CN101516156A - 无线调光型电子镇流器和包含该镇流器的紧凑型荧光灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线调光型电子镇流器和包含该镇流器的紧凑型荧光灯，所述无线调光型电子镇流器包括：无线接收单元，用于接收来自控制器的控制信号；调光控制单元，用于控制灯的运行；和主控单元，用于对灯进行启动和镇流；其中，至少所述无线接收单元是空间上分立的。所述电子镇流器还可以包括一个连接单元，用于连接所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元，并且所述连接单元、无线接收单元、调光控制单元和主控单元可以分别位于不同的电路板上，且所述无线接收单元、调光控制单元和数控单元的电路板分别与所述连接单元的电路板连接，并与所述连接单元垂直。

Description

无线调光型电子镇流器和包含该镇流器的紧凑型荧光灯

技术领域

本发明涉及照明技术领域，特别涉及一种用于紧凑型荧光灯(CFL)的无线调光型电子镇流器，以及包含该无线调光型电子镇流器的一体化紧凑型荧光灯(CFLi)。

背景技术

无线调光型电子镇流器已经越来越广泛地应用于日光灯的镇流和调光。图1示出常规的无线调光型电子镇流器的功能框图。

如图1所示，通常无线调光型镇流器包含以下几个部分：主控单元1、调光控制单元2和无线接收单元3。主控单元1用于在灯启动过程中为灯提供启动电压，并在灯稳定运行时控制提供给灯的电流，同时，主控单元1还向镇流器电路的其它部分提供电源，并根据无线接收单元3从遥控装置4所接收到的用户指令，控制调光控制单元2的操作；调光控制单元2响应于主控单元1的指令，控制施加于灯的功率，从而达到调节灯亮度的目的；无线接收单元3用于接收用户通过遥控器发出的调光指令，并将该指令传递到主控单元1。这样的无线调光型电子镇流器在直管型日光灯中获得了良好的应用效果。

近年来，紧凑型荧光灯(CFL)由于其能耗低、结构简单而得到迅速的推广应用。随着紧凑型荧光灯的广泛应用，人们越来越希望对紧凑型荧光灯也能进行遥控调光。但是由于结构限制，紧凑型荧光灯的电子镇流器以及调光装置都需要安装在灯头里面。

由于电子镇流器中包含一些对温度敏感的集成电路和其它电子器件，尤其是无线接收单元，对温度更加敏感。这些集成电路和电子器件在周围温度达到一定程度时，将不能正常工作。而在普通的紧凑型荧光灯运行过程中，灯头的稳态温度一般都能达到90～100摄氏度。在这样的温度下，诸如无线接收单元这样的电子电路将无法正常工作。因此，迄今为止，无线调光型电子镇流器的应用范围还只是局限于直管型日光灯，而紧凑型荧光灯只能用于固定亮度的照明。

发明内容

因此，在本领域中存在一种需求，要求提供一种用于紧凑型荧光灯的无线调光型电子镇流器，以及包含该无线调光型电子镇流器的一体化紧凑型荧光灯。本发明的目的就是要提供这样的电子镇流器和紧凑型荧光灯。

按照本发明的一个方面，提供了一种电子镇流器，包括：

无线接收单元，用于接收来自控制器的控制信号；

调光控制单元，用于控制灯的运行；和

主控单元，用于向所述无线接收单元和调光控制单元提供电源；

其中，至少所述无线接收单元是空间上分立的。

根据本发明的一个实施例，所述电子镇流器进一步包括连接单元，用于连接所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元。

根据本发明的一个实施例，所述连接单元、无线接收单元、调光控制单元和主控单元分别位于不同的电路板上，且所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板分别与所述连接单元的电路板连接，并与所述连接单元成一角度。该角度优选为直角。

根据本发明的一个实施例，在所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元中，对温度较敏感的电路元件布置在电路板上远离所述连接单元的位置。

根据本发明的实施例，所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板彼此平行地布置，或者彼此成星型布置，或者彼此成三角形布置。

