CN1989792B

CN1989792B - 颜色可调节电灯

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Publication number: CN1989792B
Application number: CN2005800244255A
Authority: CN
Inventors: T·奥斯特巴安; B·L·M·范巴克尔; J·F·R·艾杰瑟曼斯; N·B·普菲弗; M·C·拉斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: ES2394090T3; US7791289B2; JP5128279B2; US20080094003A1; CN1989792A; EP1772044A1; EP1772044B1; WO2006011092A1; US8120279B2; US20110050122A1; JP2008507817A

Abstract

使用已知的TRIAC调光器电路可以控制颜色可调节电灯。所述颜色可调节电灯包括两个或者更多的光源。每个光源可以输出具有不同颜色的光。通过设置每个光源的输出强度，可以输出具有所需要颜色的光。包含在电灯驱动电路中的电路或者处理单元通过确定所提供交流电压的形状可以检测TRIAC调光器电路的一组相角。根据确定的形状，所述电路或者处理单元控制用于每个光源的电灯驱动电路，从而控制每个光源输出的光强。

Description

颜色可调节电灯

本发明涉及一种电灯和电灯驱动方法，特别涉及一种颜色可调节电灯和控制所述颜色可调节电灯的方法。

光的颜色取决于存在于所述光中具有不同波长的光波的频谱。仅仅具有所述频谱中一个频带的波长的光可以被觉察为特定颜色，诸如蓝色、绿色或者红色。如果在所述光中存在所有波长的光，则所述光被觉察的颜色可以通过色温来表征。包括具有相对较短波长的大量光波的光被觉察为蓝色和冷光，而包括具有相对较长波长的大量光波的光被觉察为红色和暖光。在下文中，光的颜色指的是包含在所述光中的可见波长的任意组合。

人们可能希望根据情况和应用来调节光源发出的光的颜色。最近已经研发了这样的电灯，该电灯可以被调节以输出具有不同颜色的光。这样的电灯可能基于不同的技术，例如荧光灯或者LED技术。

然而，上述已知的颜色可调节电灯不容易安装在现有的电气装置中。该已知的颜色可调节电灯可能包括用于调节颜色的数字接口。其它已知的颜色可调节电灯可能需要电灯驱动电路，该电灯驱动电路需要附加的用于用户控制的导线。此外，这种颜色可调节电灯不容易替换普通的灯泡，这是由于该颜色可调节电灯需要所述附加电路和导线并且该颜色可调节电灯可能具有复杂的用户接口。

因此本发明的目标在于，提供一种颜色可调节电灯，所述颜色可调节电灯在不需要附加导线的情况下可以用在现有的电气装置中。

根据权利要求1的颜色可调节电灯以及根据权利要求8的控制颜色可调节电灯的方法实现了上述目标。

根据本发明的颜色可调节电灯包括至少两个发光器件，即光源。光源可以基于任一种技术。例如可以是发光二极管(LED)、荧光灯、白炽灯或者任意其它种类的电灯。

将所述至少两个光源配置成发射具有不同颜色的光。这样，如果一个光源打开，由颜色可调节电灯发射的光与所述一个光源发射的光一致。如果两个或者更多的光源打开，则颜色可调节电灯发射的光为所述两个或者更多光源的混合光。这样，发射光的颜色可能从一个光源的光的颜色变化到一个或者多个、有可能是其它光源和其任意组合的光的颜色。

所述至少两个光源由电灯驱动电路控制。电灯驱动电路接收电源电压并且将所述电源电压转换成用于每个光源的适当光源电源电压或者电流。光源电源电压确定了光源的输出光强。适当的光源电源电压确定了每个光源的输出光强，使得通过颜色可调节电灯产生预定的总光颜色。

根据本发明，所述电源电压是可变电源电压。所述电源电压可以是交流电源电压或者是可变已整流电压。电压的形状由电源电压的变化确定。

电源电压给光源加电，并且电源电压的形状确定了电灯输出的光的颜色。至此，在电灯驱动电路中确定了电源电压的形状，并且配置电灯驱动电路来控制每个光源。根据电源电压的确定形状，光源被提供有相应的光源电源电压或者电流，以控制每个光源的输出光的光强，从而控制电灯的总输出光的颜色。

