CN103024974A - 电压感应式调光控制系统及其控制方法 - Google Patents

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吴享珍
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Abstract

本发明公开了一种电压感应式调光控制系统及其控制方法，该系统包含：电源电路，其包含：电源转换器，用以电源驱动该照明装置；输出电流感测器，其侦测电源转换器的输出电流以产生侦测输出电流；输入电压感测器，连接至电源转换器的输入端，其侦测电源转换器的输入电压以产生侦测输入电压；以及反馈控制电路，其输出调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，以调整电源转换器的输出电流。该系统可以让发光二极管照明装置的电源供应器的输入交流电压在不同的电压范围内变化时，输出不同的定电压或定电流给发光二极管照明装置，以此控制发光二极管照明装置的亮度而达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能。

Description

电压感应式调光控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种调光控制系统，且特别涉及一种应用于发光二极管照明装置的电压感应式调光控制系统及其控制方法。
背景技术
近年来由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)制造技术的突破，使得发光二极管的发光亮度及发光效率大幅提升，且发光二极管具有节能、环保、寿命长等特性，因而使得发光二极管逐渐取代常用的灯管或灯泡而成为新的照明装置，广泛地应用于例如路灯、家用照明装置、车灯、显示面板背光源、交通信号指示灯、指示看板等应用。
现有的道路照明一般采用高压纳灯及其适用的电源供应电路来驱动。为达到节能的目的，除了选择高效能的灯具外，还可利用实施半夜灯的方式来实现，也即在深夜之前维持灯具的正常照明亮度，但当深夜时因道路上行驶的车辆会相对较少，可以利用市电回路前端的降压装置来提供较低的电压以适当地降低灯具的照明亮度，以达到节能及延长灯具寿命的目的。然而，如欲以发光二极管照明装置来直接取代现有的高压钠灯，则发光二极管照明装置除了需使用现有的电源供应电路架构外，且因其无调光功能而无法达到节能的目的。
目前为达到调光的功能，发光二极管照明装置需要依靠一个调光控制信号来对发光二极管照明装置进行调光操作，因此发光二极管照明装置便需要额外的调光控制器，来控制发光二极管照明装置的电源供应器的输出电流与输出电压。如此一来，发光二极管照明装置便无法利用现有的电源供应电路架构，且增设调光控制器将会使整体的成本增加，且导致电路的设计复杂化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于发光二极管照明装置的电压感应式调光控制系统，其可利用现有路灯的电源供应电路架构而无需增加调光控制器即可实现调光功能，且可以较低成本及简单线路便达到节能与延长照明装置使用寿命的功效。
为达上述目的，本发明提供一种电压感应式调光控制系统，用以控制照明装置的亮度，该系统包含：电源电路，包含：电源转换器，用以电源驱动照明装置；输出电流感测器，连接至电源转换器的输出端，其侦测电源转换器的输出电流以产生侦测输出电流；输入电压感测器，连接至电源转换器的输入端，其侦测电源转换器的输入电压以产生侦测输入电压；以及反馈控制电路，连接至输出电流感测器、输入电压感测器及电源转换器的控制端，其根据侦测输出电流以及侦测输入电压，输出调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，以此调整电源转换器的输出电流。其中，反馈控制电路在当电源转换器的输入电压于第一电压范围内变化时，输出具有第一状态的调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，使得电源转换器的输出电流为第一定电流，而在反馈控制电路在当电源转换器的输入电压于第二电压范围内变化时，输出具有第二状态的调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，使得电源转换器的输出电流为第二定电流。
