CN102404895B

CN102404895B - 使用微控制器的照明控制系统与照明控制方法

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Publication number: CN102404895B
Application number: CN201010276536.8A
Authority: CN
Inventors: 陈家德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: CN102404895A

Abstract

本发明提供一种使用微控制器的照明控制系统及照明控制方法，该照明控制系统主要包括一微控制器、一半导体开关元件及一光源负载。微控制器输出与交流电源正负半周同步的过零点延时脉冲，以触发及控制半导体开关元件的导通时段，并且根据外控信号切换输出具有不同延迟时间的过零点延时脉冲，以分别控制半导体开关元件的导通时段，以传送不同的平均电功率到光源负载，使光源负载输出不同的照明强度。本发明照明控制系统同时适用于不同负载类型的光源，特别是白炽灯、日光灯及交流发光二极管。

Description

使用微控制器的照明控制系统与照明控制方法

技术领域

本发明涉及一种使用微控制器的照明控制系统与照明控制方法，尤其涉及一种使用微控制器调节不同的电功率到光源负载的照明控制系统与照明控制方法。

背景技术

图1为传统照明控制系统的电路功能框图。传统照明控制系统主要包括一调光电路2，调光电路2控制交流电源AC传送某个数值的电功率到一光源负载1。调光电路2包括一半导体开关元件20与一相位触发电路22，半导体开关元件20常见到的是双向可控开关。相位触发电路22通过可变电阻的调整产生不同时差的触发信号，以控制半导体开关元件20在交流电源正负半周时的导通时段，进而传送不同的电功率到光源负载1。

然而，受到基本结构的限制，双向可控开关(TRIAC)的导通时段不能大幅调整而达到全功率或极小功率的控制，并且因为是机械方式改变可变电阻，不易与其他的调光电路耦合在一起，以实现多种的功能。

为了避免上述限制，图1的调光电路2改由电子元件组成的电路，例如美国专利US 5442177所揭示的技术，可以控制双向可控开关在一个周期之内完全截止或完全导通。又例如在美国专利US 5598066所揭示的技术，调光电路2结合交流过零检测电路产生触发信号，控制双向可控开关具有两个不同的导通时段，使与双向可控开关连接的白炽灯或卤素灯在一个周期之内输出30％或100％的照明亮度。另外，这两种技术控制双向可控开关导通的电子电路可以结合光检测及行动感测电路，依据环境背景条件自动切换电光源的亮度，实现节能模式的操作。

然而，前面二例所述及的技术使用很多个运算放大器及数字模拟混和电路，造成电路组装繁琐，除了制作成本高之外，也同时会增加电功率的耗损。例如，在待机状态，测量到US 5598066的调光系统耗损30W以上的电功率，此数值接近光源负载在低亮度时的电功率，因此该调光系统不符合节省电能的要求。

发明内容

本发明的实施例提供一种使用微控制器的照明控制系统及照明控制方法。本实施例的照明控制系统使用一次性可编程(OTP)的微控制器作为光源负载的调光电路，一次性可编程(OTP)的微控制器采用半导体CMOS工艺制作，其所耗的电功率不及0.1W，节能效果远优于使用传统元件及技术的前案，如此，本实施例的照明控制系统能够达到节省电能与简化电路的要求。

本发明的实施例使用微控制器的照明控制系统包括一光源负载、一半导体开关元件、一过零检测电路及一微控制器。半导体开关元件耦接光源负载与一交流电源，半导体开关元件控制交流电源传送电功率到光源负载的时段。过零检测电路耦接交流电源，过零检测电路将一交流电压弦波转换成一对称方波，对称方波的边缘对应于交流电压弦波的过零点。微控制器耦接于半导体开关元件与过零检测电路，微控制器接收对称方波，并且，输出一过零点延时脉冲至半导体开关元件，过零点延时脉冲落后对称方波的边缘一落后时间差距。

