專利名稱:熒光燈電子控制設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及產(chǎn)生和控制電氣設(shè)備特別是諸如普通熒光燈之類的放電燈的高頻交流電流的裝置和方法。
目前，熒光燈雖然在市場(chǎng)上還沒有完全取代也是極其流行的白熾燈的位置，但卻是廣泛作為光源使用。熒光燈具有相對(duì)于耗電量較高的發(fā)光效率、使用壽命長(zhǎng)和發(fā)光性能令人滿意等優(yōu)點(diǎn)，盡管在電氣方面基于以下原因需要采取較白熾燈更復(fù)雜的措施熒光燈處于低溫狀態(tài)時(shí)需要特高的引弧電壓(例如高達(dá)1000伏的峰值電壓)來觸發(fā)電氣放電，而且熒光放電具有負(fù)得很大的阻抗，此阻抗在電氣放電觸發(fā)過程中還進(jìn)一步發(fā)生變化。因此熒光燈的電源電路必須配備以專用的引燃設(shè)備和專用的限流設(shè)備。熒光燈的諸電極按慣例總配備有電加熱裝置，使引弧電壓可降低到800伏峰值。阻抗由于是負(fù)的且變化著，因而需用限流設(shè)備，因此用普通電壓源供電的熒光燈實(shí)際上是通過串聯(lián)的感應(yīng)線圈接到電源上的。未點(diǎn)燃處于低溫狀態(tài)下的熒光燈通常是用電氣開關(guān)進(jìn)行引燃的，一般是借助于自動(dòng)開關(guān)(也叫起動(dòng)器)進(jìn)行，這種起動(dòng)器具有在放電一經(jīng)觸發(fā)之后切斷熒光燈諸電極的供電加熱的重要功能。為防止該開關(guān)過早點(diǎn)燃這種開關(guān)通常還并聯(lián)有電容器?，F(xiàn)有技術(shù)熒光燈傳統(tǒng)的燈具中都裝有全部這些元件。
采用一般電源頻率(50赫或60赫)時(shí)，串聯(lián)電感應(yīng)相當(dāng)大，此電感給電源線反饋一個(gè)強(qiáng)勁的無(wú)功電流，這些無(wú)功電流在供電電纜中會(huì)引起電損失，因而是不希望有的。要減少這些無(wú)功電流可用電容器進(jìn)行所謂相位補(bǔ)償，這個(gè)電容器也需要具有相當(dāng)大的電容值。電感本身消耗相當(dāng)大的電能，這些電能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊帷Ｒ虼似胀ㄑb設(shè)的，例如，兩個(gè)額定功率各為58瓦的熒光燈(即116瓦的標(biāo)稱發(fā)光強(qiáng)度)的燈具，實(shí)際上消耗的功率約為170瓦。具有所述裝備的熒光燈的其它缺點(diǎn)是其頻閃效應(yīng)，這是因?yàn)榘l(fā)光電弧是在兩倍電源頻率的頻率(即舉例說100或120赫)下觸發(fā)和切斷的。這種頻閃效應(yīng)通常是看不到的，但在某些不利的情況下可能會(huì)引起麻煩。此外往往還會(huì)引起噪音，特別是感應(yīng)線圈引起的噪音，且一般簡(jiǎn)單的觸發(fā)器具有引起慢慢引燃的傾向，還會(huì)伴隨有不好受的閃爍。此外，自動(dòng)開關(guān)會(huì)在熒光燈已燒毀不能引燃時(shí)仍然試圖觸發(fā)它，從而引起持續(xù)閃爍，直到開關(guān)不能再使用為止。
可以預(yù)料，通過自動(dòng)照明控制(例如根據(jù)日光的變化進(jìn)行控制)節(jié)約電能可利用的潛力還是相當(dāng)大的，因?yàn)榻裉斓恼彰飨到y(tǒng)往往是長(zhǎng)時(shí)間在滿功率情況下運(yùn)行的，盡管有關(guān)場(chǎng)所可能也接受自然的日光照明因而只部分或部分時(shí)間需用人工照明。今天已有可能裝設(shè)帶光測(cè)量器的自動(dòng)系統(tǒng)，并控制供到照明系統(tǒng)的電力，即例如，保持預(yù)定的照明水平。
電氣光源的控制在本技術(shù)領(lǐng)域：
中是公知技術(shù)，有關(guān)熒光燈的控制也是如此。但為了要降低發(fā)光功率而控制熒光燈時(shí)需要考慮的問題是，熒光燈沒能引燃之前不能將電壓降得太多。因此熒光燈的控制系統(tǒng)通常采用時(shí)間控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)目前一般是采用所謂斬波器控制加以實(shí)現(xiàn)的。斬波器控制大體上能用例如電源頻率的快速觸發(fā)和切斷，通過減少占空因數(shù)(即燃點(diǎn)時(shí)間對(duì)閉鎖時(shí)間的比值)控制亮度級(jí)。得目前所采用的這些控制系統(tǒng)具有一些缺點(diǎn)，其中一個(gè)缺點(diǎn)是產(chǎn)生了電射頻噪音的發(fā)射和發(fā)送源，且使熒光燈已產(chǎn)生的通常所不希望有的頻閃效應(yīng)嚴(yán)重惡化。此外全部燈功率得通過這些控制系統(tǒng)的元件，因而控制系統(tǒng)的大小也應(yīng)選擇得與類似大小的電能相適應(yīng)。
此外在本技術(shù)領(lǐng)域：
中大家都知道可以采用所謂飽和電抗器來控制電能。簡(jiǎn)言之，飽和電抗器是一種變壓器，其中變換后的電流受變壓器鐵心磁飽和的限制。該磁飽和可藉額外的磁化繞組加以控制，該磁化繞組影響和控制著被變換的電能。飽和電抗器較貴，而且當(dāng)饋電給感性或容性負(fù)荷時(shí)不能妥善進(jìn)行控制，因此在今天的技術(shù)中很少使用飽和電抗器控制系統(tǒng)。
熒光燈控制中的上述問題往往促使人們實(shí)際選用帶控制設(shè)施照明系統(tǒng)用的白熾燈。由此可以制造一種合意的控制系統(tǒng)，盡管這種控制系統(tǒng)有兩個(gè)主要不足之處。首先，減少照明時(shí)，光照變成紅色。其次，白熾燈原來已很低的發(fā)光效率甚至進(jìn)一步大幅度下降。不言而喻，今天帶照明控制的系統(tǒng)，如上所述，不是照明效果不好，就是不實(shí)惠，因而使用面不廣。
最近有人提出用高頻發(fā)生器饋電給熒光燈，請(qǐng)參看，例如，西門子公司出版物《開關(guān)實(shí)例》(Schaltbeispiele)82/82年版，第78頁(yè)。在該篇文章中介紹了一個(gè)將例如50赫頻率的電源電壓轉(zhuǎn)變成約120千赫交流電的電路。用這種電路給熒光燈供電具有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如-在如此高頻下，熒光燈的效率提高了，因而發(fā)光效率提高了;
-延長(zhǎng)了熒光燈的壽命;
-燈具附件中沒有可動(dòng)的機(jī)械部分;
-沒有頻閃效應(yīng)，因?yàn)殡娏髟诮惶娣较蛏献兓臉O其短暫的時(shí)間里電氣放電弧不熄滅;
-該電路是相位補(bǔ)償?shù)?
