专利名称：感应式荧光灯具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种感应式荧光灯具，具体来说，涉及一种亮度可变的感应式荧 光灯具。
背景技术：
荧光灯作为气体放电灯具家族中的一员，其出现已经有几十年的历史了。由于荧 光灯具有良好的光电效能，且制作成本低廉，所以早已成为一种大众化的照明光源。不过，由于荧光灯具有较高的启动电压和低放电维持电压，当其通过高压启动后， 电压下降，电流将不断加大。若不加限制，则电流将不断加大直至将荧光灯烧毁，因此必须 在电路中串接一个与灯的类型、规格匹配的镇流器。该镇流器的作用是提供使荧光灯启动 的高启动电压，并限制荧光灯电流使之稳定在所规定的范围内。目前市场上的镇流器有电 子镇流器和电感镇流器两种，但由于电感镇流器笨重，消耗铜、铁多，且十分费电，所以已经 逐渐被电子镇流器取代。另一方面，随着城市化进程的加快以及人民生活水平的不断提高，越来越多的大 型公共基础设施及大型的住宅小区或商业中心得以兴建，如何对这些大型建筑群的照明进 行合理有效且节能的管理，就成为越来越重要的课题。近年来，有不少建筑物内采用了感应 照明方案。比如在住宅楼的楼道内，有人经过某楼层时发出响动，被声传感器接收到声波信 号，则该楼层电灯自动点亮；当人离开该楼层，则电灯立即熄灭。此类感应式照明系统中的 光源，通常选用的就是节能且亮度高的荧光灯具。上述感应照明方案虽然节能且效果好，但由于采用的是自动感应，故无法调节光 源的亮灭频率。而对于荧光灯而言，其最大的缺点就是频繁地开启关闭将会大大缩减使用 寿命。因此，为了延长荧光灯的使用寿命，会故意将某些位于经常需要照明的地方的灯具设 置成长亮，这样一来，就无法使用感应照明方案，浪费能源。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种能根据感应信号自动调节亮度的感应式荧光灯 具。为实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案一种感应式荧光灯具，具有供电控制模块、感应控制模块、调光控制模块以及包 括至少一盏荧光灯的光源部，所述供电控制模块接受来自电源的电力，并将该电力转换为 一个高压直流电输出至所述调光控制模块；所述感应控制模块在感应到外界信号时根据该 外界信号生成一个感应信号，并将该感应信号传至所述调光控制模块；所述调光控制模块 在未接收到所述感应信号时向所述光源部持续输出功率相对较小的高压交流电，从而令所 述光源部以相对较小的亮度持续发光；在接收到所述感应信号时向所述光源部持续输出功 率相对较大的高压交流电，从而令所述光源部以相对较大的亮度持续发光。进一步的，所述调光控制模块包括振荡电路和谐振电路，所述振荡电路在未接收到所述感应信号时将所述高压直流电调制成具有第一频率的第一高压方波并输出至所述 谐振电路；在接收到所述感应信号时将所述高压直流电调制成具有第二频率的第二高压 方波并输出至所述谐振电路，所述第二频率比所述第一频率更接近所述谐振电路的谐振频 率，所述谐振电路根据所述第一频率或所述第二频率，与所述第一高压方波或所述第二高 压方波分别 产生不同程度的共振，从而分别向所述光源部输出不同功率的高压交流电。更进一步的，所述振荡电路包括电压信号产生电路、驱动芯片、半桥驱动电路，所 述电压信号产生电路在未接收到所述感应信号时向所述驱动芯片持续发送一个恒定的第 一电压信号；在接收到所述感应信号时向所述驱动芯片持续发送一个恒定的第二电压信 号，所述驱动芯片在接收到所述第一电压信号时向所述半桥驱动电路发送具有所述第一频 率的第一低压方波；在接收到所述第二电压信号时向所述半桥驱动电路发送具有所述第二 频率的第二低压方波，所述半桥驱动电路在接收到所述第一低压方波时将所述高压直流电 调制成所述第一高压方波；在接收到所述第二低压方波时将所述高压直流电调制成所述第 二高压方波。