CN102204409A - 混合光源 - Google Patents

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Abstract

混合光源包括分立光谱灯(例如,荧光灯)和连续光谱灯(例如,卤素灯)。控制电路响应于由所连接的调光开关产生的相位控制电压来独立地控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的功率量,这样混合光源的总体光输出在调光范围内变化。当总体光强度低于跃迁强度时,分立光谱灯关闭以及连续光谱灯产生混合光源总体光强度的全部。连续光谱灯由连续光谱驱动电路驱动,其可操作成传导调光开关电源的充电电流以及提供适于足够的电流流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关的可控硅整流器的额定闭锁电流和维持电流。

Description

混合光源
相关申请
本申请是于2008年9月5日提交的号为12/205,571的共同转让、共同待批的美国专利申请的继续部分申请,该继续部分申请的标题为“混合光源(HYBRID LIGHT SOURCE)”,其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及光源,以及更具体地涉及混合光源,该混合光源具有连续光谱光源、分立光谱光源、以及用于控制输送到每一光源的功率值的驱动电路。
背景技术
从人类出现以来,已经证实太阳是适于地球上人类的可靠照明光源。太阳是黑体辐射体,上述意味着其提供基本连续光谱的辐射光,该辐射光包括的光波长在可见光谱的全部范围内。由于人类的眼睛已经进化了上千年,人类已经习惯于由太阳所提供的连续光谱的可见光。当诸如太阳的连续光谱光源照射到物体上时,人类眼睛能够觉察到来自可见光谱的宽范围的颜色。因此,连续光谱光源(即,黑体辐射体)给人类观察者提供更愉悦以及精确的视觉体验。
白炽灯泡的发明将近似于黑体辐射体的人造光源引入给人类。白炽灯通过将电流传导通过灯丝而操作,上述产生热因而发光。由于白炽灯(包括卤素灯)产生连续光谱的光,这些灯被认为是连续光谱光源。图1A是示出卤素灯的一部分连续光谱的简化图SPCONT,其在从大约380纳米波长到大约780纳米波长的可光光谱范围(Mark S.Rea,Illuminating  Engineering Society of North America,The IESNA Lighting Handbook,Ninth Edition,2000,pg.4-1)内。例如,蓝光包括从大约450到495纳米的波长,而红光包括从大约620纳米到750纳米的波长。由白炽灯照射的物体将呈现愉悦和精确的颜色信息提供给人类眼睛。但是不幸地的是诸如白炽灯和卤素灯的连续光谱光源趋于不是非常有效。大部份由白炽灯产生的辐射能是在可见光谱外部,例如,在红外线和紫外线范围内(Id.at pg.6-2)。例如,用于给1000瓦特白炽灯供电的输入能量的仅仅大约12.1%可导致可见光谱辐射(Id.at pg.6-11)。此外,由于白炽灯灯丝中产生热能所消耗的能量不能用于产生可见光,因此基本是被浪费掉。
在现今这个时代为了降低功率消耗考虑了很多步骤,增多了高效光源的使用,同时减少了低效光源(即,白炽灯、卤素灯以及其它低效光源)的使用。例如高效光源可包括气体放电灯(诸如小型的荧光灯)、基于磷的灯、高强度放电(HID)灯、发光二极管(LED)光源、以及其它类型的高效光源。例如,荧光灯包括包含汞蒸气的有磷涂层的玻璃管以及处于灯末端处的灯丝。电流传导通过灯丝以便激发汞蒸气并且产生紫外光,该紫外光随后导致磷发出可见光。与由白炽灯产生的辐射能相比,荧光灯的辐射能有更大比例产生于可见光谱内。例如,用于给典型的冷白荧光灯供电的输入能的大约20.1%可导致可见光谱辐射(Id.at pg.6-29)。
典型的高效光源通常不提供连续光谱的光输出,而是提供分立光谱的光输出(Id.at pg.6-23,6-24)。图1A示出小型荧光灯的分立光谱SPDISC-FLUOR。图1B示出LED光设备(例如,由LLF,Inc.生产)的分立光谱SPDISC-LED。提供分立光谱光输出的高效光源从而被称为分立光谱光源。由分立光谱光源产生的大多数光主要围绕一个或多个分立波长(例如围绕如图1A中所示的四个不同波长)集中。当在分立波长之间存在宽范围(如图1A中所示)时,就会从分立光谱光源的光谱中缺失某些颜色,从而令人类眼睛接收较少的与颜色相关的信息。在分立光谱光源下观察物体时将不会显现如同在连续光谱光源下观察时能看到的全部范围的颜色。当由分立光谱光源照明时,一些颜色甚至会从用连续光谱光源照明时看到的那些颜色发生偏色。例如,当与在室内的荧光灯下观察的情况相比,在室外阳光或月光下观察时,某人的眼睛或头发会显现不同的颜色。结果,当使用分立光源时,人类的视觉体验、以及姿态、行为和生产率会受到负面影响。
近期研究已经表明颜色影响人类观察者的直觉、认知和情绪。例如,由尚德商学院(Sauder School of Business)在不列颠哥伦比亚大学完成的一项独特的研究表明红色导致倾向细节性任务上的增强性能,而蓝色导致创造性任务上的增强性能(Ravi Mehta and Rui Zhu,“Blue or Red?Exploring the Effect of Color on Cognitive Task Performances”,科学杂志,2009年2月5日),如在近期纽约时报的文章“红色可使人们工作精确度更高,以及蓝色可使人们更具备创造性(the color red can make people′s work more accurate,and blue can make people more creative)”(Pam Belleck,”Reinvent Wheel?Blue Room.Defusing a Bomb?Red Room.”,纽约时报,2009年2月5日)陈述的那样。因此,由于在特定空间内使用的光源类型可影响空间内的颜色,由此光源会影响空间使用者的姿态、行为和生产率。
诸如调光开关的照明控制装置允许控制从电源传输到照明负载的功率量,这样照明负载的强度可以调节。可以对高效和低效光源进行调节,但是这两种类型的调光特性通常是不同的。低效光源可通常调节到非常低的光输出水平,通常低于最大光输出的1%。但是,高校光源通常不能调节到非常低的输出水平。
照明颜色以两个独立的性能为特征:相关的色温和显色性(Illuminating Engineering Society of North America,The IESNA Lighting Handbook,Ninth Edition,2000,pg.3-40)。随着对光源的调节,低效(即,连续光谱)光源和高效(即,分立光谱)光源通常提供不同的相关色温和显色指数。相关的色温指的是特定光源的颜色外观(Id.at pg.3-40)。较低的色温与颜色偏向色谱红色部分相关,其对人类眼睛产生较暖的效果,而较高的色温导致蓝色(或冷色)(Id.)。图1C是示出26瓦特小型荧光灯(即,高效光源)的相关色温TCFL以及100瓦特白炽灯(即,低效光源)的相关色温TINC相对于正在照明的灯的最大光强度的百分比的实例简化视图。当低效光源(诸如白炽灯或卤素灯)调节到低的光强度时,低效光源光输出的颜色通常更偏向色谱红色部分。该偏向红色的颜色可给人类观察者提供舒适的感觉,原因在于照明的微红色彩通常与浪漫的烛光宴会和惬意的野营相关联。相比之下,高效光源(诸如小型荧光灯或LED光源)光输出的颜色通常在其调光范围内是相对稳定的,具有稍微偏向蓝色的颜色,从而感觉到给予眼睛较冷效果。
显色性代表特定光源显示物体真正颜色的能力,例如,与参考光源比较具有相同的相关色温(Id.at pg.3-40)。显色性通常以CIE显色指数或CRI为特征(Id.)。显色指数是用于评价灯与黑体辐射体相比时的精确复制颜色能力的标准。CRI越大,灯源与黑体辐射体越为相似。通常,低效光源(诸如白炽灯)具有高品质的显色性,因此具有100的CRI,而一些高效光源(诸如荧光灯)因不能提供与低效光源相比的高质量显色性,因而它们具有80的CRI。具有高CRI(例如,大于80)的光源允许提升视觉性能和颜色识别率(Id.at pg.3-27,3-28)。
通常,人们在习惯于低效光源的调光性能和操作。虽然更多的人们通常为了节能开始使用高效光源,但是他们通常对高校光源的总体性能不满意。因此,长期需要这样一种光源,其结合低效(即,连续光谱)和高效(即,分立光谱)光源的优势,同时将不利因素最小化。希望提供节能的光源(像荧光灯),但是仍具有宽调光范围和愉悦的光颜色(像白炽灯)。
发明内容
根据本发明的一个实施例,混合光源的特征在于在混合光源的总体光强度控制在低端强度时色温降低。混合光源适于接收来自交流电源的功率,以及适于产生总体光强度,其控制在从低端强度到高端强度的调光范围内。混合光源包括具有分立光谱灯用于产生特定百分比的总体光强度的分立光谱光源电路和具有连续光谱灯的用于产生特定百分比的总体光强度的连续光谱光源电路。控制电路耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度在调光范围内变化。当总体光强度在高端强度附近时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比。当总体光强度降低到高端强度以下时,由分立光谱灯产生的总体光输出的百分比降低以及由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比增加。当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路控制分立光谱灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时,由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比。此外,当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路可操作成关闭分立光谱灯,这样连续光谱灯产生混合光源的总体光强度的全部以及混合光源产生连续光谱的光。
此外,在此描述用于产生在从低端强度到高端强度的调光范围内的总体光强度的光源照明方法。该方法包括下述步骤:(1)点亮分立光谱灯以便产生总体光强度的特定百分比;(2)点亮连续光谱灯以便产生总体光强度的特定百分比;(3)将分立光谱灯和连续光谱灯固定到共同支撑件上;(4)独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度在调光范围内变化;(5)将分立光谱灯和连续光谱灯控制在高端强度附近,这样当总体光强度在高端强度附近时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比;(6)当总体光强度降低时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比降低;(7)当总体光强度降低时,由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比增加;(8)当总体光强度低于跃迁强度时关闭分立光谱灯;以及(9)当总体光强度低于跃迁强度时控制连续光谱灯,这样连续光谱灯产生混合光源的总体光强度的全部以及混合光源产生连续光谱的光。
根据本发明的另一个实施例,混合光源适于接收来自交流电源的功率,以产生总体光通量,其控制在从最小光通量到最大光通量的调光范围内。混合光源包括具有连续光谱灯用于产生总体光通量特定百分比的连续光谱光源电路和具有分立光谱灯用于产生总体光通量特定百分比的分立光谱光源电路。混合光源进一步包括控制电路,控制电路耦联到连续光谱光源电路和分立光谱光源电路以便独立控制输送到连续光谱灯和分立光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光通量在从最小光通量到最大光通量的调光范围内变化。当总体光通量在最大光通量附近时,由分立光谱灯产生的总体光通量的百分比大于由连续光谱灯产生的总体光通量的百分比。当总体光通量降低到最大光通量以下时,由分立光谱灯产生的总体光通量的百分比降低以及由连续光谱灯产生的总体光通量的百分比增加,这样由混合光源产生的总体光通量具有适于至少部分调光范围的连续光谱。
根据本发明一方面的实施例,适于接收相位控制电压的可调光混合光源包括具有分立光谱灯的分立光谱光源电路,以及具有可操作成传导连续光谱灯电流的连续光谱灯的低效光源电路。混合光源进一步包括过零检测电路以及控制电路,过零检测电路用于在相位控制电压的每半周期内检测相位控制电压的幅度何时变得大于预定过零阈值电压,控制电路耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便响应于过零检测电路来独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光输出在从最小总体强度到最大总体强度的范围内变化。当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路控制分立光谱灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比。当总体光强度高于跃迁强度时,在相位控制电压的每半周期内相位控制电压的幅度变得大于预定过零阈值电压之后,控制电路控制输送到连续光谱灯的功率量使其大于或等于最小功率水平。
根据本发明另一方面的实施例,适于接收相位控制电压的可调光混合光源包括:(1)具有分立光谱灯的分立光谱光源电路;(2)具有可操作成传导连续光谱灯电流的连续光谱灯的连续光谱光源电路;(3)用于检测相位控制电压的幅度何时大约为0伏的过零检测电路;以及(4)控制电路,控制电路耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便响应于过零检测电路来独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量。控制电路控制连续光谱光源,这样当跨越混合光源的相位控制电压大约为0伏时,连续光谱灯可操作成传导连续光谱灯电流。
此外,在此还描述一种照明控制系统,其包括混合光源和调光开关,以及接收来自交流电源的功率。混合光源包括具有分立光谱灯的分立光谱光源电路和具有连续光谱灯的连续光谱光源电路。混合光源适于耦联到交流电源以及适于独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量。调光开关包括适于在交流电源和混合光源之间以串联电连接耦联的可控硅整流器。可控硅整流器可操作成在交流电源每半周期的导通时段呈现导通性,这样混合光源可操作成响应于可控硅整流器的导通时段来控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,可控硅整流器以额定的闭锁电流为特征。混合光源的连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样当可控硅整流器呈现导通性时,电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
根据本发明另一实施例,接收来自交流电源的功率的照明控制系统包括调光开关(具有可控硅整流器和电源)以及混合光源,该混合光源可操作成传导电源的充电电流以及传导足够的电流使其超过可控硅整流器的额定闭锁电流和额定维持电流。混合光源包括具有连续光谱灯的连续光谱光源电路。当可控硅整流器非导通时,混合光源的连续光谱光源电路传导充电电流。在每半周期可控硅整流器呈现导通性时,连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样当电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流和额定维持电流。
在此还描述了响应于来自调光开关的相位控制电压来点亮光源的方法。调光开关在交流电源和光源之间以串联电连接耦联,并且包括可控硅整流器,其产生相位控制电压并且以额定闭锁电流为特征。该方法包括下列步骤:(1)将分立光谱灯和连续光谱灯一起封装在半透明壳体内;(2)响应于相位控制电压来独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量;以及(3)传导来自交流电源的充足电流并传导通过调光开关的双向半导体开关和连续光谱灯,以便超过调光开关的可控硅整流器的额定闭锁电流。
从参照附图对本发明进行的下述描述将明了本发明的其它特征和优势。
附图说明
图1A是示出卤素灯的连续光谱和小型荧光灯的分立光谱的一部分的简化图;
图1B是示出LED光设备的分立光谱的简化图;
图1C是示出26瓦特小型荧光灯的相关色温以及100瓦特白炽灯的相关色温相对于正在照明的灯的最大光强度的百分比的实例简化视图;
图2A是根据本发明一个实施例的包括混合光源和具有电源的调光开关的照明控制系统的简化框图;
图2B是包括图2A的混合光源和具有计时电路的调光开关的备选照明控制系统的简化框图;
图3A是图2A的混合光源的简化侧视图;
图3B是图3A的混合光源的简化顶部横断面视图;
图4A是示出图3A的混合光源的总体相关色温相对于混合光源期望的总体照明强度绘制的简化图;
