具有安全装置的灯及安全装置的制作方法

专利名称：具有安全装置的灯及安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有安全装置的灯及安全装置，以及灯的安全开关，特别是，本发明涉及为了防止事故而设计成将传送至灯的电能切断或减小的安全开关。
最近大家认识到，尤其是增加了卤素灯的使用，这种灯管除了产生光以外，还产生大量的热，在某不正常使用的状况下会发生火灾。提供性能规范的安全标准，包括测量灯在被易燃的外来物品、布或材料复盖时的温度分布图和灯翻倒时能避免事故的能力，现在的灯必须符合这些安全标准。
灯，特别是垂直放置的灯，例如地灯、台灯和座地式灯会翻倒或被桌子撞倒。如果灯管和/或其周围的结构与例如地毯、家具覆盖饰物或垂帘等易燃物质接触，则将产生潜在的火灾色险。甚至在灯翻倒以后，灯管继续通电和继续产生热量，那么潜伏着火灾的色险。如果灯管破裂，也会产生触电的事故。
许多灯，包括卤素座地灯，一般装有电子调光器，这种调光器的基本元件是一个可控硅。人们已经设计出许多不同的控制电路来配合可控硅。其中称为相位截割控制电路的一个电路，它括一个电位计、一个电容器和一个触发二极管。这一类型的控制电路已在中国专利CN94213163.0中公开。
为了减少卤素灯的电力消耗和产生的热量，我们希望进一步控制相位控制电路。因此，除了包括可控硅、电位计、电容器和触发二极管的简单的相位控制电路之外，还增加了附加的电子控制电路。
已经公开了一些通常用于控制典型可控硅调光器的控制电路。在美国专利U.S.4,751,433中，采用一个光电池，使灯发射的光能反比于周围空间的发光強度。这个控制装置的临界点(作用点)是由制造商设定的，因此消费者不能重新设定或调节该装置。在美国专利U.S.4,658,129中，采用一个光电检测单元，用以发送一个响应光強变化的输出电压。该输出电压施加于一电容器上，用以操纵一个可控硅，以便自动控制灯的开/关状态。
如果一间房间内的家具和天花板是浅色的，而另一间房间的家具和天花板是深色的，在这两房间内采用相同输出功率(例如300瓦)的相同卤素座地灯时，则会产生完全不同的环境亮度。如果“作用点”已由制造商预先设定，则消费者自己不能再作调节。现有卤素座地灯的自动控制装置在上面两种情形，会在不适当的时刻触发。
本发明的一个目的是提供提高了工作安全性的灯，以减小火灾的危险性和因灯跌碎而引起触电事故。
本发明的另一个目的是提供一种超过安全要求的灯，以防止灯的事故。
本发明的又一个目的是提供一种安全装置，在灯摆离其正常位置时自动断开灯管的供电。
本发明的再一个目的是提供一种能自动地操作的安全开关，在温度和/或亮度超过规定的水平时减少或切断灯管的供电。
本发明是在中国专利申请CN96120556.3的基出上进行了改进。
本发明涉及一种自动和手动组合电子控制装置，用以控制直立的灯，以减少与灯工作有关的事故。更准确地说，本发明涉及垂直取向直立灯，例如卤素座地灯的控制器，依据灯的适当取向、环境光的亮度和/或灯周围增加的温度来进行控制。
一个带有翻倒安全开关的灯的示范性实施例中，该灯有一个安装在灯底座下面的自动断开关。当灯在竖立位置时，灯的底座靠在开关上，而使电流流向灯管。如果灯翻倒或从靠在其底座的正常取向以另一种方式倾复，开关就打开，而切断了灯管的供电。灯管的供电切断后，可以减少因灯管与易燃物质接触或灯管跌碎而引起的火灾危险和/或触电事故。
为了避免上述现有技术的照明控制问题，而提供了一种带有控制装置的卤素座地灯，该控制装置可以根据所希望的环境亮度和按照灯周围的要求温度来自动地和手动地来控制卤素座地灯，本发明的卤素座地灯可以由用户来调节或设定至任何希望的作用点，因而该卤素座地灯可以自动地作用在这点。
根据本发明的光反应灯的一个示范性实施例，它包括两个主要电路，其一为传统调光器的典型电路，其二为本发明的电路，用以根据用户的意图来控制传统调光器的可控硅。