更进一步的，所述驱动芯片包括一个能根据接收到的电压信号的大小来改变所述 驱动芯片输出的低压方波的频率的压控振荡器，所述电压信号产生电路还包括用于调节所 述第一电压信号的大小的调压电路。更进一步的，所述第二频率与所述谐振电路的谐振频率相同。更进一步的，所述感应控制模块具备感应电路，该感应电路包含传感器，该传感器 为红外传感器或声传感器，当所述传感器为红外传感器时，所述外界信号为人体放出的红 外辐射信号；当所述传感器为声传感器时，所述外界信号为声波信号。更进一步的，所述感应控制模块还具备光控电路，当所述光控电路感应到外界亮 度大于一个预设的亮度值时，将所述感应电路的感应信号输出端封锁；当所述光控电路感 应到外界亮度小于一个预设的亮度值时，解除对所述感应电路的感应信号输出端的封锁。更进一步的，所述感应电路还具有一个延时电路，使得所述感应电路能在所述外 界信号消失后的一定时间内，仍保持所述感应信号。更进一步的，所述供电控制模块包括交直流转换电路和功率因数校正电路。更进一步的，所述供电控制模块还包括降压电路，将来自电源的所述电力转换为 低压直流电输出至所述感应控制模块。根据本实用新型实施的感应式荧光灯具通过感应外界信号的有无来判断是否需 要照明。在需要照明时提高亮度，从而满足照明需求；在无需照明时则降低亮度。这样一 来，不仅能产生良好的节能效果，而且还大大减少了荧光灯的开关次数，从而能延长荧光灯 具的使用寿命。
图1为实施例1的感应式荧光灯具的模块图；图2为实施例1的感应式荧光灯具的供电控制模块的电路示意图；图3为实施例1的感应式荧光灯具的降压电路的电路示意图；图4为实施例1的感应式荧光灯具的感应控制模块的电路示意图；图5为实施例1的感应式荧光灯具的调光控制模块及光源的电路示意图；[0024]图6为实 施例2的感应式荧光灯具的供电控制模块的电路示意图。其中1、电源；2、荧光灯；10、供电控制模块；11、交直流转换电路；12、功率因数校 正电路；13、降压电路；20、感应控制模块；21、感应电路；22、光控电路；23、延时电路；30、 调光控制模块；31、振荡电路；32、谐振电路；33、电压信号产生电路；35、半桥控制模块；40、 光源部；50、应急控制模块；51、蓄电池；52、充电保护电路；53、放电保护电路；54、断电判断 电路；55、应急信号发生电路；56、升压电路。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说 明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。实施例1 附图1为实施例1的感应式荧光灯具的模块图，附图2-5为实施例1的感应式荧 光灯具的电路示意图。如附图1所示，本实施例的感应式荧光灯具的主要包括接收电源1供电的供电控 制模块10 ；感应外界信号从而生成感应信号的感应控制模块20 ；根据接收到的感应信号调 节光源部40的亮度的调光控制模块30 ；以及由荧光灯2构成的光源部40。其中，供电控制模块10的电路结构如附图2所示，电源1为220V的市电，通过L、 N端接入，然后经过保险丝Fl到低通滤波器。其后的二极管D2、D3、D4、D5和电容C4构成 了一个交直流转换电路11，将220V的市电转换为310V的直流电。随后，该直流电经过功 率因数校正电路12，输出一个稳定的400V的高压直流电，该高压直流电直接给调光控制模 块30供电。功率因数校正电路12的作用是提高灯具的功率转换效率。若功率因数过低， 则供电设备得不到充分利用，会造成巨大的浪费。并且还会导致供电线路过热。 同时，如附图3所示，输出的高压直流电还经过一个降压电路13，从而被转换成适 宜于感应控制模块20的5V的低压直流电，给感应控制模块20供电。接下来，结合附图1和附图4对感应控制模块20的结构进行说明。如附图1所示，感应控制模块20由感应电路21、光控电路22、延时电路23组成， 其作用是通过感应外界信号生成感应信号，并将该感应信号发送至调光控制模块30。