图4B是示出目标荧光灯照明强度、目标卤素灯照明强度、以及图3A的混合光源的总体照明强度相对于期望的总体照明强度绘制的简化图;
图5是适于图3A所示混合光源的照明控制电路的简化框图;
图6是示出图3A所示混合光源的分立光谱光源电路的总线电容器、检测电阻器、反相电路以及谐振储能电路的简化示意图;
图7是更详细示出推拉式变换器的简化示意图,该变换器包括图6所示分立光谱光源电路的反相电路、总线电容器、以及检测电阻器;
图8是示出图7所示推拉式变换器以常规操作进行操作的波形的简化图;
图9是更详细示出连续光谱光源电路的卤素灯驱动电路的简化示意图;
图10是图9所示卤素灯驱动电路的电压波形的简化图;
图11A至图11C是将混合光源控制到总体光强度的不同值时,图5所示混合光源的电压波形的简化图;
图12A和图12B是由图5所示混合光源的控制电路160周期性执行的目标光强度程序的简化流程图;
图13A是示出根据本发明第二实施例的图3A所示混合光源的单调功率消耗PHYB的简化图;
图13B是示出为了获得图13A中所示单调功率消耗的混合光源的目标荧光灯照明强度、目标卤素灯照明强度以及总体照明强度的简化图;
图14是根据本发明第三实施例的混合光源的简化框图,该混合光源包括具有低压卤素灯的连续光谱光源电路;
图15是根据本发明第四实施例的混合光源的简化框图,该混合光源包括具有LED光源的分立光谱光源电路;
图16是根据本发明第五实施例的具有两个整流器的混合光源的简化框图;
图17是根据本发明第六实施例的混合光源的简化框图;
图18是图17所示混合光源的全波整流器和低效光源电路的简化示意图;
图19和图20是示出说明图18所示低效光源电路操作的波形的简化图。
具体实施例
当结合附图阅读时,可以更好地理解前述概要以及下述对优选实施例的详细描述。为了解释说明本发明的目的,在附图中示出当前优选的实施例,其中在附图的几幅视图中相似的附图标记代表相似的部件,但是应该理解,本发明并不限于公开的特定方法和手段。
图2A是根据本发明一个实施例的包括混合光源100的照明控制系统10的简化框图。混合光源100通过传统的双线式调光开关104耦联到交流(AC)电源102(例如,120VAC,60Hz)的热侧(hot side),并且直接耦联到AC电源的中性侧。调光开关104包括用于界面105A,其包括诸如滑块控件或摇臂开关的强度调节致动器(未示出)。用户界面105A允许用户在低端照明强度LIE(即,最小强度,例如0%)和高端照明强度LHE(即,最大强度,例如100%)之间的调光范围内调节混合光源100的期望总体照明强度LDESIRED
调光开关104通常包括诸如像以逆串连接耦联的可控硅整流器(诸如三端双向可控硅开关元件或双场效应晶体管(FET))的双向半导体开关105B,以便将相位控制电压VPC(即,调光的热电压)提供给混合光源100。利用标准的前相位控制调光技术,控制电路105C在交流电源的每半周期的特定时间点使得双向半导体开关105B导通,这样双向半导体开关105B在每半周期的导通时段TCON保持导通性(如图11A-11D中所示)。调光开关104通过控制导通时段TCON的长度来控制输送到混合光源100的功率量。调光开关104还通常包括电源105D,其耦联在双向半导体开关105B以便为控制电路105C供电。当双向半导体开关105B在每半周期未导通时,电源105D通过从交流电源102吸引充电电流ICHAR通过混合光源100来产生直流电源供电电压Vps。在于1993年9月29日提交的、标题为“LIGHTING CONTROL DEVICE”的号为5,248,919的美国专利中更详细地描述了具有电源105D的调光开关的实例,其全部内容结合于此作为参考。
图2B是包括调光开关104′的备选照明控制系统10′的简化框图,照明控制系统10′包括计时电路105E和触发电路105F,而不是调光控制电路105C和电源105D。如图2B中所示,双向半导体开关105B像三端双向可控硅开关T1那样执行。计时电路105E以并联电连接与三端双向可控硅开关T1耦联,并且例如可包括电阻器R1和电容器C1。触发电路105F耦联在电阻器R1和电容器C1的结合点之间,电容器C1耦联到三端双向可控硅开关T1的门,并且例如包括双向触发二极管D1。当双向半导体开关105B在每半周期未导通时,通过从交流电源102传导计时电流ITIM并且通过混合光源100来为计时电路105E的电容器C1充电。当电容器C1的电压大约超过双向触发二极管D1的导通电压时,双向触发二极管D1传导电流通过三端双向可控硅开关T1的门,由此三端双向可控硅开关T1呈现导通性。当三端双向可控硅开关T1完全导通时,计时电流ITIM停止流动。如图2B中所示,电阻器R1是具有电阻的电位计,电阻可响应于用户界面105A调节以便控制电容器C1以多快的速度充电以及控制相位控制电压VPC的导通时段TCON
图3A是混合光源100的简化侧视图以及图3B是简化的顶部横截面视图。混合光源100包括分立光谱灯以及连续光谱灯。分立光谱灯例如可包括气体放电灯(诸如小型荧光灯106)、基于磷的灯、高强度放电(HID)灯、固态光源(诸如发光二极管(LED)光源)、或者至少具有部分分立光谱的任意合适的高效灯。连续光谱灯例如可包括白炽灯(诸如卤素灯108)或具有连续光谱的任意合适的低效灯。例如,卤素灯108可包括20瓦特的线电压卤素灯,该灯可由具有大约120VAC幅度的交流电压赋能。分立光谱灯(即,荧光灯106)具有的功效可高于连续光谱灯(即,卤素灯108)具有的功效。例如,荧光灯106可通常以高于大约60Im/W的功效为特征,而卤素灯108可通常以低于大约30Im/W的功效为特征。本发明并不限于具有上述功效的高效和低效灯,因为未来的技术改进可提供具有更高功效的高效和低效灯。
参照图3A,小型荧光灯106例如可包括三个弯曲(即,U-形)气体填充玻璃管109,上述玻璃管109沿着混合光源100的中心纵向轴线延伸并且具有大致共平面的最外侧端部。对于荧光灯106,可采用其它几何形状,例如,可提供不同数目的管(诸如四根管)或单个螺旋管的已知形状。
混合光源100进一步包括用于连接到标准螺口灯头的旋入式螺口灯座110,这样混合光源可耦联到交流电源102。旋入式螺口灯座110具有用于接收交流电源102的相位控制电压VPC和用于耦联到中性侧的两个输入端子110A,110B(图5)。备选的,混合光源100可包括其它类型的输入端子,诸如插入式连接器、螺拴式端子、跨线、或GU-24旋入式基极引出端。混合光源电路120(图5)容纳于封壳112(图3A)内并且控制从交流电源输送到荧光灯106和卤素灯108的每一个的功率量。旋入式灯座110从封壳112延伸并且与混合光源100的纵向轴线同心。
荧光灯106和卤素灯108可由包括光散射器114(例如,玻璃光散射器)和荧光灯反射器115的壳体环绕。备选的,光散射器114可由塑料或任意合适类型的透明、半透明、部分透明、或部分半透明的材料制成,或备选的可不提供光散射器。荧光灯反射器115引导由荧光灯106发射的光使其远离混合光源100。壳体可提供成具有光散射器114和反射器115的单一部件。
如图3A所示,卤素灯108超出荧光灯106的终端定位。具体的,卤素灯108安装到柱116上,柱116连接到封壳112并且沿着混合光源100的纵向轴线(即,与纵向轴线共轴)延伸。柱116允许卤素灯108电连接到混合光源电路120。封壳112为荧光灯106的管109和卤素灯108的柱116起到共同的支撑作用。卤素灯反射器118环绕卤素灯108并且在与荧光灯反射器115引导由荧光灯106发射的光的相同方向上引导由卤素灯108发射的光。备选的,卤素灯108可安装在壳体内的不同位置处,或者可在壳体内设置若干卤素灯108。
与分立光谱光源(诸如独立的小型荧光灯)相比,混合光源100在混合光源的调光范围(具体的,接近低端照明强度LIE)内提供提高的显色指数和相关色温。图4A是示出混合光源100的总体相关色温TTOTAL相对于混合光源100的期望总体照明强度LDESIRED(如由用户致动调光开关104的用户界面105A的强度调节致动器来确定)绘制的简化图。独立的小型荧光灯的相关色温TFL在处于大部分调光范围内的大约2700开尔文下保持恒定。独立卤素灯的相关色温THAL随着卤素灯调节到低强度而降低,导致偏向色谱红色部分的期望颜色并且产生如由人类眼睛所察觉到的更暖效果。混合光源100可操作成独立控制荧光灯106和卤素灯108的强度,这样混合光源100的总体相关色温TTOTAL与卤素灯在低光强度下的相关色温更为相似,从而更加满足习惯于调光低效灯的用户的期望。
混合光源100还可操作成控制荧光灯106和卤素灯108以便提供在高端强度LHE附近的高效操作。图4B是示出目标荧光灯照明强度LFL、目标卤素灯照明强度LHAL、以及目标总体照明强度LTOTAL相对于混合光源100的期望总体照明强度LDESIRED绘制的简化图(如由用户致动调光开关104的强度调节致动器来确定)。目标总体照明强度LTOTAL可代表察觉到的混合光源100的光通量。目标荧光灯照明强度LFL和目标卤素灯照明强度LHAL(如图4B所示)提供在低端强度LLE附近的色温降低以及在高端强度LHE附近的高效操作。在高端强度LHE附近,荧光灯106(即,高效灯)提供混合光源100总体光强度LTOTAL的更大百分比。当混合光源100的总体光强度LTOTAL降低时,控制卤素灯108使得卤素灯108开始提供总体光强度的更大百分比。
由于在不使用更昂贵和复杂电路的情况下不能将荧光灯106调节到更低的强度,控制荧光灯106使其在跃迁强度LTRAN(例如大约8%(如图4B所示)或者高达大约30%)下关闭。在跃迁强度LTRAN以下,与荧光灯106相比,卤素灯108提供混合光源100的总体光强度LTOTAL的更大百分比。如图4B所示,卤素灯108提供混合光源100总体光强度LTOTAL的全部,从而提供比可由独立的荧光灯106提供的低端强度更低的低端强度LLE。此外,当总体光强度LTOTAL低于跃迁强度LTRAN时,由于仅有卤素灯108照明,因此混合光源100产生连续光谱的光。当总体光强度LTOTAL高于跃迁强度LTRAN时,由于荧光灯106和卤素灯108同时照明,因此混合光源100产生分立光谱的光。当总体光强度LTOTAL低于跃迁强度LTRAN时,控制卤素灯108使其达到最大控制强度,例如,该最大强度为卤素灯最大额定强度的大约80%。独立控制荧光灯106和卤素灯108的强度,这样混合光源100的目标总体光强度LTOTAL基本为线性的,如图4B中所示。当总体光强度LTOTAL低于跃迁强度LTRAN时,代替将荧光灯106关闭,可控制荧光灯106的目标荧光照明强度LFL使其达到低(非关闭)强度水平,这样卤素灯108提供混合光源100的总体光强度LTOTAL的大部分(而非全部)。
图5是示出混合光源电路120的混合光源100的简化框图。混合光源100包括在输入端子110A、110B之间耦联的前置电路130。前置电路130包括无线电频率干涉(RFI)过滤器,以便将提供到交流电源102和整流器(例如,全波整流器)的噪声最小化,从而接收相位控制电压VPC和产生输出处的整流电压VRECT。备选的,前置电路130的整流器可包括半波整流器。混合光源100还包括用于点亮荧光灯106的高效光源电路140(即,分立光谱光源电路)和用于点亮卤素灯108的低效光源电路150(即,连续光谱光源电路)。
控制电路160同时控制高效光源电路140和低效光源电路150的操作,从而控制提供给荧光灯106和卤素灯108的每一个的功率量。控制电路160可包括微控制器或任意其它合适的处理装置,诸如像可编程逻辑装置(PLD),微处理器,或者特定用途集成电路(ASIC)。电源162产生对照于用于给控制电路160供电的共用电路的第一直流(DC)供电电压VCC1(例如,5VDC)以及对照于整流器DC共用连接的第二直流(DC)供电电压VCC2,第二直流(DC)供电电压VCC2具有的幅度大于第一直流(DC)供电电压VCC1的幅度(例如,大约15VDC)且由低效光源电路150(以及混合光源100的其它电路)使用,如下面将更详细描述的那样。
控制电路160可操作成响应于过零检测电路164来确定适于混合光源100的目标总体照明强度LTARGET。过零检测电路164将代表相位控制电压VPC过零的过零控制信号VZC提供给控制电路160。过零限定为每半周期相位控制电压VPC从具有基本零伏的幅度转变到具有大于预定过零阈值VTH-ZC(反之亦然)的时间点。具体的,过零检测电路164将整流电压的幅度与预定过零阈值VTH-ZC(例如,大约20V)比较,并且当整流电压VRECT的幅度大于预定过零阈值VTH-ZC时,过零检测电路164驱动过零控制信号VZC使其达到高点(即,达到逻辑高水平,诸如大约直流供电电压VCC1)。此外,当整流电压VRECT的幅度小于预定过零阈值VTH-ZC时,过零检测电路164驱动过零控制信号VZC使其达到低点(即,达到逻辑低水平,诸如大约共用电路)。控制电路160响应于过零控制信号VZC来确定相位控制电压VPC的导通时段TCON的长度,然后响应于相位控制电压VPC的导通时段TCON来确定适于荧光灯106和卤素灯108的目标照明强度,从而产生混合光源100的目标总体照明强度LTOTAL
备选的,过零检测电路164可提供一些滞后,这样当过零控制信号VZC低(即,在相位控制电压VPC的幅度上升到第一幅度VTH-ZC1之上之前)时,过零阈值VTH-ZC具有第一幅度VTH-ZC1,以及当过零控制信号VZC高(即,在相位控制电压VPC的幅度上升到第一幅度VTH-ZC1之上之后以及在相位控制电压VPC的幅度下降到第二幅度VTH-ZC2之下之前),过零阈值VTH-ZC具有第二幅度VTH-ZC2。由于当双向半导体开关105B在每半周期非导通时,调光开关104(从而混合光源100)的电源105D传导充电电流ICHRG,会产生跨越混合光源100输入端子110A、110B的电压,从而此时也跨越通过零检测电路164。当调光开关104的双向半导体开关105B非导通(例如,大约70V)时,过零阈值VTH-ZC的第一幅度VTH-ZC1的大小大于跨越混合光源100输入端子110A、110B产生的电压的幅度大小。因此,当双向半导体开关105B呈现导通性时,过零检测电路164将仅仅驱动过零控制信号VZC使其达到高点。过零阈值VTH-ZC的第二幅度具有接近零伏的大小(例如,大约20V),这样过零检测电路164驱动过零控制信号VZC使其达到在半周期终端附近(即,当双向半导体开关105B呈现非导通性时)的低点。
低效光源电路150包括卤素灯驱动电路152,其接收整流电压VRECT且控制输送到卤素灯108的功率量。低效光源电路150耦联在整流电压VRECT和整流器共用连接之间(即,跨越前置电路130的输出)。控制电路160可操作成控制卤素灯108的强度使其达到相应于混合光源100目标总体照明强度LTOTAL当前值的目标卤素灯照明强度,例如达到如图4B中所示的目标卤素灯照明强度。具体的,卤素灯驱动电路152可操作成对跨越卤素灯108提供的卤素灯电压VHAL进行脉宽调制。
高效光源电路140包括用于接收整流电压VRECT和用于驱动荧光灯106的荧光灯驱动电路(例如,可调光的镇流器电路142)。具体的,整流电压VRECT通过二极管D144耦联到总线电容器CBUS以便产生跨越总线电容器CBUS的基本直流的总线电压VBUS。总线电容器CBUS的负极端子耦联到共用的直流整流器。镇流器电路142包括例如反相电路145的功率变换器,用于将直流总线电压VBUS变换到高频方波电压VSQ。高频方波电压VSQ以操作频率fOP(以及操作阶段TOP=1/fOP)为特征。镇流器电路142还包括例如“对称型”谐振储能电路146的输出电路,用于过滤方波电压VSQ以便产生基本正弦高频交流电压VSIN,其耦联到荧光灯106的电极。反相电路145经由检测电阻器RSENSE耦联到直流总线电容器CBUS的负极输出。响应于反相电路145操作过程中流过总线电容器CBUS的反相电流IINV而在检测电阻器RSENSE之间(即跨越检测电阻器RSENSE)产生检测电压VSENSE(其对照于如图5中所示的电路共用连接)。检测电阻器RSENSE耦联在整流器直流共用连接和电路共用连接之间,并且具有例如1Ω的电阻。
高效灯光源电路140还包括测量电路148,其包括灯电压测量电路148A和灯电流测量电路148B。灯电压测量电路148A将灯电压控制信号VLAMP_VLT提供给控制电路160,以及灯电流测量电路148B将灯电流控制信号VLAMP_CUR提供给控制电路160。测量电路148响应于反相电路145和谐振储能电路146,这样灯电压控制信号VLAMP_VLT代表在荧光灯106电极之间测量的灯电压VLAMP的幅度,而灯电流控制信号VLAMP_CUR代表流过荧光灯106的灯电流ILAMP的幅度。测量电路148在共同转让、共同待批的美国专利申请Attorney Docket No.08-21691-P2中有更详细地描述,其与本申请同日提交,标题为“MEASUREMENT CIRCUIT FOR AN ELECTRONIC BALLAST”,其全部内容结合于此作为参考。
