座地卤素灯的电子光/温度控制装置

本发明涉及按照环境光和灯的温度上升控制座地灯的自动/手动 电子控制装置。

目前，带有电子调光器的座地卤素灯已被广泛地采用。该调光器 的基本部件是一个三端双向可控硅开关元件。于是，人们创造出许多 不同的控制电路以配合该三端双向可控硅开关元件。最简单的一个电 路是普通的相位切割控制电路，它包括一个电位计、一个电容器和一 个触发二极管。在中国专利CN94213163.0中已公开了这种类型的控 制电路。

现在许多国家的安全标准己提高到一个很高的水平。欧洲和北 美国家的安全标准已修改到最高的水平。此外，较大功率的座地卤素 灯会使消耗的电力费用增加。因此，包括三端双向可控硅开关元件、 电位计、电容器和触发二极管的整个电路，已被看作“基本电路”， 为了经济和商业的理由，必须增加附加“控制电路”来控制“基本电 路”。

因此，人们已经公开了许多用于控制传统三端双向可控硅开关 元件调光器的控制电路。其中之一为美国专利US4,751,433，该专利 中使用了光电池以使从灯发出的发光能量反比于周围空间的发光强 度。由于该控制置的临界点(动作点)是由制造厂设定，所以用户是不 能重新设定/调节该装置的。另一公开的文献是美国专利 US4,658,129，该专利中采用了光电检测单元，用以响应光的强度发 送出输出电压。该输出电压施加于一个电容器，用以操作一个可控硅 整流器(SCR)，使得灯的通/断能自动控制。但是，这些装置中没有一 个能通过由于座地卤素灯本身所引起的温度上升的安全测试，这种安 全测试是用二层纱布盖在灯罩口上，灯连续工作七小时而不发生火警 事故。因此，上述两个美国专利具有相同的缺点。

简单地说，如果一间房间内置有浅的家具，而天花板为白， 另一间房间内放的是深家具，而天花板是绿时，则用两个相同输 出(例如300瓦)的座地卤素灯分别放置在这二间房内，其产生的环境 亮度是完全不同的。由于“动作点”是由制造厂设定的，而用户自己 则不能再作调节。上述座地卤素灯的自动控制装置，在这两种情况中 会在不适当的时间动作。

本申请人的二个在先中国专利申请，其发明名称为：<座地卤素 灯的防护罩>和<防火座地卤素灯>，作为本发明的现有技术，已经公 开了灯罩口上栅格护罩如何定位，以及如何将热敏开关/热敏元件放 置在带有栅格护罩的座地卤素灯的反光板上。

本发明的目的在于，将所有的上述现有技术改进到一个更完善 的水平，提供一种带有控制装置的座地卤素灯，该控制装置能按照预 定的环境亮度以及灯的预定温升来自动地和手动地控制该座地卤素 灯。因此，这种座地卤素灯可以由用户来调节/设定到任何预定的动 作点，于是该座地卤素灯会在这动作点自动地动作。

为了达到该目的，本发明具有一个这样的装置，它包括二个主 要的电路，一个是传统调光器的典型电路，另一个是用于根据用户的 意图控制该传统调光器的发明电路，该发明电路包括：