应当注意的是，根据本发明的一个方面，电源电压的形状可以仅仅用来确定至少两个光源中的哪个光源打开，输出最大光强，确定至少两个光源中的哪个光源关闭，而不输出光。因此，在这样的实施例中，颜色可调节电灯可以仅仅输出具有预定数量可能颜色的光。

电灯和电灯驱动电路可以包含在外壳和灯泡中，使得所述电灯可以替换普通的灯泡。此外，电源电压可以是正弦波形交流电源电压和相角调光器，诸如TRI AC可以设置交流市电电源电压的形状。TRI AC相角调光器是已知用于使得光源诸如白炽灯泡变暗的器件，因此它的作用在此不再详细描述。因此，根据本发明的颜色可调节电灯可以代替普通灯泡，并且使用普通光源调光器可以在不需要任何附加导线或者使用复杂接口的情况下来调节发射光的颜色。

在本发明的实施例中，电灯驱动电路包括用于每个光源的镇流器电路。所述镇流器电路配置成根据光源的类型向每个光源提供恰当的电压或者电流。例如，LED需要的电源电压类型不同于荧光灯需要的电源电压类型。

产生控制信号的镇流器控制电路可以向每个镇流器电路提供所述控制信号，以控制每个光源的光强。镇流器控制电路根据电源电压的形状确定所述控制信号。

特别是，当交流电源电压可以提供给电灯时，电灯驱动电路可以有利地包括用于整流交流电源电压和输出已整流可变电源电压的整流电路。在可变已整流电压提供给整流电路的情况下，所述整流电路的输出可能与提供的电压相同。

如果相角调光器电路被用于设置电源电压的形状，则镇流器控制电路可以有利地包括将可变电源电压转换为方波电压的施密特触发电路。在这样的情况下，所述施密特触发电路的输出是具有由电源电压相角确定的脉宽的方波电压。所述镇流器控制电路可以使用所述方波电压作为电灯控制信号。电灯镇流器电路可以使用方波电压的脉宽来确定光源的所需要的光强。例如，当方波电压为高时，光源可以打开，当方波电压为低时，光源可以关闭。

在本发明的另一实施例中，镇流器控制电路包括处理器。所述处理器可以接收处理器控制信号，所述处理器控制信号是由电源电压的形状确定。所述处理器控制信号类似于电源电压。

根据预定算法可以处理所述处理器控制信号，以得到用于每个电灯镇流器电路的电灯控制信号。所述电灯控制信号提供给每个电灯镇流器电路，并因此控制每个光源。在这样的实施例中，所述算法可以是这样的算法，使得电灯的光颜色变化并不是与相角的变化成线性。此外，在另一实施例中，不仅可以调节总光颜色，而且可以独立于光颜色调节总输出光强，这一点在后面将加以详细描述。

在另一实施例中，镇流器控制电路包括其中存储查找表的存储器。此外，镇流器电路包括所述处理器，所述处理器可以访问所述存储器以访问所述查找表。所述处理器可以接收由电源电压的形状确定的所述处理器控制信号。基于所述处理器控制信号，所述处理器可以根据存储在所述存储器中的查找表来确定用于每个镇流器电路的镇流器控制信号。所述处理器输出用于每个镇流器电路的所述镇流器控制信号，从而控制电灯发射的光的颜色。

根据后面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见，并将参考后面描述的实施例对本发明的这些方面和其他方面进行阐述。

附图示出了非限制性的示例性实施例，其中

图1示意性地示出了根据本发明的颜色可调节电灯的实施例，

图2示意性地示出了根据本发明的颜色可调节电灯的另一实施例，

图3示出了用于操作根据本发明的颜色可调节电灯的电气装置框图，

图4示出了根据本发明的电灯驱动电路的实施例的电路图，

图5示出了根据本发明的电灯驱动电路的另一实施例的电路图，

图6A示出了根据本发明的用于调节电灯颜色和强度的控制按钮的实施例，

图6B示出了根据本发明的用于调节电灯颜色和强度的控制按钮的另一实施例，

在附图中，相同的附图标记表示类似的部件或者具有类似功能的部件。

图1示出了根据本发明的电灯2的侧视图。电灯2包括光源外壳4、电灯驱动电路外壳6以及普通电灯配件8。

图2示出了根据本发明的电灯2的另一实施例。在图2中，光源外壳4是灯泡形状，类似于普通白炽灯。电灯驱动电路外壳6可以具有用于容纳电灯驱动电路的任何适当的形状。电灯配件8优选的是普通电灯配件，例如用于普通白炽灯的配件。