本发明的实施例的照明控制方法，提供给一调光电路执行，以决定一光源负载的照明状态，该调光电路包括一半导体开关元件、一过零检测电路及一微控制器，该控制方法包括：首先，利用过零检测电路将一交流电压弦波转换成一对称方波；然后，利用微控制器读取一外控信号，并且根据外控信号交替执行多个不同的外控循环之一，以产生对应的过零点延时脉冲，过零点延时脉冲落后对称方波的边缘一落后时间差距。接着，利用半导体开关元件受控于对应的过零点延时脉冲，以控制一交流电源传送电功率到光源负载的时段。

如此，本发明的实施例可以达到以下优点：1.电路简单，实现成本低2.简化产品的设计与开发，只需改变微控制器程序的控制规则，即可改变不同的照明模式，产生多元化的调光效果3.系统的耗电，远低于传统元件的电路设计，能有效节省电能。4.可控制多种不同的光源负载，同时适用于白炽灯、日光灯或发光二极管等不同性质的负载。

附图说明

图1为传统照明控制系统的电路功能框图；

图2为本发明第一实施例的照明控制系统示意图；

图3A为本发明实施例中一光源负载的示意图；

图3B为本发明实施例中另一光源负载的示意图；

图3C为本发明实施例中交流发光二极管模块的电流相对于电压的关系曲线示意图；

图4为本发明第一实施例的照明控制系统的波形示意图；

图5为本发明第一实施例的照明控制系统的电路示意图；

图6为本发明第一实施例的微控制器动作流程图；

图7为本发明第一实施例的微控制器执行内部延时脉冲子程序的动作流程示意图；

图8为本发明第二实施例的照明控制系统示意图；

图9为本发明第二实施例的照明控制系统的电路示意图；

图10为本发明第二实施例的微控制器执行一内部程序的动作流程示意图；

图11为本发明第二实施例的微控制器执行另一内部程序的动作流程示意图；及

图12为本发明第二实施例的微控制器执行再一内部程序的动作流程示意图。

主要元件符号说明

现有：

交流电源AC

调光电路2

半导体开关元件20

相位触发电路22

光源负载1

本发明：

过零检测电路41

微控制器42

半导体开关元件43

调光电路4

外控信号S1

交流电源AC

导线L1、L2

光源负载6、6a、6b

发光二极管60、61

全波整流电桥62

检测电路7

机械式弹跳开关5

具体实施方式

参考图2。图2为本发明第一实施例的照明控制系统示意图。照明控制系统主要包括一过零检测电路41、一微控制器42、一半导体开关元件43，这三个单元组成调光电路4。另外，照明控制系统还设有一外控信号S1传送到微控制器42。如图2所示。半导体开关元件43的一个端点连接交流电源AC的一条导线L1，其另一端点经由光源负载6连接到交流电源AC的另一条导线L2，因此，本实施例的照明控制系统属于连线(on-line)的调光系统。在下文提及的微控制器42采用一一次性可编程(OTP)的微控制器作为实施元件，半导体开关元件43采用一双向可控开关作为实施元件，如交流硅控整流器(TRIAC)。

从节能及简化电路制作的观点，本实施例使用一次性可编程(One TimeProgramming；OTP)的微控制器，通过一次写入到只读存储器的程序的运作，输出电压信号，用来触发及控制半导体开关元件43的导通时段。这种OTP微控制器的单位售价低，并且采用CMOS工艺，其电功率耗损低于0.1W，因此能够满足节省电能的要求。

作为功率传输的元件，双向可控开关具有低损耗功率的优点如下，当双向可控开关处于导通情况下，其输入与输出两个端点的电压差接近零电压，即所谓零电压状态(ZVS)。另外当双向可控开关处于截止时，流过该两个端点的电流接近零电流，即所谓零电流状态(ZCS)。因此，双向可控开关本身损耗的功率主要发生在切换的动态过程。

基本上，在交流电源AC的正负半周期间，选择双向可控开关43导通的触发点，可以控制一定数值的电功率传输到光源负载6。不同于现有技术使用运算放大器及数字闸路，本实施例采用OTP微控制器42产生一过零点延时脉冲，用来控制半导体开关元件43的导通时段，以调控光源负载6的亮度。其中，光源负载6可以为一交流发光二极管模块或一白炽灯或一日光灯或一直流发光二极管模块与一全波整流电桥的整合负载。

