專利名稱：調(diào)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電照明用的光度調(diào)校電路、設(shè)備和裝置，亦即調(diào)光器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明尤其涉及用于緊湊型熒光燈管或省電燈泡的調(diào)光電路、設(shè)備和裝置。
背景技術(shù)：
緊湊型熒光燈燈管，亦稱省電燈泡、慳電燈泡或節(jié)能燈，由于具有例如高能效和耐用等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已被廣泛地使用。
如眾所知，熒光燈在不同的運(yùn)行情況的負(fù)載模式亦有所不同。故此，熒光燈對(duì)于電源來(lái)說(shuō)是可變的或非線性的負(fù)荷。為使熒光燈能在不同的運(yùn)行情況下都能得到適當(dāng)?shù)墓?yīng)電流而不受當(dāng)時(shí)的運(yùn)行模式所影響，主電源和熒光燈之間通常都設(shè)置了一個(gè)鎮(zhèn)流器。一般來(lái)說(shuō)，鎮(zhèn)流器必須在起動(dòng)時(shí)提供高的電壓和電流以及在穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)能夠?qū)⒐┲翢晒鉄舻碾娏飨拗朴谶m當(dāng)水平。
在許多情況下，電照明的光度調(diào)節(jié)有一定的需求。長(zhǎng)久以來(lái)，由于熒光燈復(fù)雜的電路排列和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，熒光燈的光度調(diào)節(jié)一直以來(lái)都是比較困難處理的。典型的熒光燈調(diào)光器通常通過(guò)將熒光燈的電源電壓作周期性的斷流或削波來(lái)達(dá)至。常用的斷流方法通常是借參考交流電源輸入相角通過(guò)截去交流電正弦曲線的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這類調(diào)光器通常稱為“相位控制調(diào)光器”并可以是正相調(diào)光器或反相調(diào)光器。正相調(diào)光器通常使用晶閘管作為電子斷流裝置或開(kāi)關(guān)，例如硅可控整流器(SCR)，或者更普遍使用的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)組件。反相調(diào)光器則在交流(AC)線路過(guò)零之后立即允許AC線路輸入的半周期部分通過(guò)并將下一個(gè)過(guò)零之前的半周期部分?jǐn)嗔骰蛳鞑ā＿@兩種類型的調(diào)光器都是借調(diào)節(jié)AC電源半周期的斷流部分或相角以控制調(diào)光。然而，這類相位控制調(diào)光器的主要缺點(diǎn)是過(guò)零檢測(cè)為運(yùn)行的先決條件。故此，在過(guò)零檢測(cè)比較困難的情況下，例如是在帶有電容鎮(zhèn)流器的熒光燈情況下，這種相位控制調(diào)光器的效果就不大理想了。
由于對(duì)熒光燈進(jìn)行調(diào)光具有一定的技術(shù)困難，大多數(shù)商業(yè)上提供的可調(diào)光熒光燈的調(diào)光器都與鎮(zhèn)流器結(jié)合，這意味著難以對(duì)帶有結(jié)合了鎮(zhèn)流器的普通熒光燈作遠(yuǎn)距離的光度調(diào)校。故此，一般相信，利用遠(yuǎn)距離調(diào)光，例如是利用安裝在墻上具有調(diào)光器的開(kāi)關(guān)調(diào)光，是不可能的。因此，能夠提供一種可與熒光燈使用而又可分開(kāi)裝置的簡(jiǎn)單的調(diào)光器或調(diào)光器電路將為大眾所渴求。這些調(diào)光器或調(diào)光器電路可以安裝在距緊湊熒光燈較遠(yuǎn)的地方，使人們可以在距燈較遠(yuǎn)的位置對(duì)熒光燈的光度進(jìn)行調(diào)光控制。同時(shí)，為了使調(diào)光器能夠安裝與普通標(biāo)準(zhǔn)墻置式插座的預(yù)留位置，或者取替已經(jīng)安裝的普通標(biāo)準(zhǔn)墻置式插座的開(kāi)關(guān)，此類調(diào)光器或電路系統(tǒng)最好足夠地簡(jiǎn)單，以使調(diào)光器能夠被接納于一般標(biāo)準(zhǔn)墻置式插座的有限空間。進(jìn)一步地說(shuō)，此類熒光燈用的調(diào)光器最好是一種雙線調(diào)光器，使該調(diào)光器能取代舊有裝置而無(wú)需額外線路。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是為熒光燈，特別是緊湊型熒光燈或節(jié)能燈，提供改進(jìn)的調(diào)光電路、設(shè)備和裝置。本發(fā)明的目的之一是提供一種可與緊湊型熒光燈遙距連接使用的調(diào)光器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供可用來(lái)調(diào)節(jié)緊湊型熒光燈光度的簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)，這種電路系統(tǒng)在調(diào)光時(shí)無(wú)需進(jìn)行AC電源輸入線路的過(guò)零檢測(cè)以避開(kāi)這種探測(cè)所要求的復(fù)雜電路系統(tǒng)。更進(jìn)一步地，為熒光燈或類似的裝置提供一種雙線調(diào)光器是本發(fā)明的目的之一。本發(fā)明的最低目的是為公眾提供一種可用于熒光燈，尤其是緊湊型熒光燈或節(jié)能燈調(diào)光器的選擇。