-熒光燈即時(shí)點(diǎn)燃;
-在燃燒起來的熒光燈中沒有閃爍現(xiàn)象;以及-傳統(tǒng)上裝設(shè)的較貴且耗電量大的感應(yīng)線圈其使用量減少了許多倍，它們的功率消耗也同樣減少。
這類電路目前還不很普遍，但可以預(yù)料它們不久會(huì)廣泛使用，因?yàn)樗鼈冊(cè)靸r(jià)較便宜，且它們具有前面談過的實(shí)質(zhì)性的優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該指出的是，每個(gè)單獨(dú)的燈具需要獨(dú)立的這類電路，因?yàn)槿绱藰O高頻的電流即使用特殊的高頻電纜也不能經(jīng)濟(jì)地供到任何較運(yùn)的距離。
但這種電路和類似電路具有這樣的缺點(diǎn)，即它們不能輕易地配備以控制設(shè)施。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種裝置，用這種裝置可以給熒光燈之類的用電設(shè)備供應(yīng)高頻電流，從而可以控制電流，且即使電流降低時(shí)輸出電壓仍然能達(dá)到這樣的電平，使得，舉例說，熒光燈可輕易加以引燃。
這個(gè)目的是用這樣一種裝置付諸實(shí)施的，該裝置用以控制用電設(shè)備特別是熒光燈之類的放電燈的交流電流，且包括一與一輸出端子串聯(lián)的電感和若干控制輸出電流的有功電子元件，所述有功電子元件由輸出電流借助磁性材料中產(chǎn)生的磁場(chǎng)在所謂反饋線圈中感應(yīng)的電壓進(jìn)行控制，其中磁性材料中的磁飽和用以改變感應(yīng)關(guān)系，使諸有功元件周期性地改變著輸出電流的方向，所述交流電流控制裝置的特征在于，所述磁性材料系劃分成至少兩個(gè)部分，各部分設(shè)有至少另一個(gè)叫做控制線圈的電激線圈，因而使饋入控制線圈的電流會(huì)促使磁性材料磁化，從而在輸出電流的電平不同于沒有控制電流出現(xiàn)而可能產(chǎn)生飽和時(shí)的電流電平時(shí)出現(xiàn)飽和，第一控制線圈主要在一個(gè)方向上影響輸出電流的波形，第二控制線圈則主要在相反方向上影響輸出電流的波形。
這種裝置具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中的一些優(yōu)點(diǎn)如下由于控制信號(hào)可以是直流信號(hào)，因此用較簡(jiǎn)單的控制電路即可進(jìn)行控制?？刂葡到y(tǒng)不會(huì)引起上述公知的現(xiàn)有技術(shù)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的頻閃效應(yīng)，也不會(huì)引起射頻噪音。用于控制的電氣線路可以在低壓運(yùn)行，且無(wú)直流耦合到電源上?？刂撇呗钥梢允嵌喾N多樣的，而且有可能獨(dú)立控制電流的正半周和負(fù)半周，從而可以影響電流對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線的形狀，雖然值得注意的是所示的電路不會(huì)在各輸出端子上產(chǎn)生凈直流電流，該線路還可制成極小型，以便可以將其裝入普通燈具中。
鑒于所需用的控制電流值不難穩(wěn)定產(chǎn)生和維持，因此本發(fā)明所使用的控制線路可以制成只需用小功率的那種大小。
根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施例，反饋線圈都繞在兩個(gè)磁心上，因而來自這些磁心的任一磁心的磁信號(hào)會(huì)在兩磁心周圍從而在兩反饋線圈上感應(yīng)出電壓。但這些線圈系制成這樣的大小，使得僅僅來自這些磁心由主要輸出電流產(chǎn)生的信號(hào)不足以產(chǎn)生反饋;反饋只能從兩磁心上另加的信號(hào)產(chǎn)生。由于控制線圈都繞在兩個(gè)磁心上，但與反饋線圈反向繞制，因而得出一個(gè)出乎預(yù)料而且性能有點(diǎn)令人驚奇的線路，即當(dāng)控制電流為零時(shí)，用電設(shè)備耗電量最大，且無(wú)論控制電流流向如何，一輸入控制電流就會(huì)減少輸出功率。
這一來具有這樣的好處，即系統(tǒng)的組裝變得更方便了，因?yàn)殡姎馊藛T無(wú)需費(fèi)心個(gè)個(gè)核對(duì)控制端子。此外，確實(shí)保證了電路的輸出電流永遠(yuǎn)不會(huì)大于容許值。再有，甚至有可能以交流電控制該控制電路，只要該交流控制電流的頻率比輸出功率的頻率低到適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。而這個(gè)范圍是相當(dāng)寬的，因?yàn)檩敵龉β实念l率可以在100千赫的數(shù)量級(jí)。
這使本裝置具有多種用途，這里只舉兩個(gè)實(shí)例來說明可能的精致程度。本發(fā)明的裝置作為第一實(shí)例可用以提供一個(gè)與作為光源的熒光燈配用的頻閃儀，從而可以提供超過頻閃儀通常所能提供的光能的光輸出。作為第二個(gè)實(shí)例，可以采用來自音樂系統(tǒng)的聲頻信號(hào)調(diào)節(jié)照明，就象一般我們可以想象的歌舞娛樂場(chǎng)或舞廳餐館所用的用以產(chǎn)生奇妙效果照明的那一種。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種節(jié)約電能的照明系統(tǒng)，節(jié)約的方法是根據(jù)日光照明情況自動(dòng)適應(yīng)照明水平，確保照明始終達(dá)到足夠的水平，而且由于照明不經(jīng)常開關(guān)切換，因而確保照明的舒適性，此外系統(tǒng)的造價(jià)較低。
這個(gè)目的是通過這樣一個(gè)照明系統(tǒng)付諸實(shí)施的。該照明系統(tǒng)包括至少一個(gè)燈具、一個(gè)測(cè)定來自該燈具的光的照度的測(cè)定器和接在其上的一個(gè)控制裝置，該照明系統(tǒng)的特征在于，所述燈具配備有上述交流電流控制裝置，借助控制裝置控制，使得控制裝置測(cè)出的照度始終保持大于或等于某一希望的最小參考水平，同時(shí)使用電量保持最低值，方法是將控制裝置配備以一種裝置，該裝置在照度水平低于預(yù)定的接通水平時(shí)給燈具供電，且將控制裝置配備以一燈具電源切斷裝置和一延遲器，使得照度水平在延遲器所限定的非中斷期間的時(shí)間內(nèi)超過叫做切斷水平的第二預(yù)定水平時(shí)切斷電源。
下面參照附圖更詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。附圖中圖1是公知技術(shù)中產(chǎn)生高頻交流電流的電子電路圖;
圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電路圖;
圖3是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電路圖;