其中， 感应电路21用于通过感应外界信号来判断是否有行人经过，并据此生成感应信号。光控电 路22用于感应外界光强，若外界光强较弱，则允许感应电路21将生成的感应信号发送至开 关模块，反之则无论感应电路21是否感应到了红外信号，都不输出感应信号。延时电路23 的作用是使得感应控制模块20在感应电路21已感应不到红外信号的情况下，一定时间内 仍继续生成并输出感应信号。本实施例中的感应控制模块20的电路结构如附图4所示。感应电路21包括一个 红外传感器PIRl和一个控制芯片U2。本实施例中的红外传感器PIRl为热释电传感器，用 来感应外界的红外信号。若接收到属于人体释放的的红外辐射(波长约为10微米)信号， 则从S端输出一个约为250mV的微电压信号至控制芯片U2的2脚。控制芯片U2将该微电 压信号放大，生成5V左右的感应信号，从附图4、5中的“调光”端输出至调光控制模块。控制芯片U2内置有二级运算放大器，将红外传感器PIRl所发出的微电压信号放 大。但在放大过程中，由于存在噪音干扰，很容易发生误动作。特别是红外传感器PIRl的敏感度越高，杂波越多，干扰越大。因此，在第二级运算放大器的输出端设置了一个误动作 防止电路，该电路内设有一个电容C21，起到滤波作用，将干扰信号过滤掉，从而保证输出的 运算放大信号是可靠的。另外，误动作防止电路中的电容C21也可换为电感等元件，只要具 备滤波作用均可。 同时，感应控制模块20还具备一个光控电路22，该光控电路22 —端与控制芯片 U2同样接收5V的输入电压，另一端接地，相当于与控制芯片U2并联。并且，该光控电路22 还以恒流方式连接至控制芯片U2的9脚。在该光控电路22上串联了一个光敏电阻RG. 1， 外界亮度越高，该光敏电阻的电阻值越小。若外界亮度很高，光敏电阻RGl的阻值很小，则 光控电路22的电压很小，相当于接地零电势，则与其并联的控制芯片U2也相当于零电势， 其11脚被封闭，即使红外传感器PIRl感应到了红外信号，控制芯片U2也无法输出感应信 号。反之，若外界亮度转暗，光敏电阻RGl的阻值增大，则电压也随之增大，解除对控制芯片 U2的11脚的封锁，控制芯片U2能够根据红外传感器PIRl的感应结果来生成并输出感应信 号。单纯采用红外感应就能实现只有在有行人经过时才亮灯，从而节约电能；进一步将红外 感应与光控相结合，则可自动在白天停止照明，更为节能。本实施例中的感应电路21采用 的是红外传感器，也可替换为声传感器等。另外，延时电路25是由一个振荡电路构成的，其作用是使得感应控制模块20在红 外传感器PI电阻R已感应不到红外信号的情况下，一定时间内仍继续生成并输出感应信 号。这样一来，荧光灯2就不至于在行人刚刚经过就突然熄灭，更为人性化。调光控制模块30是本实用新型得以实现的关键部分。如附图1所示，调光控制模 块30包括振荡电路31和谐振电路32两个部分，而振荡电路31进一步具有一个电压信号 产生电路33、一个具备压控振荡器的驱动芯片U3以及一个由驱动半桥Qll和Q12构成的半 桥驱动电路35。如附图5所示，400V的高压直流电经过电阻R38、电阻R39和电阻R40给驱动芯片 U3的1脚供电；同时也向驱动半桥Qll和Q12供电。电压信号产生电路33包括相互串联的电阻R42和电阻R43。在未接收到来自感应 控制模块20的感应信号时，仅通过电阻R42和电阻R43的分压向驱动芯片U3的3脚持续 输出一个约0. 3V的第一电压信号；当从“调光”端接收到了来自感应控制模块20的感应信 号时，经过电阻R42和电阻R43的再次分压，向驱动芯片U3的3脚持续输出一个约1. IV的 第二电压信号。因此，在接收到感应信号及未接收到感应信号时，3脚的电位是不同的。驱动芯片U3在供电后开始工作，从5脚和8脚交替输出方波。比如5脚是高电位 时，8脚是低电位；当5脚变为低电位时，则8脚变成高电位。