調光器的製作方法
2023-11-09 02:12:12 1
專利名稱：調光器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過相位控制對光源進行調光點亮的調光器。
背景技術：
傳統上，已知有如下技術AC電源與用於 進行該AC電源的接通/斷開控制的三端雙向交流開關(triac)、即三端雙向可控娃開關元件電連接，並且通過該三端雙向交流開關的接通/斷開控制來使LED (發光二極體)燈點亮/熄滅(例如，參見日本特開平5-66718 (JP5-66718A))。JP5-66718A所公開的傳統示例包括二極體橋式電路，用於將從對AC電源進行接通/斷開控制的三端雙向交流開關所接收到的AC電力整流成DC電力；以及LED燈，其使用從該二極體橋式電路所輸出的DC電力來進行點亮。然而，當基於如上所述的三端雙向交流開關所進行的接通/斷開控制對從外部電源供給至光源的電源電壓的導通角進行相位控制時，需要針對每一預定周期向三端雙向交流開關的柵極端子輸入觸發信號以使三端雙向交流開關接通。此外，輸出觸發信號的周期需要與外部電源的電源電壓的周期相對應。因此，對外部電源的電源電壓進行監視，當該電源電壓達到預定電壓時驅動同步信號，並且基於該同步信號的上升時刻來輸出觸發信號。具體地，如圖3A所示，在同步信號的上升時刻之後已經過了預定時間Tl時，輸出觸發信號。如上所述，當基於同步信號的上升時刻來輸出觸發信號時，輸出觸發信號的周期可以與外部電源的電源電壓的周期相對應。然而，如圖3B所示，當外部電源的電源電壓由於瞬時停電而發生改變時，外部電源的電源電壓達到預定電壓的時刻相對於通常時刻發生改變，從而使得同步信號的上升時刻相對於通常時刻發生改變。在這種情況下，觸發信號的輸出時刻相對於其通常時刻也發生改變。此外，可能存在如下問題根據觸發信號的輸出時刻，即使當外部電源的電源電壓發生過零時三端雙向交流開關仍沒有切換成非導通狀態(斷開)，因此三端雙向交流開關在電源電壓隨後的半周期內繼續處於接通。如上所述，當外部電源的電源電壓由於瞬時停電而發生改變時，觸發信號的輸出時刻相對於通常時刻發生改變。結果，沒有使三端雙向交流開關適當地接通或斷開並且可能進行了不期望的調光，這導致光源發生閃爍。
發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種能夠在外部電源的電源電壓由於瞬時停電而發生改變的情況下防止光源發生閃爍的調光器。根據本發明的方面，提供一種調光器，包括開關元件，其與使用固體發光元件作為光源的照明設備以及外部電源串聯連接；相位檢測電路，用於在所述外部光源的電源電壓達到預定電壓的情況下，輸出同步信號；以及控制電路，用於生成觸發信號，其中所述觸發信號用於以使所述開關元件接通或斷開的方式來改變從所述外部電源供給至所述照明設備的電源電壓的導通角。所述控制電路基於所述同步信號的上升來生成所述觸發信號，並且在所述同步信號的上升間隔在基準範圍外的情況下，所述控制電路停止生成所述觸發信號。所述基準範圍可以為所述外部電源的電源電壓的周期±2ms。本發明具有如下優點在外部電源的電源電壓由於瞬時停電而發生改變的情況下，防止光源發生閃爍。
通過以下結合附圖對優選實施例的說明，本發明的目的和特徵將變得明顯，其中圖IA和IB是示出根據本發明實施例的調光器的圖，其中圖IA是示意電路圖，並且圖IB是示出調光器的操作的波形圖；圖2是圖IA所示的照明設備的示意圖；以及圖3A和3B是示出傳統調光器的問題的操作波形圖，其中圖3A是示出通常情況的圖，並且圖3B是示出外部電源的電源電壓由於瞬時停電而發生改變的情況的圖。