以下详述本实施例所应用的各种发光二极管的电路结构。配合图2，参考图3A。图3A为本发明实施例中一光源负载的示意图。如图3A所示，光源负载6a为一个采用两组发光二极管60反向并联而成的交流发光二极管模块。另外，配合图2，参考图3B。图3B为本发明实施例中另一光源负载的示意图。如图3B所示，光源负载6b由一组发光二极管61跨接在一全波整流电桥62的输出端而成的交流发光二极管模块。前述中，这两种模块可以直接连接到交流电源AC，发出全功率的光。因此，这两种模块均称为交流发光二极管模块。

参考图3C。图3C为本发明实施例中的交流发光二极管模块的电流相对于电压的关系曲线示意图。在交流电源AC的正负半周时段，当电压振幅V超过一个门限电压Vt时，交流发光二极管模块均能够导通电流发光。

配合图2，参考图4。图4为本发明第一实施例的照明控制系统的波形示意图。其中图4中的项次(a)～(d)分别代表交流电源AC、过零检测电路41、微控制器42及光源负载6的电压信号。以下通过图4中各项次中波形的时序关系，说明本实施例的照明控制系统的工作原理。

过零检测电路41的功能为产生与交流电源AC同步的控制信号。过零检测电路41把交流电源AC的交流电压弦波，如项次(a)所示，转变成包括一低及一高的电压值的对称方波，如项次(b)所示，其中，在交流电压弦波过零点时，对称方波从低电压值升为高电压值，或从高电压值下降为低电压值。即，对称方波的边缘在时序上对应交流电压弦波的过零点。

对称方波被送到微控制器42的一接脚，该接脚专门负责检测一中断信号。另外，先设定微控制器42的写入程序，认定该接脚的电压值变动时代表为该中断信号。微控制器42的写入程序包括多个不同的外控循环，外控循环包括一延时脉冲子程序，微控制器42执行延时脉冲子程序，以产生过零点延时脉冲。其中，延时脉冲子程序包括一延时循环，微控制器42在对称方波的边缘的时间点发生中断。微控制器42执行延时循环，以在对称方波的边缘的时间点后一时间长度产生过零点延时脉冲。微控制器42的写入程序中还可以包括一定时循环，微控制器42通过执行定时循环，以产生在某个阶段的光亮度的定时照明。这个定时照明的时间可以从几十秒钟延续到几分钟或几个小时。

因此，当微控制器42的接脚检测到电压值发生变动时，(即在对称方波的边缘时间点时)，微控制器42执行内部延时脉冲子程序，接着依据中断发生的时间点作为参考点执行延时循环，据此产生相对于交流电压弦波的过零点的一过零点延时脉冲，如项次(c)所示。过零点延时脉冲从微控制器42的另外一控制接脚输出，并且传送到半导体开关元件43，以作为触发半导体开关元件43的电压信号。其中，过零点延时脉冲在时序上落后对称方波的边缘一落后时间差距t_D。

落后时间差距t_D由微控制器42的延时脉冲子程序的延时循环所设定，因此可以设计这个落后时间差距t_D用来适当控制半导体开关元件43的导通时段t_on。项次(d)是发生在光源负载6两端之间的电压波形，光源负载6的亮度正比于在交流电源AC的正负半周t_on的时段经由半导体开关元件43传送的平均功率。

本系统的微控制器42可以通过外控信号S1或程序的定时循环来选择其中之一外控循环的延时脉冲子程序，以产生不同落后时间差距t_D的过零点延时脉冲。不同落后时间差距t_D的过零点延时脉冲，用来控制半导体开关元件43不同的导通时段t_on，如项次(d)所示，以传送不同平均电功率到光源，因此输出不同阶段的照明强度。

