用于高压钠灯的调光系统 【技术领域】
本发明总体上涉及一种灯光系统，尤其是涉及一种用于高压钠灯的调节亮度系统。
技术背景
高压钠灯通常作为街灯使用，午夜过后，出于节能的目的，人们往往需要利用镇流器及调光控制器将钠灯的亮度降低。图1所示的是一种常见的用于高压钠灯16的调光系统10，该系统10包括有2个电感镇流器22和26，一个如开关34的电子控制器，以及一个触发器38。镇流器22的阻抗小于镇流器26的阻抗。在正常工作情况下，闭合开关34使满额电流绕过镇流器22而流经整个电路。当需要将灯16的亮度调低时，打开开关34，使镇流器22与镇流器26串联即可降低高压钠灯的亮度。
图1所示的一个实例中，通过对系统10外加220V的电压源Vs，接通额定性能为100V/4.6A/400W的灯16，使用镇流器26和触发器38点亮灯16，而开关34保持闭合，镇流器22与系统电路断开。镇流器26是一个用于400W高压钠灯地常规镇流器，其阻抗值为39Ω及其额定电流为4.6A，镇流器22则具有11Ω的阻抗及3.8A的额定电流。在灯16以400W的额定功率发光后，镇流器26的电流达到其额定值4.6A。当灯16调光至250W，打开开关34，将用于调光的镇流器22与镇流器26串联，从而增加整个电路的阻抗，开始降低钠灯的亮度。因此，当镇流器22的电流达到其额定值3.8A时，通过镇流器26的电流也为3.8A，这比其额定电流4.6A要低许多。
在系统10中，以上述的方式使用外形较小的镇流器22与外形较大的镇流器26，会造成当灯16完全发光且处于满负荷时，只有外形较大的镇流器26工作。然而，当灯16的亮度降低处于低负荷时，外形较大的镇流器26和外形较小的镇流器22一起工作，但外形较大的镇流器只能工作在额定功率的68％((3.8/4.6)**2)。这使得串联系统10效率非常低，并且成本很高。
因此，需要提供一种既不降低灯的性能又成本低廉的调光系统。
【发明内容】
本发明提供一种低成本的经过改进的用于高压钠灯的调光系统。根据本发明的一个实施例，一个用于调节灯光亮度的系统。本调光系统包括有一个第一个镇流器、一个与第一个镇流器并联的第二个镇流器，以及一个与第一个镇流器连接的调光控制器。该控制器用于控制第一个镇流器来调节灯的亮度。根据本发明的一个基础实施例，所述控制器控制第一个镇流器与第二个镇流器断开以调低灯的亮度。按照本发明的另一个实施例，调节灯的亮度可以采用分步调节。另外，调节灯的亮度也可以采用一种渐进连续的调节方式。
在本发明中，两个镇流器的外形都比在传统串联调光系统中采用的镇流器外形要小得多。因此，这两个镇流器的总成本比传统两个串联镇流器的少很多，并且还能保持相同的钠灯性能。因此，通过本发明中的两个并联的镇流器来降低高压钠灯亮度，使两个镇流器都得到充分地利用，从而获得更高的效率。与此同时，所述调光系统的总成本也从根本上得到减少。
通过参照结合附图所进行的如下描述和权利要求，本发明的其它目的和成就将是显而易见的，并对本发明也会有更为全面的理解。
【附图说明】
通过实施例，参照附图对本发明作进一步地详尽解释：
图1是一种常见的用于高压钠灯的调光系统；
图2是根据本发明一个用于高压钠灯的调光系统的基础实施例；
图3是根据本发明第一个实施例的用于高压钠灯的调光系统；
图4是图3所示调光系统的一种变换；
图5是根据本发明第二个实施例的用于高压钠灯的调光系统；
图6是图5所示调光系统的一种变换；
图7是根据本发明第三个实施例的用于高压钠灯的调光系统；
图8是图7所示用于高压钠灯的调光系统的一种变换；
图9是根据本发明第四个实施例的用于高压钠灯的调光系统；
图10是图9所示调光系统的一种变换；
图11是根据本发明的第五个实施例的用于高压钠灯的调光系统；
图12是图11所示调光系统的一种变换；
图13是根据本发明第六个实施例的用于高压钠灯的调光系统；
图14是图13所示调光系统的一种变换；
图15是根据本发明第七个实施例的用于高压钠灯的调光系统；及
图16是图15所示调光系统的一种变换。
在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相似或相应的特点或功能。
【具体实施方式】
图2描述的是一个根据本发明用于高压钠灯的调光系统的基础实施 例。如图2所示，该调光系统40包括镇流器42和46，它们可为电感镇流器或电子镇流器，还包括有一个如开关44的电子控制器和一个触发器38。镇流器42的阻抗大于镇流器46的阻抗。在正常工作情况下，开关44处于闭合状态，使镇流器42与46并联。当给系统40外加一电压源，接通灯16，经镇流器42和46及触发器38的共同作用使灯发光。当灯16完全气体放电后，即可达到该灯的额定功率。为了降低午夜后高压钠灯的亮度，打开开关44使镇流器42与系统电路断开，从而启动调光的功能。在这一实施例中，镇流器42和46有着比图1中所示镇流器22和26低得多的伏安(电压×电流)额定值。因此，镇流器42和46的总成本要比镇流器22和26便宜得多。
借助下述的例子，我们能够更好地理解本发明。在图2中，假设镇流器42的额定性能为1A/177Ω，而镇流器46的额定性能为3.8A/50Ω。当给系统40外加一220V的电压源Vs后，打开钠灯，开关44处于闭合状态且镇流器42和46及触发器38共同作用使灯16发光。两镇流器的并联阻抗为39Ω。当灯16完全发光处于满负荷后，通过镇流器42的电流能达到其额定值1A，而镇流器46的电流则为3.6A，略低于其额定值3.8A。整个电路的总电流为4.6A。