具體實施例方式以下將參考構成本發明的一部分的附圖來說明本發明的調光器的實施例。如圖1A^2所示，根據本實施例的調光器2通過相位控制來改變從商用電源(外部電源)ACl供給至包括光源10的照明設備I的電源電壓的導通角。如圖2所示，照明設備I包括光源10，其具有串聯連接的發光二極體10A、即固體發光元件以及用於對電流進行限制的電阻Rl ;以及調光開關11，其與光源10串聯連接，並且用於進行接通或斷開以向光源10供電。照明設備I還包括整流器12，用於對從商用電源ACl所供給的AC電壓進行整流；平滑單元13，用於對來自整流器12的輸出進行平滑以將由此產生的電壓傳遞至光源10 ;以及電壓檢測器14，用於對從整流器12所輸出的電壓進行檢測。照明設備I還包括調光控制器15，其中調光控制器15基於電壓檢測器14檢測電壓的時間段來檢測導通角並且以基於該導通角的佔空比來對調光開關11進行接通或斷開的切換，從而對光源10進行調光。整流器12包括二極體橋，其中該二極體橋對從商用電源ACl所供給的AC電壓進行全波整流。平滑單元13包括二極體Dl以及經由二極體Dl連接在整流器12的輸出端子之間的平滑電容器Cl。電壓檢測器14構成為具有連接在整流器12的輸出端子之間的阻抗R2和R3的串聯電路。因此，整流器12的輸出電壓由電壓檢測器14內的阻抗R2和R3進行分壓，並且調光控制器15基於阻抗R2和R3之間的連接點處的電位來檢測導通角。如圖IA所示，調光器2包括電容器C2和電感器LI，其連接至調光器2的輸入端子以構成用於防止噪聲的濾波器；以及三端雙向交流開關Ql (開關元件)，其用作具有自持功能(self-sustaining function)的雙向開關元件。當三端雙向交流開關Ql處於導通狀態(即，三端雙向交流開關Ql接通)時，從商用電源ACl向照明設備I供給AC電力。調光器I還包括平滑電容器C3，其中平滑電容器C3經由二極體D2對從商用電源ACl所供給的AC電壓進行平滑。調光器2還包括電源IC(集成電路)20，其中電源IC20將從平滑電容器C3輸出的電壓轉換成正電壓。電源IC20是開關電源，並且二極體D3連接至電源IC20的接地端。電源IC20的輸出端子連接至包括電感器L2、電容器C4和二極體D4的閉合電路。該閉合電路利用流經電感器L2的反激電流(flyback current)對電容器C4進行充電,並且使三端雙向交流開關Ql的柵極端子的電位低於其餘兩個主端子的電位。即，電容器C4是對三端雙向交流開關Ql的導通和非導通進行控制所需的控制電源。三端雙向交流開關Ql的輸出端子經由二極體D5連接至相位檢測電路21。相位檢測電路21基於從商用電源ACl所供給的電源電壓的相位來生成同步信號，並將所生成的同步信號輸出至後面將說明的控制電路22。在本實施例中，如圖IB所示，相位檢測電路21將商用電源ACl的電源電壓與預定電壓Vl進行比較，並且當商用電源ACl的電源電壓高於相應的電壓Vl時，驅動同步信號。當商用電源ACl的電源電壓低於預定電壓Vl時，同步信號下降。此外，在圖IB中，實線表示商用電源ACl的電源電壓。 由於相位檢測電路21的輸入電壓是通過對商用電源ACl的電源電壓進行半波整流所獲得的，因此相位檢測電路21在商用電源ACl的電源電壓的每一周期內檢測到一次電源電壓高於預定電壓VI。即，根據本實施例的相位檢測電路21在商用電源ACl的電源電壓的每一周期內僅使同步信號輸出一次。