專利名稱：可調(diào)光鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使燈工作的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，它包括一個調(diào)光電路，它用于可控制地將所述燈的亮度級調(diào)整至位于最小和最大亮度級之間某個范圍內(nèi)的選定亮度級。
電子鎮(zhèn)流器有著廣泛的應(yīng)用。一般而言，鎮(zhèn)流器用于使氣體放電燈，例如熒光燈工作。燈與電子鎮(zhèn)流器電路相連，該鎮(zhèn)流器電路將交流線路電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動燈的高頻正弦燈電流。按這種連接方法，典型的鎮(zhèn)流器包括一個50或60Hz濾波器/整流器，它對來自與50或60公用線路相連的標(biāo)準(zhǔn)電源插座的交流電濾波和整流，以產(chǎn)生脈動直流輸出；一個直流-直流轉(zhuǎn)換器，它將整流器產(chǎn)生的脈動直流輸出轉(zhuǎn)換成波紋高度衰減(即百分比低)的平滑直流輸出；以及一個直流-交流變流器，它將直流-直流變換器輸出的平滑直流轉(zhuǎn)換為高頻(例如25-100kHz)交流輸出。該典型鎮(zhèn)流器還可以包括一個輸出變壓器，它變換直流-交流變流器的交流輸出，以產(chǎn)生交流輸出功率，它作為高頻(例如25-100kHz)正弦燈電流被送往燈。供給燈的電壓通過在燈的相對電極上產(chǎn)生放電使燈點亮。當(dāng)燈是熒光燈一類時，放電使玻璃管或燈泡內(nèi)所包含的水銀蒸氣電離。電離后的水銀蒸氣發(fā)出紫外射線，該射線激發(fā)涂于玻璃管內(nèi)表面上的熒光材料(磷)，使熒光材料發(fā)出可見光。典型的鎮(zhèn)流器還包括一個反饋控制電路，它利用燈電流或功率反饋信號，以調(diào)制占空比或直流-交流變流器的切換頻率，由此調(diào)整正弦燈電流/功率。
可調(diào)光鎮(zhèn)流器還有著下列廣泛應(yīng)用。這樣的例子有美國專利US5003230。一般來說，可調(diào)光鎮(zhèn)流器還包括調(diào)光電路，它有選擇地改變被送往燈的正弦燈電流，以便由此有選擇地改變燈的光輸出或燈的亮度/暗度級(發(fā)光度)，例如其變化范圍為最大光輸出的5-100％。按此連接方法，典型的調(diào)光電路包括一個調(diào)光控制接口電路，它產(chǎn)生正比于所選亮度/暗度級的調(diào)光控制電壓；和一個調(diào)光控制電路，它以如此方式對用于控制直流-交流變流器的操作的調(diào)光控制電壓作出反應(yīng)，以致于將變流器的交流輸出調(diào)節(jié)為驅(qū)動燈至選定亮度/暗度級所需的適當(dāng)數(shù)值。當(dāng)然，亮度/暗度級可以由用戶通過一個調(diào)光控制旋鈕或滑觸頭，或其它類似的用戶控制裝置加以選擇。
鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的燈電壓反比于燈電流，并且因此反比于燈輸出亮度(發(fā)光度)。在溫度較低(例如小于10℃)時，舉例來講，大多數(shù)小型熒光燈在保持充足的燈電流以保證點亮之后的正常操作方面存在困難，當(dāng)下調(diào)至額定燈電流的20％以下時尤其如此。通常，當(dāng)在這些條件下工作時，可調(diào)光鎮(zhèn)流器將由于燈電流不足以將燈加熱至使點火之后的工作成功繼續(xù)所需要達(dá)到的程度而被切斷，并且由于在較低溫度和暗度級下必然發(fā)生的負(fù)載阻抗增加的緣故燈電壓將會比它在正常的環(huán)境溫度條件下的電壓要高得多。在某些類型的放電燈，例如那些具有汞齊特征的放電燈中，這一問題尤其明顯。
本發(fā)明的目的在于提供一種克服了上文提及問題的使燈工作的可調(diào)光鎮(zhèn)流器。
因此開篇中提及的可調(diào)光鎮(zhèn)流器依據(jù)于本發(fā)明的特征在于可調(diào)光鎮(zhèn)流器還包括反饋控制電路，它用于檢測所述燈的斷路條件并且根據(jù)所述斷路條件的檢測產(chǎn)生反饋控制信號，所述調(diào)光電路響應(yīng)于所述反饋控制信號，使所述燈的所述亮度級調(diào)節(jié)至比所述選定亮度級高的較高亮度，由此避免所述燈的斷路條件。
