CN101808441A - 两用荧光灯 - Google Patents

Abstract

一种两用荧光灯，包含直管/环形/2D形荧光灯FL与小功率LED两种光源，用普通开关可以控制其作为正常照明与弱光照明两种用途：当关灯数秒钟之后开灯，灯中的FL被点亮而作为正常照明；当关灯后立即开灯，则仅为灯中的LED被点亮而作为弱光照明。此种控制方式使用方便且电路成本很低；其中的LED由2只至20只功率不大于0.2W的小功率LED所组成，LED的驱动电路为串联限流电容器的全波整流滤波电路，使LED及其驱动电路的成本降至最低。用户在仅需弱光照明时以小功率LED照明来代替FL照明，节电率高达98％。本发明可广泛用于室内照明而取得突出的节能效果。

Description

两用荧光灯

技术领域

本发明涉及一种调光型照明电器，尤其是一种使用普通开关可以控制其作为正常照明与弱光照明两种用途的两用荧光灯。

技术背景

目前，照明用电在我国约占整个用电量的12％，发达国家约占18％，节约照明用电意义重大。在室内照明的应用中，人们需要正常照明来进行工作、学习、做家务与谈话等等。然而，当人们结束这些需要明亮照明的事情之后，该处只要维持弱光照明就够了。这种弱光照明很省电，却能够看清物体与颜色，可以让人们方便地来来往往地路过以及做倒水、取物等各种事情。与正常照明相比，这种弱光照明能够大幅度节省照明用电；与完全关灯“摸黑”相比，则使人感到方便许多；有了这种弱光照明“值班”，将大大减少开亮灯的次数与时间，既大幅度节约照明用电，又使作为正常照明的荧光灯因减少了开关次数而显著延长了寿命。从上所述，开发一种能够用普通开关控制其既可作正常照明又可作弱光照明的二级式调光荧光灯是很有价值的。

目前的各种调光型荧光灯共同的问题是光输出不能调到较低，当光输出调到额定值的1/4以下时，不仅容易有闪烁感，而且由于灯丝温度随灯电流的减小而严重偏低，使荧光灯的寿命大大减短！为解决此问题可特意设计自动控制加热灯丝的电路，但这不仅使灯的电路成本增加很多，且加热灯丝消耗的功率使弱光照明的光效严重降低。因此，将荧光灯调光至弱光照明是不合适的。

近十年来，以白光LED为代表的半导体照明发展迅速，目前，在1W以下的所有照明光源中，白光LED的发光效率最高、寿命最长、可靠性最好、价格也便宜，其性价比之高无与伦比。因此以LED作为前述“弱光照明”的光源是最佳的选择。

发明内容

为了彻底解决已有调光荧光灯在调至弱光照明时发光效率低、寿命短的问题，本发明的方案是选择直管/环形/2D形荧光灯FL与小功率LED分别作为正常照明与弱光照明的两种光源；将调光的控制方式设计为用普通开关实现对上述两种光源的控制：当关灯数秒钟之后开灯(例如关灯3秒/10秒钟之后开灯)时，灯中的FL被点亮，或者FL与LED均被点亮，而作为正常照明；当关灯后立即开灯(例如关灯后1秒/2秒内就开灯)，则仅为LED被点亮而作为弱光照明。此种控制方式用起来非常方便，因为平时使用总是关灯之后要过一些时间再开灯的，此时本发明的两用荧光灯就等同于一只普通的电子镇流荧光灯，每次开灯都点亮FL，并不因为是两用荧光灯而需要在开、关灯时增加任何麻烦；当需要转换为弱光照明时，关灯后1秒/2秒内立即开灯，则仅为LED被点亮而作为弱光照明，亦很方便。此外，这种控制方式的附加电路极为简单而价廉。因为本发明的上述控制方式的实现，设计为在常规的荧光灯电子镇流器电路中接入一种限时触发电路来代替常规的触发电路。这种限时触发电路只在预定时间产生触发信号：将其设计为在关断电源数秒钟(例如3秒/10秒)之后再接通电源时，此限时触发电路能够产生并输出触发信号去触发电子镇流器电路产生高频振荡而点亮FL；当关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时，此触发电路不能输出触发信号，从而使电子镇流器不能产生高频振荡而不能点亮FL。所述限时触发电路的限时性能主要基于RC电路的充、放电时间特性，电路很简单且价廉，可以有许多种电路结构，此处无需一一例举。