一般而言，微控制器42可以耦接一机械式弹跳开关或一触控面板以取得外控信号S1，并且设定有效的外控信号S1为零电压值，即一短暂接地信号。当微控制器42检测到有效的外控信号S1时，进入所要选择的外控循环，并且依据中断信号执行延时脉冲子程序，进而产生如项次(c)所示的过零点延时脉冲。另外，微控制器42也可进入一个循环，以停止产生项次(c)所示的过零点延时脉冲，进而截止半导体开关元件43。

另外，以半导体开关元件43控制交流电功率的传输，必须考虑光源负载6的类型所造成的限制。基本上，荧光灯及交流发光二极管模块均具有一个电流导通所需的最小电压值，或门限电压，外加在负载上面的电压必须大于此门限电压值，负载才能够导通电流。因此，光源负载6的门限电压限制半导体开关元件43的触发电压的时间发生点。当触发电压加在半导体开关元件43时，瞬时的交流电压值必须大于光源负载6的门限电压，即过零点延时脉冲相对于交流电源AC的过零点的落后时间差距t_D必须大于一个与门限电压对应的时间间距，以确定半导体开关元件43在交流电源AC的正负半周期间均可以稳定触发。

这个限制可以通过设计微控制器42内部程序的延时脉冲子程序得到解决。因此，本实施例使用微控制器42只需改动延时脉冲子程序，而不必改变外部电路的组件，即可以产生所需的过零点延时脉冲，以运用到多种类型的光源负载6的发光控制。

配合图2，请参考图5。图5为本发明第一实施例的照明控制系统的电路示意图。过零检测电路41是一个倒相电路，包括一个晶体管Q1，其基极经由一个二极管及一个电阻连接到交流电源AC的一条导线，其发射极接到交流电源AC的另一条导线，其集电极经由一个电阻连接直流电压VCC并且连接到微控制器42的接脚P00。基极的二极管具有超过200V的击穿电压，防止晶体管Q1的接面击穿，并且串联二极管的电阻防止过大的电流流入基极。

配合图4，参考图5。在交流电源AC的正半周，晶体管Q1的基极处于正高电位，因而驱动晶体管Q1饱和导通，晶体管Q1的集电极电位拉下，接近零电压。另外，在交流电源AC的负半周，晶体管Q1的基极处于负高电位，因而造成晶体管Q1截止，晶体管Q1的集电极电位提升至直流电压VCC。因此，过零检测电路41把交流电源AC的交流电压弦波转变成对称方波，以作为中断信号传送到微控制器42的接脚P00。

再配合图4，参考图5。微控制器42主要是一个微控集成电路(MCU)，其两电源接脚分别连接到直流电压VCC及接地点，其他的接脚的设置分别是：接脚P00连接过零检测电路41的晶体管Q1以接收中断信号；接脚P10是重置接脚，连接到一个电容，初始通电或断电再恢复并且电容的电压经由电阻充电至直流电压VCC时，微控制器42从程序存储器的第一个地址启动工作程序；接脚P20是外控信号S1的输入接脚，连接到一机械式弹跳开关5，当短暂按下机械式弹跳开关5再松开时，接脚P20短暂接地，解读为出现一个外控信号S1，则微控制器42的程序从原来的外控循环转换到另一个外控循环；接脚P22经由一电阻连接到半导体开关元件43，用来输出过零点延时脉冲以触发半导体开关元件43。

本实施例的微控制器42可以弹性及准确设计不同落后时间差距t_D的过零点延时脉冲，以不同时间点触发半导体开关元件43。因此，当光源负载6采用荧光灯或交流发光二极管时，微控制器42能够弹性的调整落后时间差距t_D，使外加到光源负载6的电压大于其门限电压值，并且，确定半导体开关元件43在交流电源AC的正负半周期间均可以被触发。

设交流电源AC的电压振幅为Vm，频率为f，则针对具有门限电压Vt的负载的情况，微控制器42的接脚P22输出的过零点延时脉冲的落后时间差距t_D必须限制在一个范围：t_O＜t_D＜1/(2f)-t_O。其中t_O＝(1/2πf)sin^-1(Vt/Vm)。这个准则适用于各种类型的光源负载6，以确定半导体开关元件43在各个时段的稳定触发。以交流发光二极管的Vt(rms)＝80V为例，并且假设Vm(rms)＝110V及f＝60Hz，得到t_O＝2.2ms及1/(2f)＝8.3ms。因此，微控制器42输出的过零点延时脉冲的落后时间差距t_D的设计必须在2.2ms＜t_D＜6.1ms的范围。

