一種照明模式指示裝置和方法

專利名稱：一種照明模式指示裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種可調光照明系統，尤其涉及一種在可調光系統中使用的照明模式指示裝置和方法。
背景技術：
不同的場合需要照明系統提供不同的光照亮度。可調光系統，如三線調光系統(3-way dim system)可以提供三種針對不同照明要求的光照亮度低亮度、中等亮度和高亮度。目前，大部分三線調光系統只適用于燈絲白熾燈，但隨著可調電子鎮流器的出現，緊湊型熒光燈(CFLCompact Fluorescence Lamp)也可應用于現有的三線調光系統中。現有的可調電子鎮流器，在輸入級中加入與觸點直接連接的電阻，并通過一個電流檢測電路來檢測流經電阻的電流大小，以指示當前用戶所選的照明模式，從而供后續電路用來調節光輸出的大小。


圖1所示為一種可以用于三線調光系統中的CFL可調電子鎮流器的輸入級的原理圖。如圖所示，該輸入級包括用于與交流電源連接的觸點L1、L2和N，其中L1和/或L2可與交流電源的火線連接，觸點N通常與交流電源的零線連接；一個經由電阻R1連接到觸點L1的電流檢測電路；以及由四個二極管D1～D4和兩個電容C1、C2構成的整流濾波電路，以獲得直流電壓。
如圖所示，交流電源與觸點L1、L2和N之間可以構成三種連接方式在低亮度照明模式下，觸點L1和N與交流電源連接(L1-N)，而觸點L2空接，此時可以獲得150V的直流電壓Vdc(如果交流電源為120V)，并且電流檢測電路可以檢測到流經R1的電流；中等亮度照明模式下，觸點L2和N與交流電源連接(L2-N)而L1空接，此時可以獲得倍壓后的直流電壓Vdc為300V，并且由于L1空接R1上無電流；在高亮度照明模式下，觸點L1和L2短路后再和觸點N一同與交流電源連接((L1-L2)-N)，此時，同樣可以獲得倍壓后的直流電壓，并且可以檢測到流經R1的電流。因此，在上述任何一種照明模式所對應的交流電源連接方式下，流經電阻R1的電流大小均不一樣。該電流可以反映用戶選擇的不同照明模式，因此后續電路(如為熒光燈的驅動裝置中用于提供工作電壓和電流的諧振電路等)可以直接根據電流檢測電路的輸出結果調節熒光燈的光輸出大小。
然而，由于圖1所示的電路中，電流檢測電路經由R1直接連接到觸點L1，交流電源的波動將會導致流經電阻R1的電流相應的變化，從而使得熒光燈的光輸出不僅受到直流輸出電壓變化的影響還會受到電流檢測電路輸出信號變化的影響。
圖2示出另一種應用于三線調光系統的CFL可調電子鎮流器的拓撲結構。與圖1所示電路不同，圖2中的電流檢測電路分別經由電阻R1和R2連接到觸點L1和L2上。此外，二極管D1～D4和電容C1、C2共同構成了一個倍壓電路，無論采取上述哪種方式連接交流電源，在直流輸出端都會得到300V的直流電壓(假設交流電源電壓為120V)。
圖2中，電流檢測電路所檢測到的電流大小由觸點與交流電源的連接方式決定。當采用L1-N的方式時，電流大小由R2決定；當采用L2-N的方式時，電流大小由R1決定；當采用(L1-L2)-N的方式時，電流大小則由R1和R2的并聯電阻決定。
與圖1相似，在圖2示出的電路中，當交流電源變化時，電流檢測電路檢測到的電流大小也相應變化，從而影響熒光燈的光輸出的穩定性。
上述如圖1或圖2所示的調光電路，在交流電源有微小的波動時，都將導致照明電路光輸出的大幅度變化，不但影響光照質量，而且影響燈的壽命。
因此，需要提供一種能夠不受交流電源影響的用于指示所需照明模式的電路。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有穩定的照明模式指示電壓的照明模式指示電路，用來指示當前觸點與交流電源的連接方式(照明模式)，以及具有該電路的可調光照明系統，以避免交流電源的電壓波動所引起的光照亮度的變化。
按照本發明的實施例提供的一種照明模式指示電路，包括一個監測裝置，用于監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號；和一個控制裝置，用于根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式，以使所述系統根據該控制信號進入所述照明模式工作。