该发明的电路包括一个直流电源，包括用于将交流电源进行半波整流的二极管、将该整流后的电流进行滤波的电容器和用于提供稳定的伏直流电压的齐纳二极管；一个电子开关，包括用作二个晶体管的反相器(Q3/Q5)的集成电路(IC)和二个用于控制可控硅的通/断的晶体管(Q3/Q5)；以及一个光控制部分，包括用于检测选定的环境亮度(参考亮度)的光敏电阻、用于根据光敏电阻检测的亮度输出信号电压的集成电路(IC)和用于由用户调节/重新设定光控制部分的电位计；该灯也可包括一个温度控制器，它包括一个用于检测灯的温度的热敏电阻、用于将来自热敏电阻的信号电平翻转且控制光控制部分的集成电路的二个集成电路和一个用于由用户调节温度控制部分的电位计。
为了更好的了解本发明的性质，可参看下列附图和详细的说明。其中相同的元件采用相同的标号，附图中

图1A为本发明第一座地式灯正常位置的立体图，有一说明开关位置的剖开部分；图1B和图1C为说明另外的开关位置的本发明的灯底座下面的底平面图；图2为图1的灯摆离其正常位置时的立体图，图3为本发明在桌上的第二灯的立体图，有一说明开关位置的剖开部分；
图4为本发明安装在灯底座内的开关的第一实施例的细节图；图5为说明灯在正常位置时灯的电线和开关的示意图；图6为说明灯摆离正常位置时灯的电线和开关的示意图；图7A至图7C为本发明的幾个开关实施例的剖面图和立体图；图8为现有卤素座地灯的上面部分的立体图；图9A为本发明的温度/亮度控制电路的典型实施例的电路图；图9B为包括在本发明的温度/亮度控制电路典型实施例中的接触开关的部分电路图；图9C为本发明的温度/亮度控制电路的另一个实施例的电路图；图10为装有本发明典型实施例电路的灯的上面部分的立体图；图11为图10所示本发明的光检测系统的剖视图；图12为说明本发明的温度传感器位置和温度检测电路的部分剖视图；和图13为本发明的典型控制板的示意图。
图1示出本发明的座地式的灯10，该灯10包括一个底座12、一个杆体14、一个反射器和一个在灯罩16内的灯管17(在图2中示出)。在正常直立置时(图1)，灯底座12放置在地板18上，而杆体连同灯罩16和灯管17垂直竖立在地板18上。在工作期间，电力供给到0灯管17，使其发光且加热灯管17和反射器。图3示出桌子21的灯10，灯10包括一个底座12、一个灯管、一个灯罩和一个开门关20。
图2示出图1的灯10从正常垂直竖立位置翻倒的情形。一般的橙，即使用灯在翻倒以后，供给灯管17的电力，会继续加热灯管17、反射器和灯罩16，如果灯罩16、反射器或灯管17靠在地板上，或者靠在家具、幕帘、床上或其他易燃物质上，这将会引起火灾和漏电事故。破碎的灯管会产生触电的危险且可能因漏电而导致火灾。
为了减少由于灯摆离正常的垂直位置而出现的事故，本发明提供了一个在灯10的底座12下的一个开关20。如果灯10在直立位置的重量可保持开关20闭合，该开关20可以位于灯10的底座12的下面或边缘上的任何位置。开关最好安装在底座12的边缘附近，使得即使在灯的位置有小的变化，例如灯斜靠到墙或帐帘上时，能较快的起作用，然而，如果希望灯10除了严重倾斜外能够保持原来状态的话，则该开关可以放置在底座12的中央。该灯可以沿灯底座下面的边缘设置多于一个开关。两个开关20＇可以按分隔180°的方式安排，如图1B所示，三个开关20＇按120°分隔的安排见图1C所示，四个开关可按90°分隔排列，或者按任何所需的位置组合。各开关20＇串联连接，以便任何一个开关开路时可以切断给灯管17的供电。设置复合开关防止使得在任何方向的接点能容易察觉。
图4、图5和图6较好地示出一个示范性实施例，开关20是一个带有杠杆传动臂22的常开开关，该臂22由簧24偏置在打开位置。图7A示出另一个常开按钮开关的示范性实施例，图7A上部一为一按钮开关42的剖视图，该开关具有一个按钮36、一对触点38和一个开路偏置弹簧40。开关42是安装在灯的底座下面，如前面所述的那样，是仅当灯的重量靠在底座上时，将按钮36向上压迫偏置弹簧40使二个触点38闭合而接通开关。