再参考图5。调光电路4执行一种照明控制方法，以决定光源负载6的照明状态，该控制方法包括如下：首先，利用过零检测电路41将交流电源AC的交流电压弦波转换成对称方波。然后，利用微控制器42读取外控信号S1，并根据外控信号S1交替选取多个不同的外控循环之一，并且加以执行，进而产生对应的过零点延时脉冲。前述的过零点延时脉冲落后对称方波的边缘一落后时间差距t_D。接着，利用半导体开关元件43受控于对应的过零点延时脉冲，以控制交流电源AC传送电功率到光源负载6的时段。另外，微控制器42的程序从原来的外控循环转换到另一个外控循环期间还可以执行一渐进延时循环，以使光源负载6产生渐渐明亮或渐渐熄灭的效果。

再配合图5，参考图6。图6为本实施例的微控制器执行内部程序的动作流程示意图。其中，微控制器42的写入程序被设计成具有两个不同的外控循环，以产生两种不同落后时间差距t_D的过零点延时脉冲。在微控制器42的接脚P20检测到外控信号S1时，微控制器42执行两个不同的外控循环之一。步骤S222至S224执行第一外控循环；步骤S225至S227执行第二外控循环。

本实施例的微控制器执行内部程序的动作流程说明如下：步骤S220：微控制器42进行重置。微控制器42的重置接脚P10感测到工作电压VCC，并从程序存储器的第一个地址执行工作程序；步骤S221：微控制器42的中断模式设定，以接脚P00接收中断信号；微控制器42进入第一外控循环(步骤S222至S224)。步骤S222：微控制器42从接脚P22输出第一种过零点延时脉冲；步骤S223：微控制器42扫瞄检测接脚P20并判断外控信号S1是否为零电位；步骤S224：若接脚P20是高电位(P20＝1)则继续从接脚P22输出第一种过零点延时脉冲，若接脚P20是零电位，则微控制器42进入第二个外控循环(步骤S225至S227)；步骤S225：微控制器42从接脚P22输出第二种过零点延时脉冲；步骤S226：微控制器42扫瞄接脚P20是否为零电位；步骤S227：若接脚P20是高电位则继续从接脚P22输出第二种过零点延时脉冲，若接脚P20是零电位，则微控制器42执行第一个外控循环，并从接脚P22输出第一种过零点延时脉冲。

配合图5及图6，参考图7。图7为本发明第一实施例的微控制器执行步骤S222及步骤S225内部延时脉冲子程序的动作流程示意图。目的是在交流电源AC的正及负半周产生过零点延时脉冲，从接脚P22输出，用来触发半导体开关元件43。这里利用一个微控制器的性质，即在中断发生后，微控制器的中断要求标志位自动设定为高电位，或“1”。因此，检验标志位可以判断是否发生中断。接着使用中断发生的时间点作为参考点，据此产生一个相对于过零点的延时脉冲信号。

如图7所示，步骤S231：扫瞄中断要求标志位；步骤S232：若是“0”，即代表没有发生中断，继续扫瞄标志位，若是“1”，即代表发生中断，跳出扫瞄循环并且进入步骤S233，此时间点为交流电源AC的过零点；步骤S233：把中断标志位归零，等待下一个中断信号。

步骤S234：执行落后时间差距t_D延时循环，若是第一种过零点延时脉冲，循环的长度为t_D1，若是第二种过零点延时脉冲，循环的长度为t_D2。步骤S235至步骤S237：产生宽度t_P的过零点延时脉冲的流程，分别是步骤S235：经过落后时间差距t_D之后，接脚P22输出高电位电压(P22＝1)；步骤S236：执行t_P定时循环，从接脚P22输出宽度为t_P的脉冲；步骤S237：接脚P22输出零电位电压(P22＝0)；步骤S238：返回到主程序，即接续步骤S223或步骤S226。

