用于防止灯控制器中的错误接线的灯组件和电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于灯控制器的电子电路，所述电子电路包括驱动器部件和由所述驱动器部件供电的电压接口电路。所述接口部件在限定工作范围内通过输出线路将低压功率信号传递到下游控制器。保护电路与所述电压接口电路连接。在一个实施例中，所述保护电路具有：欠压开关，所述欠压开关设置在所述输出线路中的一个中并配置用于在低于所述限定电压范围的电压下打开；以及闭锁装置，所述闭锁装置设置在所述输出线路中的另一个中并配置用于在高于所述限定电压范围的电压下闭锁逆功率流。在另一实施例中，所述保护电路具有：第一闭锁装置，所述第一闭锁装置设置在所述输出线路中的任一个中，以闭锁通到所述电压接口电路的逆功率流；PTC装置，所述PTC装置设置在所述输出线路中的任一个中；以及第二闭锁装置，所述第二闭锁装置设置在所述输出线路上，以便保护所述控制电路免于高压反极性的状况。
【专利说明】用于防止灯控制器中的错误接线的灯组件和电路
【技术领域】
[0001]本发明的领域大体涉及与气体放电灯的点亮或LED通用照明一起使用的电子镇流器或LED驱动器电路，并且更具体地涉及保护镇流器电路或LED驱动器，尤其是调光电路免于过载状况的电路。
【背景技术】
[0002]目前，习惯做法是将用于气体放电灯的镇流器电路容纳在共同外壳之中，同时一组电引线从外壳延伸以便连接到如120伏/ 277伏单相AC线路的电力线，并且另一组电引线用于将低压/低安培数信号输出到调光控制器。尽管每组引线都有适当颜色编码，但在本领域中，引线错误接线仍是问题，其中意图连接到控制器的低压信号引线错误连接到线路电压电源。这种错误接线可能弓丨起过电流的状况并烧坏电子镇流器电路。
[0003]过去，保护镇流器接口电路和镇流器以免于有害过压状况的尝试已经利用正温度系数(PTC)热敏电阻，其是这样一种装置:通过发热并增加电阻来减小接口电路中的电流以便响应更高电压。当消除过压以使得通过远程控制器的低压操作能够恢复时，PTC可操作地返回到其较低或冷电阻状态。然而，常规PTC配置的缺点在于，在将电路装在封装化合物中的情况下，必须将PTC与封装化合物隔离，从而保护封装化合物以免受在错误接线情况下PTC所产生的高温。由于必须重新布置电路以将PTC隔离，这就因此导致成本增加。
[0004]美国专利公开第2010 / 0244702号描述一种保护电路，所述保护电路在通到控制器的正线和负线中的一个或两个中利用耗尽型MOSFET开关。这些耗尽型MOSFET开关响应过压、包括极性反转，以便在通到控制器的电路中形成开路状况。然而，耗尽型MOSFET装置相对昂贵并增加了气体放电灯电路的总体成本。
[0005]因此，将会期望一种简单、有效并相对廉价的替代电路，用以保护气体放电灯的电子镇流器中的控制器接口电路。
【发明内容】
[0006]本发明的各方面和优点将会在以下描述中部分阐明，或者可以在说明书中显而易见，或者可以通过实践本发明来推导。
[0007]本发明的非限制性方面涉及分别用于气体放电灯或LED灯中的电子镇流器或LED驱动器电路的独特错误接线保护电路。所述保护电路相对简单而且有效，并且并不具有以常规PTC热敏电阻或上述耗尽型MOSFET为基础的电路上的缺点。
[0008]在具体实施例中，提供一种与例如气体放电灯组件或LED灯组件的灯组件一起使用的控制电路。所述电路包括了驱动器部件，例如，在所述灯组件是气体放电灯的情况下为电子镇流器，或者在所述灯组件是LED灯的情况下为LED驱动器。电压接口电路由所述驱动器部件供电，并且配置用于在限定工作范围内通过输出线路将低压功率信号传递到下游控制器。保护电路是与所述电压接口电路连接。所述保护电路包括:欠压开关，其设置在所述输出线路中的一个中并配置用于在小于所述限定电压范围的电压下打开；以及闭锁装置，其设置在所述输出线路中的另一个中并配置用于在设定电压下闭锁通到所述电压接口电路的逆功率流。使用这种电路配置，所述控制电路就由所述欠压开关保护以免遭受反极性并由所述闭锁装置保护免受过压。
