CN102934522A

CN102934522A - 高稳定调光装置

Info

Publication number: CN102934522A
Application number: CN2011800256633A
Authority: CN
Inventors: 宫原隆和; 桐原弘; 桥口满洋
Original assignee: ELM Inc
Current assignee: ELM Inc
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: WO2012081350A1; US20130300301A1; CN102934522B; EP2654379A4; EP2654379A1; JPWO2012081350A1; EP2654379B1; US8618743B2; JP5070587B2

Abstract

本发明的目的在于提供能防止由于交流电源的在电压中混入噪声或波形失真而导致的误动作的调光装置。本发明的调光装置具备时分控制电路，其通过调整使开关元件成为接通的期间来控制提供给照明负载的有效电压，其中，具备：零交叉检测部(11)，其检测零交叉点，并生成在该零交叉点处值发生变化的零交叉信号；振荡器(13)，其生成具有与交流电源相同或整数倍的频率的振荡信号；基准点决定部(14)，其在每次生成零交叉信号时就测定该零交叉信号与振荡信号的相位差，并基于该测定值的数据来决定用于确定使开关元件(6)接通或断开的定时的基准点；和时分控制信号生成单元(接通/断开定时算出部(15)、时分控制信号生成部(17))，其在基于基准点以及应提供给所述照明负载的有效电压而确定的定时，将接通/断开信号发送给开关元件(6)。

Description

高稳定调光装置

技术领域

本发明涉及调整发光二极管(Light Emitting Diode：LED)等的光源所发出的光的强度的调光装置。

背景技术

现有技术中，作为使用交流电源来进行光源的调光的手段，经常采用使用了半导体开关元件的相位控制方式。在相位控制方式中，一般在交流电源和光源(照明负载)之间串联连接开关元件，通过控制使该开关元件接通的交流电压的1个循环(cycle)中的导通角(conduction angle)，来改变从交流电源提供给照明负载的有效电压，由此进行调光。

作为采用这样的相位控制方式的现有的调光装置，用零交叉点(交流电压成为零的定时)来作为用于控制所述导通角的基准点。这样的装置具有用于检测该零交叉点的零交叉检测部。

但是，由于在从电源提供来的交流电压中混入了噪声、发生波形失真，或者在连接了多个调光装置的调光电路中从各调光装置产生的开关噪声混入到了其它的调光电路的交流电压中，因此零交叉检测部有时会出现误动作。特别是在近年来受到关注的风力发电或太阳能发电等的基于自然能源的发电中输出不稳定，即使由具有使用通信设备和计算机来自律调整电力供需的功能的送电网(所谓的智能电网)来进行调整，也难以完全排除这些噪声和波形失真。另外，就算是自家发电而获得的电力，也比商用电源容易产生噪声或波形失真。若产生这些噪声或波形失真，则零交叉检测部会将本来交流电压不是零的点检测为零交叉点，或者不将交流电压为零的点检测为零交叉点。其结果，会在照明中产生明亮度的变动或闪烁(flicker)等。在照明为LED光源的情况下，该问题尤为显著。

因此，作为更正确地检测零交叉点的方法之一，采用使用相位锁定环(PLL：phase lock loop)电路的方法(例如参照专利文献1)。在该装置中，在每次零交叉检测部检测出零交叉点时就输出脉冲信号。然后，该脉冲信号被输入到PLL电路中，PLL电路使从设于该电路内的振荡器所输出的振荡信号与该脉冲信号同步(使它们的相位一致)，这样来进行反馈控制，并输出该振荡信号。由此，脉冲信号中的由噪声等引起的脉冲由于与振荡信号的相位偏离，因此被除去。但是，在PLL电路中，若使响应速度较慢，则在电源接通时或什么原因导致无法取得同步时，直到取得同步为止的时间变长，在其间照明的光量会发生变动。另一方面，若为了避免上述情况而使电路的响应速度较快，则就会无法充分除去噪声。

另一方面，在专利文献2中记载了如下的调光装置，对输入到零交叉检测部之前的交流电压的信号进行高速傅立叶变换，仅取出该信号的基波分量，由此来除去噪声，基于该除去噪声后的信号在零交叉检测部中检测零交叉点。但是，在该装置中，在进行高速傅立叶变换时需要处理众多的交流电压的信号的采样数据，因此需要高性能的运算装置，会产生成本高这样的问题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开昭58-148663号公报

专利文献2：JP特开平11-032485号公报

发明的概要

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题在于提供一种调光装置，能防止由于交流电源的在电压中混入噪声或波形失真而引起的误动作。

