專利名稱：以調(diào)控電子式安定器輸出功率為主的燈源控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于燈具，尤其是一種以調(diào)控電子式安定器輸出功率為主的燈源控制系統(tǒng)，本發(fā)明的系統(tǒng)可達到光強控制，溫度保護，燈自動啟動控制，電力量測監(jiān)控，時間與照度規(guī)劃的目的。
背景技術(shù)：
請參考圖1及圖2，圖1顯示HID燈啟動電壓對時間的關(guān)系圖，圖2顯示HID燈啟動電流與時間的關(guān)系圖。當(dāng)一 HID燈啟動時，主要是以高電壓激發(fā)內(nèi)部氣體，所以必須提供瞬間高壓動作。HID燈啟動后，因內(nèi)部氣體轉(zhuǎn)換成電槳形式發(fā)光，其燈管兩電極的端電壓漸漸趨于某一特定電壓范圍內(nèi)運作。HID燈穩(wěn)定后，燈管發(fā)光效率特性可以就由調(diào)整電流大小來控制，但電極兩端的端電壓變化不大。HID燈驅(qū)動的電源訊號有AC和DC兩種，在HID燈點亮后，要維持兩端電極溫度， 若電極溫定下降超過一特定溫定，將無法激發(fā)電子動作，則HI D燈將熄滅。AC訊號驅(qū)動主要是切換HID燈的兩端電極發(fā)射電子加溫兩端電極；DC訊號驅(qū)動值要依照HID燈擺放狀態(tài)才能使用，此方式HID燈必須是垂直放置，因熱是往上流動，造成上面電極溫度較下面電極高，故可以使用DC驅(qū)動固定陰極端在上面位置，陽極端在下面位置?？刂艸ID燈發(fā)光功率，主要是調(diào)整輸入HID燈的電流。一般HID燈有固定的發(fā)光功率，所以控制程序為正常發(fā)光功率驅(qū)動HID燈動作，等到HID燈穩(wěn)定后再調(diào)整輸入的電流來控制HID的發(fā)光功率。但此種控制方式必需與整個燈體的安定器的原始結(jié)構(gòu)配合，相當(dāng)不便。

發(fā)明內(nèi)容
所以本發(fā)明的目的是提供一種以調(diào)控電子式安定器輸出功率為主的燈源控制系統(tǒng)，其中用控制安定器中的降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出功率，并在系統(tǒng)中安裝各種感測器，以進行電力系統(tǒng)監(jiān)控裝置、光場亮度監(jiān)控等的目的。為達到上述目的本發(fā)明提出一種以調(diào)控電子式安定器輸出功率為主的燈源控制系統(tǒng)，包含至少一燈源，所述燈源包含一燈體；一安定器連接到所述燈體，所述安定器包含一整流升壓PFC控制器，用于將AC電流轉(zhuǎn)成DC電流且升壓；一降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器， 以進行DC至DC的轉(zhuǎn)換，此DC至DC轉(zhuǎn)換是以電流控制為主；其中降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器的一晶體管的柵極或基極輸入端及所述燈體的輸入端之間串接一 PWM控制器，所述PWM控制器外加一可調(diào)變振蕩器及一振蕩調(diào)控處理器；其中所述可調(diào)變振蕩器產(chǎn)生一特定頻率信號予所述PWM控制器，所述PWM控制器接收來自燈體輸入端的反饋信號，以與來自所述可調(diào)變振蕩器輸出的特定頻率信號進行脈寬調(diào)變，因此改變所述降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出功率，所以改變所述燈體的亮度；所述振蕩調(diào)控處理器產(chǎn)生信號使所述可調(diào)變振蕩器產(chǎn)生所述特定頻率；以及一點燈電路(igniter)以觸發(fā)燈體發(fā)光；一燈控制器；為HID燈體的控制中心；內(nèi)含控制程序以控制所述振蕩調(diào)控處理器的輸出；以及一第一亮度感測器位于所述燈體端以量測所述燈體的亮度；所述第一亮度感測器連接到所述燈控制器；所述燈控制器可據(jù)此經(jīng)由改變所述振蕩調(diào)控處理器的輸出頻率而調(diào)控所述燈體的亮度。由下文的說明可更進一步了解本發(fā)明的特征及其優(yōu)點，閱讀時并請參考附圖。