控制电路160可操作成控制镇流器电路140的反相电路145,以便将荧光灯106的强度控制到相应于混合光源100目标总体照明强度LTOTAL当前值的目标荧光灯照明强度,例如达到如图4B中所示的目标荧光灯照明强度。控制电路160确定适于荧光灯106的相应于目标荧光灯照明强度的目标灯电流ITARGET。然后控制电路160响应于跨越检测电阻器RSENSE产生的检测电压VSENSE、来自过零检测电路164的过零控制信号VZC、灯电压控制信号VLAMP_VLT、以及灯电流控制信号VLAMP_CUR来控制反相电路145的操作,以便控制灯电流ILAMP使其朝向目标灯电流ITARGET改变。控制电路160控制流过反相电路145的反相电流IINV积分的峰值,以便间接控制高频方波电压VSQ的操作频率fOP,从而将荧光灯106的强度控制到目标荧光灯照明强度。
图6是更详细示出反相电路145和谐振储能电路146的简化示意图。如图5中所示,反相电路145、总线电容器CBUS、以及检测电阻器RSENSE形成推拉式变换器。但是本发明并不限于仅仅具有推拉式变换器的镇流器电路。反相电路145包括具有中心抽头初级绕组的主变压器210,初级绕组耦联在反相电路145的输出之间。在主变压器210的初级绕组之间(即跨越初级绕组)产生反相电路145的高频方波电压VSQ。主变压器210初级绕组的中心抽头耦联到直流总线电压VBUS
反相电路145还包括例如场效应晶体管(FET)Q220、Q230的第一和第二半导体开关,上述开关耦联在主变压器210的初级绕组终端和共用电路之间。场效应晶体管Q220、Q230具有控制输入(即,门),其分别耦联到第一和第二门驱动电路222、232,以便使得场效应晶体管呈现导通性和非导通性。门驱动电路222、232分别接收来自控制电路160的第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1和VDRV_FET2。门驱动电路222、232还电耦联到各自的驱动绕组224、234,驱动绕组224、234磁性耦合到主变压器210的初级绕组。
由于门驱动电路222、232可操作成响应于从控制电路160和主变压器210接收到的控制信号来控制场效应晶体管Q220、Q230的操作,因此镇流器电路140的推拉式变换器表现出部分的自振荡性能。具体的,门驱动电路222、232可操作成响应于来自主变压器210的驱动绕组224、234的控制信号来开启场效应晶体管Q220、Q230(即,呈现导通性),以及响应于来自控制电路160的控制信号(即,第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1和VDRV_FET2)来关闭场效应晶体管Q220、Q230(即,呈现非导通性)。场效应晶体管Q220、Q230可在交替基础上呈现导通性,即,当第二场效应晶体管Q230导通时,第一场效应晶体管Q220非导通,以及反之亦然。
当第一场效应晶体管Q220导通时,连接到第一场效应晶体管Q220的初级绕组终端电耦联到共用电路。因此,在主变压器210的一半初级绕组之间产生直流总线电压VBUS,这样在反相电路145输出(即,跨越主变压器210的初级绕组)处的高频方波电压VSQ具有大约2倍于总线电压(即,2·VBUS)的幅度,具有如图6所示的从节点B到节点A的正电压电势。当第二场效应晶体管Q230导通以及第一场效应晶体管Q220非导通时,连接到第二场效应晶体管Q230的初级绕组终端电耦联到共用电路。在反相电路145输出处的高频方波电压VSQ具有与第一场效应晶体管Q220导通时相反的极性(即,现在从节点A到节点B为正电压电势)。因此,高频方波电压VSQ具有2倍于总线电压VBUS的幅度,其在反相电路145的操作频率下改变极性。
如图6中所示,主变压器210的驱动绕组224、234也耦联到电源162,这样电源可操作成通过在镇流器电路140的常规操作过程中从驱动绕组吸引电流来吸引用于产生第一和第二直流供电电压VCC1和VCC2的电流。当混合光源100首先上电时,电源162从前置电路130的输出吸引电流通过高阻抗(例如,大约50kΩ)路径来产生未稳压的供电电压VUNREG。直到未稳压的供电电压VUNREG的幅度增加到预定水平(例如,12V)以便允许电源吸引少量的电流来在混合光源100的启动过程中正确充电,电源162才会产生第一直流供电电压VCC1。在镇流器电路140的常规操作过程中(即,当反相电路145常规操作时),电源162吸引电流以便产生未稳压的供电电压VUNREG以及来自反相电路145的驱动绕组224,234的第一和第二直流供电电压VCC1、VCC2。在常规操作过程中,未稳压的供电电压VUNREG具有大约15V的峰值电压和大约3V的脉动电压。
将高频方波电压VSQ提供给谐振储能电路146,其从反相电路145吸引储能电流ITANK。谐振储能电路146包括“分体式”谐振感应器240,其具有磁性耦联到一起的第一和第二绕组。第一绕组在反相电路145的输出处直接电耦联到节点A,而第二绕组在反相电路145的输出处直接电耦联到节点B。“分体式”谐振电容器(即,两个电容器C250A、C250B的串联结合)耦联在分体式谐振感应器240的第一和第二绕组之间。两个电容器C250A、C250B的结合点耦联到总线电压VBUS,即,耦联到二极管D144、总线电容器CBUS、以及变压器的中心抽头的结合点。分体式谐振感应器240和电容器C250A、C250B操作来过滤高频方波电压VSQ,以便产生用于驱动荧光灯106的基本正弦电压VSIN(在节点X和节点Y之间)。正弦电压VSIN通过直流阻隔电容器C255耦联到荧光灯106,上述防止直流灯的任何特性受到反相器的负面影响。
谐振储能电路146的对称(或分体式)布局将在荧光灯106电极处产生的RFI噪声最小化。分体式谐振感应器240的第一和第二绕组的每一个以耦联在绕组引线之间的寄生电容为特征。这些寄生电容与电容器C250A,C250B一起形成电容分配器,这样由反相电路145的高频方波电压VSQ产生的RFI噪声在谐振储能电路146的输出处削弱,从而改善了混合光源100的RFI性能。
分体式谐振感应器240的第一和第二绕组还磁性耦联到两个灯丝绕组242,其电耦联到荧光灯106的灯丝。在荧光灯106开启之前,荧光灯的灯丝必须被加热以便延长灯的寿命。具体的,在点燃荧光灯106之前的预热模式过程中,将反相电路145的操作频率fOP控制到预热频率fPRE,这样在分体式谐振感应器240的第一和第二绕组之间产生的电压幅度基本大于在电容器C250A、C250B之间产生的电压幅度。因此在此时,灯丝绕组242将灯丝电压提供给荧光灯106的灯丝以便加热灯丝。在灯丝被合适加热后,控制反相电路145的操作频率fOP,这样在电容器C250A、C250B之间的电压幅度增加,直到荧光灯106被点燃以及灯电流ILAMP开始流动通过灯为止。
测量电路148电耦联到第一辅助绕组260(其磁性耦联到主变压器210的初级绕组)以及电耦联到第二辅助绕组262(其磁性耦联到分体式谐振感应器240的第一和第二绕组)。跨越第一辅助绕组260(即在其间)产生的电压代表反相电路145的高频方波电压VSQ的幅度,而跨越第二辅助绕组262(即在其间)产生的电压代表跨越分体式谐振感应器240的第一和第二绕组的电压的幅度。由于灯电压VLAMP的幅度大致等于高频方波电压VSQ和跨越分体式谐振感应器240的第一和第二绕组的电压总和,因此测量电路148可操作成响应于跨越第一和第二辅助绕组260、262的电压来产生灯电压控制信号VLAMP_VLT
由谐振储能电路146产生的高频正弦电压VSIN经由电流变压器270耦联到荧光灯106的电极。具体的,电流变压器270具有两个初级绕组,两个初级绕组以串联方式与荧光灯106的每个电极耦联。电流变压器270还具有两个次级绕组270A、270B,两个次级绕组磁性耦联到两个初级绕组,以及电耦联到测量电路148。测量电路148可操作成响应于电流变压器270的次级绕组270A、270B产生的电流来产生灯电流ILAMP控制信号。
图7是更详细示出门驱动电路222、232的推拉式变换器(即反相电路145、总线电容器CBUS、以及检测电阻器RSENSE)的简化示意图。图8是示出在镇流器电路140的常规操作过程中推拉式变换器操作的波形的简化图。
如上所述,第一和第二场效应晶体管Q220、Q230分别响应于由主变压器210的第一和第二驱动绕组224、234提供的控制信号而呈现导通性。第一和第二门驱动电路222、232可操作成分别响应于由控制电路160产生的第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2来使得场效应晶体管Q220、Q230呈现非导通性。控制电路160驱动第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2使其同时升高和降低,这样第一和第二场效应晶体管驱动信号是相同的。因此,场效应晶体管Q220、Q230同时为非导通性的,但是在交替的基础上可为导通性的,这样在合适的操作频率fOP下产生方波电压。
当第二场效应晶体管Q230呈导通性时,储能电流ITANK流动通过主变压器210的初级绕组的第一半,且流动到谐振储能电路146(即,从总线电容器CBUS流动到节点A,如图7中所示)。同时,电流IINV2(其具有相同于储能电流幅度的幅度)流动通过初级绕组的第二半(如图7中所示)。类似的,当第一场效应晶体管Q220呈导通性时,储能电流ITANK流动通过主变压器210的初级绕组的第二半,以及电流IINV1(其具有相同于储能电流幅度的幅度)流动通过初级绕组的第一半。因此,反相电流IINV具有的幅度等于储能电流ITANK幅度的大约2倍。
当第一场效应晶体管Q220呈导通性时,高频方波电压VSQ的幅度大约是从节点B到节点A测量的总线电压VBUS的两倍。如前所述,储能电流ITANK流动通过主变压器210的初级绕组的第二半,以及电流IINV1流动通过初级绕组的第一半。检测电压VSENSE在检测电阻器RSENSE之间产生,并且代表反相电流IINV的幅度。应该注意的是,当反相电流IINV在图7所示的反相电流IINV的方向上流动通过检测电阻器RSENSE时,检测电压VSENSE是负电压。控制电路160可操作成响应于检测电压VSENSE的积分达到阈值电压而关闭第一场效应晶体管Q220。控制电路160和积分控制信号VINT的操作在共同转让的美国专利申请Attorney DocketNo.08-21690-P2中有更详细地描述,其标题为“ELECTRONIC DIMMING BALLAST HAVING PARTIALLY SELF-OSCILLATING INVERTER CIRCUIT”,其全部内容结合与此作为参考。
为了关闭第一场效应晶体管Q220,控制电路160驱动第一场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1使其达到高点(即,达到大约第一直流供电电压VCC1)。因此,NPN双极连结式晶体管Q320变为导通性的,以及传导电流通过PNP双极连结式晶体管Q322的基极。晶体管Q322变为导通性的,使得第一场效应晶体管Q220的门朝向共用电路下拉,这样第一场效应晶体管Q220呈现非导通性。在第一场效应晶体管Q220呈现非导通性之后,反相电流IINV继续流动并且对第一场效应晶体管Q220的漏电容充电。高频方波电压VSQ改变极性,这样高频方波电压VSQ的幅度大约是从节点A到节点B测量的总线电压VBUS的两倍,以及储能电流ITANK传导通过主变压器210初级绕组的第一半。最终,对第一场效应晶体管Q220的漏电容充电使其达到共用电路处于大于主变压器节点B的更大幅度的程度,此时第二场效应晶体管Q230的体二极管开始导通,这样检测电压VSENSE暂时为正电压。
控制电路160驱动第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET2使其达到低点使得第二场效应晶体管Q230在经历“空载时间”后变为导通性的,此时第二场效应晶体管Q230的体二极管开始导通,因此在第二场效应晶体管Q230的两端之间基本没有生成电压(即,仅存在“二极管压降”或大约0.5-0.7V的压降)。控制电路160在驱动第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2使其达到高点之后以及在控制电路160驱动第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2使其达到低点以便使得第二场效应晶体管Q230导通同时在第二场效应晶体管的两端之间基本不生成电压(即,在空载时间内)之前等待空载时间段TD(例如,大约0.5μsec)。主变压器210的励磁电流提供附加电流,以便对场效应晶体管Q220的漏电容充电,从而确保在空载时间内发生切换转换。
具体的,响应于驱动第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2使其达到低点之后由主变压器210的第二驱动绕组234提供的控制信号来使得第二场效应晶体管Q230呈现导通性。第二驱动绕组234磁性耦联到主变压器210的初级绕组,这样第二驱动绕组234可操作成当方波电压VSQ具有从节点A到节点B的正电压电势时,通过二极管D334将电流传导入第二门驱动电路232。因此,当由控制电路160驱动第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2使其达到低点时,第二驱动绕组234传导电流通过二极管D334和电阻器R335、R336、R337,以及使得NPN双极连结式晶体管Q333呈现导通性,因此使得第二场效应晶体管Q230呈现导通性。电阻器R335、R336、R337分别具有例如50Ω、1.5kΩ和33kΩ的电阻。稳压二极管Z338具有例如15V的击穿电压,并且耦联到晶体管Q332、Q333以便防止在晶体管Q332、Q333基极处的电压超过大约15V。
由于方波电压VSQ具有从节点A到节点B的正电压,第二场效应晶体管Q230的体二极管最终变为非导通性的。电流IINV2流动通过初级绕组的第二半并且流动通过第二场效应晶体管Q230的漏源连接。因此如图8中所示,检测电压VSENSE的极性从正变到负。当积分控制信号VINT达到电压阈值VTH时,控制电路160再次使得场效应晶体管Q220、Q230呈现非导通性。类似于第一门驱动电路222的操作,第二场效应晶体管Q230的门则响应于第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET2下拉通过两个晶体管Q330、Q332。在第二场效应晶体管Q230变为非导通性之后,储能电流ITANK以及主变压器210的励磁电流对第二场效应晶体管Q230的漏极电容充电,因此方波电压VSQ改变极性。当驱动第一场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1使其达到低点时,第一驱动绕组224传导电流通过二极管D324和电阻器R325、R326、R327(例如分别具有50Ω、1.5kΩ和33kΩ的电阻)。这样,NPN双极连结式晶体管Q323呈现导通性,因此第一场效应晶体管Q220变为导通性。推拉式变换器响应于来自控制电路160以及第一和第二驱动绕组224、234的第一和第二驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2继续以部分自振荡模式操作。
在镇流器100启动过程中,控制电路160可操作成使得电流路径能够传导启动电流ISTRT通过第二门驱动电路232的电阻器R336、R337。响应于启动电流ISTRT,第二场效应晶体管Q230呈现导通性以及反相电流IINV1开始流动。第二门驱动电路232包括NPN双极连结式晶体管Q340,其可操作成从未调供电电压VUNREG传导启动电流ISTRT通过电阻器R342(例如,具有100Ω的电阻)。晶体管340的基极通过电阻器R344(例如,具有330Ω的电阻)耦联到未调供电电压VUNREG
控制电路160产生FET启用控制信号VDRV_ENBL和反相器启动控制信号VDRV_START,两个信号都提供给反相电路145以便控制启动电流ISTRT。FET启用控制信号VDRV_ENBL通过电阻器R348(例如,具有1kΩ的电阻)耦联到NPN双极连结式晶体管Q346的基极。反相器启动控制信号VDRV_START通过电阻器R350(例如,具有220Ω的电阻)耦联到晶体管Q346的发射器。在启动镇流器100时,反相器启动控制信号VDRV_START由控制电路160驱动使其达到低点。FET启用控制信号VDRV_ENBL是第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2的补充,即当第一和第二场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1、VDRV_FET2低(即,场效应晶体管Q220、Q230导通)时,驱动FET启用控制信号VDRV_ENBL使其达到高点。因此,当在启动过程中驱动反相器启动控制信号VDRV_START使其达到低点以及驱动FET启用控制信号VDRV_ENBL使其达到高点时,晶体管Q340呈现导通性以及传导启动电流ISTRT通过电阻器R336、R337,以及反相电流IINV开始流动。一旦推拉式变换器以上述的部分自振荡模式操作,控制电路160就停用提供启动电流ISTRT的电流路径。
另一NPN晶体管Q352耦联到晶体管Q346的基极,以便在第一场效应晶体管Q220导通时防止晶体管346呈现导通性。晶体管Q352的基极通过电阻器R354(例如,具有10kΩ的电阻)耦联到第一门驱动电路222的电阻器R325、R326和晶体管Q323。因此,如果第一驱动绕组224传导电流通过二极管D324以便使得第一场效应晶体管Q220呈现导通性,则防止晶体管Q340传导启动电流ISTRT
