CN101754557A - 一体化可调光紧凑型荧光灯以及其中使用的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体化可调光紧凑型荧光灯以及其中使用的电路。所述电路包括：调光模块，用于通过控制输出到驱动模块的电压频率，来调节所述紧凑型荧光灯的亮度，其中，所述调光模块包括：控制部分，其用于接收来自输入模块的第一电信号和来自所述紧凑型荧光灯的灯管的反馈电信号，产生作为所述第一电信号的一部分或全部的参考电信号，响应于外部操作而调节所述参考电信号，并且将所述参考电信号和所述反馈电信号一起输出到调频部分，以便控制所述调频部分输出的电压频率；以及所述调频部分，用于接收来自所述输入模块的第一电信号，产生向所述驱动模块输出的电压频率，并且响应于所述参考电信号和反馈电信号而调节所述电压频率。

Description

一体化可调光紧凑型荧光灯以及其中使用的电路
技术领域
本发明总体上涉及可调光紧凑型荧光灯，更具体而言，涉及一种一体化可调光紧凑型荧光灯(Compact Fluorescent Lamp，CFL)以及其中使用的电路。
背景技术
荧光灯是一种低压气体放电灯，是负电阻性负载。因此，荧光灯调光控制技术要比白炽灯调光复杂得多。传统的紧凑型荧光灯(也称节能灯)是利用壁式调光器进行调光。壁式调光器一般安装在紧凑型荧光灯的开关位置，并集成有紧凑型荧光灯的开关功能。通常，不同类型的紧凑型荧光灯需要与其类型相匹配的壁式调光器。例如，不同工作电压或不同功率的紧凑型荧光灯需要不同的壁式调光器。另外，不同的壁式调光器对同一紧凑型荧光灯有不同的调光效果，而同一壁式调光器的调节对不同的紧凑型荧光灯也会产生不同的调光效果。
图1示出了现有技术的壁式调光器示意性电路图。在图1的电路图中，负载1100是紧凑型荧光灯。如图1所示，壁式调光器1200与负载1100并联地连接在负载1100及其交流电源输入端之间。该壁式调光器通过调节可调电阻W来控制双向晶闸管SCR的导通角，由此可调节施加到紧凑型荧光灯上的电压。
图2示出了用于说明如图1所示的现有技术的壁式调光器的工作原理的波形图。如图2所示，图1中的壁式调光器1200的工作原理实际上就是把一个完整的正弦交流电压变成不完整的正弦交流电压。通过这种调压方式来实现对紧凑型荧光灯的亮度调节。
然而，普通的紧凑型荧光灯并不能直接与调光器配合使用。为了与调光器配合使用，需要对紧凑型荧光灯的电路进行专门的设计，以使普通的紧凑型荧光灯成为可调光的紧凑型荧光灯。与现有技术的壁式调光器配合使用的可调光紧凑型荧光灯的电路已经有很多种，这里不再详细讨论。
在现有技术中，由于可调光紧凑型荧光灯和壁式调光器是分体式的，二者都需要一定的电路来支持调光功能，因此导致总体电路结构复杂，总体制造成本高。
另外，由于现有技术的壁式调光器一般还作为可调光紧凑型荧光灯的开关，因此其调光范围通常从亮度最高位置开始。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种一体化的可调光紧凑型荧光灯以及其中使用的电路。这种一体化的可调光紧凑型荧光灯无需另外的调光器来实现调光。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于紧凑型荧光灯的电路。所述电路包括：调光模块，其用于通过控制输出到驱动模块的电压频率，来调节所述紧凑型荧光灯的亮度，其中，所述调光模块包括：控制部分，其用于接收来自输入模块的第一电信号和来自所述紧凑型荧光灯的灯管的反馈电信号，产生作为所述第一电信号的一部分或全部的参考电信号，响应于外部操作而调节所述参考电信号，并且将所述参考电信号和所述反馈电信号一起输出到调频部分，以便控制所述调频部分输出的电压频率；以及所述调频部分，其用于接收来自所述输入模块的第一电信号，产生向所述驱动模块输出的电压频率，并且响应于所述参考电信号和反馈电信号而调节所述电压频率。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有上述电路的一体化可调光紧凑型荧光灯。
