CN104206019A

CN104206019A - 包括高效光装置的灯

Info

Publication number: CN104206019A
Application number: CN201380016554.4A
Authority: CN
Inventors: Z.巴戈利; G.施米德特; T.达兰伊; J.盖尔盖伊
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-12-10
Also published as: EP2832185A1; WO2013148099A1; US20130257297A1

Abstract

灯的实施例包括具有紧凑型荧光装置和发光二极管装置的光源。该灯能够具有一种电路，其中具有负载元件，其将发光二极管装置与调节对灯的输入功率信号的调光开关的负载要求进行匹配。该电路还能够包括缓冲器元件和传感器组件，其组合准许紧凑型荧光装置和发光二极管装置的选择性点亮。

Description

包括高效光装置的灯

技术领域

本公开的主题涉及灯和照明装置，以及具体来说，涉及包括具有一对高效光装置的光源的灯的实施例。

背景技术

100多年来，白炽灯泡一直是可用的。但是，其它光源作为对白炽灯泡的商业可行备选方案显露头角。例如，高效光装置(例如发光二极管(LED)装置和紧凑型荧光(CFL)装置)部分由于通过高效光输出的能量节省而对灯中的使用是有吸引力的。

一些灯将各种光装置结合到单一单体灯中。这些组件提供不同类型的光输出的有益效果。然而，LED装置常常与某些配置和应用不兼容。例如，LED装置常常无法与调光开关一起工作。对光源进行调光在操作光源时节省能量，并且允许用户将光源的强度调整到预期等级。

发明内容

本公开在一个实施例中描述与调光开关兼容的灯。该灯包括光源，其中具有第一高效光源和第二高效光源。该灯还包括耦合到光源的电路。该电路包括负载元件，其中具有负载值，其准许光源与调光开关的一起操作。该电路还包括：缓冲器组件，响应输入功率信号而存储能量；以及传感器组件，耦合到缓冲器组件。传感器组件响应缓冲器组件的所存储能量等级而改调光源的操作，以激励第一高效光源或第二高效光源。

本公开在一个实施例中还描述一种灯，其包括紧凑型荧光装置、发光二极管装置以及耦合到发光二极管装置的负载元件。负载元件具有负载值，其准许发光二极管与调光开关所调节的输入功率信号一起操作。

本公开在一个实施例中还描述用于灯的电路。该电路包括缓冲器组件以及耦合到缓冲器组件的传感器组件。该电路还包括耦合到传感器组件的驱动电路。驱动电路包括负载元件，其与具有发光二极管装置的光源耦合。负载元件具有负载值，其准许发光二极管与调光开关所调节的输入功率信号一起操作。在一个示例中，传感器组件响应缓冲器组件的所存储能量等级而有选择地点亮发光二极管装置。

通过参照以下结合附图的描述，本公开的其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

现在简要地参照附图，附图包括：

图1示出示范灯的侧视图；

图2示出另一个示范灯的框图；

图3示出又一个示范灯的拓扑的示意布线图；

图4示出供图1、图2和图3中使用的负载元件的示例；以及

图5示出供图1、图2和图3中使用的负载元件的另一个示例。

在适当的情况下，相似参考标号在若干视图中通篇表示相同或对应组件和单元，其不是按规定比例的，除非另加说明。

具体实施方式

广义来说，以下论述集中于具有包括一对高效光源的光源的灯的实施例。该灯与调光开关及相关技术兼容，其改变对灯的输入功率以调整从灯发出的光的特性。在一个实施例中，该灯包括一种电路，其响应输入功率而操作高效光源其中之一或两者。这个电路能够包括负载元件，其将光源与调光开关的负载要求进行匹配。

在一个实现中，光源包括紧凑型荧光(CFL)装置和发光二极管(LED)装置。光源的这个配置提供二合一系统，其发射主要照明(例如通过CFL装置的操作)和辅助照明(例如通过LED装置的操作)。辅助照明生成与夜光或者要求以较低光输出的照明的其它应用一致的光。

该灯的实施例将光源与商业调光开关及相关调光技术的负载要求进行匹配。这个特征允许高效光源响应与调光开关的起动相当的输入(例如电流)的变化而进行操作。例如，这些实施例能够结合具有一个或多个元件的电路，其中一个或多个元件能够将光源的负载调谐成匹配与调光开关一起操作所需的电流。这样，实施例与利用不同类型的调光开关、不同负载电流等的大量应用兼容。电路元件的示例可包括具有固定负载值(例如固定电阻)的一个或多个分立电阻器和/或具有可变负载值(其调整成匹配调光开关的电流要求)的可变元件。

