CN101026918A - 紧凑型光控荧光灯及其光控电路 - Google Patents

紧凑型光控荧光灯及其光控电路 Download PDF

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Abstract

一种光控荧光灯用的光控电路，其包括一滤波及整流电路(1)、一频率控制及谐振电路(2)、一环境亮度信号采样及控制电路(4)；其中所述环境亮度信号采样及控制电路(4)有利地采用一集成电路(IC2)以便可以一精确方式控制或调节所述光控电路的光敏度以及以一智能方式控制所述光控电路的通断以致于所述光控电路的输出不易受环境光度突变的影响。

Description

紧凑型光控荧光灯及其光控电路
技术领域
本发明涉及一种光控荧光灯，具体地说涉及一种可根据外部环境的光亮度自行开启和关断的紧凑型荧光灯及与其整合的光控电路。
背景技术
众所周知，环境保护和节约能源越来越受人关注和提倡，其中照明用电的减省尤其具有经济效益和切实可行。为此，业已有人开发出各种各样的节能光控灯开关或光控灯。例如，CN 87201531提出了一种节能照明开关，其光控部份由变压器和光敏电阻等元件组成。CN 87213593提出了一种光控灯，其通过光敏电阻和可控硅控制灯的开关。但这些皆只适用于白织灯。
而CN 91216850则揭示了一种节能光控荧光灯，其为一种由底座、光控电路印刷板、透明外壳罩共同组成，其光控电路由光控开关电路、功率推动电路、负载电路依次并串联连接构成，而光控开关电路由半导体光敏管、电阻、电容串并联组成；功率推动电路由电容与高压晶体管的集电极、发射极相并联组成；负载电路由电阻与灯管并联再与串联组成。这种光控灯要求使用特定的光敏管以在特定光度下通断，并且还要使用耐高压的电容和晶体管以致成本较高。同时，其具有一定大小的透明外壳罩要经常擦拭才能维持正常操作。另外，不同的应用对何为光暗有不同理解且对光敏度有不同要求，这种光控灯因不能适应性地控制或调节其光敏度而不能广泛适用于不同场合。而且，现今在很多场合，灯管已由紧凑型荧光灯取代，由于紧凑型荧光灯的安装空间有限，这种光控灯因受限于其大小和配件等因素而难以配合使用。另一方面，这种和其它的一些光控灯还易受外部环境光度突变的影响，例如这种光控灯在夜晚出现闪电或受到一外部强光源诸如车头灯照射时就往往会在骤变的强光下不断关闭和重启而产生不少问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能轻易控制或调节光敏度并且不受环境光度突变影响的光控荧光灯和其光控电路，尤其是整合光控电路的紧凑型荧光灯以广泛适用于不同场合。
为达上述目的，本发明提供的技术方案为一种可轻易控制或调节光敏度并且不受环境光度突变影响的光控荧光灯和其光控电路，尤其是紧凑型荧光灯和与其整合的智能型光控电路。该光控电路包括一滤波及整流电路，其与交流电源电连接；一频率控制及谐振电路，其输入与所述滤波及整流电路的输出电连接；一环境亮度信号采样及控制电路，其输入与所述滤波及整流电路的输出电连接，而输出则与所述频率控制及谐振电路电连接以控制所述频率控制及谐振电路的输出从而形成所述光控电路的通断；所述光控电路的特征在于所述频率控制及谐振电路和所述环境亮度信号采样及控制电路皆有利地分别采用一集成电路以便可以一精确方式控制或调节所述光控电路的光敏度以及以一智能方式控制所述光控电路的通断以致于所述光控电路的输出不易受环境光度突变的影响。
根据本发明的一较佳实施例，所述环境亮度信号采样及控制电路包括一可编程集成电路以及分别与所述可编程集成电路的各个脚相应地连接的若干电阻、一光敏电阻、一稳压二极管、若干电容和一晶体管。所述可编程集成电路可选择地为-PIC12F510、PIC12F675、PIC10F220、PIC10F222或其它的更高级的或功能上等同的集成电路。所述晶体管可为一晶体三极管或金属氧化物半导体场效应晶体管。