图9是更详细示出具有低效光源电路150的卤素灯驱动电路152的简化示意图。图10是卤素灯驱动电路152的电压波形的简化图。当混合光源100的总体光强度LTOTAL低于跃迁强度LTRAN时,在调光开关104的双向半导体开关105B在每半周期呈现导通性以后,卤素灯驱动电路152控制卤素灯108开启。当混合光源100的总体光强度LTOTAL高于跃迁强度LTRAN时,卤素灯驱动电路152可操作成对跨越卤素灯108(即在其两端之间)提供的卤素灯电压VHAL进行脉宽调制,以便控制输送到卤素灯的功率量。具体的,当混合光源100的总体光强度LTOTAL高于跃迁强度LTRAN时,卤素驱动电路152控制输送到卤素灯108的功率量大于或等于最小的功率水平PMIN
卤素驱动电路152接收来自控制电路160的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL以及卤素频率控制信号VFREQ_HAL。卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL是具有代表目标卤素灯照明强度的占空比的脉宽调制(PWM)信号。如图10所示,卤素灯频率控制信号VFREQ_HAL包括脉冲列,其限定卤素灯驱动电路152操作时的恒定卤素灯驱动电路操作频率fHAL。只要对混合光源100供电,控制电路160就产生卤素频率控制信号VFREQ_HAL
卤素灯驱动电路152利用半导体开关(例如,场效应晶体管Q410)来控制输送到卤素灯108的功率量,其以串联电连接与卤素灯耦联。当场效应晶体管Q410导通时,卤素灯108传导卤素灯电路IHAL。推拉式驱动电路(其包括NPN双极连结式晶体管Q412和PNP双极连结式晶体管Q414)经由电阻器R416(例如,具有10Ω的电阻)将门电压VGT提供给场效应晶体管Q410的门。当门电压VGT的幅度超过FET的特定门电压阈值时,场效应晶体管Q410呈现导通性。稳压二极管Z418耦联在晶体管414的基极和整流器共用连接之间,并且具有例如15V的击穿电压。
卤素灯驱动电路152包括比较器U420以控制场效应晶体管(FET)Q410何时呈现导通性。比较器U420的输出耦联到推拉式驱动电路的晶体管Q412、Q414基极的结合点,并且经由电阻器R422(例如,具有4.7kΩ的电阻)上拉到第二直流供电电压VCC2。将卤素灯计时电压VTIME_HAL提供给比较器U420的反相输入,且卤素灯计时电压VTIME_HAL是一种周期信号,其幅度相对于每个周期中的时间增加,如图10中所示。将卤素灯目标阈值电压VTRGT_HAL提供给比较器U420的非反相输入,且卤素灯目标阈值电压VTRGT_HAL是代表目标卤素灯照明强度的基本直流电压(例如,在从大约0.6V到15V的范围内)。
响应于来自控制电路160的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL来产生卤素目标阈值电压VTRGT_HAL。由于控制电路160对照于电路共用连接以及卤素灯驱动电路152对照于整流器共用连接,因此卤素灯驱动电路152包括用于给电容器C424(例如,具有0.01μF的电容)充电的电流镜电路,这样产生跨越电容器C424的卤素目标阈值电压VTRGT_HAL。来自控制电路160的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL经由电阻器R428(例如,具有33kΩ的电阻)耦联到NPN双极连结式晶体管Q426的发射器。晶体管Q426的基极耦联到给控制电路160供电的第一直流供电电压VCC1。电路镜电路包括两个PNP晶体管Q430、Q432。晶体管Q430连接在晶体管Q426的集电极和第二直流供电电压VCC2之间。
当卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL高(即,大约为第一直流供电电压VCC1)时,晶体管Q426为非导通性的。但是,当驱动卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL使其达到低点(即,大约达到对照于控制电路160的电路共用连接)时,在晶体管Q426和电阻器R428的基极发射器结合点之间提供第一直流供电电压VCC1。晶体管Q426呈现导通性,以及将基本恒定的电流传导通过电阻器R428和电阻器R434(例如,具有33kΩ的电阻)到达整流器共用连接。将具有大约相同于流动通过电阻器R428的电流幅度的电流传导通过电流镜电路的晶体管Q432和电阻器R436(例如,具有100kΩ的电阻)。因此,如图10中所示跨越电容器C424产生基本为直流电压的卤素目标阈值电压VTRGT_HAL
响应于来自控制电路160的卤素频率控制信号VFREQ_HAL产生卤素计时电压VTIME_HAL。电容器C438耦联在比较器U420的反相输入和整流器共用连接之间,并且产生卤素计时电压VTIME_HAL,其幅度相对于时间而增加。由经由电阻器R440的整流电压VRECT对电容器C438充电,这样电容器C438的充电速率随着整流电压幅度的增加而增加,在调光开关104的双向半导体开关105B在每半周期呈现导通性之后,上述允许将相对恒定的功率量输送到卤素灯108。例如,电阻器R440具有220kΩ的电阻以及电容器C438具有560pF的电容,这样在对电容器C438充电时,卤素计时电压VTIME_HAL具有基本恒定的斜率(如图10中所示)。NPN双极连结式晶体管Q442耦联在电容器C438,且响应于卤素频率控制信号VFRED_HAL来周期性地重置卤素计时电压VTIME_HAL。具体的,卤素计时电压VTIME_HAL的幅度被控制到基本低的幅度,例如其幅度控制到低于比较器U420非反相输入处的卤素目标阈值电压VTRGT_HAL的幅度(即,控制到大约0.6V)。
卤素频率控制信号VFREQ_HAL通过二极管D446和电阻器R448(例如,具有33kΩ的电阻)耦联到PNP双极连结式晶体管Q444的基极。晶体管Q444的基极经由电阻器R450(例如,具有33kΩ的电阻)耦联到发射器(其耦联到第一直流供电电压VCC1)。二极管D452耦联在晶体管Q444的集电极和二极管D446与电阻器R448的结合点之间。当卤素频率控制信号VFREQ_HAL高(即,大约为第一直流供电电压VCC1)时,晶体管Q444为非导通性的。但是,当驱动卤素频率控制信号VFREQ_HAL使其达到低点(即,大约达到共用电路)时,晶体管Q444呈现导通性,导致晶体管Q442呈现导通性,如下所述。两个二极管D446、D452形成贝卡钳位以便防止晶体管Q444变得饱和,这样当控制卤素频率控制信号VFREQ_HAL使其再次达到高点时,晶体管Q444快速地变为非导通性的。
晶体管Q442的基极经由二极管D454和电阻器R456(例如,具有33kΩ的电阻)耦联到晶体管Q444的集电极。二极管D458耦联在晶体管Q442的集电极和晶体管Q444的集电极之间。当卤素频率控制信号VFRED_HAL为高以及晶体管Q444呈现非导通性时,晶体管Q444还是非导通性的,从而允许对电容器C438充电。当卤素频率控制信号VFRED_HAL为低以及晶体管Q444呈现导通性时,电流传导通过电阻器R456、二极管D454、以及电阻器R460(例如,具有33kΩ的电阻),此时晶体管Q442呈现导通性,从而允许对电容器C438快速充电(如图10中所示)。当驱动卤素频率控制信号VFRED_HAL使其达到高点之后,电容器C438开始再次充电。两个二极管D454、D458也形成贝卡钳位,以便防止晶体管Q442饱和,以及由此允许晶体管Q442快速呈现非导通性。比较器U420的反相输入经由二极管D462耦联到第二直流供电电压VCC2,以便防止卤素计时电压VTIME_HAL的幅度超过预定电压(例如,高于第二直流供电电压VCC2的二极管压降)。
比较器U420导致推拉式驱动电路在恒定的卤素灯驱动电路操作频率fHAL(由卤素频率控制信号VFREQ_HAL限定)下以及在可变的占空比(取决于卤素目标阈值电压VTRGT_HAL的幅度)下产生门电压VGT。当卤素计时电压VTIME_HAL超过卤素目标阈值电压VTRGT_HAL时,驱动门电压VGT使其达到低点,使得场效应晶体管Q410呈现非导通性。当卤素计时电压VTIME_HAL下降到卤素目标阈值电压VTRGT_HAL以下时,驱动门电压VGT使其达到高点,从而使得场效应晶体管Q410呈现导通性,这样卤素电流IHAL传导通过卤素灯108。当卤素目标阈值电压VTRGT_HAL的幅度和门电压VGT的占空比增加时,卤素灯108的强度增加(反之亦然)。
当半导体开关105B非导通以及由此过零控制信号VZC为低时,低效光源电路150可操作成为调光开关104的电源105D的充电电流ICHRG提供路径。还将过零控制信号VZC提供给卤素灯驱动电路152。具体的,过零控制信号VZC经由电阻器R446(例如,具有33kΩ的电阻)耦联到NPN双极连结式晶体管Q464的基极。晶体管Q464与晶体管Q444并联耦联,其响应于卤素频率控制信号VFREQ_HAL。当相位控制电压VPC具有大约0伏的幅度以及过零控制信号VZC为低时,晶体管Q464呈现导通性,因此卤素计时电压VTIME_HAL的幅度保持在基本低的电压(例如,大约0.6V)。由于卤素计时电压VTIME_HAL的幅度保持在卤素目标阈值电压VTRGT_HAL的幅度以下时,场效应晶体管Q410呈现导通性,从而当半导体开关105B呈现非导通性时,为电源105D的充电电流ICHRG提供流动路径。
如上所述,调光开关104的双向半导体开关105B可以是以逆平行连接的可控硅整流器,诸如三端双向可控硅开关元件或双硅控制的整流器(SCR)。可控硅整流器通常以额定的闭锁电流和额定的维持电流为特征。传导通过可控硅整流器主终端的电流必须超过闭锁电流以便使得可控硅整流器变得完全导通。传导通过可控硅整流器主终端的电流必须保持在维持电流以上以便使得可控硅整流器保持完全导通。
混合光源100的控制电路160控制低效光源电路150,这样低效光源电路提供适于超过半导体开关105B所需要的闭锁电流和维持电流的充足电流流动的路径。为了实现该特征,控制电路160在调光范围内的任意点处都不完全关闭卤素灯108,具体的在高端强度LHE下也不完全关闭卤素灯108,在高端强度LHE下荧光灯106提供混合光源100的总体光强度LTOTAL的大部分。在高端强度LHE下,控制电路160控制卤素目标阈值VTRGT_HAL达到最小阈值,这样将输送到卤素灯108的功率量控制到最低的功率水平PMIN。因此,在半导体开关105B呈现导通性以后,低效光源电路150可操作成传导足够的电流,以确保达到半导体开关105所需要的闭锁电流和维持电流。即使卤素灯108在高端强度LHE下传导一些电流,但是电流的幅度不会大到足以点亮卤素灯的程度。备选的,卤素灯108可产生混合光源100的总体光强度LTOTAL的较大百分比,例如,高达总体光强度的大约50%。
因此,混合光源100(具体的,低效光源电路150)以在交流电源102的每半周期长度中在输入端子110A、110B之间的低阻抗为特征。具体的,在输入端子110A、110B之间的阻抗(即,低效光源电路150的阻抗)具有实质上低的平均幅度,这样吸引通过阻抗的电流没有大到足以在视觉上点亮卤素灯108(当调光开关104的半导体开关105B非导通时)的程度,但是大到足以超过调光开关104中的可控硅整流器的额定闭锁电流或额定维持电流的程度,或者大到足以允许调光开关104的计时电流ITIM或充电电流ICHRG流动。例如,混合光源100在每半周期长度中可提供具有与交流电源102和调光开关104串联的大约1.44kΩ或更小平均幅度的阻抗,这样混合光源100显现出类似调光开关104的10瓦特白炽灯的特性。备选的,混合光源100在每半周期长度中可提供具有与交流电源102和调光开关104串联的大约360Ω或更小平均幅度的阻抗,这样混合光源100显现出类似调光开关104的40瓦特白炽灯的特性。
图11A至图11C是混合光源100的电压波形的简化图,示出当将混合光源100控制到目标总体光强度LTOTAL的不同值时的相位控制电压VPC、卤素电压VHAL、卤素计时电压VTIME_HAL、以及过零控制信号VZC。在图11A中,总体光强度LTOTAL为高端强度LHE,即调光开关104将导通时段TCON控制到最大时段。将输送到卤素灯108的功率量控制到最小功率水平PMIN,这样卤素灯108传导电流以便确保获得半导体开关105B所需要的闭锁电流和维持电流。当过零控制信号VZC为低时,卤素灯108提供适于电源105D的充电电流ICHRG流动的路径,并且在卤素灯存在小的压降。
在图11B中,总体光强度LTOTAL低于高端强度LHE,但是高于跃迁强度LTRAN。此时,输送到卤素灯108的功率量大于最低的功率水平PMIN,这样卤素灯108包括总体光强度LTOTAL的更大百分比。在图11C中,总体光强度LTOTAL低于跃迁强度LTRAN,这样荧光灯106关闭,以及卤素灯108提供混合光源100的总体光强度LTOTAL的全部。例如,卤素目标阈值电压VTRGT_HAL具有大于卤素计时电压VTIME_HAL最大值的幅度,这样卤素电压VHAL不被脉宽调制到跃迁强度LTRAN以下。备选的,卤素灯108也可被脉宽调制到跃迁强度LTRAN以下。
图12A和图12B是由控制电路160周期性(例如,交流电源102的每半周期一次)执行的目标光强度程序500的简化流程图。目标光强度程序500的主要功能是为了测量由调光开关104产生的相位控制电压VPC的导通时段TCON以及为了合适地控制荧光灯106和卤素灯108以便获得混合光源100的目标总体光强度LTOTAL(例如,由图4B中所示绘图限定的那样)。控制电路160使用连续运转的计时器以便测量过零控制信号VZC的上升沿和下降沿之间的时间以及以便计算上升沿和下降沿时间之间的差异,从而来确定相位控制电压VPC的导通时段TCON
目标光强度程序500响应于过零控制信号VZC的上升沿开始于步骤510,该步骤510对相位控制电压VPC升高到过零检测电路162的过零阈值VTH-ZC之上的情形进行信号通知。在步骤512,计时器的当前值立即存储于中央处理记录器A中。控制电路160在步骤514等待过零信号VZC的下降沿,以及在步骤515等待超时的失效。例如,如果交流电源在60Hz下操作的情况下,超时可以是半周期的长度,即大约为8.33毫秒。如果超时在控制电路160在步骤514检测过零信号VZC的上升沿之前于步骤515失效,目标光强度程序500即简单地退出。如果在超时的失效于步骤515之前,当在步骤514检测过零控制信号VZC的上升沿时,控制电路160在步骤516将计时器的当前值存储于中央处理记录器B中。在步骤518,控制电路160通过将存储于中央处理记录器B中的计时器数值减去存储于中央处理记录器A中的计时器数值来确定导通时段TCON的长度。
接着,控制电路160确定经测量的导通时段TCON是否在预定极限内。具体的,在步骤520,如果导通时段TCON大于最大导通时段TMAX,那么在步骤522控制电路160将导通时段TCON设定成等于最大导通时段TMAX。在步骤524,如果导通时段TCON小于最小导通时段TMIN,那么在步骤526控制电路160将导通时段TCON设定成等于最小导通时段TMIN
在步骤528,控制电路160响应于经测量的导通时段TCON来计算连续平均值TAVG。例如,控制电路160可利用下述公式来计算N:1连续平均值TAVG
TAVG=(N·TAVG+TCON)/(N+1)    (公式1)
例如,N可等于31,这样N+1等于32,这样允许容易处理由控制电路160进行的除法计算。在步骤530,控制电路160响应于在步骤528计算得到的连续平均值TAVG来确定目标总体光强度LTOTAL,例如,通过使用查阅数据表。
接着,控制电路160合适地控制高效光源电路140和低效光源电路150来产生混合光源100的期望总体光强度LTOTAL(即,由图4B中所示绘图限定的那样)。
虽然未在图4B中示出,控制电路160利用跃迁强度LTRAN附近的一些滞后来控制期望的总体光强度LTOTAL。具体的,当期望的总体光强度LTOTAL下降到等于跃迁强度LTRAN减去滞后偏移LHYS得到的强度时,荧光灯106关闭,仅控制卤素灯108。为了使得控制电路开启荧光灯106,那么期望的总体光强度LTOTAL必须升高到等于跃迁强度LTRAN加上滞后偏移LHYS得到的强度
参照图12B,在步骤532,控制电路160确定适于荧光灯106的目标灯电流ITARGET,以及在步骤534,控制电路160确定适于卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL的合适占空比,上述将导致混合光源100产生目标总体光强度LTOTAL。在步骤536,如果目标总体光强度LTOTAL大于跃迁强度LTRAN加上滞后偏移LHYS得到的强度,那么在步骤538开启荧光灯106,在步骤540,控制电路160合适地驱动反相电路145以便获得期望的灯电流ITARGET,以及在步骤542,控制电路160产生具有合适占空比的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL。如果在步骤538关闭荧光灯106(即,目标总体光强度LTOTAL刚好跃迁到跃迁强度LTRAN之上),那么在步骤540驱动反相电路145和在步骤542产生卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL之前,在步骤544控制电路160通过对灯进行预热和点燃来开启荧光灯106。在合适地控制荧光灯106和卤素灯108之后,退出目标光强度程序500。