本發(fā)明的第一方面提供一種調(diào)光設(shè)備，這種調(diào)光設(shè)備包括一個(gè)連接到交流電源的輸入端子、一個(gè)連接到負(fù)荷的輸出端子和一個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源，所述開(kāi)關(guān)模式電源包括一個(gè)帶有第一和第二開(kāi)關(guān)端子的電子開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)控制裝置、電感應(yīng)裝置和電容裝置，所述電感應(yīng)裝置與所述開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)端子串聯(lián)，所述電容裝置與所述電感應(yīng)裝置及開(kāi)關(guān)裝置的串聯(lián)組合并聯(lián)，所述串聯(lián)連接包括所述開(kāi)關(guān)設(shè)備和所述感應(yīng)裝置，其中所述電子開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)頻率可通過(guò)所述開(kāi)關(guān)控制裝置是可以進(jìn)行控制及變化。
本發(fā)明的第二方面提供一種可與緊湊型熒光燈使用的雙端調(diào)光裝置，調(diào)光裝置帶有一個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源，該開(kāi)關(guān)模式電源包括整流裝置、電子開(kāi)關(guān)裝置、一個(gè)感應(yīng)組件、一個(gè)電容組件和一個(gè)開(kāi)關(guān)控制裝置，所述整流裝置通過(guò)所述感應(yīng)組件連接到所述開(kāi)關(guān)裝置，所述電容組件通常與所述感應(yīng)組件和所述開(kāi)關(guān)裝置的串聯(lián)連接并聯(lián)，所述開(kāi)關(guān)控制裝置向所述開(kāi)關(guān)裝置提供開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)的頻率大體上高于輸入交流電源的頻率。
本發(fā)明的第三方面，提供一種調(diào)光裝置，該調(diào)光裝置包括一個(gè)用來(lái)連接到交流電源的輸入端子、一個(gè)用來(lái)連接到負(fù)荷的輸出端子和一個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的排列，所述開(kāi)關(guān)模式電源包括一個(gè)帶有第一和第二開(kāi)關(guān)端子的電子開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)控制裝置、一個(gè)感應(yīng)器和一個(gè)電容器，所述電子開(kāi)關(guān)裝置的所述第一和第二開(kāi)關(guān)端子、所述感應(yīng)器和電容器排列在一個(gè)電路環(huán)路中，其中所述電子開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)頻率可以通過(guò)所述開(kāi)關(guān)控制裝置進(jìn)行控制及變化。
優(yōu)選在所述開(kāi)關(guān)模式電源的輸出端和所述調(diào)光裝置的輸出端子之間連接一個(gè)感應(yīng)器。
優(yōu)選所述電子開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)頻率大體上高于所述交流電源的頻率。
優(yōu)選開(kāi)關(guān)控制裝置包括發(fā)出脈沖寬度調(diào)制(PWM)開(kāi)關(guān)信號(hào)的微控制器或微處理器。
優(yōu)選所述開(kāi)關(guān)裝置的所述開(kāi)關(guān)頻率在1～50kHz之間。
優(yōu)選所述電子開(kāi)關(guān)裝置可以是雙極型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
優(yōu)選所述感應(yīng)裝置包括一個(gè)感應(yīng)器，所述電容裝置包括一個(gè)電容器。
優(yōu)選還包括整流裝置來(lái)為所述開(kāi)關(guān)裝置提供整流電源。
優(yōu)選在上述裝置的輸出端連接一個(gè)額外的感應(yīng)組件。
優(yōu)選所述開(kāi)關(guān)裝置和所述感應(yīng)裝置的串聯(lián)連接還和一個(gè)整流裝置串聯(lián)，所述電容裝置并聯(lián)到由所述開(kāi)關(guān)裝置、感應(yīng)裝置和整流裝置所組成的串聯(lián)連接。
