专利名称：双灯系统控制器和使用该双灯系统控制器的双灯系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明灯的领域，特别涉及用于双灯系统的一种新型双灯系统控制器和使用该控制器的双灯系统，该双灯系统例如是带背景灯的紧凑型荧光灯。
背景技术：
双灯系统或称双灯或“二合一”灯(Duo-light或Two-in-one lamps)已经存在于市场。例如，飞利浦公司已经在市场上推出了一种名称为“9W Two-in-one Lamps”的二合一灯，它是一种低功率输出的灯，最高输出功率9瓦。它使用一个紧凑型荧光灯(Compact FluorescentLamp)作为主照明灯，使用两个发光二极管(LED)作为背景照明灯。该灯的电路原理图如图1所示。
该灯的电路工作原理是公知的。在图1中，该灯使用一个普通的电源开关作为灯开关S，RF1是可熔电阻器。概略地说，该灯电路包括三部分(即图1中的A、B和C部分)。其中A部分包括背景灯LED1和LED2以及用于驱动该LED的LED驱动电路，该LED驱动电路包括由桥式整流器B1，齐纳二极管D9，多个电阻器(R18，R12，R13，R14，R17)和多个电容器(C7，C11)构成的直流电源。
B部分包括荧光灯CFL(其中包括并联于CFL的两个灯端子之间的灯电容器C5)以及用于驱动该CFL的荧光灯驱动电路，该荧光灯驱动电路包括a)由桥式整流器B2，整流二极管D5，射频抑制(RFI)电感线圈L1，多个电容器(C1，C4，C6)构成的直流电源电路，以便为下面将要提到的逆变器提供一个经过整流和滤波的直流电源；b)由晶体管T1和T2，多个二极管(D6，D7和D8)，双向开关二极管(Diac)DB3，镇流电感线圈L2，环形线圈Toroid，多个电阻器(R1a，R1b，R2，R3，R4，R5)，多个电容器(C2，C3)构成的所谓的半桥式直流/交流逆变器(half-bridge DC/AC inverter)。其中晶体管T1和T2交替地工作在开关状态。环形线圈Toroid是一个铁氧体环形磁芯，其上绕有三个线圈(一个初级线圈和两个次级线圈)，它起变压器的作用，用于控制晶体管T1和T2在导通和截止之间交替地切换，两个次级线圈的绕法相反，从而使供给两个晶体管T1和T2的电流之间具有180°的相位差。这导致在任何时间只有一个晶体管导通。电容器C2是启动电容，它与双向开关二极管DB3、启动电阻R1a，R1b和R2，整流二极管D8一起负责启动由晶体管T1、T2和环形线圈Toroid形成的高频脉冲振荡。具体地说，启动电容C2在充电后负责提供30V电压给双向开关二极管Diac以使其导通，双向开关二极管Diac需要30V的电压以便将脉冲电压提供给晶体管T2的基极和环形线圈Toroid的次级，从而启动振荡。这样，该半桥式直流/交流逆变器便将直流电压变换成高频电压(一般为20-50kHz)，使荧光灯点燃后在高频电流的供电下稳定地工作。
C部分包括晶体管T3，集成芯片触发器IC，齐纳二极管D10，多个电阻器(R7，R8，R9，R10，R11，R15，R16)和多个电容器(C6，C9，C10)。集成芯片触发器IC是一个双稳态触发器，在灯开关S的控制下，它的输出端(也就是图1中的[1]端)的电平(即逻辑高电平或低电平)被用来控制晶体管T3的导通或断关，从而控制着B部分中用来使荧光灯被点燃的启动电容C2是否被短路(即，使得该启动电容C2能否在逆变器电路中实施对荧光灯点燃的功能)，从而使该“二合一”灯按照以下工作模式进行工作i)灯开关S第一次接通，仅仅背景灯(图1中的LED1和LED2)接通；ii)灯开关接下来关断，整个灯(即图1中的荧光灯+背景灯)关断；iii)灯开关第二次接通，荧光灯和背景灯都接通；iv)灯开关第二次关断，整个灯(荧光灯+背景灯)关断；v)再次接通灯开关，以上过程重复进行。
该“二合一”灯的缺点是最大输出功率仅限于9W，而且其背景灯仅限于LED，因此不能提供多种实用功能和满足多种使用需要。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种新颖的用于双灯系统的双灯系统控制器，以及使用该控制器的双灯系统。在一个实施例中，该双灯系统可以是一种带背景灯的紧凑型荧光灯。该双灯具有荧光灯的节能优点而同时又能提供背景光，它按照一种新颖的模式进行工作。本实用新型的具有背景光的灯的输出功率可以不受限制，而且可以由多种类型的灯作为背景灯来提供背景光。背景灯可以用作一种灯光指示器或提供弱光或背景光，同时由于其功耗小从而节能。本实用新型的灯中使用的背景灯可以是LED、小型白炽灯或小型氖灯。