根据本发明的一较佳实施例的所述环境亮度信号采样及控制电路不断地一或多次地以一预定时距检测外部环境光亮度并根据测定值可选择地以接通、居间、关断三种不同的模态操作以相应地控制所述光控电路的通断。所述光控电路在刚接入电源时，其会经历一长度为1-10秒的延迟以在所述延迟间一或多次地检测及确定外部环境的光亮度并从而相应地控制所述光控电路的通断。
所述光控电路在外部环境的光亮度在一特定时间内皆低于一下限值时，所述环境亮度信号采样及控制电路转换成或维持以所述接通或居间模态操作以使所述光控电路接通或保持接通。同样地，所述光控电路在外部环境的光亮度在一特定时间内皆高于一上限值时，所述环境亮度信号采样及控制电路转换成或维持以所述关断或居间模态操作以使所述光控电路关断或保持关断。所述特定时间最好为3-30秒并且可按要求周节。而所述环境亮度信号采样及控制电路在居间状态时不会改变所述光控电路的在先前的工作状态以维持所述光控电路的稳定操作。
根据本发明的较佳实施例，通过使用一种上述类型的光控电路，就可获得一种可轻易控制或调节光敏度并且不受环境光度突变影响的光控荧光灯，尤其是光控紧凑型荧光灯。由于所述光控电路的结构简单，性能稳定且所用电子元件的尺寸皆细小，以致于其可选择地与一荧光灯整合，尤其是整合于一紧凑型荧光灯内。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1所示为一根据本发明的较佳实施例的光控荧光灯的光控电路的示意图；
图2所示为一根据本发明的较佳实施例的光控电路的环境亮度信号采样及控制电路的线路图；以及
图3所示为一根据本发明的较佳实施例的光控荧光灯的线路图。
具体实施方式
参照图1，所示为一根据本发明的较佳实施例的光控荧光灯的光控电路的示意图。该光控电路包括一滤波及整流电路1，其与交流电源电连接；一频率控制及谐振电路2，其输入与所述滤波及整流电路的输出电连接；一环境亮度信号采样及控制电路4，其输入与所述滤波及整流电路的输出电连接，而输出则与所述频率控制及谐振电路电连接以控制所述频率控制及谐振电路的输出从而形成所述光控电路的通断。这样，通过本发明的这一结构就可以一精确方式控制或调节所述光控电路的光敏度以及以一智能方式自动地开启和关闭一与所述频率控制及谐振电路的输出电连接的灯负载电路3中的荧光灯。
参照图2，所示为一根据本发明的较佳实施例的光控电路的环境亮度信号采样及控制电路4的线路图。该环境亮度信号采样及控制电路4包括一可编程集成电路IC2及其外围电路和执行器件。该可编程集成电路片IC2的GND脚连地；电容C11、C13、稳压二极管Z1并联在可编程集成电路片IC2的电源VDD脚和GND脚，其中稳压二极管Z1的正极与地GND脚连接；电阻R10一端与VDD脚连接，另一端与滤波及整流电路的输出端连接；电阻R11连接在IC2的电源VDD脚和输入IN脚上；电容C14和光敏电阻SENSER并联在IC2的输入IN脚和整流地上；电阻R12的一端连接到IC2的输出OUT上，另一端与晶体管Q4的基极(或是栅极)连接；晶体管Q4的射极(或是源极)连地；电阻R13的一端连接到晶体管Q4的集电极(或是漏极)上，另一端做为控制端连接到该频率控制及谐振电路2中的控制点上。
该可编程集成电路片IC2可以选用PIC12F510、PIC12F675、PIC10F220、PIC10F222或其它的功能上等同的集成电路等等的型号。当可编程集成电路片IC2选用PIC12F510、PIC12F675时：电源VDD脚是可编程集成电路片IC2的第1脚，GND脚是第8脚，输出OUT可以选第2、3、5、6、7脚，PIC12F510的输入IN脚可以选第5、6、7脚，而PIC12F675的输入IN脚可以选第3、5、6、7脚。当可编程集成电路片IC2选用PIC10F220、PIC10F222时：电源VDD脚是可编程集成电路片IC2的第5脚，GND脚是第2脚，输出OUT可以选第1、3、4脚，输入IN可以选第1、3脚。当然，以上所述的输出OUT和输入IN必须是两个不同的脚而不能选用同一个脚。另外，该可编程集成电路片IC2在选用其它的型号时，其电源VDD脚、地GND脚、输入IN脚、输出OUT脚可根据不同型号的集成电路片而相应地作适应性修改。