当要降低灯16的亮度，使其以250W的功率工作时，打开开关44将镇流器42从系统电路中断开，从而在系统40中只留下镇流器46，开始降低钠灯的亮度。既然单个镇流器46的阻抗大于两个镇流器的并联阻抗，那么流经电路和灯16的电流就降低为3.8A，这也是镇流器46的额定电流。
因此，在本发明中，当灯完全点亮处于满负荷时，两个镇流器42和46一起工作，其中镇流器42以额定功率运行，而另一个镇流器46则以额定功率的90％((3.6/3.8)**2)运行。当灯的亮度调低处于低负荷时，两个镇流器中只有一个镇流器工作。在这种情况下，镇流器42和46的性能都得到充分地利用，从而获得更高的工作效率。
图3所示的是根据本发明第一个实施例的用于高压钠灯的调光系统。该调光系统50包括镇流器42和46，触发器38和一个如分步式调光控制器54的调光控制器。它还包括有一个可任意选择的电容C，用于补偿系统的功率因数(PF)。除了用控制器54取代了开关44外，本实施例与图2中的系统40是相同的。系统50的工作方式也与系统40相同，只是针对系统50而言，根据分步调节灯16亮度的控制信号，控制器54控制用于调光的镇流器42的接入和断开。在这种工作方式下，灯16的功率能以间断方式减少到一个特定的比较低的值。
图4是图3中所示的用于高压钠灯的调光系统的一种变换。该实施例与图3所示的系统相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调节灯16的亮度。
图5是根据本发明的第二个实施例的用于高压钠灯的调光系统70；该调光系统70包括有镇流器72和76，触发器38和一个如分步式调光控制器54的调光控制器，它的触发器38在系统中的以一种不同方式连接。
图6是一种用于高压钠灯的调光系统80，它是图5中所示的调光系统70的一种变换。该实施例与图5所示的相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调低灯16的亮度。
图7是根据本发明的第三个实施例的用于高压钠灯的调光系统90；该调光系统90包括有镇流器92和96，触发器38和一个如分步式调光控制器54的调光控制器，它的触发器38在系统中的也以一种不同方式连接。
图8是一种用于高压钠灯的调光系统100，它是图7中所示的调光系统90的一种变换。该实施例与图7所示的相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调低灯16的亮度。
图9是根据本发明的第四个实施例的用于高压钠灯的调光系统110；该调光系统110包括有镇流器112和116，触发器38和一个如分步式调光控制器54的调光控制器，它的触发器38在系统中采用另一种不同方式连接。
图10是一种用于高压钠灯的调光系统120，它是图9中所示的调光系统110的一种变换。该实施例与图9所示的相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调低灯16的亮度。
图11是根据本发明第五个实施例的用于高压钠灯的调光系统130。该调光系统130包括有镇流器132和136，触发器38和一个如分步式调光控制器的调光控制器54，同时镇流器132和136具有着前述不同的线路结构。这样电路结构被称为恒功率自耦变压器(CWA)。电容C用于产生所需电流以及补偿所述系统中的功率因数值。
图12是用于高压钠灯的调光系统140，它是图11中所示的调光系统130的一种变换。该实施例与图11所示的相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调低灯16的亮度。
图13是根据本发明第五个实施例的用于高压钠灯的调光系统150。该调低亮度的系统150包括有镇流器152和156，触发器38和一个如分步式调光控制器的调光控制器54。该实施例与图11所示的相同，只是在于触发器38的不同连接方式。
图14是用于高压钠灯的调光系统160，它是图13中所示的调光系统150的一种变换。该实施例与图13所示的相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调低灯16的亮度。
图15是根据本发明第五个实施例的用于高压钠灯的调光系统170。该调低亮度的系统170包括有镇流器172和176，触发器38和一个如分步式调光控制器54的调光控制器。该实施例与图11所示的相同，只是在于触发器38的不同连接方式。
图16是用于高压钠灯的调光系统180，它是图15中所示的调光系统170的一种变换。该实施例与图15所示的相同，只是用连续式调光控制器58取代分步式调光控制器54，它通过一个直流控制信号渐进连续地调低灯16的亮度。
虽然对本发明结合具体实施例进行描述，但是，本技术领域内的熟练人员能根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，体现后附的权利要求的精神实质和范围内的替换、修改和变换也应属于本发明的保护范围。