本实用新型的一个特点是在一个双灯系统(例如由荧光灯和背景灯组成)中引入本实用新型的双灯系统控制器或灯工作模式控制器，它在第一灯(荧光灯)工作期间使第二灯(背景灯)关断，而在第二灯(背景灯)工作期间则将第一灯(荧光灯)关断。因此，在本实用新型中，为了控制双灯(即荧光灯和背景灯)的工作(即控制它们随着灯开关的相继接通而轮流地点燃)，该灯工作模式控制器起着一个特殊的电子开关或电子反复控制器(Electronic toggle control)的作用。这样，消除了LED不能工作在高温的问题，从而克服了现有技术的双灯系统或“二合一”灯的输出功率只限于9W的缺点。这就是说，本实用新型的灯由于在荧光灯工作期间使LED背景灯关断，因而就可以提高所使用的荧光灯的输出功率而不致于影响LED背景灯的使用寿命。
本实用新型的一种技术方案是一种双灯系统控制器，用于控制一个双灯系统，该双灯系统包括灯开关，第一灯，第一灯驱动电路，第二灯，第二灯驱动电路，其特征在于，该双灯系统控制器包括·模式控制信号产生器，用于随灯开关每次相继接通而提供具有交替切换的两种电平的模式控制信号；·第一模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与第一灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平把第一灯控制成随灯开关每次相继接通而交替地点燃与不点燃；·第二模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与第二灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平使第二灯的点燃或不点燃与第一灯相反，从而随灯开关每次相继接通使第一灯与第二灯轮流点燃。
本实用新型的另一种技术方案是一种带背景灯的紧凑型荧光灯，包括荧光灯及其驱动电路，背景灯及其驱动电路，灯开关，以及灯工作模式控制器，其特征在于，该灯工作模式控制器包括
·模式控制信号产生器，用于随灯开关每次相继接通而提供具有交替切换的两种电平的模式控制信号；·第一模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与荧光灯驱动电路相耦合，用于根据所述灯工作模式控制信号的所述两种电平把荧光灯控制成随灯开关每次相继接通而交替地点燃与不点燃；·第二模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与背景灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平使背景灯的点燃或不点燃与荧光灯相反，从而随灯开关每次相继接通使荧光灯与背景灯轮流点燃。
图1是现有技术的“二合一”灯的电路原理图；图2是本实用新型的一个实施例的电路原理图；图3a是本实用新型的一个实施例中被用作电子开关或电子反复控制器的D型触发器的逻辑原理图，图3b是该D型触发器的逻辑电平图；图4是本实用新型的带背景灯的荧光灯的工作原理示意图；图5是本实用新型的另一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
使用本实用新型的双灯系统控制器的一种双灯系统、即一种带背景光的紧凑型荧光灯的实施例的电路原理图如图2所示。
如图2所示，该电路原理图与现有技术的图1类似地也可以由A、B、C三部分组成，其中A部分包括背景灯LED1，LED2及驱动该LED的直流电源电路；B部分包括荧光灯及其驱动电路，该驱动电路包括直流电源电路和半桥式DC/AC逆变器，这里的A、B两部分基本上与图1相同，其工作过程也相同，因此不需要在此重复叙述。稍有不同的是在荧光灯的一对端子上，还与所述灯电容器5并联连接了一个由阻燃(flame-proof)电阻器R19、正温度系数热敏电阻PTC、和变阻器(varistor)var构成的串联支路，这属于荧光灯驱动电路中一种常规配置。C部分是灯工作模式控制器，在本实用新型中，用于控制灯的工作模式的灯工作模式控制器包括集成芯片D型触发器IC，晶体管T3，齐纳二极管D10，多个电阻器(R7，R8，R9，R10，R11，R15，R16)和多个电容器(C6，C9，C10)，而且还包括一个连接在集成芯片D型触发器IC的输出端[1]和背景灯LED1和LED2之间的MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)T4。在此，MOSFET T4和晶体管T3的输入端同样地接受由集成芯片D型触发器的同一个输出端提供的灯工作模式控制信号。R16和R20分别是串联连接在晶体管T3和MOSFET T4与D型触发器输出端之间的限流电阻。