该环境亮度信号采样电路4主要是用来根据外部环境的光亮度产生一相应的直流电压信号给该可编程的集成电路片IC2。为此，可利用该光敏电阻SENSER的光敏特性，其电阻与外部环境的光亮度成反比，即当外部环境由黑暗到光明时，光敏电阻SENSER的电阻值由大变小以致于该可编程集成电路片IC2的输入IN脚得到的直流电压也相对应地由″高电平″下降到″中电平″乃至″低电平″。通过输入一相应的特定程序到该可编程集成电路片IC2内，就可在操作时不断检测对应外部环境光亮度的IN脚的输入电压以便可相应地以接通、居间、关断三种不同的模态操作。其中该特定程序可分别限定一代表外部环境光亮度的可预定且可按需要随时改变的上限值和下限值，当外部环境光亮度在一特定时间内皆低于该下限值或高于该上限值时，更具体地说为当该可编程集成电路片IC2的IN脚的输入电压持续高于或低于某一特定值时，该可编程集成电路片IC2相应地输出一控制电压给晶体管Q4使其相应地进行通断操作以形成一控制信号，该控制信号然后输出到该频率控制及谐振电路2的控制点以实现最终对该灯负载电路3的通断控制。而当外部环境光亮度在一特定时间内皆介于该下限值和上限值时，该可编程集成电路片IC2则以居间模态操作，即继续检测IN脚的输入电压且保持OUT脚的的控制电压不变。
当刚接入电源时，该可编程集成电路片IC2的输出OUT脚首先持续输出一高电平且在其间(可以是1-10秒)一或多次地检测该输入IN脚的电平，只有当IC2的输入IN脚持续为高电平时，输出OUT脚才输出低电平，使最终连接的灯体开启。否则，该输出OUT脚维持高电平不变，灯体保持关闭。
在工作时，通过不断地一或多次地以一预定时距检测且确定外部环境光亮度在一特定时间(可以是3-30秒)内皆低于下限值时，即可编程集成电路片IC2的输入IN脚持续为高电平，在经过适当的时间延迟后，IC2的输出OUT脚输出一低电平以致于该晶体管Q4关断，使灯体开启。
同样地，当确定外部环境光亮度在一特定时间(可以是3-30秒)内皆高于上限值时，即可编程集成电路片IC2的输入IN脚持续为低电平，在经过适当的时间延迟后，IC2的输出OUT脚输出一高电平以致于该晶体管Q4导通，使灯体关闭。如果在检测过程中发现IC2的输入IN脚至少一次不是低电平时，则重新进行检测以确保电路4不受突变的外部环境光亮度的影响。
当可编程集成电路片IC2的输入IN脚持续为中间水平时，即识别到外部环境的亮度介于该上下限值时，输出OUT脚的输出电平保持不变，从而使灯体的工作状态同样保持不变。
参照图3，所示为一根据本发明的较佳实施例的光控荧光灯的线路图。该光控荧光灯包括一滤波及整流电路1、一频率控制及谐振电路2、一环境亮度信号采样及控制电路4以及一灯负载电路3。
该滤波及整流电路1为一公知的主要是把输入的交流电转换为直流电的电路，其输出端与为该频率控制及谐振电路2的输入端连接，而该电路2的输出端则与灯负载电路3连接。
该频率控制及谐振电路2主要包括一兼有频率控制和MOSFET晶体管的集成电路IC1及其外围电路。该集成电路IC1的第1脚与第8连接，第2脚与第7连接，第3脚与第4连接，第10脚接整流地。电容Cboot并联在第3脚、第5脚上，以使第5脚的电压可相应地跟随第3脚的电压变动。电容C1并联在第12脚、第15脚上，起到稳定频率波动的作用。电容Cf并联在第12脚、第13脚上，电阻Rref并联在第12脚、第11脚上，该电容Cf和电阻Rref共同决定谐振的频率。电容Cpav并联在第12脚、第9脚上，为预热确定时间。