按照本發明實施例提供的一個可調光照明系統，用于調整照明裝置的輸出，該系統包括一個監測照明設置模式的電路，該電路包括一個監測裝置，用于監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號，和一個控制裝置，用于根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式；以及一個驅動裝置，用于根據所述控制信號控制該照明裝置，使該照明裝置以所述照明模式工作。
按照本發明的實施例提出的一種監測可調光照明系統中照明設置模式的方法，該方法包括(a)監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號；和(b)根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式，以使所述可調光照明系統根據該控制信號進入所述照明模式工作。
通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內容，并且隨著對本發明的更全面理解，本發明的其他目的及結果將更加明白及易于理解。
附圖簡述以下將參照附圖，通過實例詳細地解釋本發明，其中圖1為現有的一種用于三線調光系統的CFL可調電子鎮流器的輸入級電路原理圖；圖2為現有的另一種用于三線調光系統的CFL可調電子鎮流器的輸入級電路原理圖；圖3是按照本發明的一個實施例提出的一種照明模式指示電路的原理圖；圖4是按照本發明的另一個實施例提出的第二種照明模式指示電路的原理圖；圖5是按照本發明的第三個實施例提出的第三種照明模式指示電路的原理圖；和圖6是本發明提出的第二種照明模式指示電路，在實際三線調光系統中實現的電路原理圖。
在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特征或功能。
發明詳述針對現有的可調電子鎮流器中，交流電源的變化將導致三線調光系統的光輸出不穩定的問題，本發明提出用開關元件替代原有的電流檢測電阻(R1和R2)，通過監測觸點L1和L2上有無電壓來獲得監測信號從而驅動開關元件的導通與截止。同時在內部電路中引入電壓源，用來提供穩定的參考電壓，從而根據與電壓源連接的開關狀態，調節照明模式指示電壓(也可稱之為控制信號)的大小。該照明模式指示電壓可以用來準確調節由諧振電路輸出的熒光燈的工作頻率和功率，從而獲得與照明模式對應的光輸出。因而，整個照明模式指示電路可以劃分為監測裝置和控制裝置兩個部分，監測裝置用于監測觸點與交流電源的連接關系，并產生監測信號；控制裝置根據該監測信號控制指示電壓的大小，使得該指示電壓與所選照明模式相對應。以下將由觸點、開關元件、電壓源以及連接二者的電路網絡組成的電路稱為照明模式指示電路。
根據本發明的核心思想，可以設計出各種類型的照明模式指示電路，以下將給出三種類型的電路設計，但在實際應用中實現方式可以多種多樣，并不局限于以下描述的三種。
圖3所示為一種包含照明模式指示電路的電子鎮流器輸入級原理圖。圖3中，觸點L1、L2和N與二極管D1～D4和電容C1，C2的連接方式與圖2中相同，構成一個倍壓整流電路。圖3中的照明模式指示電路部分包括一個電壓源Vref(例如，在美國標準的三線調光電路中，該電壓源可以僅提供1V的穩定參考電壓。)，電阻R1、R5和R6，以及兩個分別由觸點L1、L2上的電壓驅動的開關S1和S2。圖3中，電壓源Vref經由電阻R1連接到以并聯方式連接的兩個支路。相互并聯的兩個支路中，一個并聯支路由電阻R5與開關S1串聯組成，另一個并聯支路由電阻R6與開關S2串接而成。該兩個并聯支路的另一端都和電路地(GND)連接。照明模式指示電壓Vdim的輸出端與三個電阻的公共節點60連接。
按照圖3所示的電路，當觸點以L1-N方式與交流電源連接時，開關S1導通，而開關S2保持斷開狀態。此時，電阻R1和R5串聯分壓得到照明模式指示電壓Vdim，Vdim＝Vref×R5/(R1+R5)。當觸點與交流電源以L2-N方式連接時，開關S2導通，而開關S1保持斷開狀態。此時，照明模式指示電壓Vdim是通過電阻R1和R6串聯分壓得到的，Vdim＝Vref×R6/(R1+R6)。當觸點以(L1-L2)-N方式與交流電源連接時，開關S1和S2同時導通。此時，電阻R5和R6并聯后再與R1串聯，因而照明模式指示電壓Vdim可以表示為，Vdim＝Vref×(R5×R6)/(R1×R5+R1×R6+R5×R6)。
由此可見，圖3所示電路中，與照明模式對應的照明模式指示電壓僅與電壓源的電壓和分壓電阻的阻值有關。因而，交流電源的變化不會引起Vdim的劇烈變化，這在一定程度上限制了Vdim的波動范圍。在圖3所示的電路中，開關S1和S2以并聯方式連接，當觸點以L1-N或(L1-L2)-N方式與交流電源連接時，所對應的Vdim主要與分別和兩個開關串接的電阻R5、R6的大小有關。因此，需要精心選擇電阻R5和R6的阻值，以確保這兩種連接方式下，照明模式指示電壓的大小有明顯的差別。