圖1顯示HID燈啟動電壓對時間的關(guān)系圖；圖2顯示HID燈啟動電流與時間的關(guān)系圖；圖3-1及圖3-2為HID安定器的內(nèi)部功能圖，其中圖3_1適用于AC型式的HID燈， 圖3-2適用于DC型式的HID燈；圖4是降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)簡單的電路模型；圖5顯示在降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)的晶體管Ql串接一 PWM控制器，并以一振蕩器提供基頻訊號予所述PWM控制器；圖6顯示圖5所示各元件的電流狀態(tài)；圖7顯示圖5所示各元件的電流狀態(tài)；圖8為控制Ql的PWM控制動作的流程圖；圖9是PWM控制的簡單示意圖，其為負(fù)載固定下的關(guān)系圖；圖10是PWM控制的簡單示意圖，其為負(fù)載變小的關(guān)系圖；圖11是PWM控制的簡單示意圖，其為負(fù)載變大的關(guān)系圖；圖12是在某特定頻率跟負(fù)載下的狀況，電流跟PWM訊號的脈寬比(dutycycle)變化的狀況；圖13是在頻率變成兩倍時，電流跟PWM訊號的脈寬比(duty cycle)變化的狀況；圖14是本案中PWM控制器外加一可調(diào)變振蕩器及一振蕩調(diào)控處理器；圖15是本案中調(diào)控電路的第一態(tài)樣；圖16是本案中調(diào)控電路的第二態(tài)樣；圖17是本案中調(diào)控電路的第三態(tài)樣；圖18是本發(fā)明中的另一種頻率調(diào)整方式，其中所述可調(diào)變振蕩器為一石英振蕩器外加一變頻器；圖19是本發(fā)明中的燈具的整體系統(tǒng)；圖20是本發(fā)明中由多燈具及監(jiān)控中心所形成所述系統(tǒng)。附圖標(biāo)記說明500-安定器；501 -整流升壓PFC控制器；502-降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器；503-點燈電路；504-PWM控制器；510-HID燈體；511-溫度感測器；512-第一亮度感測器；521-可調(diào)變振蕩器；522-振蕩調(diào)控處理器；530-電源；300-振蕩調(diào)控處理器；200-可調(diào)變振蕩器；210-電子式振蕩器；531-第一電流感測器；532-第一電流感測器；541-第二電壓感測器；542-第二電流感測器；551-第二亮度感測器；601-燈控制器； 602-通訊接口 ；603-監(jiān)視中心；400-石英振蕩器；401-變頻器；402-振蕩調(diào)控處理器； 100-PWM控制器。
具體實施例方式現(xiàn)就本案的結(jié)構(gòu)組成，及所能產(chǎn)生的功效與優(yōu)點，配合圖式，本發(fā)明適用于各種A C及DC啟動的燈體，下文的例子中以AC型式的燈體為說明例，但此一范例并不用于限制本發(fā)明的范圍。舉本案的一較佳實施例詳細說明如下。圖3-1及圖3-2為HID安定器的內(nèi)部功能圖，其中圖3_1適用于AC型式的HID 燈，圖3-2適用于DC型式的HID燈。由于大部分HID燈都是以AC訊號驅(qū)動，而一般市電為 110 240V AC，無法直接提供HID啟動時的瞬間高電壓跟啟動后的電壓值，所以必須使用可調(diào)電壓的安定器。一般電子式安定器基本架構(gòu)主要可區(qū)分三區(qū)塊 第一級為整流升壓PFC (Power Factor Correction 功率因數(shù)校正)控制(AC至 DC (交流至直流))此區(qū)塊主要功能是將AC轉(zhuǎn)成DC，且升壓(升壓的電壓值依照HID燈啟動電壓值與點火電路(igniter)設(shè)計而定)。如圖3_1所示的例，在一典型的實施例中本區(qū)塊包含一 EMI (電磁干擾)濾波器，一整流器及一升壓PFC用以提高AC轉(zhuǎn)DC效率。為了解決高電壓啟動功能，在安定器后端有一個點火電路(igniter)來提供啟動瞬間的高壓，所以安定器前端除了將AC轉(zhuǎn)DC外，還外加一個升壓功能，以方便提供點火電路升壓用。在第二級為一個降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)以進行DC至DC 的轉(zhuǎn)換，此DC至DC轉(zhuǎn)換是以電流控制為主，其目的是要控制HID燈的發(fā)光功率(因HID燈是以電流來控制發(fā)光功率)，當(dāng)HID燈在啟動時因為需要高壓，HID燈進入穩(wěn)定狀態(tài)后的驅(qū)動電壓遠低于HID啟動電壓(此為HID燈體特性)，所以第二級的降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器 (Buck DC-DC Converter)的輸出電壓值為可變動的，因HID燈體穩(wěn)定后主要是以電流出動為主，所以利用電流控制類型的降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter) 0第三級對于AC型式的HID燈為全橋輸出控制(DC至AC)及一點火電路(ignite) 此功能主要是將DC轉(zhuǎn)換成AC驅(qū)動HID燈發(fā)光。