據(jù)發(fā)現(xiàn)借助于根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)光鎮(zhèn)流器工作的燈的斷路條件得以有效避免。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)光鎮(zhèn)流器被發(fā)現(xiàn)能夠進(jìn)行低溫?zé)酎c火以及在低暗度級下的工作。
所述反饋控制電路優(yōu)選包括第一裝置，它用于產(chǎn)生具有與施加在所述燈上的燈電壓成比例的電壓電平的燈電壓反饋信號，并且包括第二裝置，它對所述燈電壓反饋信號作出反應(yīng)，用于在所述燈電壓反饋信號的電壓電平超過預(yù)定電壓閾值時產(chǎn)生所述反饋控制信號。這類反饋控制電路的結(jié)構(gòu)可以較簡單。在所述反饋控制信號的電壓電平正比于施加于所述燈上的燈電壓相對某個預(yù)定電壓閾值的超出量的情況下，已經(jīng)取得了良好的結(jié)果。
在所述斷路條件包括所述燈的工作條件，其中環(huán)境溫度低于預(yù)定溫度值并且所述燈的所述亮度級低于預(yù)定亮度級的情況下，可以相信在這些條件下會產(chǎn)生反饋控制信號并且斷路情況也得以避免。
根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)光鎮(zhèn)流器的優(yōu)選配置包括變換電路，它將交流輸入功率轉(zhuǎn)換為直流輸出功率；變流器，它將所述直流輸出功率轉(zhuǎn)化為交流輸出功率，所述交流輸出功率的電壓值反比于所述交流輸出功率的電流值；輸出級，它用于向所述燈發(fā)送所述交流輸出功率；其中所述調(diào)光電路包括一些裝置，它們對所述反饋控制信號作出反應(yīng)，用于產(chǎn)生具有正比于所述反饋控制信號特征的調(diào)光控制信號；以及其中所述變流器響應(yīng)于所述調(diào)光控制信號，用于增加所述交流輸出功率的所述電流值。已發(fā)現(xiàn)在燈借助于可調(diào)光鎮(zhèn)流器的優(yōu)選配置操作的情況下，燈的斷路問題可以非常有效地加以避免。
在所述輸出級包括一個變壓器，其初級繞組與所述交流輸出功率相連并且次級繞組與所述燈相連的情況下，所述反饋控制電路的所述第一裝置可以包括一個配備在所述變壓器初級側(cè)的反饋繞組。另外所述反饋控制電路的所述第二裝置可以包括一個齊納二極管，它的預(yù)定擊穿電壓等于所述預(yù)定電壓閾值。第一和第二裝置以較為簡單和可靠的方式加以實現(xiàn)。
已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)光鎮(zhèn)流器非常適用于應(yīng)用在小型熒光燈上。
本發(fā)明的這些和其它各種特征和優(yōu)點在參考結(jié)合附圖
所作的詳細(xì)說明之后易于被理解，附圖中該圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例加以構(gòu)設(shè)的可調(diào)光鎮(zhèn)流器局部圖解的局部框圖。
現(xiàn)在參看附圖，圖中示意了一個可調(diào)光鎮(zhèn)流器10，它構(gòu)成本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例，與之相連的是熒光燈22。易于被相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，本發(fā)明的可調(diào)光鎮(zhèn)流器10除本發(fā)明的可調(diào)光鎮(zhèn)流器10還包括一個新穎的反饋控制電路12之外，與上文粗略說明的常規(guī)可調(diào)光鎮(zhèn)流器相同，所述新穎反饋控制電路12以一種下文將全面展現(xiàn)的方式確保了低溫?zé)酎c燃和低暗度下的工作。
具體而言，可調(diào)光鎮(zhèn)流器10包括一個EMI濾波器/整流器14，例如半橋或全橋整流器，它對來自公用線路的60Hz交流功率進(jìn)行濾波和整流，以產(chǎn)生脈動直流輸出。來自整流器14的脈動直流輸出被直流-直流變換器16，例如高頻功率因素修正(PFC)提升變換器平滑，產(chǎn)生具有高度衰減(例如低百分比)紋波的平滑直流輸出。然后直流-直流變換器16的平滑直流輸出被高頻直流-交流變流器18變換成高頻(例如25-100)交流輸出。直流-交流變流器18的交流輸出被耦合到輸出變壓器20的初級繞組31，并且由輸出變壓器20轉(zhuǎn)化，以產(chǎn)生具有使放電燈22點燃和工作所需的適當(dāng)電平的交流輸出功率。該交流輸出功率分別經(jīng)燈絲繞組28、30送往燈22的相對電極24、26上，耦合到輸出變壓器20的次級繞組32，由此產(chǎn)生使燈22點燃和工作的正弦燈電壓。限流電容34、36分別與燈絲繞組28、30串聯(lián)，由此恰當(dāng)?shù)馗鶕?jù)所選暗度級調(diào)節(jié)加熱電流，并且避免短路電流。