在步骤536,如果目标总体光强度LTOTAL不大于跃迁强度LTRAN加上滞后偏移LHYS得到的强度,而是在步骤546的目标总体光强度LTOTAL小于跃迁强度LTRAN减去滞后偏移LHYS得到的强度,那么控制电路160关闭荧光灯106以及仅仅控制卤素灯108的目标卤素强度。具体的,如果在步骤548开启荧光灯106,那么在步骤550控制电路160关闭荧光灯106。在步骤552,控制电路160产生具有合适占空比的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL,这样卤素灯108提供目标总体光强度LTOTAL的全部,以及退出目标光强度程序500。
在步骤536,如果目标总体光强度LTOTAL不大于跃迁强度LTRAN加上滞后偏移LHYS得到的强度,而是在步骤546下的目标总体光强度LTOTAL不小于跃迁强度LTRAN减去滞后偏移LHYS得到的强度,那么控制电路160处于滞后范围。因此,如果在步骤554不开启荧光灯106,那么在步骤556控制电路160仅仅产生具有合适占空比的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL,以及退出目标光强度程序500。但是,如果在步骤554开启荧光灯106,那么在退出目标光强度程序500之前,在步骤558控制电路160合适地驱动反相电路145,并且在步骤556产生具有合适占空比的卤素灯驱动水平控制信号VDRV_HAL
图13A是示出根据本发明第二实施例的单调功率消耗PHYB相对于混合光源100的光输出的示例性曲线的简化图。图13A还示出现有技术的26瓦特的小型荧光灯的功率消耗PCFL和现有技术的100瓦特白炽灯的功率消耗PINC相对于混合光源100的光输出的示例性曲线图。图13B是示出为了获得图13A中所示单调功率消耗的混合光源100的目标荧光灯照明强度LFL2、目标卤素灯照明强度LHAL2以及目标总体照明强度LTOTAL2(相对于期望的总体照明强度LDESIRED绘制)的简化图。在低于目标跃迁强度LTRAN2(例如,大约48%)时,卤素灯106关闭。当期望的总体照明强度LDESIRED从高端强度LHE下降到低端强度LLE时,混合光源100的功率消耗也一致性地降低,决不会上升。换言之,如果用户控制调光开关104以便使得混合光源100的总体光强度LTOTAL在调光范围内的任意点处下降,混合光源消耗相应的较少能量。
图14是根据本发明第三实施例的混合光源700的简化框图。混合光源700包括具有低压卤素(LVH)灯708(例如,由具有从大约12V到24V范围内幅度的电压供电)的低效光源电路750。低效光源电路750还包括低压卤素灯驱动电路752和耦联在低压卤素灯708和低压卤素驱动电路752之间的低压变压器754。参照图18至图20对低压卤素驱动电路752和低压变压器754进行更详细的描述。混合光源700提供与第一实施例的混合光源100相同的优于现有技术的改进之处。此外,与第一实施例的线压卤素灯108相比,低压卤素灯708通常具有下述特征:寿命更长、具有更小的波形因数、以及提供更小的照明点源从而允许改进光学性质。
图15是根据本发明第四实施例的混合光源800的简化框图。混合光源800包括具有固态光源(诸如LED光源806)的高效光源电路840,以及诸如LED驱动电路842的固态光源驱动电路。LED光源806在LED光源806的调光范围内提供相对恒定的相关色温(类似于荧光灯106)。LED驱动电路842包括功率因数校正(PFC)电路844、LED电流源电路846、以及控制电路860。功率因数校正(PFC)电路844接收整流电压VRECT,并且产生跨越总线电容器CBUS_LED的直流总线电压VBUS_LED(例如,大约40VDC)。功率因数校正电路844包括有源电路,其操作成将混合光源800的功率因数朝向功率因数1来调节。LED电流源电路846接收总线电压VBUS_LED,并且调节传导通过LED光源806的LED输出电流ILED,从而控制LED光源的强度。控制电路860将LED控制信号VLED_CNTL提供给LED电流源电路846,其通过控制LED输出电流ILED的频率和占空比响应于LED控制信号VLED_CNTL来控制LED光源806的光强度。例如,LED电流源电路846可包括LED驱动器集成电路(未示出),例如,由Maxim Integrated Products制备的号为MAX16831的部件。
图16是根据本发明第五实施例的混合光源900的简化框图。混合光源900包括RFI过滤器930A(用于将提供给交流电源102的噪声最小化)以及两个全波整流器930B、930C,两者都接收通过RFI过滤器的相位控制电压VPC。第一整流器930B产生第一整流电压VRECT1,其提供给高效光源电路140,以便点亮荧光灯106。第二整流器930C产生第二整流电压VRECT2,其提供给低效光源电路150,以便点亮卤素灯108。
图17是根据本发明第六实施例的包括混合光源电路1020的混合光源1000的简化框图。混合光源1000包括用于点亮荧光灯106的高效光源电路1040(即,分立光谱光源电路)。如图17所示,低效光源电路750包括低压卤素灯708,以及用于驱动低压卤素灯的低压卤素驱动电路752和低压变压器754(如同图14中所示的本发明第三实施例的那样)。控制电路1060同时控制高效光源电路1040和低效光源电路750的操作,从而控制输送到荧光灯106和卤素灯108的功率量。
高效光源电路1040包括荧光灯驱动电路,其包括电压倍增电路1044、反相电路1045以及谐振储能电路1046。电压倍增电路1044接收相位控制电压VPC并且产生跨越两个串联连接的总线电容器CB1、CB2的总线电压VBUS。在正半周期中,第一总线电容器CB1可操作成通过第一二极管D1充电,而在负半周期中,第二总线电容器CB2可操作成通过第二二极管D2充电。反相电路1045将DC总线电压VBUS变换成高频方波电压VSQ。反相电路1045可包括标准反相电路,例如,包括用于将高频方波电压VSQ朝向总线电压VBUS上拉的第一场效应晶体管(未示出)以及用于将高频方波电压VSQ朝向共用电路下拉的第二场效应晶体管(未示出)。控制电路1060提供场效应晶体管驱动信号VDRV_FET1和VDRV_FET2,以便驱动反相电路1045的两个场效应晶体管。
谐振储能电路1046过滤方波电压VSQ,以便产生基本正弦的高频交流电压VSIN,其耦联到荧光灯106的电极。高效光源电路1040还包括灯电压测量电路1048A(其将代表灯电压VLAMP幅度的灯电压控制信号VLAMP_VLT提供给控制电路1060)以及灯电流测量电路1048B(其将代表灯电流ILAMP幅度的灯电流控制信号ILAMP_CUR提供给控制电路1060)。混合光源1000还包括用于产生直流(DC)供电电压VCC(例如,大约5VDC)的电源1062,以便给控制电路1060供电。例如,电源1062可磁性耦联到谐振槽的谐振指示器(未示出)以便产生直流供电电压VCC
图18是全波整流器930C和低压光源电路750的简化示意图。低压光源电路750包括两个场效应晶体管Q1070、Q1072,它们串联耦联在全波整流器930C的输出端(即,直流终端)以便控制通过卤素灯708的卤素灯电流IHAL的流动。低效光源电路750还包括两个电容器C1074、C1076,它们也串联耦联在全波整流器930C的直流终端。低压变压器754包括自动变压器,其具有耦联在两个场效应晶体管Q1070、Q1072的结合点和两个电容器C1074、C1076的结合点之间的初级绕组,以及耦联在低压卤素灯708两端的辅助绕组。电容器C1074、C1076可具有,例如,大约0.15μF的电容,这样在每一电容器两端之间产生的的电压幅度为交流电源102峰值电压VPEAK幅度的大约一半。
图19是示出低效光源电路750操作的波形的简化图。控制电路1060将卤素灯驱动控制信号VDRV_HAL1、VDRV_HAL2提供给低效光源电路750,以便选择性地使得场效应晶体管Q1070、Q1072呈现导通性,以便传导通过变压器754辅助绕组以及通过卤素灯708的卤素灯电流IHAL。由于低效光源电路750是对照于与控制电路1060的不同电路共用连接,因此低效光源电路包括用于响应于从控制电路接收的卤素驱动控制信号VDRV_HAL1、VDRV_HAL2来驱动场效应晶体管Q1070、Q1072的独立的场效应晶体管驱动电路1078。具体的,独立的场效应晶体管驱动电路1078将门电压VGT1、VGT2分别提供给场效应晶体管Q1070、Q1072的门。门电压VGT1、VGT2都以频率fHAL(例如,大约30kHz)和占空比DCHAL为特征,即与如图19中所示的门电压相同的。门电压VGT1、VGT2相对于彼此为180度的异相位,因此场效应晶体管Q1070、Q1072不会同时呈现导通性(即,占空比必须小于50%)。
当第一场效应晶体管Q1070呈现导通性时,第一电容器C1074以并联与变压器754的初级绕组耦联,这样具有大约等于交流电源102峰值电压VPEAK一半幅度的正电压耦联到变压器初级绕组。当第二场效应晶体管Q1072呈现导通性时,第二电容器C1076以并联与变压器754的初级绕组耦联,这样具有大约等于交流电源102峰值电压VPEAK一半幅度的负电压耦联到变压器初级绕组的两端。因此,在变压器754初级绕组产生初级电压VPRI(如图19中所示),从而导致卤素灯电流流动通过辅助绕组和卤素灯708。当卤素灯708的目标卤素灯照明强度LHAL增加时,控制电路1060使得提供到场效应晶体管Q1070、Q1072的门电压VGT1、VGT2的占空比DCHAL增加,以及当目标卤素灯照明强度LHAL降低时,控制电路1060使得占空比DCHAL降低。
控制电路1060在每半周期中控制提供到场效应晶体管Q1070、Q1072的门电压VGT1、VGT2的占空比DCHAL,以便确保卤素灯708可操作成传导所连接的调光开关104需要传导的合适电流。图20是在两个半周期中提供到场效应晶体管Q1070、Q1072的门电压VGT1、VGT2的占空比DC实例的简化图。当双向半导体开关105B非导通(在每半周期的开始处)时,控制电路1060驱动场效应晶体管Q1070、Q1072,这样低效光源电路750可操作成传导调光开关104的电源105D的充电电流。具体的,控制电路1060将场效应晶体管Q1070、Q1072的占空比控制到第一占空比DC1(例如,大约45-50%),这样如图20所示,当双向半导体开关105B非导通时,低效光源电路750能够传导充电电流。由于当双向半导体开关105B非导通以及电源105D传导充电电流时,跨越混合光源1000(以及因此跨越卤素灯708)的相位控制电压VPC大约为0伏,此时卤素灯708将不会消耗太多的能量。
在每半周期调光开关104的双向半导体开关105B呈现导通性之后,控制电路1060可操作成驱动场效应晶体管Q1070、Q1072,这样低效光源电路750提供适于足够的电流从交流电源102流动通过混合光源1000的路径,以便确保流动通过双向半导体开关的电流幅度超过双向半导体开关的额定维持电流(即,当双向半导体开关是可控硅整流器时)。具体的,控制电路1060将场效应晶体管Q1070、Q1072的占空比控制到第二占空比DC2(例如,大约7-8%的最小占空比,其接近0%的占空比),如图20所示。由于第二占空比DC2小,这样当双向半导体开关105B呈现导通性之后,卤素灯708不消耗大量能量。但是,传导通过低效光源电路750的变压器754初级绕组的以及传导通过双向半导体开关105B的最终电流足够大以便超过双向半导体开关的额定维持电流,从而保持双向半导体开关闭锁。
此外,控制电路1060驱动场效应晶体管Q1070、Q1072,这样当每半周期调光开关104的双向半导体开关105B呈现导通性时,低效光源电路750可操作成提供适于足够的电流从交流电源102流动通过混合光源1000的路径,以便确保流动通过双向半导体开关的电流幅度超过双向半导体开关的额定闭锁电流。具体的,当如图20中所示在调光开关104的双向半导体开关105B呈现导通性之后,控制电路1060在时段TDC(例如,大约2毫秒)中控制占空比DCHAL从第一占空比DC1变化到第二占空比DC2。该占空比DCHAL的渐变速率(而不是占空比的阶跃变化)防止流动通过双向半导体开关105B的电流振铃(即振荡)。例如,RFI过滤器930A会响应于占空比DCHAL的阶跃变化而导致流动通过双向半导体开关105B的电流振铃(这样,在双向半导体开关闭锁之前,流动通过双向半导体开关的电流下降到额定闭锁电流以下)。占空比DCHAL的渐变速率防止振铃,使得低效光源电路750能够传导电流通过双向半导体开关105B,这样在双向半导体开关呈现导通性之后,超过双向半导体开关105B的额定闭锁电流和额定维持电流。
虽然已经参照本发明的具体实施例对本发明进行了描述,但是一些其它变化和变型以及其它用途对于本领域的那些技术人员而言将是显而易见的。因此本发明优选不受到在此具体描述的限制,而是仅仅由所附权利要求限定。

Claims (184)

1.适于接收来自AC电源的功率以及适于产生总体光强度的混合光源,总体光强度控制在从低端强度到高端强度的调光范围内,混合光源包括:
具有分立光谱灯的用于产生总体光强度特定百分比的分立光谱光源电路;
具有连续光谱灯的用于产生总体光强度特定百分比的连续光谱光源电路;以及
控制电路,其耦联到连续光谱光源电路和分立光谱光源电路以便独立控制输送到连续光谱灯和分立光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度在调光范围内变化,当总体光强度在高端强度附近时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比;
其中当总体光强度降低到高端强度以下时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比降低以及由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比增加,当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路可操作成控制分立光谱灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比。
2.根据权利要求1所述的混合光源,其中当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路可操作成关闭分立光谱灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时,连续光谱灯产生混合光源的总体光强度的全部以及混合光源产生连续光谱的光。
3.根据权利要求2所述的混合光源,其中分立光谱灯包括气体放电灯。
4.根据权利要求3所述的混合光源,其中分立光谱光源驱动电路包括用于驱动气体放电灯的镇流器电路。
5.根据权利要求4所述的混合光源,进一步包括:
适于可操作地耦联到交流电源的两个输入端子;以及
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生整流电压的整流器电路。
6.根据权利要求5所述的混合光源,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路输出端之间以便产生总线电压的总线电容器。
7.根据权利要求6所述的混合光源,其中镇流器电路包括用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路、以及用于将高频交流电压耦联到气体放电灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过气体放电灯的灯电流的幅度。
8.根据权利要求5所述的混合光源,其中连续光谱光源电路包括以串联电连接与连续光谱灯耦联的半导体开关,控制电路耦联到半导体开关以便控制输送到连续光谱灯的功率量。
9.根据权利要求8所述的混合光源,其中连续光谱灯包括卤素灯。
10.根据权利要求8所述的混合光源,其中半导体开关和连续光谱灯的串联结合耦联在整流器电路的输出端之间以便接收整流电压。
11.根据权利要求8所述的混合光源,进一步包括:
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第二整流电压的第二整流器电路,半导体开关和连续光谱灯的串联结合耦联在第二整流器电路的输出端之间以便接收第二整流电压。
12.根据权利要求3所述的混合光源,进一步包括:
适于可操作地耦联到交流电源的两个输入端子;以及
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第一整流电压的第一整流器电路;
耦联在整流器电路输出端之间的用于提供总线电压的总线电容器;
用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路;