對于DC型式的HID燈為一點火電路。而整個輸出驅(qū)動HID燈的電流跟電壓大小均可由第二級控制。圖4是降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)簡單的電路模型，其主要包含一晶體管Ql (如雙極晶體管(bipolar transistor)，或場效晶體管(field effect transistor)，其作用如一電源開關(guān))，電流I流入晶體管輸入端，在晶體管的輸出端包含一 LRC電路，以進行電流及電壓的調(diào)整。在本例中所述LRC電路包含一串連的二極管D1，一與所述二極管Dl連接的電感Li，所述電感Ll的輸出端再分別串連一電容Cl，一負(fù)載電阻 RL?？刂凭w管Ql控制端，通過控制Ql開關(guān)去控制電感與電容充放電狀態(tài)，即可造成電壓升降的效果，一般會利用輸出端的電流跟電壓偵測來做為反饋訊號，以便控制Ql開關(guān)頻率訊號的脈寬比(duty cycle)來達成降壓大小。請參考圖5，在降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)及晶體管Ql之間串接一 PWM(pulse width modulation脈寬調(diào)變)控制器，只要去能控制PWM給晶體管的切換訊號，就可以控制整體的功率輸出，所以一振蕩器提供基頻訊號予所述PWM控制器以使得所述PWM控制器可以應(yīng)用來自負(fù)載端的反饋信號調(diào)控降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)的工作訊號脈寬，所以也可以調(diào)控電容及電感的充放電時間也因此改變輸出端的電壓、電流與功率，所以HID燈的亮度也因此改變。但是此種輸出端的電壓、電流與功率的改變是由電路本身的反饋所造成，而不可由人力所調(diào)控。請參考圖6及圖7，其中顯示圖5所示各元件的電流狀態(tài)，在HID燈的電子式安定器內(nèi)的降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)是以電流反饋來控制PWM控制器輸出訊號的脈寬比(duty cycle)(因為HI D燈的發(fā)光特性是以電流來驅(qū)動控制)，所以在電路輸出端會利用current sensor來偵測輸出的電流，Iu所表示的即為電路輸出端的電流訊號狀態(tài)(亦為通過電感Ll的電流)，而Vl為電感Ll輸入端的狀態(tài)，即為Ql的開關(guān)狀態(tài)。 當(dāng)Ql導(dǎo)通時，Vl點輸入電流至電感Li，所以偵測到輸出端的電流會往上升，當(dāng)電流變大到限制最大電流值后，則Ql斷路，此時利用儲存在Ll上面的能量供應(yīng)輸出端電力， 則輸出端的電流會下降。在電流達到最低限后，則Ql再導(dǎo)通，供應(yīng)輸出端電力與Ll蓄電。 此循環(huán)一直動作，來維持固定降壓電路運作與維持降壓的電壓大小。由于HID燈的發(fā)光特性是以電流驅(qū)動控制為主，且其電壓大小在點燈狀態(tài)下會一直變化，且變化幅度很大，在降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DCConverter)的反饋邏輯控制就可以用下述的方式去達成。在電流反饋的降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)內(nèi)，會用電流操作范圍的設(shè)定做為Ql切換依據(jù)。電流反饋控制在保護電路輸出電流不要過大，防止負(fù)載燒掉，然后電流最小限值則是以驅(qū)動的頻率來為控制，以避免電力供應(yīng)不足。關(guān)于影響電流反饋控制降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)訊號的反饋運算會有以下幾個因素，RL負(fù)載大小、Ll電感值大小、Cl電容值大小、限制電流范圍， 與電壓范圍等。下面會針對幾個電流反饋控制的特性做簡易型描述，并且做下列幾個控制可調(diào)控電流輸出大小的方式。圖5中的PWM控制器加一振蕩器，所以PWM控制器的頻率訊號是由振蕩器產(chǎn)生的振蕩訊號，然后偵測電流Iu，判斷后輸出PWM訊號。