發光裝置的調光器的製作方法
2023-07-06 13:27:11
專利名稱：發光裝置的調光器的製作方法
技術領域：
本發明的示例性實施例涉及一種發光裝置的調光器，更具體地講，涉及這樣一種發光裝置的調光器，該調光器通過在脈衝寬度調製控制下高速切換交流(Ac)輸入電壓來為發光裝置提供調光功能以調節AC輸入電壓的均方根(RMS)值。
背景技術：
通常，燈的調光功能允許用戶控制燈的亮度，但是會在實踐中受到使用上的限制。 當前，考慮到電能耗費的不斷增加，節能已經變為重要的關注事項。因此，燈調光功能已經變為一種有效的節能方式而不再僅是方便用戶的可選的功能。此外，發光二極體(LED)作為可以增進節能的環境友好的光源而備受矚目。傳統的具有代表性的調光器通過使用諸如交流三極體(Triac)的半導體裝置控制AC電壓的AC相位，來調節AC電壓的均方根(RMS)值(Vrms)，從而對來自AC LED的光進行調光。圖1是使用Triac的傳統的調光器的框圖。參照圖1，調光器10包括Triac開關 14和R/C(電阻器/電容器)相位控制器16。Triac開關14將AC電壓從AC電壓源12提供到燈或阻擋AC電壓從AC電壓源12提供到燈，即，AC LED18. R/C相位控制器16包括電阻器R和電容器C，以在AC輸入電壓是OV時通過產生相位控制信號(即，柵極導通信號) 來驅動Triac開關14。相位控制信號是被延遲了由R/C相位控制器16確定的時間常數的 AC電壓信號。Triac開關14被來自R/C相位控制器16的柵極導通信號導通，以允許AC電壓提供到AC LED 18。因此，根據Triac開關14的驅動電壓及R/C相位控制器16的電阻器和電容器的操作特性，Triac調光器的調光範圍的上下限可能受到限制，因而導致AC LED閃爍。此外， 在Triac調光器中，Triac開關14因從R/C相位控制器16輸出的柵極導通信號而被突然切換，這可能導致在切換過程期間產生過多的諧波。在Triac調光器的相位控制方案中，AC輸入電壓在確定輸出電壓中是非常重要的參數，且在實踐中可能不是恆定值。商業AC電源系統產生各種形式的負載，這可能導致系統電壓根據負載條件而改變10 20%。因此，雖然Triac調光器具有確定調光範圍的固定的相位角，但是與AC電壓對應的輸出電壓可能以恆定的比率改變。因此，輸出電壓的變化可能導致AC LED閃爍。因此，需要一種用於AC電壓源的新型的驅動電路和控制電路，以得到更寬的調光範圍和線性的調光功能。
發明內容
技術問題本發明的示例性實施例提供一種AC發光裝置的調光器，該調光器解決了普通的調光器具有根據Triac驅動電壓及R/C相位控制器的電阻器和電容器的操作特性而受限的調光範圍的問題。本發明的示例性實施例還提供一種發光裝置的調光器。技術方案本發明的示例性實施例公開了一種使用AC電壓源的AC發光裝置的調光器，所述調光器包括開關，開關響應於切換控制信號進行切換，以將AC電壓源的AC電壓傳遞到AC 發光裝置，並適於允許AC斬波器操作；電流檢測器，電流檢測器檢測流到AC發光裝置的電流，並輸出電流檢測信號；控制器，控制器響應於來自外部裝置的用於控制交流發光裝置的調光功能的調光控制信號和電流檢測信號來輸出切換控制信號。控制器可以輸出佔空比與電流檢測信號和調光控制信號之間的差對應的切換控制信號。控制器可以進一步接收斜坡信號，且控制器可以包括第一運算放大器和比較器， 第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電流檢測信號的反相端，比較器包括接收第一運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。所述調光器還可以包括電壓檢測器，電壓檢測器輸出電壓檢測信號，以確定AC 電壓源的電壓變化。控制器可以輸出佔空比與調光控制信號和在電流檢測信號及電壓檢測信號中的每個信號之間的差對應。控制器還可以進一步接收斜坡信號，且控制器可以包括第一運算放大器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電壓檢測信號的反相端；第二運算放大器，第二運算放大器包括接收第一運算放大器的輸出的非反相端和接收電流檢測信號的反相端；比較器，比較器包括接收第二運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。電流檢測器可以包括連接到開關的電阻器，電流檢測器可以將流過電阻器的電流輸出作為電流檢測信號。電流檢測器可以包括連接到開關的電流傳感器。開關可以包括切換電晶體，切換電晶體響應於從控制器提供的切換控制信號而導通或截止，以選擇性地開關提供到AC發光裝置的AC電壓源；過電壓保護二極體，過電壓保護二極體連接到切換電晶體，以保護開關電晶體不受過電壓的影響；多個整流二極體，所述多個整流二極體構成橋式電路，以將正向電流提供到切換電晶體。調光器還可以包括電磁幹擾濾波器，以從AC電壓源的AC電壓去除電磁幹擾。本發明的示例性實施例還公開了一種發光裝置的調光器，所述調光器包括整流器，整流器接收來自AC電壓源的AC電壓，並將通過對AC電壓進行全波整流而輸出經整流的電壓；開關，開關響應於切換控制信號進行切換，以將經整流的電壓傳遞到LED ；電流檢測器，電流檢測器檢測並在LED中的電流，以輸出電流檢測信號；控制器，控制器響應於來自用於控制發光裝置的調光功能的外部裝置的調光控制信號和電流檢測信號來輸出切換控制信號。控制器可以輸出佔空比與電流檢測信號和調光控制信號之間的差對應的切換控制信號。控制器可以進一步接收斜坡信號，且控制器可以包括第一運算放大器和比較器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電流檢測信號的反相端，比較器包括接收第一運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。所述調光器還可以包括電壓檢測器，電壓檢測器輸出電壓檢測信號，以確定AC 電壓源的電壓變化。控制器可以輸出佔空比與調光控制信號和在電流檢測信號及電壓檢測信號中的每個信號之間的差對應。控制器還可以進一步接收斜坡信號，且控制器可以包括第一運算放大器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電壓檢測信號的反相端；第二運算放大器，第二運算放大器包括接收第一運算放大器的輸出的非反相端和接收電流檢測信號的反相端；比較器，比較器包括接收第二運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。電流檢測器可以包括連接到開關的電阻器，電流檢測器可以將流過電阻器的電流輸出作為電流檢測信號。電流檢測器可以包括連接到開關的電流傳感器。整流器可以包括分壓器，分壓器對AC電壓源的電壓進行分壓；全波整流器，全波整流器對分壓得的電壓進行全波整流；穩壓器，對由全波整流器進行了全波整流的電壓進行穩壓。