專利名稱：具有雙功率和減光性能的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及能夠提供用于兩個不同瓦數(shù)的燈的雙功率輸出和使任一瓦數(shù)燈變暗的減光性能的電子鎮(zhèn)流器。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道可提供用于不同瓦數(shù)的燈的雙電平輸出的電子鎮(zhèn)流器。這些電子鎮(zhèn)流器的一些例子在美國專利No.5327048和No.6204614中有介紹。在現(xiàn)有技術(shù)中還已知可提供減光性能的鎮(zhèn)流器。這些類型的鎮(zhèn)流器的例子在美國專利No.5327048、No.5559395和No.6204614中有介紹。然而，上述專利中所介紹的鎮(zhèn)流器無法同時地提供為相對較高瓦數(shù)的燈和相對較低瓦數(shù)的燈供電的雙功率性能以及對各燈進(jìn)行減光。所需要的是一種電子鎮(zhèn)流器，其配置成可提供雙電平(或雙功率)輸出以便為兩個不同瓦數(shù)的燈供電，同時能夠?qū)Ω鳠暨M(jìn)行減光。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于控制電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的輸出功率的控制電路，所述電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)具有電源支路，所述支路具有包括線電壓線和公用線的電源線；以及鎮(zhèn)流器級，所述鎮(zhèn)流器級具有(i)與電源線相連以便為燈供電的輸入端；(ii)內(nèi)部功率控制反饋電路，它形成用于控制加到燈上的功率量的反饋回路；以及(iii)控制信號輸入端，用于接收會影響內(nèi)部功率控制反饋電路的操作和鎮(zhèn)流器級所輸出的功率電平的控制信號。在一個實施例中，所述控制電路包括第一電路，其具有與電源線之一相連的輸入端。第一電路產(chǎn)生用于輸入到鎮(zhèn)流器級的控制信號輸入端的控制信號。當(dāng)電源線之一與第一電路的輸入端相連時，控制電路具有第一預(yù)定幅度，當(dāng)沒有電源線與第一電路的輸入端相連時，控制電路具有第二預(yù)定幅度?？刂齐娐愤€包括第二電路，所述第二電路具有用于按照預(yù)定增量降低控制信號的第一和第二預(yù)定幅度以便進(jìn)行高強(qiáng)度放電燈的分步減光的第一狀態(tài)；以及保持控制信號的第一和第二預(yù)定幅度以便使燈在全亮度下工作的第二狀態(tài)。
在一個實施例中，第二電路包括用于接收電源線之一的輸入端，并被配置成可對電源線之一加到第二電路的輸入端的情況作出響應(yīng)。當(dāng)電源線之一與第二電路的輸入端相連時第二電路具有第一狀態(tài)，而當(dāng)沒有電源線與第二電路的輸入端相連時第二電路具有第二狀態(tài)。
在另一實施例中，第二電路包括用于接收電源線之一的輸入端，并被配置成可對電源線之一加到第二電路的輸入端的情況作出響應(yīng)。當(dāng)沒有電源線與第二電路的輸入端相連時第二電路具有第一狀態(tài)，而當(dāng)電源線之一與第二電路的輸入端相連時第二電路具有第二狀態(tài)。
本發(fā)明的控制電路的特征是，它可以用于不同類型的弧光放電燈中，例如高強(qiáng)度放電(HID)燈和熒光燈。
本發(fā)明的被認(rèn)為是新穎的特征和本發(fā)明的元件特性在所附權(quán)利要求中進(jìn)行了具體的闡述。通過參考結(jié)合附圖給出的下述詳細(xì)描述可以最清晰地理解本發(fā)明本身，即其組織結(jié)構(gòu)和操作方法，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的局部示意性框圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的局部示意性框圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的局部示意性框圖。
參見圖1，圖中顯示本發(fā)明的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的一個實施例。鎮(zhèn)流器系統(tǒng)10通常包括AC/DC功率因數(shù)校正(PFC)電路12、鎮(zhèn)流器級14、燈16和控制電路17。燈16可配置成多種燈中的一種，例如弧光放電燈或HID燈(高強(qiáng)度放電燈)。出于介紹本發(fā)明的目的，下面的描述將針對配置成HID燈的燈16來進(jìn)行?？刂齐娐?7將在下文中詳細(xì)地討論。PFC電路12、鎮(zhèn)流器級14和HID燈16的例子在美國專利No.6204614中有介紹，所述專利的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。PFC電路12包括輸入端18和20，它們分別與線電壓線和公用線或中性線相連。電壓線22和中性線24連接在PFC電路12和鎮(zhèn)流器級14的輸入功率級之間。