在本实施例中，步骤S222与步骤S225产生的两种过零点延时脉冲具有同一脉冲宽度t_P，其大小介于0.2ms至0.5ms。这两种的落后时间差距t_D延时不等，设t_D1＞t_D2，则第一种过零点延时脉冲以t_D1延时产生低亮度，而第二种过零点延时脉冲以t_D2延时产生高亮度照明。

参考图8。图8为本发明第二实施例的照明控制系统示意图。其中，微控制器42采用电子方式输入外控信号S1，以选择外控循环，并依据中断信号执行延时脉冲子程序，进而产生不同落后时间差距t_D的过零点延时脉冲，用来控制半导体开关元件43不同的导通时段t_on。如图8所示，微控制器42耦接一检测电路7的输出端，其中检测电路7可以为一行动感测电路、一光感测电路与一声音感测电路其中之一或任意组合电路。

如同前述的机械方式输入，设定有效的外控信号S1为零电压值，即一短暂接地信号。因此，设检测电路7为一行动感测电路时，使其检测到人员行动时的输出信号是一零电压值。当外控信号S1为零电压值时，微控制器42进入所要选择的延时脉冲子程序，以产生过零点延时脉冲，并依据环境背景条件自动切换光源负载6的亮度，实现节能或监控模式的操作。

配合图8，请参考图9。图9为本发明第二实施例的照明控制系统的电路示意图。如图9所示，本实施例的照明控制系统以微控制器42为主体实现一般的夜间行动感测以及定时照明的系统。若与图5的调光电路4作比较，图9的调光电路4以电子方式输入外控信号S1，其作法是移开图5的机械式弹跳开关5，并且将微控制器42的接脚P20连接到检测电路7的晶体管Q3。检测电路7为行动感测电路，其包括一个红外线感测元件PIR及放大电路，属于现有的电路结构，当检测到人员行动时，晶体管Q3进入饱和导通。此时，微控制器42的接脚P20从晶体管Q3接收到一个接近零电压信号，即，有效的外控信号S1。

当微控制器42的主程序扫瞄接脚P20并且检测到零电压信号时，则从原来的外控循环转换到另一个外控循环，并且在一个设定的时间间隔从另一个外控循环自动回到原来的外控循环。如此，微控制器42根据外控信号S1交替执行一第一照明模式或一第二照明模式，第一照明模式设为低亮度照明模式，第二照明模式设为高亮度照明模式。上述的情境是，当感测到人员行动时，微控制器42将一个低亮度照明模式切换到一个定时的高亮度照明模式，并且在一个设定的时间内回复到原先的低亮度照明模式。

再配合图9，参考图10。图10为本发明第二实施例的微控制器执行一内部程序的动作流程示意图。图10所示的流程与图6所示的流程步骤比较下，差异在于：步骤S225的后执行步骤S228：定时器循环(TIMER)；以及，步骤S229：若定时时间未到，继续从接脚P22输出第二种过零点延时脉冲，若定时时间已到，回到第一个外控循环，从接脚P22输出第一种过零点延时脉冲。

再配合图9，参考图11。图11为本发明第二实施例的微控制器执行另一内部程序的动作流程示意图，目的为实施延时照明以及结合行动感测及定时照明。图11所示的流程与图10所示的流程步骤比较下，差异在于：在步骤S221至步骤S222之间，加入一延迟定时循环(步骤S240至步骤S242)。说明如下，步骤S240：从微控制器42的接脚P22输出高亮度照明模式的第二种过零点延时脉冲；步骤S241：进入延迟定时循环(DELAY TIMER)；步骤S242：若定时时间未到，继续从微控制器42的接脚P22输出第二种过零点延时脉冲，若定时时间已到，则进入步骤S222，开始行动感测器的控制模式，从微控制器42的接脚P22输出低亮度照明模式的第一种过零点延时脉冲。

图11所示的步骤S222至S229的说明与图10的步骤相同。通过微控制器42的运作，光源负载6从一个低亮度的照明模式切换到一个定时的高亮度照明模式，并且在一个设定的时间内回复到省电模式的低亮度照明模式。

