专利名称：电气轨道照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气轨道照明系统，特别涉及利用经电轨传送的电力由变换器高频率点亮诸如卤素灯之类灯负载的照明系统。
日本专利No．2770337中揭示的变换器电路作为点亮卤素灯的变换器电路是众所周知的，并且揭示的电路具有
图17所示的结构。在变换器电路中，图12所示用破折线包围的部分作为一个整体提供。变换器电路建于变压器单元A内并且按如图13所示形式与灯负载3连用。如图14所示，电子变压器单元A与借助其上部的电轨连接部分4安装在天花板上的电轨相连。商用AC100伏的交流电压经电轨6送至电子变压器单元A。从电子变压器单元A下部悬挂的灯单元5与诸如卤素灯之类的灯负载3固定在一起。
例如，这种全套照明装置(照明设备)被用于商店橱窗(显示橱窗)照明、显示窗口点亮，并且特别要求与电轨6相连的电子变压器单元A微型化。但是采用上述100伏电轨系统的现有技术存在下列问题。具体而言，如图15所示电路可见，每个电子变压器单元A都包括用于抑制电源反馈噪声的滤波器电路和在施加点亮浪涌时对电路进行保护的保护电路。因此电子变压器单元A的体积较大。
通常采用图16所示的12伏电轨系统，并且其构造使得电子变压器单元A的输出变压器T1的次级侧(输出侧)与电轨6相连，并且多个12伏小型卤素灯经被点亮的灯单元与电轨6相连。在这种情况下，商用AC100伏电压经电子变压器单元A变压为12伏高频电压送至电轨6。
而且在在美国专利5，180，952中提出了一种向电轨系统输电的方法，电压从商用输电电压转换为高频电压以缩小每个单元。
在图14和15所示的AC100伏电轨系统中，电子变压器单元A必须逐个与电轨相连。因此由于连接电轨6的电子变压器单元A尺寸的大小，能够连接预定长度电轨的电子变压器单元A的数量是有限制的。相反，与12伏电轨系统相比，流经电轨6的电流较小，并且AC100伏电轨的优点是电轨6阻抗引起的电压降低小于12伏电轨系统并且不影响照明单元的亮度。
另一方面，在图16的高频12伏电轨系统中，一个电子变压器单元A与多个卤素灯3共享。因此每个卤素灯3仅通过灯单元5与电轨6相连。因此高频12伏电轨系统的优点是可以使整个照明系统微型化。但是，如上所述，电压较低，即只有12伏特，并且流经电轨6的电流9倍于AC100伏电轨系统。因此电轨6阻抗单元的电压降低较大，并且当采用长电轨时，远离电子变压器单元A的灯单元变暗。而且在将灯单元5附着／去除于电轨6时，存在下列问题。由于流经与电轨6的连接零件4电流较大，所以在附着或去除时会产生电弧。
针对现有技术的上述问题提出了本发明。因此本发明的目标是提供一种照明系统，它可以抑制流经电轨的电流，从而在附着或去除灯单元时在连接金属零件与电轨之间不产生电弧。
为了解决上述问题，本发明提供一种照明系统，它包含电源滤波电路，包含与交流电源相连的输入端(并包括保险丝、浪涌吸收器、滤波电容、线路滤波限流器等)；与电源滤波电路输出端相连的整流电路；输出高频电压的变换器，该变换器连接到整流电路的一个输出端并包括通过开关操作对变换器电路控制的开关单元的变换器电路；从变换器电路接收高频输出的灯负载；向灯负载提供电压的电轨。照明系统进一步包含至少包括电压滤波电路的第一单元和向灯负载输出高频电压的第二单元。第一单元插在交流电源与电轨输入端之间。第二单元与电轨相连。提供的第一和第二单元在结构上相互分离。至少一个第二单元与电轨相连。
本申请基于日本专利申请Nos．11-179115、11-179116和11-273310，并且其内容作为参考文献包含在本文中。
图1为按照本发明第一实施例的电源盒和电子变压器单元结构的电路图。
图2为本发明第一实施例中多个电子变压器单元经电轨与电源盒相连的示意图。
图3为本发明第一实施例中多个电子变压器单元经电轨与电源盒相连的电路图。
图4为本发明第一实施例的电源盒输出电压波形示意图。
图5为按照本发明第二实施例的电源盒和电子变压器单元结构的电路图。
图6为本发明第二实施例中多个电子变压器单元经电轨与电源盒相连的示意图。
图7为本发明第二实施例中多个电子变压器单元经电轨与电源盒相连的电路图。
图8为本发明第二实施例的电源盒输出电压波形示意图。
图9为按照本发明第三实施例的电源盒和电子变压器单元结构的电路图。
图10为本发明第三实施例中多个电子变压器单元经电轨与电源盒相连的示意图。
图11为本发明第三实施例中多个电子变压器单元经电轨与电源盒相连的电路图。
图12为普通电子变压器单元内部结构示意图。
图13为普通电子变压器单元外观示意图。
图14为多个普通电子变压器单元与电轨相连的示意图。
图15为解释普通电轨的AC100伏供电系统的电路图。
