專利名稱：防閃爍夜燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用光線作為控制參數，以回應于入射的光線強度啟動一開關元件開或關的電路；更特別的是，本發明涉及使燈自動開關的電路，可避免先有技術的門電路中振蕩所產生的閃爍。
當外界光線強度改變時，可自動地開啟及關閉人為光線的控制電路普遍地被應用于人們不方便以手控方式控制人為的燈源的場合。當入射的光線強度低時，一適用的典型開關電路將燈自動地開啟，如
圖1所示。
圖1中的電路包括一交流電源10，一電阻R1，一光敏電阻PR2，一燈12及一可控硅整流器SCR1。
傳統的光敏電阻大約自100歐姆(當入射的光線強度高時)變化至100千歐姆(當入射的光線強度低時)。當入射于光敏電阻PR2上的光線相對高時，例如當白天時分，光敏電阻PR2呈現一相對較低的阻抗。在SCR1的柵處由R1與PR2所形成的分壓器所產生的電壓，與節點2相對于節點1處由電源10所產生的電位成比例。當PR2的阻抗低時，跨過PR2的電壓不足以驅動足夠大的電流進入SCR1的柵極以將之打開，因此燈12并不發光。
當入射于PR2的光線變為相當低時，例如黃昏時，PR2達到一臨界強度，為一10千歐姆范圍內的阻抗。如此，當電源10于正半周的電壓，經過PR2所產生的電壓可以驅動足夠的電流至SCR1的柵以將之開啟。此由SCR1的陽極至節點1的壓降大約為1.5伏特，因此幾乎電源10伏特電壓的全部出現在此燈12兩端，流經此燈12的電流足夠導致發光。
當于電源10的負半周時，此可控硅整流器SCR1關閉且維持關閉裝態直到電源10的下一個正半周有足夠的柵驅動電壓時為止。理想情況下，SCR1于外界光線到達一足夠低的強度導致SCR1第一次開啟之后，在電源10的每一正半周開啟。
遺憾的是，一些由燈12發出的光反射回至光敏電阻PR2且導致PR2的阻抗降落至臨界點以下。如上所述，當PR2低于臨界點時導致在SCR1柵處產生的電壓不足以于電源10的正半周令SCR1啟動。此延遲涉及a)由于燈的熱質量而來的光的反射反饋，和b)PR2變化中阻抗的時間常數，導致燈12產生不希望有的閃爍。此閃爍由燈12第一次開啟，一直維持到外界光線降落足夠低以致反饋光不足以使PR2的阻抗低于臨界點。以上所提閃爍現象也發生于黎明時當外界光線增加，以及光線每一次被關掉時。此閃爍由燈12第一次關閉，持續至外界光線上升達足夠高，致使沒有反饋光就不足以使PR2的阻抗高過臨界點。
本發明可克服先有技術使用光敏裝置自動地開燈的電路的閃爍。依據本發明，閃爍的防止是通過導入一電容性元件與開關元件的柵極串聯，因而于系統中引入遲滯作用，由于來自自動控制燈泡的反饋光，而令電路對于光敏裝置的變化比較不敏感。
考慮下列附圖，可以更好地理解本發明。
圖1為先有技術的自動開/關電路圖。
圖2為本發明的自動開/關電路圖。
圖3a為根據本發明的電源電壓的數周電壓波形圖。
圖3b為當燈不發光時跨過本發明電容性元件的數周電壓波形圖。
圖3c為當燈發光時跨過本發明電容性元件的數周的波形圖。
本發明的電路揭示于圖2中，圖中的電路元件包括一交流電源10，電阻R1，光敏電阻PR2，可控硅整流器SCR1，燈12與一電容C1。
當入射到光敏電阻PR2的外界光線相對地高且PR2的阻抗低于臨界點時，本發明電路的操作大致上相同于圖1中的先有技術電路；但本發明的分壓器為由燈12，電容C1，電阻R1與光敏電阻PR2所形成。
當PR2低于臨界點時，此電容C1的電壓波形如圖3 b中所示。如圖3a所示，經電源電壓的連續周期C1兩端并無凈的直流電壓。如此，電容單純起作電阻元件的作用，它具有一1/(2πfc)的阻抗，其中f是電源電壓10以赫茲表示的頻率，且c是電容C1以法拉表示的電容量。于此實施例中，未極化的0.1μF電容C1及一3M歐姆的電阻R1，相對于一光敏電阻PR2(于其臨界點具有一接近10K歐姆的阻抗)，提供了適當的阻抗比率以觸發SCR1的啟動。
為簡單起見，僅檢視黃昏的例子，當入射到PR2的外界光線強度到達一足夠低的點，使PR2達到其臨界點時，此電源電壓的正向峰值偏移導致于SCR1的柵極上有一對應的峰值電壓偏移，高到足以將一可啟動SCR1的臨界電流驅進SCR1的柵內，SCR1第一次于t1的時間啟動，如圖3a與3c所示，且保持直到電源電壓完成一正半周且于t2到達零伏特。