为了解决上述课题而作出的本发明的调光装置具备：开关电路，其与照明负载串联地连接在交流电源上，具有开关元件；和时分控制电路，其通过调整使该开关元件成为接通的期间，来控制提供给该照明负载的有效电压；该调光装置的特征在于，该时分控制电路具备：a)零交叉检测单元，其检测所述交流电源的电压成为零的时间即零交叉点，并生成在该零交叉点处值发生变化的零交叉信号；b)振荡单元，其生成具有所述交流电源的频率或该频率的整数倍的频率的振荡信号；c)基准点决定单元，其在每次生成所述零交叉信号时测定该零交叉信号与所述振荡信号的相位差，并基于该相位差的测定值的数据，来决定用于确定使所述开关元件接通或断开的定时的基准点；和d)时分控制信号生成单元，其在基于所述基准点以及应提供给所述照明负载的有效电压而确定的定时，将使所述开关元件接通或断开的接通/断开信号发送给该开关元件。

在本发明的调光装置中，在零交叉检测单元中生成的零交叉信号中，如前述那样，包含由于噪声或波形失真等而无法表征正确的零交叉点的信号。另一方面，由于在振荡单元中生成的振荡信号是以所述交流电源的频率或其整数倍的频率而生成的，因此总是在与该交流电源的正确的零交叉点对应的时间点生成，但是，该生成时间点(相位)与电源频率的零交叉点的时间点不同。在每次生成零交叉信号时，基准点决定单元就要测定该相位差，基于该相位差的数据来决定基准点。该基准点是相当于交流电源的正确的零交叉点的点。在该基准点的决定中，能如后述那样使用各种的统计性的手法。

在本发明的调光装置中，能通过如此地求取基准点，来防止交流电源的在电压中混入噪声或波形失真而引起的零交叉点的偏离所导致的基准点变得不正确的情况。为此，能在时分控制信号生成单元中正确地求取使开关元件接通/断开的定时。由于能如此地在正确的定时使开关元件接通/断开，因此，能防止照明的明亮度的变动和闪烁。

另外，在本发明的调光装置中，由于使用零交叉信号和振荡信号的相位差，因此振荡单元只要在与零交叉信号的相位无关系的相位处来使振荡信号振荡即可，不需要如使用PLL电路的情况那样地将振荡信号的相位与零交叉信号控制为同步。因此，本发明的调光装置能比使用PLL电路的情况响应速度要快。

进而，由于使用零交叉信号和振荡信号的相位差这样的在交流电压的每个半周期得到1个的数据来进行信号处理，因此，不需要如对交流电压的信号进行高速傅立叶变换的现有技术的装置那样处理众多的采样数据，能抑制运算装置所需的成本。

振荡信号的频率也可以使用按照交流电源的频率而预先确定的值。或者，也可以设置频率设定单元，该频率设定单元测定所述交流电源的频率或所述零交叉信号的频率，并基于该测定值来设定所述振荡单元中的振荡信号的频率。由此，能实现不依赖于国家、地域等而导致的交流电源的频率的差异的调光装置。

接下来，说明在基准点决定单元中的基准点的决定中使用的统计性的手法的例子。在基准点决定单元中，例如在每次检测出根据零交叉信号求取的零交叉点(由于噪声的混入等，该零交叉点并不限于总是与交流电源中的真实的零交叉点一致)时，就求取由此开始直到规定时间前为止的多个零交叉点中的相位差的平均值，将从成为振荡信号的相位的基准的时间点(例如振荡信号从正到负、或从负到正变化的时刻)起该平均值前(零交叉信号比振荡信号在相位上超前的情况)/或该平均值后(零交叉信号比振荡信号在相位上滞后的情况)的时间点设为基准点。因此，虽然基准点本来(没有噪声等的影响的情况)与零交叉点一致，但根据该方法，即使在所述规定时间中混入了错误的(从本来的基准点偏离的)零交叉点，也能通过获取相位差的平均值而得到大致正确的相位差，因此基准点也能大致正确。另外，在求取上述平均值时，也可以除去所述多个零交叉点中的相位差的最大值以及最小值来根据剩余的值求取平均值。进而，也可以按照规定的条件来对所述多个零交叉点的每一个进行加权，以使得它们的贡献变大或变小。

或者，也可以通过对取零交叉信号和振荡信号之差而得到的差分信号进行高速傅立叶变换来求取基准点。另外，在此进行的高速傅立叶变换中，由于也是使用在交流电压的每个半周期得到1个的差分信号，因此不需要如现有的使用高速傅立叶变换的装置那样处理众多的采样数据。

在本发明的调光装置中，也可以将基准点自身设为接通或断开的定时，也可以将从基准点偏离了规定的时间的时间点设为接通或断开的定时。特别期望，将从由基准点相位偏离了π/2的时间点(即交流电源的电压的波形成为峰值的时间点)起追朔了规定时间的时间点设为接通的定时，将从由该零交叉点相位偏离了π/2的时间点起经过了与所述规定时间相同的时间后的时间点设为断开的定时。由此，能使交流电压和交流电流的相位的偏离较小，能防止调光时的功率因数降低。

