CN102883500A - 调光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调光器。所述调光器包括：开关元件，其与使用固体发光元件作为光源的照明设备以及外部电源串联连接；相位检测电路，用于在所述外部光源的电源电压达到预定电压的情况下，输出同步信号；以及控制电路，用于生成触发信号，其中所述触发信号用于以使所述开关元件接通或断开的方式来改变从所述外部电源供给至所述照明设备的电源电压的导通角，其中，所述控制电路基于所述同步信号的上升来生成所述触发信号，并且在所述同步信号的上升间隔在基准范围外的情况下，所述控制电路停止生成所述触发信号。

Description

调光器
技术领域
本发明涉及一种通过相位控制对光源进行调光点亮的调光器。
背景技术
传统上，已知有如下技术：AC电源与用于进行该AC电源的接通/断开控制的三端双向交流开关(triac)、即三端双向可控硅开关元件电连接，并且通过该三端双向交流开关的接通/断开控制来使LED(发光二极管)灯点亮/熄灭(例如，参见日本特开平5-66718(JP5-66718A))。JP5-66718A所公开的传统示例包括：二极管桥式电路，用于将从对AC电源进行接通/断开控制的三端双向交流开关所接收到的AC电力整流成DC电力；以及LED灯，其使用从该二极管桥式电路所输出的DC电力来进行点亮。
然而，当基于如上所述的三端双向交流开关所进行的接通/断开控制对从外部电源供给至光源的电源电压的导通角进行相位控制时，需要针对每一预定周期向三端双向交流开关的栅极端子输入触发信号以使三端双向交流开关接通。此外，输出触发信号的周期需要与外部电源的电源电压的周期相对应。
因此，对外部电源的电源电压进行监视，当该电源电压达到预定电压时驱动同步信号，并且基于该同步信号的上升时刻来输出触发信号。具体地，如图3A所示，在同步信号的上升时刻之后已经过了预定时间T1时，输出触发信号。如上所述，当基于同步信号的上升时刻来输出触发信号时，输出触发信号的周期可以与外部电源的电源电压的周期相对应。
然而，如图3B所示，当外部电源的电源电压由于瞬时停电而发生改变时，外部电源的电源电压达到预定电压的时刻相对于通常时刻发生改变，从而使得同步信号的上升时刻相对于通常时刻发生改变。在这种情况下，触发信号的输出时刻相对于其通常时刻也发生改变。
此外，可能存在如下问题：根据触发信号的输出时刻，即使当外部电源的电源电压发生过零时三端双向交流开关仍没有切换成非导通状态(断开)，因此三端双向交流开关在电源电压随后的半周期内继续处于接通。如上所述，当外部电源的电源电压由于瞬时停电而发生改变时，触发信号的输出时刻相对于通常时刻发生改变。结果，没有使三端双向交流开关适当地接通或断开并且可能进行了不期望的调光，这导致光源发生闪烁。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种能够在外部电源的电源电压由于瞬时停电而发生改变的情况下防止光源发生闪烁的调光器。
根据本发明的方面，提供一种调光器，包括：开关元件，其与使用固体发光元件作为光源的照明设备以及外部电源串联连接；相位检测电路，用于在所述外部光源的电源电压达到预定电压的情况下，输出同步信号；以及控制电路，用于生成触发信号，其中所述触发信号用于以使所述开关元件接通或断开的方式来改变从所述外部电源供给至所述照明设备的电源电压的导通角。
所述控制电路基于所述同步信号的上升来生成所述触发信号，并且在所述同步信号的上升间隔在基准范围外的情况下，所述控制电路停止生成所述触发信号。
所述基准范围可以为所述外部电源的电源电压的周期±2ms。
本发明具有如下优点：在外部电源的电源电压由于瞬时停电而发生改变的情况下，防止光源发生闪烁。
附图说明
通过以下结合附图对优选实施例的说明，本发明的目的和特征将变得明显，其中：
图1A和1B是示出根据本发明实施例的调光器的图，其中图1A是示意电路图，并且图1B是示出调光器的操作的波形图；
图2是图1A所示的照明设备的示意图；以及
图3A和3B是示出传统调光器的问题的操作波形图，其中图3A是示出通常情况的图，并且图3B是示出外部电源的电源电压由于瞬时停电而发生改变的情况的图。
具体实施方式
以下将参考构成本发明的一部分的附图来说明本发明的调光器的实施例。如图1A~2所示，根据本实施例的调光器2通过相位控制来改变从商用电源(外部电源)AC1供给至包括光源10的照明设备1的电源电压的导通角。
