專利名稱：用于電子鎮(zhèn)流器的調(diào)光控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給放電管供電的電路的一般主題。更特別的，本發(fā)明涉及用于電子鎮(zhèn)流器的調(diào)光控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
該申請與2001年9月28日申請的、系列號為No.09/966911并且其標(biāo)題方“用于電子鎮(zhèn)流器的調(diào)光控制系統(tǒng)”的共同未決申請相關(guān)，其被轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人。
用于氣體放電管的傳統(tǒng)調(diào)光鎮(zhèn)流器包括低電壓調(diào)光電路，該電路用來與外部調(diào)光控制器一起工作。外部調(diào)光控制器經(jīng)由專用低電壓控制線路連接到鎮(zhèn)流器上的專用輸入端，為了安全因素，所述低電壓控制線路不能與AC電力線連接在同一導(dǎo)線管中。外部調(diào)光控制器通常是昂貴的。而且，低電壓控制線路的安裝是一種密集的勞動(因此昂貴)，尤其在新式應(yīng)用中。由于這些缺點，相當(dāng)多的努力指向發(fā)展能在AC電源和鎮(zhèn)流器之間插入的并且與AC線路串聯(lián)的控制電路，從而避免了額外的調(diào)光控制線路的需求。產(chǎn)生的方法有時候被更廣泛稱為“線路控制”調(diào)光。
現(xiàn)有技術(shù)中存在有許多的線路控制調(diào)光方法。一個已知類型的線路調(diào)光方法包括在其零點交叉處或其零點交叉處附近將一個切口(也就是停滯時間)引入到AC電壓波形的每一周期。該方法為創(chuàng)造切口而需要一個開關(guān)設(shè)備，例如三端雙向可控硅開關(guān)。在鎮(zhèn)流器內(nèi)，控制電路測量切口的持續(xù)時間并且產(chǎn)生用于改變鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的亮度級的相應(yīng)調(diào)光控制信號。實際上，這些方法在價格和性能上具有許多缺點。大量的功率被浪費在開關(guān)設(shè)備中，尤其當(dāng)多個鎮(zhèn)流器被控制的時候。進(jìn)一步，方法本身使線路電流失真，產(chǎn)生不良功率因數(shù)和高諧波失真，以及有時候產(chǎn)生額外的電磁干擾。另外，控制電路趨向于相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和昂貴。
一種具有吸引力可選擇的方法能夠避免上述的缺點，其被描述于2001年9月28日提交的、系列號為No.09/966911并且名稱為“用于電子鎮(zhèn)流器的調(diào)光控制系統(tǒng)”的共同未決申請，其被轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人。這里詳細(xì)描述的電路采用了包括兩個開關(guān)和兩個二極管的墻式開關(guān)部件(wall-switch assembly)，并且通過消除向鎮(zhèn)流器提供的AC電壓源的一個或多個正半周期(對應(yīng)于“變暗”指令)或負(fù)半周期(對應(yīng)于“變亮”指令)來發(fā)送調(diào)光指令。雖然該方法具有優(yōu)于現(xiàn)有系統(tǒng)的許多實質(zhì)性益處，但是它不能理想地適合于那些包括升壓變換器前端的鎮(zhèn)流器。更具體地，因為鎮(zhèn)流器在亮度級變換期間僅接收AC線周期的一半，升壓變換器在那些時間期間會不期望地停止調(diào)節(jié)。為了防止這個問題，就不得不將升壓變換器設(shè)計在AC線電壓非常低(例如，低到額定AC線電壓的66％)時也能保持調(diào)節(jié)，這將使鎮(zhèn)流器增加相當(dāng)大的費用。
因此所需要的就是一個具有結(jié)構(gòu)效益和成本效益的調(diào)光控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠避免任何額外的調(diào)光控制線路需要，但這并不會引入產(chǎn)生不希望的穩(wěn)態(tài)功率消耗水平，線路電流失真，以及電磁干擾，并且不需要以調(diào)節(jié)的方式將鎮(zhèn)流器在AC線電壓非常低時仍保持調(diào)節(jié)。也存在一種對于具有結(jié)構(gòu)效益和成本效益的調(diào)光控制系統(tǒng)的需要。具有這些特征的調(diào)光控制系統(tǒng)將表現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著益處。


圖1描述一種根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的包括有墻式開關(guān)部件和具有調(diào)光信號檢測器電路的調(diào)光控制系統(tǒng)。
