專利名稱：帶可選亮度級的燈控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于根據(jù)環(huán)境光亮級控制燈的電路。
始終需要經(jīng)濟的照明系統(tǒng)而同時又希望節(jié)省能量，這已在兩方面取得了進展。已發(fā)明了更有效更高效率的發(fā)光形式，主要包括熒光燈。這種燈近幾年經(jīng)過了許多技術改進，通常會發(fā)現(xiàn)整幢大樓只有熒光燈照明。在熒光燈和其他燈的自動開關系統(tǒng)的改進方面取得了另外一些進展。這些系統(tǒng)設計用來在環(huán)境光亮級使得人工照明不必要時避免不必要的能源耗費，或在環(huán)境光亮級僅低于最佳光強級時減少人工照明級。有許多現(xiàn)存的自動開關系統(tǒng)。它們包括安裝有固定在雙金屬簧片上的加熱元件的機械式光傳感器，它機械地啟動一開關。這些裝置缺乏靈敏度，并且操作不穩(wěn)定。
我們知道，提供有帶通常插入墻上插座的插件里的光電管的夜晚照明設備，它根據(jù)環(huán)境光亮來開啟和關閉。然而，它們?nèi)狈炔⑶規(guī)в辛恋陌谉霟襞輨t不能使用，因為光電管必然會響應燈光，引起振蕩。
一種自動開關的簡單形式是定時開關。這些裝置是被動式的，并通過簡單的編程來在預定時間開啟或關閉燈。它們不靈活并且它們的程序在每年不同的時間必須更新，以便于區(qū)分照明條件。在斷電的情況下他們的程序可能丟失。
已開發(fā)了更復雜的裝置(例如參見美國專利5404080)。然而，這些裝置通常都高度復雜，要求變壓器，復雜的聚光級，并提供復雜的功能，這些一起使得該裝置為準備結合進現(xiàn)有的燈或為了更廣的應用而太昂貴并且太笨重。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種燈控制電路，它將通過裝有廉價的自動形狀燈的裝置而增加燈的能量效率。
已開發(fā)的本發(fā)明使用熒光燈來運用，但對本領域的技術人員來說顯而易見的是本發(fā)明不必限于這種燈。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種對燈的控制裝置，包括一光探測電路，用于根據(jù)照射在光探測器上的環(huán)境光亮通過開關裝置來開燈或關燈，其特征在于第一環(huán)境光強度閾值(Lx)大于第二環(huán)境光強度閾值(Ly)，其中在第一閾值上光探測電路為響應增加的環(huán)境光強度關閉該燈而在第二閾值上光探測電路為響應減少的環(huán)境光強度打開該燈，由此防止開關裝置由于被光探測器探測的燈產(chǎn)生的光的影響而發(fā)生振蕩。
優(yōu)選地，光探測電路裝有一施密特觸發(fā)器。
優(yōu)選地，光探測器位于燈的脫口處。
優(yōu)選地，光探測電路安裝有一手動代用裝置，用于在環(huán)境光亮級高于第一閾值(Lx)時打開燈。
優(yōu)選地，手動代用裝置可手動復原。
優(yōu)選地，光探測電路安裝有燈亮度選擇電路。
優(yōu)選地，提供裝置來允許選擇兩個燈亮度級。
優(yōu)選地，通過在最大亮度選擇時期里對該裝置斷開電源然后接通電源由此可選擇兩個亮度級中的第二個。
優(yōu)選地，所述光探測器包括一光電管。
參照附圖進一步說明本發(fā)明的實施例，其中

圖1是裝有一開關裝置和一光探測電路的固態(tài)電燈控制電路的電路圖；圖2是光探測電路的電路圖；圖3是安裝有一手動代用的光探測電路的另一實施例的電路圖；圖4是沒有光探測電路時，燈控制電路的另一實施例的電路圖；圖5是圖4所示的光探測電路的電路圖；圖6是裝有燈控制電路的熒光燈配件的示意圖。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，圖1一般地示出了燈控制電路10。交流電源與中性端11和火線端12相連。中性端11與點13、220μF電容14及6.2V齊納二極管16的負極相連。電容14的另一端和齊納二極管16的正級接地。中性端11還與4A的三端雙向可控硅開關(triac)18的MT1相連。開關18的柵端經(jīng)光探測電路20的輸出21與光探測電路20相連。開關18的MT2端與燈22的一端相連。這種燈優(yōu)選為熒光燈但也可是任何形式的電燈。燈22的另一端與火線端12和27.3kΩ電阻24的第一端相連。電阻24的另一端與1N4002二極管26的負極相連。二極管26的正級接地。