三端雙向交流開關Ql的柵極端子與開關元件Q2相連接。開關元件Q2是NPN型電晶體，並且開關元件Q2的集電極端子與三端雙向交流開關Ql的柵極端子相連接。此外，開關元件Q2的發射極端子與電容器C4相連接，並且開關元件Q2的基極端子與控制電路22相連接。控制電路22基於從相位檢測電路21輸入的同步信號以及從調光器2的操作單元(未示出)輸入的調光信號來生成用於使開關元件Q2切換成接通或斷開的觸發信號(參見圖1B)。觸發信號生成時刻是基於同步信號的上升時刻所確定的。在本實施例中，在同步信號的上升時刻之後經過了預定時間Tl時，生成第一個觸發信號並且使該觸發信號上升。此夕卜，在生成了第一個觸發信號然後經過了商用電源ACl的電源電壓的半周期之後，生成第二個觸發信號並且使該觸發信號上升。即，在本實施例中，在商用電源ACl的電源電壓的每一周期內，基於一個同步信號生成了兩個觸發信號。將觸發信號輸入至開關元件Q2的基極端子。當觸發信號處於高電平時，使切換元件Q2切換成接通，並且三端雙向交流開關Ql的柵極端子的電位低於其餘兩個主端子的電位，因此電流流經柵極端子並且三端雙向交流開關Ql進入導通狀態。此外，觸發信號上升時刻(B卩，預定時間Tl)響應於從調光器2的操作單元發送來的調光信號而改變。例如，當調光率高時，預定時間Tl縮短，從而使得觸發信號的脈衝寬度增大。作為對比，當調光率低時，預定時間Tl延長，從而使得觸發信號的脈衝寬度減小。因此，施加至照明設備I的電源電壓的導通時間段發生改變，因而可以對光源10進行調光。此外，控制電路22監視所輸入的同步信號的上升間隔。這裡，同步信號的上升間隔是從同步信號的前一次上升到同步信號的當前上升之間的時間段。同步信號的上升間隔通常大致等於商用電源ACl的電源電壓的周期。在本實施例中，由於商用電源ACl的電源頻率為50Hz，因此將同步信號的上升間隔的基準值T2設置為作為電源電壓的周期的l/50=20ms。當同步信號的上升間隔不在預定基準範圍內時，控制電路22停止生成觸發信號。在本實施例中，將基準範圍設置為「基準值T2±0. 8ms」。因此，當同步信號的上升間隔例如為21ms或19ms時，控制電路22停止生成觸發信號。以下將參考圖IA和IB來說明本實施例的操作。首先，相位檢測電路21檢測商用電源ACl的電源電壓，生成同步信號，並將該同步信號輸出至控制電路22。控制電路22基於所輸入的同步信號的上升來生成觸發信號，並將該觸發信號輸出至開關元件Q2的基極端子。因此，隨著觸發信號的上升，使開關元件Q2切換成接通，從而使得三端雙向交流開關Ql進入導通狀態(三端雙向交流開關Q l接通)。因此，將商用電源ACl的電源電壓施加至照明設備I。之後，當觸發信號下降時，使開關元件Q2切換成斷開，從而使得電流不流經三端雙向交流開關Ql的柵極端子。當等於或高於預定電流(所謂的保持電流)的電流流經三端雙向交流開關Ql時，三端雙向交流開關Ql維持導通狀態。因此，即使在觸發電壓已下降之後，商用電源ACl的電源電壓也施加至照明設備I並持續短暫時間。另外，當商用電源ACl的電源電壓達到過零時，流經三端雙向交流開關Ql的電流等於或低於保持電流並且三端雙向交流開關Ql進入非導通狀態(三端雙向交流開關Ql斷開)。因此，停止從商用電源ACl向著照明設備I的電源電壓的施加。在照明設備I中，調光控制器15基於電壓檢測器14已檢測到電壓的時間段來檢測導通角。此外，調光控制器15以如下方式來對光源10進行調光以基於所檢測到的導通角的佔空比，將調光開關11切換成接通或斷開。