圖8為控制Ql的PWM訊號動作的流程圖，此控制模式主要的是偵測電路是否有過電流保護。以下將簡單描述一下此控制模式如何控制輸出電流大小。圖9至圖11為關(guān)于PWM控制的簡單示意圖，當(dāng)負(fù)載的大小不一同時，對于PWM訊號與降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)的電流輸出控制狀態(tài)圖。以下是針對頻率固定，而負(fù)載變動情況下對PWM訊號的脈寬比(DutyCycle)分析。其中圖9為負(fù)載固定下的關(guān)系圖。請參考圖10當(dāng)負(fù)載量變小時，因為耗電量小，相對對電感Ll充電的時間變短， 且電感Ll與電容Cl對負(fù)載的放電變長，所以整體對Ql開關(guān)的狀態(tài)會變成脈寬比(Duty Cycle) < 50%。請參考圖11當(dāng)負(fù)載量變大時，因為耗電量大，相對對電感Ll充電的時間變長， 且電感Ll與電容Cl對負(fù)載的放電變短，所以整體對Ql開關(guān)的狀態(tài)會變成脈寬比(Duty Cycle) > 50%。圖12及圖13顯示負(fù)載、電流限制、電容、電感固定不動狀況下，改變頻率，PWM訊號的脈寬比(duty cycle)對整體降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DCConverter)系統(tǒng)的影響變化情況。圖12是在某特定頻率跟負(fù)載下的狀況，圖13表示頻率變成兩倍時，電流跟PWM訊號的脈寬比(duty cycle)變化狀況，從圖上面可以發(fā)現(xiàn)，整體的電流會變大，電流現(xiàn)在因為頻率跟電流反饋演算法的關(guān)系，高頻的電流下限比低頻率的電流下限值來的大。
由于HID燈主要是以電流驅(qū)動，當(dāng)電流變大時，整體HID燈的發(fā)光亮跟功率變大。 所以此變頻調(diào)整功率方式能對HID亮度做有效的控制。本案中提出可由控制調(diào)變PWM控制器基本頻率來改變其輸出PWM訊號的脈寬比 (duty cycle)，以控制電感Ll與電容Cl的充放電時間，達到控制HID燈體內(nèi)部的發(fā)光功率。 本案中提出調(diào)控PWM基頻訊號的方式請參考圖14本案中，PWM控制器中外加一可調(diào)變振蕩器200及一振蕩調(diào)控處理器 300。請參考圖14，在本案中所述可調(diào)變振蕩器200為一電子式振蕩器210外加調(diào)控電路所構(gòu)成，其中所述電子式振蕩器210為一 LC (L 電感，C 電容)振蕩電路，即以人為方式制成的電子電路式振蕩器。本方式的配置方式說明于下所述電子式振蕩器，是以電子元件的方式所形成的振蕩器，為了達到調(diào)控振蕩頻率的目的，可在電子式振蕩器的外部連接所述調(diào)控電路，其中所述調(diào)控電路為多個電阻或電容，以達到調(diào)控振蕩器頻率的目的。本發(fā)明中所述調(diào)控電路為三種態(tài)樣。第一種方式請參考圖15，其中調(diào)控電路為在振蕩器的一端連接多個電容CO至C4， 這些電容再并聯(lián)到一電容切換開關(guān)SW1，開關(guān)的另一端連接一電阻R，電阻R連接到電子式振蕩器的另一端。應(yīng)用電容切換開關(guān)SWl切換，使得電阻只有與多個電容CO至C4中的一電容形成串連，因此可以改變整個振蕩器的振蕩頻率。其中所述電容切換開關(guān)SWl連接到所述振蕩調(diào)控處理器。所述振蕩調(diào)控處理器可內(nèi)建調(diào)控軟件以自動調(diào)控電容切換開關(guān)SWl 的切換，達到所需要的效果。也可以使用人為的方式控制所述振蕩調(diào)控處理器的輸出以改變可調(diào)變振蕩器的輸出頻率。第二種方式請參考圖16，其中振蕩器的一端連接單一個電容C，此一電容再串連到一電阻切換開關(guān)SW2，開關(guān)的另一端連接多個并聯(lián)的電阻RO到R4，電阻RO到R4連接到電子式振蕩器的另一端。應(yīng)用電阻切換開關(guān)SW2切換，使得電容只有與多個電阻RO到R4 中的一電阻形成并聯(lián)，因此可以改變整個振蕩器的振蕩頻率。其中所述電阻切換開關(guān)SW2 連接到所述振蕩調(diào)控處理器。所述振蕩調(diào)控處理器可內(nèi)建調(diào)控軟件以自動調(diào)控電阻切換開關(guān)SW2的切換，達到所需要的效果。也可以使用人為的方式控制所述振蕩調(diào)控處理器的輸出以改變可調(diào)變振蕩器的輸出頻率。