(1)直流电源部分，它包括：

整流二极管(D1)，用于将交流电半波整流，

电阻器(R1)，用于将电压降低；

滤波电容器(C1)，用于将整流后的电流滤波，

齐纳二极管(Z1)，用于提供稳定的6伏直流电压给整个发明 的电路；

(2)电子开关部分，包括：

集成电路IC(U1D)，用作两个晶体管(Q1/Q2)的反相器，

两个晶体管(Q1/Q2)，用于控制三端双向可控硅开关元件的 通/断，

发光二极管(LED)，用以显示光控制部分和/或温度控制部分 的超限；

(3)光控制部分，包括：

光敏电阻(CdS)，用于检测选定的环境亮度(所谓参照亮 度)，

集成电路IC(U1A)，用于按光敏电阻(CdS)检测的亮度输出信 号电压，

电位计(R2)，用于由用户调节/重新设定光控制部分的动作点；

(4)温度控制部分，包括：

热敏电阻(R5)，用于检测灯的温度上升，

两个集成电路IC(U1C/U1D)，用于将来自热敏电阻(R5)的信 号电平翻转，而控制光控部分的集成电路IC(U1A)，

电位计(R4)，用于用户调节/重新设定温度控制部分的动作点。

本发明另一种形式的电子光/温度控制装置，它也包括一个传 统的电子调光器电路和一个附加的发明的电子电路，该发明的电子电 路包括：

(1)直流电源部分，它包括：

整流二极管(D1)，用于将交流电半波整流，

电阻器(R1)，用于将电压降低，

滤波电容器(C1)，用于将整流后的电流滤波，

齐纳二极管(Z1)，用于提供稳定的6伏直流电压给整个发明 的电子电路；

(2)电子开关部分，包括：

集成电路IC(U1B)，用作两个晶体管(Q5/Q6)的反相器，

两个晶体管(Q5/Q6)，用于控制三端双向可控硅开关元件 4010的通/断；

(3)光控制部分，包括：

光敏电阻(CdS)，用于检测选定的环境亮度，

集成电路IC(U1A)，用于按光敏电阻(CdS)检测的亮度输出信 号电压，

电位计(R2)，用于由用户调节/重新设定光控制部分的动作 点，

发光二极管(LED1)，用于显示光控制部分的超限；

(4)温度控制部分，包括：

晶体管(Q1′)，用于检测灯的温度上升，

两个集成电路IC(U1C/U1D)，用于将来自晶体管(Q1′)的信号电 平翻转，而控制电子开关部分的集成电路IC(U1B)，

电位计(R4)，用于用户调节/重新设定温度控制部分的动作 点，

发光二极管(LED2)，用于显示温度控制部分的超限。

图1为现有座地卤素灯的立体示意图；

图2为本发明的一个实施例的电路图；

图3为本发明的一个实施例的外观示意图；

图4为本发明的一个实施例的光检测系统的部分剖面示意图；

图5为本发明的一个实施例的温度检测系统的部分剖面示意 图；

图6为本发明的一个实施例的控制板的正视图；和

图7为本发明的另一个实施例的电路图。

本发明将结合附图作详细的说明。

图1为现有座地卤素灯的立体示意图，图中的座地卤素灯具有 所有上述现有技术的功能。因此，该灯包括一个正确定位的格栅护罩 G、一个装在反光器RF上的热传感器TS、一个装在灯杆ST上的光 传感器PS和一个装在灯杆上的带有通/断开关的电位计PM。图中装 在灯座LH上的灯管L的功率为300瓦，它的上面放置一个半圆柱形 玻璃罩CG。

下面用一比较表来说明本发明与上述现有技术的差别，从表中 可以看出，即使将现有技术的功能组合在一起，还是达不到本发明的 目的。

                         比较表

图2为本发明的一个实施例的电路图，在该图的右面部分是一 个现有技术的典型电路。因此，灯泡L(300瓦/120伏)、滤波器(L1 和C3)、三端双向可控硅开关元件4010、触发二极管DB3、电容器 C2(0.068微法/250伏)和电位计R8(250K)全部为现有技术的部件， 这里不再作详细的说明。如果这图中的开关SW2扳到手动位置M，则 右面部分的图就成为传统的调光器电路图，而发明电路的发光二极管 LED就不包括在内，但LED仍能向该灯的用户显示由光控制部分和温 度控制部分检测到的情况，即超过用户设定值时LED就发光。

在图2的左面部分，从上面开始是120伏交流电(AC)经开关 SW1，向下通过二极管D1(1N4004)输入，该二极管用作半波整流器， 然后经电阻器R1(15K/2瓦)以降低电压到一个可以接受的电平，再连 接齐纳二极管Z1(6.8伏，1/2瓦)用以保持降低的电压始终为6伏。 该整流后的6伏直流电压然后通过电容器C1(220微法/16伏)进一步 将波形整形平滑。电阻器R1和电器C1的组合也称为滤波器，整形平 滑的直流电压供电路的其他部分使用。上述四个元件(D1、R1、 Z1、C1)组成本发明的直流电源部分。

