用于防止燈控制器中的錯誤接線的燈組件和電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種用于燈控制器的電子電路，所述電子電路包括驅動器部件和由所述驅動器部件供電的電壓接口電路。所述接口部件在限定工作范圍內通過輸出線路將低壓功率信號傳遞到下游控制器。保護電路與所述電壓接口電路連接。在一個實施例中，所述保護電路具有：欠壓開關，所述欠壓開關設置在所述輸出線路中的一個中并配置用于在低于所述限定電壓范圍的電壓下打開；以及閉鎖裝置，所述閉鎖裝置設置在所述輸出線路中的另一個中并配置用于在高于所述限定電壓范圍的電壓下閉鎖逆功率流。在另一實施例中，所述保護電路具有：第一閉鎖裝置，所述第一閉鎖裝置設置在所述輸出線路中的任一個中，以閉鎖通到所述電壓接口電路的逆功率流；PTC裝置，所述PTC裝置設置在所述輸出線路中的任一個中；以及第二閉鎖裝置，所述第二閉鎖裝置設置在所述輸出線路上，以便保護所述控制電路免于高壓反極性的狀況。
【專利說明】用于防止燈控制器中的錯誤接線的燈組件和電路
【技術領域】
[0001]本發明的領域大體涉及與氣體放電燈的點亮或LED通用照明一起使用的電子鎮流器或LED驅動器電路，并且更具體地涉及保護鎮流器電路或LED驅動器，尤其是調光電路免于過載狀況的電路。
【背景技術】
[0002]目前，習慣做法是將用于氣體放電燈的鎮流器電路容納在共同外殼之中，同時一組電引線從外殼延伸以便連接到如120伏/ 277伏單相AC線路的電力線，并且另一組電引線用于將低壓/低安培數信號輸出到調光控制器。盡管每組引線都有適當顏色編碼，但在本領域中，引線錯誤接線仍是問題，其中意圖連接到控制器的低壓信號引線錯誤連接到線路電壓電源。這種錯誤接線可能弓丨起過電流的狀況并燒壞電子鎮流器電路。
[0003]過去，保護鎮流器接口電路和鎮流器以免于有害過壓狀況的嘗試已經利用正溫度系數(PTC)熱敏電阻，其是這樣一種裝置:通過發熱并增加電阻來減小接口電路中的電流以便響應更高電壓。當消除過壓以使得通過遠程控制器的低壓操作能夠恢復時，PTC可操作地返回到其較低或冷電阻狀態。然而，常規PTC配置的缺點在于，在將電路裝在封裝化合物中的情況下，必須將PTC與封裝化合物隔離，從而保護封裝化合物以免受在錯誤接線情況下PTC所產生的高溫。由于必須重新布置電路以將PTC隔離，這就因此導致成本增加。
[0004]美國專利公開第2010 / 0244702號描述一種保護電路，所述保護電路在通到控制器的正線和負線中的一個或兩個中利用耗盡型MOSFET開關。這些耗盡型MOSFET開關響應過壓、包括極性反轉，以便在通到控制器的電路中形成開路狀況。然而，耗盡型MOSFET裝置相對昂貴并增加了氣體放電燈電路的總體成本。
[0005]因此，將會期望一種簡單、有效并相對廉價的替代電路，用以保護氣體放電燈的電子鎮流器中的控制器接口電路。

【發明內容】

[0006]本發明的各方面和優點將會在以下描述中部分闡明，或者可以在說明書中顯而易見，或者可以通過實踐本發明來推導。
[0007]本發明的非限制性方面涉及分別用于氣體放電燈或LED燈中的電子鎮流器或LED驅動器電路的獨特錯誤接線保護電路。所述保護電路相對簡單而且有效，并且并不具有以常規PTC熱敏電阻或上述耗盡型MOSFET為基礎的電路上的缺點。
[0008]在具體實施例中，提供一種與例如氣體放電燈組件或LED燈組件的燈組件一起使用的控制電路。所述電路包括了驅動器部件，例如，在所述燈組件是氣體放電燈的情況下為電子鎮流器，或者在所述燈組件是LED燈的情況下為LED驅動器。電壓接口電路由所述驅動器部件供電，并且配置用于在限定工作范圍內通過輸出線路將低壓功率信號傳遞到下游控制器。保護電路是與所述電壓接口電路連接。所述保護電路包括:欠壓開關，其設置在所述輸出線路中的一個中并配置用于在小于所述限定電壓范圍的電壓下打開；以及閉鎖裝置，其設置在所述輸出線路中的另一個中并配置用于在設定電壓下閉鎖通到所述電壓接口電路的逆功率流。使用這種電路配置，所述控制電路就由所述欠壓開關保護以免遭受反極性并由所述閉鎖裝置保護免受過壓。