将开关20或42放置在底座12上，依靠灯10的重量将开关20保持在闭合电路的状态，如图5所示。图4和图6示出开关20使电路常开的状态。弹簧24将接触臂26向下偏置，以使触点28与触点分离。当灯底座靠在固体表面上时(见图1、图3和图5)，传动臂22向上移动，将接触臂26向上移动，克服偏置弹簧24，且将触点28和30闭合。于是，电流能从电25经开关20流到灯管17。开关20的闭合，在导线32和34之间形成一条导电的通路，如图4所示，或闭合二个触点38而形成导电通路，如图7A所示。
开关20和42均有一个传动元件与支撑灯10的表面接触。传动元件传统上可以是臂或按钮，如图所示。当灯10放置某些软表面，例如厚绒或粗毛地毯上，那么就需要加大与支撑表面相接触的传动元件的表面面积。这可以通过加阔接触臂的末端，或例如分别示于图4和7A中的配置阔的脚44或46，这些脚可以分别套在传动元件22或36的接触末端。
图7B为根据本发明的另一个实施例开关70的剖视图。图7C为说明开关70的接触支承臂76和接触条77的相互关系的立体图。开关70起倾斜安全开关和灯的通/断开关两个作用。
开关70包括一个带有摇摆器72的外壳71，摇摆器72供用在外面操作。设摇摆器72由弹簧73偏置在“通”或“断”位置，弹簧7 3保持在外壳71内的挡肋74与接触臂支撑柱75之间。图7B示出开关70在“通”位置，其摇摆器72保持臂76的接触末端向下接触到接触条77，而接触条77由支撑条81和脚80支撑在上升位置。在图示的位置接触条77连接两触点78和79。如果脚80如前面所说那样，不再由支撑表面支撑，那么附于支撑81上的接触77将会向下移动，脱离了触点78和79，使触点78与79之间的连接断开。接触条77可以由支撑部件的重量或内含的偏置弹簧(未示出)来向下偏置。
腿83可以做成任何所需的长度，以便开关70为用户方便地安装，同时保持脚80在灯的底部。
如果摇摆器72由用户设在“断”位置，即摇在图7B中的右面，臂76的接触末端上升，将两触点78和79与接触条77分离。挡块82可防止接触条77进一步向上移动，以使开关70保持“断”的位置。
如图所示和在此叙述的开关的特别的内部和外部结构是示范性的。在不脱离本发明的范围的情况下，可以采用各种变型的开关，只要该开关在灯靠在其底座上时闭合和灯的重量移开时该开关断开。
图8示出一个现有卤素座地灯。该灯有一个防护罩51、一个安装有反射器53旁边的热传感器52、一个光传感器54和一个在中空灯杆56上的控制开关55。该控制开关55为一带有通/断开关的电位计，用以调节给灯管57的电能。传感器52的温度响应是按照光传感器54的亮度响应来固来。光传感器54和热传感器52的中断是自动的而不是手动的，且不能由用户调节。实施各个控制的作用点是不可调节的。
图9A示出了实施本发明热和光控制的示范性电路图，图9A的右侧画出现有技术的典型电路，它包括灯(300W/120伏)、滤波器(L1和C3)、可控硅元件(4010)、触发二极管(DB3)、电容器(C2)和电仆计(R10)。
在图10中也示出了本发明的自动/手动开关61(SW2)。当开关61扳至手动位置时，该灯用作一个传统的调光器控制的灯。发明的电路的发光二极管LED62会告知用户，由发明电路的光控部分和/或温度控制部分已经检测到的控制状态。图10中65为带有通/断开关的调光器控制旋钮，68为温度控制旋钮。
在图9A的左侧由上而下来看，120伏交流经由二极管(D1)引向一个电阻器(R1)，该二极管用作一个半波整流器，电阻器(R1)用以降低电压至一个可以接受的水平。然而，相连接的齐纳二极管(Z1)用以将降低的电压始终保持在6伏。该整流的6伏直流电压于是由电容器(C1)来确保波形的平滑。R1和C1连在一起也可称为滤波器。上述四个元件包含在本发明的直流电源部分，用来提供平滑的直流电源。
在图9A的中部，IC(UID)、两个晶体管(Q3/Q5)及其附件，形成此发明的电子开关部分。UID用作反相器，且同时控制该两个晶体管(Q3/Q5)。当两晶体管(Q3/Q5)处于截止状态时，R10具有最高的电压电平，于是可控硅元件接通。当两个晶体管(Q3/Q5)处于导通状态时，R10具有有最低的电压电平，使该可控硅元件断开。连接在UID输出端的二极发光管LED62，为了显示出在自动和手动两种模式中，来自光控部分或温度控制部分的作用信号。没有发光二极管LED62的指示，使用户並不知道已达到什么温度，而不能进行手动控制。