[0009]在一个实施例中，所述欠压开关可为N沟道M0SFET。此装置的操作特性可以导致所述装置具有在所述下游控制器的所述限定电压范围(其可具有零(0)伏的下限电压值)内的阈值电压。因此，为了确保所述控制器在所述限定工作电压范围内的完整操作，偏置部件可配置有N沟道M0SFET，以将接通状态下的所述装置维持在整个限定电压范围内。所述偏置部件例如可以是合适偏置电阻器，其将偏置电压供应到所述MOSFET开关。
[0010]在一个实施例中，所述闭锁装置可以是闭锁二极管，其可具有低于所述控制器的限定工作电压范围的上限电压值的设定电压。例如，所述限定工作电压范围可为0至10伏，其中所述闭锁二极管具有10伏的设定电压。
[0011]还涵盖了一种与气体放电灯组件或LED灯组件一起使用的控制电路的实施例，其中所述保护电路包括第一闭锁装置，所述第一闭锁装置设置在通到控制器的输出线路中的任一个中并配置用于在设定电压下闭锁通到电压接口电路的逆功率流。PTC装置设置在所述输出线路中的任一个中。第二闭锁装置设置在所述输出线路上，从而保护所述控制电路免于高的、反极性的欠压状况。
[0012]例如，所述第一闭锁装置和所述第二闭锁装置可为闭锁二极管。所述第一闭锁二极管的设定电压可以设在所述控制器的所述限定工作电压范围的上限电压处。
[0013]所述控制电路的实施例可以包括用于与所述电压接口电路处于连接状态的所述灯组件的下游控制器。在其他实施例中，调光电路可以与下游控制器分开供应。
[0014]本发明还涵盖任何方式的并入根据本发明的各方面的受保护的调光电路的灯组件。
[0015]参照以下描述和所附权利要求书，可更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，示出本发明的各实施例，并与本说明书一起解释本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本说明书参照附图，针对所属领域中的一般技术人员，完整并可实现地公开本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中:
[0017]图1是气体放电灯电路的框图；
[0018]图2是受保护的电子镇流器电路的实施例的示意图；
[0019]图3是受保护的电子镇流器电路的替代实施例的示意图；以及
[0020]图4是受保护的电子镇流器电路的又一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0021]现将详细参照本发明的各实施例，附图中示出其中一个或多个实例。在整个说明书和附图中，相同参考字符指示相同部件。每个实施例均以解释本发明的方式提供，而非对本发明进行限制。实际来说，所属领域中的技术人员将会清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明做出不同修改以及变化。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可以用于其他实施例中，以得到又一实施例。因此，本发明是意图涵盖所附权利要求书和其等效物范围内的此类修改以及变化。
[0022]图1是可以并入本发明的各方面的灯组件100的部件的框图。灯组件100例如可为气体放电灯组件或LED灯组件。组件100包括电路104，所述电路连接到电源102，如任何合适线路电压(LV)来源。如所属领域中了解，电路104可以用于调光控制目的并将来自来源102的电力转换成用于灯108的某种电流，这要接收来自控制器36的调光控制信号。电路104可以根据灯组件100的类型进行各种配置。例如，如在下文更详细地描述，电路104可以包括:驱动器部件10，其可以是电子镇流器(用于气体放电灯)或LED驱动器(用于LED灯)；接口电路16 ;以及保护电路30。驱动器部件10、接口电路16和保护电路30可以配置在共同外壳106中。