在本发明的一个实施例中，所述主控单元与所述连接单元位于同一电路板上。优选地，该电路板采用比较厚的材料制成。

根据本发明的另一方面，提供一种紧凑型荧光灯，包括：灯泡；灯头；和电子镇流器，该电子镇流器位于灯头中，并包括：无线接收单元，用于接收来自控制器的控制信号；调光控制单元，用于根据所述无线接收单元接收的控制信号控制灯的运行；和主控单元，用于向所述无线接收单元和调光控制单元提供电源；其中，至少所述无线接收单元是空间上分立的。

根据本发明的一个实施例，所述电子镇流器进一步包括一个连接单元，用于连接所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元。

根据本发明的一个实施例，所述连接单元位于所述灯泡与所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元之间，以便将所述灯泡与所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元隔离。

根据本发明的另一个实施例，所述无线接收单元还用于发射信号，所述调光控制单元检测所述灯的运行状态，并通过所述无线接收单元将所述运行状态的信息发送给遥控器。所述灯的状态包括但不限于过压、过流、过热、寿终。

采用本发明的技术方案，可以有效解决电子镇流器中的电子器件对温度敏感的问题，使得无线调光型电子镇流器可以集成在紧凑型荧光灯的灯头中，以实现对紧凑型荧光灯的无线调光。

附图说明

下面结合具体的实施例，并参照附图，对本发明的上述和其它目的和优点做进一步的描述。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。

图1为表示无线电子镇流器的各个功能块的示意图；

图2所示为示意性表示按照本发明一个实施例的无线电子镇流器的结构透视图；

图3所示为示意性表示按照本发明一个实施例的连接单元的结构平面图；

图4所示为示意性表示按照本发明一个实施例的无线接收单元的结构平面图；

图5所示为示意性表示按照本发明的无线电子镇流器安装在紧凑型节能灯灯头中的平面图，其中灯头部分采用截面图表示；

图6所示为示意性表示按照本发明另一个实施例的无线电子镇流器的结构透视图；

图7所示为示意性表示按照本发明另一个实施例的无线电子镇流器的结构透视图。

图8a和图8b示出根据本发明一个示范性实施例的CFL灯的示意图，其中图8a所示为接收单元与灯耦合在一起的示意图，图8b所示为分立的接收单元与遥控装置示意图；

图9a示出按照本发明一个示范性实施例，用于向电子镇流器中的其它电路部分提供电源的电子变压器电路；

图9b示出按照本发明一个示范性实施例，用来代替电子变压器的电路。

具体实施方式

图2示出按照本发明一个实施例的无线电子镇流器的结构示意图。如图2所示，按照该实施例的电子镇流器1的结构分为四个单元：第一单元11是调光控制单元，用于对灯进行调光，其中包含了用于调光的电路部分；第二单元12是无线接收单元，用于接收来自遥控器的控制信号，其中包含了无线接收电路；第三单元13是主控单元，用于在灯启动的过程中提供启动电压，并在灯稳定运行时，控制灯的工作电流。同时，主控单元13还向调光控制单元11和无线接收单元12等其它电路部分提供电源，其中包含了电子变压器等电源电路；第四单元14是连接单元，用于将第一单元11、第二单元12、第三单元13连接起来，构成一个整体的电子镇流器。第四单元14包括分别用于与第一单元11、第二单元12、第三单元13连接的连接部件和其它电路元件。

图3示出第四单元14的结构平面图，即按照本发明一个实施例的连接单元的示意图。如图3所示，第四单元14包括基板51、分别用于连接第一单元11、第二单元12和第三单元13的连接部件23a、33a和43a以及其它电路元件6。连接部件23a、33a和43a可以是焊接在基板51上的通用接口部件，也可以是在基板51上打出的多个规则排列的通孔。基板51采用硬质的板材制作，优选采用印刷电路板。在采用印刷电路板作为基板的情况下，在基板51上蚀刻电路图案，使得电路图案与电路元件和连接部件一起形成连接单元的电路。

图4示出第二单元12的结构平面图，即按照本发明一个实施例的无线接收单元的示意图。如图3所示，第二单元12包括基板31、电路元件32和接口33。基板31采用硬质的板材制作，优选采用印刷电路板PCB。在采用PCB作为基板的情况下，在基板31上安装电路元件32，并蚀刻电路图案，使得电路图案与电路元件一起形成调光单元的电路。接口33可以是从与基板31成一体的电路板切割并蚀刻相应的电路图案而成，也可以是通过焊接等方式固定在基板31上的接口元件。由于无线接收单元中的电路元件对温度特别敏感，因此，在基板上布置电路元件时，特别将电路元件布置在尽量远离热源的位置，例如图3中远离接口33的位置。

