CN103298193A - 通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在串联的照明开关处通过修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其包含有一可编码的调光模块及一受调光模块编码控制的光源模块，该调光模块依受使用者设定其亮度及定址数值，令一交流硅控器输出不同的电源截波至光源模块解码，藉以控制数个照明装置的亮度，其中该电源截波仅针对该交流电源里多数个循环时间中单一个循环时间内修剪部分波形，藉使控制模块依此部分波形解码，达到调整照明装置亮度的效果。由于非常态性修剪部分波形，即可解决传统功率因子不当恶化的问题。

Description

通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置

技术领域

本发明涉及一种调光装置，尤指一种通过修剪极少数且局部的电源波形，据以视为调光信号的照明调光装置。

背景技术

近年来，因地球各处发生多起重大的天然灾害，且多数是因极端气候所造成，又随着地球资源慢慢耗尽的状况下，各国环保团体无不因此呼吁节约能源，且许多国家也因此相继提出相对应的政策或方法。

节约电能的重要方法之一，因现今人民的生活中，有许多电子产品需使用电源，其中电灯在日常生活中是最为常见的电子产品之一，然近年来，国人为因应节约电能，纷纷开始通过发光二极管(LED)照明装置取代过去传统较为耗电的灯管或灯泡等照明装置，以响应政府的政策。

又现有许多场合中，运用调光器进行亮度调整，更是普遍受到消费者及公共场所需要的配备，现有可调整亮度的技术中，请参阅图9，其包含有一双向导通元件DIAC、一交流硅控器TRIAC、一可变电阻VR1，其中通过可变电阻VR1与相关的电阻电容所形成的延迟时间，藉以驱动并改变双向导通元件DIAC导通的时间，与进一步控制该交流硅控器TRIAC延迟导通，因此分别通过上述双向导通元件DIAC及交流硅控器TRIAC的导通后，可改变该正弦波的交流电源波形使形成为一截波(波形被切割)的形式。

上述调光方式主要是通过双向导通元件DIAC及交流硅控器TRIAC调整其输出波形的型态，如导通时间愈短，其所输出的电源截波则被截掉的愈多，如此一来可使驱动器90输出的平均能量下降，连接在上面的照明装置91就亮度愈暗，反之亦然，该截波被截掉的波形愈少，则驱动器90输出的平均能量愈高，则照明灯的亮度愈亮。

然前述调光方式是沿用传统调光器达成，无论对于电阻性的灯泡而言，或对于具容抗及感抗的主动照明如LED灯而论，电源波形的截波变化，会导致功率因子(Power Factor)极度恶化，能源运用率显然不佳。鉴于上述问题，如何在不改变既有的室内配线下仍能维持良好的功率因子，实有必要进一步检讨，并谋求可行的解决方案。

此外传统装置由于使用模拟处理，只能通过可变电阻输入调光，不能使用更先进的人机接口，或远程操控调光。对多单元照明系统也无法有效要求个别单元做个别调光。这些都是新世代智能照明的诉求，也应谋求可行方案。

发明内容

鉴于前述现有技术的缺点，本发明主要目的是提供一种通过改变极少数且局部的电源波形即可进行照明装置调光，藉此维持电源的功率因子，且可减少虚功的消耗与节省电能。

为达成上述目的所采取的技术手段是令前述调整照明装置的调光装置包含有：

一调光模块，设有一编码器及一受控于编码器的交流硅控器；

一个以上的光源模块，内设有一解码器、一受控于解码器的驱动器及一受控于驱动器的发光单元；

依照上述构造所构成的照明装置的调光装置，主要通过交流电源输入至调光模块，使用者通过调整调光模块的人机接口，以达到设定调光模块的亮度及定址值，藉此令调光模块的编码器输出一对应的调整信号，改变该交流硅控器的导通时间，使调光模块输出一局部修剪的电源截波波形。光源模块内的解码器取得电源截波波形后，输出一对应的解码信号至驱动器，使驱动器可藉此驱动对应的发光单元发出对应的亮度；而本发明的重点在于：该电源截波仅对于交流电源于多数个循环时间中的单一循环时间内有所变化，意即非属传统连续切割的截波调光方式，而为一种常态维持交流电源的原始波形，而设定亮度瞬间尽量不破坏电源波的做法，藉此避免功率因子恶化。并且可通过原室内配线施行，安装及施工方式与传统方式完全相同，更换或加装更属简便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明的一架构图。