在其它方面，本文所述灯的特征准许光源的光输出(例如光强度)响应调光开关的起动而改变或“调光”。在一个实施例中，该灯能够响应经由调光开关的操作发生的输出功率的变化而有选择地操作高效光源其中之一或两者。这个特征为灯提供调光特性，以及在一个实施例中，该灯提供延伸或“深层”调光，例如光源调节到标称光强度的1%或以下。

下表1和2示出本公开对灯的一个实施例考虑的操作特性。

表1——范围A

表2——范围B

表1和表2示出响应对灯的功率输入(即，输入电压(V))的变化的光输出的变化(即，相对光通量(mV))。光强度的降低与因调光开关的起动而发生的调光一致。在一个示例中，光源可包括CFL装置，其工作在表1中标识为范围A的输入电压的第一范围。光源还能够包括LED装置，其工作在表2中标识为范围B的输入电压的第二范围。

图1示出如上所述响应调光开关的起动而提供各种照明(例如主要和辅助照明)的示范灯100的侧视图。灯100包括具有一个或多个高效光源(又称作“光源”)(例如第一光源102和第二光源104)的光源。光源102、104的示例包括LED装置、CFL装置等。图1所示的CFL光装置只是说明性的。在其它实施例中，它能够是其它类型的光源、例如德克拉（Décor）类型。这些其它光源可具有带各种特性(例如尺寸、形状、颜色等)的外壳(例如球体、A字型或反射体形状)。

照明装置100还包括基座组合件106，其中具有主体108和连接器110，其两者均可包含驱动和控制光源102、104的多种电气元件和电路。连接器110的示例与见于美国住宅和办公驻地的爱迪生类型灯座以及将电力传导到灯100的组件的其它类型的插座和连接器。这些类型的连接器配备灯100以替代例如白炽灯泡、紧凑型荧光灯泡等的现有光生成装置。例如，灯100能够取代照明装置中常用的A系列(例如A-19)白炽灯泡种类的任一个。

灯100的示例还可包括包围光源102、104的壳体。壳体可包括玻璃、塑料或者其它类型的透明、半透明、部分透明或部分半透明材料。壳体可具有反射部分，或者结合反射元件，其光源102、104生成的光定向成离开灯100。

图2示出具有一对高效光源(例如第一光源202和第二光源204)的另一个示范灯200的框图。高效光源202、204的示例的特征在于大约50流明/瓦特或以上的效能。灯200通过外部开关214与电源212(例如交流(AC)电源)耦合，其中外部开关214调节对照明装置200的输入功率。外部开关214的示例能够具有用户接口(例如滑块控件和/或摇杆控件)。在一个示例中，外部开关214包括晶闸管(例如TRIAC)或相似组件和电路，以控制(并且改变)跨输出范围所接收的灯200的光输出。在一个操作期间，外部开关214能够通过采用外部开关214控制输入功率信号保持导通的时间长度，来控制输送给灯200的功率量。

灯200包括与光装置202、204耦合的电路218。电路218的示例能够体现已知为限制例如对荧光灯的电流的镇流器电路的全部或部分。镇流器电路可结合图2所示组件的全部或部分和/或其它组件以及本文所述组件的组合。如以下更详细论述，电路218的组件能够包括各种分立电气组件(例如电阻器、晶体管、电感器、电容器等)，其驻留在衬底、例如印刷电路板(PCB)、半导体和/或适当衬底上。那些组件能够存在于相同和/或不同衬底上，这取决于例如构造和封装限制。本公开提供图3的电路218的一个示例的详细拓扑。

如图2所示，在一个实施例中，电路218包括多个组件(例如滤波器组件220、电流转换组件222和驱动电路224)。这些组件输入功率信号，以生成一个或多个输出信号，其使光装置202、204生成光。电路218还包括缓冲器组件226以及传感器组件228，其与驱动电路224和缓冲器组件226耦合。传感器组件228监测在或跨缓冲器组件226的能量等级。在一个示例中，传感器组件228与开关组件230耦合，开关组件230又与一个或多个独立驱动电路(例如第一驱动电路232和第二驱动电路234)耦合。驱动电路232、234分别驱动第一光源202和第二光源204。

驱动电路232、234的构造和设计补充相应高效光源202、204以及与其关联的调光操作。在一个实施例中，这些设计能够结合各种组件，以操作CFL装置和LED装置的组合。例如，驱动电路232能够包括组件，其提供升高的电压电平(例如在100伏特或以上的范围之内)，以发起CFL装置的放电管中的电弧，并且此后以较低电压电平继续进行放电的操作。在一个示例中，驱动电路234的配置能够包括驱动LED装置的组件，其是相关照明领域的技术人员将一般公认的LED驱动器电路和/或LED驱动器电路技术。LED驱动器电路还能够在灯200的低电压操作期间提供外部开关的负载。