为达上述目的，本发明另提供一种电压感应式调光控制系统，用以控制照明装置的亮度，该系统包含：电源电路，包含：电源转换器，用以电源驱动照明装置；输入电压感测器，连接至电源转换器的输入端，其侦测电源转换器的输入电压以产生侦测输入电压；以及反馈控制电路，连接至电源转换器的输出端，以侦测电源转换器的输出电压以产生侦测输出电压，且反馈控制电路连接至输入电压感测器及电源转换器的控制端，其根据侦测输出电压以及侦测输入电压，输出调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，以此调整电源转换器的输出电压。其中反馈控制电路系在当电源转换器的输入电压于第一电压范围内变化时，输出具有第一状态的调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，使得电源转换器的输出电压为第一定电压，而在反馈控制电路系在当电源转换器的输入电压于第二电压范围内变化时，输出具有第二状态的调光控制信号以控制电源转换器的开关切换，使得电源转换器的输出电压为第二定电压。
为达上述目的，本发明再提供一种电压感应式调光控制系统，用以控制照明装置的亮度，该系统包含：电源电路，包含：电源转换器，用以电源驱动照明装置；以及反馈控制电路，连接至电源转换器的输出端及控制端，以侦测电源转换器的输出电压以产生反馈信号，并且输出反馈信号至电源转换器的该控制端；以及输入电压感测器，连接至电源转换器的输入端及控制端，其侦测电源转换器的输入电压以产生调光信号至电源转换器的控制端，使电源转换器的依据调光信号及反馈信号控制电源转换器的开关切换，以调整电源转换器的输出电压；其中当电源转换器的输入电压于第一电压范围内变化，电源转换器依据调光信号及反馈信号而输出输出电压为第一定电压，当电源转换器的输入电压于第二电压范围内变化，电源转换器依据调光信号及反馈信号而输出输出电压为第二定电压。
为达上述目的，本发明又提供一种电压感应式调光控制系统，用以控制照明装置的亮度，系统包含：电源电路，包含：电源转换器，用以电源驱动照明装置；输出电流感测器，连接至电源转换器的输出端，其侦测电源转换器的输出电流以产生侦测输出电流；以及反馈控制电路，连接至输出电流感测器及该电源转换器的控制端，其根据一侦测输出电流以产生反馈信号，并且输出反馈信号至电源转换器的控制端；以及输入电压感测器，连接至电源转换器的输入端及控制端，其侦测电源转换器的输入电压以产生调光信号至电源转换器的控制端，使电源转换器的依据调光信号及反馈信号控制电源转换器的开关切换，以调整电源转换器的输出电压；其中当电源转换器的输入电压于第一电压范围内变化，电源转换器系依据调光信号及反馈信号而输出输出电流为第一定电流，当电源转换器的输入电压于第二电压范围内变化，电源转换器依据调光信号及反馈信号而输出输出电流为第二定电压。
为达上述目的，本发明还提供一种电压感应式调光控制方法，用以控制照明装置的亮度，其中照明装置系由电源电路的电源转换器供电，控制方法包含下列步骤：(a)侦测电源转换器的输出电压或输出电流，以控制电源转换器的输出电压或输出电流维持于定电压或定电流；(b)侦测电源转换器所接收的输入电压的变化；以及(c)依据输入电压在不同的电压范围内变化时，输出不同的定电压的输出电压或不同的定电流的输出电流给照明装置。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的电压感应式调光控制系统的方块图。
图2为本发明另一较佳实施例的电压感应式调光控制系统的方块图。
图3为本发明又一较佳实施例的电压感应式调光控制系统的方块图。
图4为本发明再一较佳实施例的电压感应式调光控制系统的方块图。
图5为图4所示的电压感应式调光控制系统的一变化例。
图6为本发明较佳实施例的控制照明装置亮度的方法的流程图。
图7为图6所示的控制照明装置亮度的方法的另一流程图。
其中，附图标记说明如下：
调光控制系统：10
电源电路：100
电源转换器：120
反馈控制电路：140
输出电流感测器：160
输入电压感测器：180
电压解码器：190
输入交流电压：Vin
输出直流电压：Vout
输出直流电流：Iout
调光信号：Vdim
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上系当作说明之用，而非用以限制本发明。