圖4是與圖3類似的電路，但適宜供電給蒸汽燈而不是熒光燈。
圖5是本發(fā)明電氣線圈在磁心上配置的示意圖;
圖6是本發(fā)明一個(gè)電路中各種電氣信號(hào)對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線圖;
圖7是按本發(fā)明自動(dòng)控制的帶若干燈具固定件的照明系統(tǒng)圖;
圖8是為燈具固定件中的控制裝置提供控制信號(hào)的電子控制電路，和圖9是可用圖7和圖8的照明系統(tǒng)產(chǎn)生的照明水平的一些實(shí)例，還舉例說明了各種外來因素的影響，及其對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線圖。
為更好理解本發(fā)明，先參照?qǐng)D1說明一下公知技術(shù)的高頻電路。該電路是通過電阻器R1由電源電路供電，電能經(jīng)D1、D2、D3和D4橋式整流器整流，電容器C1整平，產(chǎn)生直流電流。通過采用推挽式耦合的兩個(gè)電子放大器，圖1中的端子e的電壓可在直流電壓所限定的范圍內(nèi)加以控制。電流從端子e引出，通過變壓器線圈饋到兩并聯(lián)的電感，各電感串聯(lián)到相應(yīng)的熒光燈上。電容器C5使電流形成完整的一個(gè)回路。借助這個(gè)電路有可能將熒光燈以諸元件值所確定的頻率饋以交流電。
有功電子器件T1和T2都是金屬氧化物功率晶體管，例如那些市面上出售的商標(biāo)為Mosfet、Sipmos和Hexfet的晶體管。這類元件有三個(gè)端子，分別標(biāo)以S表示“源極”，D表示“漏極”和G表示“控制極”。市面上出售的這類元件具有各色各樣的極性，下述的那種類型是所謂N渠道型，其D端子在實(shí)用中系接到正電壓，S接到負(fù)電壓，使以后從D到S流動(dòng)的電流可由加到端子G上的電壓加以控制。這類晶體管有一個(gè)特點(diǎn)，即G端子的阻抗特別高，且從D流到S的電流可以極高的電流放大系數(shù)加以控制。當(dāng)G的電壓相對(duì)于S為負(fù)時(shí)，晶體管完全截止。G上的電壓為正而不超過特性閥值時(shí)(一般為4伏)，該晶體管仍然對(duì)電流截止。只有當(dāng)G上的電壓超過此閾值時(shí)，電流才從D流到S。鑒于這類晶體管G端子的阻抗特別高，所以必須配備保護(hù)晶體管過電壓的外部元件。因此圖中晶體管T1的控制極電路上設(shè)有電阻器R4和齊納二極管D7，晶體管T2同樣配以類似的電阻器R5和齊納二極管D8，這些元件確保饋到G端子上的電壓始終不會(huì)上升到會(huì)損壞晶體管的程度。
下面先談?wù)勲娐吩谡Ｕ袷幤陂g的作用，再說明電路的起動(dòng)過程。晶體管T1和T2始終是不會(huì)同時(shí)打開的，因此在正常振蕩過程中，它們輪流導(dǎo)通和截止。舉例說，在晶體管T2導(dǎo)通時(shí)，此晶體管端子D上從而端子e上的電壓取一定值，不考慮T2上端子D至端子S可以忽略不計(jì)的壓降，則該值等于負(fù)極上的供電電壓值。于是該電路試圖從熒光燈周圍的元件通過小變壓器線圈n3引來電流。從圖1可以看到，各熒光燈分別并聯(lián)有電容器C6和C7，分別串聯(lián)有電感L1和L2，由于電感L1和L2系與熒光燈串聯(lián)且電感值相當(dāng)大，因此它們限制流經(jīng)的電流，從而使電流只能逐步增加。只要熒光燈不被引燃，電流可分別流經(jīng)電容器C6和C7，并通過電容器C5引出，形成電流回路。發(fā)光電弧一經(jīng)引燃，電流就流經(jīng)熒光燈，同時(shí)也流經(jīng)并聯(lián)電容器。
在圖6中，實(shí)線曲線a表示端子e上的電壓，曲線b表示流經(jīng)線圈n3的電流對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線，從圖6的曲線可以看出，該電壓在某一時(shí)間間隔內(nèi)通常為恒定的負(fù)值。圖6的曲線b表示電流的變化情況，圖上的符號(hào)是這樣選擇，使得電流在時(shí)間的開端(這時(shí)e為負(fù)電壓)系處于高電平，且往低電平方向移動(dòng)。但電流在線圈n3中的這種變化在變壓器TR磁心中感應(yīng)出一個(gè)磁場(chǎng)。此變化著的磁場(chǎng)在兩反饋線圈(接到T1上G端子的n1和接到T2上G端子的n2)上感應(yīng)出電壓。這些線圈的方向系這樣選擇，使得經(jīng)T2引出的電流在n1中感應(yīng)出這樣的電壓使T1端子G上相對(duì)于T1端子S的電壓保持負(fù)值，從而使T1仍然完全截止。反饋線圈n2連接得使同一個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)在T2端子G(此端子相對(duì)于T2端子S為正)上感應(yīng)出電壓，此正電壓則保持D通過T2至S的通路暢通。
但通過線圈n3的電流，在電路中的諸元件具有適當(dāng)大小的情況下，經(jīng)過一段時(shí)間之后是會(huì)上升到這樣一個(gè)電平，使TR中的磁心處于磁飽和狀態(tài)，隨后不能通過該磁心在n1和n2中感應(yīng)出電壓。于是n1中的電壓降到零，但由于這時(shí)T1已截止，因而T1中的狀態(tài)不變。同時(shí)n2中的電壓降到零，而這促使T2截止并阻止電流從T2的D流到S。即使兩晶體管T1和T2都截止，流經(jīng)n3的電流也不會(huì)即刻下降，這是因?yàn)殡姼蠰1和L2可維持一些電流通過n3，這完全是可能的，因?yàn)閚3既與電阻器R3連接也與電容器C4連接，因此電流不會(huì)瞬時(shí)消逝，但會(huì)瞬時(shí)開始減小。流經(jīng)n3電流開始的這種減小會(huì)即刻在反饋線圈n1和n2中感應(yīng)出電流，此電流的方向與前些時(shí)談到的方向相反。于是，n2中感應(yīng)出電壓，使T2端子G相對(duì)于T2端子S為負(fù)，從而使T2截止。但同時(shí)n1中感應(yīng)有電壓，使T1端子G相對(duì)于T1端子S為正，于是T1讓電流從端子D流到端子S。因此端子e上的電壓，在不考慮T1上可忽略不計(jì)的壓降的情況下大體上等于正極的供電電壓，這可從圖6中曲線的后一階段看出。由于電感L1和L2是串聯(lián)的，電流逐步變化，因而n1和n2中感應(yīng)出來的電壓是連續(xù)的(這個(gè)過程即由n1和n2維持的)，這是因?yàn)樽儔浩髦械母袘?yīng)過程，正如熟悉本專業(yè)的人士所周知的，是正比于電流的變化率，而不是正比于電流的大小的。