图16为解释普通电轨的高频12伏供电系统的电路图。
图17为普通电子变压器单元详细结构的电路图。
图18A、18B、18C和18D为表示电源盒与电轨相连状态的示意图，电源盒包括控制电路，用于实现除供电以外的各种功能。
图18E为表示控制电路与电轨相连状态的示意图，控制电路实现除供电以外的各种功能。
图19为按照本发明的照明系统的消除反向并联二极管连接的变换器电路较佳结构的示意图。
图20为具有较佳结构的变换器电路的晶体管和开关的导通／关闭时序示意图。
图21为按照本发明的照明系统的消除反向并联二极管连接的变换器电路另一较佳结构的示意图。
图22为按照本发明的照明系统的消除反向并联二极管连接的变换器电路另一较佳结构的示意图。
图23为按照本发明的照明系统的消除反向并联二极管连接的变换器电路另一较佳结构的示意图。
图24为按照本发明的照明系统电子变压器单元的电源线与负载线以普通方法安装的示意图。
图25A为印刷电路板的安装表面，其上安装了按照本发明的照明系统的电子变压器单元的电路单元。
图25B为印刷电路板的焊接表面，其上安装了按照本发明的照明系统的电子变压器单元的电路单元。
图26为按照本发明的照明系统电子变压器单元的电源线与负载线以普通方法安装的示意图。
图27A、27B、27C、27D和27E为具有多层(4层)的印刷电路板的示意图，其上安装了按照本发明的照明系统的电子变压器单元的电路单元。
以下借助附图描述本发明照明系统的较佳实施例。
(第一实施例)图1为按照本发明第一实施例的照明系统结构的电路图。如图1所示，照明系统包含具有与交流电源AC相连的输入端的电源滤波电路FC、与电源滤波电路FC输出端相连的整流电路DB、输出高频电压的变换器电路1以及从变换器电路3接收高频输出的灯负载3。变换器电路1与整流电路DB的输出端相连并且具有开关单元，通过开关操作经开关单元控制变换器电路1。
按照该第一实施例，照明系统提供有电源盒B1和结构上与电源盒B1隔离的电子变压器单元A1。电源盒B1包括电源滤波电路FC，它包含保险丝F、浪涌吸收器AV1、滤波电容C1和线路滤波限流器FL1。保险丝F和浪涌吸收器AV1作为保护电路工作，用于使电路免遭过电压、过电流等的冲击。滤波电容C1和线路滤波限流器FL1作为高频阻挡滤波器工作，用于防止高频噪声成分漏入AC电源线路。电子变换器单元A1包括二极管桥DB、变换器电路1和输出变压器T1。电源盒B1接收交流电源AC并输出无噪声分量的交流(AC)电压。电子变换器单元A1接收流经电源盒B1的AC电压，随后变换为高频12伏，并向诸如卤素灯之类的灯负载提供高频12伏从而点亮灯负载3。
如图2所示，电源盒B1与电轨6的输入端相连。在对应每个灯负载3的灯单元5内提供电子变压器单元A1。
图3示出了第一实施例的电源盒B1和电子变压器单元A1与电轨6相连的情况。在这种情况下，图4所示经过电源盒B1的AC电压V1提供给电轨6。
在第一实施例的照明系统中，电源盒B1包括电源滤波电路FC，从而如图3所示，与电轨6相连的电源盒B1可以为多个电子变压器单元A1共享。换句话说，可以由一个电源盒B1向多个电子变压器单元A1提供电源。因此每个电子变压器单元A1无需包含一个如图17所示包括保险丝F、浪涌吸收器AV1、滤波电容C1和线路滤波限流器FL1的电源滤波电路FC，并且每个灯单元可以微型化。而且向电轨6输送AC 100伏可以在灯单元附加或去除时解决采用12伏电轨系统的现有技术中电轨电流增大引起的产生电弧问题。
而且电子变压器单元A1在借助连接金属零件固定和连接在电轨上的盒子(外罩)内，从而可以从电轨上自由地去除和附着盒子。在从盒子悬挂下来的灯单元内提供了灯负载。这样，当盒子附着在电轨6上时，立即导通灯负载，而当盒子从电轨6上去除时，立即关闭灯负载。因此无需闪光开关。因此可以缩小照明系统体积并点亮它。
(第二实施例)图5示出了本发明照明系统的另一种结构。
按照第二实施例，照明系统包括电源盒B2，它包括电源滤波电路和二极管桥DB；以及电子变压器单元A2，它包括变换器电路1和输出变压器T1。电源盒B2接收交流电源AC，随后输出全波整流纹波直流(DC)电压。电子变压器单元A2接收纹波DC电压，随后将其转换为高频12伏，并且提供给诸如卤素灯之类的灯负载3。
如图6所示，电源盒B2与电轨6的输入端相连，并且在对应每个灯负载3的灯单元5内提供电子变压器单元A2。
图7示出了多个电子变压器单元A2与电轨6连接的情况。在图7所示的例子中，流经电源盒B2的纹波直流电压V2(参见图8)被送至电轨6。每个电子变压器单元A2无需包括电源滤波电路和二极管桥DB。因此可以实现每个灯单元的微型化。而且由于100伏的纹波直流电压被送至电轨6，所以轨道电流增加。因此可以解决采用12伏电轨系统的现有技术中附加或去除灯单元时产生电弧的问题。