參看圖3c，在t1至t2的時間里，SCR1傳導電流，且SCR1的相對低的正向電壓降避免了跨過C1的電壓變為負(若SCR1不傳導電流，則此情況會發生)，反而，C1兩端的電壓可經由R1放電且保持接近零伏特。如此由t2至t3的時間內，若SCR1至t1至t2的時間電源10驅動跨過C1的電壓使更為正并因此在C1兩端有一凈直流偏移電壓。
SCR1連續的傳導周期及C1的后續充電導致一較大的直流偏移電壓跨過C1，如圖3c所示。SCR1開啟期間從C1所釋放的能量，與SCR1關閉期間給C1充電的能量相等時，此直流偏移電壓到達穩定狀態。當提供170伏特峰值，60赫茲正弦電壓的電源10使用于本發明上述較佳實施例中時，此直流偏移到達約30伏特的數值。
值得注意的是當PR2于臨界點之上時，SCR1柵極的電流電平于開/關階段的差值也有助于對C1在增加柵極驅動的方向上充電。
當電源10的正半周，此跨過C1的直流偏移電壓有助于提升跨過PR2的電壓，從而也有助于提供驅動電流至SCR1的柵極。由直流偏移所提供在C1上額外的柵驅動超越由燈12的反射光降低PR2阻抗所造成的柵驅動的減少。因此并不產生閃爍。
為了要使燈關閉，入射到PR2的外界光線必須提升一額外量以令PR2的阻抗下降至一相應的額外數量，以克服C1上直流偏置電壓所提供的額外柵極驅動。此由SCR1所提供的整流動作(交替傳導及不傳導電流)及由C1所提供的貯存動作(保持一直流偏壓)，為先有技術所熟知，通過將外界光線提升及一額外數量去熄滅燈12的發亮，用來提供本發明電路中的遲滯現象。此于本發明電路中的遲滯現象避免了在黃昏時(當此燈12第一次開啟)，以及在黎明時(當此燈12第一次關閉)出現閃爍。
權利要求
1.一種自動開燈電路，包括一燈與一交流電源串聯，一開關元件具有一柵引線用以接收一用來觸發此開關元件的柵信號，一分壓器包括一固定電阻與一光敏元件串聯，其中當白天時上述光敏元件具有一相對低的阻抗導致壓降不足以觸發上述開關元件，且其中當黃昏時上述光敏元件具有一相對高的阻抗導致足夠的壓降以觸發上述開關元件且開啟上述的燈，其特征在于，它包括防止閃爍的裝置可避免燈于黃昏時因來自上述燈的光照射上述光敏元件而產生閃爍，此裝置包括一電容器連接于上述燈及上述開關元件及更進一步連接于上述分壓器，致使得當上述燈發出光時上述電容器于增加柵信號的方向建立起一補償電壓以致可開啟上述開關元件。
2.一種自動關燈電路，包括一燈與一交流電源串聯，一開關元件具有一柵引線用以接收一用來觸發此開關元件的柵信號，一分壓器包括一固定電阻與一光敏元件串聯，其中當傍晚時上述光敏元件具有一相對高的阻抗，致有足夠的壓降以觸發上述開關元件，且其中當黎明時上述光敏元件具有一相對低的阻抗導致壓降足以觸發上述開關元件且關掉上述的燈，其特征在于，它包括防止閃爍的裝置可避免燈于黎明時因沒有來自上述燈的光線照射上述光敏元件而產生閃爍，此裝置包括一電容器連接于上述燈及上述開關元件的連接處，并及更進一步連接于上述分壓器，致使得當上述燈不發出光時，上述電容器于降低柵信號的方向建立起一補償電壓以關閉上述開關元件。
3.一種自動開燈/關燈電路，包括一燈與一交流電源串聯，一開關元件具有一柵極引線用以接收一柵信號以觸發上述開關元件，一分壓器包括一固定電阻與一光敏元件串聯，其中當白天時，上述光敏元件具有一相對低的阻抗導致壓降不足以觸發上述開關元件，且其中當黃昏時，上述光敏元件具有一相對高的阻抗導致足夠的壓降以觸發上述開關元件且開啟上述的燈，其特征在于，它包括阻止閃爍的裝置可避免燈于黎明及黃昏中因來自上述燈的光強照射到上述光敏元件的光線強度的相對改變而產生閃爍，上述裝置包括一電容器連接于上述燈和上述開關元件的連接處，并更進一步連接于上述分壓器，從而在上述燈發出光時，黃昏時上述電容器于增加柵信號電平的方向建立起一補償電壓以開啟上述開關元件，以及在上述燈不發出光時，于黎明時上述電容器于增加柵信號電平的方向建立起一補償電壓以關閉上述開關元件。
全文摘要
一電容元件在一自動地開/關電路中與一開關元件的柵極串聯，依據入射到此電路之一光敏元件上的外界光線而可自動地提供人為的光，其中電容元件保持一補償電壓，可幫助開啟開關元件及于系統中提供滯后作用，消除了于控制采用光敏裝置的人為光的自動開/關電路所共有的閃爍效應。
文檔編號H05B37/02GK1122072SQ9510982
公開日1996年5月8日 申請日期1995年8月22日 優先權日1994年8月24日
發明者波特·H·蕭爾曼 申請人:美國金屬公司