優(yōu)選所述開(kāi)關(guān)信號(hào)包括一個(gè)信號(hào)脈沖列，該信號(hào)脈沖列帶有相當(dāng)于“打開(kāi)”或“關(guān)閉”開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電平，且能夠逐漸地改變“打開(kāi)”和“關(guān)閉”脈沖的相對(duì)持續(xù)時(shí)間。
優(yōu)選所述開(kāi)關(guān)裝置和所述感應(yīng)裝置的串聯(lián)連接還和一個(gè)整流裝置串聯(lián)，所述電容裝置并聯(lián)到由所述開(kāi)關(guān)裝置、感應(yīng)裝置和整流裝置所組成的串聯(lián)連接。
優(yōu)選調(diào)光裝置的一個(gè)端子用于連接到AC電源，另一個(gè)端子用于連接到緊湊熒光燈的電子鎮(zhèn)流器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括上述調(diào)光裝置和緊湊熒光燈的照明系統(tǒng)。
優(yōu)選所述調(diào)光裝置的位置與所述緊湊熒光燈的位置無(wú)關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，提供一種照明排列，該照明排列包括一個(gè)緊湊熒光燈，該緊湊熒光燈帶有一個(gè)電子鎮(zhèn)流器和一個(gè)具有上述特征的調(diào)光裝置。


圖1是基本概略電路圖，該圖顯示了本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)開(kāi)關(guān)或開(kāi)關(guān)模式電源基本線路構(gòu)成塊一個(gè)實(shí)施例的總體排列；圖2是顯示本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)第一實(shí)施例總體概念的簡(jiǎn)圖；圖3是顯示本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)第二實(shí)施例的概略電路圖；圖4是顯示本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)第三實(shí)施例的概略電路圖；圖5是顯示本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)第四實(shí)施例的概略電路圖；圖6是顯示本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)第五實(shí)施例的概略電路圖；圖7是一個(gè)包括本發(fā)明第四實(shí)施例中的調(diào)光器和一個(gè)節(jié)能燈概略電路圖，該調(diào)光器采用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)而非雙極型晶體管作為開(kāi)關(guān)控制裝置；圖8是一個(gè)簡(jiǎn)圖，該圖顯示了圖7的實(shí)施例，其中帶有一個(gè)表示節(jié)能燈的等效電路和表示開(kāi)關(guān)控制的等效電路。
符號(hào)說(shuō)明10 調(diào)光器塊11 電子開(kāi)關(guān)30 開(kāi)關(guān)電源的輸出節(jié)點(diǎn)40 調(diào)光器的輸出節(jié)點(diǎn)C1 電容器C2 濾波電容器D1 二極管D2 二極管
L1 感應(yīng)器L2 附加感應(yīng)器L3 附加感應(yīng)器Q1 雙極型晶體管Q2 雙極型晶體管S1 電源開(kāi)關(guān)Z1 開(kāi)關(guān)裝置具體實(shí)施方式
如圖1所示，顯示了本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)所用的開(kāi)關(guān)式或開(kāi)關(guān)模式電源基本線路構(gòu)成塊以助于了解本發(fā)明。這個(gè)基本電路構(gòu)成塊10包括一個(gè)可控電子開(kāi)關(guān)11，該可控電子開(kāi)關(guān)11與電感應(yīng)裝置12，如感應(yīng)器L1串聯(lián)。電容裝置13，如電容器C1，交叉并聯(lián)到可控開(kāi)關(guān)和感應(yīng)器的串聯(lián)組合的兩端連接上。本基本電路的輸入節(jié)點(diǎn)20是一個(gè)位于開(kāi)關(guān)裝置Z1和電容器C1中間的節(jié)點(diǎn)，它通常用于連接到輸入的交流(AC)電源。本基本電路構(gòu)成塊10的輸出節(jié)點(diǎn)是一個(gè)位于感應(yīng)器L1和電容器C1中間的節(jié)點(diǎn)30，它用于連接到緊湊型熒光燈的或其它類似熒光燈的電子鎮(zhèn)流器，盡管從后面的描述中可得知在電子鎮(zhèn)流器的輸出節(jié)點(diǎn)和輸入之間將加入一個(gè)感應(yīng)裝置。