第三種方式請參考圖17，其中振蕩器的一端連接到一電容切換開關(guān)SW1，此電容切換開關(guān)SWl再連接到多個電容CO至C4，應(yīng)用此一電容切換開關(guān)SWl切換使得電路中只有一電容連接，其它的電容則為斷路。這些電容CO至C4再并聯(lián)到一電阻切換開關(guān)SW2，電阻切換開關(guān)SW2的另一端連接多個并聯(lián)的電阻RO到R4，電阻RO到R4連接到電子式振蕩器的另一端。應(yīng)用此一電阻切換開關(guān)SW2切換使得電路中只有一電阻連接，其它的電阻則為斷路。所以本發(fā)明應(yīng)用不同的多個電容CO至C4與不同的多個并聯(lián)的電阻RO到R4可以使得電路具有多種不的振蕩頻率。其中所述電容切換開關(guān)SWl及所述電阻切換開關(guān)SW2連接到所述振蕩調(diào)控處理器。所述振蕩調(diào)控處理器可內(nèi)建調(diào)控軟件以自動調(diào)控電容切換開關(guān)SWl 及所述電阻切換開關(guān)SW2的切換，達到所需要的效果。也可以使用人為的方式控制所述振蕩調(diào)控處理器的輸出以改變可調(diào)變振蕩器的輸出頻率。本發(fā)明中振蕩調(diào)控處理器可以是MCU、FPGA/CPLD等邏輯電路。
請參考圖18，本發(fā)明中的另一種方式所述可調(diào)變振蕩器為一石英振蕩器400外加一變頻器401，所述石英振蕩器400輸出一固定頻率的信號，將此信號輸入所述變頻器401， 此變頻器401連接一所述振蕩調(diào)控處理器402，使用者可以經(jīng)由所述振蕩調(diào)控處理器402輸入所要調(diào)控的頻率或所述振蕩調(diào)控處理器內(nèi)建頻率調(diào)控軟件，以自動調(diào)控變頻器的輸出。 所述變頻器401連接到所述PWM控制器100。依照上面的分析，可以在現(xiàn)有HID燈的電子式安定器上直接加上降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)的頻率控制功能，即可以對HID燈具有亮度控制功能。 所以當(dāng)原本降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器(Buck DC-DC Converter)預(yù)留頻率輸入的接腳，然后加上述本發(fā)明的變頻控制電路，即可以隨意控制HID燈的發(fā)光功率，所述變頻控制電路亦為亮度控制器。本發(fā)明尚包含對單一燈及多燈體架構(gòu)的控制系統(tǒng)，其主要是在系統(tǒng)上安裝一些感測器，及相關(guān)的處理器，以進行各種調(diào)控。所述控制系統(tǒng)說明如下，并請請參考圖19及圖 20 至少一 HID燈源架構(gòu)，包含一 HID 燈體 510;一安定器500，其連接到所述HID燈體510，所述安定器500包含一整流升壓PFC控制器(AC to DC) 501 主要功能是將AC轉(zhuǎn)成DC，且升壓(升壓的電壓值依照HID燈啟動電壓值與ignite設(shè)計而定)；一降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器502以進行DC至DC的轉(zhuǎn)換，此DC至DC轉(zhuǎn)換是以電流控制為主；其中降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器502的一晶體管的柵極或基極輸入端及所述HID燈的輸出端之間串接一 PWM控制器504，所述PWM控制器504外加一可調(diào)變振蕩器521及一振蕩調(diào)控處理器522;以及一點燈電路(igniter) 503以觸發(fā)HID燈體510發(fā)光；一燈控制器601 ；為本發(fā)明的HID燈體的控制中心；一第一亮度感測器512，其位于所述HID燈體510端以量測所述HID燈體510的亮度。所述第一亮度感測器512連接到所述燈控制器601。所述燈控制器601可據(jù)此調(diào)控所述HID燈510的亮度。一方面可依據(jù)需要提供所需要的亮度，另一方面也可以達到節(jié)能的目的，如在黃昏時可以提供低亮度，深夜時可以提供高亮度。一第一溫度感測器511用于感測所述HID燈體510的溫度，并將溫度傳送到所述燈控制器。燈控制器601可以依據(jù)溫度的高低，適當(dāng)?shù)恼{(diào)控PWM控制器100的輸出的脈寬比(duty cycle)；或是溫度過高時，關(guān)閉燈具或降低HID燈體發(fā)光功率，以維持燈具使用安全。一第一電壓感測器531，其用于量測HID燈體510兩端的電壓差，所述第一電壓感測器531連接到所述燈控制器601，使得燈控制器601可以得知所述HID燈體510的電壓來監(jiān)控HID燈體是否正常運作。一第一電流感測器532，其用于量測所述HID燈體510的電流，所述第一電流感測器532連接到所述燈控制器601。所述燈控制器601可由電壓及電流計算出燈的功率。所述燈控制器可以由所述第一電壓感測器531所得到的電壓及所述第一電流感測器532所得到的電流計算出安定器的輸入功率。