鎮(zhèn)流器級14還包括內(nèi)部功率控制反饋電路(未示出)，它可控制傳送給燈16的輸出電流或功率。功率控制反饋電路(未示出)形成反饋回路，并包括提供表示燈電流或功率的狀態(tài)信號的電路。通常來說，狀態(tài)信號包括由功率控制反饋電路的誤差放大器所產(chǎn)生的誤差信號。采用分壓器網(wǎng)絡(luò)來提供輸入到誤差放大器中的參考電壓。一種可買到的具有這種反饋電路的電子HID鎮(zhèn)流器是由North AmericanPhilips Corporation制造的MHC070電子HID鎮(zhèn)流器。另一種類似于在MHC070中使用的控制回路的功率控制回路在美國專利No.5229927中有介紹，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。可以理解，本發(fā)明的控制電路與美國專利No.5229927中所介紹的反饋電路以及采用反饋回路方案來控制輸送給HID燈的輸出功率或電流的其它電子HID鎮(zhèn)流器完全兼容。
根據(jù)本發(fā)明，鎮(zhèn)流器級14配置成包括用于接收由控制電路17產(chǎn)生的控制信號28的輸入端26。控制信號28可影響鎮(zhèn)流器級14的內(nèi)部電路的操作，從而同時控制施加給燈16的功率電平和使燈16變暗。具體地說，當(dāng)控制信號28的幅度增加時，控制信號28使加到燈16上的電流/功率增加，當(dāng)控制信號28的幅度下降時，控制信號28使加到燈16上的電流/功率減小。
控制電路17包括用于與線電壓線或者公用線或中性線相連的輸入端30。當(dāng)輸入端30與線電壓線或者公用線或中性線相連時，在輸入端30相對于電路接地端產(chǎn)生半波整流的線電壓信號V1。電阻器R1和R2形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，它可將電壓V1降低到適合于晶體管Q1工作的電壓電平V2。電阻器R1還限制流入到輸入端30中的電流。在一個實施例中，晶體管Q1是N溝道MOSFET晶體管，并具有柵極32、源極34和漏極36。然而，也可使用其它合適的晶體管。濾波電容器C1和齊納二極管D1連接在電阻器R2上。電容器C1濾掉電壓V2的AC分量，從而產(chǎn)生用于晶體管Q1的工作的合適DC電壓信號。齊納二極管D1限制加到晶體管Q1的柵極32上的電壓。在一個最佳實施例中，選擇電阻器R1和R2的值以便確保電壓V2足以完全操作晶體管Q1，并且確保由電阻器R2和電容器C1提供的時間常數(shù)相對較長。當(dāng)從輸入端30上拆除電源線(即線電壓線或中性線)時，電阻器R2使電容器C1放電。電解電容器C2濾掉晶體管Q1的柵極32處的電壓V2的任何AC分量。漏極34連接到電路接地端。
電阻器R3連接在源極36和鎮(zhèn)流器級14的輸入端24之間。電阻器R4與中性線或公用線24串聯(lián)，并檢測流經(jīng)鎮(zhèn)流器級14的功率級的DC電流。中性線24上的DC電壓保持穩(wěn)定。如果流經(jīng)電阻器R4的輸入電流為I，那么所檢測到的電壓Vs將為Vs＝R4×I。當(dāng)加到鎮(zhèn)流器級14上的電壓保持穩(wěn)定時，鎮(zhèn)流器的功率與流經(jīng)電阻器R4的電流成正比。因此，電阻器R4所檢測到的電流提供鎮(zhèn)流器級14所輸出的功率的直接量度。電阻器R5和電容器C3協(xié)作形成濾波電路，用于從電阻器R4所檢測到的電流中去除任何AC分量。濾波器級輸出DC電流信號，由箭頭40表示，它表示鎮(zhèn)流器級14的輸出功率。
放大器42配置成誤差放大器。放大器42包括反相(-)輸入端44，其與電阻器R5、電容器C3和反饋電阻器R6的連接點相連。檢測的電壓Vs加到反相輸入端44上。放大器42還包括非反相(+)輸入端46。反饋電阻器R6連接在放大器42的反相(-)輸入端44和輸出端48之間。電阻器R5和R6還設(shè)定了放大器42的增益。預(yù)定的參考電壓VREF1加到非反相(-)輸入端46上?？刂菩盘?8由放大器42在輸出端48輸出。放大器42可以由多種可買到的放大器中的任一種來實現(xiàn)。
當(dāng)輸入端30與任一電源線相連時，產(chǎn)生電壓V2并加到晶體管Q1的柵極32上。結(jié)果，晶體管Q1“接通”，電阻器R3和R4配置成并聯(lián)。因此，原來僅由電阻器R4的電阻形成的等效檢測電阻現(xiàn)在等于電阻器R3和R4的并聯(lián)電阻。結(jié)果，檢測的電壓Vs下降。由于參考電壓VREF1保持穩(wěn)定，因此參考電壓VREF1和Vs之間的幅度差增大。放大器42放大這一差值，并輸出控制信號28，控制信號28具有與VREF1和Vs之間的差值成正比的幅度。因此，隨著電壓Vs的下降，控制信號28的幅度增加，從而使鎮(zhèn)流器14的輸出功率增加到較高的電平。結(jié)果，加到燈16上的電流/功率增加。
當(dāng)輸入端30與電源線脫開時(即沒有電源線與輸入端30相連)時，電阻器R2用作到電容器C1的放電路徑。電容器C1的放電使晶體管Q1的柵極32接到電路的接地端，從而使晶體管Q1“斷開”。當(dāng)晶體管Q1“斷開”時，電阻器R3就從電阻器R4的并聯(lián)配置中抽出。因此，等效檢測電阻現(xiàn)在等于電阻器R4的電阻。結(jié)果，檢測的電壓Vs增加并接近恒定的參考電壓VREF1，從而降低了參考電壓VREF1和檢測的電壓Vs之間的幅度差。因此，控制信號28的幅度比在輸入端30與任一電源線相連時更低。結(jié)果，加到燈16上的電流/功率下降。
因此，控制信號28具有第一預(yù)定幅度(即電壓電平)或第二預(yù)定幅度，這取決于輸入端30是斷開還是與電源線中的任一條相連。