可調(diào)光鎮(zhèn)流器10還包括一個調(diào)光電路40，它可控地調(diào)節(jié)燈22的亮度/暗度級(發(fā)光度)至位于最小和最大亮度之間的某個范圍內(nèi)的選定程度，例如在相應(yīng)于最大(標(biāo)稱)燈電流的5％和100％的燈輸出亮度之間。亮度/暗度級可以由用戶借助于旋轉(zhuǎn)或滑動型調(diào)光控制按鈕(未示出)，或其它便利的用戶控制裝置加以選擇。
調(diào)光電路40包括調(diào)光控制接口電路42，它產(chǎn)生一個電壓電平正比于所選亮度/暗度級的調(diào)光控制信號VDIM。例如，在具有汞齊特征并且以菲利浦(Philips)商標(biāo)名稱PL-T出售的小型熒光鎮(zhèn)流器燈的鎮(zhèn)流器部分中，調(diào)光控制信號VDIM的電壓范圍為0.45伏-2.85伏，它對應(yīng)于值為最大光輸出的5％-100％的燈亮度范圍。直觀而言，調(diào)光控制接口電路42可能包括一個可變電阻或電位計(未示出)，其滑片位置由調(diào)光控制按鈕的對應(yīng)于所選亮/暗度級的所選設(shè)置(位置)控制。
調(diào)光電路40還包括一個調(diào)光控制電路44，它有一個控制輸入端Vdim用于在線46上接收調(diào)光控制信號VDIM。由電阻48和電容50組成的低通RC濾波器插入在調(diào)光控制接口電路42和調(diào)光控制電路44之間，用于對加在線46上的調(diào)光控制信號VDI作低通濾波。調(diào)光控制電路44產(chǎn)生調(diào)光控制信號DCS，該信號具有特征例如電壓和/或頻率正比于調(diào)光控制信號VDIM的電壓電平。在位于Somerset，N.J.的菲利浦照明公司的上面提及的PL-T小型熒光鎮(zhèn)流器燈中，調(diào)光控制電路44包括一個壓控振蕩器(VCO)，它對調(diào)光控制信號VDIM的電壓電平起反應(yīng)，用于產(chǎn)生其頻率正比于調(diào)光控制信號VDIM的電壓電平的輸出。
調(diào)光控制信號DCS通過線52被送往DC-AC變流器18的輸入端，用于可控制地調(diào)節(jié)其工作特征，例如其占空比或其切換頻率，由此調(diào)節(jié)交流輸出功率至將燈22驅(qū)動到所選亮/暗度級的適當(dāng)電平。這樣，本質(zhì)上燈22的亮/暗度級(光輸出大小)是由加于調(diào)光控制電路44的控制輸入端Vdim上的電壓確定。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可調(diào)光鎮(zhèn)流器10還包括反饋控制電路12，它確保在低亮度下的低溫?zé)酎c燃。具體而言，反饋控制電路12優(yōu)選包括在輸出變壓器20的初級側(cè)上的反饋繞組55。在反饋繞組55上的反饋電壓Vfb正比于輸出變壓器20的次級繞組32上的電壓，因此正比于燈電壓(即加在燈電極上用于驅(qū)動燈的電壓)。
反饋控制電路12的工作依據(jù)在于，反饋電壓Vfb的電平以可預(yù)測的方式相應(yīng)于使燈22熄滅(切斷)的燈22的低溫/低亮度條件而增加。按此連接方法，采用菲利浦照明公司的PL-T小型熒光鎮(zhèn)流器燈，在低亮度下(例如≤最大燈亮度的20％)，低環(huán)境溫度(例如≤10℃)下的燈電壓將比在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下的燈電壓(稱為標(biāo)稱燈電壓)明顯高得多(例如高10％～30％)，因此反饋電壓Vfb也將比標(biāo)稱反饋電壓Vfbn(即在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下的反饋電壓)高10％～30％。特別是，采用PL-T小型熒光燈，當(dāng)燈電壓超過130％標(biāo)稱燈電壓時，燈將熄滅(切斷)。
這樣，本發(fā)明基于可以通過利用反饋繞組55(或其它方便的反饋機制)檢測(感知)燈電壓的相對大小(即產(chǎn)生正比于燈電壓的反饋電壓Vfb)來檢測燈22的這類“斷路條件”。正如在說明書和權(quán)利要求書中所采用的，術(shù)語“斷路條件”意味著燈22的低溫/低亮度級工作條件，它對應(yīng)于燈22實際被切斷或接近實際斷路點(例如在10％以內(nèi))。