在图2的中间部分，集成电路IC(U1B)、晶体管 Q1(MPSA42)/Q2(MPSA92)和它们的附件，形成本发明的电子开关部 分。 U1B(4011)起反相器作用，且控制两个晶体管(Q1/Q2)，当该两晶体管 处于截止状态时，电位计R8具有最高的电压电平，则使三端双向可 控硅开关元件(4010)导通。当两晶体管处于导通状态时，电位计R8 的电压电平为最低，而使上述开关元件(4010)断开。发光二极管 LED(TLR105)连接在U1B的输出端，以便在自动(A，AUTO)和手动 (M，MANUAL)二种方式中显示来自光控制部分或温度控制部分的动作 信号。没有该LED的指示时(通常设置于红)，由于用户不知道已经 达到什麽温度，就不能进行手动控制。

本发明的一个实施例的光控制部分包括：一个光敏电阻CdS、 一个集成电路IC(U1A)和一个电位计R2(2K)。请参阅图3和图4， 光传感器PS(即CdS)的位置已清楚示出。在这个实施例中，本发明光 控制系统的功能，设计成如下：该光传感器面向例如另一个灯或天空 的参照物定位，或面向由该灯或天空等照亮的任何物体定位。R2可 由用户调节到任何预定的位置。在正常使用时，由于目标物是暗的或 不够亮，光敏电阻CdS的电阻值就大，因此U1A(4011)的输入处于低 电平，而U1A的输出就处于高电平，于是使电子开关接通。当参照物 足够亮时，该光敏电阻CdS的电阻值就小，因此U1A的输入处于高电 平，而U1A的输出就处于低电平，于是电子开关断开。在正常使用时， 该光传感器必须放置在这样的位置，即只有参照亮度(物)能影响该传 感器。首先，要设定R2，将其调节到最大值位置，然后照亮参照物 且将光传感器对准该参照物，于是稍微调节R2直至光控制部分动作 为止。如果参照物太亮时，R2的微调将无反应。因此，需要另一 物体作为新的参照物，该另一物体被上述参照物照亮。一旦参照物变 暗，该灯会自动地接通。

本发明的一个实施例的温度控制部分包括：一个热敏电阻 R5(SDT1000)、二个集成电路IC(U1C/U1D)、一个电位计R4(10K)和它 们的附件。热传感器(即热敏电阻)的安装已在本申请人的在先中国专 利申请中清楚地公开了。现有技术和本发明之间的差别在于电路图和 功能。在现有技术中，用户不能作重新设定的调节。但在本发明中， 电位计R4可以由用户调节，用以得到不同的动作点，例如130℃、 120℃或110℃等。此外，在现有技术中，20分钟通/断循环会继续 动作，直至用户关灯为止。而在本发明中，当热传感器检测到一个灯 的不安全的温升，灯将保持在断电状态直至用户(用SW1)再开灯为 止。

当电源开关(SW1)首先接通时，因为整个灯是冷的，热敏电阻R5 为大的电阻值。因此U1C(4011)的输入为低电平。于是U1C的输出为 高电平，而U1D(4011)的输出为低电平。当温度上升到动作点时，热 敏电阻R5的电阻值变小，U1C的输入成为足以翻转的高电平。于是 U1C的输出变成低电平，而U1D的输出变为高电平U1D的这样高的输 出电平，通过二极管D3(1N4004)送到U1C的输入端，使U1C继续为 低输出电平。同时，U1D的高输出电平通过二极管D2(1N4004)传送 到U1A的输入端，而使电子开关断开。因此，即使灯的温度再次变低， 由于U1C的输入端现在由U1D的高电平输出来控制，而不是由R5控 制，所以灯保特在断电状态，除非用户将电源开关SW1断开，然后接 通电源开关SW1，再开始一个新的循环。这新的“锁定”功能可彻底 保护灯。当然，如果将二极管D3取消，这温度控制部分能像现有技 术那样动作，即当温度达到动作点时灯断电，当温度冷到再设定点时 灯通电。这“锁定”功能不配备于光控制部分，因为在该部分不存在 安全的问题。