圖2描述在說明于圖1中的墻式開關(guān)部件操作期間在不同條件下提供給鎮(zhèn)流器的AC電壓。
圖3描述作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的如圖1所示的調(diào)光信號檢測器電路一部分的120V/277V檢測器電路。
圖4描述作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的如圖1所示的調(diào)光信號檢測器電路一部分的過零點檢測器。
圖5描述作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的如圖1所示的調(diào)光信號檢測器電路一部分的施密特觸發(fā)器電路。
圖6描述作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例如圖1所示的調(diào)光信號檢測器電路一部分的控制器電路。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，如圖1所描述的，一個調(diào)光控制系統(tǒng)包括墻式開關(guān)部件100和包括有全波二極管電橋200和一個調(diào)光信號檢測器400的至少一個電子鎮(zhèn)流器20。墻式開關(guān)部件100具有第一端102和第二端104。墻式開關(guān)部件100用來與具有熱導(dǎo)線12(hot lead)和中性導(dǎo)線14(neutral lead)的傳統(tǒng)交流電源10(例如，120V，60Hz)串聯(lián)連接。第一端102耦合到AC電源10的熱導(dǎo)線12。第二端104耦合到鎮(zhèn)流器20的第一輸入端202。鎮(zhèn)流器20的第二輸入端204耦合到AC電源10的中性導(dǎo)線。用于鎮(zhèn)流器20中的電路的接地參考被表示為地16。
調(diào)光信號檢測器400耦合到鎮(zhèn)流器20的第一和第二輸入端202，204，并且包括用于連接到鎮(zhèn)流器反相器(未示出)的輸出端802。調(diào)光信號檢測器400本身位于鎮(zhèn)流器20之內(nèi)。墻式開關(guān)部件100往往位于鎮(zhèn)流器的外部，最好是在電氣開關(guān)柜內(nèi)。如果包含多個調(diào)光鎮(zhèn)流器，每一鎮(zhèn)流器將具有自己的調(diào)光信號檢測器400。另一方面，即使包含有多個鎮(zhèn)流器，也僅需要一個墻式開關(guān)部件100。
墻式開關(guān)部件100包括第一開關(guān)120，第二開關(guān)130，第一二極管140，第二二極管150，可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備160，電壓觸發(fā)設(shè)備170，觸發(fā)電阻182，以及觸發(fā)電容184。墻式開關(guān)部件100也可以包括用于控制AC電源施加到該墻式開關(guān)部件100下游所連接的至少一個鎮(zhèn)流器的常規(guī)on-off開關(guān)110。第一二極管140具有一個陽極142和陰極144；陽極142經(jīng)由on-off開關(guān)110耦合到第一端102。第二二極管150具有陽極152和陰極154；陽極152耦合到第二端104，陰極154耦合到二極管140的陰極144。開關(guān)120與二極管140并聯(lián)連接，同時開關(guān)130與二極管150并聯(lián)連接。可控雙向設(shè)備160優(yōu)選地實現(xiàn)為具有傳導(dǎo)端子162，164和選通端子166的三端雙向可控硅開關(guān)元件。傳導(dǎo)端子162連接到第一二極管140的陽極142。傳導(dǎo)端子164連接到第二二極管150的陽極152。電壓觸發(fā)設(shè)備170優(yōu)選地實現(xiàn)為連接于節(jié)點180和三端雙向可控硅開關(guān)元件160的選通端子166之間的兩端交流開關(guān)元件。觸發(fā)電容184連接于節(jié)點180和第二二極管150的陽極152之間。
開關(guān)120，130優(yōu)選地實現(xiàn)為常閉并且僅在他們被用戶按壓時保持打開的單極單擲(SPST)開關(guān)。而且，最好開關(guān)120，130機(jī)械地聯(lián)動以排除兩個開關(guān)在同一時間被打開的可能性。優(yōu)選地，開關(guān)120，130共享具有上下動作的單個三位置控制桿，其中向上動作是打開開關(guān)120，向下動作是打開開關(guān)130，靜止?fàn)顟B(tài)開關(guān)120，130都閉合。例如，開關(guān)120，130可以通過一個“向上箭頭/向下箭頭”搖桿型設(shè)置來實現(xiàn)，其中當(dāng)“向上箭頭”被壓下時，開關(guān)120被打開，當(dāng)壓下“向下箭頭”時，開關(guān)130被打開，用戶沒有任何按壓時，兩個開關(guān)120，130被閉合。