如图2所示，照明设备1包括：光源10，其具有串联连接的发光二极管10A、即固体发光元件以及用于对电流进行限制的电阻R1；以及调光开关11，其与光源10串联连接，并且用于进行接通或断开以向光源10供电。照明设备1还包括：整流器12，用于对从商用电源AC1所供给的AC电压进行整流；平滑单元13，用于对来自整流器12的输出进行平滑以将由此产生的电压传递至光源10；以及电压检测器14，用于对从整流器12所输出的电压进行检测。照明设备1还包括调光控制器15，其中调光控制器15基于电压检测器14检测电压的时间段来检测导通角并且以基于该导通角的占空比来对调光开关11进行接通或断开的切换，从而对光源10进行调光。
整流器12包括二极管桥，其中该二极管桥对从商用电源AC1所供给的AC电压进行全波整流。平滑单元13包括二极管D1以及经由二极管D1连接在整流器12的输出端子之间的平滑电容器C1。电压检测器14构成为具有连接在整流器12的输出端子之间的阻抗R2和R3的串联电路。因此，整流器12的输出电压由电压检测器14内的阻抗R2和R3进行分压，并且调光控制器15基于阻抗R2和R3之间的连接点处的电位来检测导通角。
如图1A所示，调光器2包括：电容器C2和电感器L1，其连接至调光器2的输入端子以构成用于防止噪声的滤波器；以及三端双向交流开关Q1(开关元件)，其用作具有自持功能(self-sustaining function)的双向开关元件。当三端双向交流开关Q1处于导通状态(即，三端双向交流开关Q1接通)时，从商用电源AC1向照明设备1供给AC电力。调光器1还包括平滑电容器C3，其中平滑电容器C3经由二极管D2对从商用电源AC1所供给的AC电压进行平滑。调光器2还包括电源IC(集成电路)20，其中电源IC20将从平滑电容器C3输出的电压转换成正电压。电源IC20是开关电源，并且二极管D3连接至电源IC20的接地端。
电源IC20的输出端子连接至包括电感器L2、电容器C4和二极管D4的闭合电路。该闭合电路利用流经电感器L2的反激电流(flyback current)对电容器C4进行充电，并且使三端双向交流开关Q1的栅极端子的电位低于其余两个主端子的电位。即，电容器C4是对三端双向交流开关Q1的导通和非导通进行控制所需的控制电源。
三端双向交流开关Q1的输出端子经由二极管D5连接至相位检测电路21。相位检测电路21基于从商用电源AC1所供给的电源电压的相位来生成同步信号，并将所生成的同步信号输出至后面将说明的控制电路22。在本实施例中，如图1B所示，相位检测电路21将商用电源AC1的电源电压与预定电压V1进行比较，并且当商用电源AC1的电源电压高于相应的电压V1时，驱动同步信号。当商用电源AC1的电源电压低于预定电压V1时，同步信号下降。此外，在图1B中，实线表示商用电源AC1的电源电压。
由于相位检测电路21的输入电压是通过对商用电源AC1的电源电压进行半波整流所获得的，因此相位检测电路21在商用电源AC1的电源电压的每一周期内检测到一次电源电压高于预定电压V1。即，根据本实施例的相位检测电路21在商用电源AC1的电源电压的每一周期内仅使同步信号输出一次。
三端双向交流开关Q1的栅极端子与开关元件Q2相连接。开关元件Q2是NPN型晶体管，并且开关元件Q2的集电极端子与三端双向交流开关Q1的栅极端子相连接。此外，开关元件Q2的发射极端子与电容器C4相连接，并且开关元件Q2的基极端子与控制电路22相连接。
控制电路22基于从相位检测电路21输入的同步信号以及从调光器2的操作单元(未示出)输入的调光信号来生成用于使开关元件Q2切换成接通或断开的触发信号(参见图1B)。触发信号生成时刻是基于同步信号的上升时刻所确定的。在本实施例中，在同步信号的上升时刻之后经过了预定时间T1时，生成第一个触发信号并且使该触发信号上升。此外，在生成了第一个触发信号然后经过了商用电源AC1的电源电压的半周期之后，生成第二个触发信号并且使该触发信号上升。即，在本实施例中，在商用电源AC1的电源电压的每一周期内，基于一个同步信号生成了两个触发信号。
将触发信号输入至开关元件Q2的基极端子。当触发信号处于高电平时，使切换元件Q2切换成接通，并且三端双向交流开关Q1的栅极端子的电位低于其余两个主端子的电位，因此电流流经栅极端子并且三端双向交流开关Q1进入导通状态。
此外，触发信号上升时刻(即，预定时间T1)响应于从调光器2的操作单元发送来的调光信号而改变。例如，当调光率高时，预定时间T1缩短，从而使得触发信号的脉冲宽度增大。作为对比，当调光率低时，预定时间T1延长，从而使得触发信号的脉冲宽度减小。因此，施加至照明设备1的电源电压的导通时间段发生改变，因而可以对光源10进行调光。