不難理解，電容器C5的容量大小足以確保C5接熒光燈的端子的電壓基本上保持恒定在正負(fù)供電電壓之間的中間值，因而有可能在T1導(dǎo)通T2截止時(shí)給熒光燈供應(yīng)電流。流過n3的電流圖形如圖6中曲線b的后一階段所示，可以看出該圖形與第一時(shí)間間隔的類似，只是符號(hào)變了。流經(jīng)n3的電流繼續(xù)在新的方向上增加，直至TR磁心再次飽和為止，這次是在與上一次相反的方向上，于是n1和n2中的電壓降到零，而T1就象T2早先那樣截止，從而使T2由于在n2中新感應(yīng)有電壓而導(dǎo)通，重復(fù)著整個(gè)過程。不難理解，由于電路是設(shè)計(jì)得使這些振蕩基本上由電感L1和L2、電容C6和C7以及熒光燈來控制，因此電路可以維持周期性振蕩。電容器C4確保，在切換期間，當(dāng)晶體管T1和T2都截止時(shí)，T1端子S上的電壓和接到T1端子S上的T2端子D上的電壓不會(huì)上升到危害晶體管的程度。
熒光燈Lyl上的電壓和電流在圖6中分別以實(shí)線曲線c和曲線d表示。應(yīng)該指出，熒光燈在100千赫數(shù)量級(jí)頻率下的阻抗(如這里的情況)比通常觀察到的用50赫或60赫給熒光燈供電時(shí)阻抗值更穩(wěn)定。
下面說明振蕩的起動(dòng)過程。開始時(shí)電路的電壓全為零，沒有電流流過。當(dāng)電源接到圖1左側(cè)的端子上時(shí)，到此為止所述電路各元件實(shí)際上不能開始振蕩。這可能令人驚奇，因?yàn)殡娮诱袷幤魍ǔＪ亲孕衅饎?dòng)的由于偶然的小噪音信號(hào)總是存在的，這些信號(hào)經(jīng)過放大和反饋通常是會(huì)給反饋發(fā)生器提供起動(dòng)信號(hào)的。但象這里所采用的場(chǎng)效應(yīng)晶體管則只有當(dāng)G端子上的電壓超過S端子上的電壓很多(例如4伏)時(shí)才會(huì)作出反應(yīng)。因此電路中設(shè)有若干專用的元件R2、C3、D5和D6，插入電路中，其唯一用途是供起動(dòng)振蕩之用。電源接到電路上時(shí)，電容器C3會(huì)慢慢通過電阻器R2充電。但電子元件D6是一個(gè)所謂DIAC(二極管交流開關(guān))的元件，這種元件具有奇異的性能，即在電壓超過預(yù)定電壓值(所謂擊穿電壓，例如32伏)之前它是完全截止的，隨后它會(huì)突然讓電流通過，只要它上面有電流通過，即使降低電壓也仍然保持暢通。當(dāng)C3上的電壓因此而超過DIAC的擊穿電壓時(shí)，D6會(huì)導(dǎo)通，且T2端子G會(huì)饋有正電壓，該正電壓高得足以使電流從T2端子D流到T2端子S，從而使振蕩發(fā)生器開始振蕩。在周期性振蕩過程中，通過R2使C3充電的時(shí)間(即T1導(dǎo)通期間)非常短，這之后，T2一導(dǎo)通，C3就馬上通過二極管D5完全放電。因此令R2和C3取適當(dāng)?shù)闹悼梢源_保C3上的電壓在周期性振蕩過程中永運(yùn)不會(huì)達(dá)到使D6導(dǎo)通的水平。
熒光燈可采用普通串聯(lián)聯(lián)接的熔斷器(圖中未示出)。
實(shí)例1用下列元件組成與圖1類似的電路R1＝3.3歐，R2＝270千歐，R3＝330千歐，R4＝100歐，R5＝100歐，C1＝47微法，C3＝0.1微法，C4＝1毫微法，C5＝100毫微法，C6＝3.3毫微法，C7＝3.3毫微法，L1＝L2＝420微亨，燈則是50瓦的熒光燈。晶體管均為Sipmos BUZ41A，齊納二極管D7和D8為BZY97C8V2，變壓器TR為繞制在鐵氧體環(huán)形鐵心的Simens R12.5，n1為3匝，n2為3匝，n3則為1匝。在這些元件值的情況下，上述西門子的出版物說明，空載頻率(當(dāng)熒光燈不點(diǎn)燃時(shí))約為150千赫，負(fù)載頻率(當(dāng)熒光燈亮著時(shí))約為120千赫。空載頻率基本上等于振蕩對(duì)L1、C6的諧振頻率，此諧振頻率則等于另一對(duì)L2、C7的諧振頻率，從而使整個(gè)燈的電壓升到極高值，例如1000伏，這促使熒光燈立刻引燃。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2說明本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電路。從圖2中可以看到，此電路與圖1中所示的普通電路的區(qū)別在于那個(gè)反饋?zhàn)儔浩鞲鶕?jù)本發(fā)明，這個(gè)反饋?zhàn)儔浩鞣殖蓛蓚€(gè)部分。此外本發(fā)明的電路配備有饋進(jìn)控制電流用的端子。電路的其余部分與圖1的電路很相似，其中類似的組件采用同樣編號(hào)，至于電路的一般工作方式可參照?qǐng)D1有關(guān)部分的說明。本發(fā)明電路區(qū)別性的特點(diǎn)在于，反饋?zhàn)儔浩鞣殖蓛蓚€(gè)部分Tr1和Tr2。Tr1具有一個(gè)接到T1端子G的反饋線圈n11和一個(gè)傳導(dǎo)燈輸出電流的線圈n13，本發(fā)明的Tr1還具有另外一個(gè)接到控制電流電路(圖中未示出)的線圈n5。Tr2具有一個(gè)接到T2端子G的反饋線圈n12、一個(gè)傳導(dǎo)燈輸出電流的線圈n14和一應(yīng)接到另一控制電流電路(圖中未示出)的線圈n6。從圖中不難理解，從端子e流到燈的輸出電流通過變壓器兩部分的線圈。這些線圈的取向在圖中以傳統(tǒng)上使用的標(biāo)準(zhǔn)以點(diǎn)標(biāo)示。
先考慮控制電路中沒有電流流過的情況，不難理解，當(dāng)燈輸出電流先后流經(jīng)Tr1上的線圈和Tr2上的線圈時(shí)會(huì)在反饋線圈n11和n12中感應(yīng)出電壓。因此電路的功能完全與圖1的電路的類似。
現(xiàn)在假設(shè)n5借助于外部電流發(fā)生器(圖中未示出)被饋以這里稱之為控制電流的直流電流。此電流使Tr1磁化。可以認(rèn)為這個(gè)電路基本上與先前一樣發(fā)生振蕩，且不難理解，饋入n5的電流不會(huì)影響接到T2的線圈n12，因此T2會(huì)與先前一樣導(dǎo)通。T2一旦導(dǎo)通，電流就會(huì)從燈引出，即取端子f至端子e的方向。這促使Tr1鐵心的磁化取與n5中電流所引起的磁化相反的方向，假設(shè)n5所產(chǎn)生的磁化量是有限的，更具體地說，小于n13所產(chǎn)生的磁化，則Tr1會(huì)在n11中感應(yīng)出電壓，從而在T1端子G上產(chǎn)生相對(duì)于T1端子S為負(fù)的電壓。這樣，這部分的工作情況與參照?qǐng)D1所介紹的功能很相似。在T2截止T1導(dǎo)通期間，燈電路中有電流流過，其方向與先前的電流方向相反，即從端子e至端子f。這產(chǎn)生在n11中感應(yīng)出電壓的磁化，從而在T1端子G上產(chǎn)生正電壓，以便與先前一樣維持電流通過T1端子D和S。但線圈5所引起的磁化這時(shí)會(huì)促使Tr1鐵心在n13中電流值小于n5不引起磁化時(shí)的電流值的情況下產(chǎn)生磁飽和。Tr1鐵心一旦發(fā)生飽和，如前所述的那樣，T1截止，而此截止，如前面談過的那樣，促使T2導(dǎo)通。不難理解，本控制系統(tǒng)是利用了飽和電抗器的原理，但飽和電抗器系統(tǒng)所控制的是去各晶體管的控制電流，而不是象普通的飽和電抗器控制系統(tǒng)那樣，控制的是燈的整個(gè)電流。