(第三实施例)图9示出了本发明照明系统的另一种结构。
按照第三实施例，照明系统包括电源盒B3，它包括电源滤波电路、二极管桥DB和平滑电容CO；以及电子变压器单元A3，它包括变换器电路1和输出变压器T1。电源盒B3接收交流电源AC，随后输出整流和平滑的DC电压。电子变压器单元A3接收DC电压，随后将其转换为预定的高频电压，并且提供给诸如卤素灯之类的灯负载3。
如图10所示，电源盒B3与电轨6的输入端相连。电子变压器单元A3位于对应每个灯负载3的灯单元5上。在第三实施例中，流经电源盒B3的DC电压V3被送至电轨6。每个电子变压器单元A3无需包括电源滤波电路和二极管桥DB。因此可以实现每个变压器单元的微型化。而且由于140伏的DC电压被送至电轨6，所以解决了采用12伏电轨系统的现有技术中附加或去除灯零件时产生电弧的问题。而且可以连接荧光灯负载的变换器电路，从而实现微型化。
图11示出了与卤素灯的灯单元、串联两个荧光灯负载3a的输出变压器和连接一个荧光灯负载3b的变换器电路相连的电轨实例。用于电源盒B3的整流和平滑电路可以是具有商用交流电源AC的输入功率因子校正功能的斩波器电路。
第一、第二或第三实施例中的电源滤波电路无需具有上述结构，并且可以仅仅包含滤波斩波器或保险丝。电路结构可以是任何形式，只要满足下列条件滤波电路的电源部分与电轨输入部分相连，从而使电源滤波电路的输出电压变为100或200伏特的AC输出、纹波输出或平滑DC输出；共享与电轨连接的灯单元和变压器单元的电源以防止在附加或去除灯单元和变压器单元时产生电弧，从而实现灯单元和变压器单元的微型化。
可以采用低电压和大电流点亮卤素灯、荧光灯或HID灯的灯作为灯负载3。与电轨相连的设备并不局限于上述变换器电路。电轨可以与各种负载并联，例如用于诸如荧光灯和白炽灯之类的放电灯的变换器。
此外，上述实施例中所示的电源盒B1、B2或B3可以包括实现除了与电子变压器单元相连的电源以外的各种控制功能的电路和电源滤波电路。
例如，如图18A所示，这些电源盒B1、B2和B3可以包括用于检测是否有人的传感器50和根据传感器50输出控制电源相位的相位控制电路52。在这种情况下，如图18B所示，输送至电轨的供电电压的相位由共用电源盒内提供的相位控制电路控制，并且提供给与同一电轨相连的多个电子变压器单元。因此一个传感器可以控制块内多个照明单元的变暗或熄灭。
而且如图18C所示，这些电源盒B1、B2和B3可以包括用于检测是否有人存在的传感器50和根据传感器50的输出控制电源开／关操作的开／光控制电路54。在这种情况下，可以导通或关闭与电轨相连的设备，例如用于块内放电灯的变换器。
而且如图18D所示，电源盒可以包括用于检测是否有人存在的传感器50和根据传感器50的输出来输出检测信号的人体检测电路56。电子变压器单元A1也可以包括控制电路58，它根据来自人体检测电路56的检测信号完成预定的控制。在这种情况下，通信线路55插在电源盒与每个电子变压器单元之间，从而使上述检测信号经通信线路发送至电子变压器单元AI。此时，检测信号可以经特定的通信线路，以叠加在供电电压上的形式，或者经无线通信发送。如上所述，每个电子变压器单元包括控制电路58，它根据检测信号独立完成预定控制。因此可以独立控制同一电轨内提供的灯单元。上述实现各种控制功能的电路可以与被多个电子变压器单元共用的电轨6相连(参见图18E)。传感器50不仅可以检测人体的存在，而且可以检测亮度。传感器50包括根据亮度改变电阻的设备。
(第四实施例)以下描述用于上述照明系统内的变换器电路1的较佳结构。
首先以下借助图17描述普通自激发半桥型变换器电路的操作。
如图17所示，包含电阻R1和电容C3的串联电路和包含电容C1和C2的串联电路连接在整流电路DB输出端之间。当交流电源AC供电时，电容C3经电阻R1充电，与此同时，一对电容C1和C2也充电。当电容C3上的电压到达包含SBS的触发器单元Q3的导通电压(例如8伏左右)时，导通触发器单元Q3并且随后基极电流流经晶体管Q2从而开通晶体管Q2。当晶体管Q2导通时，电容C2经阶跃下降电压变压器T1的初级绕组、电流变压器CT1的初级绕组n1和晶体管Q2放电，从而产生流经晶体管Q2的集电极电流。