如圖2所示，顯示了本發(fā)明簡(jiǎn)要調(diào)光塊第一實(shí)施例，所述調(diào)光電路排列101包括圖1中所述的開(kāi)關(guān)式電源或開(kāi)關(guān)模式電源構(gòu)成塊加再上一個(gè)附加的感應(yīng)器L2，該感應(yīng)器L2連接到圖1中基本構(gòu)造塊的輸出節(jié)點(diǎn)30。這個(gè)附加的感應(yīng)器L2是用來(lái)連接在緊湊型熒光燈的開(kāi)關(guān)電源輸出端與電子鎮(zhèn)流器之間的。此附加感應(yīng)器L2(14)的電感值很大程度上依賴于在運(yùn)行截?cái)囝l率時(shí)電容電子鎮(zhèn)流器的阻抗，且通常大于L1的電感值。所述調(diào)光塊的輸出節(jié)點(diǎn)以數(shù)字40顯示。
如圖3所示，顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖3的實(shí)施例102以圖1和圖2的基礎(chǔ)上修改并在圖1和圖2中的開(kāi)關(guān)裝置的位置換入了一個(gè)雙極型晶體管Q1(111)以及一個(gè)二極管D1以分別作為開(kāi)關(guān)裝置和單向電流限制裝置的例子。在本例中，該單向電流限制裝置為一個(gè)二極管D1。二極管D1串連在所述雙極型晶體管(111)和所述輸入節(jié)點(diǎn)20之間。這個(gè)二極管D1的增加是為了保護(hù)晶體管(111)不會(huì)由于反向偏置而受到損壞。當(dāng)然，二極管亦可以裝置在所述晶體管Q1(111)和感應(yīng)器L1(12)之間。
如圖4所示，顯示本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)的第三實(shí)施例103。本電路的連接總體上與圖3相同，所不同之處是加上與第一對(duì)第一晶體管Q1(111)和第一二極管D1的串聯(lián)組合交叉并聯(lián)的第二對(duì)包括第二雙極型晶體管Q2(112)和第二二極管D2的串聯(lián)組合連接。其中，第一和第二晶體管及二極管對(duì)的允許電流流動(dòng)方向大體相反。
如圖5所示，顯示了本發(fā)明調(diào)光電路系統(tǒng)第四實(shí)施例104。在此實(shí)施例中，圖1所示的感應(yīng)器L1(12)和開(kāi)關(guān)裝置Q1(111)的串聯(lián)組合被插入到一個(gè)整流電路系統(tǒng)中。此一電路使當(dāng)調(diào)光電路系統(tǒng)的輸入節(jié)點(diǎn)連接到AC電源時(shí)，在AC正弦輸入全周期期間的，經(jīng)過(guò)整流的全波電源能夠供應(yīng)給在本實(shí)施例中的雙極型晶體管Q1(111)開(kāi)關(guān)裝置(111)。實(shí)施例四大體上相同于實(shí)施例三，所不同之處在于只需使用單個(gè)開(kāi)關(guān)裝置(111)，而并非像實(shí)施例4中那樣要求兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置(Q1及Q2)。
如圖6所示，顯示了本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例105。實(shí)施例五大體上與第四實(shí)施例相同，主要不同之處在于加上附加過(guò)濾級(jí)。此附加過(guò)濾級(jí)包括串聯(lián)到輸出感應(yīng)器L2(14)的附加感應(yīng)器L3(16)以及從位于輸出感應(yīng)器L2和L3之間的節(jié)點(diǎn)40分路，然后連接到調(diào)光電路系統(tǒng)的輸入節(jié)點(diǎn)的附加過(guò)濾電容器C2(15)。本例子新的輸出節(jié)點(diǎn)以數(shù)字50顯示。
首先通過(guò)圖1中的簡(jiǎn)化斬波或削波電源線路來(lái)看本發(fā)明的總體運(yùn)作原理。開(kāi)關(guān)裝置Z1是一個(gè)電子可控開(kāi)關(guān)裝置，它的開(kāi)關(guān)操作頻率可遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于AC電源的50-60Hz頻率。電子可控開(kāi)關(guān)裝置的操作可通過(guò)來(lái)自于開(kāi)關(guān)控制裝置的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)。例如，所述開(kāi)關(guān)控制裝置可以向所述開(kāi)關(guān)設(shè)備或裝置的控制端子發(fā)出“開(kāi)”與“關(guān)”的控制信號(hào)。控制信號(hào)的產(chǎn)生可以由適當(dāng)?shù)恼袷幤骰蛭⒖刂破靼l(fā)生。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)例如可以是使用帶有不定開(kāi)關(guān)脈沖持續(xù)時(shí)間的脈沖寬度調(diào)制(PWM)的信號(hào)，借改變打開(kāi)和關(guān)閉脈沖變化之間的相對(duì)持續(xù)時(shí)間可以控制電源。
通過(guò)高頻截?cái)郃C電源輸入半周期期間功率的一部分，AC電源的一部分會(huì)被截?cái)?。同時(shí)，調(diào)光電路系統(tǒng)的功率輸出可以通過(guò)改變“開(kāi)”和“關(guān)”脈沖的相對(duì)持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)整。適用于緊湊型熒光燈的開(kāi)關(guān)頻率范圍大約在1kHz～50kHz之間。當(dāng)然，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，其它合適的削波頻率亦可能適用于其它類型的熒光燈或設(shè)備。