可以理解，饋入線圈n5的電流具有縮短T1讓電流通過的持續(xù)時(shí)間。由于燈與電容器C6串聯(lián)，因而顯然燈上不會(huì)有凈直流通過，對(duì)通過T1的電流波的控制改變了流經(jīng)燈的電流的曲線形狀。同樣，不難理解，按與前述相反的方向饋入n5的電流具有這樣的作用，即要使Tr1中的磁心飽和，通過n13的電流要求相應(yīng)增加，從而延長(zhǎng)了T1導(dǎo)通的時(shí)間。
不難理解，控制線圈n6與n5很相似，且通過在一個(gè)方向或另一個(gè)方向往線圈n6中饋入電流可以分別縮短或延長(zhǎng)T2讓電流通過的時(shí)間。
通過往n5和n6中饋入對(duì)稱電流(即大小和方向相同的電流)使得T1和T2導(dǎo)通的時(shí)間都縮短或都延長(zhǎng)，不難理解，會(huì)使振蕩電路的頻率控制具有這樣的可能性，使頻率相對(duì)于空載頻率的變化可按所饋入的控制電流加以調(diào)節(jié)，盡管這種關(guān)系不一定是線性的。圖6中的虛線即表示對(duì)稱縮短T1和T2的導(dǎo)通時(shí)間所產(chǎn)生的電壓和電流曲線的一個(gè)實(shí)例。
鑒于振蕩電路的一般頻率(即控制電流為零，燈在點(diǎn)燃時(shí)的頻率)分別約略低于C6和L1對(duì)及C7和L2對(duì)的諧振頻率，頻率增加時(shí)饋入電容器C6和C7的電流增加，此電流系無(wú)功電流，因而當(dāng)電流在，例如，電容器與電感之間來回振蕩時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何功率損失。但這一來雖然減少了給燈所提的電能，卻使峰值電壓值幾乎不變，從而降低了燈的發(fā)光本領(lǐng)，同時(shí)燈的電壓雖然實(shí)質(zhì)上有所下降但仍平穩(wěn)得足以確保燈的正常引燃。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3的電路圖和圖5的變壓器線圈配置圖說明本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例。從圖5a或圖5b中可以看到，兩個(gè)鐵心采用了圈形或環(huán)形鐵心，圖5中各圖實(shí)施例中的燈電流線圈則采用了從端子e到f走簡(jiǎn)單直線通路的導(dǎo)體。T1的反饋線圈(即n11)在圖5a或圖5b中從端子a連接到端子b，同方向卷繞在兩個(gè)環(huán)形磁心上。在圖5a的實(shí)施例中，電路中從a至b的各線圈，先是繞第一環(huán)形鐵心變壓器接著再繞第二環(huán)形鐵心變壓器排成序列的。在圖5b的實(shí)施例中，線圈的導(dǎo)體先繞在第一環(huán)形鐵心上，再以同方向繞在第二鐵心上。熟悉本專業(yè)的人士不難理解，盡管這兩個(gè)實(shí)施例實(shí)際上不同，但在電氣上卻是等效的，而且具有完全類似的功能。T2的反饋線圈，即從端子c至端子d的導(dǎo)體同樣也繞在兩環(huán)形鐵心上排成序列，從圖中可以看出，繞制的方向與從a至b的反饋線圈相反。各環(huán)形鐵心都設(shè)有控制線圈，兩控制線圈串聯(lián)起來，因而控制電流，舉例說，從端子g圍繞第一環(huán)形鐵心在第一方向流動(dòng)，再圍繞第二環(huán)形鐵心在相反方向流動(dòng)，然后從端子h上引出。不言而喻，圖5舉例說明的只是各線圈的配置和繞制方向的概念，圖中所示的各線圈匝數(shù)可能與說明書中所述的數(shù)字不一致。盡管如此，繞圈的配置最好是對(duì)稱的，即使得一鐵心上各種線圈之間的圈數(shù)比完全與相應(yīng)鐵心上的圈數(shù)比完全相同。
不難理解，兩控制線圈如圖中所示的那種相互連接方式可以達(dá)到極其有利的效果，即輸出功率線圈e-f在一控制線圈中感應(yīng)出來的任何電壓總是為在第二控制線圈中感應(yīng)出來的同大小的反向電壓所平衡。因此在控制線圈輸出端子g-h上沒有凈電壓感應(yīng)出。實(shí)際上，由于制造上的偏差，兩個(gè)控制線圈可能會(huì)有微小的差異，因而可能會(huì)感應(yīng)出不完全平衡的適度電壓。此外，當(dāng)鐵心磁飽和時(shí)，控制線圈端子上會(huì)感應(yīng)出凈電壓。但并聯(lián)于端子g-h兩端的電容器C8會(huì)削弱這個(gè)電壓。因此產(chǎn)生控制電流的電路由于不會(huì)受到任何較大的反向感應(yīng)電壓，因而其規(guī)?？梢詿o(wú)需太大。
除電容器C1外，還配置有較小的電容器C2與電容器C1并聯(lián)，目的是為了緩沖掉可能出現(xiàn)的高頻噪音信號(hào)，防止高頻噪音信號(hào)波及電源電路。
先說明電路沒有控制電流存在時(shí)的工作情況?？梢钥闯?，這時(shí)的工作情況完全相當(dāng)于圖1電路的工作情況。
現(xiàn)在假設(shè)從端子g至端子h饋到控制線圈的是直流電流。此電流會(huì)在兩變壓器鐵心上產(chǎn)生一些磁化，因?yàn)檫@里假設(shè)磁化的幅度有限，尤其是小于線圈e-f輸出電流所能產(chǎn)生的最大磁化。振蕩電路基本上會(huì)按前述那樣振蕩，T1和T2輪流傳導(dǎo)電流。在T2導(dǎo)通期間，電流從f至e流經(jīng)輸出線圈，促使兩變壓器鐵心都磁化?？梢钥闯觯@兩個(gè)磁化效應(yīng)在變壓器Tr1中是彼此對(duì)抗的，在變壓器Tr2中則是彼此相加的。因此Tr2中鐵心的飽和會(huì)在低于沒有控制電流存在時(shí)的輸出電流下產(chǎn)生。于是由于Tr2的鐵心在這里再也不起作用，因而反饋線圈中感應(yīng)出來的電壓會(huì)下降。另一方面，若沒有控制電流存在，則只有當(dāng)輸出電流電平相對(duì)于會(huì)產(chǎn)生飽和的電流電平增加時(shí)，Tr2中才會(huì)出現(xiàn)飽和。趁著輸出電路f-e中的電流電平處于使Tr2飽和的大小之機(jī)，因而再也不對(duì)反饋線圈中的感應(yīng)產(chǎn)生影響，Tr1的鐵心因此仍會(huì)影響此反饋感應(yīng)。于是任一反饋線圈n11、n12中感應(yīng)出的凈電壓不會(huì)在一變壓器鐵心飽和時(shí)完全消失，而通常是會(huì)降到緊接的前一個(gè)值的一半左右。
但如早先談過的那樣，所使用的晶體管具有奇異的性能，即當(dāng)G上的電壓不超過預(yù)定的閾值(例如4伏左右)時(shí)，晶體管在D至S的正方向上完全截止。因此通過令變壓器鐵心上線圈的圈數(shù)比取適當(dāng)?shù)拇笮?，可以設(shè)計(jì)出這樣一個(gè)電路當(dāng)一個(gè)變壓器鐵心飽和時(shí)，導(dǎo)通晶體管(在此情況下為T2)反饋線圈中感應(yīng)出的電壓會(huì)降到該閾值以下，從而使晶體管基本上完全阻止電流在其端子D至S之間通過，即使另一變壓器還感應(yīng)出一些電壓。這里應(yīng)該指出，從圖6中的曲線b可以看出，由于燈串聯(lián)聯(lián)接有電感，一個(gè)晶體管導(dǎo)通時(shí)的輸出電流先是急劇變化，接著變化速度減慢。因此，在反饋線圈中，一晶體管導(dǎo)通期間的初始階段感應(yīng)有較大的電壓，以后此電壓逐漸減小。所以不難設(shè)計(jì)出這些線圈，使得一變壓器鐵心飽和時(shí)(這可能會(huì)在此期間的后一階段發(fā)生)反饋電壓降到有關(guān)晶體管的閾值以下。