再参考图11。微控制器42从光感测电路接收一第一外控信号，以及从行动感测电路接收一第二外控信号。同时，微控制器42根据第一外控信号执行一第一照明模式如前述步骤S240。接着，进入行动感测器的控制模式后，微控制器42根据第二外控信号交替执行一第二照明模式或第三照明模式，第二照明模式设为低亮度照明模式，第三照明模式设为高亮度照明模式。

图12为本发明第二实施例的微控制器执行再一内部程序的动作流程示意图。图12所示的步骤S221至S242的说明与图11的步骤相同。通过微控制器42的运作，当感测到人员行动时，光源负载6先以一个定时的高亮度照明模式一段时间，并在该段时间结束后，切换到省电模式的一个低亮度的照明模式(S222)或熄灯(S230)。

再参考图9。为了适用在夜间，本实施例的检测电路7还结合光感测电路用来控制工作电压VCC的输出，进一步节省电能。光感测电路包括一个光敏电阻，或CDS元件，及两个晶体管Q2及Q4，属于现有的电路结构。晶体管Q2的基极连接到CDS元件及经由一个电阻连接到直流电源11的高电位端点。另外，晶体管Q4的发射极连接到直流电源11的高电位端点，并且其基极经由一个电阻连接到晶体管Q2的集电极。

当白昼或空间是高亮度时，CDS元件受光影响成低电阻态，晶体管Q2的基极在低电位使得晶体管Q2截止，因而晶体管Q4的发射极及基极在同一个高电位使得晶体管Q4截止，停止送出工作电压VCC。因此，微控制器42停止工作，光源断电。反之，当阴暗时，CDS元件成高电阻态，晶体管Q2及晶体管Q4导通，直流电源11从晶体管Q4的集电极端输出VCC供应微控制器42所需的工作电压。

综上所述，本实施例的照明控制系统使用微控制器的运作，以产生与交流电源AC同步的过零点延时脉冲，控制半导体开关元件导通的时段以及光源的功率表现，实现两阶段或多阶段的照明。与传统电路比较，本实施例的照明控制不使用电阻电容的充放电过程来定时，而是使用微控制器42内建的振荡器所产生的指令周期来定时，具有更佳的弹性及准确性来设计延时间距。

另外，本实施例的照明控制系统适合运用在交流发光二极管作连线(on-line)的亮度控制。另外，本实施例的照明控制系统可以运用在一般直流发光二极管的连线控制，方式是把发光二极管置放在一个全波整流的电桥，避免使用复杂的离线(off-line)调光技术。

本实施例的照明控制系统具有许多可能的实施方式。微控制器的外控信号除了手动操作，或结合行动感测器电路，也可以结合其他形式的感测元件。另外，特殊的调光效果可以经由微控制器的程序实现，而不需使用繁杂的电路结构。另外，本实施例的照明控制系统不需改动电路板上的组件，而只要通过写入的微控制器程序来实施调光的功能。

诸如上述的技术描述，熟习此项技术者可作各种可能的改动与润饰，如有其他符合本发明的精神与未实质改变本发明的技术手段，均属于本发明所涵盖的保护范围。

Claims

1.一种使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，包括：

一光源负载；

一半导体开关元件，耦接该光源负载与一交流电源，该半导体开关元件控制该交流电源传送电功率到该光源负载的时段；

一过零检测电路，耦接该交流电源，该过零检测电路将一交流电压弦波转换成一对称方波，该对称方波的边缘对应于该交流电压弦波的过零点；及

一微控制器，耦接于该半导体开关元件与该过零检测电路，该微控制器接收该对称方波，并且，输出一过零点延时脉冲至该半导体开关元件，该过零点延时脉冲落后该对称方波的边缘一落后时间差距；

其中，该落后时间差距的范围是t_O至1/（2f）–t_O之间，其中t_O=（1/2πf）sin^-1（Vt/Vm），并且f是该交流电源的频率，Vm是该交流电源的电压振幅，以及Vt是该光源负载导通电流所需的最小电压值。