反饋控制電路12還包括峰值檢測器，它由正向偏置二極管58和電容67、串聯(lián)連接在反饋繞組55和線61之間的電阻65和齊納二極管60、和連接在地和在線46和61的連結(jié)處形成的節(jié)點N1處之間的電阻70組成。齊鈉二極管60的正級連接至位于節(jié)點N1和電阻70之間的節(jié)點N2。優(yōu)選地，齊納二極管60的擊穿電壓Vbd被設(shè)置為與指示燈22斷路條件的反饋電壓Vfb的預(yù)定閾值等值。這樣，當(dāng)燈22的斷路條件出現(xiàn)時，在電阻70上產(chǎn)生電壓Vz，它正比于所檢測反饋電壓Vfb超過預(yù)置齊納擊穿電壓Vbd的超出量。具體而言，電壓Vz的數(shù)值由下列方程(1)限定(1)Vz＝(Vfb-Vbd)*R70/(R65+R70)，當(dāng)Vfb＞Vbd時，(Vz＝0，其它情況下)這里，R70代表電阻70的電阻值，R65代表電阻65的電阻值。
電壓Vz將在下文稱為“反饋控制電壓”，這是由于它經(jīng)線路46和61反饋回調(diào)光控制電路44的控制輸入端Vdim，由此將調(diào)光控制電路44的工作點相應(yīng)地上拉(提升)。本質(zhì)上，反饋控制電路12的作用是產(chǎn)生一個正比于燈電壓超出預(yù)定閾值的超出量的反饋控制電壓Vz。調(diào)光控制電路44的工作電平因而提升。因此燈22的亮度提升一定量，它足以確保燈22接收到足夠的燈電流，將燈22加熱至足夠高到確保低溫?zé)舻狞c燃并且防止燈斷路發(fā)生的程度。
例如，在本發(fā)明的當(dāng)前考慮的實施例中，齊納二極管60的擊穿電壓Vbd被設(shè)成1.1Vfbn，使得如果反饋電壓Vfb升至大于標(biāo)稱反饋電壓Vfbn的110％的電平(即Vfbn的1.1倍)，那么產(chǎn)生的反饋控制電壓Vz將正比于所檢測反饋電壓Vfb超過預(yù)置齊納擊穿電壓Vbd的超出量。具體而言，在本發(fā)明的當(dāng)前考慮的實施例中，采用菲利普照明公司的PL-T小型熒光鎮(zhèn)流器燈，電阻65和70的值和燈電壓的數(shù)值使得如果燈電壓是標(biāo)稱燈電壓的130％并因此所檢測的反饋電壓Vfb比標(biāo)稱反饋電壓Vfbn大30％(即Vfb＝1.3Vfbn)，那么反饋控制電壓Vz的值為(1.3Vfbn-1.1Vfbn)*(R70/(R65+R70))＝1.5V。當(dāng)控制輸入Vdim的電壓范圍是0.45伏-2.85伏(它對應(yīng)于燈22的最大亮度的5％-100％的亮度級范圍)時，亮度級從小于最大亮度的20％的低亮度升高至大約為最大亮度的40％的較高亮度。
易于理解，在燈22的通常環(huán)境溫度條件下，反饋電壓Vfb將為Vfbn，因此反饋控制電壓Vz實際上將為0伏(即齊納二極管60將呈現(xiàn)為實際上無窮大的阻抗)，使得控制輸入端Vdim的大小將直接由調(diào)光控制接口電路42所提供的調(diào)光控制信號VDIM控制，因而燈22的亮度級由調(diào)光控制信號VDIM的電平確定，該電平對應(yīng)于所選亮度。
同樣易于理解的是，當(dāng)燈22的斷路條件出現(xiàn)(即導(dǎo)致燈實際或接近實際斷路的低溫/低亮度條件)時，實際燈電壓將比標(biāo)稱(標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境)燈電壓至少大10％。這樣，所檢測反饋電壓Vfb將比標(biāo)稱(標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境)反饋電壓Vfbn至少大10％，由此導(dǎo)致產(chǎn)生正比于Vfb超過Vfbn的超出量的反饋控制電壓Vz，由此最終導(dǎo)致燈22的亮度級(由此燈電流)被提高正比于反饋控制電壓Vz的數(shù)量，因此保護(hù)其以免發(fā)生燈切斷。
盡管上文已就本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例作了詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)明確理解的是對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以對此處所教導(dǎo)本發(fā)明的基本概念作出許多變化和/或改進(jìn)，它們將落入所附權(quán)利要求書內(nèi)所定義的本發(fā)明的精神和范圍。例如，為生成反饋控制電壓所選的特定閾值并非是對本發(fā)明的限制。另外，只要所產(chǎn)生的反饋控制信號正比于燈電壓超過某個表明燈斷路條件的預(yù)定閾值的超出量，并且只要利用該反饋控制信號將亮度級(即燈電流)提升至足以保護(hù)以免發(fā)生燈切斷的程度，本發(fā)明中實際采用的反饋控制電路便不會對本發(fā)明作出限制。
