两用节能灯 【技术领域】
本发明涉及一种调光型照明电器，尤其是一种包含了紧凑型荧光灯CFL与LED两种光源且能够使用普通开关控制其点亮CFL作为正常照明、点亮LED作为弱光照明的两用节能灯。
技术背景
目前，照明用电在我国约占整个用电量的12％，发达国家约占18％，节约照明用电意义重大。在室内照明的应用中，人们需要正常照明来进行工作、学习、做家务与谈话等等。然而，当人们结束这些需要明亮照明的事情之后，该处只要维持弱光照明就够了。这种弱光照明很省电，却能够看清物体与颜色，可以让人们方便地来来往往地路过以及做倒水、取物等各种事情。与正常照明相比，这种弱光照明能够大幅度节省照明用电约98％；与完全关灯“摸黑”相比，则使人感到方便许多；有了这种弱光照明“值班”，将大大减少开亮灯的次数与时间，既大幅度节约照明用电，又使CFL因减少了开关次数而显著延长了寿命。从上所述，开发一种能够用普通开关控制其既可作正常照明又可作弱光照明的二级式调光节能灯是很有价值的。
目前的调光型节能灯多为各种调光的CFL，共同的问题是光输出不能调到较低，当光输出调到额定值的1/4以下时，不仅容易有闪烁感，而且由于灯丝温度随灯电流的大幅减小而严重偏低，使荧光灯的寿命大大减短！为解决此问题可特意设计自动控制加热灯丝的电路，但这不仅使灯的电路成本增加很多，而且加热灯丝消耗的功率使弱光照明的光效严重降低。
一种可取的设计是分别以CFL作为正常照明，以LED作为弱光照明的混合光源的调光灯，它很好地解决了上述现有调光节能灯存在的问题，但这种灯中国还没有。国际上唯一的已有产品(OSRAM公司的新品“DULED”)尚处于初级阶段，其采取的控制方式导致控制电路的成本较高，使产品价格显著升高而不利于推广；此外，所述产品中使用单颗LED，因而LED的电流较大，使LED的驱动电路成本升高、体积较大；且单颗LED集中于一点发射光线，使弱光照明的有效范围较小，弱光照明的效果较差。
【发明内容】
为了解决已有产品的控制电路与LED驱动电路成本偏高的问题以及LED于一点定向发光所造成的弱光照明效果较差的问题，本发明的方案是将点亮CFL与LED的控制方式设计为：当关灯数秒钟之后开灯(例如关灯3秒/10秒钟之后开灯)时，灯中的CFL被点亮，或者CFL与LED均被点亮，而作为正常照明；当关灯后立即开灯(例如关灯后1秒/2秒内就开灯)，则仅为LED被点亮而作为弱光照明。此种控制方式不仅用起来更加方便，而且控制电路极为简单而价廉。例如，平时使用总是关灯数秒钟之后再开灯的，此时两用节能灯就等同于一只普通的电子节能灯ECFL，每次开灯都点亮CFL，并不因为是两用节能灯而需要在开、关灯时增加任何麻烦；当需要转换为弱光照明时，关灯后1秒/2秒内立即开灯，则仅为LED被点亮而作为弱光照明，亦很方便。
本发明的控制方式的实现，主要是通过在常规的ECFL的电子镇流器电路中接入一种限时触发电路(5)来代替常规的触发电路。这种限时触发电路只在预定时间产生触发信号：将其设计为在关断电源数秒钟(例如3秒/10秒)之后再接通电源时，此限时触发电路能够产生并输出触发信号去触发电子镇流器电路产生高频振荡而点亮CFL；当关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时，此触发电路不能输出触发信号，从而使电子镇流器不能产生高频振荡而不能点亮CFL。所述限时触发电路的限时性能主要基于RC电路的充、放电时间特性，电路很简单且价廉，可以有许多种电路结构，此处无需一一例举。
本发明的LED的驱动电路设计为接入串联连接的电容器(1)的全波整流滤波电路，此电容很好地将LED的工作电流限制为所需值。只要接通电源此驱动电路就点亮LED，故在关断电源数秒之后再接通电源时，CFL与LED均被点亮而作为正常照明；当关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时则仅为LED被点亮而作为弱光照明。
由于LED的寿命极长，且发光效率较高，故一般可选择同时点亮CFL与LED来作为正常照明(起主要作用的当然是CFL)，电路原理图如图1所示。当要求在点亮CFL时必须熄灭LED，以减少LED不必要的寿命消耗，可在LED驱动电路中接入用于熄灭LED的自动开关，此时前述限时触发电路的触发信号在触发CFL的电子镇流器产生高频振荡而点亮CFL的同时，亦触发这个自动开关而熄灭LED；或者从CFL电子镇流器电路中取出高频信号来触发这个自动开关去熄灭LED。