[0009]在一個實施例中，所述欠壓開關可為N溝道M0SFET。此裝置的操作特性可以導致所述裝置具有在所述下游控制器的所述限定電壓范圍(其可具有零(0)伏的下限電壓值)內的閾值電壓。因此，為了確保所述控制器在所述限定工作電壓范圍內的完整操作，偏置部件可配置有N溝道M0SFET，以將接通狀態下的所述裝置維持在整個限定電壓范圍內。所述偏置部件例如可以是合適偏置電阻器，其將偏置電壓供應到所述MOSFET開關。
[0010]在一個實施例中，所述閉鎖裝置可以是閉鎖二極管，其可具有低于所述控制器的限定工作電壓范圍的上限電壓值的設定電壓。例如，所述限定工作電壓范圍可為0至10伏，其中所述閉鎖二極管具有10伏的設定電壓。
[0011]還涵蓋了一種與氣體放電燈組件或LED燈組件一起使用的控制電路的實施例，其中所述保護電路包括第一閉鎖裝置，所述第一閉鎖裝置設置在通到控制器的輸出線路中的任一個中并配置用于在設定電壓下閉鎖通到電壓接口電路的逆功率流。PTC裝置設置在所述輸出線路中的任一個中。第二閉鎖裝置設置在所述輸出線路上，從而保護所述控制電路免于高的、反極性的欠壓狀況。
[0012]例如，所述第一閉鎖裝置和所述第二閉鎖裝置可為閉鎖二極管。所述第一閉鎖二極管的設定電壓可以設在所述控制器的所述限定工作電壓范圍的上限電壓處。
[0013]所述控制電路的實施例可以包括用于與所述電壓接口電路處于連接狀態的所述燈組件的下游控制器。在其他實施例中，調光電路可以與下游控制器分開供應。
[0014]本發明還涵蓋任何方式的并入根據本發明的各方面的受保護的調光電路的燈組件。
[0015]參照以下描述和所附權利要求書，可更好地理解本發明的這些及其他特征、方面和優點。附圖并入本說明書中并構成本說明書的一部分，示出本發明的各實施例，并與本說明書一起解釋本發明的原理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本說明書參照附圖，針對所屬領域中的一般技術人員，完整并可實現地公開本發明，包括本發明的最佳模式，在附圖中:
[0017]圖1是氣體放電燈電路的框圖；
[0018]圖2是受保護的電子鎮流器電路的實施例的示意圖；
[0019]圖3是受保護的電子鎮流器電路的替代實施例的示意圖；以及
[0020]圖4是受保護的電子鎮流器電路的又一實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]現將詳細參照本發明的各實施例，附圖中示出其中一個或多個實例。在整個說明書和附圖中，相同參考字符指示相同部件。每個實施例均以解釋本發明的方式提供，而非對本發明進行限制。實際來說，所屬領域中的技術人員將會清楚，在不脫離本發明的范圍或精神的情況下，可以對本發明做出不同修改以及變化。例如，作為一個實施例的部分示出或描述的特征可以用于其他實施例中，以得到又一實施例。因此，本發明是意圖涵蓋所附權利要求書和其等效物范圍內的此類修改以及變化。
[0022]圖1是可以并入本發明的各方面的燈組件100的部件的框圖。燈組件100例如可為氣體放電燈組件或LED燈組件。組件100包括電路104，所述電路連接到電源102，如任何合適線路電壓(LV)來源。如所屬領域中了解，電路104可以用于調光控制目的并將來自來源102的電力轉換成用于燈108的某種電流，這要接收來自控制器36的調光控制信號。電路104可以根據燈組件100的類型進行各種配置。例如，如在下文更詳細地描述，電路104可以包括:驅動器部件10，其可以是電子鎮流器(用于氣體放電燈)或LED驅動器(用于LED燈)；接口電路16 ;以及保護電路30。驅動器部件10、接口電路16和保護電路30可以配置在共同外殼106中。