用于将高频交流电压耦联到气体放电灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过气体放电灯的灯电流的幅度;
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第二整流电压的第二整流器电路;以及
以串联电连接与连续光谱灯耦联的半导体开关,半导体开关和连续光谱灯的串联结合耦联在第二整流器电路的输出端之间以便接收第二整流电压,控制电路耦联到半导体开关以便控制输送到连续光谱灯的功率量。
13.根据权利要求2所述的混合光源,其中控制电路在具有一些滞后的跃迁强度附近开启和关闭分立光谱灯。
14.根据权利要求1所述的混合光源,其中连续光谱光源电路受到控制,这样当总体光强度降低时,混合光源的相关色温降低。
15.根据权利要求14所述的混合光源,其中连续光谱光源电路受到控制,这样当总体光强度降低到跃迁强度以下时,混合光源的相关色温降低。
16.根据权利要求1所述的混合光源,进一步包括:
壳体,分立光谱灯和连续光谱灯位于壳体内。
17.根据权利要求16所述的混合光源,其中壳体是至少部分半透明的。
18.根据权利要求1所述的混合光源,其中连续光谱灯包括低压灯,以及低效光源驱动电路包括低压驱动电路和低压变压器。
19.根据权利要求18所述的混合光源,其中连续光谱灯包括低压卤素灯,以及低效光源驱动电路包括低压卤素灯驱动电路和低压变压器。
20.根据权利要求1所述的混合光源,其中分立光谱灯包括固态光源,以及分立光谱光源驱动电路包括固态光源驱动电路。
21.根据权利要求1所述的混合光源,其中固态光源包括LED光源,以及固态光源驱动电路包括LED驱动电路。
22.用于产生在从低端强度到高端强度的调光范围内的总体光强度的光源照明方法,该方法包括下述步骤:
点亮分立光谱灯以便产生总体光强度的特定百分比;
点亮连续光谱灯以便产生总体光强度的特定百分比;
将分立光谱灯和连续光谱灯固定到共同支撑件上;
独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度在调光范围内变化;
将高效灯和连续光谱灯控制在高端强度附近,这样当总体光强度在高端强度附近时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比;
当总体光强度降低时,由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比降低;
当总体光强度降低时,由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比增加;
当总体光强度低于跃迁强度时关闭分立光谱灯;以及
当总体光强度低于跃迁强度时控制连续光谱灯,这样连续光谱灯产生混合光源的总体光强度的全部以及混合光源产生连续光谱的光。
23.根据权利要求22所述的方法,其中当总体光强度降低到跃迁强度以下时,混合光源的色温降低。
24.根据权利要求17所述的方法,进一步包括步骤:
将分立光谱灯和连续光谱灯一起封装入壳体内。
25.适于接收来自AC电源的功率以及适于产生总体光通量的混合光源,总体光通量控制在从最小光通量到最大光通量的调光范围内,混合光源包括:
具有连续光谱灯的用于产生总体光通量特定百分比的连续光谱光源电路;
具有分立光谱灯的用于产生总体光通量特定百分比的分立光谱光源电路;
控制电路,其耦联到连续光谱光源电路和分立光谱光源电路以便独立控制输送到连续光谱灯和分立光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光通量在从最小光通量到最大光通量的调光范围内变化,当总体光通量在最大光通量附近时,由分立光谱灯产生的总体光通量的百分比大于由连续光谱灯产生的总体光通量的百分比;
其中当总体光通量降低到最大光通量以下时,由分立光谱灯产生的总体光通量的百分比降低以及由连续光谱灯产生的总体光通量的百分比增加,这样由混合光源产生的总体光通量具有适于至少部分调光范围的连续光谱。
26.根据权利要求25所述的混合光源,其中当总体光通量低于跃迁强度时,控制电路关闭分立光谱灯,这样当总体光通量低于跃迁强度时,连续光谱灯产生混合光源的总体光强度的全部以及混合光源产生连续光谱的光。
27.根据权利要求26所述的混合光源,其中当总体光通量高于跃迁强度时,由混合光源产生的总体光通量具有分立光谱。
28.适于接收相位控制电压的可调光混合光源,该混合光源包括:
具有分立光谱灯的分立光谱光源电路;
具有可操作成传导连续光谱灯电流的连续光谱灯的低效光源电路;
过零检测电路,其用于在相位控制电压的每半周期内检测相位控制电压的幅度何时变得大于预定过零阈值电压;以及
控制电路,其耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便响应于过零检测电路来独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光输出在从最小总体强度到最大总体强度的范围内变化,当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路可操作成控制分立光谱灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时由连续光谱灯产生的总体光强度的百分比大于由分立光谱灯产生的总体光强度的百分比;
其中当总体光强度高于跃迁强度时,在相位控制电压的每半周期内相位控制电压的幅度变得大于预定过零阈值电压之后,控制电路控制输送到连续光谱灯的功率量使其大于或等于最小功率水平。
29.根据权利要求28所述的混合光源,其中连续光谱光源电路包括耦联的至少一个半导体,以便控制流动通过连续光谱灯的连续光谱灯电流。
30.根据权利要求29所述的混合光源,其中控制电路控制连续光谱光源电路,以便驱动半导体开关变为具有占空比的导通性以及非导通性,控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其达到最小占空比,这样在相位控制电压的每半周期内在相位控制电压的幅度大于预定过零阈值电压之后,连续光谱灯传导连续光谱灯电流。
31.根据权利要求30所述的混合光源,其中控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其达到大于最小占空比的第二占空比,这样在相位控制电压的每半周期内在相位控制电压的幅度变得大于预定过零阈值电压之前,连续光谱灯传导连续光谱灯电流。
32.根据权利要求31所述的混合光源,其中当过零检测电路检测到相位控制电压的幅度变得大于预定过零阈值电压时,控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其在一时段内从第二占空比变到最小占空比。
33.根据权利要求30所述的混合光源,其中连续光谱灯包括低压卤素灯,以及连续光谱光源驱动电路包括低压卤素灯驱动电路和低压变压器。
34.根据权利要求29所述的混合光源,进一步包括:
适于接收相位控制电压的两个输入端子;
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生总线电压的电压倍增电路,耦联到电压倍增电路的输出端以便接收总线电压的分立光谱光源电路。
35.根据权利要求34所述的混合光源,其中分立光谱灯包括荧光灯,以及分立光谱光源驱动电路包括用于驱动荧光灯的镇流器电路,镇流器电路包括用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
36.根据权利要求34所述的混合光源,进一步包括:
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生整流电压的整流器电路,半导体开关和连续光谱光源电路的连续光谱灯的串联结合耦联在整流器电路的输出端之间以便接收整流电压。
37.根据权利要求28所述的混合光源,其中连续光谱光源电路包括以串联电连接与连续光谱灯耦联的半导体开关,以便控制输送到连续光谱灯的功率量。
38.根据权利要求37所述的混合光源,进一步包括:
适于接收相位控制电压的两个输入端子;
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第一整流电压的第一整流器电路,分立光谱光源电路耦联到第一整流器电路的输出端以便接收第一整流电压。
39.根据权利要求38所述的混合光源,其中镇流器电路包括耦联在第一整流器电路输出端之间以便产生总线电压的总线电容、用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
40.根据权利要求38所述的混合光源,其中半导体开关和连续光谱光源电路的连续光谱灯的串联结合耦联在第一整流器电路的输出端之间以便接收第一整流电压。
41.根据权利要求38所述的混合光源,进一步包括:
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第二整流电压的第二整流器电路,半导体开关和连续光谱光源电路的连续光谱灯的串联结合耦联在第二整流器电路的输出端之间以便接收第二整流电压。
42.根据权利要求37所述的混合光源,其中当相位控制电压的幅度高于预定过零阈值电压时,控制电路可操作成控制连续光谱光源电路的半导体开关以便对在连续光谱灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,从而控制输送到连续光谱灯的功率量。
43.根据权利要求28所述的混合光源,其中连续光谱灯包括卤素灯,以及连续光谱光源驱动电路包括卤素灯驱动电路。
44.根据权利要求28所述的混合光源,其中当相位控制电压小于过零阈值电压时过零检测电路的过零阈值电压具有第一幅度,以及当相位控制电压大于过零阈值电压时过零检测电路的过零阈值电压具有第二幅度,第一幅度大于第二幅度。
45.根据权利要求28所述的混合光源,其中当总体光强度低于跃迁强度时控制电路关闭分立光谱灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时连续光谱灯产生混合光源的总体光强度的全部。
46.适于接收相位控制电压的可调光混合光源,该混合光源包括:
具有分立光谱灯的分立光谱光源电路;
具有可操作成传导连续光谱灯电流的连续光谱灯的连续光谱光源电路;
过零检测电路,其用于检测相位控制电压的幅度何时接近零V;以及
控制电路,其耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便响应于过零检测电路来独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量;
其中控制电路控制连续光谱光源电路,这样当当在混合光源两端之间产生的相位控制电压大约为零伏时,连续光谱灯可操作成传导连续光谱灯电流。
47.根据权利要求46所述的混合光源,其中连续光谱光源电路包括耦联的至少一个半导体,以便控制流动通过连续光谱灯的连续光谱灯电流。
48.根据权利要求47所述的混合光源,进一步包括:
适于接收相位控制电压的两个输入端子;
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生总线电压的电压倍增电路,耦联到电压倍增电路的输出端以便接收总线电压的分立光谱光源电路。
49.根据权利要求48所述的混合光源,其中分立光谱灯包括荧光灯,以及分立光谱光源驱动电路包括用于驱动荧光灯的镇流器电路,镇流器电路包括用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
50.根据权利要求48所述的混合光源,进一步包括:
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生整流电压的整流器电路,半导体开关和连续光谱光源电路的连续光谱灯的串联结合耦联在整流器电路的输出端之间以便接收第二整流电压。
51.根据权利要求47所述的混合光源,其中控制电路控制连续光谱光源电路,以便驱动半导体开关变为具有占空比的导通性以及非导通性,控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其达到最大占空比,这样当在混合光源两端之间产生的相位控制电压的幅度大约为零伏时,连续光谱灯传导连续光谱灯电流。
52.根据权利要求51所述的混合光源,其中连续光谱灯包括低压卤素灯,以及连续光谱光源驱动电路包括低压卤素灯驱动电路和低压变压器。
53.根据权利要求46所述的混合光源,其中连续光谱光源电路包括以串联电连接与连续光谱灯耦联的半导体开关,以便控制输送到连续光谱灯的功率量。
54.根据权利要求53所述的混合光源,进一步包括:
适于接收相位控制电压的两个输入端子;
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第一整流电压的第一整流器电路,分立光谱光源电路耦联到第一整流器电路的输出端以便接收第一整流电压。
55.根据权利要求54所述的混合光源,其中分立光谱灯包括荧光灯,以及分立光谱光源驱动电路包括用于驱动荧光灯的镇流器电路,镇流器电路包括耦联在第一整流器电路的输出端之间用于产生总线电压的总线电容器,以及用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
56.根据权利要求54所述的混合光源,其中半导体开关和连续光谱光源电路的连续光谱灯的串联结合耦联在第一整流器电路的输出端之间以便接收第一整流电压。
57.根据权利要求54所述的混合光源,进一步包括:
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生第二整流电压的第二整流器电路,半导体开关和连续光谱光源电路的连续光谱灯的串联结合耦联在第二整流器电路的输出端之间以便接收第二整流电压。
58.根据权利要求46所述的混合光源,其中连续光谱灯包括低压卤素灯,以及连续光谱光源驱动电路包括卤素灯驱动电路。
59.根据权利要求46所述的混合光源,其中当相位控制电压小于过零阈值电压时过零检测电路的过零阈值电压具有第一幅度,以及当相位控制电压大于过零阈值电压时过零检测电路的过零阈值电压具有第二幅度,第一幅度大于第二幅度。
60.一种接收来自交流电源的照明控制系统,照明控制系统包括:
混合光源,其包括具有分立光谱灯的分立光谱光源电路和具有连续光谱灯的连续光谱光源电路,混合光源适于耦联到交流电源以及适于独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量;
调光开关,其包括适于在交流电源和混合光源之间以串联电连接耦联的可控硅整流器,可控硅整流器可操作成在交流电源每半周期的导通时段呈现导通性,这样混合光源可操作成响应于可控硅整流器的导通时段来控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,可控硅整流器以额定的闭锁电流为特征;
其中混合光源的连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样当可控硅整流器呈现导通性时,电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
61.根据权利要求60所述的照明控制系统,其中混合光源还包括控制电路,其耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量。
62.根据权利要求61所述的照明控制系统,其中连续光谱光源电路包括耦联的至少一个半导体,以便控制流动通过连续光谱灯的连续光谱灯电流。
63.根据权利要求62所述的照明控制系统,其中调光开关还包括电源,其以并联电连接与可控硅整流器耦联,并且可操作成当可控硅整流器非导通时传导充电电流通过混合光源,控制电路可操作成控制连续光谱光源电路,以便驱动半导体开关变为具有占空比的导通性以及非导通性,当调光开关的可控硅整流器非导通时,控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其达到第一占空比,这样连续光谱光源电路传导充电电流。
64.根据权利要求63所述的照明控制系统,其中调光开关的可控硅整流器还以额定维持电流为特征,混合光源的控制电路可操作成在可控硅整流器呈现导通性之后调节连续光谱光源电路的占空比使其达到第二占空比,这样连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定维持电流。
65.根据权利要求64所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其在一时段内从第一占空比变到第二占空比,这样连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
66.根据权利要求62所述的照明控制系统,其中连续光谱灯包括低压卤素灯,以及连续光谱光源电路包括低压卤素灯驱动电路和耦联在低压卤素灯和低压卤素灯驱动电路之间的低压变压器。
67.根据权利要求62所述的照明控制系统,其中混合光源包括适于以串联方式耦联在调光开关和交流电源之间的以及适于在输出端子处产生整流电压的整流器电路,连续光谱光源电路耦联到整流器电路的输出端子以便接收整流电压。