利用電阻24、二極管26、齊納二極管16和電容14在點13處構成供電。點13處的電壓大約等于齊納雪崩電壓。
光探測電路20的輸出21要么高要么低。當這一輸出低時，開關18用作短路并接通燈22。當光探測電路20的輸出21高時，開關20產(chǎn)生開路并關閉燈22。
參照圖2，光探測電路20包括連接到1.5kΩ電阻32的第一端的電源30，該電阻的第二端與100kΩ可變電阻34的第一端相連?？勺冸娮?4的第二端與Reimann A90.12光電管36的第一端和LM393運算放大器38的反相輸入相連。光電管36的第二端接地。電源40與47kΩ電阻42的第一端相連，該電阻的第二端與47kΩ電阻44的第一端和運算放大器38的非反相輸入這兩者相連。電阻44的第二端接地。運算放大器38的輸出經(jīng)22kΩ電阻46與運算放大器38的非反相輸入相連。運算放大器38的輸出還經(jīng)56kΩ電阻48與電源50相連。
可在運算放大器38的輸出處測量的，上述光探測電路20的第一極的輸出電勢要么高要么低。其輸出在它的兩個可能級之間變化的該點能用由電阻32、可變電阻34及光電管36組成的分壓器來控制。當入射到光電管36上的光亮是處于高的級態(tài)時，例如在白天，光電管36的電阻可忽略不計。電阻32、34、42和44的電阻是這樣的，即在這些條件下，運算放大器38的反相輸入電壓低于運算放大器38的非反相輸入電壓。結果，運算放大器的輸出將是高的。當環(huán)境光亮級減少時，光電管36的電阻升高。結果運算放大器38的反相輸入電壓也升高。當反相輸入電壓超過運算放大器38的非反相輸入電壓時其輸出電壓將變得低。結果，即使環(huán)境光亮級繼續(xù)變化，運算放大器38的輸出可假定為要么高級態(tài)要么低級態(tài)。因此光探測電路20的第一級可用作施密特觸發(fā)器，并且運算放大器38的輸出將表現(xiàn)出滯后現(xiàn)象。結果，在環(huán)境亮級一般地增加或減少時環(huán)境光亮級上的小波動將不會引起運算放大器38的輸出在高的級態(tài)和低的級態(tài)之間迅速振蕩。
運算放大器38的輸出另外與2.2MΩ電阻52的第一端和IN4148二極管54的負極相連。電阻52的第二端和二極管54的正級兩者與47μF電容56的第一端相連。該電容的第二端接地。電阻52的第二端和二極管54的正級還與LM393運算放大器58的非反相輸入相連。電源60與110kΩ電阻62的第一端相連，它的第二端與100kΩ電阻64和運算放大器58的反相輸入相連。電阻64的第二端接地。運算放大器58的輸出與1N4148二極管66的正極相連，它的負極與運算放大器58的非反相輸入相連。安裝二極管66是用來消除電源60中的波紋效應。運算放大器58的輸出另外與1.5kΩ電阻68的第一端相連，它的第二端構成光探測電路20的輸出21。點13是光探測電路20的電源30、40、50、60的電源。
光探測電路20運行如下。如果一開始環(huán)境光亮級是低的(例如在夜晚)，光電管36的電阻將會是高的并且第一運算放大器38的輸出將是低的。結果，第二運算放大器的輸出也將是低，于是開關18將導通，因此燈22將被打開。當環(huán)境光級增加時(例如當白天到來時)，光電管36的電阻將下降。最終第一運算放大器38的反相輸入端的電勢將足夠地低，以致運算放大器38的輸出變得高。在一短時間延遲后，(該延遲由電阻48、52、62和64的電阻及電容器56的電容確定)，第二運算放大器58的輸出將變得高。開關18的柵端電勢于是將變得高，由此該開關將成為開路。因此，燈22將關閉。這種時間延遲確保環(huán)境光亮級的瞬時增加(例如由過路汽車的頭燈產(chǎn)生)將不會引燈被關閉。