2.如权利要求1所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该微控制器还耦接一机械式弹跳开关或一触控面板，该机械式弹跳开关或该触控面板用以输入一外控信号至该微控制器，该外控信号为一短暂接地信号。

3.如权利要求1所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该微控制器还耦接一检测电路，该检测电路用以输入一外控信号至该微控制器，作为照明模式切换的控制依据。

4.如权利要求3所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该检测电路为一声音感测电路、一光感测电路或一行动感测电路。

5.如权利要求1所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该微控制器为一一次性可编程微控制器。

6.如权利要求1所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该光源负载为一交流发光二极管模块或一白炽灯或一日光灯。

7.如权利要求1所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该光源负载包括一直流发光二极管模块与一全波整流电桥。

8.如权利要求1所述的使用微控制器的照明控制系统，其特征在于，该半导体开关元件为一双向可控开关。

9.一种照明控制方法，其特征在于，提供给一调光电路执行，以决定一光源负载的照明状态，该调光电路包括一半导体开关元件、一过零检测电路及一微控制器，该控制方法包括：

利用该过零检测电路将一交流电压弦波转换成一对称方波；

利用该微控制器读取一外控信号，并且根据该外控信号执行多个不同的外控循环之一，以产生对应的过零点延时脉冲，该过零点延时脉冲落后该对称方波的边缘一落后时间差距，其中该落后时间差距的范围是t_O至1/（2f）–t_O之间，其中t_O=（1/2πf）sin^-1（Vt/Vm），并且f是该交流电压弦波的频率，Vm是该交流电压弦波的电压振幅，以及Vt是该光源负载导通电流所需的最小电压值；及

利用该半导体开关元件受控于对应的过零点延时脉冲，以控制一交流电源传送电功率到该光源负载的时段。

10.如权利要求9所述的照明控制方法，其特征在于，不同的外控循环包括一延时脉冲子程序，该微控制器执行该延时脉冲子程序，以产生该过零点延时脉冲。

11.如权利要求10所述的照明控制方法，其特征在于，该过零点延时脉冲子程序利用该微控制器的中断标志位的变化，检测出发生中断的一时间点，该时间点为该对称方波的边缘的时间点。

12.如权利要求11所述的照明控制方法，其特征在于，该延时脉冲子程序还包括一延时循环，该微控制器执行该延时循环，以在该对称方波的边缘的时间点后一时间长度产生该过零点延时脉冲。

13.如权利要求9所述的照明控制方法，其特征在于，该微控制器还具有一定时循环，该微控制器根据该外控信号与该定时循环的执行，执行多个不同的外控循环之一，以产生对应的该过零点延时脉冲，其中，不同的该过零点延时脉冲落后该对称方波的边缘不同的落后时间差距。

14.如权利要求13所述的照明控制方法，其特征在于，该微控制器还具有一延迟定时循环，该微控制器根据该外控信号、该定时循环及该延迟定时循环的执行，执行多个不同的外控循环之一，以产生对应的该过零点延时脉冲，其中，不同的该过零点延时脉冲落后该对称方波的边缘不同的落后时间差距。

15.如权利要求14所述的照明控制方法，其特征在于，该微控制器还具有一渐进延时循环，该微控制器在执行两不同的外控循环之间执行该渐进延时循环。

16.如权利要求9所述的照明控制方法，其特征在于，该微控制器根据该外控信号交替执行不同的外控循环，以交替执行一第一照明模式或一第二照明模式。

17.如权利要求16所述的照明控制方法，其特征在于，该外控信号由一光感测电路产生。

18.如权利要求9所述的照明控制方法，其特征在于，该外控信号为一第一外控信号或一第二外控信号，该微控制器根据该第一外控信号执行不同的外控循环，以执行一第一照明模式，该微控制器根据该第二外控信号交替执行不同的外控循环，以交替执行一第二照明模式或一第三照明模式。

19.如权利要求18所述的照明控制方法，其特征在于，该第一外控信号由一光感测电路产生，该第二外控信号由一行动感测电路产生。