一第二電壓感測器541，其用于量測所述HID安定器500輸入端的電壓。一第二電流感測器542，其用于量測所述HID安定器500輸入端的電流。所述燈控制器可以由所述第二電壓感測器531所得到的電壓及所述第二電流感測器532所得到的電流計算出安定器的輸入功率。一第二亮度感測器551用于監(jiān)控HID燈外部日照狀況，所述第二亮度感測器551 連接到所述燈控制器601。所述燈控制器601依照此量測到的光照度狀況去做為開關(guān)HID燈體的依據(jù)。第二亮度感測器551功能為偵測外面環(huán)境光強度狀況，日照時間，光強度大小， 例如可以判別日間或是黑夜，或是自動偵測外部光照度不足必須開燈提供充足的照明等，一通訊接口 602，其連接所述燈控制器601，以做為燈控制器601與監(jiān)視中心603 的信號傳送的接口。本發(fā)明中的通訊接口 602可以是有線或無線的通訊接口。一監(jiān)視中心603，經(jīng)由所述通訊接口 602連接所有的燈控制器601，當(dāng)燈源多于一個時，監(jiān)視中心603可以依據(jù)燈控制器601所傳送的數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)籌管理，以使的所有的燈體呈現(xiàn)不同的效果，這些效果包含亮度，溫度，節(jié)能等的考量。本發(fā)明中主要的調(diào)控模式說明于下，所述燈控制器601接收來自所述第一亮度感測器512，所述第一溫度感測器511，所述第一電壓感測器531，所述第一電流感測器532，所述第二電壓感測器541，所述第二電流感測器542后，以及所述第二亮度感測器551，依據(jù)其內(nèi)建的程序，得到系統(tǒng)的需求后，可以應(yīng)用兩種模式調(diào)整燈體510。第一種模式為燈控制器601對振蕩調(diào)控處理器522輸入調(diào)整信號，以使得所述振蕩調(diào)控處理器522輸出頻率改變信號與所述可調(diào)變振蕩器521，因此輸出一所需要的基頻信號子所述PWM控制器504，所以可以改變所述降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器502的輸出頻率及脈波的脈寬比(duty cycle)，所以達到調(diào)整所述HID燈體510的亮度，調(diào)整系統(tǒng)整體功率，及省能的目的。此一控制模式的另一項優(yōu)點為由隨時感測HID燈體510的狀態(tài)，所以如果需要時可令所述HID燈體510在過載的狀況下操作一段時間。第二種模式為燈控制器601直接改變電源530的對系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉以達到調(diào)整 HID燈體開啟或關(guān)閉燈體的目的。通過上述兩種模式可以達到光強控制，溫度保護，HID燈自動啟動控制，電力量測監(jiān)控，時間與照度規(guī)劃的目的。本案中上述的燈控制器601及所述振蕩調(diào)控處理器522可整合在同一個處理器中。本發(fā)明的燈控制器端尚包含多個擴充接頭以提供某些特殊的功能。所述擴充接頭可為輸出輸入(I/O)接頭、交流轉(zhuǎn)直流(ADC)、直流專交流(DAC)接頭、通訊接頭(如SPI、 I2C、UART、USB等)，所以可跟其他功能的量測系統(tǒng)連結(jié)，如警示(警報)系統(tǒng)或監(jiān)控細統(tǒng)等，如可偵測二氧化碳溶度、室內(nèi)溫度與濕度、或是火警狀況；又如當(dāng)應(yīng)用在戶外的燈具時， 假如燈具有連結(jié)太陽能發(fā)電系統(tǒng)或是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等再生能源系統(tǒng)，然后將這些再生能源系統(tǒng)的電力狀況做整合，監(jiān)控每一個獨立再生能源發(fā)電的燈具系統(tǒng)的用電與蓄電狀況。以上功能是可以直接修改燈控制器上面的單芯片微處理內(nèi)部韌體達成，具有比較大的彈性運用空間。