此外，控制电路22监视所输入的同步信号的上升间隔。这里，同步信号的上升间隔是从同步信号的前一次上升到同步信号的当前上升之间的时间段。同步信号的上升间隔通常大致等于商用电源AC1的电源电压的周期。在本实施例中，由于商用电源AC1的电源频率为50Hz，因此将同步信号的上升间隔的基准值T2设置为作为电源电压的周期的1/50=20ms。当同步信号的上升间隔不在预定基准范围内时，控制电路22停止生成触发信号。在本实施例中，将基准范围设置为“基准值T2±0.8ms”。因此，当同步信号的上升间隔例如为21ms或19ms时，控制电路22停止生成触发信号。
以下将参考图1A和1B来说明本实施例的操作。首先，相位检测电路21检测商用电源AC1的电源电压，生成同步信号，并将该同步信号输出至控制电路22。控制电路22基于所输入的同步信号的上升来生成触发信号，并将该触发信号输出至开关元件Q2的基极端子。因此，随着触发信号的上升，使开关元件Q2切换成接通，从而使得三端双向交流开关Q1进入导通状态(三端双向交流开关Q1接通)。因此，将商用电源AC1的电源电压施加至照明设备1。
之后，当触发信号下降时，使开关元件Q2切换成断开，从而使得电流不流经三端双向交流开关Q1的栅极端子。当等于或高于预定电流(所谓的保持电流)的电流流经三端双向交流开关Q1时，三端双向交流开关Q1维持导通状态。因此，即使在触发电压已下降之后，商用电源AC1的电源电压也施加至照明设备1并持续短暂时间。另外，当商用电源AC1的电源电压达到过零时，流经三端双向交流开关Q1的电流等于或低于保持电流并且三端双向交流开关Q1进入非导通状态(三端双向交流开关Q1断开)。因此，停止从商用电源AC1向着照明设备1的电源电压的施加。
在照明设备1中，调光控制器15基于电压检测器14已检测到电压的时间段来检测导通角。此外，调光控制器15以如下方式来对光源10进行调光：以基于所检测到的导通角的占空比，将调光开关11切换成接通或断开。
此外，如图1B所示，假定商用电源AC1的电源电压由于瞬时停电而发生改变并且商用电源AC1的输出停止了预定时间段。在这种情况下，同步信号在同步信号通常的上升时刻并未上升，并且同步信号在商用电源AC1的输出恢复的时刻上升。因此，同步信号在发生瞬时停电之后的上升时刻与同步信号通常的上升时刻不一致。
控制电路22对同步信号在发生瞬时停电之前的上升与同步信号在发生瞬时停电之后的上升之间的间隔进行监视，并且当判断为相应的间隔不在基准范围内时，停止生成触发信号。在本实施例中，由于同步信号的上升偏差超过±0.8ms，因此控制电路22停止生成触发信号。即，当发生瞬时停电时，调光器2暂时停止对照明设备1进行调光。此外，当判断为同步信号的上升间隔恢复至基准范围内时，控制电路22生成触发信号并使调光器2重新开始对照明设备1进行调光。
如上所述，在本实施例中，当商用电源AC1的电源电压由于瞬时停电而发生改变并且同步信号的上升间隔不在基准范围内时，控制电路22停止生成触发信号并使调光器2暂时停止对照明设备1进行调光。因此，在本实施例中，在已发生瞬时停电之后不进行不期望的调光，因而在商用电源AC1的电源电压由于瞬时停电而发生改变的情况下，可以防止光源10发生闪烁。
此外，在本实施例中，尽管如上所述将同步信号的上升间隔的基准范围设置为基准值T2±0.8ms，但并不局限于此，并且可以将该基准范围设置为其它值。优选地，可以将同步信号的上升间隔的基准范围设置为“基准值T2±2ms”、即“基准值T2-2ms≤基准范围≤基准值T2+2ms”。
此外，在本实施例中，尽管使用三端双向交流开关Q1作为用于使从外部电源供给至照明设备的电源电压接入/断开的开关元件，但也可以使用例如场效应晶体管(FET)等的其它开关元件。
尽管已经针对这些实施例示出和说明了本发明，但本发明并不局限于此。本领域技术人员应当理解，可以在没有背离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims (2)

1.一种调光器，包括：
开关元件，其与使用固体发光元件作为光源的照明设备以及外部电源串联连接；
相位检测电路，用于在所述外部光源的电源电压达到预定电压的情况下，输出同步信号；以及
控制电路，用于生成触发信号，其中所述触发信号用于以使所述开关元件接通或断开的方式来改变从所述外部电源供给至所述照明设备的电源电压的导通角，
其中，所述控制电路基于所述同步信号的上升来生成所述触发信号，并且在所述同步信号的上升间隔在基准范围外的情况下，所述控制电路停止生成所述触发信号。
2.根据权利要求1所述的调光器，其特征在于，所述基准范围为所述外部电源的电源电压的周期±2ms。
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