在本实施例中使用的集成芯片D型触发器例如是飞利浦半导体公司制造的型号为HEF4013的D型触发器，它在一个芯片内共具有两个D型触发器，在本实用新型中只需使用其中之一。其逻辑原理图如图3a所示，其输入/输出端的逻辑电平如图3b所示。
对该逻辑电平图的说明H高电平状态L低电平状态 正向电位跳变O+1时钟正向跳变后的状态 端在时钟正向跳变后的状态(即，O＝H，则O-=L]]>)。
该D型触发器具有记忆在先的逻辑状态的特性。在本电路中，该D型触发器被连接成具有反馈的形式(如图3a所示)，这样，使得可在不同的工作模式(即荧光灯/背景灯)之间过渡。
在图2中，该D型触发器的输出端[1]端(即集成芯片D型触发器IC上的已经被并联在一起的接脚2和5)通过一个电阻连接到开关晶体管T3和T4的输入端，从而使这两个开关晶体管T3和T4的输入端根据集成芯片D型触发器输出端的逻辑电平而呈现短路或开路状态。
晶体管T3的详细工作过程是a，T3的输出端(即其发射极-集电极)与电容器C2并联连接，该电容器C2是启动电容，它需要被充电，以便产生一个用于触发双向开关二极管(Diac)DB3的脉冲电压。该脉冲电压可以去启动晶体管T1/T2，使其产生高频高压的脉冲，从而使CFL点燃，b，当D型触发器IC输出端[1]是“高电位”时，T3导通，从而其输出端呈短路状态，该“短路状态”使电容C2被旁路从而不可能得到充电。这样，荧光灯CFL就不可能被点燃，因而荧光灯CFL不工作。
c，当灯开关S由“关断”(OFF)切换到“接通”(ON)时，集成芯片D型触发器IC的输出端将转变为“低电位”，这时使得晶体管T3工作在开路状态，这时，晶体管T3对电容C2无任何影响，因此荧光灯CFL将按常规工作方式被点燃。
MOSFET T4的详细工作过程是a，MOSFET T4与背景灯LED1和LED2相串联，即MOSFET T4的源极与背景灯LED2的阳极相连接，MOSFET T4的漏极经过限流电阻R13与LED1的阴极相连接，背景灯LED1的阳极和LED2的阴极与其电源电路保持连接。因此，MOSFET T4的导通或截止将决定背景灯LED1和LED2能否有电流流通。
b，当芯片触发器输出端[1]处于“高电位”，MOSFET T4导通，于是工作于短路状态。这样，就允许LED1和LED2中有电流流通，换句话说，允许背景灯点亮。
c，当灯开关由“关断”(OFF)切换到“接通”(ON)时，芯片触发器输出端将转换成“低电位”，这时使得MOSFET T4工作在开路状态，这使得背景灯LED1和LED2的电流通路被切断，因此，背景灯不能点亮。
这样，本实用新型的灯就在由所述D型触发器及相关元器件所构成的一个灯工作模式控制器的控制下，按以下程序进行工作a)第一次接通灯开关，灯工作模式控制器只允许背景灯被接通，因此，灯工作在背景灯模式；b)随后，关断灯开关，整个系统(荧光灯+背景灯)关断；c)再随后，第二次接通灯开关，这时，灯工作模式控制器允许荧光灯被接通，而背景灯则被控制成关断，此时灯工作在荧光灯模式；d)再随后，关断灯开关，则此时整个系统(荧光灯+背景灯)关断；e)如果随后再次接通灯开关，则重复步骤a，以下依此类推。
其整个工作过程的原理，可以如图4所示意性地表示。
如本领域普通技术人员都能理解的那样，本实施例实际上是一个举例性的而非限定性的技术方案，因为在本实施例中，荧光灯驱动电路除了采用半桥式逆变器电路外，还可以采用回扫式(flyback)逆变器电路、推挽式(push-pull)逆变器电路等等。在灯工作模式控制器中除了采用D型触发器外，可替换地也能采用其他各种具有记忆特性的双稳态的集成芯片触发器，例如S-R触发器、J-K触发器、T触发器、可编程逻辑控制器、微控制器等。另外，用来控制荧光灯和背景灯的工作模式的信号既可以唯一地从D型触发器的O端提取，也可以唯一地从 端提取，或者分别地从O和 端提取。晶体管T3和MOSFET T4也可以采用其他任何具备类性特性的电子器件，例如任何NPN或PNP双极型晶体管、任何MOSFET，以及各种控制开关等。