雖然，借AC電源的高頻可變脈沖寬度截?cái)喾绞?或更普遍叫作脈沖寬度調(diào)制(PWM)制式)，以改變來(lái)自AC電源的功率輸出為已知。然而，長(zhǎng)久以來(lái)，AC電源高頻截?cái)嘤趲в须娙萱?zhèn)流器的緊湊型熒光燈的直接應(yīng)用的效果都不令人滿意。而且，人們亦深知電容性負(fù)載的阻抗在電流頻率增加時(shí)會(huì)降低且高頻輸入電流可能損壞電容性負(fù)荷或其它敏感的組件。
本發(fā)明的調(diào)光器通常應(yīng)用于緊湊型熒光燈。緊湊型熒光燈通常在電源輸入端加置一個(gè)電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容性負(fù)荷，其設(shè)計(jì)通常是應(yīng)用于低頻電源，例如50或60Hz的AC電源。當(dāng)此電容性負(fù)荷連接到一個(gè)具有在千赫(kHz)范圍內(nèi)的截?cái)囝l率的高頻電源，例如，像脈寬調(diào)變(PWM)電源模式這樣的模式電源時(shí)，此電容性負(fù)荷的阻抗實(shí)質(zhì)上會(huì)大大地降低，而損壞性的浪涌電流甚有可能會(huì)流入電容性電子鎮(zhèn)流器。
為了限制損壞性浪涌電流可能涌入電容性的電子鎮(zhèn)流器的問(wèn)題，在高頻削波式電源輸出端與緊湊型熒光燈的電子鎮(zhèn)流器的輸入端之間就連接一個(gè)電感應(yīng)器或感應(yīng)裝置。此電感應(yīng)裝置的作用是抑制削波式的電源信號(hào)的高頻部份，使流入所述電容性負(fù)載的不良高頻電流部份可控制于可接受水平。
然而，串聯(lián)式加入所述感應(yīng)裝置將會(huì)帶來(lái)高壓浪涌(Ldi/dt)的問(wèn)題，當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置從“開(kāi)”(即導(dǎo)通)狀態(tài)到“關(guān)”(即斷開(kāi))狀態(tài)時(shí)，這個(gè)高壓浪涌可能會(huì)擊穿開(kāi)關(guān)裝置的端子。為了克服此電壓浪涌問(wèn)題，其中一個(gè)方法是穿過(guò)所述開(kāi)關(guān)裝置的兩個(gè)端子連接一個(gè)電容裝置來(lái)提供一個(gè)低阻抗分流或旁路保護(hù)以限制最大電壓浪涌。然而，當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置剛導(dǎo)通的時(shí)候，這個(gè)電壓浪涌保護(hù)電容器可能反會(huì)在由所述電容器和開(kāi)關(guān)裝置組成的環(huán)路中產(chǎn)生一個(gè)大的放電電流。這放電電流可以損壞所述開(kāi)關(guān)裝置或擊穿所述電子開(kāi)關(guān)裝置。為了解決或減低這個(gè)問(wèn)題帶來(lái)的壞影響，本設(shè)計(jì)將一個(gè)保護(hù)性感應(yīng)裝置串聯(lián)到所述開(kāi)關(guān)裝置來(lái)限制最大放電電流，使在由所述開(kāi)關(guān)裝置、電容器和開(kāi)關(guān)裝置保護(hù)感應(yīng)器所組成的環(huán)路中流動(dòng)的最大放電電流能夠受到適當(dāng)限制。
總體而言，連接在調(diào)光器功率輸出端(節(jié)點(diǎn)30)與鎮(zhèn)流器輸入端(節(jié)點(diǎn)40)之間的感應(yīng)器(圖中的L2或14)的電感值取決于電容式電子鎮(zhèn)流器在調(diào)光器截?cái)嗷蛳鞑l率工作時(shí)的的阻抗。分流或旁路電容器(圖中的C1或13)的電容值取決于輸出感應(yīng)器(圖中的L2或14)的電感值和截?cái)嗷蛳鞑l率。在包括開(kāi)關(guān)裝置(11，111)及電容器C1的環(huán)路中的感應(yīng)器(L1)的電感應(yīng)值將會(huì)取決于C1的值和開(kāi)關(guān)裝置(圖6及7中的Q1(111)或Z1(11))的電流限度。
在圖2至7中，組件L1、L2和C1以“T”型濾波器的形式排列，其中包括一對(duì)串聯(lián)的感應(yīng)器和一個(gè)分支連接的電容器。這種排列減少了電容性負(fù)荷因高頻削波式功率輸入帶來(lái)的不良效果，同時(shí)也保護(hù)了開(kāi)關(guān)裝置Q1，Z1。