這時(shí)由于晶體管T2截止，電路就如早先談過的那樣工作，因而輸出電流(這時(shí)是從f流至e)開始從最大值下降，從而在兩變壓器鐵心中感應(yīng)出方向與早先的相反的磁場(chǎng)，并促使輸出電流和控制電流對(duì)磁化的影響在變壓器1中是相加的，在變壓器2中則是彼此對(duì)抗的。于是在反饋線圈中感應(yīng)有電壓，使T2一直截止，T1導(dǎo)通。輸出電流，開始時(shí)在f至e的方向流動(dòng)，降至零，并在相反方向(即從e至f)上開始增加。在電路中從e至f的輸出電流一旦開始增加，經(jīng)過一段時(shí)間之后就會(huì)達(dá)到使變壓器鐵心Tr1飽和的量，從而使反饋線圈中感應(yīng)出的電壓降到這樣的程度，使T1端子G上的電壓降到閾值以下，且T1截止。但如前面談過的那樣，這會(huì)促使T2導(dǎo)通，不難理解，電路會(huì)繼續(xù)振蕩，但振蕩時(shí)間短于沒有控制電流存在時(shí)的時(shí)間。這樣就獲得了進(jìn)行頻率控制的可能性。
現(xiàn)在談?wù)効刂齐娐分性诙俗觝至端子g方向上饋以直流電流的情況。如前面談過的那樣，這會(huì)分別在鐵心Tr1和Tr2中引起磁化。和上面一樣，現(xiàn)在談?wù)凾2讓通過變壓器從端子f流向端子e的電流通過的情況。不難理解，燈電流和控制線圈電流對(duì)磁化的影響在鐵心Tr1中是相加，在Tr2中則彼此對(duì)抗。由于燈電流增加，Tr1中鐵心會(huì)在某一時(shí)刻飽和而Tr2鐵心在該同一時(shí)間尚未飽和。但Tr1鐵心的飽和促使c至d反饋線圈中感應(yīng)的電壓下降，旦使晶體管T2截止。和上面一樣，T2的截止促使晶體管T1導(dǎo)通，且使燈電流(這時(shí)的流向是從f至e)開始下降。經(jīng)過一些時(shí)間之后，燈電流會(huì)改向，這時(shí)是從e流到f，且由于燈電流和控制電流對(duì)磁化的影響在變壓器1中互相對(duì)抗，在變壓器2中相加而增加。因此在燈電流的某些電平下，變壓器鐵心Tr2會(huì)飽和從而使反饋線圈n11中感應(yīng)的電壓會(huì)下降，以便使晶體管T1截止。不難理解，振蕩會(huì)完全如上所述的這樣繼續(xù)進(jìn)行下去。
由此可以理解，電路顯示了略為怪異的性能，即控制電流無(wú)論取何方向都具有類似的效應(yīng)?？刂齐娏鳛榱銜r(shí)，饋到燈上的輸出端電壓的頻率最低，從而使供到燈上的電能最大，而饋入控制電流(不管控制電流的方向如何)時(shí)頻率提高，從而降低了燈的功率。這樣做具有下面一些非常重要的好處
饋到燈上的電能可以使其不超出預(yù)定值，這視乎電路而定，因?yàn)榭梢岳斫猓娐肥墙?jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)，使此最大值等于燈的標(biāo)稱額定功率。因此即使控制線路或接線上出差錯(cuò)，燈也是完全安全的，不會(huì)損壞。這也給安裝工作帶來方便，因?yàn)殡姎馊藛T無(wú)需按特定的接線次序安裝線路。此外，控制信號(hào)還可以無(wú)需非采用直流信號(hào)不可，實(shí)際上，只要頻率不提高得大到因控制電流與電源電路之間的相互作用而產(chǎn)生干擾，是可以采用交流信號(hào)的。鑒于電源電路是在100千赫量級(jí)的頻率工作的，所以只要控制頻率不超過，舉例說，20千赫，實(shí)際上是不會(huì)產(chǎn)生相互干擾問題的。因此控制電路可以連接到，例如，音樂系統(tǒng)的聲頻輸出端子上，從而使聲頻信號(hào)可以對(duì)光進(jìn)行調(diào)節(jié)，就象一般可以想象的在歌舞娛樂場(chǎng)中用以產(chǎn)生特殊效果的照明那樣。控制電流還可以，舉例說，采用普通的電流頻率，從而使產(chǎn)生控制電流的電路搞得非常簡(jiǎn)單，實(shí)際上只要將變壓器接到電源上即可。
圖4所示的電路圖是另一個(gè)最佳實(shí)施例。此實(shí)施例用于無(wú)需電極加熱設(shè)施的蒸汽燈，例如水銀燈、鈉燈和氙燈。實(shí)際上，該電路用在熒光燈上能完美地工作，盡管在此情況下電極是不經(jīng)過加熱的。該電路與圖3是等效的，區(qū)別僅在于只顯示了一個(gè)燈La，且這里電容器C6不接到燈電極中的加熱電阻器，而是直接接到燈的各電極上，分別接到L1和C5上。當(dāng)然，該線路除上面所說明的以外，其工作情況完全與圖3的一樣，因此有必要參照上述說明。
實(shí)例2變壓器采用具有兩鐵氧體鐵心的Siemens R12.5型的變壓器。線圈e至f是一個(gè)簡(jiǎn)單的直形導(dǎo)體。線圈a至b在各環(huán)形鐵心上繞三圈，線圈c至d也在各環(huán)形鐵心上繞三圈?？刂凭€圈在各鐵心上包括30圈線圈。電容器C2的大小為1毫微法，C8則為1微法。電阻器R1的電阻值為1.5歐。其余各元件與實(shí)例1中所列的相同，值得注意的是，雖然線圈L1和L2的電感各約為580微亨，但由于制造上的偏差，它們可能會(huì)偏離所述設(shè)計(jì)值。熒光燈是額定功率各為36瓦的兩個(gè)管。在沒有控制電流的情況下，熒光燈點(diǎn)燃時(shí)的振蕩頻率為80千赫。當(dāng)往控制電路中饋入20毫安電流時(shí)，振蕩頻率為140千赫，燈的消耗功率約各為20瓦。當(dāng)控制電路電流增至40毫安時(shí)，燈就熄掉。電子電路的功率消耗約為4瓦，且隨燈功率的大小而變化，因此整個(gè)系統(tǒng)消耗的功率在最大光輸出下約為80瓦，在20毫安控制電流下約為38瓦，在40毫安控制電流下約為1瓦。
實(shí)例3除下述例外之外，所有元件與實(shí)例2的同熒光燈為兩燈管式，各燈管的額定功率為58瓦，反饋線圈是這樣繞制，使線圈a至b在各變壓器鐵心上繞六圈，線圈c至d相應(yīng)地在各變壓器鐵心上繞六圈。L1和L2的電感各約為500微亨。沒有控制電流時(shí)(因而處在全發(fā)光功率下)，振蕩頻率為70千赫，熒光燈的功率消耗2為2×58瓦，其余各元件的功率消耗約為5瓦，因此總功率消耗2為121瓦。控制電流為20毫安時(shí)，振蕩頻率為125千赫，燈功率為2×30瓦?？刂齐娐肪€圈的電阻約為0.8歐，因而20毫安時(shí)控制電路上的整個(gè)壓降約為16毫伏。
如上面談過的那樣，控制電流與發(fā)光功率之間的關(guān)系不一定是線性的，而是大致遵循二次函數(shù)。能補(bǔ)償這種關(guān)系的控制電路的設(shè)計(jì)是現(xiàn)有技術(shù)的能力范圍。實(shí)際上這個(gè)問題并不象燈功率和發(fā)光輸出之間的非線性關(guān)系那樣需要在任何情況下需要采取預(yù)防措施，因而是不會(huì)造成特別復(fù)雜的局面。