图1显示本发明较佳实施例的电压感应式调光控制系统的方块图。如图所示，电压感应式调光控制系统10包含电源电路100，其中电源电路100包含电源转换器120、输出电流感测器160、输入电压感测器180及反馈控制电路140。电源转换器120将输入交流电压Vin转换成输出直流电压Vout与输出直流电流Iout，以驱动发光二极管照明装置(未图示)。输出电流感测器160连接于电源转换器120的输出端，用以侦测电源转换器120的输出电流的变化并且输出一侦测输出电流。输入电压感测器180连接于电源转换器120的输入端，用以侦测电源转换器120的输入电压的变化并且输出一侦测输入电压。其中，输入交流电压Vin的变化范围可为例如110-277Vac。反馈控制电路140连接至输入电压感测器180、输出电流感测器160及电源转换器120，其用于接收输出电流感测器160的侦测输出电流以及输入电压感测器180的侦测输入电压，并且根据侦测输出电流及侦测输入电压产生一调光控制信号，并且输出该调光控制信号至电源转换器120的控制端(未图示)，以此控制电源转换器120的开关切换以调整电源转换器120的输出电压或输出电流，以达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能。
根据本发明的构想，发光二极管为一种定电流驱动的发光元件，且输入交流电压Vin的来源一般为市电。为了让电源转换器120适合外部电压变化而能够承受来自市电的宽广电压范围，电源转换器120的输出则为定电流或定电压。并且，电源转换器120输出的定电流/定电压不会受输入交流电压Vin的变化而有影响。因此，电源转换器120可为一定电流的电源供应器，其输出一恒定输出电流来电源驱动发光二极管照明装置。在这种情形下，反馈控制电路140设定为在侦测输入电压在第一电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以让电源转换器120的输出电流为第一定电流；而在侦测输入电压在第二电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电流为第二定电流。举例来说，当输入交流电压Vin在例如110-180Vac的第一电压范围内变化时，反馈控制电路140会根据所接收的侦测输入电压产生一个状态为低的调光控制信号，并且输出这个状态为低的调光控制信号至电源转换器120的控制端，以使电源转换器120输出第一定电流且不对发光二极管照明装置进行调光控制。当输入交流电压Vin在例如180-277Vac的第二电压范围内变化时，反馈控制电路140会根据所接收的侦测输入电压产生一个状态为高的调光控制信号，并且输出这个状态为高的调光控制信号至电源转换器120的控制端，以使电源转换器120输出第二定电流且对发光二极管照明装置进行调光控制。
图2显示本发明另一较佳实施例的电压感应式调光控制系统的方块图。本发明另外一种可行的实施例为电源转换器120可为一定电压的电源供应器，其输出一恒定输出电压来电源驱动发光二极管照明装置。于此实施例中，电压感应式调光控制系统10包含电源电路100，其中该电源电路100包含电源转换器120、输入电压感测器180及反馈控制电路140。电源转换器120将输入交流电压Vin转换成输出直流电压Vout与输出直流电流Iout，以驱动发光二极管照明装置(未图示)。输入电压感测器180连接于电源转换器120的输入端，用以侦测电源转换器120的输入电压的变化并且输出一侦测输入电压。其中，输入交流电压Vin的变化范围可为例如110-277Vac。反馈控制电路140连接至电源转换器120的输出端，以侦测电源转换器120的输出电压并产生一侦测输出电压。反馈控制电路140还连接至输入电压感测器180及电源转换器120的一控制端(未图示)，其根据侦测输出电压及侦测输入电压产生一调光控制信号，并且输出该调光控制信号至电源转换器120的控制端，以此控制电源转换器120的开关切换以调整电源转换器120的输出电压或输出电流，以达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能。