圖4示出另一種改進的照明模式指示電路的原理圖。簡便起見，圖4中僅給出了照明模式指示電路部分，其他部分電路與圖3相同。如圖4所示，電阻R1和R4串接在參考電壓源Vref和GND之間。照明模式指示電壓Vdim輸出端與電阻R1和R4之間的節點70相連。電阻R2、由觸點L1驅動的開關S1，和由觸點L2驅動的開關S2串聯構成一條支路。該支路再并聯到電阻R4兩端(節點70與GND之間)。電阻R3并聯在電阻R2和開關S1的兩端(節點70和開關S1與S2之間的節點之間)。
按照圖4所示的電路，當觸點以L1-N方式與交流電源連接時，開關S1導通，而開關S2保持斷開狀態。此時，R2和R3所在支路處于斷路狀態，Vdim是通過電阻R1和R4串聯分壓得到的，Vdim＝Vref×R4/(R1+R4)。當觸點與交流電源以L2-N方式連接時，開關S2導通，而開關S1保持斷開狀態。此時，電路中電阻R3和R4并聯后再與R1串聯。因而照明模式指示電壓Vdim可以表示為Vdim＝Vref×(R3×R4)/(R1×R3+R1×R4+R3×R4)。當觸點以(L1-L2)-N方式與交流電源連接時，開關S1和S2同時導通。此時，電阻R2、R3和R4并聯后再與R1串聯分壓，得到照明模式指示電壓Vdim，為Vdim＝Vref×(R2×R3×R4)/(R1×R2×R3+R1×R2×R4+R1×R3×R4+R2×R3×R4)。
由此可見，在圖4示出的第二種電路中，由于使用了串接的開關S1和S2，交流電源的變化同樣不會引起Vdim的變化。此外，由于該電路結構本身的特點，對應于觸點與交流電源的三種連接方式，Vdim在幅值上可以明顯分為三個等級。因而在圖4所示的電路中，對電阻R2和R3的選擇較之圖3更為寬泛。
根據本發明的思想，以上給出了兩種具有單一電壓源，以電阻串、并聯分壓方式實現的照明模式指示電路。照明模式指示電路的實現方式并不局限于此，還可以包括兩個或三個電壓源，或者采用邏輯器件來實現。圖5就給出了一種用邏輯器件構成的照明模式指示電路。
如圖5所示，該照明模式指示電路中有三個獨立的電壓源Vref1、Vref2和Vref3，用于提供三個不同的穩定參考電壓。觸點L1分別和與非門X1、X2的輸入端2相連，同時經由非門X8和與非門X3的輸入端2相連。觸點L2分別和與非門X2、X3的輸入端1相連，同時經由非門X7和與非門X1的輸入端1相連。三個與非門X1、X2和X3的輸出電平分別用來驅動開關S1、S2和S3。當與非門輸出為低電平時對應的開關導通，否則斷開。每個開關一端連接到相應的電壓源的正極，另一端連接到三個開關的公共節點80，也就是照明模式指示電壓的輸出端。
為了便于說明，以下以0、1表示各元件或節點的電平高低。按照圖5所示的電路，當觸點以L1-N方式與交流電源連接時，L1＝1，L2＝0，經過邏輯電路的處理，與非門X1輸出為低，開關S1導通，其他開關保持斷開狀態，照明模式指示電壓Vdim為Vref1的電壓。當觸點以L2-N方式與交流電源連接時，L1＝0，L2＝1，則與非門X3輸出為低，開關S3導通，其他開關保持斷開狀態，照明模式指示電壓Vdim為Vref3的電壓。當觸點與交流電源以(L1-L2)-N方式連接時，L1＝1，L2＝1，則與非門X2輸出為低，開關S2導通，其他開關保持斷開狀態，照明模式指示電壓Vdim為Vref2的電壓。
由此可見，在圖5所示的電路中，邏輯門電路X1～X3、X7和X8，將觸點L1、L2和N與交流電源的三種連接方式轉換為三個獨立的連接狀態，以控制與之對應的三個獨立開關，且每個開關唯一地與一個電壓源連接。因而，對應不同連接方式，照明模式指示電壓可以唯一地由一個穩定的電壓源的輸出電壓給出。此外，圖5所示的電路還可以自由地選擇電壓源的電壓，以充分保證各個電壓源的電壓之間具有明顯差別。因此這種方法較之前述的兩種電路具有更加靈活和準確的特點。
當然，基于圖5所示的電路設計思想，還可以利用一個或兩個電壓源通過電路網絡來獲得三個參考電壓，同樣也可以利用兩個開關來實現參考電壓的選擇。
以上基于本發明的核心思想，分別給出了三種照明模式指示電路的拓撲結構。以上所描述的電路結構可以方便地應用到實際的三線調光系統中。下面將結合附圖6詳細描述本發明所提出的第二種電路結構是如何在實際電路中實現的。