[0023]参照图2，更详细地示出电路104的实施例。电路104包括驱动器部件10，其配置用于在端子12、14处连接到电源102的相对侧，所述电源通常被指示为任何合适线路电压(LV)来源。如所提及的驱动器部件10，例如可为电子镇流器或LED驱动器。驱动器部件电路10连接到接口电路16，所述接口电路从电子镇流器部件10接收相对低的电压DC电力(例如，15伏)，所述相对低的电压DC电力由晶体管Ql (其可属于MOSFET种类)和限流电阻器Rl (其具有约5千欧姆的标称值)转换成相对低的电流电平(例如，约500微安)。可为1N5242装置的齐纳二极管Dl、D2将线路24与26之间的电压限制为约12伏。接口电路16在内部与电子镇流器部件电路10连接在结点20、22处。
[0024]接口电路16沿着线路24、26将相对低的电流信号(例如，约500微安)提供到保护电路30的输入端。保护电路30在输出端子32、34处传递低的电流信号，所述输出端子可连接到低压控制器36的相应正极端子和负极端子(图1)。控制器36具有限定工作电压范围，例如，从O伏至12伏DC。
[0025]通常，控制器36是这样的类型:响应感测到的状况，例如像用户所造成的或者来自传感器(如运动、光电、红外、多普勒或其他状况响应传感器)的信号所造成的控制元件移动，提供可变阻抗或者电阻。如所属领域中众所周知并且无需在本说明书中详细描述，控制器的阻抗中的变化提供可变或双电平电压信号，用以改变接口电路16的电压以控制电子镇流器10到气体放电灯110(图1)的输出的调光。
[0026]如所提及，电路104可以包括驱动器部件10、接口电路16和保护电路30，它们均被并入共同外壳106中，外壳106设有:一对颜色编码引线，其延伸到端子12、14以连接到电源102 ;以及另一对不同的颜色编码引线，其从外壳106延伸以连接到控制器36的端子32、34。尽管存在这些经颜色编码的预防措施，但仍存在这样的可能性:电路104可能错误接线，以使来自接口电路16的输出引线无意中地连接到电源102。如果发生这种情况，保护电路30防止损坏电路104。
[0027]参照图2，描绘的是保护电路30的实施例。电路30包括分裂电容器Cl和C2以及欠压开关38，所述欠压开关设置在来自接口电线16的输出线路24、26中的一个中。这个开关38配置用于在低于控制器36的限定工作电压范围的电压下打开。例如，控制器36的限定工作电压范围可从O伏至10伏，其中欠压开关38被设计成在低于O伏的电压下打开。
[0028]在尤其有用的实施例中，欠压开关38可以是N沟道MOSFET (Q2)，其是用于根据本发明的各方面的保护电路30中的相对廉价并可靠的装置。这些装置具有阈值电压，然而，所述阈值电压可能在控制器36的限定工作电压范围内。例如，M0SFET(Q2)可以具有约3伏至约4伏的阈值电压，所述装置在这种阈值电压下“关闭”。这将防止控制器36在其设计调光范围的下限处操作。因此，可能期望将偏置部件并入配置有N沟道MOSFET(Q2)的保护电路30中，以将接通状态下的所述MOSFET维持在控制器36的整个限定工作电压范围内。例如，在示出的实施例中，电压补偿由偏置电阻器R2、R3和R4提供，所述偏置电阻用于将DC偏置引入到N沟道M0SFET，以便确保装置不会关闭，直到装置处的电压落到控制器36的下限限定工作电压(其可为O伏)以下。
[0029]当端子结点34处的电压落到N沟道MOSFET (Q2)的截止电压以下时，切断MOSFET并且保护电路104免于负极输入(反极性)。
[0030]保护电路30还包括了闭锁装置40，所述闭锁装置设置在输出线路24、26中的另一个中，以在设定电压下闭锁通到接口电路16的逆功率流，所述设定电压可为控制器36的限定工作电压范围上限。因此，闭锁装置40保护电路104免于过压状况。在示出的实施例中，闭锁装置40被提供为闭锁二极管D3，其具有在控制器工作电压范围的上限值处的设定电压，例如，10伏。当端子结点32处的电压超过10伏时，闭锁二极管D3防止功率流回流到接口电路16，这种功率流的回流可能是将端子结点32、34连接到电源(LV) 102所引起的过压状况而造成的结果。