在操作期間，當(dāng)on-off開關(guān)110處開on位置時，參考圖1和2，墻式開關(guān)部件表現(xiàn)為如下當(dāng)兩個開關(guān)120，130都閉合時，二極管140，150分別由他們各自的開關(guān)旁路，因此第一端102到第二段104被完全地短路。所以，來自于AC電源10的電壓的正負(fù)半周期可以未加改變地通過，并且鎮(zhèn)流器輸入端202，204之間的電壓(在圖2中表示為V202，204)就是額定正弦AC電壓。
當(dāng)開關(guān)120打開并且開關(guān)130閉合時，正向電流被允許(從左到右)進(jìn)入第一端102，經(jīng)過二極管140，經(jīng)過開關(guān)130(旁路二極管150，該二極管150阻止正向電流)，并從第二端子104輸出。所以，AC線電壓的正半周期被允許未加改變地通過。AC電壓的負(fù)半周期經(jīng)過三端雙向可控硅開關(guān)元件160(旁路二極管140，該二極管140阻止負(fù)向電流)，但是以削波方式。更具體地，負(fù)半周期的上升邊(也就是圖2中t1和t2之間的部分)將被三端雙向可控硅開關(guān)元件160阻止。在t1時刻，三端雙向可控硅開關(guān)元件160截止并且將保持截止?fàn)顟B(tài)直到電容184兩端有足夠的電壓觸發(fā)兩端交流開關(guān)元件170，并導(dǎo)通三端雙向可控硅開關(guān)元件160。在t1和t2之間，當(dāng)AC線電壓變得越來越負(fù)時，電容184兩端的電壓將增加。在t2時刻，電容184兩端的電壓達(dá)到足夠高的電平(例如，兩端交流開關(guān)元件170的轉(zhuǎn)折電壓)以觸發(fā)兩端交流開關(guān)元件170以及導(dǎo)通三端雙向可控硅開關(guān)元件160。所以，隨著開關(guān)120的打開和開關(guān)130的關(guān)閉，墻式開關(guān)部件100提供到鎮(zhèn)流器輸入端202，204的電壓基本是正弦電壓，其中正半周期不改變而負(fù)半周期的上升邊被削波。
當(dāng)開關(guān)120閉合并且開關(guān)130打開時，負(fù)向電流被允許(從右到左)進(jìn)入第二端104，通過二極管150，通過開關(guān)120(從而旁路二極管140，其阻止負(fù)向電流)，并從第一端102輸出。所以，AC線電壓的負(fù)半周期允許不改變地通過。AC電壓的正半周期經(jīng)過三端雙向可控硅開關(guān)元件160(旁通二極管150，其阻止正向電流)，但是以小波方式，更具體地，正半周期的上升邊(也就是圖2中t3和t4之間的部分)將被三端雙向可控硅開關(guān)元件160阻止。在時間點t3，三端雙向可控硅開關(guān)元件160截止并且將保持截止?fàn)顟B(tài)直到有充分的電壓被作用到選通端166以便導(dǎo)通該裝置。在t3和t4之間，當(dāng)AC線電壓變得越來越正時，電容184兩端的電壓將增加。在時間t4，電容184上的電壓達(dá)到足夠高的電平(也就是兩端交流開關(guān)元件170的轉(zhuǎn)折電壓)以便觸發(fā)兩端交流開關(guān)元件170并導(dǎo)通三端雙向可控硅開關(guān)元件160。所以，隨著開關(guān)120的閉合和開關(guān)130的打開，墻式開關(guān)部件100提供到鎮(zhèn)流器輸入端202，204的電壓基本是正弦電壓，其中正半周期的上升邊被削波而負(fù)半周期不變。
優(yōu)選地，時間周期t1到t2以及t3到t4與AC線電壓的半個周期相比選擇得相當(dāng)短，以排除關(guān)于鎮(zhèn)流器20中升壓變換器的線路調(diào)節(jié)的任何不良效應(yīng)。時間周期t1到t2以及t3到t4由兩端交流開關(guān)元件170的擊穿電壓，電阻182和電容184以及AC線電壓的大小來確定。
優(yōu)選地，在開關(guān)130保持壓下期間，調(diào)光信號檢測器400將開關(guān)130的壓下(也就是削波的正半周期)看作為“變亮”指令并且通過增加輸出電壓(也就是輸出端802的電壓)的電平或占空比作為響應(yīng)。相反地，開關(guān)120的壓下被看作“變暗”指令，調(diào)光信號檢測器400通過減少它的輸出電壓的電平或占空比來響應(yīng)該指令。作為選擇，可以設(shè)計調(diào)光信號檢測器400使上述的邏輯規(guī)則倒置；也就是說，可以設(shè)計調(diào)光信號檢測器400以便將正半周期的削波看作為“變暗”指令，而將負(fù)半周期的削波看作為“變亮”指令。