調光器還可以包括電磁幹擾濾波器，以從AC電壓源的AC電壓去除電磁幹擾。有益效果如此，根據本發明的示例性實施例，調光器可以克服具有根據Triac的驅動電壓及R/C相位控制器的電阻器和電容器的操作特性的受限的調光範圍的傳統的調光器的問題。另外，根據本發明的示例性實施例的調光器可以最小化在導通切換操作時產生諧波以及AC LED的閃爍。此外，根據本發明的示例性實施例的調光器可以通過計算更為精確的AC電壓和電流的幅值來產生與調光控制信號成比例的脈衝寬度調製信號。此外，根據示例性實施例的調光器與模擬控制器相比可以更容易地與諸如家庭網絡或遙控器的外部數字裝置互連。通常，包括電阻器和電容器的模擬電路的定時器可因無源元件的電容的差異而導致錯誤的輸出。相反，根據示例性實施例，調光器與模擬控制器相比可以通過微控制器的數字控制使用調光器的內部定時器來更精確地計算時間，並可以輸出更精確的脈衝寬度調製信號。另外，在AC LED的容量增加時，根據示例性實施例的調光器可以為低容量變壓器 (low-capacity transformer)0根據示例性實施例，響應於來自外部控制器的調光控制信號、來自電壓檢測器的電壓檢測信號和來自電流檢測器的電流檢測信號，調光器可以經通過脈衝寬度調製控制來輸出切換信號來提供與調光控制信號成比例的更精確的切換控制信號，以控制發光裝置的調光功能。同時，相比於模擬控制電路，能夠更加容易地實現與諸如家庭網路系統或遙控器等的基於數字的外部裝置的相互連接。通常，包括電阻器和電容器的模擬電路的定時器可因無源元件的電容的差異而導致錯誤的輸出。相反，根據示例性實施例，調光器與模擬控制器相比可以通過微控制器的數字控制使用調光器的內部定時器來更精確地計算時間，並可以輸出更精確的脈衝寬度調製信號。
圖1是使用Triac的傳統的調光器的框圖。圖2是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的框圖。圖3是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的開關的示例性電路圖。圖4是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的電壓檢測器的示例性電路圖。圖5是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的電壓檢測器的電路圖。圖6是示出根據本發明的示例性實施例的檢測從AC LED調光器的開關輸出到AC LED的電流的電路圖。圖7是示出根據本發明的示例性實施例的檢測在AC LED調光器的開關中流動的電流的電路圖。圖8是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的控制器的示例性電路圖。圖9是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器中的輸入輸出電壓電流的波形曲線圖。圖10是使用Triac的普通調光器中的輸入和輸出電壓電流的波形曲線圖。圖11是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的控制器的電路圖。圖12是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的框圖。圖13是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的整流器的示例性電路圖。圖14是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的開關的示例性電路圖。圖15是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的電壓檢測器的示例性電路圖。圖16是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的電壓檢測器的示例性電路圖。圖17是示出根據本發明的示例性實施例的檢測從LED調光器的開關輸出到LED 的電流的電路圖。圖18是示出根據本發明的示例性實施例的檢測在LED調光器的開關中流動的電流的電路圖。圖19是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的控制器的電路圖。圖20是根據本發明的示例性實施例的在LED調光器中的電流及輸入和輸出電壓的波形曲線圖。圖21是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的控制器的電路圖。
具體實施例方式在下文中參照附圖對本發明進行了更充分地描述，在附圖中示出了本發明的示例性實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來實施，且不應被解釋為限於在此闡述的實施例。相反，提供這些示例性實施例以使本公開是徹底的，並將把本發明的範圍充分地傳達給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚起見，可能誇大了層和區域的尺寸和相對尺寸。附圖中的相同的標號指示相同的元件。圖2是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的框圖。參照圖2，AC LED調光器100包括電磁幹擾(EMI)過濾器110、開關120、受控電源 130、控制器140、電壓檢測器150和電流檢測器160。EMI過濾器110去除在AC電壓源101的AC電壓中包括的電磁幹擾。即，EMI過濾器110去除因在調光器100內部或外部的電磁幹擾導致的在AC電壓源101和AC LED 170 之間的電源線中產生的脈衝噪聲(impulse noise)、諧波或類似物。EMI過濾器110是可選的，但是優選地，在調光器100中包括EMI過濾器110，以在改善功率因數的同時減小電磁幹擾。開關120響應於來自控制器140的切換控制信號SCS而導通/截止，以選擇性地將AC電壓源101的經過濾的AC電壓傳遞到AC LED 170。受控電源130執行整流和電壓轉換功能。受控電源130接收來自AC電壓源101 的AC電壓，並輸出受控電壓Vcc，其中，將AC電壓全波整流成DC電壓和DC電壓的電壓降。 這裡，將AC電壓示出為被從AC電壓源101直接輸入到受控電源130，但是本發明不限於這樣的構造，且可以被構造為允許AC電壓通過EMI過濾器110而被輸入到受控電源130，以從 AC電壓源101的AC電壓去除電磁幹擾。響應於來自外部設備的用於控制AC LED 170的調光功能的調光控制信號DSC、來自電壓檢測器150的電壓檢測信號VDS和來自電流檢測器160的電流檢測信號CDS，控制器 140輸出切換控制信號SCS。