[0023]參照圖2，更詳細地示出電路104的實施例。電路104包括驅動器部件10，其配置用于在端子12、14處連接到電源102的相對側，所述電源通常被指示為任何合適線路電壓(LV)來源。如所提及的驅動器部件10，例如可為電子鎮流器或LED驅動器。驅動器部件電路10連接到接口電路16，所述接口電路從電子鎮流器部件10接收相對低的電壓DC電力(例如，15伏)，所述相對低的電壓DC電力由晶體管Ql (其可屬于MOSFET種類)和限流電阻器Rl (其具有約5千歐姆的標稱值)轉換成相對低的電流電平(例如，約500微安)。可為1N5242裝置的齊納二極管Dl、D2將線路24與26之間的電壓限制為約12伏。接口電路16在內部與電子鎮流器部件電路10連接在結點20、22處。
[0024]接口電路16沿著線路24、26將相對低的電流信號(例如，約500微安)提供到保護電路30的輸入端。保護電路30在輸出端子32、34處傳遞低的電流信號，所述輸出端子可連接到低壓控制器36的相應正極端子和負極端子(圖1)。控制器36具有限定工作電壓范圍，例如，從O伏至12伏DC。
[0025]通常，控制器36是這樣的類型:響應感測到的狀況，例如像用戶所造成的或者來自傳感器(如運動、光電、紅外、多普勒或其他狀況響應傳感器)的信號所造成的控制元件移動，提供可變阻抗或者電阻。如所屬領域中眾所周知并且無需在本說明書中詳細描述，控制器的阻抗中的變化提供可變或雙電平電壓信號，用以改變接口電路16的電壓以控制電子鎮流器10到氣體放電燈110(圖1)的輸出的調光。
[0026]如所提及，電路104可以包括驅動器部件10、接口電路16和保護電路30，它們均被并入共同外殼106中，外殼106設有:一對顏色編碼引線，其延伸到端子12、14以連接到電源102 ;以及另一對不同的顏色編碼引線，其從外殼106延伸以連接到控制器36的端子32、34。盡管存在這些經顏色編碼的預防措施，但仍存在這樣的可能性:電路104可能錯誤接線，以使來自接口電路16的輸出引線無意中地連接到電源102。如果發生這種情況，保護電路30防止損壞電路104。
[0027]參照圖2，描繪的是保護電路30的實施例。電路30包括分裂電容器Cl和C2以及欠壓開關38，所述欠壓開關設置在來自接口電線16的輸出線路24、26中的一個中。這個開關38配置用于在低于控制器36的限定工作電壓范圍的電壓下打開。例如，控制器36的限定工作電壓范圍可從O伏至10伏，其中欠壓開關38被設計成在低于O伏的電壓下打開。
[0028]在尤其有用的實施例中，欠壓開關38可以是N溝道MOSFET (Q2)，其是用于根據本發明的各方面的保護電路30中的相對廉價并可靠的裝置。這些裝置具有閾值電壓，然而，所述閾值電壓可能在控制器36的限定工作電壓范圍內。例如，M0SFET(Q2)可以具有約3伏至約4伏的閾值電壓，所述裝置在這種閾值電壓下“關閉”。這將防止控制器36在其設計調光范圍的下限處操作。因此，可能期望將偏置部件并入配置有N溝道MOSFET(Q2)的保護電路30中，以將接通狀態下的所述MOSFET維持在控制器36的整個限定工作電壓范圍內。例如，在示出的實施例中，電壓補償由偏置電阻器R2、R3和R4提供，所述偏置電阻用于將DC偏置引入到N溝道M0SFET，以便確保裝置不會關閉，直到裝置處的電壓落到控制器36的下限限定工作電壓(其可為O伏)以下。
[0029]當端子結點34處的電壓落到N溝道MOSFET (Q2)的截止電壓以下時，切斷MOSFET并且保護電路104免于負極輸入(反極性)。
[0030]保護電路30還包括了閉鎖裝置40，所述閉鎖裝置設置在輸出線路24、26中的另一個中，以在設定電壓下閉鎖通到接口電路16的逆功率流，所述設定電壓可為控制器36的限定工作電壓范圍上限。因此，閉鎖裝置40保護電路104免于過壓狀況。在示出的實施例中，閉鎖裝置40被提供為閉鎖二極管D3，其具有在控制器工作電壓范圍的上限值處的設定電壓，例如，10伏。當端子結點32處的電壓超過10伏時，閉鎖二極管D3防止功率流回流到接口電路16，這種功率流的回流可能是將端子結點32、34連接到電源(LV) 102所引起的過壓狀況而造成的結果。