當一開始環(huán)境光亮級高而然后在例如夜晚來臨時而下降的情況下，此過程基本上相反。
由于光探測電路20的第一級的作用，進行開關時的光亮級依賴變化的方向而稍有不同。這確保當光亮級接近進行開關所必要的級態(tài)時，即使光亮級波動大約一通常增加或通常減少的級態(tài)，燈也不會迅速打開和關閉。發(fā)生接通和關閉的兩個光亮級之間的差值可由電阻46控制，電阻46的電阻值越大，這兩個開關光亮級之間的差值就越小。
可希望在發(fā)生開關時調(diào)整環(huán)境光亮級。這能通過利用可變電阻34來修改由電組32、可變電阻34和光電管36產(chǎn)生的分壓來進行。在任何具體的環(huán)境光亮級上，可變電阻34的電阻增加將減少運算放大器38的反相輸入端的電勢。結果燈22將在更低的環(huán)境光亮級上被接通或關閉。當要求減少能源使用時這是有用的。
光檢測電路的第二實施例表示在圖3中。光檢測電路70安裝有光檢測電路20，盡管在本實施例中可變電阻34有最大電阻值50kΩ。在光檢測電路70中，第二運算放大器58的輸出與MCR102半導體可控整流器72的正極相連。半導體可控整流器72的負極接地。電源74與3.3μF電容76的第一端相連，該電容的第二端與半導體可控整流器72的柵端相連。點13也是電源74的電源。電容76的第二端也與1N4148二極管78的負極和22kΩ電阻80的第一端相連。二極管78的正極和電阻80的第二端接地。
這些附加的電路元件提供了帶手動代用的光檢測電路。該代用用來即使環(huán)境光亮級正常地指示燈22該關閉而仍將燈22打開。在這些條件下第二運算放大器58的輸出正常地是高。如果供給電路的電源斷開而后接通，這兩項操作相互在0.5到1.5秒之內(nèi)進行，電容76將產(chǎn)生一脈沖，它將引起半導體可控整流器72導通，因此運算放大器58的輸出將變?yōu)榈汀Ｓ谑?，如上所述，?2將打開。
手動代用可以兩種方法復原。這可通過斷開電源而后接通但這兩項操作之間間隔大于五秒來手動地進行。要么，當周圍的環(huán)境光亮降低到一個級態(tài)，即在正常工作條件下第二運算放大器58將變得低時將自動進行復原。這將使半導體可控整流器72的正極的電勢低，結果半導體可控整流器72將變?yōu)殚_路。于是，光檢測電路70將返回到正常工作模式。
本發(fā)明的第三實施例表示在圖4和圖5中。在該實施例中有可能將燈的亮度設置在兩個級態(tài)之一，一個是標準亮度，另一個相當于當前能耗的50％。這一實施例的燈控制電路90表示在圖4中，但沒有包括光探測電路。交流電源與中性端92和火線端94相連。中性端92與點96、440μF電容98及6.2V齊納二極管100的負極相連。電容98的另一端和齊納二極管100的正極接地。中性端92還與4A三端雙向可控硅開關102(triac)的MT1相連，它的MT2端同前述實施例一樣與燈104相連。
燈104的另一端與火線端94和27.3kΩ電阻106的第一端相連。電阻106的另一端與1N4002二極管108的負極相連。二極管108的正級接地。中性端92還與47μF電容110的第一端相連，它的第二端與DB3雙向擊穿二極管112的第一端相連。雙向擊穿二極管112的第二端與開關102的柵端相連。中性端92還與4A開關114的MT1和100μF電容116的第一端相連。開關114的MT2和電容116的第二端與10kΩ電阻118的第一端相連，它的第二端與開關112的第一端相連。開關114的MT2和電容116的第二端也與50kΩ可變電阻120的第一端相連，它的第二端經(jīng)5.1kΩ電阻122與開關102的MT2相連。光檢測電路130(圖5)在點124和126處相連，下面詳細討論。
本實施例的光檢測電路130見圖5所示。電路130安裝有光檢測電路20(見圖2)，但在本實施例中可變電阻34具有最大電阻值50kΩ，并且在光檢測電路20中與第二運算放大器58的輸出相連的電阻68在光檢測電路130中用47kΩ電阻132來代替。電阻132的第二端與BC337晶體管134的柵極相連。晶體管134的集電極經(jīng)1.5kΩ電阻138與50％的輸出136相連。晶體管134的發(fā)射極接地。