反馈控制电路140设定为在侦测输入电压在第一电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电压为第一定电压；而在侦测输入电压在第二电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电压为第二定电压。举例来说，当输入交流电压Vin在110-180Vac的第一电压范围内变化时，反馈控制电路140会根据所接收的侦测输入电压产生一个状态为低的调光控制信号，并且输出这个状态为低的调光控制信号至电源转换器120的控制端，以使电源转换器120输出第一定电压且不对发光二极管照明装置进行调光控制。当输入交流电压Vin在180-277Vac的第二电压范围内变化时，反馈控制电路140会根据所接收的侦测输入电压产生一个状态为高的调光控制信号，并且输出这个状态为高的调光控制信号至电源转换器120的控制端，以使电源转换器120输出第二定电压且对发光二极管照明装置进行调光控制。
于一些实施例中，如图3所示，电压感应式调光控制系统10的输入电压感测器180还可以包含一电压解码器(voltage decoder)190，其用于对输入电压在第一电压范围以及第二电压范围两者间的变动次数进行解码，以当该输入电压在第一电压范围以及第二电压范围两者问的变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出对应的侦测输入电压至反馈控制电路140，使反馈控制电路140输出对应的调光控制信号至电源转换器120的控制端，以此控制电源转换器120的开关切换以调整电源转换器120的输出电压或输出电流，以达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能。通过电压解码器190的设置，可避免电压感应式调光控制系统10因为输入电压的浮动变化而产生误动作。
反馈控制电路140根据该控制信号判断当在侦测输入电压在第一电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电流为第一定电流；而在侦测输入电压在第二电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电流为第二定电流。或者，反馈控制电路140根据该控制信号判断当在侦测输入电压在第一电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电压为第一定电压；而在侦测输入电压在第二电压范围内变化时，控制电源转换器120的开关切换以使电源转换器120的输出电压为第二定电压。
当然，电压感应式调光控制系统内的电路的连接关系及作动方式并不局限于如图2所示，于一些实施例中，如图4所示，电压感测器180也可由电源电路100内独立出来，而与电源电路100构成电压感应式调光控制系统10，其中输入电压感测器180与电源转换器120的输入端以及电源转换器120的控制端电连接，用以侦测电源转换器120的输入电压的变化并且输出一调光信号Vdim至电源转换器120的控制端，此外，反馈控制电路140则仅与电源转换器120的输出端及一控制端连接，其根据侦测电源转换器120输出电压产生一反馈信号，并且输出该反馈信号至电源转换器120的控制端，如此一来，电源转换器120的控制器便依据该调光信号Vdim及该反馈信号而控制电源转换器120的开关切换，以此调整电源转换器120的输出电压，以达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能，此外，当调光信号Vdim反应输入电压在第一电压范围内变化时，电源转换器120通过控制开关切换而使电源转换器120的输出电压为第一定电压；而当调光信号Vdim输入电压在第二电压范围内变化时，电源转换器120通过控制开关切换以使电源转换器120的输出电流为第二定电压，如此一来，便维持电源转换器120的输出为定电压。当然上述实施例也可如图1所示增加输出电流感测器160，以此来达成电源转换器120的输出为定电流，于此不再赘述。于上述实施例中，调光信号Vdim的电压值可为但不限于设定于0～10V变动，此外，也可为但不限于为一脉冲宽度调变信号。
于其他实施例中，图4所示的电源电路100也可包含如图1所示的输出电流感测器160，也即如图5所示，电流感测器160连接于电源转换器120的输出端及反馈控制电路140，用以侦测电源转换器120的输出电流的变化并且输出一侦测输出电流，使反馈控制电路140依据该侦测输出电流而产生一反馈信号，并且输出该反馈信号至电源转换器120的控制端，如此一来，电源转换器120的控制器便依据该调光信号Vdim及该反馈信号而控制电源转换器120的开关切换，以此调整电源转换器120的输出电流，以达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能，此外，当调光信号Vdim反应输入电压在第一电压范围内变化时，电源转换器120通过控制开关切换而使电源转换器120的输出电流为第一定电流；而当调光信号Vdim输入电压在第二电压范围内变化时，电源转换器120通过控制开关切换以使电源转换器120的输出电流为第二定电流。