如上所述，控制信號28控制鎮(zhèn)流器級14以改變提供給燈16的電流或功率。根據(jù)本發(fā)明，鎮(zhèn)流器級14配置成具有用于接收輸入到輸入端26的控制信號28的輸入電路；以及附加電路，它允許控制信號28改變鎮(zhèn)流器級14的反饋回路的操作特性。在一個實施例中，鎮(zhèn)流器級14包括開關(guān)電路和具有多個電阻器的分壓器網(wǎng)絡(luò)，其中分壓器網(wǎng)絡(luò)為反饋電路中的誤差放大器提供參考電壓。當(dāng)控制信號28具有第一幅度時，開關(guān)電路將一個電阻器從分壓器網(wǎng)絡(luò)中斷開，以便為誤差放大器提供第一參考電壓。結(jié)果，鎮(zhèn)流器級14對燈16施加第一功率電平。當(dāng)控制信號28具有第二幅度時，開關(guān)電路將一個電阻器接入到分壓器網(wǎng)絡(luò)中，從而為誤差放大器提供第二參考電壓。結(jié)果，鎮(zhèn)流器級14對燈16施加第二功率電平。在另一實施例中，鎮(zhèn)流器級14配置成具有開關(guān)電路和相應(yīng)的電阻器網(wǎng)絡(luò)，其中電阻器與反饋回路中的增益電路相關(guān)聯(lián)。開關(guān)電路由控制信號28控制。當(dāng)控制信號28具有第一幅度時，開關(guān)電路將特定的一個或多個電阻器接入到反饋回路的增益電路中，以便改變增益電路的增益和反饋回路的總增益。結(jié)果，鎮(zhèn)流器級14對燈16施加第一功率電平。當(dāng)控制信號28具有第二幅度時，開關(guān)電路將特定的一個或多個電阻器從反饋回路的增益電路中斷開，以便改變增益電路的增益和反饋回路的總增益。結(jié)果，鎮(zhèn)流器級14對燈16施加第二功率電平。此外，可以理解，可以采用控制信號28通過多種適當(dāng)方案中的任一種來控制鎮(zhèn)流器級14的輸出功率，例如脈寬調(diào)制(PWM)、電流控制、頻率控制等。在一個實施例中，控制信號28與DC/DC降壓型變換器的峰值電流模式脈寬調(diào)制相結(jié)合地使用。
為了實現(xiàn)分步減光，可以按預(yù)定增量降低參考電壓VREF1，以便降低檢測的電壓Vs和VREF1之間的差值，從而降低控制信號28的幅度。結(jié)果，燈16減光到全亮度的預(yù)定百分比。下面的描述針對通過改變參考電壓VREF1的幅度來實現(xiàn)燈16的分步減光的本發(fā)明的其它實施例。
可以采用電子或手動操作的開關(guān)(未示出，但現(xiàn)有技術(shù)中已知)來分別使輸入端30與電源線之一相連和脫開。
因此，鎮(zhèn)流器級14的輸入端26允許在兩種輸出功率電平之間進(jìn)行選擇而不需要額外的鎮(zhèn)流器級。這一特征使得鎮(zhèn)流器級14可配置成兩種狀態(tài)中的任一種用于為第一額定瓦數(shù)如100瓦的燈供電的第一狀態(tài)，以及用于為更低一些的第二額定瓦數(shù)如70瓦的燈供電的第二狀態(tài)。
雖然在上述描述中已經(jīng)介紹了特定的部件，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q和/或修改。例如，可在進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娐沸薷牡那闆r下采用P溝道MOSFET晶體管來代替N溝道MOSFET晶體管。這種修改還可使電路以相反的方式來操作，例如當(dāng)施加功率時Q1“斷開”，而當(dāng)撤消功率時Q1“接通”。此外，應(yīng)當(dāng)理解，晶體管Q1和電阻器及電容器可配置成多種其它的構(gòu)造，以便改變特定電阻器上的電壓降或改變放大器42的增益。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的所有這種及其它變更均被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
參見圖2，圖中顯示本發(fā)明的另一實施例。照明系統(tǒng)100配置成可為具有第一額定瓦數(shù)的燈或具有更低額定瓦數(shù)的第二燈供電，并同時對各燈進(jìn)行分步減光。照明系統(tǒng)100通常包括照明系統(tǒng)10，但其中增加了電路102且除去了參考電壓VREF1。電路102提供參考電壓VREF2來代替參考電壓VREF1。因此，雙電平控制信號28以與上述相同的方式產(chǎn)生。然而，不論控制信號28所表示的幅度等級是多少，均由電路102對燈16進(jìn)行分步減光。電路102包括用于連接到任一電源線上的輸入端104。當(dāng)輸入端104與任一電源線相連時，在輸入端104處相對于電路接地端產(chǎn)生半波整流的線電壓信號V3。控制電路102包括晶體管Q2以及電阻器R7和R8。電阻器R7和R8形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，所述分壓器網(wǎng)絡(luò)將電壓V3降低到適合于晶體管Q2工作的電壓電平V4。電阻器R7還限制流入輸入端104的電流。在一個實施例中，晶體管Q2是MOSFET晶體管，并具有柵極106、源極108和漏極110。然而，也可使用其它合適的晶體管。電路102還包括連接在電阻器R8的濾波電容器C4和齊納二極管D2。電容器C4濾掉電壓V4的AC分量，從而產(chǎn)生用于晶體管Q2的工作的適當(dāng)?shù)腄C電壓信號。齊納二極管D2限制加到晶體管Q2的柵極106上的電壓。在一個最佳實施例中，選擇電阻器R7和R8的值以便確保電壓V4足以完全操作晶體管Q2，并且保證由電阻器R8和電容器C4所提供的時間常數(shù)相對較長。當(dāng)從輸入端104上撤去功率時，電阻器R8使電容器C4放電。參考電壓VREF3加在晶體管Q2的漏極110上。電路102還包括電阻器R9、R10和R11。當(dāng)晶體管Q2“接通”時，電阻器R9與電阻器R10并聯(lián)，從而形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括并聯(lián)的電阻器R9、R10以及與所述并聯(lián)組合串聯(lián)在一起的電阻器R11。參考電壓VREF2在電阻器R9、R10和R11的連接處得到，并且具有第一幅度。當(dāng)晶體管Q2“斷開”時，與電阻器R9的連接斷開，從而將電阻器網(wǎng)絡(luò)配置成包括由電阻器R10和R11構(gòu)成的分壓器網(wǎng)絡(luò)。這產(chǎn)生具有比第一幅度更大的第二幅度的參考電壓VREF2。