第一单元11是调光控制单元，其物理结构类似于第二单元12，也包括一个基板和固定在基板上的电路元件。在设计电路时，优选将对热比较敏感的电路元件，例如调光芯片等，设置在远离所述接口的位置。

第三单元13是主控单元，用于向镇流器的其它电路部分提供电源。主控单元也由硬质板材，如PCB制作，上面包括电子变压器等元件，这些元件在工作过程中也会发热。为了尽量减少电子变压器等元件产生的热对温度敏感元件如无线接收单元等的影响，在将第一、第二、第三和第四单元连接在一起时，优选使第三单元13上布置有电子变压器等电路元件的那一侧背对第二单元12。第三单元13的物理结构与第二单元12类似，这里不再赘述。

利用电子变压器向其它电路部分提供电源的原理示于图9a。参考图9a，120V或220V的交流电压从输入端输入，经过整流单元D_s1整流，成为180V或330V的直流电压。电源管理单元(如芯片TEA152x)控制变压器TR1原边的导通角和导通频率，通过变压器TR1副边的感应在输出端提供所需的直流输出电压，例如5V直流电压。5V的直流输出提供给其它电路部分，例如接收单元，作为其工作电源。

采用图9a所示回扫式电子变压器的好处是可以获得较大的电压工作范围。例如，在输入电压87V-270V的范围内，都可以提供稳定的5V直流电压。因此，在交流输入端发生的电源电压的波动不会对输出电压造成影响，从而可以为镇流器中的其它电路部分提供稳定的工作电源。

此外，在本发明中，当调光控制单元和无线接收单元设置为节电模式的情况下，整个电子变压器消耗的静态功耗可以降低约60％。在该情况下，可以采用更简单的供电方式来代替电子变压器，以进一步缩小镇流器的体积，减少镇流器的发热，从而进一步改善镇流器中对温度敏感的器件的工作环境。

图9b示出可以代替电子变压器的一种电路。在图9b所示的电路中，C1，C2，D1和D2组成的倍压电路用于给镇流器的后级提供直流电压，以便镇流器完成基本的启动和镇流功能。所述后级的结构和工作原理可以参考普通镇流器的结构和工作原理，此处不再赘述。

为了向无线接收单元11和调光控制单元12提供电源，在图9b所示的电路中，通过电容C4从C1，C2，D1和D2组成的倍压电路中的A点获取电压，经C4分压后，在B点得到5V交流电压，该5V交流电压经过D3和D4整流后通过齐纳二极管DZ1稳压在3.3v，以供电给节电模式下工作的接收单元。其中C3和C5起滤波和储能作用。

采用图9b所示的供电回路在电子镇流器的总的功耗为几百毫瓦的情况下，可以获得良好的工作效果，并且与采用图9a所示的电子镇流器提供电源的技术方案相比，可以进一步缩小体积，更加便于安装在CFL灯头中。

当然，也可以采用其它电路来代替电子变压器，而不限于图9所示的特定电路形式。

再参考附图2。按照图2所示的实施例，第一单元11、第二单元12、第三单元13和第四单元14的连接关系是：第四单元14作为母板，提供与第一单元11、第二单元12和第三单元13连接的连接部件或接口(参见图3中的部件23a、33a、43a)。第一单元11、第二单元12、第三单元13分别连接到对应的接口，使得第一单元11、第二单元12和第三单元13各自的电路板的所在的平面与第四单元14的电路板所在的平面垂直。

图5示出当根据该实施例的电子镇流器1安装在紧凑型荧光灯的灯头中时的情况。在图5中，10表示紧凑型节能灯，101表示灯泡或灯管，102表示灯头，103表示灯头座，1表示安装在灯头102中的电子镇流器。

如图5所示，当电子镇流器1安装在紧凑型荧光灯的灯头中时，连接单元5的电路板背对第一单元11、第二单元12和第三单元13的一侧朝向灯泡/灯管的方向，也就是说，连接单元14处于灯管101与第一单元11、第二单元12和第三单元13之间。