以下将以图6并配合图1-5来示范性地说明本发明用来控制照明装置的亮度的方法，如图6所示，首先，执行步骤S1，即利用反馈控制电路140来侦测电源转换器120的输出电流或是输出电压，以此控制电源转换器120的运作，使电源转换器120的输出电流或是输出电压维持于定电流或定电压，接着，执行步骤S2，即通过输入电压感测器180侦测电源转换器120所接收的输入电压的变化，最后执行步骤S3，即依据输入电压在不同的电压范围内变化时，输出不同的定电压的输出电压或不同的定电流的输出电流给照明装置。
当然，于其他实施例中，如图7所示，于步骤S3中，还可利用例如图3所示的电压解码器190而将输入电压在不同的电压范围内变动次数进行解码，以当输入电压在不同的电压范围内变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出不同的定电压的输出电压或不同的定电流的输出电流给照明装置。
综合上述，本发明提出一种电压感应式调光控制系统及其控制方法，用以控制发光二极管照明装置的亮度。本发明的电压感应式调光控制系统可以让发光二极管照明装置的电源供应器的输入交流电压在不同的电压范围内变化时，输出不同的定电压或定电流给发光二极管照明装置，以此控制发光二极管照明装置的亮度而达到调整发光二极管照明装置的亮度的功能。因此，本发明的电压感应式调光控制系统可利用现有路灯的电源供应电路架构而无需增加调光控制器即可实现调光功能，且可以较低成本及简单线路便达到节能与延长照明装置使用寿命的功效。
本发明可由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (10)

1.一种电压感应式调光控制系统，用以控制一照明装置的亮度，其特征在于，该系统包含：
一电源电路，包含：
一电源转换器，用以电源驱动该照明装置；
一输出电流感测器，连接至该电源转换器的一输出端，其侦测该电源转换器的输出电流以产生一侦测输出电流；
一输入电压感测器，连接至该电源转换器的一输入端，其侦测该电源转换器的输入电压以产生一侦测输入电压；以及
一反馈控制电路，连接至该输出电流感测器、该输入电压感测器及该电源转换器的一控制端，其根据该侦测输出电流以及该侦测输入电压，输出一调光控制信号以控制该电源转换器的开关切换，以此调整该电源转换器的输出电流；
其中该反馈控制电路在当该电源转换器的该输入电压于一第一电压范围内变化时，输出具有一第一状态的该调光控制信号以控制该电源转换器的开关切换，使得该电源转换器的该输出电流为一第一定电流，而在该反馈控制电路在当该电源转换器的该输入电压于一第二电压范围内变化时，输出具有一第二状态的该调光控制信号以控制该电源转换器的开关切换，使得该电源转换器的该输出电流为一第二定电流。
2.如权利要求1所述的电压感应式调光控制系统，其特征在于，该输入电压感测器还包含一电压解码器，以对输入电压在该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数解码，并当输入电压于该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出对应的该侦测输入电压。
3.一种电压感应式调光控制系统，用以控制一照明装置的亮度，其特征在于，该系统包含：
一电源电路，包含：
一电源转换器，用以电源驱动该照明装置；
一输入电压感测器，连接至该电源转换器的一输入端，其侦测该电源转换器的输入电压以产生一侦测输入电压；以及
一反馈控制电路，连接至该电源转换器的一输出端，以侦测该电源转换器的输出电压以产生一侦测输出电压，且该反馈控制电路连接至该输入电压感测器及该电源转换器的一控制端，其根据该侦测输出电压以及该侦测输入电压，输出一调光控制信号以控制该电源转换器的开关切换，以此调整该电源转换器的输出电压；