此外，如圖IB所示，假定商用電源ACl的電源電壓由於瞬時停電而發生改變並且商用電源ACl的輸出停止了預定時間段。在這種情況下，同步信號在同步信號通常的上升時刻並未上升，並且同步信號在商用電源ACl的輸出恢復的時刻上升。因此，同步信號在發生瞬時停電之後的上升時刻與同步信號通常的上升時刻不一致。控制電路22對同步信號在發生瞬時停電之前的上升與同步信號在發生瞬時停電之後的上升之間的間隔進行監視，並且當判斷為相應的間隔不在基準範圍內時，停止生成觸發信號。在本實施例中，由於同步信號的上升偏差超過±0. 8ms,因此控制電路22停止生成觸發信號。即，當發生瞬時停電時，調光器2暫時停止對照明設備I進行調光。此外，當判斷為同步信號的上升間隔恢復至基準範圍內時，控制電路22生成觸發信號並使調光器2重新開始對照明設備I進行調光。如上所述，在本實施例中，當商用電源ACl的電源電壓由於瞬時停電而發生改變並且同步信號的上升間隔不在基準範圍內時，控制電路22停止生成觸發信號並使調光器2暫時停止對照明設備I進行調光。因此，在本實施例中，在已發生瞬時停電之後不進行不期望的調光，因而在商用電源ACl的電源電壓由於瞬時停電而發生改變的情況下，可以防止光源10發生閃爍。此外，在本實施例中，儘管如上所述將同步信號的上升間隔的基準範圍設置為基準值T2±0. 8ms，但並不局限於此，並且可以將該基準範圍設置為其它值。優選地，可以將同步信號的上升間隔的基準範圍設置為「基準值T2±2ms」、S卩「基準值T2-2ms <基準範圍<基準值T2+2ms」。此外，在本實施例中，儘管使用三端雙向交流開關Ql作為用於使從外部電源供給至照明設備的電源電壓接入/斷開的開關元件，但也可以使用例如場效應電晶體(FET)等的其它開關元件。儘管已經針對這些實施例示出和說明了本發明，但本發明並不局限於此。本領域 技術人員應當理解，可以在沒有背離如所附權利要求書所限定的本發明的範圍的情況下進行各種改變和修改。
權利要求
1.一種調光器,包括 開關元件，其與使用固體發光元件作為光源的照明設備以及外部電源串聯連接；相位檢測電路，用於在所述外部光源的電源電壓達到預定電壓的情況下，輸出同步信號；以及 控制電路， 用於生成觸發信號，其中所述觸發信號用於以使所述開關元件接通或斷開的方式來改變從所述外部電源供給至所述照明設備的電源電壓的導通角， 其中，所述控制電路基於所述同步信號的上升來生成所述觸發信號，並且在所述同步信號的上升間隔在基準範圍外的情況下，所述控制電路停止生成所述觸發信號。
2.根據權利要求I所述的調光器，其特徵在於，所述基準範圍為所述外部電源的電源電壓的周期±2ms。
全文摘要
本發明涉及一種調光器。所述調光器包括開關元件，其與使用固體發光元件作為光源的照明設備以及外部電源串聯連接；相位檢測電路，用於在所述外部光源的電源電壓達到預定電壓的情況下，輸出同步信號；以及控制電路，用於生成觸發信號，其中所述觸發信號用於以使所述開關元件接通或斷開的方式來改變從所述外部電源供給至所述照明設備的電源電壓的導通角，其中，所述控制電路基於所述同步信號的上升來生成所述觸發信號，並且在所述同步信號的上升間隔在基準範圍外的情況下，所述控制電路停止生成所述觸發信號。
文檔編號H05B37/02GK102883500SQ20121024171
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者村上善宣, 中川原光治 申請人:松下電器產業株式會社