權(quán)利要求
1.用于使燈工作的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，它包括調(diào)光電路，用于可控制地將所述燈的亮度級調(diào)節(jié)至最小和最大亮度之間的某個范圍內(nèi)的選定數(shù)值，其特征在于可調(diào)光鎮(zhèn)流器還包括反饋控制電路，它用于檢測所述燈的斷路條件并且用于響應(yīng)所述斷路條件的檢測而產(chǎn)生反饋控制信號，所述調(diào)光電路對所述反饋控制信號作出反應(yīng)，用于將所述燈的所述亮度級調(diào)節(jié)至比所述選定數(shù)值高的數(shù)值，由此避免所述燈的斷路條件。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中所述反饋控制電路包括第一裝置，它用于產(chǎn)生具有與施加在所述燈上的燈電壓成比例的電壓電平的燈電壓反饋信號；并且包括第二裝置，它對所述燈電壓反饋信號作出反應(yīng)，用于在所述燈電壓反饋信號的電壓電平超過預(yù)定的電壓閾值時產(chǎn)生所述反饋控制信號。
3.如權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中所述反饋控制信號的電壓電平正比于施加于所述燈上的燈電壓相對于某個預(yù)定電壓閾值的超出量。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中所述斷路條件包括所述燈的工作條件，其中環(huán)境溫度低于預(yù)定溫度值并且所述燈的所述亮度級低于預(yù)定亮度級。
5.如以上任何一個權(quán)利要求所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，還包括變換電路，它將交流輸入功率轉(zhuǎn)換為直流輸出功率；變流器，它將所述直流輸出功率轉(zhuǎn)化為交流輸出功率，所述輸出功率的電壓值反比于所述交流輸出功率的電流值；輸出級，它用于向所述燈發(fā)送所述交流輸出功率；其中所述調(diào)光電路包括一些裝置，它們對所述反饋控制信號作出反應(yīng)，用于產(chǎn)生其特征正比于所述反饋控制信號的調(diào)光控制信號；以及其中所述變流器響應(yīng)于所述調(diào)光控制信號，用于增加所述交流輸出功率的所述電流值。
6.如權(quán)利要求5和2之一所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中所述輸出級包括一個變壓器，其初級繞組與所述交流輸出功率相耦合，次級繞組與所述燈相連；以及所述反饋控制電路的所述第一裝置包括一個配備在所述變壓器初級側(cè)的反饋繞組。
7.如權(quán)利要求6所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器，其中所述反饋控制電路的所述第二裝置可以包括一個齊納二極管，它的預(yù)定擊穿電壓等于所述預(yù)定電壓閾值。
8.配備有以上任何一個權(quán)利要求所述的可調(diào)光鎮(zhèn)流器的小型熒光燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及使燈工作的可調(diào)光鎮(zhèn)流器,它包括用于可控制地將所述燈的亮度調(diào)節(jié)至最小和最大亮度之間的某個范圍內(nèi)的選定數(shù)值的調(diào)光電路。根據(jù)本發(fā)明,可調(diào)光鎮(zhèn)流器還包括反饋控制電路,它用于檢測所述燈的斷路條件并且用于響應(yīng)所述斷路條件的檢測而產(chǎn)生反饋控制信號,所述調(diào)光電路對所述反饋控制信號作出反應(yīng),用于將所述燈的所述亮度調(diào)節(jié)至比所述選定數(shù)值高的數(shù)值,由此避免所述燈的斷路條件。由此在燈變暗以及環(huán)境溫度低的時候避免燈的斷路。
文檔編號H05B41/392GK1196867SQ97190826
公開日1998年10月21日 申請日期1997年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月10日
發(fā)明者J·朱, S·文基拉蘇布拉馬尼安 申請人:菲利浦電子有限公司