串联的电阻Rhv1和电阻Rhv2则并联在第14脚、第16脚上，给IC1的启动提供初始电源。电阻Rs1和电阻Rs2并联在第8脚、第10脚(整流地)上，限制MOSFET的最大电流。电容CS9并联在第6脚、第8脚上，为IC1的工作提供一稳定的电源；二极管DS6与电容CS4并联，二极管DS6的正极与第8脚连接，二极管DS6的负极与与电容CS7的一端连接，电容CS7的另一端连接到第3脚，二极管DS7的正极与二极管DS6的负极连接，二极管DS7的负极与第6脚连接；电容CS7、二极管DS6、二极管DS7、电容CS4组成的电路部份用作为IC1的工作电源供电源；同时电容CS7起到调整MOSFET的上升、下降时间的作用。扼流电感L1的一端与第3脚连接，另一端做为一输出端连接到该灯负载电路3。串联的电容C3与电容C4并联在第16脚、第10脚上，电容C3与电容C4的连接点作为另一输出端以连接到该灯负载电路3。在此，电容C3与电容C4可起到隔直流的作用。该滤波电感L0的一端与第16脚连接，其另一端则与该滤波及整流电路1的输出端连接以起到消减高频谐波的作用。
该灯负载电路3包括的一荧光灯的两端各有两个连接点，该频率控制及谐振电路2跨接在该荧光灯的其中两端，与该荧光灯并联的电容C5则跨接在另外两个连接点上。
类似图2所示，图3所示的环境亮度信号采样及控制电路4包括一可编程集成电路片IC2及其外围电路和执行器件。根据本发明的实施例，该可编程集成电路片IC2最好选用PIC12F510或PIC12F675，其中电源VDD脚是IC2的第1脚，GND脚是第8脚，输出OUT选第7脚，输入IN选第5脚。
根据本发明的这一实施例，在该光控荧光灯刚接入电源时，该可编程集成电路片IC2的输出OUT脚首先输出一个高电平，经过4秒后多次检测可编程集成电路片IC2的输入IN脚的电平，只有当IC2的输入IN脚持续为高电平时，输出OUT脚才输出低电平，使荧光灯开启。输入IN脚为中间水平或低电平时，IC2的输出OUT脚则维持高电平不变，荧光灯不开启。
当外部环境的亮度在一特定时间，例如10秒内皆低于下限值时，即可编程集成电路片IC2的输入IN脚持续为高电平，该输出OUT脚输出一低电平以致于该晶体管Q4关断，从而使该频率控制及谐振电路2正常工作和该荧光灯开启。
同样地，当确定外部环境光亮度在一特定时间，例如在15秒内且以-1.5秒时距相隔的多次检测所测定的光亮度皆高于上限值时，即可编程集成电路片IC2的输入IN脚持续为低电平，其输出OUT脚可输出一高电平以致于该晶体管Q4导通，从而使该频率控制及谐振电路2中的控制点的电压被降低，该频率控制及谐振电路2则会停止工作使荧光灯关闭。如果在检测期间发现IC2的输入IN脚至少一次不能保持为低电平时，则重新进行检测以确保本发明的光控电路4不受突变的外部环境光亮度的影响。
而当可编程集成电路片IC2的输入IN脚持续为中间水平时，即外部环境的光亮度持续介于该由可编程集成电路片IC2内的特定程序限定的上下限值时，输出OUT脚的输出电平保持不变，从而使灯体的工作状态同样保持不变。
很明显，根据本发明的环境亮度信号采样及控制电路4采用一可编程集成电路片IC2来进行运算和采用晶体管Q4进行通断控制的执行。由于这些元件体积相对较小，因此使根据本发明的光控电路及光控荧光灯结构简单，而且光控性能稳定可靠，特别适合应用于一体化的紧凑型荧光灯。此外，该可编程集成电路片IC2可以按要求编程，通过改变其工作模式和其中的一些限定和参数，就可轻易地以一精确方式控制或调节光敏度以适应不同应用并且使其可以一智能方式自动地开启和关闭灯体而不受环境光度突变的影响。这样还可延长灯体使用寿命和节省能耗，进一步带来更大的经济效益。还应该注意的是，由于采用的是可编程集成电路片，在灯体生产后才按需要控制或调节其光敏度或工作模式是完全可行的。这种灵活性相对于现有技术是大大有利的。