5脚和8脚交替变化，分别在 高电位时驱动半桥Qll，Q12，使驱动半桥Qll，Q12也是同步的交替导通，此时，在驱动芯片 U3的6脚形成了具有相同频率的400V高压方波。即，半桥驱动电路35根据从驱动芯片U3 的5脚和8脚交替输出的方波频率，将400V的高压直流电调制成了具有相同频率的高压方 波。在驱动芯片U3内具有一个图中未示的压控振荡器，其与驱动芯片U3的3脚相连， 作用是根据3脚输入的电压变化来调节驱动芯片U3所输出的方波的频率。本实施例中，当3脚的电压为0. 3V，也就是未接收到感应信号时，压控振荡器形成 一个60KHz的频率，相应的，5脚和8脚也会相互交替输出一个60KHz频率的第一低压方波，进而在6脚产生一个400V高压、60KHz频率的第一高压方波。反之，当接收到感应信号，3脚的电压上升至1. IV时，压控振荡器形成一个45KHz 的频率，相应的，5脚和8脚也会相互交替输出一个45KHz频率的第二低压方波，进而在6脚 产生一个400V高压、45KHz频率的第二高压方波。从驱动芯片U3的6脚输出的第一高压方波或第二高压方波，通过由T4和电容C33 构成的谐振电路32，被转换成一个高压交流电，用于给额定功率36W的荧光灯2供电。在这一个转换过程中，第一高压方波或第二高压方波与谐振电路32分别产生不 同程度共振。共振程度越高，谐振电路32的输出功率就越高。本实施例中，谐振电路32的 谐振频率为45KHz，该频率与第二高压方波相同，因此能达到最大输出功率36W，相应的，荧 光灯2完全点亮，亮度最高；反之，当通过6脚输出的是第一高压方波时，其频率为60KHz， 远离了谐振频率，导致输出功率下降，仅为最大输出功率36W的1/4，也就是9W，如此一来， 荧光灯的亮度下降，达到节能的目的。进一步的，通过调节电压信号产生电路33中的电阻R42及电阻43的阻值，就能分 别调节第一电压信号和第二电压信号的大小，从而调节所输出的第二低压方波的频率，进 而改变与谐振电路32之间的共振程度，这样就能人为的调节荧光灯2的亮度，并且这一调 节过程可以是线性的。比如，在外界照明昏暗，但仍具有一定可见度的傍晚，将荧光灯2的 最高亮度适当调低，节约用电；而在黑夜则将第二低压方波的频率调节成与谐振电路32的 谐振频率完全相同，使得荧光灯2的亮度达到最大，改善照明效果。实施例2 本实施例是将感应式荧光灯具应用在应急照明系统中的情况。在此省略了对与实 施例1中相同的结构的描述。如附图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，感应式荧光灯具不仅接收220V 的市电供电，还可以接受来自应急电源的供电。该应急电源可以是设置在建筑物的消防中 心内的发电机或UPS，当市电掉电时，人工启动应急电源，通过L’端进行应急供电；还可以 是设置在感应式荧光灯具内部的蓄电池51，该蓄电池51在市电正常供电时进行充电，当市 电掉电时则充当临时电源进行供电。为了实现上述应急照明功能，在感应式荧光灯具中增设了应急控制模块50。该应 急控制模块50包括由锂电池构成的一组蓄电池51 ；对蓄电池51起到保护作用的充电保护 电路52及放电保护电路53 ；将蓄电池51供应的低压直流电转换成高压直流电的升压电路 56;判断市电是否正常供应的断电判断电路54;以及一个当市电掉电时产生应急信号的应 急信号发生电路55。 如附图6所示，AC220V的市电经L、N端进入Tl (即EMI滤波电路)，再经CBB电容 C4滤波后，进入由电阻R11、电阻R12和三极管Q8组成的断电判断电路54。该断电判断电路54由电阻R11、电阻R12采样市电，若市电的电压高于预设的一个 临界电压值，则判断为市电正常供电，三极管Q8截止。此时，AC220V的市电经过交直流转 换电路11后被转换成约310V的高压直流电，此高压直流电通过充电保护电路52对蓄电池 51进行充电，同时对功率因数校正电路12供电。