在电路218的一个实现中，滤波器组件220修改输入功率信号，以生成滤波功率信号。例如，滤波器组件220能够去除和/或最小化电源212所提供的电磁干扰(EMI)和噪声。电流转换组件222将滤波功率信号转换成所转换功率信号。电流转换组件222的示例能够包括AC/DC整流器(或者DC/AC逆变器)，其将滤波功率信号例如从交流(AC)转换成直流(DC)和/或反之。在一个示例中，所转换功率信号对缓冲器组件226进行充电，其中缓冲器组件226响应所转换功率信号而呈现所存储能量等级。

传感器组件228的示例监测所存储能量等级，并且能够改变灯200的操作。所存储能量等级与阈值的偏差能够触发第一光装置202与第二光装置204之间的灯100的操作的变化。在一个示例中，传感器组件228将缓冲器组件226的所存储能量等级与阈值进行比较，以设置开关组件230的位置。如果所存储能量等级超过阈值，则传感器组件228可将开关组件230放置在第一位置，以便将所转换输入功率信号定向到第一驱动电路232，以操作第一光装置202。另一方面，如果能量等级小于或等于阈值，则传感器组件228可将开关组件230放置到第二位置，以便将所转换输入功率信号定向到第二驱动电路234，以操作第二光装置204。

图3是示出示范灯300的拓扑的布线示意图。这个拓扑包括有用并且能够体现设计的各种组件(例如电阻器、电容器、开关、二极管等)。本公开还考虑形成除了附图所示之外的拓扑的组件的其它配置。

在图3的简图中由左至右，滤波器组件320包括串联耦合在一起的电阻器336和电容器338以及并联电感器340。电流转换组件322包括AC/DC整流器，其具有一组二极管(例如第一二极管342、第二二极管344、第三二极管346和第四二极管348)。AC/DC整流器将输入功率信号转换成DC信号。缓冲组件326包括电容器350，其中具有选择成使得电容器350将响应DC信号而保持某个电压(或电荷)的参数(例如电容)。

传感器组件328监测电容器350两端的放电电压。在一个示例中，传感器组件328包括比较器352和多个电阻器(例如电阻器354、356、358和360)。这些组件共同响应电容器350两端的电压而生成具有已知电压分布或波形的开关信号。开关信号起动晶体管362，其能够是独立组件(例如开关组件330)和/或第二驱动电路334的一部分。晶体管362的位置能够确定激励驱动电路332、334的哪一个，和/或光装置302、304的哪一个生成光。

在一个实施例中，驱动电路332、334能够包括对于对应光源302、304生成适当输出信号的组件。在一个示例中，驱动电路332包括操作CFL装置并且此外结合本文所述准许光强度的变化(例如调光)的组件。第二驱动电路334能够包括操作LED装置(并且对其进行调光)的组件。如图3所示，第二驱动电路334能够包括一个或多个晶体管(例如晶体管364、366、368)和二极管370(例如齐纳二极管)。

晶体管362、364、366、368的示例包括双极结晶体管(BJT)以及相关和衍生组件(例如IGBT、FET、MOSFET等)。在一个实施例中，这些装置用来通过停止谐振CFL镇流器电路来改变CFL装置的状态(例如接通和/或关断)。这个特征准许灯(例如灯300)在第一光源302与第二光源304之间切换操作。例如，FET 362依靠电场来控制沟道的导电率，具体来说，栅极端子控制从源极到漏极的电子流。在操作期间，比较器352提供能够感应导电率的栅电压，由此改变第一与第二位置之间的FET 362的操作。例如，当电容器350两端的电压小于或等于阈值时，栅电压使FET 362将所转换功率信号传导到第二驱动电路334，以点亮第二光装置302。

又如图3所示，驱动电路318能够包括负载元件372，其与第二光装置304耦合。负载元件372准许第二光源304与开关元件(例如开关元件214(图2))的一起操作，其中开关元件调节对灯300的输入功率信号。负载元件372能够包括电阻器，其具有基于与第二光源304一起使用的装置的类型来选择的固定负载值(例如电阻)。固定负载值在一个示例中生成适合于常见于调光开关中的TRIAC组件的负载要求的负载。