应该理解，虽然为了说明本发明的目的而详细叙述了上述实施例，但是本技术领域的技术人员在不背离本发明权利要求书所阐述的范围和精神实质的情况下，完全可以对上述实施例作种种变化，增删或等效替代，因此本发明绝不应限于上述实施例。例如在采用不同型号作为可编程集成电路片IC2时，电路4形式会相应地有所不同。该频率控制及谐振电路2也可以采用具有可控制点的任何其他其它电路形式。这样的一些变型和改型皆应落入本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种光控荧光灯用的光控电路，其包括一滤波及整流电路(1)，其与交流电源电连接；一频率控制及谐振电路(2)，其输入与所述滤波及整流电路的输出电连接；一环境亮度信号采样及控制电路(4)，其输入与所述滤波及整流电路的输出电连接，而输出则与所述频率控制及谐振电路电连接以控制所述频率控制及谐振电路的输出从而形成所述光控电路的通断；所述光控电路的特征在于所述环境亮度信号采样及控制电路(4)有利地采用一集成电路(IC2)以便可以一精确方式控制或调节所述光控电路的光敏度以及以一智能方式控制所述光控电路的通断以致于所述光控电路的输出不易受环境光度突变的影响。
2.如权利要求1所述的光控电路，其特征在于：所述环境亮度信号采样及控制电路(4)包括一可编程集成电路(IC2)以及分别与所述可编程集成电路(IC2)的各个脚相应地连接的电阻(R10、R11、R12、R13)、一光敏电阻(SENSER)、一稳压二极管(Z1)、电容(C11、C13、C14)和一晶体管(Q4)。
3.如权利要求2所述的光控电路，其特征在于：所述可编程集成电路(IC2)可为一PIC12F510、PIC12F675、PIC10F220、PIC10F222或其它的功能上等同的集成电路。
4.如权利要求2所述的光控电路，其特征在于：所述晶体管(Q4)可为一晶体三极管或金属氧化物半导体场效应晶体管。
5.如权利要求3所述的光控电路，其特征在于：所述晶体管(Q4)可为一晶体三极管或金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.如权利要求1所述的光控电路，其特征在于：所述环境亮度信号采样及控制电路(4)不断地一或多次地以一预定时距检测外部环境光亮度并根据测定值可选择地以接通、居间、关断三种不同的模态操作以相应地控制所述光控电路的通断。
7.如权利要求1所述的光控电路，其特征在于：所述光控电路在刚接入电源时会经历一长度为1-10秒的延迟以在所述延迟期间检测及确定外部环境的光亮度并相应地控制所述光控电路的通断。
8.如权利要求6所述的光控电路，其特征在于：所述光控电路在外部环境的光亮度在一特定时间内皆低于一下限值时，所述环境亮度信号采样及控制电路(4)以所述接通或居间模态操作以使所述光控电路接通或保持接通。
9.如权利要求6所述的光控电路，其特征在于：所述光控电路在外部环境的光亮度在一特定时间内皆高于一上限值时，所述环境亮度信号采样及控制电路(4)以所述关断或居间模态操作以使所述光控电路关断或保持关断。
10.如权利要求6所述的光控电路，其特征在于：所述环境亮度信号采样及控制电路(4)在居间状态时不改变所述光控电路的工作状态。
11.如权利要求8所述的光控电路，其特征在于：所述特定时间可选择地为3-30秒。
12.如权利要求9所述的光控电路，其特征在于：所述特定时间可选择地为3-30秒。
13.一种光控紧凑型荧光灯，其特征在于：所述光控荧光灯使用一如权利要求1-12任一项所述的光控电路控制所述紧凑型荧光灯的通断。
14.如权利要求13所述的荧光灯，其特征在于：所述光控电路整合于所述紧凑型荧光灯内。
15.一种光控荧光灯，其特征在于：所述光控荧光灯使用一如权利要求1-12任一项所述的光控电路控制所述荧光灯的通断。
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