通過(guò)以上方案，長(zhǎng)期以來(lái)妨礙使用高頻PWM應(yīng)用于緊湊型熒光燈光度調(diào)節(jié)的問(wèn)題就能借本發(fā)明方案提供的開(kāi)關(guān)裝置連同三個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)耗組件(L1、L2和C1)的使用來(lái)解決。其中，這個(gè)簡(jiǎn)單的組合以簡(jiǎn)單的三組件“T”型形式排列，使之能夠在有限的空間安裝。當(dāng)中，圖1和圖2中使用的符號(hào)Z1應(yīng)當(dāng)理解作是用來(lái)圖示電子開(kāi)關(guān)裝置的。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，所述開(kāi)關(guān)裝置將會(huì)是能夠進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)的電子開(kāi)關(guān)裝置，開(kāi)關(guān)頻率可以是例如在1～50kHz之間的高頻。滿足此要求的適當(dāng)電子開(kāi)關(guān)裝置包括雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
如圖3所示，此圖中的電路排列大體上與圖2中顯示的電路排列相同，所不同之處是開(kāi)關(guān)裝置由一個(gè)二極管D1和一個(gè)雙極型晶體管Q1所替代。所述雙極型晶體管的提供是作為適當(dāng)?shù)母哳l開(kāi)關(guān)裝置的實(shí)例，而串聯(lián)的二極管的包含是為了保護(hù)所述雙極型晶體管不會(huì)由于逆偏壓而受到損壞。
圖4所示的第三實(shí)施例103大體上與圖3中顯示的實(shí)施例相同，所不同之處是提供了一對(duì)附加的晶體管Q2和保護(hù)性二極管D2，以使在AC線路電源的正周期和負(fù)周期期間都能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖寬度調(diào)制。通過(guò)允許AC線路電源的全周期期間的脈沖寬度調(diào)制，就能夠?qū)崿F(xiàn)范圍更大的功率調(diào)節(jié)。
為了在保持開(kāi)關(guān)裝置以及相關(guān)的控制數(shù)量達(dá)到最小化的同時(shí)而實(shí)現(xiàn)圖4的效果，實(shí)施例3中的所述的兩對(duì)開(kāi)關(guān)裝置由一個(gè)全波整流器連同一個(gè)感應(yīng)器L1和開(kāi)關(guān)裝置Q1的串聯(lián)連接所取代成為圖5的第四實(shí)施例。這個(gè)感應(yīng)器L1和開(kāi)關(guān)裝置111的串聯(lián)使得整流裝置的前向和逆向通路都形成導(dǎo)電通路。
圖6所示第五個(gè)實(shí)施例105顯示了可能運(yùn)用的附加濾波級(jí)，包括進(jìn)一步串聯(lián)的一個(gè)感應(yīng)器L3和一個(gè)分流連接的電容器C2以便在允許輸入AC電源的高頻削波式時(shí)進(jìn)一步保護(hù)電容性負(fù)荷。附加的濾波分級(jí)，調(diào)光器的控制濾波特征就能夠更好且也能夠減少電抗組件的阻抗值。
圖7中的系統(tǒng)圖顯示了一個(gè)AC電源、一個(gè)與本發(fā)明圖5第四實(shí)施例類似的、帶有由一微控制器200控制的開(kāi)關(guān)裝置11的調(diào)光器電路106和一個(gè)帶有電子鎮(zhèn)流器301和熒光管302的緊湊熒光燈300。同時(shí)也顯示了一個(gè)電源開(kāi)關(guān)S1(40)來(lái)表明打開(kāi)和關(guān)閉緊湊型熒光燈300的電源。當(dāng)緊湊型熒光燈300的電源被接通時(shí)，緊湊型熒光燈的亮度可由微控制器通過(guò)向所述開(kāi)關(guān)裝置Z1發(fā)出PWM開(kāi)關(guān)控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制。通過(guò)改變PWM信號(hào)的打開(kāi)和關(guān)閉脈沖的相對(duì)持續(xù)時(shí)間，就能夠調(diào)節(jié)提供給電子鎮(zhèn)流器的功率輸出。通過(guò)逐漸地改變占空比，即在PWM脈沖導(dǎo)通周期到截止周期之間的持續(xù)時(shí)間的比率，就可以逐漸地完成調(diào)光。其中，本例子中使用MOSFET作為開(kāi)關(guān)裝置。
同時(shí)，裝置Z1的兩個(gè)端子加附由電容器CZ(18)和電阻器RZ(17)組成的串聯(lián)組合，以保護(hù)開(kāi)關(guān)裝置不會(huì)由于在其控制端子的高頻開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生的高壓浪涌而受到損壞。
圖8顯示了與圖7排列大致相同而經(jīng)簡(jiǎn)化了的電路，其中，此圖中使用IGBT用作開(kāi)關(guān)裝置的例子。在此圖中，包括電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能燈300用等同的電路形式顯示。在這種形式中，節(jié)能燈包括一個(gè)由電容器C2和電阻器RL組成的并聯(lián)連接，并帶有一個(gè)整流橋(D3-D6)。通過(guò)這個(gè)緊湊型熒光燈的電容性等效電路就可使困擾設(shè)計(jì)調(diào)光裝置而必須解決的不同問(wèn)題變得更明顯。
下列表格列出了一些組件的數(shù)值的例子作為參考。例子122W(瓦)節(jié)能燈Z1MOSFET 900V/8ARz＝25ΩCz＝1,000pF

例子244W節(jié)能燈