光源外壳4容纳两个或者更多的光源。每个光源可以配置成输出具有不同颜色的光，或者可以配置第一数量的光源来输出具有第一颜色的光，可以配置第二数量的光源来输出具有第二颜色的光。这样，通过打开一个或者多个光源并且关闭其它光源可以产生所需要颜色的光。除了打开或者关闭光源之外，可以改变光源发出的光强。

在优选的实施例中，可以控制每个光源的输出光强，使得根据本发明的电灯2可以通过组合具有不同颜色和不同强度的光来产生可能颜色的频谱。

图3示出了包括根据本发明的电灯2的电路图。电灯2包括三个光源12A、12B和12C。由电灯驱动电路10控制和驱动光源12A、12B和12C。所述电路还包括已知的TRIAC调光器电路1 4以及诸如市电电源电压的交流电压源16。

用于驱动两个光源12A和12B的电灯驱动电路10在图4中详细示出。驱动电路10包括用于整流交流输入电压的整流电路20。整流电路20输出的已整流电压提供给第一电灯镇流器电路30A和第二电灯镇流器电路30B。另外，分压器电路包括第一电阻器22A和第二电阻器22B。在电阻器22A和22B之间的节点22C处的电压与整流电路20输出的已整流电压具有相同的形状，但是具有较低的电压电平。

节点22C的电压提供给第一施密特触发电路24A。第一施密特触发电路24A的输出提供给第一电灯镇流器电路30A和第二施密特触发电路24B。第二施密特触发电路24B的输出提供给第二电灯镇流器电路30B。

图5示出了类似的驱动电路10。然而，与图4所示的电路相比，图5的电路10包括处理单元26来代替两个施密特触发电路。处理单元26耦合到存储单元28。存储单元28存储数据，例如查找表或者算法，指示用于输出具有所需要颜色光的每个光源12A、12B的设置。处理单元26接收整流电路20输出的已整流电压，并且确定所述电压的形状。然后，处理单元26可以访问存储单元28以得到对应于所述形状的每个光源12A、12B的设置。

应当注意的是，存储单元28和处理单元26可以包含在一个(例如半导体)器件中。另外，如果电压的形状由算法处理来得到如上面提到的每个光源12A、12B的设置，则所述算法可以嵌入在处理单元26中，并且可以省略存储单元28。

由于使用了施密特触发电路，图4的实施例特别适用于与TRIAC调光器电路组合使用。图5的实施例可以与任何电压整形电路组合使用，这是由于可以配置处理电路26来确定实际上任何可变电压的形状。

在图3和4的电路中，交流电压源16诸如市电电源电压连接到TRIAC调光器电路14。电压源16提供的交流电压假定为正弦波形。然而如果相应配置电灯驱动电路10，则也可以使用其它的形状。

根据可变电阻器的设置，TRIAC调光器电路14改变交流电压的形状。TRIAC调光器电路14是已知的电路，在此不再详细描述。TRIAC调光器电路14改变正弦波形电压，使得只要正弦波形输入电压低于预定电平，输出电压就基本上保持为零。可变电阻器可以确定所述电平。这样，在交流电压的零交叉之后，TRIAC调光器电路14没有导通并且阻挡输入电压。

在交流输入电压增加到高于预定电平的电平之后，TRIAC调光器电路14传导输入电压，并且输出电压基本上等于输入电压。一旦输入电压接近它的下一个零交叉，TRIAC调光器电路14就再次阻挡输入电压。这样，在正弦波的每个半周期的第一部分期间，输出电压为零。在正弦波的预定相角处，输出电压基本上瞬时切换到对应于所述正弦波输入电压的电平。