如圖6所示，觸點L2連接到二極管D1和D3之間的節點11，觸點L1連接到二極管D2和D4之間的節點21，觸點N與緩沖電解電容C1和C2之間的節點30連接。和圖2所示結構類似，二極管D1～D4和緩沖電解電容C1、C2構成橋式倍壓整流電路，使得直流輸出端Vdc的電壓兩倍于交流電源的電壓。
圖6中，三極管Q1和Q2為分別經由分壓網絡由觸點L1和L2驅動的開關元件，。觸點L1和二極管D5的陽極連接，D5的陰極經由電阻R10-T1連接到以并聯方式連接的電阻R11-T1和電容Cbuf-T1。從而，當觸點L1與120V交流電源連接時，可以在D5的陰極得到半波整流后的直流電壓。同時R10-T1和R11-T1可以實現串聯分壓，將該整流后的直流電壓(120V)轉換為15V的直流電壓，用于經由連接在R10-T1和R11-T1之間的節點41上的電阻Rb1為三極管Q1的基極提供驅動電壓。這里緩沖電容Cbuf-T1的作用是濾除整流濾波后直流電壓的紋波。同理，陽極與節點11(觸點L2)連接的二極管D6經由電阻R10-T2連接到以并聯方式連接的電阻R11-T2和電容Cbuf-T2。并且在R10-T2和R11-T2之間的節點51處獲得整流分壓后的直流電壓，該直流電壓經由基極驅動電阻Rb2為三級管Q2提供開啟電壓。
圖6中，電壓源Vref可以是由IC(諸如ST L6574或飛利浦公司的UBA2014)提供的直流電壓。電壓源Vref和電阻R1～R4，以及三級管Q1和Q2共同構成如圖4所示的照明模式指示電路。照明模式指示電壓輸出端連接到R1～R4的公共節點70。根據圖6所示的電路原理圖，當觸點與交流電源以L1-N方式連接時，交流電壓經過D5、電阻R10-T1、電阻R11-T1和電容Cbuf-T1所組成的整流分壓網絡的處理，為Q1提供開啟電壓，使得Q1導通。此時，由于L2空接，Q2處于截至狀態。因此，Vdim由電阻R1和R4分壓得到。當觸點與交流電源以L2-N方式連接時，交流電經過D6、電阻R10-T2、電阻R11-T2和電容Cbuf-T2所組成的整流分壓網絡，為Q2提供開啟電壓，使得Q2導通。此時，由于L1空接，Q1處于截至狀態。因此Vdim由電阻R1、R3和R4決定。當觸點與交流電源以(L1-L2)-N方式連接時，Q1和Q2同時導通，照明模式指示電壓Vdim由電阻R1～R4決定。
由以上不難看出，本發明提出的指示照明模式的方法包括監測觸點與交流電源的連接關系，并生成與該連接關系對應的監測信號；利用該監測信號驅動開關處于導通或截止；根據開關的狀態，控制裝置(包括開關和用來連接該開關和所述電壓源的電路部分)從穩定的電壓源中生成與所選照明模式對應的指示電壓的方法，該指示電壓(控制信號)用于將所選照明模式指示給后續驅動電路，使得光輸出能夠符合照明要求。其中，開關的作用是根據所選照明模式，調節照明模式指示電壓的大小。
有益效果以上結合附圖和具體實施例詳細描述了本發明的思想。在本發明中用開關元件替代現有產品中的用于電流檢測的電阻，因而避免了交流電源的變化對照明模式指示電路輸出結果的影響。同時本發明所提出的在照明模式指示電路中引入獨立的電壓源，以提供獨立、穩定的參考電壓。基于以上兩點，本發明所提出的照明模式指示電路可以提供穩定可靠的照明模式指示電壓，以使得后續調光電路可以利用該照明模式指示電壓準確調節CFL的諧振電路輸出的熒光燈的工作頻率和功率，使得整個燈源的光輸出穩定一致。
本發明所提出的具有穩定照明模式指示電壓的照明模式指示電路可以應用于美國標準的三線調光系統中。雖然以上描述都是以CFL的電子鎮流器為具體實施例，但本發明提出的照明模式指示電路不僅可以應用于熒光燈，還可以應用于其他類型燈源中。
本領域技術人員應當理解，本發明所公開的在照明模式指示電路和方法，可以在不脫離本發明內容的基礎上做出各種改進。因此，本發明的保護范圍應當由所附的權利要求書的內容確定。
權利要求
1.一個監測照明設置模式的電路，用于監測一個可調光照明系統中所設置的照明模式，該電路包括一個監測裝置，用于監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號；和一個控制裝置，用于根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式，以使所述系統根據該控制信號進入所述照明模式工作。
2.如權利要求1所述電路，其中，所述監測裝置通過監測所述系統的輸入信號產生所述的監測信號。
3.如權利要求2所述電路，所述的輸入信號包括輸入的電流信號。
4.如權利要求1、2或3所述電路，其中，所述的控制信號不受所述系統輸入信號波動影響。