另一方面，如果其它條件不變，通過(guò)增加濾波級(jí)的數(shù)量，就能夠降低無(wú)電抗組件的值。
從上述實(shí)施例可明顯看出，本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單地連接數(shù)量不多的電子組件，就能夠得到適用于緊湊熒光燈的調(diào)光電路。這些組件，包括例如是產(chǎn)生所述開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的單片微處理機(jī)，都能夠安裝在非常有限的空間，如普通墻置式插座大小的空間。利用這種簡(jiǎn)單和通用的設(shè)計(jì)，墻置式調(diào)光器就可以安裝在墻插座中來(lái)代替普通的僅有“開(kāi)”和“關(guān)”的開(kāi)關(guān)以對(duì)節(jié)能燈和其它使用電子鎮(zhèn)流器的熒光燈進(jìn)行調(diào)光和開(kāi)關(guān)。例如，包括所述開(kāi)關(guān)裝置、整流裝置、無(wú)源濾波組件和開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生CPU或MCU的調(diào)光電路可以全部安裝在一個(gè)單獨(dú)的墻置式外殼上，其輸入端子和輸出端子則適合于在現(xiàn)有的墻置式插座內(nèi)改型。
作為對(duì)上述實(shí)施例可能進(jìn)行的修改或變化的例子，應(yīng)當(dāng)理解調(diào)光器開(kāi)關(guān)可以包括圖1中的基本電源構(gòu)成塊，而輸出感應(yīng)器L2可作為熒光燈的一部分緊靠電子鎮(zhèn)流器的輸入端而連接。
整體而言，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的調(diào)光電路系統(tǒng)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源電路，該電源電路包括一個(gè)帶有第一和第二開(kāi)關(guān)端子的可控制開(kāi)關(guān)裝置(Z1)、一個(gè)電容器(C1)和一個(gè)感應(yīng)器(L1)，它們都包括在一個(gè)電路環(huán)路中。所述電容器(C1)和感應(yīng)器(L1)分別用于保護(hù)開(kāi)關(guān)裝置不受電壓和電流浪涌的損壞。
通過(guò)參考上述優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了說(shuō)明之后，就會(huì)理解這些實(shí)施例的提供只是用來(lái)闡明本發(fā)明的，它們并不限制到本發(fā)明的范圍和精神。本發(fā)明的范圍和領(lǐng)域應(yīng)以上述發(fā)明的總體原則和精神來(lái)確定。特別地，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的和平常的變化或修改，以及以本發(fā)明為基礎(chǔ)的改進(jìn)應(yīng)被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍和領(lǐng)域。進(jìn)一步地，當(dāng)通過(guò)參考緊湊熒光燈對(duì)本發(fā)明作了說(shuō)明之后，就應(yīng)該理解不管有無(wú)修改，本發(fā)明都能夠在熒光燈中應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種調(diào)光裝置，所述調(diào)光裝置包括一個(gè)用于連接到交流電源的輸入端子、一個(gè)用于連接到負(fù)荷的輸出端子和一個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源，其特征在于所述開(kāi)關(guān)模式電源包括帶有第一和第二開(kāi)關(guān)端子的電子開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)控制裝置、感應(yīng)裝置和電容裝置，所述感應(yīng)裝置大致與到所述開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)端子串聯(lián)，所述電容裝置大致與包括所述開(kāi)關(guān)裝置和感應(yīng)裝置的串聯(lián)連接組合并聯(lián)，而所述電子開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)頻率可以通過(guò)所述開(kāi)關(guān)控制裝置控制及變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光裝置，其特征在于在所述開(kāi)關(guān)模式電源的輸出端和所述調(diào)光裝置的輸出端子之間連接有一個(gè)感應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光裝置，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)頻率大體上高于所述交流電源的開(kāi)關(guān)頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)控制裝置包括一個(gè)發(fā)出脈沖寬度調(diào)制(PWM)的開(kāi)關(guān)信號(hào)的微控制器或微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)頻率在1kHz～50kHz之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)光裝置，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)裝置可以是雙極型晶體管、MOSFET或IGBT。
