直保持熄滅。冷卻時(shí)間必須足夠長(zhǎng)以避免瞬時(shí)再觸發(fā)，該時(shí)間的下限隨HID燈的設(shè)計(jì)而不同。也可能將冷卻時(shí)間給定值設(shè)置為一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間以允許燈完全冷卻，該時(shí)間的上限由具體應(yīng)用中具體客戶可以關(guān)閉照明的時(shí)間來(lái)確定。運(yùn)行時(shí)間和冷卻時(shí)間給定值也可根據(jù)使用HID燈的環(huán)境選擇。與只有單個(gè)HID燈照明一個(gè)區(qū)域的情況相比，在有多臺(tái)HID燈的大倉(cāng)庫(kù)中，單個(gè)HID燈可以冷卻較長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)橥姷腍ID燈是提供連續(xù)的照明。為保證正常運(yùn)行，許多燈要求至少15分鐘的冷卻時(shí)間。典型冷卻時(shí)間給定值可在5毫秒到2小時(shí)之間，更典型的為大約15分鐘到30分鐘。
如果在模塊36第二定時(shí)器小于冷卻時(shí)間給定值(T_Cool)，自動(dòng)循環(huán)控制返回模塊34，且定時(shí)繼續(xù)。如果在模塊36第二定時(shí)器等于或大于冷卻時(shí)間給定值(T_Cool)，在模塊22自動(dòng)循環(huán)控制重新供電給HID燈，自動(dòng)循環(huán)控制重新開(kāi)始。
這里指的定時(shí)器只是作為例子，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)立即明白，根據(jù)本發(fā)明，許多計(jì)數(shù)、測(cè)量和比較時(shí)間及時(shí)段的設(shè)備和方法是可能的，這些實(shí)施例是已考慮到的，并落在要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。這些設(shè)備包括但不限于電子計(jì)數(shù)器、電子定時(shí)器、分離器件構(gòu)成的定時(shí)器電路、固態(tài)定時(shí)器、嵌入微處理器內(nèi)的固態(tài)定時(shí)器和機(jī)械定時(shí)器。
圖1的自動(dòng)循環(huán)控制可用于使用電子或電磁鎮(zhèn)流器的HID燈中。圖2表示使用電子HID鎮(zhèn)流器的HID燈系統(tǒng)示意圖。圖3表示使用電磁鎮(zhèn)流器的HID燈系統(tǒng)示意圖。
在作為使用電子HID鎮(zhèn)流器的HID燈系統(tǒng)的示意圖的圖2中，輸入電壓40施加到電子HID鎮(zhèn)流器42，該鎮(zhèn)流器電連接到HID燈44。微處理器46電連接到該電子HID鎮(zhèn)流器42并控制該鎮(zhèn)流器。微處理器46能夠執(zhí)行圖1所描述的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)控制所需要的程序步驟，并能控制燈的電源供給。微處理器46在電子HID鎮(zhèn)流器42中還有其他所期望的功能。微處理器46可在電子鎮(zhèn)流器42的內(nèi)部或外部，微處理器46可以有ROM、RAM或其他計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)圖1所描述的執(zhí)行自動(dòng)循環(huán)控制的程序代碼。
在作為使用電磁鎮(zhèn)流器的HID燈系統(tǒng)示意圖的圖3中，輸入電壓50跨接施加到控制電路52的兩端。輸入電壓50也跨接施加到開(kāi)關(guān)裝置54、電磁鎮(zhèn)流器56和HID燈58的兩端，這些設(shè)備串行連接以便開(kāi)關(guān)裝置54可控制電流流過(guò)串行電路。控制電路52控制開(kāi)關(guān)裝置54。根據(jù)具體應(yīng)用，開(kāi)關(guān)裝置54可以是可控硅三極管、繼電器或其他開(kāi)關(guān)設(shè)備。雖然圖3中所示是使用了電磁鎮(zhèn)流器，但是這種配置也可以使用電子鎮(zhèn)流器。
圖4是提供圖3中控制電路52細(xì)節(jié)的示意圖，其中的元件與圖3中相應(yīng)元件的標(biāo)號(hào)相同。圖5表示圖4的控制電路52的一些波形的時(shí)序圖。
參考圖4，當(dāng)供電到HID燈系統(tǒng)時(shí)，電壓50出現(xiàn)在第一個(gè)單觸發(fā)電路60的輸入端。這樣在第一單觸發(fā)電路60的輸出端產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖，該脈沖與第二單觸發(fā)電路62的輸出在或門(mén)做或運(yùn)算，在第一定時(shí)器66的復(fù)位輸入端產(chǎn)生一個(gè)脈沖。這樣在第一定時(shí)器66的輸出端產(chǎn)生高電平信號(hào)，該高電平打開(kāi)開(kāi)關(guān)裝置54，電壓就施加到HID燈上。第一定時(shí)器66配置成單穩(wěn)態(tài)，以便在生產(chǎn)廠家推薦的運(yùn)行時(shí)間給定值階段在輸出端給出高電平信號(hào)，該給定值典型地約為168小時(shí)。