在本发明中，调光部分是结合在紧凑型荧光灯中的，仅需实现单个调光电路，因此总体电路结构简单，总体制造成本低。
此外，由于一体式设计，本发明的调光部分不必具有开关功能，因此可以从任意亮度位置开始调光。
附图说明
本发明的以上和其它目的、特征和优点将通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解。在所有附图中，相同或相似的附图标记表示相同或者相似的部件。在所述附图中：
图1示出了现有技术的壁式调光器示意性电路图；
图2示出了用于说明如图1所示的现有技术的调光器的工作原理的波形图；
图3示出了根据本发明一实施例的用于紧凑型荧光灯的电路示图；
图4示出了根据本发明一实施例的一体化可调光紧凑型荧光灯的示意图；
图5示出了根据本发明另一实施例的一体化可调光紧凑型荧光灯的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例的基本原理是将调光模块集成到紧凑型荧光灯中，并通过控制调光模块输出到紧凑型荧光灯的驱动模块的电压频率，来调节紧凑型荧光灯的亮度。输出到驱动模块的电压频率改变，会导致紧凑型荧光灯的灯管的工作频率改变。相应地，灯管的工作电压和工作电流改变。以此方式，达到调节紧凑型荧光灯的亮度的目的。
图3示出了根据本发明一实施例的用于紧凑型荧光灯的电路示图。如图3所示，电路3000包括输入模块3100、驱动模块3200和调光模块3300。输入模块3100用于把输入到紧凑型荧光灯的市电交流电压转换成直流电压。例如，在图3中，所述市电交流电压在端子S11、S12施加到输入模块3100，并且被转换成直流电压，在输入模块3100的输出节点N1和N2输出。所述节点N2连接到所述电路3000的参考地节点NGref。所述市电交流电压例如是50Hz或60Hz、120V的交流电压。本领域技术人员可以理解，所述市电交流电压也可以是50Hz或60Hz，220V的交流电压。
驱动模块3200用于向紧凑型荧光灯的灯管供电，以将灯管点亮并使其稳定工作。例如，在图3中，驱动模块3200的两对输出端子(J1，J2)和(J3，J4)之间可以各接有灯丝。
这里，输入模块3100和驱动模块3200都是现有技术的电路，本领域技术人员可以了解用于实现这两个模块的多种方式，因此这里不再详细描述。
调光模块3300连接在输入模块3100和驱动模块3200之间。在图3的实施例中，调光模块3300包括控制部分3310和调频部分3320。
控制部分3310接收输入模块3100所输出的直流电压和来自灯管的交流反馈电压。控制部分3310产生直流参考电压，所述直流参考电压是输入模块3100所输出的直流电压的一部分或全部。控制部分3310响应于外部操作而对直流参考电压进行调节，并将经调节的直流参考电压和来自灯管的交流反馈电压输出到调频部分3320。调频部分3320接收输入模块3100的直流电压，产生向驱动模块3200输出的电压频率。调频部分3320响应于来自控制部分3310的直流参考电压和交流反馈电压而调节向驱动模块3200输出的电压频率。
调频部分3320可以使用具有响应于输入电压变化而输出相应电压频率这种功能的市售电子器件如集成电路(IC)芯片来实现。此类电子器件所需要的外围电路也是本领域技术人员熟知的。
例如，在图3中，使用了具有响应于输入电压变化而输出相应电压频率这种功能的IC芯片U1及其外围电路来实现调频部分3320。调频部分3320的工作电压输入节点Vcc连接到输入模块3100的第一输出节点N1，而调频部分3320的参考地电压输入节点NGref连接到输入模块3100的第二输出节点N2。NGref也是电路3000的参考地节点。在图3中，芯片U1的脚1通过电阻R13连接到调频部分3320的工作电压输入节点Vcc，芯片U1的脚2连接到调频部分3320的参考地电压输入节点NGref。芯片U1的输入端子3接收来自控制部分3310的直流参考电压和交流电压。芯片U1通过检测脚3上的电压来不断调节脚5和脚7的开关频率，从而调节灯管的工作频率，改变灯管的工作电流，调节紧凑型荧光灯的亮度。在一个实施例中，脚5和脚7的开关频率在约40～80KHz之间变化。