[0031]應當了解，即使端子結點32處是處于高壓狀況下，N溝道MOSFET (Q2)仍然處于接通狀態并且控制器36將在其全負載模式下操作。閉鎖二極管D3僅僅在高于設定值的情況下閉鎖通到接口電路16的逆功率。當電子鎮流器電路104在氣體放電燈組件100 (圖1)中正確連接時，可能導致這種情形，但下游狀況則導致控制器36處的暫時過壓狀態。
[0032]圖3和4描繪利用正溫度系數(PTC)熱敏電阻的保護電路30的替代實施例，所述PTC熱敏電阻通過加熱并且增加電阻而來響應較高電壓，從而降低通過電路30的電流。保護電路30還包括閉鎖裝置，所述閉鎖裝置設置在輸出線路24、26中的任一個中以在設定電壓處閉鎖通到電壓接口電路16的逆功率流，所述設定電壓可以是控制器36的限定工作電壓范圍的上限。因此，閉鎖裝置40保護電路104 (圖2)免于過壓狀況。在示出的實施例中，所述閉鎖裝置40被提供為圖3中的閉鎖二極管D4和圖4中的閉鎖二極管D6，它們具有在控制器工作電壓范圍的上限值處的設定電壓，例如，10伏。當端子結點32、34處的電壓超過10伏時，閉鎖二極管D4、D6防止功率流回流到接口電路16 (圖2)，這種功率流的回流可能是將端子結點32、34錯誤接線到電源(LV) 102 (圖2)所引起的過壓狀況而造成的結果。
[0033]仍然參照圖3和4，當控制器端子32、34處的電壓在工作范圍(例如，O至10V)內時，D4(圖3)和D5(圖4)處于“接通”狀態，通過PCT42的電流為低，并且調光控制器36在其正常狀況下操作。當控制器36處的輸入電壓超過工作范圍(例如，>10V)，D4和D5閉鎖通到接口電路16(圖2)的功率流。
[0034]在欠壓狀況下，當控制器36處的輸入電壓趨于低于工作范圍(例如，〈0V)時，D4(圖3)、D6(圖4)和D5是“接通”的，并將高壓施加到PTC42，所述PTC將會變熱并且導致PTC電阻對應增加。在這種情況下，由于D5是“接通”的，因此，保護接口電路16(圖2)免受高的負極輸入(反極性)。一旦將高輸入電壓消除，PTC電阻就降低到正常水平，并且調光控制器36在正常狀況下進行操作。
[0035]本說明書使用各種實例公開了本發明，包括最佳模式，同時也讓所屬領域中的任何技術人員能實踐本發明，包括制造并使用任何裝置或系統以及執行所涵蓋的任何方法。本發明的保護范圍由權利要求書限定，并可包括所屬領域中的技術人員所想出的其他實例。如果其他此類實例的結構要素與權利要求書的字面意義相同，或者如果此類實例包括的等效結構要素與權利要求書的字面意義并無實質差別，那么此類實例也在權利要求書的范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于燈組件的控制電路，所述控制電路包括: 驅動器部件； 電壓接口電路，其由所述驅動器部件來供電并配置用于在限定工作電壓范圍內通過輸出線路將電壓功率信號傳遞到下游控制器； 保護電路，其與所述電壓接口電路連接，所述保護電路包括: 欠壓開關，所述欠壓開關設置在所述輸出線路中的一個中并配置用于在低于所述限定工作電壓范圍的電壓下打開；以及 閉鎖裝置，所述閉鎖裝置設置在所述輸出線路中的另一個中并配置用于在設定電壓下閉鎖通到所述電壓接口電路的逆功率流； 其中所述控制 電路由所述欠壓開關保護以免受反極性并由所述閉鎖裝置保護免受過壓。
2.如權利要求1所述的控制電路，其中所述驅動器部件包括電子鎮流器，所述電路配置用于氣體放電燈組件。
3.如權利要求1所述的控制電路，其中所述驅動器部件包括LED驅動器，所述電路配置用于LED燈組件。
4.如權利要求1所述的控制電路，其中所述欠壓開關包括帶有在所述限定工作電壓范圍內的閾值電壓的N溝道MOSFET，并進一步包括偏置部件，所述偏置部件配置有所述N溝道MOSFET以將接通狀態下的所述N溝道MOSFET維持在整個限定電壓范圍內。