由于灯泡或灯管是紧凑型节能灯中主要的热源，采用这种结构可以由第四单元有效地将镇流器电路中对温度敏感的电路元件与灯的主要热源隔开，从而有效降低电子镇流器电路所处环境的温度，改善电子镇流器电路的工作条件，提高电子镇流器工作的可靠性，并延长电子镇流器的寿命。

为了进一步提高隔热效果，第四单元14的基板采用隔热效果好的较厚的印刷电路板，例如1.5mm规格的电路板。第一单元11、第二单元12和第三单元13的基板则采用相对较薄的印刷电路板，例如1.0mm规格的电路板。第一单元11、第二单元12和第三单元13采用薄的电路板可以减少热在相应电路板平面方向上的传递，有效降低对温度敏感的电路元件所处位置的温度。

在上述实施例中，第一单元11、第二单元12和第三单元13通过第四单元14连接在一起时，其基板分别所在的平面彼此平行。但是，本发明不限于这样的特定结构，而是可以有其它构造方式。

图6所示为按照本发明另一个实施例的无线电子镇流器的结构示意图。如图6所示，第一单元11、第二单元12和第三单元13通过第四单元14的连接部件连接，彼此的位置关系成星型。采用这种结构的电子镇流器同样可以使镇流器中对温度敏感的电路元件远离热源，起到保护这些电路元件不受高温侵害，以保证镇流器正常工作的作用。

图7所示为按照本发明另一个实施例的无线电子镇流器的结构示意图。如图7所示，第一单元11、第二单元12和第三单元13通过第四单元14的连接部件连接，彼此的位置关系成三角型。采用这种结构的电子镇流器同样可以使镇流器中对温度敏感的电路元件远离热源，起到保护这些电路元件不受高温侵害，以保证镇流器正常工作的作用。

此外，所述第一单元11、第二单元12和第三单元13可以与第四单元14垂直，也可以不垂直。例如，在图7所示的情况下，为了适应灯头内部的空间，第一单元11、第二单元12和第三单元13可以向灯头的中心倾斜一定的角度。

此外，第三单元13，即主控单元可以位于第四单元14上，与连接单元成为一体。在该情况下，需要将第二单元12布置在第四单元14上远离电子变压器等发热元件的位置。

以上所描述的本发明的无线电子镇流器的电路结构可以划分为其它数量的电路单元，从而各个电路单元可以位于不同的电路板上。在该情况下，电路板的数目不限于4个，而可以是其它数量，如两个或5个等。

在以上所述的各个实施例中，无线接收单元3仅仅用于接收来自控制器的控制信号。当然，无线接收单元3也可以用收发器代替，从而不仅可以接收来自遥控器的控制信号，还可以用来发送信号。例如，调光控制单元2可以检测灯的运行状态，并通过无线接收单元3将所检测的运行状态的信息发送给遥控器或其它接收装置。灯的状态包括但不限于过压、过流、过热、寿终等。根据灯的状态信号，用户可以采取合理的控制措施，避免误操作。

根据本发明的另一实施例，上述接收单元可以不包含在镇流器中，而是构成一个独立的单元。图8示出该实施例的示意图。其中图8a示出接收单元与灯装配在一起的情形，图8b示出独立的接收单元和遥控装置。采用该结构，由于接收单元在灯头的外部，不仅进一步远离了热源(如灯管和变压器等)，而且改善了散热条件，从而可以进一步降低接收单元的温度，改善接收单元的工作条件。

参考图8a和图8b，无线接收单元11以接收器的形式示出，其中接口33的形式是在接收器11上的多个引脚。在灯头的外侧提供相应的接口33a。当通过接口33和33a将接收单元连接到灯头时，灯就成为无线调光型节能灯，当接收单元与灯分离时，灯10可以作为一盏普通的节能灯使用。

遥控装置4用于对灯进行调光控制。还可以通过使用Zigbee无线通信协议扩展为控制其它基于Zigbee的电子器件，例如家用的电视机如果支持Zigbee无线通信，则遥控装置可以控制电视机。这意味着只需一个遥控装置就可以控制所有的家用电器。

此外，由于镇流器的寿命一般远远长于灯管的寿命。但是由于目前的灯管都是与灯头形成一体，当灯管损坏后，镇流器也与灯管一起被抛弃。

根据本发明的一个实施例，灯管与灯头是通过可拆分的方式耦合的。这样，一旦灯管损坏，仅仅通过用新灯管替换损坏的灯管，可以继续使用镇流器，从而提高产品的环保和节约性能。