随后，当电流流经电流变压器CT1的初级绕组n1时，电流进一步流经晶体管Q2的基极，增加了晶体管Q2的集电极电流。晶体管Q2的工作区域迅速变为饱和区域。在晶体管Q2集电极电流变为常数时，在很短时间内，电流变压器CT1次级绕组n3内感应的电流减小，因此晶体管Q2的基极电流减小。随后晶体管Q2的工作区域从饱和区域变为有源区域。晶体管Q2的集电极电流减小，并且电流变压器CT1次级绕组n3内感应的电流减小，从而进一步关闭晶体管Q2。因此晶体管Q2迅速转变为关断区域。与此同时，晶体管Q1的基极电流流动从而开通晶体管Q1，并且随后晶体管Q1迅速导通。此后，晶体管Q1转变为饱和状态。此时，流经阶跃下降电压变压器T1的初级绕组的电流由于变压器T1自电感，无法迅速翻转。因此再生电流流经下列路径阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→电流变压器CT1的初级绕组n1→二极管D1→电容C1。此后，电流流经下列路径晶体管Q1→电流变压器CT1的初级绕组n1→阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→电容C2。
当晶体管Q1的集电极电流变为常数的很短时间之后，电流变压器CT1的次级绕组n2内感应的电流减小。因此晶体管Q1的基极电流减小，并且晶体管Q1的工作区域从饱和区域转变为有源区域。晶体管Q1的集电极电流减小，并且电流变压器CT1的次级绕组n2流动从而关闭晶体管Q1。因此晶体管Q1迅速转变为关闭状态。与此同时，晶体管Q2的基极电流流动从而开通晶体管Q2。晶体管Q2迅速导通，并且进入饱和状态。同时，流经阶跃下降电压变压器T1的初级绕组的电流因为阶跃下降电压变压器T1内自感应而无法迅速逆变。再生电流沿下列场景流动阶跃下降电压变压器T1→电容C2→二极管D2→电流变压器CT1。此后，电流沿下列路径流动电容C1→阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→电流变压器CT1的初级绕组n1→晶体管Q2。
随后，重复上述同样的现象，并且随后晶体管Q1和Q2交替并重复地导通和关闭。当整流电路DB的纹波电流输出在0伏附近时，维持晶体管Q1和Q2的开／关(以下称为“振荡”)的电源不能确保，并且停止振荡。随后，当上述纹波电流输出超过0伏附近时，电压逐渐上升。因此电容C3再次经电阻R1充电。随后，当电压到达触发器单元Q3的导通电压时，触发器单元Q3导通，并且随后基极电流流经晶体管Q2以开通晶体管Q2。从而开始振荡。接着，对应下降电压变压器T1匝数比的电压施加在与阶跃下降电压变压器T1的次级绕组相连的负载(例如白炽灯)L上，从而点亮负载L。
在上述变换器电路中，用于吸收再生电流的二极管D1和D2分别相对晶体管Q1和Q2以反向导电方向并联。由于再生电流较大，所以这些二极管D1和D2需要较大的电容。因此这是阻碍照明系统微型化的因素，并且增加了成本。
为了解决这个问题，按照本发明的第四实施例，提供了图19所示无二极管D1和D2的变换器电路。在图19中，省略了整流电路前级的电源滤波电路。
如图19所示，变换器电路包括第一开关SW1、第二开关SW2和控制电路2。第一开关SW1能够导通和关闭作为第一开关单元的晶体管Q1基极与发射极之间的短路电路。第二开关SW2能够导通和关闭作为第二开关单元的晶体管Q2基极与发射极之间的短路电路。控制电路2控制第一开关SW1和第二开关SW2的开关操作。控制电路2在晶体管Q1关闭时仅仅使第一开关SW1导通预定的时间Ts，并且在晶体管Q2关闭时仅仅使第二开关SW2导通预定的时间Ts。这种电路结构可以消除相对现有技术中晶体管Q1和Q2反向并联的二极管D1和D2。
第一和第二开关SW1和SW2可以利用诸如双极晶体管(例如晶体管Q1和Q2)的半导体开关单元(器件)实现，并且其导通／关闭操作由控制电路2控制。控制电路2在晶体管Q1和Q2关闭时根据流经电流变压器CT1初级绕组n1的电流检测时序以控制第一和第二开关单元SW1和SW2的开关／关闭操作。控制电路可以用已知技术实现。
在图19所示变换器电路中，当交流电源AC供电时，电容C3经电阻R1充电，同时一对电容C1和C2也被充电。当C3的电压到达触发器单元Q3的导通电压时，导通触发器单元Q3，并且基极电路流经晶体管Q2以开通晶体管Q2。当晶体管Q2导通时，电容C2经阶跃下降电压变压器T1的初级绕组、电流变压器CT1的初级绕组n1和晶体管Q2放电以使电流流入晶体管Q2。
当电流流经电流变压器CT1的初级绕组n1时，流经晶体管Q2基极的电流增大并且晶体管Q2的工作区域转变为饱和区域。经过晶体管Q2集电极电流变为常数的短暂时间之后，电流变压器CT1的次级绕组n3感应的电流减小，并且晶体管Q2的基极电流减小并且工作区域从饱和区域变为有源区域。随后，晶体管Q2的集电极电流减小，并且流经电流变压器CT1的次级绕组n3的电流关闭晶体管Q2。晶体管Q2迅速转变为关闭状态。与此同时，晶体管Q1基极电流的流动使得晶体管Q1导通。晶体管Q1迅速导通，转变为饱和状态。此时，由于流经电流变压器CT1的初级绕组的电流无法迅速改变，所以有再生电流IF1流动。