TRI AC调光器电路可以用作相角调光器电路14，而且其它电路也可以作为用于控制颜色可调节电灯的相角调光器电路14。然而，对于本发明来讲使用相角调光器电路并不重要。也可以使用整形交流电压的其它类型的电路。电压的形状基本上应当是周期性可确定的，即电压的形状是周期性的，并且对于每个周期可以确定所述电压的至少一个特性，以检测用户接口的设置(诸如TRI AC调光器电路的可变电阻器)。

整流电路20整流TRIAC调光器电路输出电压，导致半正弦波电压。这种已整流电压可以有利地提供给电灯镇流器电路30A和30B，这是由于电灯镇流器电路30A和30B可能需要已整流电压来分别操作耦合的光源12A或者12B。这样，就为电灯镇流器电路30A和30B和相应的光源12A和12B提供了适当的光源电源电压。

每个电灯镇流器电路30A和30B配备有输入节点，用于打开或者关闭耦合的光源12A、12B。已整流电压还输入到包括第一电阻器22A和第二电阻器22B的分压电路，在节点22C产生具有相同形状但具有较低的电平的电压。在节点22C的电压输入至施密特触发电路。在这种情况下，当输入电压高于预定电压时施密特触发电路2 4输出低电压，当所述输入电压低于所述预定电压时施密特触发电路24输出高电压。输入正弦波导致方波输出。方波的占空比，即方波为高的周期长度相对于方波一个周期的长度比率，取决于输入电压和预定电压的形状。

当第一施密特触发电路2 4A的输出为高时，打开电灯镇流器电路30A。由于第一施密特触发电路24A的高输出电压，因此施密特触发电路24B输出低电压，因此关闭电灯镇流器电路30B。因此，当第一光源12A打开时，第二光源12B关闭，反之亦然。方波的占空比确定了第一光源12A打开的周期以及第二光源12B打开的周期。

施密特触发电路24A和24B输出的方波电压的占空比取决于由相角调光器电路14设置的所提供交流电压的相角。根据所述占空比第一光源12A发射具有第一颜色的光量，第二光源12A发射具有第二颜色的光量。因此两个光源12A和12B发射的总光可以具有通过调节每个光源12A和12B发射光的光强而设置的颜色。

在使用两个施密特触发电路24A和24B的上述实施例中，在任意时刻两个光源12A、12B中的一个光源打开，另一个光源关闭。然而，在另一实施例中，光源12A和12B可以同时打开和关闭。在这样的实施例中可以使用图5中示出的电灯驱动电路实施例。

在图5所示的电路中，由形状改变电路(诸如相角调光器电路)整形的输入交流电压被整流并且提供至每个光源12A和12B。在该实施例中，将在节点22C处的电压提供给处理单元26。处理单元26配置成确定所提供电压的形状。处理单元26可以在算法中输入形状或者可以访问存储单元28以及其中存储的数据，来确定用于每个光源12A和12B的所需要光输出强度。对应于所述确定的所需要光输出强度，处理单元26控制每个电灯镇流器电路30A和30B，以便输出具有所需要颜色的光。

图6A和6B示出了用于控制根据本发明的颜色可调节电灯的两种可能用户接口按钮40。两种用户接口按钮40都可以控制TRIAC调光器电路的可变电阻器，从而整形输出电压。

图6A的用户接口示出了两个范围42和44。每个范围42、44是从第一颜色46到第二颜色48。第一范围42输出具有第一预定总强度的光，第二范围44输出具有第二预定总强度的光。例如，第二强度44可能是第一预定强度42的两倍。

图6B的用户接口示出了四个范围52，54，56和58。每个范围是从第一光强60到第二光强62，例如是从最大光输出强度的25％到100％。每个范围输出具有预定颜色的光。

图6A和6B的用户接口按钮40适合于和图5的驱动电路结合使用而不是和图4的驱动电路结合使用。使用所示的用户接口可以相对于两个参数：强度和颜色来设置输出光。无论如何通过设置可变电阻器来设置用户接口仅仅改变电压中的一个参数。使用处理单元以及可能使用存储单元，所述一个参数可以用于确定两个参数的设置，例如通过访问包括用于用户接口按钮的每个状态的预设参数。