與現(xiàn)有技術(shù)“線路控制”調(diào)光方法相反，諸如那些都使用了與AC電源串聯(lián)的三端雙向可控硅開關(guān)元件的方法，墻式開關(guān)部件100在正常操作期間(也就是當(dāng)開關(guān)120，130閉合時)在AC線路電流中沒有引入線路產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)或失真。而且，墻式開關(guān)部件100在正常的操作期間不消耗功率，因為由下游連接的任一鎮(zhèn)流器所吸引的AC電流流過開關(guān)120，130而不是二極管140，150。另一方面，當(dāng)開關(guān)120，130中一個被打開以便發(fā)送“變暗”或“變亮”信號時，在二極管140，150和三端雙向可控硅開關(guān)元件160中將消耗少量的功率，但是僅在開關(guān)保持壓下的時候。二極管和三端雙向可控硅開關(guān)元件所要求的功率由下游連接的鎮(zhèn)流器所吸引的功率來規(guī)定。
再一次參考圖1，在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，調(diào)光信號檢測器400包括一個120V/277V檢測器電路500，一個過零點檢測器電路600，一個施密特觸發(fā)器電路700以及一個控制器電路800。120V/277V檢測器電路500包括一個連接到鎮(zhèn)流器20任一輸入端202，204的輸入端502，以及連接到過零點檢測器電路600的一對輸出端504，506。120V/277V檢測器電路的功能是確保過零點檢測器600基本上處理相同的電壓電平而不管實際的AC線電壓。過零點檢測器600包括一個第一輸入端602，一個第二輸入端604，以及一對輸出端606，608。第一輸入端602連接到鎮(zhèn)流器20的第一輸入端202。第二輸入端204連接到鎮(zhèn)流器20的第二輸入端204。輸出端606，608連接到施密特觸發(fā)器700。過零點檢測器600的功能是檢測“變暗”或“變亮”指令的存在，以及相應(yīng)地調(diào)整輸出端626，656上信號的占空比。施密特觸發(fā)器700包括連接到控制器800的一對輸出端702，704。施密特觸發(fā)器的功能是接收過零點檢測器600提供的可變工況DC信號并且提供數(shù)字化的輸出信號(也就是對應(yīng)于邏輯“1”或邏輯“0”)到控制器800?？刂破?00具有一個輸出端802?？刂破鞯墓δ苁窃谄漭敵龆?02提供一個可變的信號，其中，優(yōu)選地，該信號的占空比響應(yīng)“變亮”指令而加以，響應(yīng)“變暗”指令而減少。參考圖3-6描述用于20V/277V檢測器電路500，過零點檢測器電路600，施密特觸發(fā)器電路700以及控制器電路800的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
如先前所間接提到的，輸出端802用于連接到鎮(zhèn)流器反相器。在輸出端802所提供的信號的電壓電平或占空比根據(jù)墻式開關(guān)部件100所提供的信號而變化，并且被用于以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的多種方式中的任意一種來控制反相器操作頻率或占空比，以及因此也控制提供到燈的電流量。通過控制反相器操作頻率提供調(diào)光的例子在美國專利5457360所披露，其有關(guān)披露被結(jié)合于此作為參考。
優(yōu)選地，調(diào)光信號檢測器400在輸出端802提供一個低電壓，可變占空比電壓信號。如此處參考控制器電路800和圖6所描述的，輸出端802的電壓信號是峰值大約為5伏特，最小值為0伏特的可變占空比方波信號，并且占空比能夠在大約4.44％(優(yōu)選地，對應(yīng)于一個極端的“變暗”設(shè)置)和大約95.6％(優(yōu)選地，對應(yīng)于一個極端的“變亮”設(shè)置)之間變化(根據(jù)來自墻式開關(guān)部件100的調(diào)光指令)。
開始向鎮(zhèn)流器20提供AC電壓時，輸出端802上的信號的占空比最好為最大值。當(dāng)經(jīng)由墻式開關(guān)部件100(發(fā)出“變暗”指令時也就是當(dāng)檢測到被削波的負(fù)半周期時)，調(diào)光信號檢測器400將少量減少占空比。當(dāng)發(fā)送連續(xù)的“變暗”指令時，每檢測到一個被削波的負(fù)半周期就少量減少占空比。如果“變暗”指令持續(xù)地被發(fā)送，占空比將最終達(dá)到它的最小值并且保持在該值直到“變亮”信號被發(fā)送。相同地，當(dāng)接收到“變亮”指令(也就是檢測到被削波的正半周期)時，調(diào)光信號檢測器400將少量增加占空比。當(dāng)發(fā)送連續(xù)的“變亮”指令時，每檢測到一個被削波的負(fù)半周期就少量增加占空比。如果“變亮”指令持續(xù)地被發(fā)送，占空比將最終達(dá)到它的最大值并且保持在該值直到“變暗”信號被發(fā)送。
以下參考圖3-6解釋調(diào)光信號檢測器400的一個優(yōu)選實施例。