由于没有二极管D1，所以再生电流沿下列路径流动。具体而言，再生电流IF1沿下列路径流动变压器T1的初级绕组→电流变压器CT1的初级绕组n1→电流变压器CT1的次级绕组n2→电阻R2→晶体管Q1的基极-集电极→电容C1。此时，流经电流变压器CT1的次级绕组n2的电流在其他次级绕组n3中感应出电流。因此引起晶体管Q2导通的问题。但是当如图20所示检测到晶体管Q2的关闭状态时，控制电流2仅仅使第二开关SW2导通预定的时间Ts，从而短路晶体管Q2的基极和发射极。因此可以防止晶体管Q2的导通。预定时间Ts设定得足够长，使得再生电流IF1感应的电流可以开通晶体管Q2，并且设定得足够短，使得它是晶体管Q1和Q2开／关周期的一半左右。
相反，当晶体管Q1关闭而晶体管Q2导通时，再生电流IF2沿下列路径流动变压器T1的初级绕组→电容C2→变压器CT1的次级绕组n3→电阻R3→晶体管Q2的基极-集电极→变压器CT1的初级绕组n1。此时，流经电流变压器CT1的次级绕组n3的电流在其他次级绕组n2中感应出电流。因此引起晶体管Q1导通的问题。但是当如图20所示检测到晶体管Q1的关闭状态时，控制电流2仅仅使第一开关SW1导通预定的时间Ts，从而短路晶体管Q1的基极和发射极。因此可以防止晶体管Q1的导通。预定时间Ts设定得足够长，使得再生电流IF2感应的电流可以开通晶体管Q1，并且设定得足够短，使得它是晶体管Q1和Q2开／关周期的一半左右。
由上述描述可见，按照第四实施例，再生电流IF1和IF2经电流变压器CT1的次级绕组n2和n3流经晶体管Q1和Q2的基极-集电极。晶体管Q1关闭后的再生电流IF2流经电流变压器CT1的次级绕组n3，从而在另一次级绕组n2内感应出电流。随后控制电流2导通第一开关SW1以防止晶体管Q1被上述感应电流导通。而且，晶体管Q2关闭后的再生电流流IF1经电流变压器CT1的次级绕组n2，从而在另一次级绕组n3内感应出电流。随后控制电流2导通第二开关SW2以防止晶体管Q2被上述感应电流导通。因此可以防止串联的两个晶体管Q1和Q2同时导通，并且避免用于提供再生电流IF1和IF2的二极管。因此降低了照明系统的成本并缩小了体积。在第四实施例中，即使阶跃下降电压变压器T1的初级绕组和电流变压器CT1的初级绕组n1改变其电路位置关系，对电路工作也不会有影响和差别，并且可以获得上述同样的效果。
这样，在第四实施例中，如图21所示，可变电阻VR可以与电阻R1串联从而改变可变电阻VR的电阻，并且可以进行白炽灯L的照明控制(调光)。具体而言，按照可变电阻VR的阻值可以改变电容C3充电电压达到触发器单元Q3导通电压的定时时间，并且每半个交流电周期改变向白炽灯的供电。因此可以进行照明控制(调光)。
(第五实施例)图22示出了按照本发明的用于照明系统的变换器电路的另一较佳结构。
在图22所示的变换器电路中，代替图19所示的第一和第二开关SW1和SW2以及控制电路2，在晶体管Q1基极和发射极之间连接第一电容C4，并在晶体管Q2的基极与发射极之间连接第二电容C5。在变换器电路的这种结构下，可以去除现有技术中相对晶体管Q1和Q2反向并联的二极管D1和D2。
上述结构的变换器电路的振荡工作与图19所示的变换器电路基本相同。当晶体管Q2关闭而晶体管Q1导通时，再生电路IF1沿下列路径流动阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→电流变压器CT1的初级绕组n1→电流变压器CT1的次级绕组n2→电阻R2→晶体管Q1的基极-集电极→电容C1。此时，流经电流变压器CT1的次级绕组n2的电流在其他次级绕组n3中感应出电流从而试图开通晶体管Q2。但是次级绕组n3内感应的电流被包含与次级绕组n3相连的电阻R3和第二电容C5的滤波电路吸收。因此可以防止晶体管Q2导通。上述滤波电路的时间常数设定为使得再生电流IF1感应的电流不能开通晶体管Q2。
相反，当晶体管Q1关闭而晶体管Q2导通时，再生电流IF2沿下列路径流动阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→电容C2→变压器CT1的次级绕组n3→电阻R3→晶体管Q2的基极-集电极→变压器CT1的初级绕组n1。此时，流经电流变压器CT1的次级绕组n3的电流在其他次级绕组n2中感应出电流从而试图开通晶体管Q1。但是次级绕组n2内感应的电流被包含与次级绕组n2相连的电阻R2和第一电容C4的滤波电路吸收。因此可以防止晶体管Q1导通。上述滤波电路的时间常数设定为使得再生电流IF2感应的电流不能开通晶体管Q1。