应当注意的是，在所描述和示出的实施例中，如果没有使用电压整形电路，颜色可调节电灯仍然可以正常工作。所提供的电压例如如果耦合到电源电压，则所提供电压的形状可以检测为正弦波，并且因此可以确定输出。在图4的实施例中，这样可能导致在半周期内光源12A以全功率输出光，而在另一半周期内可以打开光源12B。这样，在现有的电路中就可以使用颜色可调节电灯来代替普通白炽灯，尽管这样的情况下并不能获得颜色可调节电灯的所有功能。

在上述描述和附属的权利要求书中，“包括”应当理解为并不排除其它元件或者步骤的存在，“一个”并不排除多个存在的情况。另外，在权利要求书中的任何附图标记不应当解释为对本发明保护范围的限制。

Claims

1.一种颜色可调节电灯(2)，包括

用于发射具有不同颜色的光的至少两个光源(12A，12B)；和

电灯驱动电路(10)，所述电灯驱动电路配置成确定可变电源电压的形状，并根据电源电压已确定的形状给光源提供相应的光源电源电压或电流，以控制每个光源的输出光的光强，从而控制电灯的总输出光的颜色，

其中所述电灯驱动电路(10)包括：

整流电路(20)，用于整流交流电压和输出所述可变电源电压；

镇流器控制电路，配置成接收可变电源电压并且输出与电源电压形状对应的用于每个光源的相应电灯控制信号；并且

所述至少两个光源中的每个光源耦合到电灯镇流器电路(30A，30B)，每个电灯镇流器电路配置成接收所述已整流电源电压和所述对应的相应电灯控制信号，以输出与所述相应电灯控制信号对应的相应光源电源电压从而根据电源电压的形状控制每个光源的光强，

其中所述镇流器控制电路包括施密特触发电路(24A，24B)，用于将可变电源电压转换成作为所述电灯控制信号的方波电压，所述方波的脉宽由电源电压的形状确定，所述电灯镇流器电路(30A，30B)根据方波电压的脉宽确定每个光源电源电压。

2.根据权利要求1所述的颜色可调节电灯，

其中所述镇流器控制电路包括第一施密特触发电路(24A)和第二施密特触发电路(24B)；

其中所述灯包括第一电灯镇流器电路(30A)和第二电灯镇流器电路(30B)；

其中所述第一施密特触发电路(24A)的输出耦合到所述第一电灯镇流器电路(30A)以及所述第二施密特触发电路(24B)；并且

其中所述第二施密特触发电路(24B)的输出耦合到所述第二电灯镇流器电路(30B)。

3.根据权利要求1所述的颜色可调节电灯，其中所述镇流器控制电路包括处理器(26)，用于根据电源电压的形状和预定算法确定每个电灯镇流器电路(30A，30B)的电灯控制信号，并用于向每个电灯镇流器电路输出所述电灯控制信号。

4.根据权利要求1所述的颜色可调节电灯，其中镇流器控制电路包括处理器(26)和其中存储查找表的存储器(28)，所述处理器根据电源电压的形状和所述存储器中存储的查找表确定每个光源的电灯控制信号，并且用于向每个镇流器电路输出所述电灯控制信号。

5.根据前述权利要求中任一项所述的颜色可调节电灯，其中所述电灯驱动电路还配置成基于电源电压的形状来控制所述电灯发射光的总强度。

6.用于控制颜色可调节电灯(2)的方法，所述电灯包括：至少两个光源(12A，12B)，每个光源配置成发射具有不同颜色的光；以及电灯驱动电路(10)，所述方法包括：

向电灯提供可变电源电压，

设置可变电源电压的形状，

整流交流电压；

确定电源电压的形状，和

根据电源电压已确定的形状给光源提供相应的光源电源电压或电流，以控制每个光源的输出光的光强，从而控制电灯的总输出光的颜色，

其中所述电灯驱动电路(10)包括：

整流电路(20)，用于整流交流电压和输出所述可变电源电压；

7.根据权利要求6的控制颜色可调节电灯的方法，

其中所述第一施密特触发电路(24A)的输出提供到所述第一电灯镇流器电路(30A)以及所述第二施密特触发电路(24B)；并且

其中所述第二施密特触发电路(24B)的输出提供到所述第二电灯镇流器电路(30B)。

8.根据权利要求6或7的控制颜色可调节电灯的方法，其中通过设置TRIAC(14)的相角来设置可变电源电压的形状。