图3中所示的调频部分3320的电路仅是一个例子。本领域技术人员应当理解并可以构思用以实现调频部分3320的多种其它电路。因此，这里不再详述调频部分3320的结构。
在图3的实施例中，控制部分3310包括滑动变阻器VR1。VR1的两端分别连接到输入模块3100的输出节点N1和N2，由此接收来自输入模块的直流电压。VR1的滑动触头P连接到调频部分3320的芯片U1的脚3。可以通过外部操作来使滑动触头P滑动。随着滑动触头P的滑动，在所接收的直流电压的范围内变化的直流参考电压将输入到U1的脚3。
控制部分3310还包括反馈电阻R12。反馈电阻R12连接在电路3000的参考地节点NGref和灯管位置之间。反馈电阻R12连接到灯管位置的一端还连接到调频部分3320的输入端子3，即U1的脚3。R12是灯管电流反馈电阻。灯管电流通过R12时，R12上流过灯管的反馈电流。R12上的电压就可以提供到调频部分3320的输入端子3。在一个实施例中，R12上的电压是交流电压。在调频部分3320的输入端子3，由R12提供的交流电压与VR1输出的直流参考电压叠加在一起，形成正弦波电压，提供到U1的脚3。
在上述实施例中，芯片U1通过检测脚3上的电压来不断调节脚5和脚7的开关频率，从而调节灯管的工作频率，改变灯管的工作电流，并最终使脚3的正弦波电压的最小值为零。当脚3的正弦波电压的最小值为零时，对紧凑型荧光灯的一次调节结束，并且灯光得以稳定。
在一个实施例中，控制部分3310还可以包括电容器C8和电阻器R7。
在上述实施例中，影响脚3电压的有两个因素，就是VR1的直流参考电压与R12的交流电压。改变VR1的直流参考电压就可以最终改变R12的交流电压，即改变灯管的工作电流。这是一个负反馈过程，这种负反馈过程可以使灯管电流更加稳定。
在一个实施例中，控制部分3310还包括电阻器R2和R3。电阻器R2连接在滑动变阻器VR1与节点N1之间，而电阻器R3连接在滑动变阻器VR1与节点N2之间。电阻器R2、R3用于限制滑动变阻器VR1的电压调节范围，从而限制整个紧凑型荧光灯的最大与最小工作功率。
在一个实施例中，调光模块3300还可以包括降压电阻器R4和R5。电阻器R4和R5串联连接在调频部分3200的工作电压输入节点Vcc与输入模块3100的输出节点N1之间，也串联连接在输入模块3100的输出节点N1与滑动变阻器VR1的与输入模块的第一输入节点N1相连的一端之间。降压电阻器R4和R5用于对N1节点输出的电压进行降压，以向调频模块3320和调压模块3310提供与N1节点输出的电压相比降低了的电压。
图4示出了根据本发明一实施例的一体化可调光紧凑型荧光灯的示意图。图4的紧凑型荧光灯4000具有根据本发明实施例的用于紧凑型荧光灯的电路。在图4中，紧凑型荧光灯4000包括螺旋形灯管4100和灯管座4200。在其它实施例中，灯管4100也可以是其它适合的形状，比如U形、H形等。尽管未示出，但是所述电路可以设置在灯管座4200中。
另外，紧凑型荧光灯4000还可以带有滑动变阻器4300。在图4中，滑动变阻器4300设置在灯管座4200的外部，并通过导线4400而连接到灯管座4200，并最终连接到灯管座4200中的电路。滑动变阻器4300是根据本发明实施例的用于一体化可调光紧凑型荧光灯的电路中的滑动变阻器VR1。
另外，导线4400上可以带有固定器4500。固定器4500用于将导线4400固定到比如墙等物体上，以防止导线4400与灯管4100接触。
图5示出了根据本发明另一实施例的一体化可调光紧凑型荧光灯的示意图。图5的紧凑型荧光灯5000也具有根据本发明实施例的用于紧凑型荧光灯的电路。与图4不同的是，在图5的一体化可调光紧凑型荧光灯5000中，滑动变阻器5300直接设置在灯管座5200的外表面上。这样可以节约空间。另外，在图5的实施例中，滑动变阻器5300是旋钮的形式。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当理解，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以在不背离本发明的范围的情况下，对上述实施方式作出各种修改和变更。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (12)