參考圖3，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，120V/277V檢測器500具有以下的結(jié)構(gòu)和操作。電阻510，512作為向比較器520的正向輸入端524提供AC線電壓的依比例縮小的版本的分壓器。電阻510，512的大小設(shè)計為使得對于120V(rms)的AC線電壓來說，提供到比較器520的正向輸入端524的電壓是4.5伏特。電容514充當(dāng)濾波器電容以減少低頻波紋，否則該低頻紋波將出現(xiàn)在電阻512上的電壓中。電阻516，518的大小設(shè)計為使得當(dāng)VCC被設(shè)置在14.0伏特時，比較器520的反向輸入端偏壓在6.0伏特。電阻530，532充當(dāng)限流電阻，用于限制當(dāng)比較器520的輸出526升高時提供到晶體管540，560柵極的電流。
對于120V(rms)的AC線電壓，在正向輸入端524的電壓(也就是4.5伏特)將小于在反向輸入端522的電壓(也就是6.0伏特)。結(jié)果，在比較器輸出端526的電壓將升高并且導(dǎo)通晶體管540，560。晶體管540導(dǎo)通時，電阻550實際上與過零點檢測器600中的電阻612(見圖4)并聯(lián)。晶體管560導(dǎo)通時，電阻570實際上與過零點檢測器600中的電阻642(見圖4)并聯(lián)。因此，再參考圖4，當(dāng)AC線電壓是277伏特而不是120伏特時，被提供到比較器620，650的正向輸入端624、654的電壓將依比例下降。這樣，120V/277V檢測器500將確保過零點檢測器600內(nèi)的信號基本上相同，而不管AC線電壓是277伏特還是120伏特。
參考圖4，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，過零點檢測器500具有如下的結(jié)構(gòu)和操作。電阻610，612作為分壓器，用于提供(供給到鎮(zhèn)流器的AC電壓)正半周期的成比例縮小的版本到比較器620的正向輸入端624。如先前參考圖3所描述的，當(dāng)AC線電壓是277伏特(rms)時，120V/277V檢測器電路500實際上使一個附加電阻(也就是圖3中的電阻550)與電阻612并聯(lián)以進(jìn)一步成比例降低提供到比較器620正向輸入端624的電壓。相同地，電阻640，642作為分壓器，用于提供供給到鎮(zhèn)流器的AC電壓)負(fù)半周期的成比例縮小的版本到比較器650的正向輸入端654。如先前參考圖3所描述的，當(dāng)AC線電壓是277伏特(rms)時，120V/277V檢測器電路500實際上使一個附加電阻(也就是圖4中的電阻570)與電阻642并聯(lián)以進(jìn)一步成比例降低提供到比較器650正向輸入端654的電壓。
在操作期間，供給到鎮(zhèn)流器20的AC電壓的正負(fù)半周期與提供在比較器620，650的反向輸入端622，652的一伏特參考電壓進(jìn)行比較。一伏特參考電壓經(jīng)由電阻616，618和646，648所形成的分壓器從Vcc獲得。作為選擇，電阻646，648可以省略，而用于比較器650的一伏特參考電壓僅僅通過連接比較器650的反向輸入端652到比較器620的反向輸入端622來提供(在該情況下，電阻616，618向兩個比較器620，650提供一伏特參考電壓)。電阻628，658作為用于偏置比較器620，650輸出端626，656的上拉電阻。
提供在比較器620，650輸出端626，656的信號是近似方波電壓，該方波的周期在提供到正向輸入端624，654的信號中存在削波部分的情況下減少。更具體地，如果正半周期沒有被削波，在比較器620輸出端626的信號將是非零部分周期大約等于7.7毫秒的方波；另一方面，如果正半周期被削波，在比較器620輸出端的信號將是非零部分周期小于7.7毫秒的方波。按照同樣的原理，如果負(fù)半周期沒有被削波，在比較器650輸出端656的信號將是非零部分周期大約等于7.7毫秒的方波；另一方面，如果負(fù)半周期被削波，在比較器650輸出端656的信號將是非零部分周期小于7.7毫秒的方波。這樣，過零點檢測器600提供指示“變暗”或“變亮”信號是否從墻式開關(guān)部件100中發(fā)送的輸出。
比較器620，650的輸出通過RC濾波器濾波，以便在輸出端606，608提供相應(yīng)的電壓。更具體地，比較器620的輸出通過由電阻630和電容632所形成的RC濾波器來濾波，而比較器650的輸出通過由電阻660和電容662所形成的RC濾波器來濾波。如果檢測到被削波的正半周期，在輸出端606的電壓將相應(yīng)地低于沒有檢測到正半周期時的值。同樣，如果檢測到被削波的負(fù)半周期，在輸出端608的電壓將相應(yīng)地低于沒有檢測到負(fù)半周期時的值。