從控制器140輸出的切換控制信號SCS具有的佔空比對應於調光控制信號DSC與電壓檢測信號VDS和電流檢測信號⑶S中的每個信號的差。具體地講，當電壓檢測信號VDS 和調光控制信號DSC之間的差具有正值(+)時，控制器140將切換控制信號SCS的脈衝寬度減小所述差，且也根據電流檢測信號CDS來控制切換控制信號SCS的脈衝寬度。另一方面，當電壓檢測信號VDS和調光控制信號DSC之間的差具有負值㈠時，控制器140將切換控制信號SCS的脈衝寬度增加所述差，且也根據電流檢測信號CDS來控制切換控制信號SCS 的脈衝寬度。根據示例性實施例，控制器140不限於這樣的構造，且可以產生對應於電壓檢測信號VDS和電流檢測信號CDS中的一個信號與調光控制信號DCS之間的差的切換控制信號 SCS。換句話說，控制器140檢測電壓檢測信號VDS和電流檢測信號CDS，以與調光控制信號DCS對應地控制AC LED 170的調光程度。為了這一目的，控制器140可以包括比例積分 (PI)模擬控制電路。控制器140可以例如為可以在擴展調光系統的操作範圍的同時允許互連到外部裝置(例如，遙控器或家庭網絡系統)的可編程8比特微控制器。此外，控制器140接收斜坡信號，以產生具有至少一個脈衝的切換控制信號SCS。 切換控制信號SCS可以是頻率為20 IOOkHz或更高的方波，可以在1 100%的範圍內控制脈衝寬度調製。切換控制信號SCS電平可以根據可以導通構成開關120的電晶體的電壓的幅值而變化，且可以根據可截止電晶體的在電晶體的柵極和源極之間的電壓的幅值而變化。可變電阻器可以用於控制切換控制信號SCS的佔空比。可變電阻器可以直接或間接結合到用於對AC LED 170進行調光的操縱器(未示出)，並可以在需要時受操縱器的調節，因而實現AC LED 170的調光功能。將參照圖8和圖11來更詳細地描述控制器140。
電壓檢測器150檢測AC電壓源101的電壓，以輸出電壓檢測信號VDS。電壓檢測信號VDS用於確定AC電壓源101的電壓波動。電流檢測器160檢測AC LED 170中的電流，以輸出電流檢測信號CDS。電流檢測器 160可以是連接到開關120的電流傳感器或電阻器，並可以檢測從開關120流動到AC LED 170的電流。圖3是根據示例性實施例的AC LED調光器的開關的電路圖。參照圖3，開關120可以為單相橋式開關。單相橋式開關是被構造為具有可以控制 AC電壓的AC斬波功能的電源電路。開關120可以包括切換電晶體Q1、過壓保護二極體Qd和第一至第四整流二極體 (power diode)Dl、D2、D3、D4。切換電晶體Ql分別通過其漏極和源極連接到過壓保護二極體Qd的陰極和陽極。 切換電晶體Ql的漏極連接到第一整流二極體Dl和第三整流二極體D3之間的節點，切換電晶體Ql的源極連接到第二整流二極體D2和第四整流二極體D4之間的節點。切換電晶體 Ql的柵極接收從控制器140施加的作為脈衝寬度調製信號的切換控制信號SCS。切換控制信號SCS用作柵極導通信號。因此，切換電晶體Ql響應於來自控制器140的切換控制信號 SCS而導通/截止，以調節提供到AC LED 170的電流，因而執行調光功能。過壓保護二極體Qd用於保護切換電晶體Ql不受過電壓影響。整流二極體D1、D2、D3和D4構成單相橋式電路，從而即使當AC電壓在正電壓和負電壓之間交變時也允許切換電晶體Ql總是被正向偏置。在如上所述構造的開關120中，切換電晶體Ql響應於從控制器140傳送通過柵電極的切換控制信號SCS而導通/截止。因為開關120的導通/截止時間段根據從控制器140輸出的脈衝寬度調製信號的佔空比而被包括在脈衝寬度調製信號的周期內，所以AC LED 170的輸入電壓和電流根據脈衝寬度調製信號而改變。因此，在AC LED 170的輸入電壓根據脈衝寬度調製信號而改變所處的時間段中的內部周期(internal cycle)和出現輸入電流所處的時間段中的內部周期可以與從控制器140輸出的脈衝寬度調製信號的周期相同。這裡，將N型MOSFET用作切換電晶體Q1。然而，本發明不限於此，且切換電晶體 Ql可以為P型M0SFET。另外，可以採用任意類型的切換電晶體，只要它可以因脈衝寬度調製信號而快速地進行切換以將AC功率施加到AC LED 170即可。開關120可以以兩種不同的電流路徑進行操作。S卩，當AC電壓以節點A為基準被施加時，按照Dl — Ql — D4的順序使對應的半導體二極體正向偏置。當AC電壓以節點B 為基準被施加時，按照D3 — Ql — D2的順序使對應的半導體二極體正向偏置。因此，當沿節點A的方向(與AC電壓源輸入對應的正電壓)和節點B的方向(與 AC電壓源輸入對應的負電壓)交變地施加AC電壓時，切換電晶體Ql總是被正向偏置。圖4和圖5是根據本發明的示例性實施例的在圖2中示出的電壓檢測器150的電路圖。參照圖4，電壓檢測器150可以是包括運算放大器151的用於檢測AC電壓的差分放大電路。AC電壓源101的第一端Vac_L通過電阻器Rl連接到運算放大器151的反相端(-)，AC電壓源101的第二端Vac_N通過電阻R3連接到運算放大器151的非反相端(+)。 這裡，通過由電阻器Rl和R2構成的電路的電阻比和由電阻器R3和R4構成的電路的電阻比來確定輸出電壓的增益。另外，電阻器Rl和R3的電阻應高於電阻器R2和R4的阻抗。例如，當使用220V的AC電壓Vac時，在通過AC電壓源101的第一端Vac_L輸入的L-相電壓與通過AC電壓源101的第二端Vac_N輸入的N-相電壓之間保持220V的壓差。在這樣的情況下，因為運算放大器151根據電阻器Rl和R2的阻抗比和電阻器R3和R4 的阻抗比來調節輸出電壓的增益，所以可以從運算放大器151輸出例如IV的電壓檢測信號 VDS。在設置為在220V的AC電壓Vac下正常操作的電路中，由AC電壓源101中的變化而得到的210V或230V的AC電壓的輸入導致運算放大器151輸出與IV的電壓檢測信號 VDS不同的信號。因此，將電壓檢測信號VDS用於確定AC電壓源101的電壓的變化。當從運算放大器151輸出電壓檢測信號VDS時，電壓檢測器150將電壓檢測信號 VDS提供到控制器140。基於來自電壓檢測器150的電壓檢測信號VDS，控制器140產生用於控制開關120的切換控制信號SCS。圖5是根據示例性實施例的AC LED調光器的電壓檢測器的電路圖。參照圖5，在圖2中示出的電壓檢測器150可以為包括光電耦合器152和橋式整流器(Dl)153並可以通過將AC電壓轉換為單相DC電壓來檢測雙向AC電壓的電路。這裡，通過光電耦合器152，電壓檢測器150可以通過與AC電壓源101電絕緣來檢測AC電壓的幅值。在電壓檢測器150的操作中，橋式整流器(Dl) 153將雙向AC電壓轉換為單相DC 電壓，以通過電阻器Rl將電流Id提供到光電耦合器152的主二極體(primary diode)。