圖7是應(yīng)用本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)具有地板24和天花板25的室內(nèi)配置了若干燈具21，各燈具都裝備有本發(fā)明的裝置。各燈具都供有電源，可能還會(huì)帶通/斷開關(guān)設(shè)施，但沒有控制設(shè)施?？刂齐娏麟娐返穆肪€也通過各個(gè)燈，將所有燈具串聯(lián)起來，因而電流從單個(gè)控制電流源通過所有的燈具?？刂破?3配置在便于到達(dá)的地方，帶有開關(guān)照明用的一些操作按鈕，并帶有調(diào)諧設(shè)施，用以調(diào)諧所希望的發(fā)光率基準(zhǔn)值。室內(nèi)還配置有照度計(jì)22?？刂破鲝恼斩扔?jì)接收表示實(shí)際照度水平的信號(hào)?？刂破髋鋫溆懈鶕?jù)所測(cè)出的照度水平產(chǎn)生控制信號(hào)的控制電路，該控制信號(hào)發(fā)送到各燈具以控制燈具的光輸出。
圖8是可裝進(jìn)控制器23的控制電路的一個(gè)例子。熟悉本專業(yè)的人士看了這個(gè)圖是可以理解該電路的功能的，因而這里只作簡(jiǎn)短說明。該電路具有電源電壓直流5伏、直流12伏和交流220伏的輸入接頭，以及照度計(jì)22的輸入端子、控制電流電路的輸出端子和供電給各燈具的輸出端子。
這里照度計(jì)22是一個(gè)所謂光敏電阻器，這種電阻器具有電阻隨照度的增加而下降的性能。運(yùn)算放大器Op1在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)與所測(cè)定的照度水平有關(guān)的電壓。通過選擇，限定Op1周圍各元件的各調(diào)諧，即所要求的最低照度水平-定名為N2(參看圖9)。來自O(shè)P1的信號(hào)沿分成兩路的路徑傳送。第一個(gè)路徑經(jīng)由運(yùn)算放大器Op2與其有關(guān)的元件一起起限制信號(hào)的作用，以便產(chǎn)生一根據(jù)照度水平在某一極限以上時(shí)具有預(yù)定最大值(例如2伏)的電壓，從而使低于此極限水平的電壓隨照度水平成比例地變化。Op2周圍各元件所規(guī)定的極限值限定了定名為N1的最低照度水平(下面將參照?qǐng)D9進(jìn)一步說明)。此受限定的信號(hào)傳送到另一個(gè)運(yùn)算放大器Op3，該放大器連同其有關(guān)各元件(其中包括一晶體管)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，作為燈具的控制電流。
如上所述，信號(hào)從Op1還沿另一支路傳送，饋送到運(yùn)算放大器Op4。此運(yùn)算放大器Op4與其有關(guān)線路一起起所謂帶滯后作用的施密特觸發(fā)器的作用，即使得在增加輸入信號(hào)時(shí)，調(diào)定輸出信號(hào)，直到輸入信號(hào)超過預(yù)定的第一水平(叫做斷開水平，圖9中的N4)為止，在減少輸入信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)只有在輸入信號(hào)降到預(yù)定的第二和較低水平時(shí)才加以調(diào)定。此第二水平稱之為接通水平(圖9中的N3)。
來自O(shè)p4的輸出信號(hào)繼續(xù)傳送到延遲裝置Tim，此延遲裝置與其有關(guān)元件一起起這樣的作用，即在叫做斷開延遲的延遲之后通過增加照度水平繼續(xù)傳送觸發(fā)信號(hào)，從而在照度水平下降時(shí)立即進(jìn)行傳送。此輸出信號(hào)控制著一個(gè)用以分別接通和斷開燈具電源的繼電器。
運(yùn)算放大器Op1-4可采用市面出售的LM324型的單個(gè)元件，這是一個(gè)在公用外殼中只裝有四個(gè)運(yùn)算放大器的元件。延遲裝置Tim采用叫做CD4060的元件。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9說明圖8中所示照度系統(tǒng)的工作情況。圖9中，圖9a的時(shí)間間隔較長(zhǎng)，即14小時(shí)左右，圖9b和9c的時(shí)間間隔則較短，例如各為20分鐘。
室內(nèi)人工照度系統(tǒng)能提供N2的照度水平，這相當(dāng)于所希望的和工作所希望的最低基準(zhǔn)水平，例如，300勒克斯的照度水平。但天棚2b上裝設(shè)有透明部分或天窗，可能還裝設(shè)有其它天窗和其它孔口的房間，也接收日光照明之類的外部照明。圖9a舉例說明了日光照明對(duì)室內(nèi)整個(gè)照明的影響是如何變化從清早時(shí)的不產(chǎn)生影響逐步上升到中午時(shí)的最大影響，這之后逐步下降到夜間的不產(chǎn)生影響。從圖中還可以看出人工照明系統(tǒng)對(duì)照度的影響是如何變化的。起初只有人工照明起作用，全功率運(yùn)行，因而照度水平維持在N2。日光一開始進(jìn)來，人工照明立即按同一比例調(diào)低，這樣使總的照度水平保持恒定。提高照度水平時(shí)，在某一時(shí)刻照度達(dá)到這樣一個(gè)水平，使Op2周圍的線路如上所述那樣起限制控制信號(hào)的作用，這之后，人工照明不會(huì)進(jìn)一步調(diào)低，而保持提供一個(gè)固定的照度水平N1，例如100勒克司。這時(shí)房間接收人工照明提供的固定照度和日光照明提供的在增加的照度。
通過在某個(gè)時(shí)候增加日光，可以達(dá)到斷開水平N4，例如750勒克司，在Tim處所規(guī)定的斷開時(shí)延(例如10分鐘)期滿之后，人工照明就被切斷。這時(shí)房間只用日光照明，逐步增加和逐步減少。
若以后日光照明降到接通水平N3以下，例如450勒克司，如圖中右邊部分所示，人工照明就立即接通，在低水平N1運(yùn)行。只有當(dāng)日光照明提供的照度小于N2-N1時(shí)，人工照明才會(huì)調(diào)高，以便正好維持所需要的最低水平N2。當(dāng)日光的影響完全消失之后，人工照明就會(huì)功率運(yùn)行。
眾所周知，日光照明會(huì)由于各種氣候情況的原因(例如有云通過)而迅速和無(wú)規(guī)則地波動(dòng)。圖9b和9c中所示的實(shí)例用以舉例說明控制系統(tǒng)在快速波動(dòng)期間的特性。
圖9b例示了中午時(shí)刻常見的日光很強(qiáng)關(guān)掉人工照明時(shí)的情況。一團(tuán)烏云突然掠過，于是日光降到極低的水平。這時(shí)人工照明立即接通，在充分利用剩下的低水平日光的基礎(chǔ)上往上調(diào)到正好維持最低照明所要求的水平。稍后，煙消云散，人工照明即刻下調(diào)至水平N1，只有在Tim規(guī)定的斷開時(shí)延期滿之后才熄掉。