本发明的又一重要设计特征是其中的LED均为功率不大于0.2W地小功率LED，并将它们逐个串联连接且分几处安装在外壳上。例如额定电流为20mA的功率为0.04W-0.08W的LED；或者额定电流为60mA的功率为0.12W-0.20W的LED。采用这些小功率LED有如下三大优点：1.可以大幅降低LED驱动电路与LED的成本：由于工作电流小，使驱动电路中起限流作用的串联电容器(1)的容量对应很小，此电容器的价格也相应很低，体积亦很小。例如，对于220V/227V/230V/240V的输入电压而言，此电容(1)的容量仅为0.1μF至0.33μF(采用功率不大于0.1W的LED时)，或为0.22μF至0.68μF(采用功率为0.1W至0.2W的LED时)；对于100V/110V/120V/127V的输入电压而言，此电容的容量也不过是0.15μF至0.47μF(采用功率不大于0.1W的LED时)，或为0.47μF至1.50μF(采用功率为0.1W至0.2W的LED时)；2.因这种LED的功率很小，不用任何散热装置也不会因温升过高而降低LED的发光效率与寿命，完全避免了安装散热装置所造成的成本升高：3.根据不同的弱光需求，可用2只至20只这样的小功率LED串联连接，并合理地将这些小功率LED分几处安装在外壳上，可显著扩大LED作为弱光照明的有效范围，从根本上改变了已有产品由单颗LED定向投光而至弱光照明效果较差的状况。
本发明包括LED与多种结构形状的CFL的组合，例如螺旋型CFL、2U/3U/4U等多U型CFL、2H/3H/4H等多H型CFL，还有其他形状的如兰花形CFL、平面排列的4U/4H型CFL等等。
综上所述，一种既可作为正常照明又可作为弱光“值班”照明的两用节能灯将翻开节能照明新的一页，仅使用原有的普通开关就可以赋予电子节能灯ECFL增添LED高光效弱光照明的功能，为用户、为社会取得大幅度节约照明用电的突出效果，真正打开了LED大批量进入千家万户及所有室内照明领域的突破口！
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明两用节能灯的电路原理方框图。
图2是本发明实施例1的结构示意图的正视图；图3为其仰视图。
图4是本发明实施例2的结构示意图的正视图；图5为其仰视图。
图6是本发明实施例3的结构示意图的正视图；图7为其俯视图。
图中1.LED驱动电路的串联电容器；2.LED驱动电路的整流、滤波电路；3.小功率LED；4.CFL电子镇流器的电磁兼容、整流及滤波电路；5.CFL电子镇流器的限时触发电路；6.CFL电子镇流器的振荡及输出电路；7.CFL；8.灯头；9.内置CFL电子镇流器及LED驱动器的两用节能灯的外壳；10.透光灯罩。
【具体实施方式】
图1是本发明实施例1的电路原理方框图，图2、图3是此实施例1的结构示意图。本实施例为一种适用于220V交流电源电压的两用节能灯，采用的两种光源分别是一只15W的2U形CFL与4只额定电流为20mA、功率不大于0.1W的小功率LED。CFL的电子镇流器电路为常规电路，只是将其中的常规触发电路改变为限时触发电路，调节其中RC电路的时间常数，使其在关断电源3秒/10秒之后再接通电源时能够产生触发信号并触发电子镇流器电路产生高频振荡而点亮2U形CFL；在关断电源1秒/2秒内又立即接通电源时，限时触发电路不能产生触发信号，而使CFL不被点亮。LED则在其驱动电路作用下一开灯就亮。本实施例中4只小功率LED串联连接，且安装在阻燃塑料制成的外壳的底盖上，分布在CFL灯管的四周。其驱动电路的串联电容的容量为0.22μF，耐压值不低于400V，此电容的两端并联了一只阻值为3.3MΩ的泄放电阻。此两用节能灯在常规使用时就等同一只15W的电子节能灯；当只需要弱光照明时，就在关灯后1秒/2秒内又迅速开灯，则CFL不亮，仅为LED亮，将产生很好的弱光“值班”照明的效果。此时耗电只有0.25W，比点亮CFL时节电98.2％！
图4、图5是实施例2的结构示意图。与实施例1不同的是其中的CFL为一只18W的螺旋型CFL，其中的LED为6只串联连接的额定电流为20mA、功率不大于0.1W的小功率LED，或额定电流为60mA的功率不大于0.2W的小功率LED，且6只小功率LED均匀分布地安装在外壳的圆弧形的侧面。其他与实施例1相同。
图6、图7是实施例3的结构示意图。与实施例2不同的是，在螺旋型CFL的外面加装了一个玻璃/塑料的透光外罩。其他与实施例2相同。