如上所述，按照本实施例，再生电流IF1和IF2经电流变压器CT1的次级绕组n2和n3流经晶体管Q1和Q2的基极和集电极。在晶体管Q1关闭之后，再生电流IF2流经电流变压器CT1的次级绕组n3。从而由第一电容C4吸收变压器CT1其他次级绕组n2感应的电流。因此可以防止晶体管Q1导通。而且，在晶体管Q2关闭之后，再生电流IF1流经电流变压器CT1的次级绕组n2。从而由第二电容C5吸收变压器CT1其他次级绕组n3感应的电流。因此可以防止晶体管Q2导通。因此可以防止串联的两个晶体管Q1和Q2同时导通，并且无需二极管来旁路再生电流IF1和IF2。因此可以降低照明系统的成本并且缩小体积。此外，按照第五实施例，无需象第四实施例的变换器电路那样提供控制电路2用于控制第一和第二开关SW1和SW2的开／关。因此与第四实施例相比实现了简单而成本低的照明系统。在第五实施例中，即使阶跃下降电压变压器T1的初级绕组和电流变压器CT1的初级绕组n1改变其电路位置关系，对电路工作也不会有影响和差别，并且可以获得上述同样的效果。
(第六实施例)图23示出了按照本发明的照明系统变换器电路的另一较佳实施例。
第六实施例的变换器电路提供了用于驱动晶体管Q1的第一电流变压器CT2和用于驱动晶体管Q2的第二电流变压器CT3来代替图19所示变换器电路包含的电流变压器CT1。在这种变换器电路结构下，可以去除现有技术中相对晶体管Q1和Q2反向并联的二极管D1和D2。第一和第二电流变压器CT2和CT3的初级绕组与阶跃下降电压变压器T1的初级绕组串联。
第六实施例的变换器电路的振荡工作与前述相同。
再生电路IF1沿下列路径流动阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→第二电流变压器CT3的初级绕组→第一电流变压器CT2的次级绕组→电阻R2→晶体管Q1的基极-集电极→电容C1。第六实施例的变换器电路与第四和第五实施例的电路不同。即使再生电路IF1流经第一电流变压器CT2的次级绕组，也不会在第二电流变压器CT3的次级绕组内感应电流并且不会产生开通晶体管Q2的电流。
再生电流IF2沿下列路径流动阶跃下降电压变压器T1的初级绕组→电容C2→电阻R3→晶体管Q2的基极-集电极→第一电流变压器CT2的次级绕组→第二电流变压器CT3的初级绕组。第六实施例的变换器电路与第四和第五实施例的电路不同。即使再生电路IF2流经第二电流变压器CT3的次级绕组，也不会在第一电流变压器CT2的次级绕组内感应电流并且不会产生开通晶体管Q1的电流。
由上可见，按照第六实施例，再生电流IF1和IF2经第一和第二电流变压器CT2和CT3的次级绕组流经晶体管Q1和Q2的基极和发射极；因此无需提供二极管用于提供再生电流IF1和IF2。从而可以降低照明系统的成本并且缩小体积。此外，即使在晶体管Q1关闭之后再生电流IF2流经第二电流变压器CT3的次级绕组，第一电流变压器CT2次级绕组内也不感出电流，并且即使在晶体管Q2关闭之后再生电流IF1流经第一电流变压器CT2的次级绕组，第二电流变压器CT3次级绕组内也不感应出电流。因此可以防止晶体管Q1和Q2同时导通。在第六实施例中，即使阶跃下降电压变压器T1的初级绕组和第一和第二电流变压器CT2和CT3的初级绕组改变其电路位置关系，对电路工作也不会有影响和差别，并且可以获得上述同样的效果。
(第七实施例)以下描述按照本发明的印刷电路板上安装电子变压器单元A1的电路单元的较佳实施例。
如图24所示，电子变压器单元A1通常在外罩11a内。外罩11a容纳印刷电路板，其上安装包括变换器电路的电路单元并且与从商用电源输入交流电压的供电单元18相连。供电单元18与印刷电路板15通过电源线路16在连接点15a连接。照明负载3与印刷电路板15通过负载线路17在连接点15b连接。电源线路16与二极管桥DB的输入端相连。负载线路17将阶跃下降电压变压器T1与负载L相连。供电单元18的功能相当于连接金属零件以向电轨提供电气连接和金属支撑。通过将供电单元18与天花板上的电轨相连，电子变压器单元A1与之电气连接，并且外罩11a机械支撑在电轨上。
由于高频电流流经负载线17，所以容易产生高频噪声。因此电源线16和负载线路17布线必须相隔一定的距离从而使电源线路6不受高频噪声的影响。如上所述，将电源线路16与负载线路17相隔一定距离放置阻碍了电子变压器单元的微型化。为了克服这个缺点，第七实施例提供了能够将电源线路16靠近负载线路17的印刷电路板和安装方法。
图25A和25B为按照本发明的印刷电路板的示意图。图25A和25B所示的印刷电路板是双面印刷电路板。图25A是印刷电路板安装表面的示意图，而图25B是印刷电路板焊接表面的示意图。