其中该反馈控制电路在当该电源转换器的该输入电压于一第一电压范围内变化时，输出具有一第一状态的该调光控制信号以控制该电源转换器的开关切换，使得该电源转换器的该输出电压为一第一定电压，而在该反馈控制电路在当该电源转换器的该输入电压于一第二电压范围内变化时，输出具有一第二状态的该调光控制信号以控制该电源转换器的开关切换，使得该电源转换器的该输出电压为一第二定电压。
4.如权利要求3所述的电压感应式调光控制系统，其特征在于，该输入电压感测器还包含一电压解码器，以对输入电压在该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数解码，并当输入电压于该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出对应的该侦测输入电压。
5.一种电压感应式调光控制系统，用以控制一照明装置的亮度，其特征在于，该系统包含：
一电源电路，包含：
一电源转换器，用以电源驱动该照明装置；以及
一反馈控制电路，连接至该电源转换器的一输出端及一控制端，以侦测该电源转换器的输出电压以产生一反馈信号，并且输出该反馈信号至该电源转换器的该控制端；以及
一输入电压感测器，连接至该电源转换器的一输入端及该控制端，其侦测该电源转换器的输入电压以产生一调光信号至该电源转换器的该控制端，使该电源转换器的依据该调光信号及该反馈信号控制该电源转换器的开关切换，以调整该电源转换器的输出电压；
其中当该电源转换器的该输入电压于一第一电压范围内变化，该电源转换器依据该调光信号及该反馈信号而输出该输出电压为一第一定电压，当该电源转换器的该输入电压于一第二电压范围内变化，该电源转换器依据该调光信号及该反馈信号而输出该输出电压为一第二定电压。
6.如权利要求5所述的电压感应式调光控制系统，其特征在于，该输入电压感测器还包含一电压解码器，以对输入电压在该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数解码，并当输入电压于该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出对应的该调光信号。
7.一种电压感应式调光控制系统，用以控制一照明装置的亮度，其特征在于，该系统包含：
一电源电路，包含：
一电源转换器，用以电源驱动该照明装置；
一输出电流感测器，连接至该电源转换器的一输出端，其侦测该电源转换器的一输出电流以产生一侦测输出电流；以及
一反馈控制电路，连接至该输出电流感测器及该电源转换器的一控制端，其根据该侦测输出电流以产生一反馈信号，并且输出该反馈信号至该电源转换器的该控制端；以及
一输入电压感测器，连接至该电源转换器的一输入端及该控制端，其侦测该电源转换器的输入电压以产生一调光信号至该电源转换器的该控制端，使该电源转换器依据该调光信号及该反馈信号控制该电源转换器的开关切换，以调整该电源转换器的输出电压；
其中当该电源转换器的该输入电压于一第一电压范围内变化，该电源转换器依据该调光信号及该反馈信号而输出该输出电流为一第一定电流，当该电源转换器的该输入电压于一第二电压范围内变化，该电源转换器依据该调光信号及该反馈信号而输出该输出电流为一第二定电压。
8.如权利要求7所述的电压感应式调光控制系统，其特征在于，该输入电压感测器还包含一电压解码器，以对输入电压在该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数解码，并当输入电压于该第一电压范围以及该第二电压范围两者间的变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出对应的该调光信号。
9.一种电压感应式调光控制方法，用以控制一照明装置的亮度，其特征在于，该照明装置由一电源电路的一电源转换器供电，该方法包含下列步骤：
(a)侦测该电源转换器的输出电压或输出电流，以控制电源转换器的输出电压或输出电流维持于定电压或定电流；
(b)侦测该电源转换器所接收的输入电压的变化；以及
(c)依据输入电压在不同的电压范围内变化时，输出不同的定电压的输出电压或不同的定电流的输出电流给该照明装置。
10.如权利要求9所述的电压感应式调光控制方法，其特征在于，于步骤(c)中，还将输入电压在不同的电压范围内变动次数进行解码，以当输入电压在不同的电压范围内变动次数于一设定时间内达到一特定次数时，输出不同的定电压的输出电压或不同的定电流的输出电流给该照明装置。
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