68.根据权利要求60所述的照明控制系统,其中连续光谱光源电路包括以串联电连接与连续光谱灯耦联的半导体开关,以便控制输送到连续光谱灯的功率量。
69.根据权利要求68所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,连续光谱光源电路可操作成对在连续光谱灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
70.根据权利要求69所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,连续光谱光源电路可操作成对在连续光谱灯两端之间提供的电压的占空比进行调节使其从最大占空比变到最小占空比,以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
71.根据权利要求70所述的照明控制系统,其中连续光谱灯包括线压卤素灯,以及连续光谱光源电路包括用于驱动卤素灯的卤素灯驱动电路。
72.一种接收来自交流电源的照明控制系统,照明控制系统包括:
混合光源,其包括具有分立光谱灯的分立光谱光源电路和具有连续光谱灯的连续光谱光源电路,混合光源适于耦联到交流电源以及适于独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量;
调光开关,其包括适于在交流电源和混合光源之间以串联电连接耦联的可控硅整流器,可控硅整流器可操作成在交流电源每半周期的导通时段呈现导通性,这样混合光源可操作成响应于可控硅整流器的导通时段来控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量,可控硅整流器以额定的闭锁电流和额定的维持电流为特征,调光开关还包括电源,其以并联电连接与可控硅整流器耦联,且可操作成当可控硅整流器非导通时传导充电电流通过混合光源;
其中混合光源的连续光谱光源电路可操作成当可控硅整流器非导通时传导充电电流,连续光谱光源电路还可操作成在可控硅整流器呈现导通性以后提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流和额定维持电流。
73.根据权利要求72所述的照明控制系统,其中混合光源还包括控制电路,其耦联到分立光谱光源电路和连续光谱光源电路以便独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量。
74.根据权利要求73所述的照明控制系统,其中连续光谱光源电路包括耦联的至少一个半导体,以便控制流动通过连续光谱灯的连续光谱灯电流。
75.根据权利要求74所述的照明控制系统,其中控制电路控制连续光谱光源电路,以便驱动半导体开关变为具有占空比的导通性以及非导通性,控制电路将连续光谱光源电路的占空比调节成当调光开关的可控硅整流器非导通时使其达到第一占空比,这样连续光谱光源电路传导充电电流,控制电路还将连续光谱光源电路的占空比调节成当可控硅整流器呈现导通性时使其达到第二占空比,这样连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定维持电流。
76.根据权利要求75所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,控制电路调节连续光谱光源电路的占空比使其在一时段内从第一占空比变到第二占空比。这样连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
77.根据权利要求76所述的照明控制系统,其中连续光谱灯包括低压卤素灯,以及连续光谱光源电路包括低压卤素灯驱动电路和耦联在低压卤素灯和低压卤素灯驱动电路之间的低压变压器。
78.根据权利要求73所述的照明控制系统,其中连续光谱光源电路包括以串联电连接与连续光谱灯耦联的半导体开关,以便控制输送到连续光谱灯的功率量。
79.根据权利要求78所述的照明控制系统,其中连续光谱光源电路可操作成对在连续光谱灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,从而控制输送到连续光谱灯的功率量。
80.根据权利要求79所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性以后,控制电路对在连续光谱灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样当调光开关的可控硅整流器呈现导通性以后,电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定维持电流。
81.根据权利要求80所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,控制电路对在连续光谱灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
82.根据权利要求78所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现非导通性时,半导体开关呈现导通性,这样连续光谱灯可操作成传导电源的充电电流。
83.根据权利要求78所述的照明控制系统,其中连续光谱灯包括线压卤素灯,以及连续光谱光源电路包括用于驱动卤素灯的卤素灯驱动电路。
84.根据权利要求73所述的照明控制系统,其中控制电路控制连续光谱光源电路,这样当可控硅整流器在交流电源的每半周期内非导通时,连续光谱光源电路传导调光开关电源的充电电流。
85.根据权利要求84所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,控制电路控制连续光谱光源电路以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
86.根据权利要求85所述的照明控制系统,其中在调光开关的可控硅整流器呈现导通性以后,控制电路控制连续光谱光源电路以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样在可控硅整流器呈现导通性以后电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定维持电流。
87.响应于来自调光开关的相位控制电压的光源照明方法,调光开关在交流电源和光源之间以串联电连接耦联,并且调光开关包括用于产生相位控制电压的可控硅整流器,可控硅整流器以额定闭锁电流为特征,该方法包括下列步骤:
将分立光谱灯和连续光谱灯一起封装在半透明壳体内;
响应于相位控制电压来独立控制输送到分立光谱灯和连续光谱灯的每一个的功率量;以及
传导来自交流电源的足够电流并传导通过调光开关的双向半导体开关和连续光谱灯,以便超过调光开关的可控硅整流器的额定闭锁电流。
88.根据权利要求87所述的方法,还包括下述步骤:
利用至少一个半导体开关来控制流动通过连续光谱灯的连续光谱灯电流的流动;以及
驱动半导体开关使其成为具有占空比的导通性和非导通性。
89.根据权利要求88所述的方法,其中调光开关还包括电源,其以并联电连接与可控硅整流器耦联且可操作成当可控硅整流器非导通时传导充电电流通过混合光源,该方法还包括下述步骤:
当调光开关的可控硅整流器非导通时,调节连续光谱光源电路的占空比使其达到第一占空比,这样连续光谱光源电路传导充电电流。
90.根据权利要求89所述的方法,其中调光开关的可控硅整流器还以额定维持电流为特征,该方法还包括下述步骤:
在可控硅整流器呈现导通性之后调节连续光谱光源电路的占空比使其达到第二占空比,这样连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定维持电流。
91.根据权利要求90所述的方法,还包括下述步骤:
当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,调节连续光谱光源电路的占空比使其在一时段内从第一占空比变到第二占空比,这样连续光谱光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样电流的幅度超过调光开关可控硅整流器的额定闭锁电流。
92.适于接收来自交流电源的功率以及适于产生总体光强度的混合光源,总体光强度控制在从低端强度到高端强度的调光范围内,混合光源包括:
具有高效灯的用于产生总体光强度特定百分比的高效光源电路;
具有低效灯的用于产生总体光强度特定百分比的低效光源电路;以及
控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度在调光范围内变化,当总体光强度在高端强度附近时,由高效灯产生的总体光强度的百分比大于由低效灯产生的总体光强度的百分比;
其中当总体光强度降低到高端强度以下时,由高效灯产生的总体光强度的百分比降低以及由低效灯产生的总体光强度的百分比增加,当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路可操作成关闭高效灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时,低效灯产生混合光源总体光强度的全部。
93.根据权利要求92所述的混合光源,其中高效灯包括气体放电灯。
94.根据权利要求93所述的混合光源,其中高效光源驱动电路包括用于驱动气体放电灯的镇流器电路。
95.根据权利要求94所述的混合光源,进一步包括:
适于可操作地耦联到交流电源的两个输入端子;以及
耦联在输入端子之间的以及在输出处产生整流电压的全波整流器电路。
96.根据权利要求95所述的混合光源,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路输出端子之间的以便产生总线电压的总线电容器。
97.根据权利要求96所述的混合光源,其中镇流器电路包括用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路、以及用于将高频交流电压耦联到气体放电灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过气体放电灯的灯电流的幅度。
98.根据权利要求95所述的混合光源,其中低效光源电路包括以串联电连接与低效灯耦联的半导体开关,半导体开关和整流器电路的串联结合耦联在整流器电路的输出端子之间,控制电路耦联到半导体开关以便控制输送到低效灯的功率量。
99.根据权利要求98所述的混合光源,其中低效灯包括卤素灯。
100.根据权利要求92所述的混合光源,其中低效光源电路受到控制,这样当总体光强度降低时,混合光源的相关色温降低。
101.根据权利要求100所述的混合光源,其中低效光源电路受到控制,这样当总体光强度降低到跃迁强度以下时,混合光源的相关色温降低。
102.根据权利要求92所述的混合光源,进一步包括:
壳体,高效灯和低效灯位于壳体内。
103.根据权利要求102所述的混合光源,其中壳体是至少部分半透明的。
104.根据权利要求92所述的混合光源,其中低效灯包括低压灯,以及低效光源驱动电路包括低压驱动电路和低压变压器。
105.根据权利要求104所述的混合光源,其中低效灯包括低压卤素灯,以及低效光源驱动电路包括低压卤素灯驱动电路和低压变压器。
106.根据权利要求92所述的混合光源,其中高效灯包括LED光源,以及高效光源驱动电路包括LED驱动电路。
107.根据权利要求92所述的混合光源,其中控制电路在具有一些滞后的跃迁强度附近开启和关闭高效灯。
108.用于产生在从低端强度到高端强度的调光范围内的总体光强度的光源照明方法,该方法包括下述步骤:
点亮高效灯以便产生总体光强度的特定百分比;
点亮低效灯以便产生总体光强度的特定百分比;
将高效灯和低效灯一起封装到一壳体中;
独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度在调光范围内变化;
将高效灯和低效灯控制在高端强度附近,这样当总体光强度在高端强度附近时,由高效灯产生的总体光强度的第一百分比大于由低效灯产生的总体光强度的第二百分比;
当总体光强度降低时,由高效灯产生的总体光强度的第一百分比降低;
当总体光强度降低时,由低效灯产生的总体光强度的第二百分比增加;
当总体光强度低于跃迁强度时关闭高效灯;以及
当总体光强度低于跃迁强度时控制低效灯,这样低效灯产生混合光源的总体光强度的全部。
109.根据权利要求108所述的方法,其中当总体光强度降低到跃迁强度以下时,混合光源的色温降低。
110.适于接收来自交流电源的功率的混合光源,混合光源包括:
适于可操作地耦联到交流电源的两个输入端子;
具有高效灯的高效光源电路,高效光源电路从交流电源吸引电流通过输入端子以便为高效灯供电;
具有低效灯的低效光源电路,低效光源电路从交流电源吸引电流通过输入端子以便为低效灯供电;以及
控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光强度从最大总体光强度到最小总体光强度的范围内变化;
其中混合光源的特征在于在交流电源的每半周期长度中在第一和第二端子之间具有低阻抗。
111.根据权利要求110所述的混合光源,其中低效光源电路的贡献在于使得混合光源具有低阻抗特性。
112.根据权利要求111所述的混合光源,进一步包括:
耦联在输入端子之间的以及在输出端子处产生整流电压的全波整流器电路。
113.根据权利要求112所述的混合光源,其中低效光源电路包括以串联电连接与低效灯耦联的半导体开关,半导体开关和整流器电路的串联结合耦联在整流器电路的输出端子之间,控制电路耦联到半导体开关以便控制输送到低效灯的功率量。
114.根据权利要求113所述的混合光源,进一步包括:
过零检测电路,其可操作地耦联在整流器电路的输出端子之间以便检测在混合光源两端之间产生的相位控制电压何时大约为零伏;
其中控制电路可操作成响应于过零检测电路来控制高效灯和低效灯。
115.根据权利要求114所述的混合光源,其中当在混合光源两端之间产生的相位控制电压高于预定的过零阈值电压时,控制电路可操作成控制低效光源电路的半导体开关以便对在低效灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,从而控制输送到低效灯的功率量。
116.根据权利要求115所述的混合光源,其中控制电路响应于过零检测电路来确定混合光源的总体光强度。
117.根据权利要求116所述的混合光源,其中在每半周期内相位控制电压的幅度大于预定过零阈值电压以后,控制电路将输送到低效灯的功率量控制到大于最小的功率水平。
118.根据权利要求117所述的混合光源,其中当混合光源的总体光强度处于最大光强度以及相位控制电压的幅度高于预定过零阈值电压时,控制电路将输送到低效灯的功率量控制到最小的功率水平。
119.根据权利要求114所述的混合光源,其中当在混合光源两端之间产生的相位控制电压低于预定过零阈值电压时,半导体开关呈现导通性。
120.根据权利要求112所述的混合光源,其中高效灯包括荧光灯,以及高效光源驱动电路包括用于驱动荧光灯的镇流器电路。
121.根据权利要求120所述的混合光源,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路的输出端子之间以便产生总线电压的总线电容器、用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
122.根据权利要求110所述的混合光源,其中在第一和第二端子之间的低阻抗在每半周期的长度中具有大约1.44kΩ或更小的平均幅度。
123.根据权利要求122所述的混合光源,其中在第一和第二端子之间的低阻抗在每半周期的长度中具有大约360Ω或更小的平均幅度。
124.适于接收相位控制电压的可调光混合光源,该混合光源包括:
适于接收相位控制电压的两个输入端子;
耦联在输入端子之间的以及在输出端子处产生整流电压的全波整流器电路;
耦联到整流器电路输出端子的以及具有高效灯的高效光源电路;
耦联到整流器电路输出端子的以及具有低效灯的低效光源电路,低效光源电路包括以串联电连接与低效灯耦联的半导体开关,半导体开关和整流器电路的串联结合耦联在整流器电路的输出端子之间;
过零检测电路,其可操作地耦联在输入端子之间用于在相位控制电压的每半周期内检测相位控制电压的幅度何时变得大于预定过零阈值电压;以及
控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便响应于过零检测电路来独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光输出在从最小总体强度到最大总体强度的范围内变化,当总体光强度低于跃迁强度时,控制电路可操作成关闭高效灯,这样当总体光强度低于跃迁强度时低效灯产生混合光源总体光强度的全部,当总体光强度高于跃迁强度时,控制电路可操作成将输送到低效灯的功率量控制到高于最小功率水平;
其中当混合光源的总体光强度处于最大光强度时,控制电路将输送到低效灯的功率量控制到最小功率水平。
125.根据权利要求124所述的混合光源,其中高效灯包括荧光灯,以及高效光源驱动电路包括用于驱动荧光灯的镇流器电路。
126.根据权利要求125所述的混合光源,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路的输出端子之间以便产生总线电压的总线电容器。