基准点决定单元以及时分控制信号生成单元能通过软件以及中央运算装置(CPU)来实现。另外，在使用上述频率设定单元的情况下，也能通过软件以及CPU来实现频率的测定以及振荡信号的频率的设定。进而，也能使用CPU所具有的外部时钟功能来实现振荡单元。

在本发明的调光装置中，期望所述调光装置具有：调光等级设定单元，其通过进行设定应提供给所述照明负载的所述有效电压的操作来设定该照明负载的调光等级，在该调光等级设定单元中，将所述照明负载开始点亮的最小的有效电压设定为点亮开始有效电压，将所述点亮开始有效电压与所述调光等级设定单元中的所述操作的范围内的规定的点亮开始位置建立对应，在该点亮开始位置、和该范围中的与对该照明负载的最大提供有效电压对应的位置之间分配该点亮开始有效电压和该最大提供有效电压之间的有效电压的值。由此，由于不会在调光等级设定单元的操作范围中广泛地分配照明负载不点亮的有效电压的范围(在实际中包含即使点亮使用者也无法识别点亮的有效电压的范围)，因此，使用者能以自然的感觉来操作调光等级设定单元。

发明的效果

根据本发明，通过使用基于零交叉信号和振荡信号的相位差的测定数据而确定的基准点来算出开关元件的接通/断开的定时，能防止交流电源的在电压中混入噪声或波形失真而引起的调光装置的误动作。另外，不会如使用PLL电路的情况那样响应速度成为问题，而且信号处理也比从交流电源的电压的信号中除去噪声等更容易。本发明在今后预计普及的风力发电或太阳能发电等的基于自然能源的发电或自家发电这样的易于混入噪声或产生波形失真的电力提供时，能发挥显著的效果。

附图说明

图1是表示包含本发明的一个实施例所涉及的调光装置的照明电路的框图。

图2是零交叉检测部111以及开关电路4的电路图。

图3是用于说明本实施例的调光装置的动作的图。

图4是表示本实施例的调光装置的动作的流程图。

图5是表示基于移动平均法的统计处理的一例的图表。

图6是表示基于移动平均法的统计处理的变形例的图表。

图7是FIR滤波器的框图。

图8是FIR滤波器进行的统计处理的一例的图表。

图9是FFT滤波器的动作的概念图。

图10是表示设置于本实施例的调光装置中的调光转盘的转动的角度和实际的调光等级的关系的设定前以及设定后的调光转盘的点亮开始位置的图。

图11是表示设置于本实施例的调光装置中的接通/断开开关、调光转盘以及显示灯的俯视图。

图12是表示设定调光转盘的转动的角度和实际的调光等级的关系的操作的流程图。

图13是表示在本发明的调光装置中使用的直流电源的示例的电路图。

图14是表示在使用图13(b)的直流电源时设置适宜的、短时间的断开期间的示例的图表。

图15是表示开关元件6的接通/断开的定时的其它的示例的图表。

图16是表示包含本发明的变形例所涉及的调光装置的照明电路的框图。

具体实施方式

使用图1～图16来说明本发明所涉及的调光装置的实施例。

实施例

(1)本实施例的调光装置1的构成

本实施例的调光装置1在图1所示的照明电路内使用，与LED等的照明负载3一起，与交流电源2串联连接。调光装置由开关电路4和时分控制电路5构成。

开关电路4一般是在使用由4个二极管构成的二极管桥的整流电路内设置开关元件6而得到的构成(图2a)。开关元件6能使用电场效应晶体管(FET)。另外，如图2(b)所示，还能使用具有2个开关元件(FET)和2个二极管的开关电路4A。在开关电路4中通过电流的二极管是2个，与此相对，在开关电路4A中通过电流的二极管是1个，因此，能抑制开关电路4A的功率的损失。还能取代在开关电路4A中使用的二极管而使用具有作为开关元件的FET的内置二极管(体二极管)(图2(c)的开关电路4B)。由此，不再需要外部二极管，能简化开关电路。另外，在该例中，能以1个栅极信号来控制2个FET，能简化控制电路。进而，作为其它的示例，还能使用三端双向可控硅开关元件(triac)(双向闸流晶体管)。这种情况下，也可以仅由三端双向可控硅开关元件来构成开关电路4。

时分控制电路5具有：零交叉检测部11、频率测定部12、振荡器13、基准点决定部14、接通/断开定时算出部15、CPU16、时分控制信号生成部17以及调光等级设定部18。

零交叉检测部11被输入交流电源2的电压(下面称作“电源电压)的信号，基于该信号生成零交叉信号并输出。本实施例中的零交叉检测部11通过图2(a)所示的零交叉检测电路111来检测电源电压的信号的零交叉点。在零交叉检测电路111中，从交流电源2和开关电路4之间分支，经由电阻，彼此极性相反地将2个二极管并联连接起来。二极管具有在阳极-阴极间的电压超过规定值(接通电压)时、即使电流增加而该电压也几乎不增加这样的特性。由此，通过使电源电压的有效值充分大于接通电压，即使施加在零交叉检测电路111的两端的电源电压周期性地变化，施加在二极管的两端的电压也只是与电源电压的零交叉对应地替换正负，绝对值不发生变化。能基于该二极管两端的电压来得到2值(±V_C)的零交叉信号。