放大器42放大加到放大器42的反相(-)輸入端44上的檢測的電壓Vs和參考電壓VREF2之間的差值。在第一幅度和第二幅度之間改變參考電壓VREF2的強(qiáng)度使得控制信號28呈現(xiàn)出可使燈16在全亮度下工作的幅度或?qū)?6進(jìn)行減光的幅度。
可以采用電子開關(guān)電路或手動控制開關(guān)(未示出，但現(xiàn)有技術(shù)中已知)來使電源線之一(即線電壓線或中性線)分別與輸入端30和104相連和脫開。
示例1下述示例說明采用鎮(zhèn)流器系統(tǒng)100來為100瓦的燈供電并同時實現(xiàn)對燈的分步減光。首先，采用100瓦的HID燈作為燈16。輸入端30與電源線之一相連。結(jié)果，電阻器R3被切換到與檢測電阻器R4并聯(lián)，控制信號28的幅度變?yōu)榈谝环然螂娖?，所述幅度或電平使得?zhèn)流器14可輸出足夠的電流/功率給100瓦的燈供電。如果希望對燈16進(jìn)行分步減光，則將輸入端104與任一電源線相連。結(jié)果，晶體管Q2“接通”，電阻器R9與電阻器R10并聯(lián)。這使得參考電壓VREF2的幅度增加，并且檢測的電壓Vs和參考電壓VREF2之間的差值或誤差減小。因此，控制信號28的幅度下降足夠的量以使燈16減光。如果不再希望對燈16進(jìn)行分步減光，就使輸入端104從電源線上脫開，從而使晶體管Q2“斷開”。結(jié)果，電阻器R9脫開并從分壓器網(wǎng)絡(luò)中斷開，從而使參考電壓VREF2的幅度下降到減光前的原有電平。
示例2下述示例說明采用鎮(zhèn)流器系統(tǒng)100來為70瓦的燈供電并同時實現(xiàn)對燈的分步減光。首先，采用70瓦的HID燈作為燈16。輸入端30與電源線脫開。結(jié)果，電阻器R3與電路斷開，只留下檢測電阻器R4。這使得檢測的電壓Vs增加。結(jié)果，控制信號28的幅度降低到比第一幅度更低的第二幅度或電平，并使鎮(zhèn)流器14輸出適合于為70瓦的燈供電的較低的電流/功率。如果希望對燈16進(jìn)行分步減光，那么將輸入端104從電源線上脫開。結(jié)果，晶體管Q2“斷開”，因而使電阻器R9與電路斷開。這使得參考電壓VREF2的幅度降低，并且檢測的電壓Vs和參考電壓VREF2的強(qiáng)度之間的差值或誤差減小。因此，控制信號28的幅度下降足夠的量以使燈16減光。如果不再希望對燈16進(jìn)行分步減光，就使輸入端104重新與電源線相連，從而使晶體管Q2“接通”。結(jié)果，電阻器R9接入到分壓器網(wǎng)絡(luò)中并且與電阻器R10并聯(lián)，從而使參考電壓VREF2的幅度增加到減光前的原有電平。
參考圖3，圖中顯示本發(fā)明的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的另一實施例。電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)200一般包括控制電路201、AC/DC功率因數(shù)校正(PFC)電路202、鎮(zhèn)流器級204和HID燈16。PFC電路202和鎮(zhèn)流器級204通常具有分別與上述PFC電路12和鎮(zhèn)流器級14相同的配置和功能。PFC電路202包括輸入端206和208，它們分別與線電壓線和公用線或中性線相連。電壓線210和中性線212連接在PFC電路202和鎮(zhèn)流器級204的功率級之間。
控制電路201包括用于與任一電源線相連的輸入端214。當(dāng)輸入端214與任一電源線相連時，在輸入端214處相對于電路接地端產(chǎn)生半波整流的線電壓信號V5。電阻器R12和R13形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，它將電壓V5降低到適合于晶體管Q3工作的電壓電平V6。電阻器R12還限制流入輸入端214的電流。在一個實施例中，晶體管Q3是N溝道MOSFET晶體管，并具有柵極214、源極216和漏極218。然而，也可使用其它合適的晶體管。濾波電容器C5和齊納二極管D3連接到電阻器R13。電容器C5濾掉電壓V6的AC分量，從而產(chǎn)生用于晶體管Q3工作的合適的DC電壓信號。齊納二極管D3限制加到柵極214上的電壓。在一個最佳實施例中，選擇電阻器R12和R13的值以便確保電壓V6足以完全操作晶體管Q3，并且確保由電阻器R13和電容器C5提供的時間常數(shù)相對較長。當(dāng)從輸入端214上撤去功率時，電阻器R12使電容器C5放電。漏極218連接到電路接地端。
控制電路201還包括放大器219。放大器219包括反相(-)輸入端220、非反相(+)輸入端222和輸出端224。電阻器R14連接在晶體管Q3的源極216和放大器219的反相(-)輸入端220之間。電阻器R15連接在反相(-)輸入端220和電路接地端之間。反饋電阻器R16的一端連接到反相(-)輸入端220上。電阻器R15和R16設(shè)定放大器219的增益。在非反相(-)輸入端222上施加了預(yù)定的參考電壓VREF3。參考電壓VREF3的生成將在下文中介紹?？刂菩盘?8由放大器219在輸出端224處輸出。放大器219配置成誤差放大器。因此，控制信號28是參考電壓VREF3和電壓Vin的幅度之間的放大的差值。放大器219可由多種可買到的放大器中的任何一種來實現(xiàn)。