本发明光的控制部分包括一个光电阻(Cds)、IC(UIA)和一个电位计R2，参阅图10、图11和图13，可清楚看到光传感器63及其所在的位置。在这个示范性实施例中，本发明的光控制系统的功能，设计成如下光传感器63的取向是在正常操作条件下经受正常环境光，包括面向由灯照明的任何项目。R2连接至光控制旋钮64，可由用户调节至任何希望的位置。在正常使用时，当参照物为暗或不够亮时，该光电阻63(Cds)呈高电阻。因此，UIA的输入处于低电平，而UIA的输出处在高电平，于是使电子开关变成“通”。当参照物足够亮时，该光电阻63(Cds)呈低电阻。因而，UIA的输入处在高电平，而其输出处于低电平，于是使电子开关成为“断”。在正常使用情况下，光传感器63必须处于这样的一个位置，只有参照发光物能影响该传感器63。图11和图12中的ST为中空灯杆，RF为反射器，PH为塑料支架，GL为玻璃。
用户可以按下列方式来设定或调节本发明的灯的发光设定点或作用点。光控制旋钮64(在图9A中调节R2)首先调节至最大光亮的位置，见图13。其次照亮参照物，且将光传感器63对准该参照物。然后，调节旋钮64(R2)，直至光控制部分作用以减少来自灯管66照明。如果参照物太亮，R2的微调会没有反应。于是，必须去找另一个参照物来作为新的参照物。一旦参照物变暗，该灯会自动地接通。
再参看图9A本发明的温度控制部分包括热电阻(R7)，在图10和图12中以67示出，两个IC(UIC/U2A)，一个电位计(R4)，可由温度控制旋钮68(见图10、图12和图13)来调节，以及它们的附件。
本发明的电路允许用户调节热设定点或热作用点。电位计(R4)可由用户调节，以便获得一个作用点的范围，例如130℃、120℃、110℃和其间的任何温度。此外，在现有技术应用中，热加热/冷却、通/断循环将继续重复，直至有人将灯关掉。然而，在本发明中，当热传感器67(SDT1000)检测到一个灯的不安全的温度上升，电源会被自动切断，而灯会保持在关断状态，直至有人通过控制旋钮65的操作使用SW1来重新开灯。控制旋钮65也操作电位计R10。
当电源开关(SW1)首先接通时，整个灯是冷的，因此热电阻67(R7)呈高阻值。所以UIC的输入为低电平。因此UIC的输出为高电平，而U2A的输出为低电平。当灯的温度上升到作用点，该热电阻67(R7)的阻值变小，而UIC的输入电平变高到足以翻转。因此，UIC的输出电平变低，而U2A的输出电平变高。U2A的这种高输出电平，通过D6传至UIC的输入端，给UIC一个连续的低电平输出。在此同时U2A的高电平输出通过D5传至UIA的转入端，而将电子开关转成“断”。
因此，即使灯的温度再次变低，因为UIC的输入端，现在由U2A的高电平输出控制，而非由热电阻67(R7)控制，灯将保持在“断”状态，除非有人将电源开关(SW1)切断，然后将其接通，以起动一个新的循环。此新颖的“锁定”功能，给灯提供了完整的热保护。
图9B示出了包括在上述图9A的控制电路中的扳动开关SWT，开SWT並不需要接通和断开到灯的全部电流，而代之以低直流电压和低直流电流来切断到灯管的电源。
虽然本发明已结合上述具体的实施例来说明，但本技术领域内的技术人员在不脱离本发明的范围可以作出各种修改和变更。
权利要求
1．一种具有底座、灯管和点亮灯管的电源的灯，其中所述底座在一个支撑表面上支撑所述灯，其特征在于，该灯还包括一个开关，安装在所述底座上且当所述灯处于第一直立位置时与所述支撑表面接触，其中所述开关当所述灯摆离述直立位置时与所述支撑表面脱离接触。
2．根据权利要求1所述的灯，其中当所述开关与所述支撑表面脱离接触时，所述开关将所述灯管与所述电源断开。
3．根据权利要求2所述的灯，其中所述开关包括一个将所述开关偏移至所述断开状态的偏移装置。