這個(gè)運(yùn)行時(shí)間給定值可以有與之相應(yīng)的一個(gè)公差，以便當(dāng)在給定區(qū)域使用一組HID燈時(shí)所有的HID燈不同時(shí)關(guān)閉。當(dāng)?shù)谝欢〞r(shí)器66達(dá)到運(yùn)行時(shí)間給定值時(shí)，其輸出電平變低，開(kāi)關(guān)裝置54關(guān)閉，電壓從HID燈切斷。第二定時(shí)器68配置成單穩(wěn)態(tài)以便在第一定時(shí)器66輸出的負(fù)邊緣開(kāi)始計(jì)時(shí)。第二定時(shí)器68在等于冷卻時(shí)間給定值的時(shí)段內(nèi)計(jì)時(shí)，該給定值典型地為超過(guò)15分鐘。在冷卻時(shí)間結(jié)束時(shí)，第二定時(shí)器68的輸出負(fù)邊緣產(chǎn)生一個(gè)脈沖，通過(guò)反相器70和第二單觸發(fā)電路62復(fù)位第一定時(shí)器66，并且上述順序重新開(kāi)始。很多電路配置可實(shí)現(xiàn)相同的功能，很多其他等效的電路對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。雖然圖4中所示是使用電磁鎮(zhèn)流器的電路，但是該電路也可使用電子鎮(zhèn)流器，通過(guò)使用電子鎮(zhèn)流器的控制電路切斷到燈的電源并可省去開(kāi)關(guān)裝置54。
圖5表示圖4的控制電路52的一些波形的時(shí)序圖。曲線1表示第一單觸發(fā)電路60的輸入，曲線2和曲線3表示或門(mén)64的輸入，曲線4表示第一定時(shí)器66的輸入，曲線5表示第二定時(shí)器68的輸入，曲線6表示第二定時(shí)器68的輸出。曲線6表示正極的軌跡如果在另一實(shí)施例中電路的設(shè)計(jì)省去反相器70，軌跡將反相。Vlamp軌跡表示HID燈58的輸入。在t1時(shí)刻對(duì)控制電路供電。HID燈在t1到t2的運(yùn)行時(shí)間是打開(kāi)的。燈在t2被循環(huán)關(guān)閉并在t2到t3的冷卻時(shí)間保持關(guān)閉，在t3時(shí)循環(huán)再次開(kāi)始。
注意圖2～5例示了本發(fā)明的具體應(yīng)用和實(shí)施例，并不用于限制這里所列的本公開(kāi)內(nèi)容或權(quán)利要求書(shū)的范圍，這是很重要的。讀了說(shuō)明書(shū)和看了相關(guān)附圖后，本發(fā)明的大量其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)是可能的，這些實(shí)施例已經(jīng)被考慮到，落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
目前雖然這里公開(kāi)的本發(fā)明的實(shí)施例被認(rèn)為是優(yōu)選的，但在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以有多種變型和修改。在所附的權(quán)利要求書(shū)中說(shuō)明了本發(fā)明的范圍，試圖將其它等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變型都包括于其中。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度放電燈的自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)，包括高強(qiáng)度放電燈的電源開(kāi)關(guān)裝置；可操作連接到電源開(kāi)關(guān)裝置的第一定時(shí)裝置；以及可操作連接到電源開(kāi)關(guān)裝置的第二定時(shí)裝置；其特征在于，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)裝置供電HID燈時(shí)以及在第一定時(shí)裝置計(jì)數(shù)到運(yùn)行時(shí)間給定值而發(fā)信號(hào)通知電源開(kāi)關(guān)裝置熄滅HID燈時(shí)，第一定時(shí)裝置啟動(dòng)計(jì)時(shí)，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)裝置熄滅HID燈時(shí)以及在第二定時(shí)裝置68計(jì)數(shù)到冷卻時(shí)間給定值而發(fā)信號(hào)通知電源開(kāi)關(guān)裝置給HID燈供電時(shí)，第二定時(shí)裝置啟動(dòng)計(jì)時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)行時(shí)間給定值是HID燈生產(chǎn)廠家推薦的值。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)行時(shí)間給定值在12小時(shí)到336小時(shí)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)行時(shí)間給定值大約是一周。