圖9c例示了可以想象到的烏云密布的一天的不同情況。這時(shí)日光照明只起很小的作用，人工照明接通并上調(diào)，以便起適當(dāng)?shù)淖饔?。突然間撥開烏云見晴天，強(qiáng)勁的日光進(jìn)來了。于是人工照明立即下調(diào)至最低水平N1，但即使照明充足了也只有在斷開時(shí)延期滿之后才熄掉。可是在發(fā)生此事之前，假設(shè)烏云又再次籠罩著天空，于是人工照明立即上調(diào)到一個(gè)適當(dāng)?shù)乃健?br>從上述說明可以理解，在實(shí)際情況下，由于內(nèi)部始終具有充分的照明，由于避免了照明的經(jīng)常開關(guān)(這是會(huì)縮短光源的壽命的，而且在心理上令人討厭)，而且由于照明的能量消耗系維持在最低限度，因而上述系統(tǒng)是能良好運(yùn)行的。
雖然本發(fā)明是著重?zé)晒鉄舻膽?yīng)用方面加以介紹的，但顯然是可應(yīng)用于對(duì)任何用電設(shè)備控制性的供電的。如前面已經(jīng)談到的那樣，本發(fā)明能很好適用于其它放電燈，例如水銀燈、鈉燈、氙燈等等。
本發(fā)明的控制設(shè)備，其控制信號(hào)是小量的直流或交流信號(hào)，因而本發(fā)明也可用于各種方式的控制或調(diào)節(jié)，例如可用作頻閃器等。
權(quán)利要求
1.一種用以控制用電設(shè)備特別是熒光燈之類的放電燈的交流電流的裝置，該裝置包括一與一輸出端子串聯(lián)的電感和若干控制輸出電流的有功電子元件，所述有功電子元件由輸出電流借助磁性材料中產(chǎn)生的磁場(chǎng)在所謂反饋線圈中感應(yīng)的電壓進(jìn)行控制，其中磁性材料中的磁飽和用以改變感應(yīng)關(guān)系，使諸有功元件周期性地改變著輸出電流的方向，所述交流電流控制裝置的特征在于，所述磁性材料系劃分兩個(gè)部分，各部分設(shè)有至少另一個(gè)叫做控制線圈的電激磁線圈，因而使饋入控制線圈的電流會(huì)促使磁性材料磁化，從而在輸出電流的電平不同于沒有控制電流出現(xiàn)而可能產(chǎn)生飽和時(shí)的電流電平時(shí)出現(xiàn)飽和，第一控制線圈主要在一個(gè)方向上影響輸出電流的波形，第二控制線圈主要在相反方向上影響輸出電流波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的控制裝置，其特征在于，包括兩磁性材料制成的磁心的磁性材料和兩個(gè)串聯(lián)且接到彼此類似的串聯(lián)連接的控制線圈的輸出線圈，在諸線圈處于這種在輸出電流下變化的方向的情況下，兩控制線圈中會(huì)感應(yīng)出大小大致相等但方向相反的電壓，因此在控制線圈接線端子上基本上沒有感應(yīng)出凈電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1至2的控制裝置，其特征在于，輸出線圈按第一方向在兩磁心上繞制，第一反饋線圈在兩磁心上繞制且在各磁心上按第一方向繞制，第二反饋線圈在兩磁心上繞制且在各磁心上按與所述第一方向相反的方向繞制，串聯(lián)聯(lián)接的控制線圈系這樣繞制，使得第一控制線圈按第一方向在第一磁心上繞制，第二控制線圈與第一線圈串聯(lián)，按與第一方向相反的方向在第二磁心上繞制。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3的控制裝置，其特征在于，該控制裝置系裝在氣體放電燈燈具中給該氣體放電燈供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4的控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包括一控制器，能產(chǎn)生控制線圈用的受控制的電流。
6.一種包括至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求
1的裝置的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制線圈串聯(lián)聯(lián)接，從而使通過一個(gè)以上的裝置的控制電流控制著各裝置。
7.一種照明系統(tǒng)，包括至少一個(gè)燈具、一個(gè)測(cè)定來自該燈具的光的照度的測(cè)定器和接在其上的一個(gè)控制裝置，該照明系統(tǒng)的特征在于，所述燈具配備有權(quán)利要求
1所述的交流電流控制裝置，借助控制裝置控制，使得控制裝置測(cè)出的照度始終保持大于或等于某一希望的最小參考水平，同時(shí)使用電量保持最低值，方法是將控制裝置配備以一種裝置，該裝置在照度水平低于預(yù)定的接通水平時(shí)給燈具供電，且將控制裝置配備以一燈具電源切斷裝置和一延遲器，使得照度水平在延遲器所限定的非中斷期間的時(shí)間內(nèi)超過叫做切斷水平的第二預(yù)定水平時(shí)切斷電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至6的控制裝置的用途，其特征在于，配備有測(cè)定一個(gè)或多個(gè)所述那種裝置和一控制回路所產(chǎn)生的任何物理參數(shù)，從而可借助所測(cè)定的參數(shù)值與參考參數(shù)值的比較自動(dòng)控制所述裝置的裝置。
9.一種對(duì)用電設(shè)備特別是熒光燈之類的放電燈的交流電流進(jìn)行頻率控制的方法，所述交流電流是利用磁性材料感性反饋到有功電子元件的方法產(chǎn)生的，在利用磁性材料中的磁飽和的情況下放大反饋回來的電壓以改變感應(yīng)關(guān)系，使得輸出電流周期性地改變方向，且輸出電流為串聯(lián)聯(lián)接的電感所限制，該方法的特征在于，磁性材料劃分成兩部分，該兩部分受一個(gè)或多個(gè)叫做控制線圈的電氣線圈的影響，控制線圈則傳導(dǎo)著所謂的控制電流，并促使磁性材料磁化，從而在輸出電流值與沒有控制電流時(shí)的輸出電流不同時(shí)產(chǎn)生飽和，以便可以控制電流改向之后的時(shí)間。
專利摘要
一種為熒光燈之類的用電設(shè)備產(chǎn)生高頻交流電流的裝置，包括一具有與一輸出端子串聯(lián)聯(lián)接的線圈的變壓器和控制著輸出電流的若干在功電子元件，所述有功元件受感應(yīng)反饋所產(chǎn)生的電壓的控制。利用磁飽和來改變感應(yīng)關(guān)系，使得有功元件周期性地改變著輸出電流的方向。由此設(shè)計(jì)出了在熒光燈中聯(lián)合控制頻率和有功電能的方法，從而可以在較廣的范圍內(nèi)控制發(fā)光功率，同時(shí)維持適當(dāng)?shù)母唠妷汗┩咨埔紵晒鉄糁谩?br>文檔編號(hào)H05B41/24GK87107576SQ87107576
公開日1988年5月11日 申請(qǐng)日期1987年10月30日
發(fā)明者佩爾·赫布斯利布, 卡杰·赫布斯利布, 庫(kù)爾思·赫布斯利布, 卡爾·艾吉·詹森 申請(qǐng)人:約爾克及拉森公司, 哈爾伯格及湯姆森電子公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan