專利名稱：高亮度放電燈裝置用的光電管溫度開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是高亮度放電燈裝置，更具體地說(shuō)，涉及的是在寒冷氣候或其他低溫場(chǎng)合下與這種燈一起使用的熱敏開關(guān)。
高亮度放電(HID)燈應(yīng)用日益流行有幾個(gè)原因，包括比白熾燈有更高的每瓦流明數(shù)輸出、從而運(yùn)行成本低廉。HID燈裝置的可靠性高是在各商用和家用場(chǎng)合采用這種裝置的另一原因。
在寒冷氣候和其他低溫場(chǎng)合，已逐漸應(yīng)用起HID燈。汞蒸汽HID燈和高壓鈉HID燈典型適用于溫度降至攝氏零下20度或華氏零下4度的環(huán)境中。低于上述溫度，HID燈裝置一般會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，包括熱光電管的故障(熱光電管通常用來(lái)在黃昏時(shí)點(diǎn)亮，黎明時(shí)關(guān)閉放電燈)，和不可靠啟動(dòng)問(wèn)題(即便光電管工作正常)。
美國(guó)北部、加拿大和世界其他地區(qū)以及在人為控制環(huán)境中(如冷庫(kù))的溫度，經(jīng)?？山档降陀诖祟惖湫虷ID燈裝置的溫度下限。
因此希望提供一種能在比現(xiàn)有HID燈裝置的典型可用溫度更低的溫度下，還能使HID燈裝置可靠工作的裝置。
本發(fā)明提供了一種用于HID燈裝置的溫度開關(guān)，能使這種燈在攝氏零下26度或華氏零下15度量級(jí)的低溫下工作。
該開關(guān)由一個(gè)對(duì)外界光線敏感的器件和一個(gè)對(duì)環(huán)境溫度敏感的器件組成。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)包括有一個(gè)與阻型光電管
(resistivephotocell)串聯(lián)的熱敏電阻，兩者是惠斯登電橋的一部份。在一個(gè)實(shí)施例中，熱敏電阻和光電管相互依賴，這樣，當(dāng)熱敏電阻和阻型光電管的組合電阻超過(guò)一參考值時(shí)，HID燈點(diǎn)亮。
在另一實(shí)施例中，熱敏器件和光敏器件是獨(dú)立連接的，這樣，每個(gè)器件有其各自的整定值。在黃昏或外界光線減弱時(shí)，達(dá)到光敏器件的整定值，燈就點(diǎn)亮。在環(huán)境溫度降到其整定值以下時(shí)，達(dá)到了熱敏器件的整定值，在該值下燈也點(diǎn)亮。每一個(gè)整定值是獨(dú)立可變的，以適應(yīng)安裝放電燈裝置處的氣候條件。
在一個(gè)實(shí)施例中，熱敏器件的電阻與環(huán)境溫度成反比，光敏器件的電阻與外界光線強(qiáng)弱成反比。參考電阻這樣來(lái)選擇當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)先整定值時(shí)，即便光敏器件檢測(cè)到的是晴朗日，燈也可點(diǎn)亮。換言之，參考電阻的選擇要使得熱敏器件兩端因環(huán)境溫度的降低增加后的電阻，足以單獨(dú)使燈點(diǎn)亮。類似地，參考電阻這樣來(lái)選擇使得因外界光變暗，光敏器件兩端增加后的電阻就足以單獨(dú)使燈點(diǎn)亮。
在熱敏器件和光敏器件是相互依賴的實(shí)施例中，任何一個(gè)電阻均不能單獨(dú)使燈點(diǎn)亮，兩個(gè)器件的組合電阻才可使燈點(diǎn)亮。只要組合電阻超過(guò)參考電阻值，HID燈就會(huì)維持點(diǎn)亮。
環(huán)境溫度低時(shí)讓HID燈點(diǎn)亮的目的，是使燈泡和燈裝置的元件充分熱起來(lái)，以便在需要時(shí)，也即當(dāng)外界光暗時(shí)，使燈可以可靠地工作;燈泡本身輸出的熱量可足以使其他元件熱起來(lái)。
在一個(gè)實(shí)施例中，電路還包含一過(guò)電壓保安器，以保護(hù)燈裝置不會(huì)因高電壓條件下而遭損壞。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是提供一種高亮度放電燈，該燈在低環(huán)境溫度中工作。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)是利用高亮度放電燈輸出的熱量，加熱燈裝置的其它元件。
本發(fā)明的再一特點(diǎn)是檢測(cè)HID燈裝置的周圍環(huán)境溫度，當(dāng)檢測(cè)的溫度低于預(yù)定值時(shí)，不管呈現(xiàn)的外界光線強(qiáng)弱如何，也使HID燈點(diǎn)亮。
本發(fā)明的再一特點(diǎn)是提供一種開關(guān)，該開關(guān)的溫度整定值和光整定值是各自獨(dú)立的，可根據(jù)氣候條件改變。
本發(fā)明的這些和另一些特點(diǎn)，對(duì)于精通此技術(shù)者，通過(guò)參考附圖和下述詳細(xì)說(shuō)明將是顯而易見的。


圖1是一個(gè)實(shí)施例的原理圖，其中，光敏器件和熱敏器件共同使用一公用整定值。
圖2是一個(gè)實(shí)施例的原理圖，用了一個(gè)光敏器件，一個(gè)電阻和兩個(gè)熱敏開關(guān)。
圖3是一個(gè)實(shí)施例的原理圖，其中，光敏器件和熱敏器件的整定值各自獨(dú)立。
現(xiàn)參考圖1，交流電源10是一商品化的交流電源，如118伏交流60周，240伏交流60周，或220伏交流50周，用以驅(qū)動(dòng)燈電路11。燈電路11一般包括一個(gè)高亮度放電燈和一個(gè)調(diào)整流過(guò)該燈電流的鎮(zhèn)流器，然而也可不用鎮(zhèn)流器。
MOV-1是峰值信號(hào)保安器，用以保護(hù)電路，防備在電路電流中出現(xiàn)的偶然的瞬時(shí)高壓峰值。
開關(guān)電路還包含一路低壓電源，它由二極管D1、電阻R1、齊納二極管D2和電容C1組成。這些元件組成一個(gè)半波整流、調(diào)整式電源，在某實(shí)施例中，它提供15V的直流電壓。該低壓電源供電給圖1所示的溫度開關(guān)電路元件。
電阻R2、R3、R4以及阻性光電管CDS-1和熱敏電阻TH-1的串聯(lián)電阻構(gòu)成惠斯登電橋。雖然本實(shí)施例以內(nèi)含光電管和熱敏電阻來(lái)描述，但很明顯，別的光敏和熱敏器件或電路也可用，且仍屬本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
對(duì)運(yùn)算放大器A1的同相輸入端(Positiveinput)，電阻R10和電容C2構(gòu)成3-6秒的時(shí)間常數(shù)。設(shè)有該時(shí)間常數(shù)的目的是保證當(dāng)光電管CDS-1檢測(cè)到快速、瞬變的光亮度變化時(shí)，不致使HID燈熄滅。
通過(guò)對(duì)整定值或參考電阻值(例如4000歐姆)作較小的調(diào)整，電阻R7對(duì)于由惠斯登電橋和運(yùn)算放大器A1組成的分支電路，有提供一滯后作用的效果，這有助于保證光電管溫度開關(guān)明確的開關(guān)動(dòng)作。
光電管溫度開關(guān)的工作如下電阻R3和R4的連接點(diǎn)在放大器A1的反相輸入端(negativeinput)建立起一個(gè)正參考電壓。在一較佳實(shí)施例中，此參考電壓與一個(gè)4000歐姆的電阻相當(dāng)。
放大器A1的同相輸入端信號(hào)主要由光電管CDS-1和熱敏電阻TH-1的串聯(lián)電阻值決定。
假如該參考電壓值比放大器A1的同相輸入端呈現(xiàn)的電壓更正的話，顯然，光電管CDS-1和熱敏電阻TH-1的組合串聯(lián)電阻是小于4000歐姆的。如上討論的，該條件表明外界光和環(huán)境溫度的聯(lián)合作用是使HID燈不必工作。
當(dāng)該參考電壓比放大器A1的同相輸入端呈現(xiàn)的電壓更正時(shí)，放大器A1的輸出接近零電位。這阻止三端雙向可控硅Q1導(dǎo)通，從而也阻止由交流電源10往燈電路11供電。因此，在燈電路11里的HID燈不亮。
當(dāng)光電管CDS-1和熱敏電阻TH-1的組合串聯(lián)電阻大于4000歐時(shí)，放大器A1的同相輸入端電壓比放大器A1反相輸入端呈現(xiàn)的正電位高，放大器A1的輸出，此時(shí)約為低壓電源輸出的80%，或是+12V直流電壓。
放大器A1的該正輸出，使電流流過(guò)電阻R6和可控硅Q1的控制極。雖然本說(shuō)明書用可控硅來(lái)描述開關(guān)Q1和Q2(圖3)，顯然，也可用許多別種類型的開關(guān)，且仍屬本發(fā)明范圍之內(nèi)。
這時(shí)可控硅Q1導(dǎo)通，118伏交流電壓從交流電源10加到燈電路11上。鎮(zhèn)流器和HID燈以其通常方式工作，HID燈點(diǎn)亮。
只要光電管CDS-1和熱敏電阻TH-1的組合串聯(lián)電阻大于參考值或4000歐姆，可控硅Q1就處于導(dǎo)通狀態(tài)，HID燈將保持點(diǎn)亮。
顯然，本發(fā)明可用于多種多樣的HID燈。也很明顯，本發(fā)明并不需要采用特殊型式的鎮(zhèn)流器，而且事實(shí)上可根本不要鎮(zhèn)流器。
光電管溫度開關(guān)的其他實(shí)施例對(duì)熟悉本技術(shù)者來(lái)說(shuō)是清楚的。特別是，可用不同方式來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度;這些也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖1中畫的較佳實(shí)施例還包括一個(gè)過(guò)壓保護(hù)支路，由運(yùn)算放大器A2、二極管D3和電阻R8和R9組成。
放大器A2有一個(gè)加于其同相輸入端的參考電壓，由電阻R3和R4得來(lái)。放大器A2的輸出約為低壓電源輸出的80%，或是此處描述的實(shí)施例中的12V直流電壓。
過(guò)壓保護(hù)支路的工作如下電阻R8和R9檢測(cè)出來(lái)自電源10的電路電壓的正向幅值。當(dāng)檢測(cè)出的電路電壓大于135伏交流均方根值(RMS)或190伏交流峰值電壓時(shí)，放大器A2反相輸入變得比其同相輸入更正。放大器A2輸出就迅速變至接近零的輸出電壓。
若HID燈亮著的話，二極管D3讓電容C2放電。這就關(guān)斷了雙向可控硅Q1，使HID燈熄滅。由于電容C2不能迅速地重新充電，當(dāng)電路電壓高于135伏交流RMS值時(shí)，放大器A2及二極管D3的上述作用就會(huì)保持HID燈的熄滅。
圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖2中畫的電路包括光電管45，發(fā)熱電阻46，第一熱敏開關(guān)S1，第二熱敏開關(guān)S2、電源10和HID燈及鎮(zhèn)流器電路11。在一個(gè)較佳實(shí)例中，開關(guān)S1和S2可以是雙金屬片開關(guān)。使用別的熱敏開關(guān)、器件或電路仍屬本發(fā)明范圍之內(nèi)。同樣，使用除光電管以外的其他光敏器件亦屬本發(fā)明范圍之內(nèi)。
在有日光的鐘點(diǎn)內(nèi)，電阻46的發(fā)熱使開關(guān)S1保持打開的狀態(tài);當(dāng)日落時(shí)，光電管45的阻值增加，因此電阻46的發(fā)熱減少。電阻46的熱輸出減少就使開關(guān)S1合上，電源10就向燈供電，燈11就點(diǎn)亮。
當(dāng)環(huán)境溫度降至預(yù)定值以下時(shí)，第二雙金屬片開關(guān)S2就合上。不管外界光線強(qiáng)弱如何，也不管開關(guān)S1是否是打開，開關(guān)S2一合上，就向燈供電。
圖3畫的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，光敏和熱敏的整定值是獨(dú)立控制的。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，電路用了兩個(gè)比較器運(yùn)算放大器35和36。放大器35和36使用一個(gè)由電阻30和31決定的公共參考電壓。電阻30和31形成分壓器，該分壓器在放大器35和36的反相輸入端建立一參考電壓。
電阻32和光電管43通過(guò)由電阻33和電容39組成的時(shí)間網(wǎng)絡(luò)接到放大器35的同相輸入端。此時(shí)間網(wǎng)絡(luò)使放大器35的動(dòng)作延遲，這樣，在外界光線臨時(shí)減弱時(shí)(譬如有云經(jīng)過(guò)上空)，不致使燈點(diǎn)亮。
當(dāng)光電管43的阻值增加到參考值時(shí)(由參考電阻或整定電阻32來(lái)控制)，放大器35的輸出變正。
當(dāng)放大器35的輸出為正時(shí)，雙向可控硅Q2點(diǎn)燃，因此向HID燈/鎮(zhèn)流器11供電，燈亮。
以相同方式，放大器36對(duì)于其同相輸入端而言有公共參考電位，并有熱敏電阻44和電阻34，連于其同相輸入端。當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，熱敏電阻44的阻值增加，直到該值達(dá)到參考值或整定值(部分地由電阻34來(lái)決定)。這就使放大器36的輸出變正，雙向可控硅Q2點(diǎn)燃，燈亮。
綜上所述，顯然，放大器35和36的作用完全是互相獨(dú)立的，因此，不管環(huán)境溫度如何，根據(jù)所呈現(xiàn)的外界光線的強(qiáng)弱就能使燈點(diǎn)亮。同樣，不管外界光線強(qiáng)弱如何，根據(jù)環(huán)境溫度也能使燈點(diǎn)亮。與圖1所述和畫出的實(shí)施例不同，圖3所述和畫出的實(shí)施例，沒采用任何公共整定值;也沒有使用光電管和熱敏電阻的組合電阻或組合電壓，來(lái)決定是否已達(dá)到了參考值或整定值;不存在光電管和熱敏電阻間的相互作用來(lái)決定是否使燈點(diǎn)燃的情況。
再參照?qǐng)D3，每一個(gè)整定值是獨(dú)立可變的，以適應(yīng)氣候條件的變化或適于設(shè)計(jì)選擇。決定由外界光點(diǎn)亮燈時(shí)的參考值或整定值的改變，可通過(guò)改變電阻32的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，決定由環(huán)境溫度點(diǎn)亮燈時(shí)的參考值或整定值，可通過(guò)改變電阻34的阻值來(lái)獨(dú)立改變。
雖然，關(guān)于圖3的上述描述涉及的是光電管的使用，顯然，其他光敏器件或電路也可使用，且仍屬本發(fā)明范圍之內(nèi)。同樣，其他熱敏器件或電路也可用來(lái)代替熱敏電阻，且仍屬本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高亮度放電燈用的開關(guān)電路，包括一個(gè)高亮度放電燈，一個(gè)放出熱量的電阻，用于檢測(cè)外界光的強(qiáng)弱的元件，上述元件與上述電阻是互聯(lián)的，一個(gè)對(duì)上述電阻發(fā)出的熱量敏感的第一開關(guān)，以及一個(gè)對(duì)環(huán)境溫度敏感的第二開關(guān)。
2.權(quán)利要求1的開關(guān)電路，其中上述第一開關(guān)是一個(gè)雙金屬片開關(guān)，及上述第二開關(guān)是一個(gè)雙金屬片開關(guān)。
3.一種高亮度放電燈用的開關(guān)電路，包括一個(gè)高亮度放電燈，一個(gè)第一檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)外界光強(qiáng)弱，并輸出代表被檢測(cè)的外界光的第一信號(hào)，一個(gè)第二檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)環(huán)境溫度，并輸出代表被檢測(cè)的環(huán)境溫度的第二信號(hào)，比較器裝置，用以把上述第一和第二信號(hào)與一個(gè)參考值相比較，并輸出一個(gè)第三信號(hào)，以及開關(guān)裝置，對(duì)上述的第三信號(hào)敏感，向上述燈供電。