如图25A所示，在印刷电路板15中，经连接点15a与电源线路16相连的引线图案16a形成于安装单元的安装表面。如图25B所示，在印刷电路板15中，经连接点15b与负载线路17相连的引线图案17a形成于焊接表面。如上所述，与电源线路16相连的引线图案16a和与负载线路17相连的引线图案17a形成于印刷电路板的双面，即单元安装表面和焊接表面，并且可以减小这些引线图案之间的干扰。
而且通过连接点15b和引线图案17a连接的阶跃下降电压变压器T1放置在连接点15b附近从而缩短引线图案17a。高频电流流经引线图案17a并且总是会产生噪声。但是缩短引线图案长度可以抑制噪声的产生。
而且引线图案16a和引线图案17a以预定长度基本平行地排列，并且反相电流流经引线图案16a和17a。流经引线16a和17a的反相电流通过调整焊接阶跃下降电压变压器T1的绕组的绕线方式和滤波电感FL1的方法获得。因此一条引线图案内产生的噪声可以被另一引线图案内极性相反的噪声抵消。因此基本平行并且长度合适的引线图案16a和17a可以抑制这些引线图案的互相干扰。设定的合适值能够抵消引线图案16a和17a内产生的噪声。
在这种结构下，可以抑制引线图案16a和17a的互相干扰。因此，如图26所示，连接点15a和15b位于靠近印刷电路板15的供电单元18，从而可以缩小照明系统的体积。在上述方式中，照明系统的体积缩小，并且白炽灯的辐射热可以得当抑制。
而且在印刷电路板为图27A所示多层结构时，与电源线路16相连的引线图案16a和与负载线路17相连的引线图案17a可以单独形成于不同层上。例如如图27B-27E所示，与电源线路16相连的引线图案16a可以形成于第一层21a上，而与负载线路17相连的引线图案17a可以形成于第三和第四层21C和21d上。
上述借助实施例描述了本发明。但是本领域内技术人员可以作出各种修改和改变。因此本发明由所附权利要求限定。
权利要求
1．一种照明系统，其特征在于包含电源滤波电路，它包含与交流电源相连的输入端；与电源滤波电路输出端相连的整流电路；输出高频电压的变换器电路，变换器电路与整流电路的输出端相连并且包括通过开关操作经其控制变换器电路的开关单元；从变换器电路接收高频输出的灯负载；向灯负载提供电压的电轨，所述照明系统包括至少包括电源滤波电路的第一单元，所述第一单元位于交流电源与电感输入端之间；以及向灯负载输出高频电压的第二单元，所述第二单元与电轨相连并且作为与第一单元分开的结构提供，从而有至少一个第二单元与电轨相连。
2．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述第二单元包括整流电路和变换器电路。
3．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述第一单元进一步包括整流电路并且所述第二单元包括变换器电路。
4．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述第一单元进一步包括整流电路和平滑电容并且所述第二单元包括变换器电路。
5．如权利要求4所述的照明系统，其特征在于所述整流电路是斩波器电路，用于校正来自交流电源的输入功率的功率因子。
6．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述第一单元进一步包括控制电路，用于对电源以外的第二单元进行预定控制。
7．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述电轨与控制电路相连，用于对除电源以外的第二单元进行预定控制。
8．如权利要求7所述的照明系统，其特征在于所述控制电路提供了供电电压，它根据传感器信号控制灯负载的开关操作。
9．如权利要求7所述的照明系统，其特征在于所述控制电路提供了供电电压，其相位根据传感器信号受到控制。
10．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述灯负载为卤素灯。
11．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述电源滤波电路包括保护电路，用于保护电路不受过电流影响。
12．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述变换器电路包括第一串联电路，它包含与整流电路输出端并联的第一和第二开关单元；包含第一和第二电容的第二串联电路，所述串联电路与整流电路的输出端并联；驱动第一和第二开关单元的驱动变压器；以及与次级侧灯负载相连的输出变压器，从而使驱动变压器和输出变压器的初级侧串联在第一和第二开关电源的连接点与第一和第二电容的连接点之间。
13．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述第二单元容纳在外罩内，外罩经连接金属零件可移去地紧固并且连接在电轨上。