然後，當與電流Id成比例的信號施加到光電耦合器152的副二極體(secondary diode)的基極時，與電流Id成比例的電流Ice被提供到光電耦合器152的副二極體的集電極和發射極。這裡，電阻器R2和R3確定所述信號和電流Ice的幅值。電阻器R2代表相對於輸入的反相輸出，電阻器R3代表相對於輸入的非反相輸出。因此，當電流Ice流過電阻器R3時， 作為AC電壓源101的電壓檢測信號VDS，施加到電阻器R3的電壓被傳遞到控制器140。圖6和圖7是根據本發明的示例性實施例的圖2中示出的電流檢測器160的電路圖。在圖6和圖7中，電流檢測器160在連接到開關120的電路時操作。參照圖6，根據示例性實施例的電流檢測器160可以包括電阻器R1，並連接到圖3 中示出的開關120的電路，以檢測在開關120中流動的電流。即，示例性實施例的電流檢測器160可以在節點Isen處檢測流過電阻器Rl的電流，以通過將構成電流檢測器160的電阻器Rl的一側連接到圖3中示出的開關120的切換電晶體Ql的源極並將電阻器Rl的連接到切換電晶體Ql的源極的所述一側連接到控制器140，來允許將該電流施加到控制器140。在電流檢測器160的操作中，如在圖3中所示的開關120中，當AC電壓以節點A 為基準被施加時，電流按Dl — Ql — Rl — D4的順序流動，當AC電壓以節點B為基準被施加時，電流按D3 — Ql — Rl — D2的順序流動。因此，當AC電壓沿雙向(正向和負向)時，流過切換電晶體Ql的輸出電流總是沿正向在構成電流檢測器160的電阻器Rl中流動，流過電阻器Rl的電流通過節點Isen施加到控制器140，從而電流檢測器可以檢測在開關中流動的電流。
參照圖7，根據示例性實施例的電流檢測器160可以為連接到圖3中的開關120的電路的電流傳感器，以檢測流過開關120的電流。電流傳感器可以包括電流互感器或RF互感器。即，示例性實施例的電流檢測器160可以通過將構成電流檢測器160的電流傳感器的一側連接到圖3中示出的開關120的切換電晶體Ql的源極，來檢測從開關120輸出到AC LED 170的電流。電流檢測器160的電流傳感器檢測的電流被提供到控制器140。根據示例性實施例的電流檢測器的操作與在圖6中示出的示例性實施例相同。電流檢測器160的兩個示例性實施例之間的區別在於在圖7中示出的電路可以使用包括電流互感器或RF互感器的電流傳感器來檢測幾十安培的相對高的電流。在圖6中示出的示例性實施例的電路中，因為用於電流檢測的電阻器Rl可能導致功率損耗(Iq2XR),所以電阻器Rl的使用在檢測幾十安培或更大的電流時受到限制。圖8是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器的控制器的電路圖。參照圖8，控制器140可以是使用兩個參數(即，電壓和電流)來控制平均電壓和平均電流的模擬控制電路。控制器140可以包括第一運算放大器141、第二運算放大器142 和比較器143。第一運算放大器141的非反相端接收從外部裝置(例如，用戶遙控器)發送的調光控制信號DCS，並確定調光範圍。調光控制信號DCS用作用於輸出調光控制信號DCS和電壓檢測信號VDS之差的參考信號Vref。第一運算放大器141的反相端接收由電壓檢測器 150檢測得的電壓檢測信號VDS。第一運算放大器141輸出被輸入到第一運算放大器141的兩個輸入端的兩個值之差。因此，第一運算放大器141使用調光控制信號DCS作為參考信號Vref來輸出從外部裝置發送的調光控制信號DCS和由電壓檢測器150檢測得的電壓檢測信號VDS之差。第二運算放大器142的非反相端接收來自第一運算放大器141的輸出。第二運算放大器142的反相端接收由電流檢測器160檢測的電流檢測信號CDS。然後，第二運算放大器142輸出被輸入到第二運算放大器142的兩個輸入端的兩個值之差。因此，第二運算放大器142輸出由電流檢測器160檢測的電流檢測信號CDS和來自第一運算放大器141的 (反映由電壓檢測器150檢測的電壓檢測信號VDS和從遙控器發送的調光控制信號DCS之差的)輸出之差。比較器143通過比較器143的反相端接收來自第二運算放大器142的輸出，並通過比較器143的非反相端接收三角波(斜坡信號)。可以將三角波設置成適合的周期和幅值，以控制與來自第二運算放大器142的輸出對應的脈衝寬度調製佔空比。因此，基於三角波(斜坡信號)，比較器143輸出具有根據第二運算放大器142的輸出而被調節的脈衝寬度調製佔空比的脈衝寬度調製信號。如此，圖8的控制器140可以被構造為輸出電壓檢測信號VDS和調光控制信號DCS 之間的第一差，被構造為再次輸出電流檢測信號CDS和第一差之間的第二差，並被構造為產生並輸出作為切換控制信號SCS的具有根據第二運算放大器142的輸出而被調節的脈衝寬度調製佔空比的脈衝寬度調製信號。因此，電流參數對控制器140的控制操作有顯著的意義，從而控制器140可以允許更為快速且恆定的平均電流被提供到AC LED 170。構成控制器140的第一運算放大器141、第二運算放大器142和比較器143可以提供比例積分(PI) 控制模擬電路。
接下來，將描述AC LED調光器的操作的示例性實施例。如圖2和圖8中所示，控制器140在使用從外部裝置輸入的調光控制信號DCS基於由電壓檢測器150和電流檢測器160檢測的信號而產生了脈衝寬度調製信號之後，將脈衝寬度調製信號輸入到如圖3中所示的開關120的切換電晶體Ql的柵極，以控制AC LED 170的調光功能。因此，當開關120中的切換電晶體Ql的柵極導通時，電流從切換電晶體Ql的漏極流到切換電晶體Ql的源極，從而將電流提供到AC LED 170，AC LED 170可以因此發光。另一方面，當開關120中的切換電晶體Ql的柵極截止時，電流不能從切換電晶體 Ql的漏極流到切換電晶體Ql的源極，從而沒有將電流提供到AC LED 170。因此，AC LED 170不發光。切換電晶體Ql可以結合著開關120的整流二極體D1、D2、D3和D4進行操作。當沿正向施加AC輸入電壓Vac時，第一整流二極體Dl和第二整流二極體D4正向偏置，以允許電流流過切換電晶體Q1。當沿負向施加AC輸入電壓Vac時，第二整流二極體D2和第三整流二極體D3正向偏置，以允許電流流過切換電晶體Q1。因此，AC輸入電壓Vac和電流可以總是從切換電晶體Ql的漏極流動到切換電晶體 Ql的源極。開關120的整流二極體Dl、D2、D3和D4確定AC輸入電壓Vac和電流的方向， 同時，允許以單相形狀來檢測雙向AC電流。因為AC LED 170的光輸出依賴於電壓和電流的積，所以峰值隨著脈衝寬度調製信號的佔空比增加而增加，因此，AC LED 170的光輸出也隨著脈衝寬度調製信號的佔空比增加而增加。可以通過在例如至100%的預定範圍內調節佔空比來線性控制脈衝寬度調製信號。可以通過從例如遙控器的外部裝置發送的調光控制信號來調節佔空比。調光控制信號可以用作用於調節佔空比的參考信號Vref。