有關(guān)于Dimming動作的啟動為，在HID燈泡剛啟動的時候有大約5 15分鐘之間為一預(yù)熱期，Dimming的控制要在此穩(wěn)定后才進行控制。此為HID燈的特性，并依照不同制造廠，HID燈會有一些長短的不同。此調(diào)頻控制器(功率控制器或是稱亮度控制器)一開始會先讓HID燈經(jīng)過預(yù)熱穩(wěn)定期(即為HID燈全功動作full power)后再開始做Dimming 的控制動作。因為此調(diào)頻控制器適用為處理架構(gòu)設(shè)計的，所以可以依照不同HID燈種類來設(shè)定此預(yù)熱穩(wěn)定期長短，不必在修改原本電子式安定器內(nèi)部架構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點為(1)不用修改原本HID燈電子式安定器架構(gòu)，直接可以加上亮度控制器，直接使用安定器上面的電源，無需額外電力系統(tǒng)。(2)亮度控制器的控制接口為頻率訊號輸出端(非一般的DC控制)，如上面所介紹的調(diào)頻方式。此亮度控制器的功能就是在控制HID的發(fā)光功率，可以用在許多智慧型照明控制，因亮度控制器內(nèi)部具有一個微處理器控制，所以可以直接通過程序修改跟預(yù)留接口擴充功能。(3)可額外新增光強反饋控制接口、時間相對光強控制、自動啟動HID燈裝置、電力系統(tǒng)監(jiān)控裝置、光場亮度監(jiān)控等。亮度控制器的功能就是在控制HID的發(fā)光功率，可以用在許多智慧型照明控制，因亮度控制器內(nèi)部本身為一個單芯片處理器，所以可以直接通過程序修改跟預(yù)留接口擴充功能。 綜上所述，本案人性化的體貼設(shè)計，相當(dāng)符合實際需求。其具體改進現(xiàn)有缺失，相較于現(xiàn)有技術(shù)明顯具有突破性的進步優(yōu)點，確實具有功效的增進，且非易于達成。本案未曾公開或揭露于國內(nèi)與國外的文獻與市場上，已符合專利法規(guī)定。以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解， 在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以調(diào)控電子式安定器輸出功率為主的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，包含至少一燈源，包含一燈體；一安定器，其連接到所述燈體，所述安定器包含一第一級為整流升壓PFC控制器，所述整流升壓PFC控制器用于將AC電流轉(zhuǎn)成DC電流且升壓；一降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其用于進行DC至DC的轉(zhuǎn)換，此DC至DC轉(zhuǎn)換是以電流控制為主；其中所述降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器的一晶體管的柵極或基極輸入端及所述燈體的輸入端之間串接一PWM控制器，所述PWM控制器外加一可調(diào)變振蕩器及一振蕩調(diào)控處理器；其中所述可調(diào)變振蕩器產(chǎn)生一特定頻率信號予所述PWM控制器，所述PWM控制器接收來自燈體輸出端的反饋信號，以與來自所述可調(diào)變振蕩器的特定頻率信號進行脈寬調(diào)變，以改變所述降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，來改變所述燈體的亮度；所述振蕩調(diào)控處理器產(chǎn)生信號以使所述可調(diào)變振蕩器產(chǎn)生所述特定頻率；以及一點燈電路，用于觸發(fā)所述燈體發(fā)光；一燈控制器，為HID燈體的控制中心，內(nèi)含控制程序以控制所述振蕩調(diào)控處理器的輸出；以及一第一亮度感測器，位于所述燈體端以量測所述燈體的亮度；所述第一亮度感測器連接到所述燈控制器；所述燈控制器據(jù)此經(jīng)由改變所述振蕩調(diào)控處理器的輸出頻率而調(diào)控所述燈體的亮度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一第一溫度感測器，其用于感測所述燈體的溫度，并將溫度傳送到所述燈控制器；所述燈控制器是依據(jù)溫度的高低，適當(dāng)?shù)恼{(diào)控PWM控制器的輸出的脈寬比；當(dāng)溫度過高時，關(guān)閉燈具或降低HID燈體發(fā)光功率，以維持燈具使用安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一第一電壓感測器，其