频率测定部12是测定零交叉信号的频率的构成。振荡器13生成具有与频率测定部12所测定的零交叉信号的频率相同或其整数倍的频率的振荡信号。

基准点决定部14被输入零交叉信号以及振荡信号，并求取这2个信号的相位差，基于该相位差的数据，具体地基于其时间变化，来决定如后述那样用于确定使开关元件6接通或断开的定时的基准点。接通/断开定时算出部15基于基准点决定部14所决定的基准点来算出使开关元件6接通或断开的定时。时分控制信号生成部17基于由接通/断开定时算出部15算出的定时，将使开关元件6接通或断开的接通/断开信号发送给该开关元件6。另外，将接通/断开定时算出部15和时分控制信号生成部17合起来的构成相当于所述时分信号生成单元。

CPU16用于控制到此为止所述的频率测定部12、振荡器13、基准点决定部14、接通/断开定时算出部15以及时分控制信号生成部17。另外，基准点决定部14、接通/断开定时算出部15以及时分控制信号生成部17实际由CPU16来实现。另外，CPU16具有从频率测定部12所测定的频率中决定振荡信号的振荡频率、并指示给振荡器13的功能。因此，频率测定部12和CPU16合起来作为上述的频率设定单元而发挥作用。

调光等级设定部18用于设定使用者期望的照明的明亮度。在该调光等级设定部18中既可以使用转盘等的硬件，也可以使用计算机(软件)，在本实施方式中，基于通过使用者操作转盘而设定的值，通过软件来设定实际的调光等级。调光等级设定部18所设定的调光等级被输入到接通/断开定时算出部15。在接通/断开定时算出部15中，若被设定为照明变得更明亮，则按照使开关元件6成为接通的时间更长的方式来算出接通/断开定时。

(2)本实施例的调光装置1的动作

接下来，使用图3的说明图以及图4的流程图来说明本实施例的调光装置1的动作。在调光装置1中，通过反复执行下述的步骤S1～S6的操作，来排除叠加在电源电压中的噪声等的影响。首先，零交叉检测部11生成零交叉信号25(步骤S1，图3(b))，其中，该零交叉信号25表示检测到电源电压的绝对值成为规定的阈值以下的情况的时间点是零交叉点23。在本实施例中，由于使用上述的零交叉检测电路111，因此零交叉信号25在电源电压为正时成为+V_C的矩形波，在电源电压为负时成为-V_C的矩形波。此时，在电源电压中叠加有噪声21(图3(a))，或在交流的波形中出现失真(图3(a′))。这样的噪声叠加或交流波形的失真特别会在输出规模小且不稳定的基于自然能源的发电和基于自家发电的电力中有可能发生。若将存在这样的噪声的电源电压的信号输入到零交叉检测部11，在(不存在噪声的情况下)本来应该是零交叉点的时间点附近存在噪声21的情况下，由于在本来不是零交叉点的时间点23，叠加了噪声21的电源电压从正到负、或从负到正地变化，因此零交叉检测部11会将该点误认为零交叉点23而生成零交叉信号25(图3(b))。同样地，在电源电压中存在波形失真的情况下，在从没有波形失真的情况下本来应该生成的时间(符号22A)发生了偏离的时间(符号21A)生成零交叉信号25。另外，在下面以叠加噪声的情况为例进行说明，在产生波形失真的情况下也能进行同样的处理。

另一方面，频率测定部12由于跨多个循环来测定零交叉信号25，因此能通过平均处理等的统计运算来求得正确的电源电压的频率。然后，振荡器13基于该正确的电源电压的频率来生成振荡信号26(图3(c))。在本实施例中，设振荡信号26为取±V_o的值的矩形波，设其频率为电源电压的频率的2倍。另外，振荡信号26的频率也可以与电源电压的频率相同，也可以为3倍以上。另一方面，振荡信号26不需要与电源电压或零交叉信号25的相位取同步，而是以与它们无关的相位振荡。

基准点决定部14在每次进行零交叉信号25的正负反转时，求取振荡信号26的进行正负反转的时间点24(步骤S2)。然后，根据这些正负的反转时的偏离来求取零交叉信号25和振荡信号26的相位差的测定值δT_n(步骤S3，图3(d))。在此求取的相位差的测定值δT_n由于噪声21的影响而在每个循环中都成为不同的大小。因此，基准点决定部14使用直到该时间点为止而取得的规定个数的相位差的测定值，进行后述((3)基准点决定部14中的统计处理)的统计处理，由此来求取真正的相位差δT(步骤S4)。然后，以振荡信号26进行正负反转的时间点24为基准，将从该基准追朔真正的相位差δT后的时间点决定为基准点22(步骤S5，图3(e)、(f))。