5.如權利要求4所述的控制電路，其中所述偏置部件包括偏置電阻器。
6.如權利要求5所述的控制電路，其中所述限定工作電壓范圍具有零(0)伏的下限電壓值，所述偏置部件將接通狀態下的所述N溝道MOSFET維持為零(0)伏。
7.如權利要求1所述的控制電路，其中所述閉鎖裝置包括閉鎖二極管。
8.如權利要求7所述的控制電路，其中所述閉鎖二極管的所述設定電壓是所述限定工作電壓范圍的上限電壓。
9.如權利要求1所述的控制電路，其進一步包括連接到所述電壓接口電路的下游控制器。
10.一種帶有可控調光的燈組件，所述燈組件包括: 驅動器部件； 控制器； 電壓接口電路，其由所述驅動器部件供電并配置用于在限定工作電壓范圍內通過輸出線路將低壓功率信號傳遞到所述控制器； 保護電路，其配置有所述電壓接口電路，所述保護電路包括: 欠壓開關，所述欠壓開關設置在所述輸出線路中的一個中并配置用于在低于所述限定工作電壓范圍的電壓下打開；以及 閉鎖裝置，所述閉鎖裝置設置在所述輸出線路中的另一個中并配置用于在設定電壓下閉鎖通到所述電壓接口電路的逆功率流； 其中所述控制電路由所述欠壓開關保護以免受反極性并由所述閉鎖裝置保護免受過壓。
11.如權利要求10所述的燈組件，其中所述欠壓開關包括帶有在所述限定工作電壓范圍內的閾值電壓的N溝道MOSFET，并進一步包括偏置部件，所述偏置部件配置有所述N溝道MOSFET以將接通狀態下的所述N溝道MOSFET維持在整個限定電壓范圍內。
12.如權利要求11所述的燈組件，其中所述偏置部件包括偏置電阻器。
13.如權利要求12所述的燈組件，其中所述限定工作電壓范圍具有零(O)伏的下限電壓值，所述偏置部件將接通狀態下的所述N溝道MOSFET維持為零(O)伏。
14.如權利要求10所述的燈組件，其中所述閉鎖裝置包括閉鎖二極管。
15.如權利要求14所述的燈組件，其中所述閉鎖二極管的所述設定電壓是所述限定工作電壓范圍的上限電壓。
16.一種與燈組件一起使用的控制電路，所述控制電路包括: 驅動器部件； 電壓接口電路，其由所述驅動器部件來供電并配置用于在限定工作電壓范圍內通過輸出線路將低壓功率信號傳遞到下游控制器； 保護電路，其配置有所述電壓接口電路，所述保護電路包括: 第一閉鎖裝置，所述第一閉鎖裝置設置在所述輸出線路中的任一個中并配置用于在設定電壓下閉鎖通到所述電壓接口電路的逆功率流； 正溫度系數(PTC)裝置，所述正溫度系數(PTC)裝置設置在所述輸出線路中的任一個中；以及 第二閉鎖裝置，所述第二閉鎖裝置設置在所述輸出線路上，以便保護所述控制電路免于反極性的高壓狀況。
17.如權利要求16所述的控制電路，其中所述第一閉鎖裝置和第二閉鎖裝置包括閉鎖二極管。
18.如權利要求17所述的控制電路，其中所述第一閉鎖二極管的所述設定電壓是所述限定工作電壓范圍的上限電壓。
19.如權利要求16所述的控制電路，其進一步包括連接到所述電壓接口電路的下游控制器。
20.一種帶有可控調光的燈組件，所述燈組件包括: 驅動器部件； 控制器； 電壓接口電路，其由所述驅動器部件供電并配置用于在限定工作電壓范圍內通過輸出線路將低壓功率信號傳遞到所述控制器； 保護電路，其配置有所述電壓接口電路，所述保護電路包括: 第一閉鎖裝置，所述第一閉鎖裝置設置在所述輸出線路中的任一個中并配置用于在設定電壓下閉鎖通到所述電壓接口電路的逆功率流； PTC裝置，所述PTC裝置設置在所述輸出線路中的任一個中；以及第二閉鎖裝置，所述第二閉鎖裝置設置在所述輸出線路上，以便保護所述控制電路免于反極性的高欠壓狀況。
【文檔編號】H05B41/298GK103733732SQ201280037912
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月12日 優先權日:2011年8月2日
【發明者】G.姚 申請人:通用電氣公司