127.根据权利要求126所述的混合光源,其中镇流器电路包括用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
128.根据权利要求124所述的混合光源,其中当相位控制电压高于预定的过零阈值电压时,控制电路可操作成控制低效光源电路的半导体开关以便对在低效灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,从而控制输送到低效灯的功率量。
129.根据权利要求124所述的混合光源,其中低效灯包括卤素灯,以及低效光源驱动电路包括卤素灯驱动电路。
130.根据权利要求124所述的混合光源,其中低效灯包括低压卤素灯,以及低效光源驱动电路包括低压卤素灯驱动电路和低压变压器。
131.适于接收相位控制电压的可调光混合光源,该混合光源包括:
适于接收相位控制电压的两个输入端子;
耦联在输入端子之间的以及在输出端子处产生整流电压的全波整流器电路;
耦联到整流器电路输出端子的以及具有高效灯的高效光源电路;
耦联到整流器电路输出端子的以及具有低效灯的低效光源电路,低效光源电路包括以串联电连接与低效灯耦联的半导体开关,半导体开关和整流器电路的串联结合耦联在整流器电路的输出端子之间;
过零检测电路,其可操作地耦联在输入端子之间用于检测相位控制电压的幅度何时大约为零伏;以及
控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便响应于过零检测电路来独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;
其中当在混合光源两端之间产生的相位控制电压大约为零伏时,半导体开关呈现导通性。
132.根据权利要求131所述的混合光源,其中高效灯包括荧光灯,以及高效光源驱动电路包括用于驱动荧光灯的镇流器电路。
133.根据权利要求132所述的混合光源,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路的输出端子之间以便产生总线电压的总线电容器。
134.根据权利要求133所述的混合光源,其中镇流器电路包括用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
135.根据权利要求131所述的混合光源,其中低效灯包括卤素灯,以及低效光源驱动电路包括卤素灯驱动电路。
136.根据权利要求131所述的混合光源,其中低效灯包括低压卤素灯,以及低效光源驱动电路包括低压卤素灯驱动电路和低压变压器。
137.一种接收来自交流电源的照明控制系统,照明控制系统包括:
混合光源,其包括具有高效灯的高效光源电路和具有低效灯的低效光源电路,混合光源适于耦联到交流电源以及适于独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;
调光开关,其包括适于在交流电源和混合光源之间以串联电连接耦联的双向半导体开关,双向半导体开关可操作成在交流电源每半周期的导通时段呈现导通性,这样混合光源可操作成响应于双向半导体开关的导通时段来控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量,调光开关还包括电源,其以并联电连接与双向半导体开关耦联,且可操作成当双向半导体开关非导通时传导充电电流通过混合光源;
其中混合光源的低效光源电路可操作成当双向半导体开关非导通时传导充电电流。
138.根据权利要求137所述的照明控制系统,其中混合光源还包括控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量。
139.根据权利要求138所述的照明控制系统,其中低效光源电路包括以串联电连接与低效灯耦联以便控制输送到低效灯功率量的低效驱动半导体开关。
140.根据权利要求139所述的照明控制系统,其中混合光源包括全波整流器电路,其适于以串联方式耦联在调光开关和交流电源之间以及适于在输出端子处产生整流该,低效驱动半导体开关和整流器电路的串联结合耦联在整流器电路的输出端子之间。
141.根据权利要求140所述的照明控制系统,其中高效灯包括气体放电灯,以及高效光源驱动电路包括用于驱动气体放电灯的镇流器电路,镇流器电路耦联到整流器电路的输出端子以便接收整流电压。
142.根据权利要求141所述的照明控制系统,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路的输出端子之间的以便产生总线电压的总线电容器、用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
143.根据权利要求139所述的照明控制系统,其中当调光开关的双向半导体开关非导通时,低压驱动半导体开关呈现导通性,这样低压灯可操作成传导电源的充电电流。
144.根据权利要求139所述的照明控制系统,其中低效光源电路可操作成对在低效灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,以便控制输送到低效灯的功率量。
145.一种接收来自交流电源的照明控制系统,照明控制系统包括:
混合光源,其包括具有高效灯的高效光源电路和具有低效灯的低效光源电路,混合光源适于耦联到交流电源以及适于独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;
调光开关,其包括适于在交流电源和混合光源之间以串联电连接耦联的可控硅整流器,可控硅整流器可操作成在交流电源每半周期的导通时段呈现导通性,这样混合光源可操作成响应于可控硅整流器的导通时段来控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;
其中混合光源的低效光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样在可控硅整流器呈现导通性之后,电流的幅度超过调光开关的可控硅整流器的额定维持电流。
146.根据权利要求145所述的照明控制系统,其中混合光源还包括控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量。
147.根据权利要求146所述的照明控制系统,其中低效光源电路包括以串联电连接与低效灯耦联以便控制输送到低效灯功率量的半导体开关。
148.根据权利要求147所述的照明控制系统,其中混合光源包括全波整流器电路,其适于以串联方式耦联在调光开关和交流电源之间以及适于在输出端子处产生整流该,半导体开关和整流器电路的串联结合耦联在整流器电路的输出端子之间。
149.根据权利要求148所述的照明控制系统,其中高效灯包括气体放电灯,以及高效光源驱动电路包括用于驱动气体放电灯的镇流器电路,镇流器电路耦联到整流器电路的输出端子以便接收整流电压。
150.根据权利要求149所述的照明控制系统,其中镇流器电路包括耦联在整流器电路的输出端子之间的以便产生总线电压的总线电容器、用于将总线电压变换成高频交流电压的反相电路,以及用于将高频交流电压耦联到荧光灯的谐振储能电路,控制电路耦联到反相电路以便控制传导通过荧光灯的灯电流的幅度。
151.根据权利要求147所述的照明控制系统,其中低效光源电路可操作成对在低效灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,以便控制输送到低效灯的功率量。
152.根据权利要求151所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径之后,低效光源电路可操作成对在低效灯两端之间提供的电压进行脉宽调制,这样当可控硅整流器呈现导通性之后,电流的幅度超过调光开关的可控硅整流器的额定维持电流。
153.根据权利要求152所述的照明控制系统,其中调光开关可操作成将混合光源的总体光强度控制在最小光强度和最大光强度之间;以及
其中当调光开关将混合光源的总体光强度控制到最大光强度以及调光开关的可控硅整流器呈现导通性以便提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径时,低效光源电路可操作成将在低效灯两端之间提供电压的占空比控制到最小占空比,这样当可控硅整流器呈现导通性之后,电流的幅度超过调光开关的可控硅整流器的额定维持电流。
154.根据权利要求145所述的照明控制系统,其中当调光开关的可控硅整流器呈现导通性时,低效灯提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样当可控硅整流器呈现导通性之后,电流的幅度超过调光开关的可控硅整流器的额定维持电流。
155.根据权利要求145所述的照明控制系统,其中混合光源的低效光源电路提供适于足够的电流从交流电源流动通过混合光源的路径,这样当可控硅整流器呈现导通性之后,电流的幅度超过调光开关的可控硅整流器的额定闭锁电流。
156.一种接收来自交流电源的照明控制系统,照明控制系统包括:
混合光源,其包括具有高效灯的高效光源电路和具有低效灯的低效光源电路,混合光源适于耦联到交流电源以及适于独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;
调光开关,其包括适于在交流电源和混合光源之间以串联电连接耦联的双向半导体开关以及以并联电连接与双向半导体开关耦联的计时电路,计时电路可操作成当双向半导体开关非导通时传导电流通过混合光源,双向半导体开关可操作成响应于计时电路在交流电源每半周期的导通时段呈现导通性,这样混合光源可操作成响应于双向半导体开关的导通时段来控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;
其中当双向半导体开关非导通时,混合光源的低效光源电路传导计时电流。
157.响应于来自调光开关的相位控制电压的光源照明方法,调光开关在交流电源和光源之间以串联电连接耦联,并且调光开关包括用于产生相位控制电压的双向半导体开关以及电源,当双向半导体开关非导通时,电源可操作成从交流电源传导充电电流通过光源,该方法包括下列步骤:
将高效灯和低效灯一起封装在半透明壳体内;
响应于相位控制电压来独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;以及
当双向半导体开关非导通时传导充电电流通过低效灯。
158.响应于来自调光开关的相位控制电压的光源照明方法,调光开关在交流电源和光源之间以串联电连接耦联,调光开关包括用于产生相位控制电压的可控硅整流器,可控硅整流器以额定闭锁电流和额定维持电流为特征,该方法包括下列步骤:
将高效灯和低效灯一起封装在半透明壳体内;
响应于相位控制电压来独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量;以及
从交流电源传导足够的电流且传导通过调光开关的双向半导体开关和低效灯以便超过调光开关的可控硅整流器的额定闭锁电流和额定维持电流。
159.可调光的混合灯,该灯包括:
包括至少第一和第二U-形气体填充管的高效灯;
低效灯;
适于所述高效灯和所述低效灯的共同支撑件,所述高效灯的所述第一和第二U-形气体填充管从所述共同支撑件延伸,并且围绕从所述共同支撑件延伸的中心轴线间隔开;
柱,其具有固定到所述共同支撑件的一端,并且与所述共同轴线共轴延伸到所述低效灯;
适于所述高效灯的可调光镇流器电路,所述镇流器电路封装在所述共同支撑件内;
适于所述低效灯的可调光驱动电路,所述驱动电路封装在所述共同支撑件内;以及
耦联到所述镇流器电路和所述驱动电路的控制电路,用于在所述混合灯的调光范围内同时调节所述高效灯和所述低效灯的强度使得所述强度在低端强度和高端强度之间。
160.根据权利要求159所述的混合灯,其中在低于跃迁强度时仅开启所述低效灯,以及在高于所述跃迁强度时仅开启所述高效灯,由此当所述混合灯从所述低端强度调节到所述高端强度时,在开启所述高效灯之前开启所述低效灯。
161.根据权利要求160所述的混合灯,其中在低于所述跃迁强度时,所述混合灯的总体强度的全部从所述低效灯得到,以及在高于所述跃迁强度时,所述混合灯的所述总体强度的更大百分比从所述高效灯得到。
162.根据权利要求161所述的混合灯,其中在所述跃迁强度附近的所述低效灯的受控最大强度小于所述低效灯额定最大强度的大约80%。
163.根据权利要求159所述的混合灯,其中所述高效灯包括环绕所述低效灯的所述柱的三根U-形管。
164.根据权利要求163所述的混合灯,其中所述管的最外侧自由端部大致共平面。
165.根据权利要求159所述的混合灯,其中所述高效灯是紧凑型荧光灯。
166.根据权利要求165所述的混合灯,其中所述低效灯是卤素灯。
167.根据权利要求159所述的混合灯,进一步包括:
从所述共同支撑件延伸且与所述中心轴线同心的旋入式螺口灯座。
168.根据权利要求159所述的混合灯,其中当所述总体光强度朝向所述混合灯的所述低端强度调节时,所述低效灯产生偏向红色的输出光。
169.可调光的混合灯,该灯包括:
高效的可调光灯;
低效的可调光灯;
共用控制装置,其耦联到每一所述可调光灯,并且可操作成同时调节所述可调光灯使其从它们各自的最小强度变化到最大强度,以便在调光范围内控制所述混合灯的总体光强度使得所述强度从低端强度变化到高端强度;
其中当所述总体光强度在低于跃迁强度时仅开启所述低效灯,以及当所述总体光强度在高于所述跃迁强度时仅开启所述高效灯,由此当所述混合灯从所述低端强度调节到所述高端强度时,在开启所述高效灯之前开启所述低效灯。
170.根据权利要求169所述的混合灯,其中在低于所述跃迁强度时,所述混合灯的所述总体强度的全部从所述低效灯得到,以及在高于所述跃迁强度时,所述混合灯的所述总体强度的更大百分比从所述高效灯得到。
171.根据权利要求170所述的混合灯,其中在所述跃迁强度附近的所述低效灯的受控最大强度小于所述低效灯额定最大强度的大约80%。
172.根据权利要求169所述的混合灯,其中所述高效灯是紧凑型荧光灯。
173.根据权利要求172所述的混合灯,其中所述低效灯是卤素灯。
174.根据权利要求169所述的混合灯,其中所述高效灯和所述低效灯由共同支撑件支撑。
175.根据权利要求174所述的混合灯,其中所述高效灯包括环绕所述低效灯的所述管的三根U-形管。
176.根据权利要求174所述的混合灯,进一步包括:
从所述共同支撑件延伸的旋入式螺口灯座。
177.根据权利要求169所述的混合灯,其中当所述总体光强度朝向所述混合灯的所述低端强度调节时,所述低效灯产生偏向红色的输出光。
178.一种照明控制系统,包括:
可调光混合灯,该灯包括高效灯和用于其的可调光镇流器、低效灯和用于其的可调光驱动电路,用于所述高效灯和所述低效灯的共同支撑件,所述高效灯从所述共同支撑件延伸并且围绕从所述共同支撑件延伸的共同中心轴线间隔开,具有固定到所述共同支撑件的一端且与所述共同轴线共轴延伸到所述低效灯的一管,所述镇流器和所述驱动电路支撑在所述共同支撑件内,所述混合灯还包括耦联到所述可调光镇流器和所述驱动电路的控制电路,用于在所述混合灯的调光范围内同时调节所述高效灯和所述低效灯的强度使得所述强度在低端强度和高端强度之间;以及
耦联到所述可调光混合灯的调光开关,所述控制电路响应于所述调光开关的控制来控制适于所述高效灯的所述可调光镇流器以及适于所述低效灯的所述可调光驱动电路,以便同时调节所述高效灯和所述低效灯的各自强度。
179.根据权利要求178所述的照明控制系统,其中当所述总体光强度在低于跃迁强度时仅开启所述低效灯,以及当所述总体光强度在高于所述跃迁强度时仅开启所述高效灯,由此当所述混合灯从所述低端强度调节到所述高端强度时,在开启所述高效灯之前开启所述低效灯。
180.根据权利要求179所述的混合灯,其中在低于所述跃迁强度时,所述混合灯的总体强度的全部从所述低效灯得到,以及在高于所述跃迁强度时,所述混合灯的所述总体强度的大部分从所述高效灯得到。
181.根据权利要求178所述的混合灯,其中所述高效灯是紧凑型荧光灯。
182.根据权利要求181所述的混合灯,其中所述低效灯是卤素灯。
183.一种混合灯的调光过程,包括下述步骤:
紧靠高效灯来定位低效灯;
对高效气体放电灯进行连续调节,使其从第一最小强度变化到第一最大强度;
对所述低效灯进行调节使其从第二最小强度变化到第二最大强度,该第二最大强度低于所述高效灯的所述第一最小强度;以及
同时控制所述高效灯和所述低效灯以便控制所述混合灯的光输出使其从低端强度变化到高端强度,这样当所述混合灯朝向所述低端强度调节时,所述混合灯的所述光输出偏向红色。
184.适于接收来自交流电源功率的混合光源,该混合光源包括:
适于可操作地耦联到交流电源的两个输入端子;
具有高效灯的高效光源电路,高效光源电路从交流电源吸引电流通过输入端子以便为高效灯供电;
低效光源电路具有低效灯,低效光源电路从交流电源吸引电流通过输入端子以便为低效灯供电;以及
控制电路,其耦联到高效光源电路和低效光源电路以便独立控制输送到高效灯和低效灯的每一个的功率量,这样混合光源的总体光输出从最小总体强度到最大总体强度的范围内变化;
其中当总体光强度从最大总体强度降低到最小总体强度时,混合光源具有单调降低的功率消耗。
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