5.如權利要求1、2或3所述電路，其中，所述控制裝置包括一個開關裝置，用于根據所述監測信號進行相應的工作，以調節所述控制信號與所述照明模式相對應。
6.如權利要求5所述電路，其中，所述的開關裝置包括一個電流控制開關，由所述監測信號控制開和關。
7.如權利要求5或6所述電路，其中，當所述的可調光照明系統為三線調光照明系統，其中，所述的控制裝置包括另一個開關裝置，所述的兩個開關裝置用于根據所述監測信號進行相應的工作，以調節所述控制信號與所述照明模式相對應。
8.如權利要求1、2或3所述電路，其中，所述的控制裝置包括一個調節裝置，用于根據所述監測信號調節所述控制信號與所述照明模式相對應。
9.一個可調光照明系統，用于調整照明裝置的輸出，該系統包括一個監測照明設置模式的電路，該電路包括一個監測裝置，用于監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號，和一個控制裝置，用于根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式；及一個驅動裝置，用于根據所述控制信號控制該照明裝置，使該照明裝置以所述照明模式工作。
10.如權利要求9所述系統，其中，所述的控制裝置進一步包括一個開關裝置，用于根據所述監測信號進行相應的工作，以調節所述控制信號與所述照明模式相對應。
11.如權利要求9所述系統，其中，所述監測裝置通過監測所述系統的輸入信號產生所述的監測信號。
12.一種監測可調光照明系統中照明設置模式的方法，該方法包括(a)監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號；和(b)根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式，以使所述可調光照明系統根據該控制信號進入所述照明模式工作。
13.如權利要求12所述的方法，其中，步驟(a)包括監測所述系統的輸入信號產生所述的監測信號。
14.如權利要求12所述的方法，其中，步驟(b)包括根據所述監測信號調節所述的控制信號以使該控制信號與所述照明模式相對應。
15.如權利要求14所述的方法，其中，所述調節步驟包括切換所述的控制信號。
16.一種照明模式指示裝置，包括多個連接部件，用于根據照明亮度的需要，以預定的連接方式與交流電源連接；一個指示信號產生模塊，用于根據該連接方式，產生一個獨立于該交流電源波動的輸出信號以表示照明模式。
17.如權利要求16所述的裝置，其中，所述指示信號產生模塊包括至少一個穩壓電路，用于提供一個參考電壓；一個選擇模塊，用于根據所述連接方式，由該參考電壓產生一個合適的數值，從而相應地生成所述表示照明模式的輸出信號。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述選擇模塊包括分壓電路，從所述參考電壓中分壓得到的對應于所述連接方式的一個電壓值，生成所述合適的數值。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述選擇模塊包括至少一個開關部件；多個分壓部件；其中，該開關部件根據所述連接方式，選擇相應的分壓部件的輸出電壓，以作為所述合適的數值。
20.如權利要求17所述的裝置，其中所述選擇模塊包括邏輯電路，所述參考電壓中對應于所述連接方式的一個電壓值，生成所述合適的數值。
21.如權利要求20所述的裝置，其中所述選擇模塊包括至少一個開關部件；多個邏輯部件；其中，根據所述連接方式，該多個邏輯部件使得該開關部件能夠選擇所述參考電壓中相應的數值作為所述合適的數值。
全文摘要
本發明的目的是提供一種提供穩定的照明模式指示電壓的裝置，用來指示當前所選照明模式，以及具有該電路的可調光照明系統，以避免交流電源的電壓波動引起的光照亮度的變化。為此，按照本發明的實施例提供的一種監測照明設置模式的電路，包括一個監測裝置，用于監測所設置的照明模式，產生一個相應的監測信號；和一個控制裝置，用于根據所述監測信號產生一個控制信號，該控制信號對應于所述照明模式，以使所述系統根據該控制信號進入所述照明模式工作。
文檔編號H05B41/38GK1649462SQ20041000334
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月21日 優先權日2004年1月21日
發明者艾蒂安·埃伯松 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司