本发明的LED的驱动电路设计为串联连接电容器的全波整流滤波电路，此串联电容器很好地将LED的工作电流限制为所需值，只要接通电源此驱动电路就点亮LED，因此，在关断电源数秒之后再接通电源时，FL与LED均被点亮而作为正常照明；当关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时则仅为LED被点亮而作为弱光照明。

由于LED的寿命极长，且发光效率较高，故一般可选择同时点亮FL与LED来作为正常照明(起主要作用的当然是FL)，电路原理图如图1所示。当要求在点亮FL时必须熄灭LED，以减少LED不必要的寿命消耗，可在LED驱动电路中接入用于熄灭LED的自动开关，此时前述限时触发电路的触发信号在触发点亮FL的同时，亦触发这个自动开关去熄灭LED；或者从FL电子镇流器电路中取出高频信号来触发这个自动开关去熄灭LED。

本发明的又一重要特征是其中作为弱光照明的LED设计为2只至20只串联连接的功率不大于0.2W的小功率LED，例如额定电流为20mA的功率为0.04W-0.08W的LED；或者额定电流为60mA的功率为0.12W-0.20W的LED。LED的数量根据弱光照明的需求情况而定，且将它们安装在荧光灯的支架/外壳/电子镇流器的电路板(或外壳)上；LED的驱动电路设计为效率很高且成本很低的串联电容器限流的全波整流、滤波电路。本发明采用小功率LED有如下三大优点：1.可以大幅降低LED驱动电路与LED的成本：因为工作电流小，使驱动电路中起限流作用的串联电容器的容量对应很小，此电容器的价格也相应很低，体积亦很小。例如，对于220V/227V/230V/240V的输入电压而言，此电容(1)的容量仅为0.1μF至0.33μF(采用功率不大于0.1W的LED时)，或为0.22μF至0.68μF(采用功率为0.1W至0.2W的LED时)；对于100V/110V/120V/127V的输入电压而言，此电容的容量也不过是0.15μF至0.47μF(采用功率不大于0.1W的LED时)，或为0.47μF至1.50μF(采用功率为0.1W至0.2W的LED时)；2.因这种LED的功率很小，不用任何散热装置也不会温升过高而降低LED的发光效率与寿命，完全避免了安装散热装置所造成的成本升高：3.可以将这多只小功率LED合理地分布安装，改善弱光照明效果

综上所述，一种既可作为正常照明又可作为弱光“值班”照明的两用荧光灯将翻开荧光灯节能照明新的一页，仅使用原有的普通开关就可以赋予电子镇流荧光灯增添LED高光效弱光照明的新功能，为用户、为社会取得大幅度节约照明用电的突出效果，真正打开了LED大批量进入千家万户及所有室内照明领域的突破口！

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明两用荧光灯的电路原理方框图。

图2是实施例1“两用环形荧光灯”拿掉透明灯罩后的结构示意图的正视图；图3为其仰视图。

图4是实施例2“两用直管荧光灯”的结构示意图的正视图；图5为其仰视图。

图中1.LED驱动电路的串联电容器；2.LED驱动电路的整流、滤波电路；3.小功率LED；4.FL电子镇流器电路中的电磁兼容、整流及滤波电路，或者还包括功率因素校正电路；5.FL电子镇流器电路中的限时触发电路；6.FL电子镇流器电路中的振荡及输出电路；7.直管/环形/2D形FL；8.直管FL的支架；9.直管FL的灯座；10.二种光源的驱动器；11.环形FL灯具外壳的底盘；12.环形FL的灯头。