以上结合特定实施例对本发明的技术方案进行了描述。但是应当理解，描述这些实施例仅仅是为了清楚地介绍本发明的技术方案，而不是意欲将本发明的范围限于这些特定的实施例。而且，根据以上的描述，本领域的技术人员容易联想到各种变型和替代，而不会脱离本发明的精神和主旨。例如，电源单元也可以采用干电池、可充电电池等代替。因此，任何这样的变形和替代都将被认为落入由所附权利要求所限定的本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种无线调光型电子镇流器，包括：

无线接收单元，用于接收来自控制器的控制信号；

调光控制单元，用于根据所述无线接收单元接收的控制信号对灯进行调光；和

主控单元，用于对灯进行启动和镇流；

其中，至少所述无线接收单元是空间上分立的。

2.根据权利要求1所述的电子镇流器，进一步包括连接单元，用于连接所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元。

3.根据权利要求2所述的电子镇流器，其中所述连接单元、无线接收单元、调光控制单元和主控单元分别位于不同的电路板上，且所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板分别与所述连接单元的电路板连接，并与所述连接单元成一角度。

4.根据权利要求3所述的电子镇流器，其中在所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元中，对温度较敏感的电路元件布置在电路板上远离所述连接单元的位置。

5.根据权利要求3所述的电子镇流器，其中所述角度为直角。

6.根据权利要求3-5任一项所述的电子镇流器，其中所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板彼此平行。

7.根据权利要求3-5任一项所述的电子镇流器，其中所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板彼此成星型布置。

8.根据权利要求3-5任一项所述的电子镇流器，其中所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板彼此成三角形布置。

9.根据权利要求2所述的电子镇流器，其中所述主控单元与所述连接单元位于同一电路板上。

10.根据权利要求2所述的电子镇流器，其中所述无线接收单元还用于发射信号。

11.根据权利要求1所述的电子镇流器，进一步包括电源单元，用于向所述无线接收单元和调光控制单元提供电源，所述电源单元包括：

整流单元，用于对第一交流电压进行整流；和

输出单元，用于对所述第一整流单元的输出电压进行滤波，并将滤波后的直流电压输出给所述无线接收单元和调光控制单元。

12.根据权利要求11所述的电子镇流器，进一步包括第二变换单元，用于将第二交流电压变换为所述第一交流电压。

13.根据权利要求12所述的电子镇流器，其中所述第二交流电压为工频交流电压。

14.一种紧凑型荧光灯，包括：

灯泡；

灯头；和

电子镇流器，该电子镇流器位于灯头中，并包括：无线接收单元，用于接收来自控制器的控制信号；调光控制单元，用于根据所述无线接收单元接收的控制信号对灯进行调光；和主控单元，用于对灯进行启动和镇流；

其中，至少所述无线接收单元是空间上分立的。

15.根据权利要求14所述的紧凑型荧光灯，其中所述电子镇流器进一步包括连接单元，用于连接所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元。

16.根据权利要求15所述的紧凑型荧光灯，其中所述连接单元、无线接收单元、调光控制单元和主控单元分别位于不同的电路板上，且所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元的电路板分别与所述连接单元的电路板连接，并与所述连接单元成一角度。

17.根据权利要求16所述的紧凑型荧光灯，其中在所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元中，对温度较敏感的电路元件布置在电路板上远离所述连接单元的位置。

18.根据权利要求15所述的紧凑型荧光灯，其中所述连接单元位于所述灯泡与所述无线接收单元、调光控制单元和主控单元之间。

19.根据权利要求15所述的电子镇流器，其中所述主控单元与所述连接单元位于同一电路板上。

20.根据权利要求14-19任一项所述的紧凑型荧光灯，其中所述无线接收单元还用于发射信号。

21.根据权利要求20所述的紧凑型荧光灯，其中所述无线接收单元通过灯头的壳体从所述灯的外部可拆卸地耦合到所述电子镇流器的其它单元。

22.根据权利要求20所述的紧凑型荧光灯，其中灯头与灯管是可拆卸地耦合在一起的。

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