現(xiàn)在參考圖5，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，施密特觸發(fā)器700具有如下的結(jié)構(gòu)和操作。電阻710，712和電阻740，742充當(dāng)分壓器，用于在比較器720，750的正向輸入端724，754提供合適的參考電壓。電阻728，758是上拉電阻，用于適當(dāng)?shù)仄帽容^器720，750的輸出726，756。電阻730，760從輸出端726，756到正向輸入端724，754提供正反饋。反向輸入端722，752連接到以上參考圖4所描述的過零點檢測器600的相應(yīng)輸出端。比較器720，750的輸出端726，756連接到施密特觸發(fā)器700的輸出端702，704。
在操作期間，對于兩個比較器720，750，只要反向輸入端(72或752)的電壓大于正向輸入端(724或754)的參考電壓，那么比較器輸出端(726或756)的輸出電壓將降低。一旦反向輸入端的電壓變得小于正向輸入端的電壓，那么比較器輸出端的電壓將升高。因為提供了正反饋(經(jīng)由電阻730，760)，當(dāng)比較器輸出端的電壓升高時，將導(dǎo)致在正向輸入端的參考電壓升高。所以，只要反向輸入端的電壓波動小于參考電壓的變化，那么輸出電壓將穩(wěn)定。
在正常操作下，當(dāng)“變暗”或“變亮”指令都不發(fā)送時，正向輸入端724，754的電壓小于反向輸入端722，752的參考電壓。因此，比較器輸出端726，56的電壓將為低。當(dāng)發(fā)送“變亮”指令時，在過零點檢測器600輸出端606所提供的DC電壓將減少。相應(yīng)地，比較器720反向輸入端722的電壓將減少到小于正向輸入端724上的參考電壓的電平，導(dǎo)致輸出端726的電壓升高。一旦“變亮”指令停止發(fā)送，輸出端726的電壓將變回低電平。按照同樣的原理，當(dāng)發(fā)送“變暗”指令時，在過零點檢測器600輸出端608所提供的DC電壓將減少。相應(yīng)地，比較器750反向輸入端752的電壓將減少到小于正向輸入端754上的參考電壓的電平，導(dǎo)致輸出端756的電壓升高。一旦“變暗”指令停止發(fā)送，輸出端756的電壓將變回至低電平。
這樣，施密特觸發(fā)器700在輸出端702，704提供數(shù)字輸出信號以指示“變暗”或“變亮”指令是否被接收到。
現(xiàn)在參考圖6，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，控制器800具有如下結(jié)構(gòu)和操作。電阻820，822，824，826形成從施密特觸發(fā)器700的輸出端702，704到微控制器810的輸出端812，814的分壓器。微控制器810可以使用許多合適的設(shè)備的任意一種來實現(xiàn)，例如Microship TechnologyInc生產(chǎn)的PIC12C509A8-bit COMS微控制器。配置微控制器810以在輸出端816(和，在輸出端802)提供一種可變占空比方波信號，其中占空比根據(jù)提供到輸入端812，814的信號被調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，占空比可在大約4.44％的最小值和大約95.6％的最大值之間變化。進(jìn)一步優(yōu)選地，開始作用功率時，占空比被設(shè)置在它的最大值(在優(yōu)選的配置中，其對應(yīng)于最大光輸出設(shè)置)。
配置輸入端812作為“變亮”輸入端，而輸入端814作為“變暗”輸入端。在操作期間，當(dāng)沒有“變暗”或“變亮”指令被發(fā)送時，在輸入端812，814的信號都是邏輯“0”。在該種情況下，輸出端816上的信號的占空比將保持不改變。
當(dāng)從墻式開關(guān)部件100發(fā)送“變暗”指令時，在輸入端812上的信號是邏輯“0”，而輸入端814上的信號是邏輯“1”。在這種情況下，微控制器810將減少在輸出端816上信號的占空比。如果接收到連續(xù)的“變暗”指令(例如，如果開關(guān)120保持打開例如一秒的時間)，則微控制器810將連續(xù)地按增量減少占空比，直到最小占空比(也就是4.44％)。一旦達(dá)到最小占空比，任何更多的“變暗”指令將對輸出端802上提供的信號的占空比沒有效果。
當(dāng)從墻式開關(guān)部件100發(fā)送“變亮”指令時，在輸入端812上的信號是邏輯“1”而在輸入端814上的信號是邏輯“0”。相應(yīng)地，微控制器810將增加輸出端806上信號的占空比。如果接收到連續(xù)的“變亮”指令(例如，如果開關(guān)130保持打開例如一秒的時間)，微控制器810將連續(xù)按增量增加占空比，直到最大占空比(也就是95.6％)。一旦達(dá)到最大占空比，任何更多的“變亮”指令將對輸出端802上提供的信號的占空比沒有效果。