充电保护电路52由电容C5、电容C6、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、 三级管Ql以及三级管Q2组成。整流后的电压通过电容C5的耦合到三级管Q1，先通过电阻R5、电阻R6以及电容C6到地，把电阻R5和电阻R6之间的结点的电压拉低，使三级管Ql导 通。此时电流经过Ql、电阻R2、电阻R3、电阻R4到地，把电阻R3和电阻R4之间的结点的电 压拉高，这样就能保持电路的持续导通。在对蓄电池 51进行充电时，还必须先通过降压电路13，将高压直流电转换为约5V 的低压直流电。该降压电路13的结构与实施例1中是相同的。经过降压的5V低压直流电 同时也向后续的感应控制电路20供电。附图6中可以看到三盏由发光二极管构成的指示灯，分别为绿灯(GREEN)，代表 感应式荧光灯具处于由市电供电的日常照明模式下；红灯(电阻RED)，代表蓄电池51正在 进行充电；黄灯(YELLOW)，代表荧光灯具处于应急照明模式下。当市电的输入电压低于预设值时，电阻Rll与电阻R12的结点处电压降低，三极管 Q8导通，同时电阻R13与电阻R14结点处的电压上升，三极管Q7导通，电阻R15、三级管Q6、 三极管Q7结点处的电压下降，三极管Q6导通，蓄电池51开始放电。此处，二极管D7的作 用是防止蓄电池51在放电时倒流。蓄电池51开始放电后，电压通过三极管Q5以及T2进入升压电路56，低压直流电 将被升至310V，并通过二极管D13送至功率因数校正电路12。此处，二极管DlO的作用是 防止电流倒流。随着蓄电池51的放电，电压将会逐渐下降，电阻R13与电阻R14结点处的电 压也会下降。当电阻R13与电阻R14结点处的电压下降至某个预设值时，三极管Q7截止， 电阻R15、三级管Q6、三级管Q7结点处的电压就会上升，则三级管Q6截止，使得放电结束， 从而起到过放电保护作用。同时，当蓄电池51放电时，电流还会通过YELLOW发光二极管、电阻RlO到地，于 是，在YELLOW发光二极管与电阻RlO的结点处会产生一个应急信号，该应急信号通过D9传 送调“调光”端，进而被传送至后续的调光控制模块30。该应急信号是一个与感应信号相同的约为5V的电压信号，它将会覆盖掉由感应 控制模块20所产生的感应信号。当调光控制模块30接收到该应急信号后，会产生与接收 到感应信号时相同的反应，也就是通过压控振荡器与半桥控制电路35的共同作用，从控制 芯片U3的6脚输出第二高压方波，进而与谐振电路32产生高度共振，从而令荧光灯2持续 保持高亮度。在此应急照明模式下，无论感应控制模块20是否发出感应信号，调光控制模块30 都将持续接收到来自应急信号发生电路55的应急信号，从而保持荧光灯2的高亮度。这种 强制高亮度的应急照明模式适用于火灾、地震等意外灾害场合下的持续照明，符合消防要 求。当消防人员打开备用的发电机，从L、N输入AC220V的电压，于是从蓄电池供电转 为外部应急电源供电。与此同时L’端也得到了一个应急信号，这个应急信号通过发生电路 55中的二极管D1、电阻Rl和二极管D6产生的，所起的作用与通过蓄电池51供电时所产生 的应急信号作用完全相同。
权利要求1.一种感应式荧光灯具，其特征在于，具有供电控制模块、感应控制模块、调光控制 模块以及包括至少一盏荧光灯的光源部，所述供电控制模块接受来自电源的电力，并将该电力转换为一个高压直流电输出至所 述调光控制模块；所述感应控制模块在感应到外界信号时根据该外界信号生成一个感应信号，并将该感 应信号传至所述调光控制模块；所述调光控制模块在未接收到所述感应信号时向所述光源部持续输出功率相对较小 的高压交流电，从而令所述光源部以相对较小的亮度持续发光；在接收到所述感应信号时 向所述光源部持续输出功率相对较大的高压交流电，从而令所述光源部以相对较大的亮度 持续发光。