第二運算放大器58的輸出還與33μF電容140相連，該電容然后經(jīng)470kΩ電阻144與電源142相連，并經(jīng)560kΩ電阻148與BC337晶體管146的柵極相連。晶體管146的集電級經(jīng)1.5kΩ電阻152與100％輸出150相連。晶體管146的發(fā)射極接地。
第二運算放大器58的輸出還與1kΩ電阻154的第一端相連，該電阻的第二端經(jīng)510kΩ電阻153與100％輸出156相連。電阻154的第二端另外與BC327晶體管160的發(fā)射極相連，其集電極接電源162。晶體管160的柵極經(jīng)47kΩ電阻164與22μF電容166和MCR102半導體可控整流器168的負極這兩者相連。半導體可控整流器168的正級接電源170，同時它的負極經(jīng)5.1kΩ電阻172接地。半導體可控整流器168的柵極與1N4148二極管174的負極相接，該二極管的正級經(jīng)3.3μF電容178接電源176，并經(jīng)47kΩ電阻180接地。
光檢測電路130的電源30、40、50、60、142、162、170和176都連接到燈控制電路90的電源點96。100％輸出150及156與開關102的柵端124相接，而50％輸出136與開關114的柵端126相接。
本發(fā)明的這一實施例的運行與第二實施例類似。當供給電路的電源首先接通時，半導體可控整流器168被觸發(fā)關閉，引起電阻154和158間的電勢變高。在黑暗時由于晶體管146單獨導通，開關102提供100％電流給燈104。然而，100％電流耗費持續(xù)僅幾秒鐘，這由電阻144和電容140來決定。150處的輸出然后停止，供給燈104的電流落到它以前值的50％。
然而，如果供給電路的電源斷開而后在0.5到1.5秒的時間內(nèi)接通，則半導體可控整流器168被觸發(fā)關閉，并且這樣不會影響100％輸出156。因而在黑暗期間燈始終在100％亮度。
圖6是燈控制電路的示意圖，安裝有另外的傳統(tǒng)熒光燈配件。該熒光燈配件182由熒光燈管184、脫口186和兩個凹口188及190來配備。光電管192和靈敏度調(diào)節(jié)194(對應于可變電阻34)位于該配件的一端。
因此本發(fā)明提供了一種簡單、廉價的裝置，它可集成到使用標準鎮(zhèn)流器的傳統(tǒng)熒光燈中，并不要求另外的電線。它可位于燈配件的脫口處。它是小巧的并適合于大量生產(chǎn)，但仍然具有幾個重要特點，包括可變光靈敏度，手動代用及可選擇亮度。可變靈敏度控制也可于燈配件的脫口處。電路的滯后現(xiàn)象確保電路不會由于被光探測器探測的燈所產(chǎn)生的光的影響或環(huán)境光源級上的不均勻變化而產(chǎn)生振蕩。
權利要求
1.一種對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，包括一光探測電路(20、70、130)，用于根據(jù)照射在光探測器(36)上的環(huán)境光亮通過開關裝置(18，102，126)來開燈或關燈(22，104)，其特征在于第一環(huán)境光強度閾值(Lx)大于第二環(huán)境光強度閾值(Ly)，其中在第一閾值上光探測電路(20，70，130)為響應增加的環(huán)境光強度關閉該燈(22，104)而在第二閾值上光探測電路和(20，70，130)為響應減少的環(huán)境光強度打開該燈(22，104)，由此防止開關裝置(18，102，126)由于被光探測器(36)探測的燈(22，104)產(chǎn)生的光的影響而產(chǎn)生振蕩。
2.如權利要求1所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于所述光探測電路(20，70，130)安裝有一施密特觸發(fā)器。
3.如上述權利要求之一所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于光探測器(36)安裝在燈(22，104)的脫口(186)處。