用于量測燈體兩端的電壓差，所述第一電壓感測器連接到所述燈控制器使得所述燈控制器得知所述HID燈體的電壓來監(jiān)控HID燈體是否正常運作；以及一第一電流感測器，其用于量測所述燈體的電流，所述第一電流感測器連接到所述燈控制器；所述燈控制器由電壓及電流計算出燈的功率；所述燈控制器由所述第一電壓感測器所得到的電壓及所述第一電流感測器所得到的電流計算出安定器的輸入功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一第二電壓感測器，其用于量測所述安定器輸入端的電壓；以及一第二電流感測器，其用于量測所述安定器輸入端的電流；所述燈控制器由所述第二電壓感測器所得到的電壓及所述第二電流感測器所得到的電流計算出安定器的輸入功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一通訊接口，其連接所述燈控制器，以做為燈控制器與一監(jiān)視中心的信號傳送的接口 ；以及所述監(jiān)視中心經(jīng)由所述通訊接口連接所有的燈控制器，當(dāng)燈源多于一個時，監(jiān)視中心可以依據(jù)燈控制器所傳送的數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)籌管理，以使的所有的燈體呈現(xiàn)不同的效果，這些效果包含亮度，溫度，節(jié)能的效果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)變振蕩器包含一電子式振蕩器及調(diào)控電路，所述電子式振蕩器是以電子元件的方式所形成的振蕩器，在所述電子式振蕩器連接所述調(diào)控電路，其中所述調(diào)控電路包含至少一電阻及至少一電容，并以開關(guān)元件切換以形成不同的電阻與電容的組合，所以達到調(diào)控振蕩器頻率的目的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)變振蕩器為一石英振蕩器外加一變頻器，所述石英振蕩器輸出一固定頻率的信號，將此信號輸入所述變頻器，此變頻器連接所述振蕩調(diào)控處理器，使用者可以經(jīng)由所述振蕩調(diào)控處理器輸入所要調(diào)控的頻率或所述振蕩調(diào)控處理器內(nèi)建頻率調(diào)控軟件，以自動調(diào)控變頻器的輸出；所述變頻器連接到所述PWM控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子式安定器尚包含一DC至 AC的轉(zhuǎn)換器及一點火電路其用于將DC轉(zhuǎn)換成AC驅(qū)動燈體發(fā)光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，所述燈控制器及所述振蕩調(diào)控處理器整合在同一個處理器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的燈源控制系統(tǒng)，其特征在于，尚包含一第二亮度感測器，其用于監(jiān)控?zé)敉獠咳照諣顩r，所述第二亮度感測器連接到所述燈控制器；所述燈控制器端尚包含多個擴充接頭；所述擴充接頭為輸出輸入接頭、交流轉(zhuǎn)直流、直流專交流接頭、或通訊接頭， 用于跟其他功能的量測系統(tǒng)連結(jié)。
全文摘要
一種以調(diào)控電子式安定器輸出功率為主的燈源控制系統(tǒng)，包含至少一燈源，包含一燈體；一安定器連接到燈體，安定器包含一第一級為整流升壓PFC控制器用于將AC電流轉(zhuǎn)成DC電流且升壓；一降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器以進行DC至DC的轉(zhuǎn)換；其中降壓型直流電壓轉(zhuǎn)換器的一晶體管的柵極或基極輸入端及燈體的輸出端之間串接一PWM控制器，PWM控制器外加一可調(diào)變振蕩器及一振蕩調(diào)控處理器；以及一點燈電路以觸發(fā)燈體發(fā)光；一燈控制器，為HID燈體的控制中心，內(nèi)含控制程序以控制振蕩調(diào)控處理器的輸出；以及一第一亮度感測器位于燈體端以量測燈體的亮度；第一亮度感測器連接到燈控制器；燈控制器可據(jù)此經(jīng)由改變所述振蕩調(diào)控處理器的輸出頻率而調(diào)控所述燈體的亮度。
文檔編號H05B41/24GK102271449SQ201010194830
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者郭建志 申請人:晟明科技股份有限公司