图4和图5示出与本公开的灯(例如灯100、200、300)一起使用的负载元件400(图4)和负载元件500(图5)的其它配置。图4中，负载元件400能够包括可调装置，例如具有能够设置成匹配关联调光开关所需的负载的可变负载值的可调功率电阻器。可调装置允许在制造之后以及在一直示例中在安装期间对负载元件400进行调谐。图5考虑负载元件500包括特定驱动器电路(其与第二光装置304耦合)的配置。驱动器电路的示例能够包括元件的各种配置，以形成降压转换器、升压转换器和相似功率转换器。这个驱动器电路的输出能够设计成将第二光装置304与关联开关元件的负载要进行匹配所需的适当负载。

鉴于以上所述，本文所述灯的实施例工作于大范围的输入功率，以生成深层调光。本公开考虑灯的构造的变化，例如包括多个光源的构造。例如，虽然图1、图2、图3、图4和图5的示例示出具有单个CFL装置和单个LED装置的实施例，但是本公开还考虑光源包括多个高效光源(例如多个CFL装置和/或多个LED装置)的构造。

本文所使用的、以单数形式所述并且具有数量词“一”、“一个”的元件或功能应当被理解为并不排除多个所述元件或功能的情况，除非明确说明了这种排除情况。此外，要求保护的本发明的“一个实施例”的说法不应当被理解为排除也结合了所述特征的其它实施例的存在。

本书面描述使用示例来公开本发明的实施例，其中包括最佳模式，以及还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。

Claims

1. 一种与调光开关兼容的灯，包括：

光源，包括第一高效光源和第二高效光源；以及

耦合到所述光源的电路，所述电路包括具有准许所述光源与所述调光开关的一起操作的负载值的负载元件、响应输入功率信号而存储能量的缓冲器组件以及耦合到所述缓冲器组件的传感器组件，其中所述传感器组件响应所述缓冲器组件的所存储能量等级而改变所述光源的操作，以激励所述第一高效光源或者所述第二高效光源。

2. 如权利要求1所述的灯，其中，所述光源包括紧凑型荧光装置。

3. 如权利要求1所述的灯，其中，所述光源包括发光二极管装置。

4. 如权利要求1所述的灯，其中，所述光源包括紧凑型荧光装置和发光二极管装置。

5. 如权利要求1所述的灯，其中，所述负载元件具有固定负载值。

6. 如权利要求1所述的灯，其中，所述负载元件具有可变负载值。

7. 如权利要求1所述的灯，其中，所述负载元件包括与所述光源耦合的电阻器。

8. 如权利要求1所述的灯，还包括与所述传感器组件耦合的开关组件，其中所述开关组件具有激励所述第一光源的第一位置以及激励所述第二光源的第二位置。

9. 如权利要求1所述的灯，其中，所述电路包括滤波器组件，以从输入功率信号中去除噪声。

10. 如权利要求1所述的灯，其中，所述缓冲器组件包括电容器。

11. 一种灯，包括：

紧凑型荧光装置；

发光二极管装置；以及

耦合到所述发光二极管装置的负载元件，所述负载元件具有准许所述发光二极管装置与调光开关所调节的输入功率信号的一起操作的负载值。

12. 如权利要求11所述的灯，还包括缓冲器组件以及与所述缓冲器组件耦合的传感器组件，其中所述传感器组件响应所述缓冲器组件的所存储能量等级而有选择地点亮所述紧凑型荧光装置和所述发光二极管装置其中之一。

13. 如权利要求12所述的灯，其中，所述缓冲器组件包括电容器。

14. 如权利要求12所述的灯，还包括与所述传感器组件耦合以及耦合到操作所述紧凑型荧光装置和所述发光二极管装置的驱动电路的开关组件，其中所述传感器组件改变所述开关组件的位置，以点亮所述紧凑型荧光装置和所述发光二极管装置其中之一。

15. 如权利要求11所述的灯，其中，所述负载元件包括具有固定电阻值的电阻器。

16. 一种用于灯的电路，所述电路包括：

缓冲器组件；

传感器组件，耦合到所述缓冲器组件；以及

耦合到所述传感器组件的驱动电路，所述驱动电路包括与包括发光二极管装置的光源耦合的负载元件，所述负载元件具有准许所述发光二极管装置与调光开关所调节的输入功率信号的配置操作的负载值，

其中所述传感器组件响应所述缓冲器组件的所存储能量等级而有选择地点亮所述发光二极管装置。

17. 如权利要求16所述的电路，其中，所述缓冲器组件包括电容器。

18. 如权利要求16所述的电路，其中，所述负载元件包括电阻器。

19. 如权利要求16所述的电路，其中，所述光源还包括紧凑型荧光装置。

20. 如权利要求16所述的电路，其中，所述负载元件具有可变负载值。