4．根据权利要求3所述的灯，其中依靠在所述底座上的所述灯的重量胜过所述偏移装置，以维持所述开关处于导电状态，将所述灯管连接至电源。
5．根据权利要求1所述的灯，其中该灯还包括一个脚，附于所述开关且提供与所述支撑表面接触的较大表面面积。
6．根据权利要求1所述的灯，其中所述开关位于所述底座的中心附近。
7．根据权利要求1所述的灯，其中所述开关位于所述底座的边缘附近。
8．根据权利要求1所述的灯，其中该灯还包括位于所述底边缘周围的多个开关。
9．一种具有底座、灯管和点亮灯管的电源的灯，其中所述底座在一个支撑表面上支撑所述灯，其特征在于，该灯还包括一个开关，安装在所述底座上，位于所述底座与所述支撑表面之间，且在所述灯管与所述电源之间有电的连接，以及具有第一导电状态和第二断电状态，其中所述开关通过来自所述底座的重量在所述支撑表面上的压力保持在所述第一导电状态。
10．根据权利要求9所述的灯，其中该灯还包括一个加力元件，附于所述开关，用以当来自所述底座的重量的压力消除时将所述开关偏移在所述第二断电状态。
11．根据权利要求9所述的灯，其中该灯还包括一个致动部件，附于所述开关，与所述支撑表面接触。
12．根据权利要求9所述的灯，其中该灯还包括一个支脚，附于所述致动部件，且提供与所述支撑表面接触的较大的表面面积。
13．根据权利要求11所述的灯，其中所述致动部件位于所述底座的中心附近。
14．一种灯用电子控制装置，其特征在于，它包括一个电子调光器电路；一个电子开关电路，与该电子调光器电路连接起来工作，以调整该电子电子调光器的输出；一个温度检测电路，与该电子开关电路连接起来工作，以根据检测到的温度来控制该电子开关电路；和一个调节电路，与该温度检测电路连接起来工作，以调节对该温度的灵敏度。
15．根据权利要求14所述的灯，其中该装置还包括一个光检测电路，与该电子开关电路连接起来工作，以根据检测到的光度来控制该电子开关电路；和一个第二调节电路，与该光检测电路连接起来工作，以调节对该光度的灵敏度。
16．一种灯用的灯管控制装置，其特征在于，它包括一个电源电路，用以提供电能给该灯管；一个开关电路，与该电源电路连接起来工作，以调整流经该电源电路的电能；一个控制电路，与该开关电路连接起来工作，用以检测温度、光度和定位的灯参数且用以根据该检测到的参数控制该开关的状态。
17．一种灯用控制装置，该灯具有一个底座、一个灯管和一个用以点亮灯管的电源，一个在该电源与该灯管之间用以控制从该电源流至该灯管的电流的电子调光器电路，其中该底座支撑该灯在一个支撑表面上，其特征在于，该控制装置包括一个开关，电连接在该电源与该电子调光电路之间，且安装在该在该底座上在该灯处于第一直立位置时与该支撑表面相接触，其中该开关在该开摆离该直立位置时与该支撑表面脱离接触，且将该电子调光器电路与该电源断开；一个电子开关电路，与该电子调光器电路连接起来工作，以调整该电子调光器电路的输出；一个温度检测电路，与电子开关电路连接起来工作，以根据检测到的温度来控制该电子开关电路；一个调节电路，与温度检测电路连接起来工作，以调节对该温度的灵敏度。
18．根据权利要求17所述的控制装置，其中该装置还包括一个光检测电路，与该电子开关电路连接起来工作，以根据检测到的光度来控制该电子开关电路；和一个第二调节电路，与该光检测电路连接起来工作，以调节对该光度的灵敏度。
全文摘要
一种装有一个或多安全装置的灯,安全装置用以减少火灾危险或与灯不适当工作有关的热损坏。一个安全装置可以是一种当灯不处于正常工作方位时终止电源的自动安全开关;该开关安装在灯的底座下面,而仅当灯的重量正常地依靠在其底座上时有电力供应给灯。可以单独提供一个热开关,当灯超过预定温定工作时,减少或切断供电,或配合一个亮度传感器以响应室内照明环境来调节灯的电力。
文档编号F21V23/00GK1217447SQ9712014
公开日1999年5月26日 申请日期1997年11月10日 优先权日1997年11月10日
发明者丹尼斯·卡亚, 陈国辉 申请人:家电宝实业有限公司