鎮(zhèn)流器系統(tǒng)200還包括可檢測加到燈16上的功率的電流/功率傳感器230。傳感器230輸出表示加到燈16上的功率或電流的量或水平的信號232。反饋電阻器R16的另一端連接到傳感器232的輸出端。
晶體管Q3把電阻器R14與包括電阻器R14、R15和R16的電阻器網(wǎng)絡(luò)接通和斷開，從而改變加到輸入端220上的輸入端電壓Vin的電平和放大器218的增益。當(dāng)電阻器R14與所述網(wǎng)絡(luò)接通時，放大器219的增益G由等式(1)表示G＝(R16/Rp)+1(1)其中Rp是處于并聯(lián)配置的R14和R15的等效電阻。當(dāng)電阻器R14與電阻器網(wǎng)絡(luò)斷開時，放大器219的增益G由等式(2)表示
G＝(R16/R15)+1 (2)具體地說，當(dāng)晶體管Q3“接通”時，電阻器R14與電阻器R15并聯(lián)，從而增大了放大器219的增益G。結(jié)果，控制信號28具有可控制鎮(zhèn)流器級204以輸出適當(dāng)?shù)墓β?電流為較高瓦數(shù)(如100瓦)的燈供電的第一幅度。當(dāng)晶體管Q3“斷開”時，電阻器R14斷開。結(jié)果，電阻器R14與電阻器網(wǎng)絡(luò)斷開，從而降低了放大器219的增益G。結(jié)果，控制信號28的幅度下降到第二幅度，該第二幅度低于第一幅度并適合于控制鎮(zhèn)流器級204以輸出適當(dāng)?shù)墓β?電流為較低瓦數(shù)(如70瓦)的燈供電。
當(dāng)輸入端214與電源線之一相連時晶體管Q3“接通”，電阻器R14與電阻器網(wǎng)絡(luò)接通，放大器219的增益G增加，控制信號28呈現(xiàn)出第一幅度。當(dāng)輸入端214與電源線脫開時晶體管Q3“斷開”，電阻器R14與電阻器網(wǎng)絡(luò)斷開，放大器218的增益G下降，控制信號28呈現(xiàn)出第二幅度。
在另一實施例中，傳感器電路230處于鎮(zhèn)流器級204的內(nèi)部，鎮(zhèn)流器級204配置成可輸出信號232。
控制電路201還包括輸入端250，其配置成可與電源線之一(即線電壓線或中性線)相連或脫開?？刹捎煤线m的電子或手動操作開關(guān)來分別將輸入端250連接到電源線之一和從中脫開。當(dāng)輸入端250與電源線中的任一條相連時，在輸入端250相對于電路接地端產(chǎn)生半波整流的線電壓信號V7。電阻器R17和R18形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，所述分壓器網(wǎng)絡(luò)將電壓V7降低到適合于晶體管Q4工作的電壓V8。電阻器R17還限制流入輸入端250的電流。在一個實施例中，晶體管Q4是N溝道MOSFET晶體管，并具有柵極252、源極254和漏極256。然而，也可使用其它合適的晶體管。電容器C6濾掉電壓V8的AC分量，從而產(chǎn)生用于晶體管Q4工作的合適的DC電壓信號。齊納二極管D4限制加到晶體管Q4的柵極252上的電壓。在一個最佳實施例中，選擇電阻器R17和R18的值以便確保電壓V8足以完全操作晶體管Q4，并且確保由電阻器R18和電容器C6提供的時間常數(shù)相對較長。當(dāng)從輸入端250上撤去功率時，電阻器R18使電容器C6放電。參考電壓VREF4加到晶體管Q4的漏極254上。當(dāng)晶體管Q4“接通”時，電阻器R19與電阻器R20并聯(lián)，從而形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括并聯(lián)的電阻器R19、R20以及與所述并聯(lián)組合串聯(lián)的電阻器R21。參考電壓VREF3可在電阻器R19、R20和R21的連接處得到，并在電阻器R19與電阻器R20并聯(lián)時具有第一幅度。當(dāng)晶體管Q4“斷開”時，與電阻器R19的連接斷開，從而配置成包括由電阻器R20和R21組成的分壓器網(wǎng)絡(luò)的電阻器網(wǎng)絡(luò)。這使得參考電壓VREF3具有比第一幅度低的第二幅度。
因此，當(dāng)晶體管Q4“接通”時參考電壓VREF3具有第一幅度，當(dāng)晶體管Q4“斷開”時，參考電壓VREF3具有小于第一幅度的第二幅度。結(jié)果，當(dāng)晶體管Q4“接通”時，電壓Vin和參考電壓VREF3的幅度之間的差值增加，從而增加了控制信號28的幅度。當(dāng)晶體管Q4“斷開”時，參考電壓VREF3具有第二幅度，從而降低了電壓Vin和參考電壓VREF3之間的幅度差值。結(jié)果，控制信號28的幅度也下降。這樣選擇參考電壓VREF4的幅度以及電阻器R19，R20和R21的電阻值，使得控制信號28的幅度下降足以對燈16進(jìn)行分步減光的量。