圖9是根據本發明的示例性實施例的AC LED調光器中的輸入輸出電壓電流的波形曲線圖。參照圖9，圖9中的(a)示出了 AC輸入電壓和電流的波形，圖9中的(b)示出了提供到AC LED 170的電壓和電流的波形，圖9中的(c)示出了通過在示例性實施例的AC LED 調光器中的脈衝寬度調製而實現的施加到AC LED 170的平均電壓和電流的波形。在圖9中，在示出施加到AC LED的平均電壓和電流的波形的圖9中的(c)中的電流的周期與AC LED 170的發光周期相同。圖10是在使用Triac的普通調光器中的輸入輸出電壓電流的波形曲線圖。參照圖10，圖10中的(a)示出了 AC輸入電壓和電流的波形，圖10中的(b)示出了提供到AC LED的電壓和電流的波形，圖10中的(c)示出了在使用Triac的AC LED調光器中實現的施加到AC LED的平均電壓和電流的波形。在圖10中，在示出施加到AC LED的平均電壓和電流的波形的圖10中的(c)中的電流的周期與AC LED的發光周期相同。通過參照圖9和圖10中的(c)的電流波形來比較圖9和圖10中示出的AC LED 的發光周期，可以確定的是，圖9中示出的示例性實施例的AC LED調光器的脈衝寬度調製允許AC LED 170發光的周期長於圖10中示出的調光器的周期。因此，可以確定的是，基於示例性實施例的AC LED調光器的脈衝寬度調製的平均電壓或電流控制比使用Triac的調光器的相位控制提供更穩定的光輸出。圖11是根據本發明的示例性實施例的在圖2中示出的控制器的電路圖。參照圖 11，控制器140可以為僅使用兩個參數(S卩，電壓和電流)中的一個參數來控制平均電壓或平均電流的模擬控制電路，並可以包括運算放大器144和比較器145。運算放大器144的非反相端接收從外部裝置(例如，用戶遙控器)發送的調光控制信號DCS，並確定調光範圍。調光控制信號DCS用作參考信號Vref，以輸出調光控制信號 DCS和AC電壓源101的檢測的電流檢測信號⑶S之差。運算放大器144的反相端接收(首先經過電阻器Zl的)由電壓檢測器150檢測的AC電壓源101的電壓檢測信號VDS或由電流檢測器160檢測的提供到AC LED 170的電流檢測信號⑶S。運算放大器144輸出被輸入到運算放大器144的兩個輸入端的兩個值之差。因此， 運算放大器144使用調光控制信號DCS作為參考信號來輸出調光控制信號DCS和電壓檢測信號VDS或電流檢測信號CDS之差異。比較器145通過比較器的反相端接收來自運算放大器144的輸出，並通過比較器的非反相端接收三角波(斜坡信號)。可以將三角波設置成適合的周期和幅值，以控制與來自運算放大器144的輸出對應的脈衝寬度調製佔空比。因此，基於三角波(斜坡信號)，比較器145輸出具有根據運算放大器144的輸出而被調節的脈衝寬度調製佔空比的脈衝寬度調製信號。根據在此描述的示例性實施例的LED被示出為直接使用AC電壓源的AC發光裝置的示例。然而，本發明不限於此，且也可以通過適當的修改而被應用於直接使用AC電壓源來發光的諸如AC雷射二極體(LD)的各種其他的發光裝置。另外，本發明可以針對平均電壓控制技術而進行各種修改，平均電壓控制技術檢測AC電壓源的AC電壓，以將恆定的電壓提供到直接使用AC電壓源的燈。另外，本發明可以針對平均電流控制技術而進行各種修改，平均電流控制技術檢測AC電壓源的AC電壓，以將恆定的電流提供到直接使用AC電壓源的燈。另外，本發明可以針對單相橋式開關而進行各種修改，單相橋式開關允許通過脈衝寬度調製的AC電壓的斬波控制，以驅動直接使用AC電壓源的燈。此外，本發明可以針對用於檢測AC電壓源的作為控制電路的控制參數而被施加的AC電壓的電壓檢測器而進行各種修改，該控制電路以恆定電壓控制或保護直接使用AC 電壓源的燈作為目的。進一步講，本發明可以針對作為控制電路的控制參數被施加的AC斬波的電流檢測器而進行各種修改，該控制電路以恆定電流控制或保護直接使用AC電壓源的燈作為目的。更進一步講，本發明可以針對使用可編程微控制器通過脈衝寬度調製的數字控制而進行各種修改。圖12是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的框圖。參照圖12，LED調光器200包括電磁幹擾(EMI)過濾器210、整流器220、開關230、 受控電源對0、控制器250、電壓檢測器260和電流檢測器270。EMI過濾器210去除在AC電壓源201的AC電壓Vac中包括的電磁幹擾，以允許不具有電磁幹擾的AC電壓Vac被輸出到整流器220。BP,EMI過濾器210去除因在LED調光器200內部或外部的電磁幹擾導致的在AC電壓源201和LED 280之間的電源線中產生的脈衝噪聲(impulse noise)、諧波或類似物。EMI過濾器210是可選的，但是優選地，在調光器200中包括EMI過濾器210，以在改善功率因數的同時減小電磁幹擾。整流器220接收從EMI過濾器201輸出的AC電壓源201的AC電壓，並對AC電壓 Vac進行全波整流，以輸出經整流的電壓Vr。開關220響應於從控制器250輸出的切換控制信號SCS而導通/截止，並選擇性地將經整流的電壓Vr傳遞到LED 2800在本示例性實施例中，LED 280可以為能夠通過AC電壓Vac的全波整流進行操作的包括多個LED的發光模塊或單個LED。受控電源240執行整流和電壓轉換功能。受控電源240接收來自AC電壓源201 的AC電壓Vac，並輸出受控電壓Vcc，通過將AC電壓全波整流成DC電壓和DC電壓的電壓降。這裡，將AC電壓Vac示出為從AC電壓源201直接輸入到受控電源M0，但是本發明不限於這樣的構造，且可以被構造為允許AC電壓Vac通過EMI過濾器210而被輸入到受控電源MO，以從AC電壓源201的AC電壓Vac去除電磁幹擾。響應於來自外部設備的用於控制LED 280的調光功能的調光控制信號DSC、來自電壓檢測器260的電壓檢測信號VDS和來自電流檢測器270的電流檢測信號CDS，控制器 2500輸出切換控制信號SCS。從控制器250輸出的切換控制信號SCS具有的佔空比對應於調光控制信號DSC與電壓檢測信號VDS和電流檢測信號⑶S中的每個信號的差。具體地講，當電壓檢測信號VDS 和調光控制信號DSC之差具有正值(+)時，控制器250首先將切換控制信號SCS的脈衝寬度減小所述差，其次根據電流檢測信號CDS來控制切換控制信號SCS的脈衝寬度。另一方面，當電壓檢測信號VDS和調光控制信號DSC之差具有負值(-)時，控制器250首先將切換控制信號SCS的脈衝寬度增加所述差，其次根據電流檢測信號CDS來控制切換控制信號SCS 的脈衝寬度。根據本發明，控制器250不限於這樣的構造，且可以產生對應於電壓檢測信號VDS 和電流檢測信號CDS中的一個信號與調光控制信號DCS之差的切換控制信號SCS。換句話說，控制器250檢測電壓檢測信號VDS和電流檢測信號CDS。換句話說，控制器250檢測電壓檢測信號VDS和電流檢測信號CDS，以對應於調光控制信號DCS來控制LED 280的調光程度。為了這一目的，控制器250可以包括比例積分(PI)模擬控制電路。控制器250可以例如為可以在擴展調光系統的操作範圍的同時允許互連到外部裝置(例如，遙控器或家庭網絡系統)的可編程8比特微控制器。此外，控制器250接收斜坡信號，以產生具有至少一個脈衝的切換控制信號 (SCS)。切換控制信號(SCS)可以是頻率為20 IOOkHz或更高的方波，可以在1 100% 的寬度範圍內控制脈衝寬度調製。切換控制信號(SCS)的電平可以根據可以導通構成開關 230的電晶體的電壓的幅值、並根據可截止構成開關23的在電晶體的柵極端和源極端之間的電壓的幅值而變化。可變電阻器可以用於控制切換控制信號SCS的佔空比。可變電阻器可以直接或間接結合到用於對LED 280進行調光的操縱器(未示出)以在需要時受操縱器的調節，因而能夠執行AC LED 170的調光功能。將參照圖19和圖21來更詳細地描述控制