1.一种用于紧凑型荧光灯的电路，包括：
调光模块，其用于通过控制输出到驱动模块的电压频率，来调节所述紧凑型荧光灯的亮度，其中，所述调光模块包括：
控制部分，其用于接收来自输入模块的第一电信号和来自所述紧凑型荧光灯的灯管的反馈电信号，产生作为所述第一电信号的一部分或全部的参考电信号，响应于外部操作而调节所述参考电信号，并且将所述参考电信号和所述反馈电信号一起输出到调频部分，以便控制所述调频部分输出的电压频率；以及
所述调频部分，其用于接收来自所述输入模块的第一电信号，产生向所述驱动模块输出的电压频率，并且响应于所述参考电信号和反馈电信号而调节所述电压频率。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，来自所述输入模块的第一电信号是直流电压，所述参考电信号是直流参考电压，而来自所述紧凑型荧光灯的灯管的反馈电信号是交流反馈电压。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述控制部分包括：
滑动变阻器(VR1)，其两端分别连接到所述输入模块的第一输出节点和第二输出节点，而滑动触头连接到所述调频部分的第一输入端子；以及
反馈电阻(R12)，其连接在所述电路的参考地与所述灯管之间，所述反馈电阻(R12)连接到灯管的一端还连接到所述调频部分的第一输入端子，用于在所述灯管的交流电流流过所述反馈电阻(R12)时，将所述反馈电阻(R12)上的交流反馈电压提供到所述调频部分的第一输入端子。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述控制部分还包括：
第一电阻器(R2)和第二电阻器(R3)，其与所述滑动变阻器(VR1)串联连接在所述输入模块的第一输出节点和第二输出节点之间，且分别位于所述滑动变阻器(VR1)的两侧。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述控制部分还包括：
第三电阻器(R7)；以及
第一电容器(C8)，
其中所述第三电阻器(R7)和所述第一电容器(C8)串联连接在所述反馈电阻(R12)的与所述灯管连接的一端和所述调频部分的第一输入端子之间。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的电路，其特征在于，所述调频部分的工作电压输入节点连接到所述输入模块的第一输出节点，而所述调频部分的参考地电压输入节点连接到所述输入模块的第二输出节点。
7.根据权利要求3至5中任意一项所述的电路，其特征在于，所述调光模块还包括：
降压电阻器(R4，R5)，其连接在所述输入模块的第一输出节点与所述调频部分的第一工作电压输入节点之间，也连接在所述输入模块的第一输出节点和所述滑动变阻器VR1的与所述输入模块的第一输出节点相连的一端之间。
8.一体化可调光紧凑型荧光灯，其特征在于，
所述紧凑型荧光灯具有如权利要求1至7中任何一项所述的电路。
9.如权利要求8所述的一体化可调光紧凑型荧光灯，其特征在于，所述电路设置在所述紧凑型荧光灯的灯管座中。
10.如权利要求8或9所述的一体化可调光紧凑型荧光灯，其特征在于，所述紧凑型荧光灯还包括设置在所述灯管座外表面上的滑动变阻器，并且所述滑动变阻器是所述调光模块中的用于响应于外部操作而调节所述参考电信号的部件。
11.如权利要求8或9所述的一体化可调光紧凑型荧光灯，其特征在于，所述紧凑型荧光灯还包括设置在所述灯管座外部、并通过导线连接到所述灯管座的滑动变阻器，并且所述滑动变阻器是所述调光模块中的用于响应于外部操作而调节所述参考电信号的部件。
12.如权利要求11所述的一体化可调光紧凑型荧光灯，其特征在于，所述导线上设置有固定器。
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