[0031]应当了解，即使端子结点32处是处于高压状况下，N沟道MOSFET (Q2)仍然处于接通状态并且控制器36将在其全负载模式下操作。闭锁二极管D3仅仅在高于设定值的情况下闭锁通到接口电路16的逆功率。当电子镇流器电路104在气体放电灯组件100 (图1)中正确连接时，可能导致这种情形，但下游状况则导致控制器36处的暂时过压状态。
[0032]图3和4描绘利用正温度系数(PTC)热敏电阻的保护电路30的替代实施例，所述PTC热敏电阻通过加热并且增加电阻而来响应较高电压，从而降低通过电路30的电流。保护电路30还包括闭锁装置，所述闭锁装置设置在输出线路24、26中的任一个中以在设定电压处闭锁通到电压接口电路16的逆功率流，所述设定电压可以是控制器36的限定工作电压范围的上限。因此，闭锁装置40保护电路104 (图2)免于过压状况。在示出的实施例中，所述闭锁装置40被提供为图3中的闭锁二极管D4和图4中的闭锁二极管D6，它们具有在控制器工作电压范围的上限值处的设定电压，例如，10伏。当端子结点32、34处的电压超过10伏时，闭锁二极管D4、D6防止功率流回流到接口电路16 (图2)，这种功率流的回流可能是将端子结点32、34错误接线到电源(LV) 102 (图2)所引起的过压状况而造成的结果。
[0033]仍然参照图3和4，当控制器端子32、34处的电压在工作范围(例如，O至10V)内时，D4(图3)和D5(图4)处于“接通”状态，通过PCT42的电流为低，并且调光控制器36在其正常状况下操作。当控制器36处的输入电压超过工作范围(例如，>10V)，D4和D5闭锁通到接口电路16(图2)的功率流。
[0034]在欠压状况下，当控制器36处的输入电压趋于低于工作范围(例如，〈0V)时，D4(图3)、D6(图4)和D5是“接通”的，并将高压施加到PTC42，所述PTC将会变热并且导致PTC电阻对应增加。在这种情况下，由于D5是“接通”的，因此，保护接口电路16(图2)免受高的负极输入(反极性)。一旦将高输入电压消除，PTC电阻就降低到正常水平，并且调光控制器36在正常状况下进行操作。
[0035]本说明书使用各种实例公开了本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域中的任何技术人员能实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统以及执行所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书限定，并可包括所属领域中的技术人员所想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或者如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么此类实例也在权利要求书的范围之内。
【权利要求】
1.一种用于灯组件的控制电路，所述控制电路包括: 驱动器部件； 电压接口电路，其由所述驱动器部件来供电并配置用于在限定工作电压范围内通过输出线路将电压功率信号传递到下游控制器； 保护电路，其与所述电压接口电路连接，所述保护电路包括: 欠压开关，所述欠压开关设置在所述输出线路中的一个中并配置用于在低于所述限定工作电压范围的电压下打开；以及 闭锁装置，所述闭锁装置设置在所述输出线路中的另一个中并配置用于在设定电压下闭锁通到所述电压接口电路的逆功率流； 其中所述控制 电路由所述欠压开关保护以免受反极性并由所述闭锁装置保护免受过压。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中所述驱动器部件包括电子镇流器，所述电路配置用于气体放电灯组件。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中所述驱动器部件包括LED驱动器，所述电路配置用于LED灯组件。