接下来，接通/断开定时算出部15基于基准点决定部14所决定的基准点22，来如以下那样决定开关元件6的接通/断开的定时(步骤S6)。在本实施例中，以电源电压的0.5循环(电压为正的期间、或为负的期间)为单位，从基准点22起直到规定的时间为止断开，从该规定时间起直到下一基准点22为止接通(图3(g))。该规定时间基于以调光等级设定部18的设定值确定的、应提供给照明负载3的有效电压的大小来确定。基于如此求取的接通/断开的定时，时分控制信号生成部17将时分信号发送给开关元件6。以后，反复上述步骤S1～S6的操作。如此，提供给照明负载3的有效电压受到控制(图3(h))，实现照明负载3的调光。

在本实施例的调光装置1中，由于并不需要使振荡信号的相位与电源电压或零交叉信号的相位取同步，因此，能比使用PLL电路的情况下实现更快的响应速度。另外，与对交流电压的信号进行高速傅立叶变换的现有的装置比较，由于能使处理的采样数据的数量较少，因此不需要太高性能的CPU，能抑制成本。

(3)基准点决定部14中的统计处理

接下来，使用图5～图8，来说明在基准点决定部14中进行的统计处理的示例。在此，以图3(d)所示的相位差的测定值δn(n为整数)由于时间经过(n的增加)而示出如图5所示的变化的情况为例来进行说明。另外，图6以及图8所示的相位差的测定值与图5所示的相同。

(3-1)基于移动平均法的统计处理

第1示例是基于移动平均法的方法。在该方法中，在得到各测定值δn的时间点，取将包含该测定值δn在内的最近的规定个数的测定值平均之后得到的值。在图5中示出将8个测定值进行平均的示例。测定值分布在±20°的范围内。与此相对，通过移动平均法而得到的值落入于±2.5°的范围内，能使δn的误差与测定值相比变得充分小。

(3-2)移动平均法的变形例

第2示例中，在移动平均法中得到各测定值δn的时间点，从包含δn在内的最近的规定个数(4个以上)的测定值中去掉最大值以及最小值，在此基础上，对剩下的测定值取平均。由于最大值以及最小值引起噪声的可能性较大，因此通过去掉它们来取平均，能进一步提高噪声的除去效果。在图6中，示出从10个测定值中去掉最大值以及最小值，将剩下的8个测定值进行平均的示例。可知，与图5的情况相比，能使平均值的偏差进一步缩小。

(3-3)有限脉冲响应(Finite Impulse response：FIR)滤波器

第3示例中，使用作为代表性的数字滤波器的FIR滤波器。在图7中示出在本实施例中使用的FIR滤波器的框图。在该FIR滤波器中，各时间点的测定值作为X(n)＝X(0)而被输入。然后，在每次取得新的测定值时，就对已经得到的测定值进行处理，使n一次增加1，处理为X(1)、X(2)、…。将如此得到的各时间点的测定值X(n)＝X(0)、X(1)、X(2)、…与按每个n的值而确定的系数a_n＝a₀、a₁、a₂…相乘(其中，a₀、a₁、a₂…的总和为1)，并将取它们之和的值Y(n)＝a₀X(0)+a₁X(1)+a₂X(2)+…+a_nX(n)作为平均值而输出。在此，系数a_n能对每个n的值改变加权，例如距X(n)的测定的时间经过越短就使a_n越大等。

作为具体的一个示例，以最近的3个相位差的测定值δn为对象，对其第2个(n＝1)的系数a₁加权1/2，对第1个以及第3个的系数a₀以及a₂加权1/4，关于这种情况即Y＝(1/4)X(0)+(1/2)X(1)+(1/4)X(2)的情况，在图8中示出得到的相位差的输出值。在该示例中，由于相位差的采样数为3，因此，与第1以及第2示例相比，输出值稍有偏差，但在FIR中，也能进一步增加采样数来使偏差更小。

(3-4)FFT滤波器

第4示例是使用FFT滤波器的示例。图9是表示FFT滤波器的动作的概念图。在基准点决定部14中求得的零交叉信号和振荡信号的相位差的测定值δ_n(图3(d))的变化能如图9(a)所示那样用以时间为横轴的图表来表示。在该图表中，若在零交叉信号中混入了噪声，则观测到在本来的信号30中叠加了相位差的测定值发生急变的误差分量31A、31B、31C…后得到的信号。在第4示例中，对该图表的数据进行傅立叶变换。由此，如图9(b)所示，在以频率为横轴的图表上观测到与零交叉信号的本来的频率对应的峰值32、和误差引起的峰值33A、33B、33C…。接下来，从该图表的数据中除去误差引起的峰值33A、33B、33C…(滤波处理，图9(c))。然后，对该除去操作后的数据进行傅立叶逆变换。由此，能得到以时间为横轴的除去了噪声的相位差δT的图表(图9(d))。