14器 250。電壓檢測器260檢測AC電壓源201的電壓Vac，以輸出電壓檢測信號VDS。電壓檢測信號VDS用於確定AC電壓源201的電壓波動。電流檢測器270檢測LED 280中的電流，以輸出電流檢測信號CDS。電流檢測器270可以例如是連接到開關230的電流傳感器或電阻器，以檢測從開關230流動到LED 280的電流。圖13是圖12中示出的整流器220的電路圖。參照圖13，整流器200包括分壓器221，以對AC電壓源201的電壓Vac進行分壓；第一全波整流單元222，對由分壓器221分壓的電壓進行全波整流；第一穩壓器C32，對由第一全波整流單元222全波整流得的電壓進行穩壓。分壓器221包括電容器C31，串聯連接到AC電壓源201 (Vac)；電阻器R31，串聯連接到電容器C31 ；—對齊納二極體ZD31和ZD32，串聯連接到電阻器R31。跨齊納二極體 ZD31和ZD32的預定的齊納電壓Vzd並聯連接到第一全波整流單元222的輸入端。成對的齊納二極體ZD31和ZD32反向串聯，以在AC電壓源201 (Vac)的條件下提供預定的齊納電壓Vzd和-Vzdo現在將詳細描述整流器220的操作。因為彼此串聯連接的電容器C31、電阻器R31 和成對的齊納二極體ZD31和ZD32通過EMI過濾器210連接到AC電壓源201，且成對的齊納二極體ZD31和ZD32連接到第一全波整流單元222的輸入端，所以成對的齊納二極體ZD31 和ZD32用於將第一全波整流單元222的輸入電壓限制為預定的齊納電壓Nw。跨電容器C31的電壓可以根據第一穩壓器的電容器C32的功耗而變化。在這樣的情況下，對於彼此串聯連接的電容器C31、電阻器R31和成對的齊納二極體ZD31和ZD32，AC 電壓源201的電壓Vac以預定的比例被分壓，且包括二極體D31、D32、D33和D34的第一全波整流單元222的AC輸入電壓根據電容器C32的功耗而變化。因此，可以在考慮到電容器C32的功耗的情況下設計電容器C31的電容。例如，電容器C31可以具有100 330nF的電容。此外，可以根據是否在考慮到電容器C32的功耗的情況下最佳地設計了電容器 C31，可以選擇性地使用成對的齊納二極體ZD31和ZD32。電容器C32形成第一穩壓器。第一穩壓器將第一全波整流單元222整流的電壓穩定為DC電壓，並將經穩定的電壓提供到開關230。圖14示出在圖12中示出的開關230的一個實施例。參照圖14，開關230可以包括電晶體Q1。開關230的電晶體Ql響應於來自控制器250的切換控制信號SCS(即，脈衝寬度調製信號)而導通/截止。因為開關230的導通/截止時間段根據脈衝寬度調製信號的佔空比而被包括在脈衝寬度調製信號的周期內，所以LED 280的輸入電壓和電流根據脈衝寬度調製信號而改變。因此，在LED 280的輸入電壓根據脈衝寬度調製信號而改變的時間段中的內部周期和出現輸入電流的時間段中的內部周期可以與脈衝寬度調製信號的周期相同。這裡，將N型MOSFET用作電晶體Ql。然而，本發明不限於此，且電晶體Ql可以為 P型M0SFET。另外，可以採用任意類型的切換電晶體，只要它可以因脈衝寬度調製信號而快速地進行切換以將經整流器220全波整流得的電壓Vr施加到LED 280即可。圖15和圖16是根據本發明的示例性實施例的在圖12中示出的電壓檢測器沈0的電路圖。參照圖15，電壓檢測器260可以為包括運算放大器沈1的差分放大電路，以檢測 AC電壓。AC電壓源201的第一端Vac_L通過電阻器Rl連接到運算放大器261的反相輸入端(_)，AC電壓源201的第二端VaC_N通過電阻R3連接到運算放大器261的非反相輸入端 (+)。這裡，通過由電阻器Rl和R2構成的電路的電阻比和由電阻器R3和R4構成的電路的電阻比來確定輸出電壓的增益。電阻器Rl和R2的電阻比應與電阻器R3和R4的電阻比相同。另外，電阻器Rl和R3的電阻應高於電阻器R2和R4的電阻。例如，當使用220V的AC電壓Vac時，在通過AC電壓源201的第一端Vac_L輸入的 L-相電壓與通過AC電壓源201的第二端Vac_N輸入的N-相電壓之間保持220V的差。在這樣的情況下，因為運算放大器261根據電阻器Rl和R2的電阻比和電阻器R3和R4的電阻比來調節輸出電壓的增益，所以例如可以從運算放大器沈1輸出IV的電壓檢測信號VDS。在設置為在220V的AC電壓Vac下正常操作的電路中，由AC電壓源201中的變化而引起的210V或230V的AC電壓的輸入導致運算放大器261輸出與IV的電壓檢測信號 VDS不同的信號。因此，將電壓檢測信號VDS用於確定AC電壓源201的電壓的變化。當從運算放大器261輸出電壓檢測信號VDS時，電壓檢測器260將電壓檢測信號 VDS提供到控制器250。基於從電壓檢測器260提供的電壓檢測信號VDS，控制器250產生用於控制開關230的切換控制信號。圖16是根據示例性實施例的LED調光器的電壓檢測器的電路圖。參照圖16，在圖12中示出的電壓檢測器沈0可以被實施為包括光電耦合器262和橋式整流器(Dl) 263並可以通過將AC電壓轉換為單相DC電壓來檢測雙向AC電壓的電路。 這裡，通過光電耦合器沈2，電壓檢測器260可以通過與AC電壓源201電絕緣來檢測AC電壓的幅值。在電壓檢測器沈0的操作中，橋式整流器(D 1)263將雙向AC電壓轉換為單相DC 電壓，以通過電阻器Rl將電流Id提供到光電耦合器262的主二極體(primary diode)。然後，當與電流Id成比例的信號施加到光電耦合器沈2的副二極體(secondary diode)的基極時，與電流Id成比例的電流Ice被提供到光電耦合器沈2的副二極體的集電極和發射極。這裡，電阻器R2和R3確定所述信號和電流Ice的幅值。電阻器R2代表相對於輸入的反相輸出，電阻器R3代表相對於輸入的非反相輸出。因此，當電流Ice流過電阻器R3時， 作為AC電壓源201的電壓檢測信號VDS，施加到電阻器R3的電壓被傳遞到控制器140。