示例3下述示例說明采用照明系統(tǒng)200來為100瓦的燈供電并實現(xiàn)對燈的分步減光。首先，采用100瓦的HID燈作為燈16。輸入端214與線電壓線或中性線中的任一條相連。結(jié)果，電阻器R14與電阻器R15并聯(lián)連接，控制信號28的幅度變成為第一幅度或電平，所述第一幅度或電平使鎮(zhèn)流器14輸出足夠的電流/功率以便為100瓦的燈供電。如果不需要對燈16進(jìn)行分步減光，那么將輸入端250連接到任一電源線上。結(jié)果，晶體管Q4“接通”，電阻器R19與電路接通以便與電阻器R20并聯(lián)，參考電壓VREF3具有可將控制信號28的幅度保持在第一幅度的幅度，這適合于為正常亮度下的100瓦的燈供電。如果希望對燈16進(jìn)行分步減光，那么將輸入端250從電源線上脫開。結(jié)果，晶體管Q4“斷開”，從而使電阻器R19處于開路。這使得參考電壓VREF3的幅度降低預(yù)定增量。這又導(dǎo)致電壓Vin和參考電壓VREF3之間的差值減小，從而使控制信號28的幅度下降以使燈16分步減光?？刂菩盘?8的幅度降低足以使燈16減光的量。如果不再希望對燈16進(jìn)行分步減光，就使輸入端250重新與任一電源線(即線電壓線或中性線)相連，從而使晶體管Q2“接通”。結(jié)果，電阻器R9回到與分壓器網(wǎng)絡(luò)接通的狀態(tài)，從而使參考電壓VREF3的幅度增加到分步減光前的原有電平。
鎮(zhèn)流器系統(tǒng)10、100和200可以與市售的檢測器或傳感器一起使用。在這種實施例中，所述市售傳感器或檢測器配置成將任一電源線分別連接到鎮(zhèn)流器系統(tǒng)10、100和200的適當(dāng)?shù)妮斎攵嘶驈闹忻撻_，從而實現(xiàn)對燈的分步減光，以便節(jié)省能量并延長燈的操作壽命。
雖然在上述介紹中描述了特定的部件，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q和/或修改。此外，可以進(jìn)行修改以使電路以相反的方式工作。例如，可對鎮(zhèn)流器系統(tǒng)100進(jìn)行修改以使電路102控制鎮(zhèn)流器級14，以產(chǎn)生用于為第一額定瓦數(shù)(如100瓦)的燈或第二額定瓦數(shù)(如70瓦)的燈供電的所需電流/功率輸出，同時電路17實現(xiàn)對燈的分步減光。類似地，可對鎮(zhèn)流器系統(tǒng)200進(jìn)行修改以使與輸入端250相關(guān)的電路控制鎮(zhèn)流器級14，以產(chǎn)生用于為第一額定瓦數(shù)(如100瓦)的燈或第二額定瓦數(shù)(如70瓦)的燈供電的所需電流/功率輸出，同時與輸入端214相關(guān)的剩余電路實現(xiàn)對燈的分步減光。鎮(zhèn)流器系統(tǒng)10可以類似的方式進(jìn)行修改。
此外，鎮(zhèn)流器級14可被修改成能同時提供兩種輸出電平，以便為兩種不同額定瓦數(shù)(如70瓦和100瓦)的燈供電。在這種配置中，本發(fā)明的控制電路可同時對兩盞燈進(jìn)行分步減光。
另外，這些部件可被配置成許多其它的構(gòu)造，以便改變特定電阻器上的電壓降或改變放大器42和218的增益。雖然采用了70瓦和100瓦的燈作為例子，然而應(yīng)當(dāng)理解，也可以使用其它瓦數(shù)的燈。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的所有這種及其它變更均被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
因此，本發(fā)明的控制電路a)在配置上相對簡單因而只需很少的低成本部件；b)使用了不必與線電壓絕緣的部件；c)與傳統(tǒng)電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的反饋電路兼容；d)與現(xiàn)有的低成本的市售傳感器兼容，無需使用專用控制電路；e)使電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)易于配置成與超過一種類型的燈(如70瓦和100瓦的燈)一起使用而不必更換鎮(zhèn)流器級，因此可以同時降低制造商、批發(fā)商或零售商庫存鎮(zhèn)流器的數(shù)量；f)使電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)易于與范圍較寬如100-277V的預(yù)處理器結(jié)合使用，從而可在較廣范圍如100V，120V，127V，200V，230V，240V，277V，70W和100W內(nèi)使用電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)；g)可與不同類型的弧光放電燈如HID燈和熒光燈一起使用；以及h)使照明系統(tǒng)的制造商能夠通過進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)來改裝現(xiàn)有的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)以便用于兩種燈。
在說明書的上述部分中已經(jīng)介紹了本發(fā)明的主題、最佳實施例和工作方式。然而，期望受到保護(hù)的本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)限制于所公開的具體形式，這些具體形式應(yīng)被視為是說明性的而非限制性的。在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對本發(fā)明進(jìn)行多種修改。