如先前關(guān)于墻式開關(guān)部件100(見圖1)的描述，最好開關(guān)120，130是“聯(lián)動的”以消除在同一時間開關(guān)都被打開的可能性。不過，即使開關(guān)120，130在同一時間被打開(也就是“調(diào)光”和“變亮”指令同時被發(fā)送)，微控制器810也被優(yōu)選地配置象“調(diào)光”和“變亮”指令都沒有被發(fā)送一樣對待這一狀況。更具體地，優(yōu)選地配置微控制器810，使其將輸入端812，814上同時出現(xiàn)邏輯“1”的情況看作為在輸入端812，814上同時出現(xiàn)邏輯“0”。
這樣，墻式開關(guān)部件100和調(diào)光信號檢測器400提供一個能被提供到鎮(zhèn)流器反相器的可變占空比控制電壓，以影響連接到鎮(zhèn)流器輸出端的燈的調(diào)光。
雖然以上的描述討論的“變暗”和“變亮”指令經(jīng)由墻式開關(guān)部件100(見圖1)的開關(guān)120，130的用戶操作而發(fā)生，但應(yīng)當(dāng)理解，調(diào)光信號檢測器400同樣能夠直接從電力公司接收那些指令。例如，電力公司可以自己完成“甩負(fù)荷”協(xié)議，其中電力公司僅僅通過刪截AC線電壓預(yù)定數(shù)目的負(fù)半周期來提供“變暗”指令。調(diào)光信號檢測器400將檢測被刪截的負(fù)半周期并且調(diào)節(jié)它的輸出，就像響應(yīng)經(jīng)由開關(guān)120的瞬時打開而發(fā)送的一系列“變暗”指令一樣。在“甩負(fù)荷”周期的末端(例如，當(dāng)電力公司承擔(dān)的電力需求已經(jīng)充分降低到不需要再甩負(fù)荷)，電力公司可以僅通過刪截一系列AC線電壓的正半周期而提供“變亮”指令。調(diào)光信號檢測器400將檢測到被刪截的正半周期，并且調(diào)節(jié)它的輸出，就像響應(yīng)經(jīng)由開關(guān)120的瞬時打開而發(fā)送的一系列“變亮”指令一樣。所以，除在這里先前所描述的益處之外，本發(fā)明很容易調(diào)節(jié)卸載策略。
盡管參考確定的優(yōu)選實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以進(jìn)行眾多的修改和變化而不脫離本發(fā)明新穎的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括第一電路，具有第一端和第二端，其中第一端連接到交流電壓源的熱導(dǎo)線端，第一電路可操作以接收第一用戶指令和第二用戶指令，并且提供(i)在沒有用戶指令時，常規(guī)操作模式，其中第一端到第二端被短路；(ii)響應(yīng)第一用戶指令，變亮模式，其中正向電流的一部分被阻止從第一端流到第二端；(iii)響應(yīng)第二用戶指令，調(diào)光模式，其中正向電流的一部分被阻止從第一端流到第二端；以及連接到第一電路第二端和AC電壓源的中性導(dǎo)線的第二電路，該第二電路具有與電子調(diào)光鎮(zhèn)流器內(nèi)的反相器電路相連的輸出，其中該鎮(zhèn)流器能夠根據(jù)調(diào)光控制信號設(shè)置燈的亮度級，第二電路能夠根據(jù)第一電路所接收的用戶指令來提供其輸出端的調(diào)光控制信號。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中調(diào)光控制信號具有占空比，其中該占空比(i)響應(yīng)第一用戶指令而增加；并且(ii)響應(yīng)第二用戶指令而減少。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中調(diào)光控制信號占空比的增加取決于第一用戶指令的周期；并且調(diào)光控制信號占空比的減少取決于第二用戶指令的周期。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中第一電路進(jìn)一步包括第一整流器，具有陽極和陰極，其中陽極連接到第一端；第二整流器，其陽極連接于第二端，并且其陰極連接到第一整流器的陰極；第一常閉開關(guān)，與第一整流器并聯(lián)；第二常閉開關(guān)，與第二整流器并聯(lián)；可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備，具有第一傳導(dǎo)端，第二傳導(dǎo)端，以及一個選通端，其中，第一傳導(dǎo)端連接于第一整流器的陽極，以及第二傳導(dǎo)端連接于第二整流器的陽極；電壓觸發(fā)設(shè)備，連接在節(jié)點和可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備的選通端之間；觸發(fā)電阻，連接在節(jié)點和第一整流器的陽極之間；和觸發(fā)電容，連接在節(jié)點和第二整流器的陽極之間。
5.權(quán)利要求4的裝置，其中可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備是三端雙向可控硅開關(guān)元件；以及電壓觸發(fā)設(shè)備是兩端交流開關(guān)元件。