2.根据权利要求1所述的感应式荧光灯具，其特征在于 所述调光控制模块包括振荡电路和谐振电路，所述振荡电路在未接收到所述感应信号时将所述高压直流电调制成具有第一频率的 第一高压方波并输出至所述谐振电路；在接收到所述感应信号时将所述高压直流电调制成 具有第二频率的第二高压方波并输出至所述谐振电路，所述第二频率比所述第一频率更接 近所述谐振电路的谐振频率，所述谐振电路根据所述第一频率或所述第二频率，与所述第一高压方波或所述第二高 压方波分别产生不同程度的共振，从而分别向所述光源部输出不同功率的高压交流电。
3.根据权利要求2所述的感应式荧光灯具，其特征在于所述振荡电路包括电压信号产生电路、驱动芯片、半桥驱动电路， 所述电压信号产生电路在未接收到所述感应信号时向所述驱动芯片持续发送一个恒 定的第一电压信号；在接收到所述感应信号时向所述驱动芯片持续发送一个恒定的第二电 压信号，所述驱动芯片在接收到所述第一电压信号时向所述半桥驱动电路发送具有所述第一 频率的第一低压方波；在接收到所述第二电压信号时向所述半桥驱动电路发送具有所述第 二频率的第二低压方波，所述半桥驱动电路在接收到所述第一低压方波时将所述高压直流电调制成所述第一 高压方波；在接收到所述第二低压方波时将所述高压直流电调制成所述第二高压方波。
4.根据权利要求3所述的感应式荧光灯具，其特征在于所述驱动芯片包括一个能根据接收到的电压信号的大小来改变所述驱动芯片输出的 低压方波的频率的压控振荡器，所述电压信号产生电路还包括用于调节所述第一电压信号的大小的调压电路。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的感应式荧光灯具，其特征在于 所述第二频率与所述谐振电路的谐振频率相同。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的感应式荧光灯具，其特征在于所述感应控制模块具备感应电路，该感应电路包含传感器，该传感器为红外传感器或 声传感器，当所述传感器为红外传感器时，所述外界信号为人体放出的红外辐射信号； 当所述传感器为声传感器时，所述外界信号为声波信号。
7.根据权利要求6所述的感应式荧光灯具，其特征在于 所述感应控制模块还具备光控电路，当所述光控电路感应到外界亮度大于一个预设的亮度值时，将所述感应电路的感应信 号输出端封锁；当所述光控电路感应到外界亮度小于一个预设的亮度值时，解除对所述感应电路的感 应信号输出端的封锁。
8.根据权利要求6所述的感应式荧光灯具，其特征在于所述感应电路还具有一个延时电路，使得所述感应电路能在所述外界信号消失后的一 定时间内，仍保持所述感应信号。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的感应式荧光灯具，其特征在于 所述供电控制模块包括交直流转换电路和功率因数校正电路。
10.根据权利要求9所述的感应式荧光灯具，其特征在于所述供电控制模块还包括降压电路，将来自电源的所述电力转换为低压直流电输出至 所述感应控制模块。
专利摘要本实用新型公开了一种感应式荧光灯具，具有供电控制模块、感应控制模块、调光控制模块以及光源部，供电控制模块接受来自电源的电力，并将其转换为高压直流电输出至调光控制模块；感应控制模块在感应到外界信号时生成感应信号，并将该感应信号传至调光控制模块；调光控制模块在未接收到感应信号时向光源部持续输出功率相对较小的高压交流电，从而令光源部以相对较小的亮度持续发光；在接收到感应信号时向光源部持续输出功率相对较大的高压交流电，从而令光源部以相对较大的亮度持续发光。该感应式荧光灯具通过感应外界信号的有无，来调节荧光灯的亮度，仅在有照明需求时提高亮度，不但节能，且能大大减少荧光灯的开关次数，延长其使用寿命。
文档编号H05B41/39GK201839498SQ20102053933
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者张俊伟, 李保, 高劲松 申请人:合肥三川自控工程有限责任公司