7.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光裝置，其特征在于所述感應(yīng)裝置包括一個(gè)感應(yīng)器且所述電容裝置包括一個(gè)電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的調(diào)光裝置，其特征在于進(jìn)一步包括為所述開(kāi)關(guān)裝置提供經(jīng)過(guò)整流的電源的整流裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的調(diào)光裝置，其特征在于在上述裝置的輸出端連接一個(gè)感應(yīng)部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的調(diào)光裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)裝置和感應(yīng)裝置的串聯(lián)連接還與一個(gè)整流裝置串聯(lián)，所述電容裝置與由所述開(kāi)關(guān)裝置、感應(yīng)裝置和整流裝置所組成的串聯(lián)連接并聯(lián)。
11.一種用于緊湊熒光燈的、包括開(kāi)關(guān)模式電源的雙端調(diào)光裝置，所述調(diào)光裝置包括整流裝置、電子開(kāi)關(guān)裝置、感應(yīng)部件、電容部件和開(kāi)關(guān)控制裝置，所述整流裝置通過(guò)所述感應(yīng)部件連接到所述開(kāi)關(guān)裝置，所述電容部件大體上與由所述感應(yīng)部件和開(kāi)關(guān)裝置所組成的串聯(lián)連接組合并聯(lián)，所述開(kāi)關(guān)控制裝置向所述開(kāi)關(guān)裝置提供開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)的頻率實(shí)質(zhì)上高于輸入電源的頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的雙端調(diào)光裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)信號(hào)包括信號(hào)脈沖列，該信號(hào)脈沖列帶有相當(dāng)于“打開(kāi)”或“關(guān)閉”開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電平，“打開(kāi)”和“關(guān)閉”脈沖的相對(duì)持續(xù)時(shí)間能夠被逐漸地改變。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的雙端調(diào)光裝置，其特征在于所述的由所述開(kāi)關(guān)裝置和感應(yīng)裝置組成的串聯(lián)連接還與一個(gè)整流裝置并聯(lián)，所述電容裝置與由所述開(kāi)關(guān)裝置、感應(yīng)裝置和整流裝置所組成的串聯(lián)連接并聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的雙端調(diào)光裝置，其特征在所述調(diào)光裝置的一個(gè)端子用于連接到所述AC電源，另一個(gè)端子用于連接到緊湊熒光燈的電子鎮(zhèn)流器。
15.一種包括緊湊熒光燈的照明排列，其特征在于該緊湊熒光燈帶有電子鎮(zhèn)流器和權(quán)利要求1至7，11及12中任何一個(gè)的調(diào)光裝置。
16.一種照明系統(tǒng)，其特征在于所述照明系統(tǒng)包括權(quán)利要求1至7，11及12中任何一項(xiàng)的調(diào)光裝置和帶有電子鎮(zhèn)流器的緊湊熒光燈，其特征在于所述調(diào)光裝置的位置不受所述緊湊熒光燈位置的約束。
專利摘要一種調(diào)光裝置，包括一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生PWM或其它類似控制信號(hào)的高頻開(kāi)關(guān)電路和一個(gè)帶有簡(jiǎn)單濾波組件的濾波器。所述調(diào)光器電路系統(tǒng)既簡(jiǎn)單又能夠安裝在墻置式外殼上，以便完全在現(xiàn)有的雙線墻置式插座內(nèi)也可以改型。
文檔編號(hào)H05B41/392GK2626184SQ0324658
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者姚曉莉 申請(qǐng)人:星亮科技有限公司