6.權(quán)利要求4的裝置，其中通過在一個有限的時間周期內(nèi)打開常閉第二開關(guān)來產(chǎn)生第一用戶指令；以及通過在一個有限的時間周期內(nèi)打開常閉第一開關(guān)來產(chǎn)生第二用戶指令。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中第一電路進(jìn)一步能夠操作提供在第二端和交流電壓源的中性導(dǎo)線之間的輸出電壓，該輸出電壓為具有正半周期和負(fù)半周期的正弦信號，其中(i)響應(yīng)第一用戶指令，正半周期的初始部分被刪截；以及(ii)響應(yīng)第二用戶指令，負(fù)半周期的初始部分被刪截。
8.權(quán)利要求1的裝置，其中第一電路位于建筑物中的電子開關(guān)柜內(nèi)部。
9.權(quán)利要求1的裝置，其中第二電路位于電子調(diào)光鎮(zhèn)流器的內(nèi)部。
10.一種裝置，包括墻式開關(guān)部件，包括第一整流器，具有陽極和陰極，其中陽極連接到第一端；第二整流器，其陽極連接于第二端，并且其陰極連接到第一整流器的陰極；第一常閉開關(guān)，與第一整流器并聯(lián)；第二常閉開關(guān)，與第二整流器并聯(lián)；可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備，具有第一傳導(dǎo)端，第二傳導(dǎo)端，以及一個選通端，其中第一傳導(dǎo)端連接于第一整流器的陽極，以及第二傳導(dǎo)端連接于第一整流器的陽極；電壓觸發(fā)設(shè)備，連接在節(jié)點和可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備的選通端之間；觸發(fā)電阻，連接在節(jié)點和第一整流器的陽極之間；觸發(fā)電容，連接在節(jié)點和第二整流器的陽極之間。鎮(zhèn)流器，用于以可調(diào)亮度級向至少一個氣體放電管供電，其中鎮(zhèn)流器能夠調(diào)節(jié)亮度級以響應(yīng)至少以下兩者之一(i)常閉第一開關(guān)；和(ii)常閉第二開關(guān)，的瞬時打開。
11.權(quán)利要求10的裝置，其中亮度級(i)響應(yīng)常閉第二開關(guān)的瞬時打開而增加；以及(ii)響應(yīng)常閉第一開關(guān)的瞬時打開而減少。
12.權(quán)利要求10的裝置，其中可控雙向傳導(dǎo)設(shè)備是三端雙向可控硅開關(guān)元件；以及電壓觸發(fā)設(shè)備是兩端交流開關(guān)元件。
13.一種用于以可調(diào)亮度級向至少一個氣體放電管供電的電子鎮(zhèn)流器，包括一對輸入端，用于接收傳統(tǒng)交流電源的電源電壓，該電源電壓具有正半周期和負(fù)半周期；一對輸出端，用于連接到至少一個氣體放電管；一個反相器電路，連接到輸出端，并能夠操作提供可調(diào)量功率給氣體放電管；一個調(diào)光信號檢測器，具有連接到鎮(zhèn)流器輸入端的一對輸入端，以及連接到反相器電路的檢測器輸出端，調(diào)光信號檢測器能夠(i)監(jiān)視在鎮(zhèn)流器輸入端的電源電壓；(ii)在檢測器輸出端提供調(diào)光控制信號，其中由反相器提供到氣體放電管的功率量可以根據(jù)調(diào)光信號進(jìn)行調(diào)整；以及(iii)響應(yīng)電源電壓的至少半個周期的刪截調(diào)整調(diào)光控制信號。
14.權(quán)利要求13的電子鎮(zhèn)流器，其中調(diào)光信號檢測器提供的調(diào)光控制信號具有可調(diào)占空比，以及調(diào)光信號檢測器進(jìn)一步能夠(i)響應(yīng)電源電壓的至少一個正半周期的刪截，增加調(diào)光控制信號的占空比；以及(ii)響應(yīng)電源電壓的至少一個負(fù)半周期的刪截，減少調(diào)光控制信號的占空比。
全文摘要
一種調(diào)光控制系統(tǒng)包括一個第一電路(100)和一個第二電路(400)。第一電路(100)與AC線電源(10)串聯(lián)連接并且接收用戶的變亮和變暗指令。變亮和變暗指令通過瞬時變更由第二電路(400)所觀察到的AC電壓波形來傳送到第二電路(400)。第二電路(400)提供一個可調(diào)輸出信號，該輸出信號被連接到電子調(diào)光鎮(zhèn)流器內(nèi)的反相器電路。根據(jù)所觀察到的AC電壓波形，輸出信號由第二電路(400)來調(diào)節(jié)。
文檔編號H05B41/39GK1498055SQ0316482
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者J·G·科諾普卡, S·索希, S·坦加維盧, J G 科諾普卡, 游 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司