图2中R3、R6、R7和R9的阻值均为10K。D4和D5均为 1N4007。Q1是MPSA42，Q2是MPSA92。

图3为本发明的外观示意图，其中KN为带有通/断开关的调光 器控制旋钮，即图2中的SW1和R8结合在一起。

图4为本发明光检测系统的部分剖面示意图，其中PH为塑料支 架，GL为玻璃，ST为中空灯杆。

图5为本发明温度检测系系统的部分剖面示意图，其中SH为灯 罩。 图6为本发明控制板的正视图，其中英文词AUTO代表自动，MANUAL 代表手动，OFF代表断开，MAX代表最大。

图7为本发明的另一个实施例的电路图。图中的电路和前一个 实施例一样也可分为传统的调光器电路和发明的电子电路二部分，后 者也包括直流电源部分、电子开关部分、光控制部分和温度控制部 分。

图2中的开关SW1和电位计R8结合在一起，SW1控制电源的通 断，R8调节灯的亮度，SW2是一个拨钮式二位开关作选择自动方式 或手动方式之用。图7中采用了双刀三位电源开关(SW1A，SW1B)， 用作选择手动(M，MANUAL)、断开(O，OFF)和自动(A，AUTO)三种方式之 用，其中二个位置是接通电源，一个位置为切断电源，而且开关与调 光电位计分开了。

图7中的直流电源部分与图2中的完全一样，也是由整流二极 管D1(IN4004)、电阻器R1(15K/2瓦)、电容器C1(220微法/16伏) 和齐纳二极管Z1(6.8伏，1/2瓦)组成。

图2中的发光二极管LED在图7中分为二个发光二极管LED1和 LED2，分别显示光控制部分和温度控制部分的工作情况，且在各发 光二极管的支路中加置了放大电流的晶体管Q2′(CS9014C)和 Q3(CS9014C)。

图7中的电子开关部分与图2中的一样，主要也包括一个集成 电路IC(U1B)和二个晶体管Q5(MPSA42)和Q6(MPSA92)。

图7中的光控制部与图2中的相似，主要也包括一个光敏电阻 CdS、一个集成电路IC(U1A)和一个电位计R2′(100K)。

图7中的温度控制部分主要包括二个晶体管Q1′(CS9015C)和 Q4(CS9014C)、一个电位计R4(10K)、一个二极管D2′(1N4148)和二个 集成电路IC(U1C/U1D)。其中Q1′接成二极管使用，代替了图2中的 热敏电阻R5，Q4是增加的，用以放大信号，二极管D2′与图2的二 极管D3一样，用以起“锁定”作用。

图7的电路与图2的电路相比较，除了以晶体Q1′取代热敏电阻 R5和以发光二极管LED1、LED2取代发光二极管LED外，另一差别 在于，在图2中连接在光控制分与温度控制部分之间(U1D的输出端 与U1A的输入端之间)的D2，在图7中已被取消，因此温度控制部分 U1D的输出信号不需经过光控制部分的U1A再输送到电子开关部分 U1B的输入端，而是直接经晶体管Q4放大后输入到U1B。图7电路 其余部分的工作原理均与图2的类似，故不再在此重复。

图7中集成电路U1A、U1B、U1C和U1D的型号为4011，R3、 R6、R7、R9、R11和R14的阻值为10K、R5′、R8′、R10和R12 的阻值为100K，R13为250K，L1的电感量为0.8毫亨，C2′和C3 均为0.1微法/250伏，L为300瓦/120伏的灯泡，DB3为触发二极 管，而4010为三端双向可控硅开关元件。

虽然本发明已结合上述特定的实施例作了说明，但对本技术领 域的普通技术人员来说，很明显可以作出各种改进和变更，而这些改 进和变更均落在所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内。