圖17和圖18是根據本發明的示例性實施例的在圖12中示出的電流檢測器270 的電路圖。電流檢測器270在連接到開關230的電路時操作。參照圖17，電流檢測器270可以包括電阻器R1，並連接到圖14中示出的開關230 的電路，以檢測在開關230中流動的電流。換句話說，電流檢測器270可以通過將構成電流檢測器270的電阻器Rl的一側連接到在圖14中示出的開關230的切換電晶體Ql的源極並同時將電阻器Rl的連接到切換電晶體Ql的源極的所述一側連接到控制器250，來允許流過電阻器Rl的電流被輸出作為電流檢測信號CDS。參照圖18，電流檢測器270可以為連接到圖14中示出的開關230的電路的電流傳感器，以檢測通過開關230流動到LED 280的電流。電流傳感器可以包括電流互感器或RF互感器。即，電流檢測器270可以通過將構成電流檢測器270的電流傳感器的一側連接到圖14中示出的開關230的切換電晶體Ql的源極，來檢測從開關230輸出到LED 280的電流。電流檢測器270的電流傳感器檢測的電流被提供到控制器250。根據示例性實施例的電流檢測器的操作與在圖17中示出的示例性實施例相同。電流檢測器270的兩個示例性實施例之間的區別在於在圖18中示出的電路可以使用包括電流互感器或RF互感器的電流傳感器來檢測幾十安培的相對高的電流。在圖17中示出的示例性實施例的電路中，因為用於電流檢測的電阻器Rl可能導致功率損耗(I02XR)，所以電阻器Rl的使用在檢測幾十安培或更大的電流時受到限制。圖19是根據本發明的示例性實施例的LED調光器的控制器的電路圖。參照圖19，控制器250可以是使用兩個參數(S卩，電壓和電流)來控制平均電壓和平均電流的模擬控制電路，且控制器250可以包括第一運算放大器251、第二運算放大器 252和比較器253。第一運算放大器251的非反相端接收從外部裝置(例如，用戶遙控器)發送的調光控制信號DCS，並確定調光範圍。調光控制信號DCS用作參考信號Vref，以輸出調光控制信號DCS和電壓檢測信號VDS之差。第一運算放大器251的反相端接收由電壓檢測器沈0 檢測得的電壓檢測信號VDS。第一運算放大器251輸出被輸入到第一運算放大器251的兩個輸入端的兩個值之間的差異。因此，第一運算放大器251使用從外部裝置發送的調光控制信號DCS作為參考信號來輸出調光控制信號DCS和由電壓檢測器150檢測的電壓檢測信號VDS之差。第二運算放大器252的非反相端接收來自第一運算放大器251的輸出。第二運算放大器252的反相端接收由電流檢測器270檢測的電流檢測信號CDS。然後，第二運算放大器252輸出被輸入到第二運算放大器252的兩個輸入端的兩個值之差。因此，第二運算放大器252輸出由電流檢測器270檢測的電流檢測信號⑶S和來自第一運算放大器251的 (反映由電壓檢測器260檢測的電壓檢測信號VDS和從遙控器發送的調光控制信號DCS之差)輸出之間的差。比較器253通過比較器253的反相端接收來自第二運算放大器252的輸出，並通過比較器253的非反相端接收三角波(斜坡信號)。可以將三角波設置成適合的周期和幅值，以控制與來自第二運算放大器252的輸出對應的脈衝寬度調製佔空比。因此，基於三角波(斜坡信號)，比較器253輸出具有根據第二運算放大器252的輸出而被調節的脈衝寬度調製佔空比的脈衝寬度調製信號。如此，圖19的控制器250可以被構造為輸出電壓檢測信號VDS和調光控制信號 DCS之間的第一差，被構造為再次輸出電流檢測信號CDS和第一差異之間的第二差，並被構造為產生並輸出作為切換控制信號SCS的具有根據第二差而被調節的脈衝寬度調製佔空比的脈衝寬度調製信號。因此，電流參數對控制器250的控制操作有顯著的意義，從而控制器250可以允許更為快速且恆定的平均電流被提供到LED 2800構成控制器250的第一運算放大器251、第二運算放大器252和比較器253可以提供比例積分(PI)控制模擬電路。接下來，將描述LED調光器的操作的示例性實施例。如圖12和圖19中所示，控制器250在使用從外部裝置輸入的調光控制信號DCS 作為參考信號基於由電壓檢測器260和電流檢測器270檢測得的信號VDS、CDS而產生了脈衝寬度調製信號之後，將脈衝寬度調製信號輸入到如圖14中所示的開關230的切換電晶體 Ql的柵極，以控制LED 280的調光功能。因此，當開關230中的切換電晶體Ql的柵極導通時，電流從切換電晶體Ql的漏極流到切換電晶體Ql的源極，從而將電流提供到LED 280, LED280可以因此發光。另一方面，當開關230中的切換電晶體Ql的柵極截止時，電流不能從切換電晶體 Ql的漏極流到切換電晶體Ql的源極，從而沒有將電流提供到LED 2800因此，LED 280不發光。因為LED 280的光輸出依賴於電壓和電流的積，所以峰值隨著脈衝寬度調製信號的佔空比增加而增加，因此，LED 280的光輸出也隨著脈衝寬度調製信號的佔空比增加而增加。可以通過在例如至100%的預定範圍內調節佔空比來線性控制脈衝寬度調製信號。可以通過從例如遙控器的外部裝置發送的調光控制信號來調節佔空比。調光控制信號可以用作用於調節佔空比的參考信號Vref。圖20是根據本發明的示例性實施例的LED調光器中的輸入輸出電壓電流的波形曲線圖。參照圖20，圖20中的(a)示出了 AC輸入電壓和電流的波形，圖20中的(b)示出了提供到LED 280的電壓和電流的波形，圖20中的(c)示出了通過在示例性實施例的LED 調光器中的脈衝寬度調製而實現的施加到LED 280的平均電壓和電流的波形。如圖20中所示，在示出LED 280的平均電壓和電流的波形的圖20中的(C)中的電流的周期與LED 280的發光周期相同。圖21是根據本發明的示例性實施例的在圖12中示出的控制器的電路圖。參照圖 21，控制器250可以為僅使用兩個參數(S卩，電壓和電流)中的一個參數來控制平均電壓或平均電流的模擬控制電路，並可以包括運算放大器2M和比較器255。運算放大器254的非反相端接收從外部裝置(例如，用戶遙控器)發送的調光控制信號DCS，並確定調光範圍。調光控制信號DCS用作參考信號Vref，以輸出調光控制信號 DCS和AC電壓源201的檢測的電流檢測信號⑶S之差。運算放大器2M的反相端接收(首先經過電阻器Zl的)由電壓檢測器260檢測得的AC電壓源201的電壓檢測信號VDS或由電流檢測器260檢測得的提供到LED 280的電流檢測信號⑶S。運算放大器2M輸出被輸入到運算放大器254的兩個輸入端的兩個值之間的差。 因此，運算放大器2M使用調光控制信號DCS作為參考信號Vref來輸出從調光控制信號 DCS和電壓檢測信號VDS或電流檢測信號⑶S之差。比較器255通過比較器的反相端接收來自運算放大器254的輸出，並通過比較器的非反相端接收三角波(斜坡信號)。可以將三角波設置成適合的周期和幅值，以控制與來自運算放大器2M的輸出對應的脈衝寬度調製佔空比。