因此，上述詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)在本質(zhì)上被視為是示范性的，并不限制由所附權(quán)利要求書闡述的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的輸出功率的控制電路，所述電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)具有電源支路，所述支路具有包括線電壓線和公用線的電源線；以及鎮(zhèn)流器級(14)，所述鎮(zhèn)流器級具有與所述電源線相連以便為弧光放電燈(16)供電的輸入端；內(nèi)部功率控制反饋電路，它形成用于控制加到所述弧光放電燈(16)上的功率的量的反饋回路；以及(iii)控制信號輸入端(26)，用于接收會影響所述內(nèi)部功率控制反饋電路的操作和所述鎮(zhèn)流器級輸出的功率電平的控制信號，所述控制電路包括第一電路(17)，它具有與所述電源線之一相連的輸入端(30)，所述第一電路(17)產(chǎn)生用于輸入到所述鎮(zhèn)流器級(14)的控制輸入端(26)中的控制信號(28)，當(dāng)所述電源線之一與所述第一電路(17)的所述輸入端(30)相連時，所述控制信號(28)具有第一預(yù)定幅度，而當(dāng)所述電源線與所述第一電路(17)的輸入端(30)分離時，所述控制信號(28)具有第二預(yù)定幅度；以及第二電路(102)，它具有將所述控制信號(28)的所述第一和第二預(yù)定幅度降低預(yù)定增量以進(jìn)行所述弧光放電燈(16)的分步減光的第一狀態(tài)以及保持所述控制信號(28)的所述第一和第二預(yù)定幅度的第二狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于所述第二電路(102)包括用于接收所述電源線之一的輸入端(104)，所述第二電路(102)配置成對所述電源線之一加到所述第二電路(102)的所述輸入端(104)的情況作出響應(yīng)，當(dāng)所述電源線之一與所述第二電路(102)的所述輸入端(104)相連時所述第二電路(102)具有第一狀態(tài)，而當(dāng)沒有所述電源線與所述第二電路(102)的輸入端(104)相連時所述第二電路(102)具有第二狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于所述第一電路(17)還包括檢測電路，用于檢測所述鎮(zhèn)流器級(14)的輸入電流并基于所述檢測的電流來產(chǎn)生檢測的電壓；第三電路，它具有包括所述第一電路的所述輸入端(30)的輸入端，所述第三電路控制所述檢測電路的操作，以便在所述電源線之一與所述第三電路的所述輸入端相連時增加所述檢測的電壓(Vs)，而在沒有所述電源線與所述第三電路的所述輸入端(Vs)相連時降低所述檢測的電壓(Vs)；以及第四電路(42)，用于將所述檢測的電壓與預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較，并輸出其幅度表示所述檢測的電壓(Vs)和所述預(yù)定參考電壓(VREF2)之間的差值的差信號(28)，所述差信號形成所述控制信號(28)。
4.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于所述第二電路(102)包括這樣一種電路所述電路用于將所述預(yù)定參考電壓(VREF2)降低預(yù)定增量，以便減小所述差信號(28)的幅度和所述控制信號(28)的幅度以對所述燈(16)進(jìn)行分步減光。
5.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于所述第一電路還包括檢測電路，用于檢測所述鎮(zhèn)流器級的輸入電流并基于所述檢測的電流來產(chǎn)生檢測的電壓；第三電路，它具有包括所述第一電路的所述輸入端的輸入端，所述第三電路控制所述檢測電路的操作，以便在沒有所述電源線與所述第三電路的所述輸入端相連時增加所述檢測的電壓，而在所述電源線之一與所述第三電路的所述輸入端相連時降低所述檢測的電壓；以及第四電路，用于將所述檢測的電壓與預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較，并輸出其幅度表示所述檢測的電壓和所述預(yù)定參考電壓之間的差值的差信號，所述差信號形成所述控制信號。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于所述第二電路包括這樣一種電路所述電路用于將所述預(yù)定參考電壓降低預(yù)定增量，以便減小所述差信號的幅度和所述控制信號的幅度以便實現(xiàn)對所述燈的分步減光。
7.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于所述第一電路還包括檢測電路，用于檢測輸入到所述鎮(zhèn)流器級中的電流和電壓；第三電路，它具有用于接收由所述檢測電路檢測到的電流的輸入端，所述第三電路具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)用于產(chǎn)生具有基于所述檢測的電流的第一幅度的電壓，所述第二狀態(tài)用于產(chǎn)生具有基于所述檢測的電流的第二幅度的電壓，所述第三電路在所述電源線之一與所述第一電路的所述輸入端相連時處于所述第一狀態(tài)，而在沒有所述電源線與所述第一電路的所述輸入端相連時處于所述第二狀態(tài)；以及第四電路，用于將由所述第三電路產(chǎn)生的電壓與預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較，并輸出其幅度表示由所述第三電路產(chǎn)生的所述電壓和所述預(yù)定參考電壓之間的差值的差信號，所述差信號形成所述控制信號。