图5是本实用新型的另一种实施例的电路原理图。本实施例与前面图2的实施例的不同点主要在于背景灯部分，在图2和图5中左侧都已经用虚线框的形式作出了明显的显示。
这个实施例中使用的背景灯的光源是除LED以外的可选形式，例如采用小型氖灯和/或小型白炽灯(即图5中的NLl，NL2，NL3，NL4)，这一部分所需要的电路变得相当简单，因为这里的背景灯既不需要良好地稳流和稳压的电源，而且由于在荧光灯工作期间，不需要通过将读背景灯关断以延长背景灯寿命，因此，在本实施例中对于背景灯而言，不需要用MOSFET T4来控制背景灯的工作模式，从而背景灯只受灯开关控制。
本实用新型的特点和改进①提供了一种新颖的双灯系统控制器或灯工作模式控制器，它不仅控制双灯系统中的第一灯(例如荧光灯)而且还相应地控制双灯系统中的第二灯(例如背景灯)的接通或关断，通过采用这种控制方式，本实用新型能提供比现有技术更高输出功率的灯。
②通过采用仅需要一个集成芯片器件的新颖的双灯系统控制器或灯工作模式控制器，本实用新型使得能够对第一灯和第二灯(例如荧光灯和背景灯)分别独立地进行控制。
③在本实用新型的双灯系统中，作为双灯之一的第二灯(背景灯)，允许采用不同类型的背景灯LED小型白炽灯；小型氖灯。
权利要求1.一种双灯系统控制器，用于控制一个双灯系统，该双灯系统包括灯开关，第一灯，第一灯驱动电路，第二灯，第二灯驱动电路，其特征在于，该双灯系统控制器包括·模式控制信号产生器，用于随灯开关每次相继接通而提供具有交替切换的两种电平的模式控制信号；·第一模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与第一灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平把第一灯控制成随灯开关每次相继接通而交替地点燃与不点燃；·第二模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与第二灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平使第二灯的点燃或不点燃与第一灯相反，从而随灯开关每次相继接通使第一灯与第二灯轮流点燃。
2.如权利要求1的双灯系统控制器，其特征在于，所述第一灯包括荧光灯；所述第一灯驱动电路包括荧光灯驱动电路，所述荧光灯驱动电路包括·直流电源电路，包括由桥式整流器、二极管、多个电阻器、多个电容器和电感线圈组成的整流和滤波电路；·直流/交流逆变器，包括多个晶体管、二极管、双向开关二极管、电感线圈、环形线圈和启动电容(C2)；所述第二灯包括背景灯，所述背景灯至少包括至少一个LED；所述第二灯驱动电路包括背景灯驱动电路，所述背景灯驱动电路包括桥式整流器、齐纳二极管、多个电阻器和多个电容器．
3.如权利要求2的双灯系统控制器，其特征在于，所述双模式信号产生器包括集成电路芯片逻辑电路。
4.如权利要求3的双灯系统控制器，其特征在于，所述集成芯征逻辑电路包括D型触发器；所述模式控制信号产生器的输出端是该D型触发器的O端或 端。
5.如权利要求4的双灯系统控制器，其特征在于，所述模式信号产生器还包括多个电阻器(R7、R8、R9、R10、R11、R15)、多个电容器(C8、C9、C10)和齐纳二极管(D10)。
6.如权利要求4的双灯系统控制器，其特征在于，所述第一模式驱动器包括晶体管(T3)；所述第一模式驱动器的晶体管(T3)的基极经过一个电阻器(R16)与D型触发器的O端或 端相连接，所述晶体管(T3)的集电极与荧光灯驱动电路的启动电容(C2)并联连接。
7.如权利要求4的双灯系统控制器，其特征在于，所述第二模式驱动器包括MOSFET(T4)，所述背景灯包括第一LED(LED1)和第二LED(LED2)；和所述MOSFET(T4)的栅极经过一个电阻器(R20)与D型触发器的O端或 端相连接，所述MOSFET(T4)的源极与第二LED(LED2)的阳极相连接，所述MOSFET(T4)的漏极通过一个电阻器(R13)与第一LED(LED1)的阴极相连接。
8.如权利要求3的双灯系统控制器，其特征在于，所述集成芯片逻辑电路由R-S触发器、J-K触发器、T触发器、可编程逻辑控制器或微控制器中选择。
9.一种双灯系统，包括如以上任一项权利要求的双灯系统控制器。