因此，基於三角波(斜坡信號)，比較器255輸出具有根據運算放大器邪4的輸出而被調節的脈衝寬度調製佔空比的脈衝寬度調製信號。根據在此描述的示例性實施例的LED被示出為使用AC電壓源的發光裝置的示例。 然而，本發明不限於此，且也可以通過適當的修改而被應用於直接使用AC電壓源發光的諸如DC雷射二極體(LD)的各種其他的發光裝置。另外，本發明可以針對平均電壓控制技術而進行各種修改，平均電壓控制技術檢測AC電壓源的AC電壓，以將恆定的電壓提供到使用AC電壓源的燈。另外，本發明可以針對平均電流控制技術而進行各種修改，平均電流控制技術檢測AC電壓源的AC電壓，以將恆定的電流提供到使用AC電壓源的燈。進一步講，本發明可以針對用於檢測AC電壓源的作為控制電路的控制參數而被施加的AC電壓的電壓檢測器而進行各種修改，該控制電路以恆定電壓控制或保護使用AC 電壓源的燈作為目的。更進一步講，本發明可以針對使用可編程微控制器通過脈衝寬度調製的數字控制而進行各種修改。雖然為了示出本發明而提供了一些實施例，但是本發明不限於這些示例性實施例。對本領域技術人員來說明顯的是，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和改變。因此，本發明意在覆蓋對本發明的修改和改變，只要對本發明的修改和改變落入權利要求及其等同物的範圍內即可。
權利要求
1.一種使用交流電壓源的交流發光裝置的調光器，包括開關，開關響應於切換控制信號進行切換，以將交流電壓源的交流電壓傳遞到交流發光裝置，並適於允許交流斬波器操作；電流檢測器，電流檢測器檢測流到交流發光裝置的電流，並輸出電流檢測信號； 控制器，控制器響應於來自外部裝置的用於控制交流發光裝置的調光功能的調光控制信號和電流檢測信號來輸出切換控制信號。
2.如權利要求1所述的調光器，其中，控制器輸出佔空比與電流檢測信號和調光控制信號之間的差對應的切換控制信號。
3.如權利要求1所述的調光器，其中，控制器進一步接收斜坡信號，且控制器包括第一運算放大器和比較器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電流檢測信號的反相端，比較器包括接收第一運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。
4.如權利要求1所述的調光器，所述調光器還包括電壓檢測器，電壓檢測器輸出電壓檢測信號，以確定交流電壓源的電壓變化。
5.如權利要求4所述的調光器，其中，控制器輸出佔空比與調光控制信號和在電流檢測信號及電壓檢測信號中的每個信號之間的差對應的切換控制信號。
6.如權利要求4所述的調光器，其中，控制器進一步接收斜坡信號，且控制器包括第一運算放大器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電壓檢測信號的反相端；第二運算放大器，第二運算放大器包括接收第一運算放大器的輸出的非反相端和接收電流檢測信號的反相端；比較器，比較器包括接收第二運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。
7.如權利要求1所述的調光器，其中，電流檢測器包括連接到開關的電阻器，且電流檢測器作為電流檢測信號輸出流過電阻器的電流。
8.如權利要求1所述的調光器，其中，電流檢測器包括連接到開關的電流傳感器。
9.如權利要求1所述的調光器，其中，開關包括切換電晶體，切換電晶體響應於來自控制器的切換控制信號而導通或截止，並選擇性地開關提供到交流發光裝置的交流電壓源；過電壓保護二極體，過電壓保護二極體連接到切換電晶體，以保護切換電晶體不受過電壓的影響；多個整流二極體，所述多個整流二極體構成橋式電路，以將正向電流提供到切換電晶體。
10.如權利要求1所述的調光器，所述調光器還包括電磁幹擾濾波器，以從交流電壓源的交流電壓去除電磁幹擾。
11.一種發光裝置的調光器，包括整流器，整流器接收來自交流電壓源的交流電壓，並將通過對交流電壓進行全波整流而輸出經整流的電壓；開關，開關響應於切換控制信號進行切換，以將經整流的電壓傳遞到發光裝置；電流檢測器，電流檢測器檢測在發光裝置中的電流，以輸出電流檢測信號； 控制器，控制器響應於來自用於控制發光裝置的調光功能的外部裝置的調光控制信號和電流檢測信號來輸出切換控制信號。
12.如權利要求11所述的調光器，其中，控制器輸出佔空比與電流檢測信號和調光控制信號之間的差對應的切換控制信號。
13.如權利要求11所述的調光器，其中，控制器進一步接收斜坡信號，且控制器包括 第一運算放大器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電流檢測信號的反相端；比較器，比較器包括接收第一運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。
14.如權利要求11所述的調光器，所述調光器還包括電壓檢測器，電壓檢測器輸出電壓檢測信號，以確定交流電壓源的電壓變化。
15.如權利要求14所述的調光器，其中，控制器輸出佔空比與調光控制信號和在電流檢測信號及電壓檢測信號中的每個信號之間的差對應的切換控制信號。
16.如權利要求14所述的調光器，其中，控制器進一步接收斜坡信號，且控制器包括 第一運算放大器，第一運算放大器包括接收調光控制信號的非反相端和接收電壓檢測信號的反相端；第二運算放大器，第二運算放大器包括接收第一運算放大器的輸出的非反相端和接收電流檢測信號的反相端；比較器，比較器包括接收第二運算放大器的輸出的反相端和接收斜坡信號的非反相端。
17.如權利要求11所述的調光器，其中，電流檢測器包括連接到開關的電阻器，且電流檢測器作為電流檢測信號輸出流過電阻器的電流。
18.如權利要求11所述的調光器，其中，電流檢測器包括連接到開關的電流傳感器。
19.如權利要求11所述的調光器，其中，整流器包括 分壓器，分壓器對交流電壓源的電壓進行分壓； 全波整流器，全波整流器對分壓得的電壓進行全波整流； 穩壓器，對由全波整流器整流的電壓進行穩壓。
20.如權利要求11所述的調光器，所述調光器還包括電磁幹擾濾波器，以從交流電壓源的交流電壓去除電磁幹擾。
全文摘要
本發明的示例性實施例涉及一種使用交流(AC)電壓源的發光裝置的調光器。所述調光器包括開關，開關響應於切換控制信號進行切換，並將交流電壓源的交流電壓傳遞到發光裝置；電流檢測器，電流檢測器檢測將被提供到發光裝置的電流，並輸出電流檢測信號；控制器，控制器響應於調光控制信號和電流檢測信號來輸出切換控制信號。
文檔編號H05B37/02GK102474953SQ201080034321
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月24日 優先權日2009年7月28日
發明者姜玄九, 李倫碩, 李相旼, 金度亨 申請人:首爾半導體股份有限公司