(4)调光转盘的转动角度和实际的调光等级的关系的设定

接下来，使用图10～12来说明对在本实施例中所使用的调光等级设定部18中由使用者操作的调光转盘的转动的角度、和实际的调光等级的关系进行设定的方法。

首先，说明需要这样的设定的理由。在LED中，若使提供给负载的有效电压从0起不断增加，则在有效电压达到某阈值(下面称作“点亮开始有效电压”)后才点亮。因此，若在调光转盘52的可动范围(操作范围)内单纯地从最小值min.(有效电压0)到最大值max.为止来分配有效电压，则即使将调光转盘转到高有效电压侧，也是直到与上述阈值对应的位置55为止都不点亮LED，成为无谓的操作(图10的左图)。另外，由于点亮开始有效电压因各个LED的元件不同而不同(图10的左图)，因此，因所安装的LED元件的不同而调光转盘的操作感不同。因此，在本实施例中，如下述那样，进行设定以使得调光转盘的可动范围内的规定的位置与点亮开始有效电压对应，由此能防止在该可动范围内LED不点亮的范围过度地扩大，并能防止因LED元件的差异导致操作性的偏差。

该调光等级的设定的具体方法如下所述。在本实施例的调光装置1中，如图11所示，设置有由使用者进行操作的接通/断开开关51以及调光转盘52。接通/断开开关51通常是为了点亮/熄灭LED(照明负载3)而使用的按钮式的开关，从断开按1次则成为接通，接下来再按1次就成断开，反复这样的动作。调光转盘52为了调整调光等级而使用，越转向右侧越明亮地点亮LED。在更换LED时等的进行设定调光转盘52和调光等级的关系的操作时，首先，使接通/断开开关51接通，将调光转盘52的设定值设为最大(转到最右侧)。接下来，持续数秒钟(在本实施例中为5秒钟)以上按下接通/断开开关51(所谓的“长按下”)。通过该长按下的操作，开始调光等级的设定(图12的步骤S11)。于是，设置于调光转盘52之下的显示灯53点亮(步骤S12)。该显示灯53由输出小于照明负载3的LED的绿色发光的LED构成，通过其点亮来向使用者示出正在调光等级的设定中。接下来，使用者将调光转盘52不断转向左侧，在LED(照明负载3)熄灭时、即提供给LED的有效电压被设定为该LED点亮的最小值时，按下接通/断开开关51(步骤S13)。由此，调光等级设定部18取得此时的提供给照明负载3的LED的提供有效电压，作为点亮开始有效电压的值(步骤S14)。然后，调光等级设定部18在从调光转盘52的可动范围中的规定的位置即点亮开始位置56(图10的右图)起到转到最右侧的位置(最大有效电压的位置)为止之间，分配从点亮开始有效电压到最大有效电压为止的有效电压的值(步骤S15)。由此，完成调光等级的设定。

通过如此设定调光等级，即使在设定前点亮开始位置不同，在设定后也能在调光转盘52的相同的点亮开始位置56开始LED(照明负载3)的点亮。

另外，通过将调光转盘52的设定值设定为最小(转到最左侧)，并长按接通/断开开关51来解除上述设定。

(5)用于使时分控制电路5动作的直流电源

接下来，使用图13，来说明用于使时分控制电路5所具有的零交叉检测部11、频率测定部12、振荡器13、基准点决定部14、接通/断开定时算出部15、CPU16、时分控制信号生成部17、以及调光等级设定部18中的1个或多个进行动作的直流电源的示例。

第1示例的直流电源40A(图13(a))具有一次侧相对交流电源2与照明负载3串联连接的变压器41。该变压器41的二次侧的两端子与桥整流电路42A的输入侧的2端子连接。桥整流电路42A的输出侧的2端子中的一方接地，另一方与该直流电源40A的负载(时分控制电路5)连接。另外，从桥整流电路42A和负载之间分支，来连接电容器43A的一端。电容器43A的另一端接地。

在直流电源40A中，在开关元件6接通的期间中，在变压器41的一次侧流过向照明负载3的交流电流，由此在二次侧也流过交流电流。该二次侧的交流电流通过桥整流电路42A被变换为强度随时间变动且流向一个方向的电流。然后，该电流被电容器43A平滑化，将大致直流的电流提供给时分控制电路5。另一方面，在开关元件6断开的期间中，由于在变压器41的一次侧未流过电流，因此从电容器43A提供直流电流。但是，从电容器43A提供的直流在1次的断开期间内随着时间的经过而强度减少。为此，期望直流电源40A与下面叙述的直流电源40B并用。在后面叙述并用所产生的效果。

第2示例的直流电源40B(图13(b))具有桥整流电路42B。桥整流电路42B的输入侧的2端子与开关电路4并联连接。在该并联连接的路径中，夹着桥整流电路42B而设置有2个第1电容器43B以及43C。另一方面，桥整流电路42B的输出侧的2端子一方接地，另一方与负载(时分控制电路5)连接。另外，从桥整流电路42B和负载之间分支，来连接第2电容器43D的一端。第2电容器43D的另一端接地。