10.一种带背景灯的紧凑型荧光灯，包括荧光灯及其驱动电路，背景灯及其驱动电路，灯开关，以及灯工作模式控制器，其特征在于，该灯工作模式控制器包括·模式控制信号产生器，用于随灯开关每次相继接通而提供具有交替切换的两种电平的模式控制信号；·第一模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与荧光灯驱动电路相耦合，用于根据所述灯工作模式控制信号的所述两种电平把荧光灯控制成随灯开关每次相继接通而交替地点燃与不点燃；·第二模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与背景灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平使背景灯的点燃或不点燃与荧光灯相反，从而随灯开关每次相继接通使荧光灯与背景灯轮流点燃。
11.如权利要求10的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述荧光灯驱动电路包括·直流电源电路，包括由桥式整流器、二极管、多个电阻器、多个电容器和电感线圈组成的整流和滤波电路；·直流/交流逆变器，包括多个晶体管、二极管、双向开关二极管、电感线圈、环形线圈和启动电容(C2)；所述背景灯至少包括至少一个LED；所述背景灯驱动电路包括桥式整流器、齐纳二极管、多个电阻器和多个电容器。
12.如权利要求11的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述灯工作模式控制器还包括多个电阻器(R7、R8、R9、R10、R11、R15)、多个电容器(C8、C9、C10)和齐纳二极管(D10)。
13.如权利要求12的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述模式控制信号产生器包括集成芯片逻辑电路。
14.如权利要求13的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述集成芯片逻辑电路包括D型触发器；所述模式控制信号产生器的输出端是该D型触发器的O端或 端。
15.如权利要求14的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述第一模式驱动器包括晶体管(T3)；所述第一模式驱动器的晶体管(T3)的基极经过一个电阻器(R16)与D型触发器的O端或 端相连接，所述晶体管(T3)的集电极与荧光灯驱动电路的启动电容(C2)并联连接。
16.如权利要求14的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述第二模式驱动器包括MOSFET(T4)，所述背景灯包括第一LED(LED1)和第二LED(LED2)；和所述MOSFET(T4)的栅极经过一个电阻器(R20)与D型触发器的O端或 端相连接，所述MOSFET(T4)的源极与第二LED(LED2)的阳极相连接，所述MOSFET(T4)的漏极通过一个电阻器(R13)与第一LED(LED1)的阴极相连接。
17.如权利要求13的带背景灯的紧凑型荧光灯，其特征在于，所述集成芯片逻辑电路由R-S触发器、J-K触发器、T触发器、可编程逻辑控制器或微控制器中选择。
专利摘要双灯系统控制器和使用该双灯系统控制器的双灯系统，该双灯系统控制器包括模式控制信号产生器，用于随灯开关每次相继接通而提供具有交替切换的两种电平的模式控制信号；第一模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与第一灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平把第一灯控制成随灯开关每次相继接通而交替地点燃与不点燃；第二模式驱动器，其输入端与模式控制信号产生器的输出端相耦合，其输出端与第二灯驱动电路相耦合，用于根据所述模式控制信号的所述两种电平使第二灯的点燃或不点燃与第一灯相反，从而随灯开关每次相继接通使第一灯与第二灯轮流点燃。
文档编号H05B41/36GK2884784SQ20052003738
公开日2007年3月28日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者阿笛欧.莫拉斯, 赫拉修.特拉维诺 申请人:飞利浦(中国)投资有限公司