14．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述灯负载提供于从第二单元悬挂下来的灯单元内。
15．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述变换器电路包括与整流电路输出端相连并且包含第一和第二开关单元的第一串联电路，每个开关单元包含第一电极、第二电极和控制电极；包含一对与第一串联电路并联的电容的第二串联电路；具有与作为负载的白炽灯相连的次级绕组的阶跃下降电压变压器；包含经限流电阻与第一或第二开关单元的控制电极相连的一对次级绕组的电流变压器，阶跃下降电压变压器的初级绕组和电流变压器的初级绕组串联在第一和第二开关单元连接点与一对电容连接点之间；当导通时将第一开关单元的控制电极与第一和第二电极的低电势侧相连的第一开关；当导通时将第二开关单元的控制电极与第一和第二电极的低电势侧相连的第二开关；以及控制器，用于当第一开关单元关闭时使第一开关仅仅导通预定时间并且当第二开关单元关闭时使第二开关仅仅导通预定时间，预定时间设定为小于第一和第二开关开关周期的大约一半。
16．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述变换器电路包括与整流电路输出端相连并且包含第一和第二开关单元的第一串联电路，每个开关单元包含第一电极、第二电极和控制电极；包含与整流电流输出端相连的一对电容的第二串联电路，输出端与第一串联电路并联；具有与作为负载的白炽灯相连的次级绕组的阶跃下降电压变压器；包含经限流电阻分别与第一或第二开关单元的控制电极相连的一对次级绕组的电流变压器，阶跃下降电压变压器的初级绕组和电流变压器的初级绕组串联在第一和第二开关单元连接点与一对电容连接点之间；位于控制电极与第一开关单元的第一和第二电极的低电势侧电极之间的第一电容；以及位于控制电极与第二开关单元的第一和第二电极的低电势侧电极之间的第二电容。
17．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述变换器电路包括与整流电路输出端相连并且包含第一和第二开关单元的第一串联电路，每个开关单元包含控制电极；包含一对与第一串联电路并联的电容的第二串联电路；具有与作为负载的白炽灯相连的次级绕组的阶跃下降电压变压器；包含与第一开关单元的控制电极相连的次级绕组的第一电流变压器；包含与第二开关单元的控制电极相连的次级绕组的第二电流变压器，阶跃下降电压变压器的初级绕组和第一和第二电流变压器的次级绕组串联在第一和第二开关单元连接点与一对电容连接点之间。
18．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于进一步包括双面印刷电路板，其上安装包含在第二单元内的电路单元，从而使与电源线路相连的连线图案和与负载线路相连的连线图案形成于印刷电路板不同的侧面上。
19．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于进一步包括多层印刷电路板，其上安装包含在第二单元内的电路单元，从而使与电源线路相连的连线图案和与负载线路相连的连线图案形成于印刷电路板不同层上。
20．如权利要求1所述的照明系统，其特征在于进一步包括印刷电路板，其上安装包含在第二单元内的电路单元，其中与电源线路相连的连线图案和与负载线路相连的连线图案以预定长度互相平行地形成于印刷电路板上，并且每个流经各连线图案的电流是反相的。
21．如权利要求18所述的照明系统，其特征在于与电源线路相连的连线图案和与负载线路相连的连线图案以预定长度互相平行地形成于印刷电路板上，并且每个流经各连线图案的电流是反相的。
22．如权利要求19所述的照明系统，其特征在于与电源线路相连的连线图案和与负载线路相连的连线图案以预定长度互相平行地形成于印刷电路板上，并且每个流经各连线图案的电流是反相的。
全文摘要
本发明提供一种照明系统,它包含:电源滤波电路,包含与交流电源相连的输入端;与电源滤波电路输出端相连的整流电路;输出高频电压并包括通过开关操作经其控制变换器电路的开关单元的变换器电路;从变换器电路接收高频输出的灯负载:向灯负载提供电压的电轨。照明系统进一步包含至少包括电压滤波电路的第一单元和向灯负载输出高频电压的第二单元。第一单元插在交流电源与电轨输入端之间。第二单元与电轨相连。
文档编号H05B39/00GK1279531SQ00119318
公开日2001年1月10日 申请日期2000年6月23日 优先权日1999年6月25日
发明者山崎茂章, 迫浩行 申请人:松下电工株式会社