在直流电源40B中，在开关元件6断开的期间中，在开关电路4的两端施加直流电压。并且，与其相同的交流电压也施加给与开关电路4并联连接的、具有第1电容器43B以及43C还有桥整流电路42B的路径的两端。由此，在该路径生成交流电流。该交流电流通过桥整流电路42B而被变换为强度随时间变动且流向一个方向的电流，进而，通过用第2电容器43D进行平滑化，由此将大致直流的电流提供给时分控制电路5。另一方面，在开关元件6接通的期间中，从第2电容器43D提供直流电流。

另外，在开关元件6断开的期间中流过上述路径的交流电流也在照明负载3一侧流动(泄漏)。但是，一般时分控制电路5的动作所需要的电流的强度比照明负载3进行动作所需要的电流的强度小1位数以上，因此，通过使第1电容器43B以及43C的容量充分小，能使该交流电流的强度小，由此能不对照明负载3的动作造成影响地生成直流电流。

在到此为止的说明中，分别使用在直流电源40A在开关元件6为接通的期间中生成的交流电流、直流电源40B在开关元件6断开的期间中生成的交流电流，来生成直流电流。由此，能通过并用直流电源40A和直流电源40B来稳定地生成直流电流。

另外，在使提供给照明负载3的有效电压为最大时，还能使开关元件6总是接通，但这种情况下就无法从直流电源40B持续地提供直流电流。由此，在使提供给照明负载3的有效电压为最大的情况下，如图14所示，也可以在提供给照明负载3的有效电压(相当于图3(h))中设置短时间的断开期间。

(6)基于开关元件6的接通/断开的定时的调整的功率因数的改善

开关元件6的接通/断开的定时除了如图3(h)所示那样将零交叉点设为断开(或接通)的定时的示例以外，也可以如图15所示那样，按照电压的波形相对于从零交叉点偏离π/2的相位的时间点(即，电压的绝对值成为最大的峰值位置)对称的方式来确定断开(或接通)的期间。具体地，将距零交叉点(π/2)-Δ的时间点设为接通的定时，将(π/2)+Δ的时间点设为断开的定时。通过如此控制接通/断开的定时，能使交流电压和交流电流的相位偏离较小，能防止调光时的功率因数降低。在图15的示例中，越从(a)向(d)，接通期间越短(给照明负载的提供有效电压就越小)。图15(e)是表示在电压的1个周期之间反复多次接通/断开的图。另外，在图15所示的示例中，由于与图14所示的示例相同的理由而设置短时间的断开期间，但从改善功率因数的观点出发不需要该断开期间。

(7)其它的变形例

本发明并不限于上述实施例。例如能进行以下那样的变形。

(7-1)振荡器13的振荡频率的设定

在上述实施例中，基于频率测定部12所测定的零交叉信号的频率来确定振荡器13的振荡频率，但也可以测定交流电源2的频率来确定振荡器13的振荡频率。另外，也可以由使用者手动来设定振荡器的频率。进而，在调光装置中使用的交流电源被固定的情况下，也可以使用将振荡频率固定于该固定值或该固定值的整数倍的振荡器。

(7-2)关于零交叉检测部

在上述实施例中，零交叉检测部11基于在交流电源2和开关电路4之间流过的交流的电压来进行零交叉点的检测。但除此之外，也可以如图16所示那样，还测定在没有开关电路4一侧的交流电源2和照明负载3之间流过的交流的电压，基于这2个电压之差来进行零交叉点的检测。由此，即使在无法使照明电路接地的情况下，也能进行稳定的零交叉点的检测。