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，單個(gè)HID燈的運(yùn)行時(shí)間給定值是按照分布狀態(tài)選取的，以便一組HID燈的運(yùn)行時(shí)間給定值是不同的。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，HID燈的運(yùn)行時(shí)間給定值是隨機(jī)選取的，所選取的運(yùn)行時(shí)間給定值在預(yù)定的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，單個(gè)HID燈的第一定時(shí)裝置的精度是按照分布選取的，以便一組HID燈的精度是不同的。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該精度在50％到100％的公差范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該精度超出5％的公差。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻時(shí)間給定值在5毫秒到2小時(shí)之間。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻時(shí)間給定值大約為15分鐘。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，電源開(kāi)關(guān)裝置是從包括可控硅開(kāi)關(guān)三極管和繼電器的組合中選取的。
13.一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于自動(dòng)循環(huán)控制根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的HID燈，該計(jì)算機(jī)程序包括供電給HID燈的計(jì)算機(jī)可讀代碼；初始化第一定時(shí)器的計(jì)算機(jī)可讀代碼；啟動(dòng)第一定時(shí)器的計(jì)算機(jī)可讀代碼；比較第一定時(shí)器和運(yùn)行時(shí)間給定值的計(jì)算機(jī)可讀代碼；如果第一定時(shí)器小于運(yùn)行時(shí)間給定值，啟動(dòng)第一定時(shí)器的計(jì)算機(jī)可讀代碼；如果第一定時(shí)器等于或大于運(yùn)行時(shí)間給定值，切斷HID燈電源并初始化第二定時(shí)器的計(jì)算機(jī)可讀代碼；啟動(dòng)第二定時(shí)器的計(jì)算機(jī)可讀代碼；比較第二定時(shí)器和冷卻時(shí)間給定值的計(jì)算機(jī)可讀代碼；如果第二定時(shí)器小于冷卻時(shí)間給定值，啟動(dòng)第二定時(shí)器的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及如果第二定時(shí)器等于或大于冷卻時(shí)間給定值，供電給HID燈的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種HID燈的自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括HID燈的電源開(kāi)關(guān)裝置(50)，可操作連接到電源開(kāi)關(guān)裝置(50)的第一定時(shí)器(66)，以及可操作連接到電源開(kāi)關(guān)裝置(50)的第二定時(shí)器(68)，其特征在于，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)裝置(50)供電給HID燈以及當(dāng)?shù)谝欢〞r(shí)器(66)計(jì)數(shù)到運(yùn)行時(shí)間給定值而用信號(hào)通知電源開(kāi)關(guān)裝置(50)熄滅HID燈時(shí)，第一定時(shí)器(66)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)裝置熄滅HID燈以及當(dāng)?shù)诙〞r(shí)器(68)計(jì)數(shù)到冷卻時(shí)間給定值而用信號(hào)通知電源開(kāi)關(guān)裝置(50)供電給HID燈時(shí)，第二定時(shí)器(68)啟動(dòng)計(jì)時(shí)。如果燈在到達(dá)運(yùn)行時(shí)間給定值之前關(guān)閉并打開(kāi)，則系統(tǒng)復(fù)位并開(kāi)始新的運(yùn)行定時(shí)周期。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1463567SQ02801898
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日
發(fā)明者R·A·埃爾哈德特 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司