4.如上述權利要求中任何一項所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于光探測電路(20，70，130)為響應增加的環(huán)境光強度而在一時間延遲之后將燈(22，104)關閉，以便防止在黑暗期間由于環(huán)境光強的瞬時增加而將燈(22，104)關閉。
5.如上述權利要求中的任何一項所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于光探測電路(70)安有一手動代用裝置(72、74，76，78，80)，用來在環(huán)境光亮級超過第一閾值(Lx)時打開燈(22，104)。
6.如權利要求5所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于通過在一最大時間期內(nèi)先斷開而后接通該裝置(10，90)的電源來操作所述手動代用裝置(72，74，76，78，80)。
7.如權利要求5或權利要求6所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于手動代用裝置(72，74，76，78，80)可手動地復原。
8.如權利要求7所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于通過先斷開而后接通該裝置(10，90)的電源，并且兩動作間隔一最小時間期限，由此手動復原手動代用裝置(72，74，76，78，80)。
9.如權利要求5到8中任何一項所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于手動代用裝置(72，74，76，78，80)可自動復原。
10.如權利要求9所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于當環(huán)境光亮級落到第一閾值(Lx)之下時手動代用裝置(72，74，76，78，80)自動復原。
11.如前述權利要求中的任何一項所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于光探測電路(130)安裝有一燈亮度選擇電路。
12.如權利要求11所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于所安裝的裝置允許選擇兩個燈亮度級。
13.如權利要求12所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于通過在最大亮度選擇時間期限內(nèi)斷開而后接通該裝置(10，90)的電源可選擇兩個亮度級中的第二個。
14.如前述權利要求中的任何一項所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于所述光探測器(36)包括一光電管。
15.如前述權利要求中的任何一項所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于光探測電路(20，70，130)裝配有第一閾值(Lx)和第二閾值(Ly)調(diào)整裝置(34)。
16.如權利要求15所要求的對燈(22，104)的控制裝置(10，90)，其特征在于所述調(diào)整裝置(34)包括一可變電阻。
全文摘要
一種新的控制裝置，用來根據(jù)環(huán)境光亮開燈或關燈。裝置(10)包括帶光電管(36)的光探測電路(20)和施密特觸發(fā)器(20，70，130)，用來響應照射在光電管(36)上的環(huán)境光亮經(jīng)開關裝置(18，102，126)接通或關閉燈(22)。該裝置還包括可復原手動代用(72，74，76，78，80)及允許選擇兩個燈亮度級的裝置。
文檔編號H05B37/02GK1162241SQ9710041
公開日1997年10月15日 申請日期1997年1月24日 優(yōu)先權日1997年1月24日
發(fā)明者祖姜陶 申請人:概念工業(yè)公司