8.如權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于所述第二電路包括這樣一種電路所述電路用于在所述第二電路處于所述第一狀態(tài)時將所述預(yù)定參考電壓降低預(yù)定增量，以便減小所述差信號的幅度和所述控制信號的幅度，從而實現(xiàn)對所述燈的分步減光。
9.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于所述第一電路還包括檢測電路，用于檢測輸入到所述鎮(zhèn)流器級中的電流和電壓；第三電路，它具有用于接收由所述檢測電路檢測到的電流的輸入端，所述第三電路具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)用于產(chǎn)生具有基于所述檢測的電流的第一幅度的電壓，所述第二狀態(tài)用于產(chǎn)生具有基于所述檢測的電流的第二幅度的電壓，所述第三電路在沒有所述電源線與所述第一電路的所述輸入端相連時處于所述第一狀態(tài)，而在所述電源線之一與所述第一電路的所述輸入端相連時處于所述第二狀態(tài)；以及第四電路，用于將由所述第三電路產(chǎn)生的所述電壓與預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較，并輸出其幅度表示由所述第三電路產(chǎn)生的所述電壓和所述預(yù)定參考電壓之間的差值的差信號，所述差信號形成所述控制信號。
10.如權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于所述第二電路包括這樣一種電路所述電路用于在所述第二電路處于所述第一狀態(tài)時將所述預(yù)定參考電壓降低預(yù)定增量，以便減小所述差信號的幅度和所述控制信號的幅度，從而實現(xiàn)對所述燈的分步減光。
11一種電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)，它包括具有包括線電壓線和公用線的電源線的電源支路；鎮(zhèn)流器級(14)，它具有用于與所述線電壓線和公用線相連的輸入端和用于為弧光放電燈(16)供電的輸出端，所述鎮(zhèn)流器級還具有形成反饋回路以控制加到所述燈上的功率量的內(nèi)部功率控制反饋電路和輸入端(26)，所述輸入端(26)用于接收會影響所述內(nèi)部功率控制反饋電路的操作和所述鎮(zhèn)流器級(14)輸出的功率電平的控制信號(28)；第一電路(17)，它具有與所述電源線之一相連的輸入端(30)，所述第一電路(17)產(chǎn)生用于輸入到所述鎮(zhèn)流器級(14)的所述輸入端(26)的控制信號(28)，當(dāng)所述電源線之一與所述第一電路(17)的所述輸入端(30)相連時，所述控制信號(28)具有第一預(yù)定幅度，而當(dāng)沒有所述電源線與所述第一電路(17)的所述輸入端(30)相連時，所述控制信號(28)具有第二預(yù)定幅度；第二電路(102)，它具有用于將所述控制信號(28)的所述第一和第二預(yù)定幅度降低預(yù)定增量以便實現(xiàn)所述弧光放電燈(16)的分步減光的第一狀態(tài)和保持所述控制信號(28)的所述第一和第二預(yù)定幅度的第二狀態(tài)；以及開關(guān)電路，它配置成分別將所述電源線之一連接到所述第一電路(17)的所述輸入端和將所述電源線之一與所述第一電路(17)的所述輸入端斷開。
12.如權(quán)利要求11所述的電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)，其特征在于所述第二電路(102)包括用于與所述電源線之一相連的輸入端，所述第二電路(102)配置成可對所述電源線之一加到所述第二電路的所述輸入端(104)的情況作出響應(yīng)，當(dāng)所述電源線之一與所述第二電路(102)的輸入端(104)相連時所述第二電路(102)具有第一狀態(tài)，而當(dāng)沒有所述電源線與所述第二電路(102)的所述輸入端(104)相連時所述第二電路(102)具有第二狀態(tài)。
全文摘要
一種用于控制電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的輸出功率的控制電路，所述電子鎮(zhèn)流器系統(tǒng)具有電源支路，它具有包括線電壓線和公用線的電源線；以及鎮(zhèn)流器級，它具有(i)與電源線相連以便為燈供電的輸入端；(ii)內(nèi)部功率控制反饋電路，它形成反饋回路以控制加到燈上的功率的量；以及(iii)控制信號輸入端，用于接收會影響內(nèi)部功率控制反饋電路操作和鎮(zhèn)流器級輸出的功率電平的控制信號?？刂齐娐钒ǖ谝浑娐?，所述第一電路具有與電源線之一相連的輸入端。第一電路產(chǎn)生用于輸入到鎮(zhèn)流器級的控制信號輸入端的控制信號。當(dāng)電源線之一與第一電路的輸入端相連時，控制電路具有第一預(yù)定幅度，而當(dāng)電源線與第一電路的輸入端分離時，控制電路具有第二預(yù)定幅度?？刂齐娐愤€包括第二電路，所述第二電路具有用于將控制信號的第一和第二預(yù)定幅度降低預(yù)定量以實現(xiàn)燈的分步減光的第一狀態(tài)以及保持控制信號的第一和第二預(yù)定幅度的第二狀態(tài)。
文檔編號H05B41/24GK1557114SQ02818615
公開日2004年12月22日 申請日期2002年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
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