4.如权利要求1所述的控制电路，其中所述欠压开关包括带有在所述限定工作电压范围内的阈值电压的N沟道MOSFET，并进一步包括偏置部件，所述偏置部件配置有所述N沟道MOSFET以将接通状态下的所述N沟道MOSFET维持在整个限定电压范围内。
5.如权利要求4所述的控制电路，其中所述偏置部件包括偏置电阻器。
6.如权利要求5所述的控制电路，其中所述限定工作电压范围具有零(0)伏的下限电压值，所述偏置部件将接通状态下的所述N沟道MOSFET维持为零(0)伏。
7.如权利要求1所述的控制电路，其中所述闭锁装置包括闭锁二极管。
8.如权利要求7所述的控制电路，其中所述闭锁二极管的所述设定电压是所述限定工作电压范围的上限电压。
9.如权利要求1所述的控制电路，其进一步包括连接到所述电压接口电路的下游控制器。
10.一种带有可控调光的灯组件，所述灯组件包括: 驱动器部件； 控制器； 电压接口电路，其由所述驱动器部件供电并配置用于在限定工作电压范围内通过输出线路将低压功率信号传递到所述控制器； 保护电路，其配置有所述电压接口电路，所述保护电路包括: 欠压开关，所述欠压开关设置在所述输出线路中的一个中并配置用于在低于所述限定工作电压范围的电压下打开；以及 闭锁装置，所述闭锁装置设置在所述输出线路中的另一个中并配置用于在设定电压下闭锁通到所述电压接口电路的逆功率流； 其中所述控制电路由所述欠压开关保护以免受反极性并由所述闭锁装置保护免受过压。
11.如权利要求10所述的灯组件，其中所述欠压开关包括带有在所述限定工作电压范围内的阈值电压的N沟道MOSFET，并进一步包括偏置部件，所述偏置部件配置有所述N沟道MOSFET以将接通状态下的所述N沟道MOSFET维持在整个限定电压范围内。
12.如权利要求11所述的灯组件，其中所述偏置部件包括偏置电阻器。
13.如权利要求12所述的灯组件，其中所述限定工作电压范围具有零(O)伏的下限电压值，所述偏置部件将接通状态下的所述N沟道MOSFET维持为零(O)伏。
14.如权利要求10所述的灯组件，其中所述闭锁装置包括闭锁二极管。
15.如权利要求14所述的灯组件，其中所述闭锁二极管的所述设定电压是所述限定工作电压范围的上限电压。
16.一种与灯组件一起使用的控制电路，所述控制电路包括: 驱动器部件； 电压接口电路，其由所述驱动器部件来供电并配置用于在限定工作电压范围内通过输出线路将低压功率信号传递到下游控制器； 保护电路，其配置有所述电压接口电路，所述保护电路包括: 第一闭锁装置，所述第一闭锁装置设置在所述输出线路中的任一个中并配置用于在设定电压下闭锁通到所述电压接口电路的逆功率流； 正温度系数(PTC)装置，所述正温度系数(PTC)装置设置在所述输出线路中的任一个中；以及 第二闭锁装置，所述第二闭锁装置设置在所述输出线路上，以便保护所述控制电路免于反极性的高压状况。
17.如权利要求16所述的控制电路，其中所述第一闭锁装置和第二闭锁装置包括闭锁二极管。
18.如权利要求17所述的控制电路，其中所述第一闭锁二极管的所述设定电压是所述限定工作电压范围的上限电压。
19.如权利要求16所述的控制电路，其进一步包括连接到所述电压接口电路的下游控制器。
20.一种带有可控调光的灯组件，所述灯组件包括: 驱动器部件； 控制器； 电压接口电路，其由所述驱动器部件供电并配置用于在限定工作电压范围内通过输出线路将低压功率信号传递到所述控制器； 保护电路，其配置有所述电压接口电路，所述保护电路包括: 第一闭锁装置，所述第一闭锁装置设置在所述输出线路中的任一个中并配置用于在设定电压下闭锁通到所述电压接口电路的逆功率流； PTC装置，所述PTC装置设置在所述输出线路中的任一个中；以及第二闭锁装置，所述第二闭锁装置设置在所述输出线路上，以便保护所述控制电路免于反极性的高欠压状况。
【文档编号】H05B41/298GK103733732SQ201280037912
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】G.姚 申请人:通用电气公司