具体实施方式

本发明的实施例1为“两用环形荧光灯”。图1是电路原理方框图；图2与图3是拿掉透明灯罩后的结构示意图的正视图与仰视图。本实施例1适用于220V交流电源电压，采用的两种光源分别是一只20W的环形FL与8只额定电流为20mA、功率不大于0.1W的小功率LED。环形FL的电子镇流器电路为常规电路，只是将其中的常规触发电路改变为限时触发电路，调节其中RC电路的时间常数，使其在关断电源3秒/10秒之后再接通电源时能够产生触发信号并触发电子镇流器电路产生高频振荡而点亮环形FL；在关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时，限时触发电路不能产生触发信号，而使环形FL不被点亮。LED的驱动电路为串联电容器限流的全波整流、滤波电路，安装在FL电子镇流器电路板上，一开灯就能点亮LED。本实施例中8只小功率LED串联连接，其驱动电路的串联电容的容量为0.22μF，耐压值不低于400V，此电容的两端并联了一只阻值为3.3MΩ的泄放电阻。所述8只LED及其驱动电路均安装在LED及环形FL二种光源的驱动电路的电路板上，驱动器的外壳上开了8个圆孔分别露出8只LED。此20W两用环形荧光在常规使用时就等同一只20W的电子镇流环形荧光灯，即开灯时均点亮环形FL，此时虽然LED也被点亮但不起主要作用；当只需要弱光照明时，就在关灯后1秒/2秒内又迅速开灯，则环形FL不亮，仅为LED亮，可产生很好的弱光“值班”照明的效果，此时耗电只有0.5W，比点亮环形FL时节电97.5％！

实施例2为“两用直管荧光灯”，图4、图5是结构示意图的正视图与仰视图。与实施例1不同的是其中FL为直管FL；其中的8只LED安装在直管荧光灯支架上。其他均与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种两用荧光灯，由两种光源、两种光源的驱动电路以及灯的外壳/支架所组成，其特征是包含了直管/环形/2D形荧光灯FL(7)与LED(3)两种光源；可以用普通开关控制其作为正常照明与弱光照明两种用途：当关灯数秒钟之后开灯，例如关灯3秒/10秒钟之后开灯，灯中的FL(7)被点亮，或者灯中的FL(7)与LED(3)均被点亮，而作为正常照明；当关灯后立即开灯，例如关灯后1秒/2秒内就开灯，则仅为灯中的LED(3)被点亮而作为弱光照明；所述控制方式的实现是在FL(7)的驱动电路即电子镇流器电路中接入限时触发电路(5)以替换常规的触发电路；其特征还在于其中的LED(3)由2只至20只功率不大于0.2W的小功率LED串联连接所组成，LED(3)的驱动电路是一种串联连接限流电容器(1)的全波整流、滤波电路(2)。

2.如权利要求1所述的一种两用荧光灯，其中的FL(7)的驱动电路即电子镇流器电路的限时触发电路(5)具有如下特征：在关断电源数秒钟之后再接通电源时，例如关断电源3秒/10秒之后再接通电源时，限时触发电路(5)输出触发信号，从而触发电子镇流器的振荡电路产生高频振荡；在关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时，限时触发电路(5)不输出触发信号，因而不能触发电子镇流器产生高频振荡。

3.如权利要求1所述的一种两用荧光灯，其特征是其中的LED(3)由2只至20只功率不大于0.1W的小功率LED串联而成，LED驱动电路的串联电容器(1)的容量为0.10μF至0.68μF。

4.如权利要求1所述的一种两用荧光灯，其特征是其中的LED(3)由2只至20只功率为0.1W至0.2W的小功率LED串联而成，LED驱动电路的串联电容器(1)的容量为0.22μF至1.50μF。

5.如权利要求1所述的一种两用荧光灯，其特征是其中的FL(7)为直管型荧光灯；其中的LED(3)由2只至20只功率不大于0.2W的小功率LED串联而成且安装在直管荧光灯的支架(8)或二种光源驱动器的电路板上。

6.如权利要求1所述的一种两用荧光灯，其特征是其中的FL(7)为环形/2D形荧光灯，其中的LED(3)由2只至20只功率不大于0.2W的小功率LED串联而成且安装于环形/2D形荧光灯的外壳底盘(11)或二种光源驱动器(10)的电路板上。

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