4.一種高亮度放電燈用的開關(guān)電路，包括一個(gè)高亮度放電燈，一個(gè)第一檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)外界光強(qiáng)弱，并輸出代表被檢測(cè)的外界光的第一信號(hào)，一個(gè)第二檢測(cè)裝置，和上述的第一檢測(cè)裝置相串聯(lián)，用以檢測(cè)環(huán)境溫度，接受上述的第一信號(hào)，并輸出代表被檢測(cè)的外界光及被檢測(cè)的環(huán)境溫度兩者的第二信號(hào)，比較裝置，用以把上述第二信號(hào)與一個(gè)參考值相比較，并輸出一個(gè)第三信號(hào)，以及開關(guān)裝置，對(duì)上述的第三信號(hào)敏感，向上述燈供電。
5.一種高亮度放電燈用的開關(guān)電路，包括一個(gè)高亮度放電燈，一個(gè)光電管，它檢測(cè)外界光強(qiáng)弱，并輸出一個(gè)代表上述被檢測(cè)的外界光的第一信號(hào)，一個(gè)熱敏電阻，與上述的光電管互聯(lián)，用以檢測(cè)環(huán)境溫度，并輸出一個(gè)代表被檢測(cè)的環(huán)境溫度的第二信號(hào)，一個(gè)比較器，把上述的第一和第二信號(hào)與一個(gè)參考值相比較，并輸出一個(gè)第三信號(hào)，以及一個(gè)開關(guān)，對(duì)上述的第三信號(hào)敏感，向上述燈供電。
6.權(quán)利要求3、4或5的開關(guān)電路，還包括過(guò)電壓保護(hù)裝置，用以保護(hù)上述開關(guān)電路免遭高電壓浪涌損壞。
7.按權(quán)利要求3或4的開關(guān)電路，其中，上述的第一檢測(cè)裝置是一個(gè)阻性光電管。
8.按權(quán)利要求3、4或5的開關(guān)電路，其中，上述的參考值約為4000歐姆。
9.按權(quán)利要求3或4的開關(guān)電路，其中，上述的開關(guān)裝置是一個(gè)三端雙向可控硅。
10.一種高亮度放電燈用的開關(guān)電路，包括一個(gè)高亮度放電燈，一個(gè)第一檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)外界光強(qiáng)弱，并輸出一個(gè)代表被檢測(cè)外界光的第一信號(hào)，一個(gè)第二檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)環(huán)境溫度，并輸出一個(gè)代表被檢測(cè)環(huán)境溫度的第二信號(hào)，一個(gè)第一比較器裝置，用以把上述第一信號(hào)與一個(gè)第一參考值作比較，并輸出一個(gè)第三信號(hào)，一個(gè)第二比較器裝置，用以把上述第二信號(hào)與一個(gè)第二參考值作比較，并輸出一個(gè)第四信號(hào)，以及開關(guān)裝置，對(duì)上述第三信號(hào)和上述第四信號(hào)兩者都敏感，并向上述燈供電。
11.權(quán)利要求10的開關(guān)電路，其中上述第一檢測(cè)元件是一個(gè)光電管。
12.按權(quán)利要求3、4或10的開關(guān)電路，其中，上述的第二檢測(cè)裝置是一個(gè)熱敏電阻。
全文摘要
一種HID燈裝置用的溫度開關(guān)，能使燈在攝氏-26°或華氏-15°量級(jí)的低溫下工作。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)由一個(gè)熱敏電阻電路和一個(gè)阻性光電管電路組成。當(dāng)熱敏電阻或光電管的電阻超過(guò)參考值時(shí)，或當(dāng)熱敏電阻和光電管的組合電阻超過(guò)該值時(shí)，HID燈就點(diǎn)亮。當(dāng)環(huán)境溫度很低時(shí)，不管外界光線強(qiáng)弱如何，燈都會(huì)點(diǎn)亮，目的是使燈裝置的元件可從內(nèi)部被加熱，以便更可靠地運(yùn)用。
文檔編號(hào)H05B41/16GK1030170SQ8810095
公開日1989年1月4日 申請(qǐng)日期1988年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月22日
發(fā)明者西尼·A·奧登斯登 申請(qǐng)人:新設(shè)備控制公司