(7-3)关于零交叉信号

在上述实施例中，零交叉信号在电源电压为正时是+V_C的矩形波，在电源电压为负时是-V_C的矩形波，但也可以在零交叉点中使用具有脉冲状的波形的信号。

符号的说明

1 调光装置

2 交流电源

3 照明负载

4、4A、4B 开关电路

5 时分控制电路

6 开关元件

11 零交叉检测部

111 零交叉检测电路

12 频率测定部

13 振荡器

14 基准点决定部

15 接通/断开定时算出部

16 CPU

17 时分控制信号生成部

18 调光等级设定部

21 噪声

21A 因波形失真而偏离的、生成零交叉点的时间

22 基准点

22A 本来应生成零交叉点的时间

23 零交叉点

24 振荡信号的正负反转的时间点

25 零交叉信号

26 振荡信号

30 信号

31A、31B、31C 误差分量

32 峰值

33A、33B、33C 噪声的峰值

40A、40B 直流电源

41 变压器

42A、42B 桥整流电路

42B 桥整流电路

43A 电容器

43B、43C 第1电容器

43D 第2电容器

51 接通/断开开关

52 调光转盘

53 显示灯

55 调光转盘中的调光等级的设定前的点亮开始位置

55 调光转盘中的调光等级的设定后的点亮开始位置

Claims

1.一种调光装置，具备：

开关电路，其与照明负载串联地连接在交流电源上，并具有开关元件；和

时分控制电路，其通过调整使该开关元件成为接通的期间，来控制提供给该照明负载的有效电压，

该调光装置的特征在于，该时分控制电路具备：

a)零交叉检测单元，其检测所述交流电源的电压成为零的时间即零交叉点，并生成在该零交叉点处值发生变化的零交叉信号；

b)振荡单元，其生成具有所述交流电源的频率或该频率的整数倍的频率的振荡信号；

c)基准点决定单元，其在每次生成所述零交叉信号时测定该零交叉信号与所述振荡信号的相位差，并基于该相位差的测定值的数据，来决定用于确定使所述开关元件接通或断开的定时的基准点；和

d)时分控制信号生成单元，其在基于所述基准点以及应提供给所述照明负载的有效电压而确定的定时，将使所述开关元件接通或断开的接通/断开信号发送给该开关元件。

2.根据权利要求1所述的调光装置，其特征在于，

所述调光装置还具备频率设定单元，该频率设定单元测定所述交流电源的频率或所述零交叉信号的频率，并基于该测定值来设定所述振荡单元中的振荡信号的频率。

3.根据权利要求1或2所述的调光装置，其特征在于，

基于所述相位差的所述测定值的移动平均值来进行所述基准点的决定。

4.根据权利要求3所述的调光装置，其特征在于，

在求取所述移动平均值时，取从4个以上的测定值中去掉最大值以及最小值后剩下的测定值的平均。

5.根据权利要求1或2所述的调光装置，其特征在于，

通过取针对所述相位差的所述测定值的有限脉冲响应来进行所述基准点的决定。

6.根据权利要求1或2所述的调光装置，其特征在于，

取针对所述相位差的时间变化的傅立叶变换，并在除去由噪声引起的频率分量后取傅立叶逆变换，由此来进行所述基准点的决定。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的调光装置，其特征在于，

所述基准点决定单元将从由所述基准点相位偏离了π/2的时间点起追朔了规定时间的时间点决定为所述接通的定时，将从由该基准点相位偏离了π/2的时间点起经过了与所述规定时间相同的时间后的时间点决定为所述断开的定时。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的调光装置，其特征在于，

所述调光装置具有调光等级设定单元，该调光等级设定单元通过进行设定应提供给所述照明负载的所述有效电压的操作来设定该照明负载的调光等级，

在该调光等级设定单元中，将所述照明负载开始点亮的最小的有效电压设定为点亮开始有效电压，将所述点亮开始有效电压与所述调光等级设定单元中的所述操作的范围内的规定的点亮开始位置建立对应，在该点亮开始位置、和该范围中的与对该照明负载的最大提供有效电压对应的位置之间分配该点亮开始有效电压和该最大提供有效电压之间的有效电压的值。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的调光装置，其特征在于，

所述调光装置具备直流电源，该直流电源是用于使所述零交叉检测单元、所述振荡单元、所述基准点决定单元、以及所述时分控制信号生成单元中的至少一者进行动作的电源，

所述直流电源具有：

变压器，其一次侧相对于所述交流电源与所述照明负载串联连接；

桥整流电路，其输入侧的2端子与所述变压器的二次侧连接，输出侧的2端子中的一方接地；和

电容器，其一方端子接地，另一方端子与所述桥整流电路的输出侧的2端子中的非接地侧的端子连接。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的调光装置，其特征在于，

所述直流电源具有：

桥整流电路，其输入侧的2端子与所述开关电路并联连接；

第1电容器，其在所述桥整流电路的所述并联连接的路径中，按照夹着所述桥整流电路的方式设置有2个；和

第2电容器，其一方端子接地，另一方端子与所述桥整流电路的输出侧的2端子中的非接地侧的端子连接。

11.根据权利要求10所述的调光装置，其特征在于，

所述调光装置还具备第2直流电源，该第2直流电源是用于使所述零交叉检测单元、所述振荡单元、所述基准点决定单元、以及所述时分控制信号生成单元中的至少一者进行动作的第2电源，

该第2直流电源具有：

第3电容器，其一方端子接地，另一方端子与所述桥整流电路的输出侧的2端子中的非接地侧的端子连接。

12.根据权利要求9～11中任一项所述的调光装置，其特征在于，

所述时分控制信号生成单元按照在使提供给所述照明负载的有效电压为最大的情况下设置使所述开关元件成为断开的时间段的方式，来生成所述接通/断开信号。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的调光装置，其特征在于，

所述零交叉检测单元在按照2个二极管彼此成为相反极性的方式相对于所述交流电源并联连接的零交叉检测电路中，基于施加在该二极管的两端的电压来获取零交叉信号。

14.根据权利要求1～13所述的调光装置，其特征在于，

具备多个所述开关元件。