图2为本发明的调光模块详细架构图。

图3为本发明的光源模块详细架构图。

图4A为本发明的市电波形示意图。

图4B为本发明的驱动方波波形示意图。

图4C为本发明的电源截波波形示意图。

图5为本发明之数据码详细意义图。

图6为本发明的多个调光模块搭配多个光源模块式意图。

图7A为本发明的市电波形示意图。

图7B为本发明的另一实施例驱动方波波形示意图。

图7C为本发明的另一实施例电源截波波形示意图。

图8为本发明的又一实施例电源截波的波形示意图。

图9为现有技术中调光电路架构图。

附图标号：

10 调光模块                11 整流器

12 稳压器                  13 转换器

14 量化器                  15 滤波器

16 编码器                  17 波形产生器

18 交流硅控器              19 零电位检测器

20 光源模块                21 整流器

22 模拟数字转换器          23 滤波器

24 解码器                  25 脉波宽度调整器

26 驱动器                  27 发光单元

28 数字锁相单元

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

关于本发明的一实施例中，请参阅图1，其包含有一设置在墙面开关面板处的调光模块10及一与调光模块串联并设于天花板的光源模块20(例如：LED灯)，其中：

该调光模块10(如图2所示)在本实施例中包含有一整流器11、一稳压器12、一转换器13、一量化器14、一滤波器15、一编码器16、一波形产生器17、一交流硅控器18及一零电位检测器19；

该整流器11两端连在原本墙面开关两线间，其取得市电交流电(如图4A)，以输出一直流涟波至稳压器12，藉以通过稳压器12输出一稳定的直流电压至转换器13，该转换器13受控于二可变电阻VR1、VR2以输出一相对应的转换信号至下一级的量化器14，另该可变电阻VR1、VR2与前述开关面板上的调整装置连动，故使用者通过该开关面板可调整可变电阻VR1、VR2以控制转换器的转换信号；该量化器14输出一与依前述转换信号相对应的量化信号至滤波器15，以通过滤波器15将前述量化信号的噪声滤除后以输出至该编码器16，此时编码器16取得前述量化信号后，依内建的数据库输出一相对应的编码信号至波形产生器17，则波形产生器17可因此输出一相对应的驱动方波至交流硅控器18，藉以控制交流硅控器18的延迟导通时间，依此方式可将输入端的市电的波形产生变形，进而可输出一对应编码信号的电源截波。

该光源模块20(如图3所示)在本实施例中，依序串联有一整流器21、一模拟数字转换器22、一滤波器23、一解码器24、一脉波宽度调整器25、一驱动器26及一发光单元27，另在模拟数字转换器22及解码器24之间另设有一数字锁相单元28；

上述光源模块20的整流器21取得该电源截波后，通过模拟数字转换器22及滤波器23转换为数字信号并滤除噪声后，再送入至解码器24进行解码，此解码器24可依电源截波的高电位或低电位而分别通过解码为“1”或“0”，藉此将定义为具有开始码、定址码、数据码及同位检查码的电源截波(如图4C)输出一对应的解码信号至脉波宽度调整器25，使脉波宽度调整器25输出对应的解码方波至驱动器26，另该数字锁相单元28输入该经由模拟数字转换器22转换后的数字信号，藉此供解码器24同步之用。

上述图2的调光模块10中，该整流器11的输出端并连接到零电位检测器19，藉以输出提供编码器16与交流电源同步信息。此外该稳压器12亦提供调光模块所需电源。又使用者通过设定该转换器13的人机接口(例如可变电阻VR1/VR2产生的电位信号，或其他接口设备的信号)送到量化器14。

依照上述构造所构成的调光装置，主要是通过使用者转动调光模块10的转换器13(例如可变电阻VR1/VR2，藉可变电阻VR1/VR2电阻变化输出相对电压)，经由量化器14转为数字，令编码器16对应至内建的数据库，使编码器16输出端得以输出编码信号(图4B)进而控制该交流硅控器18输出该电源截波(图4C)，因此该光源模块20接收该电源截波后，经由该解码器24解码以输出该解码信号至脉波宽度调整器25，使脉波宽度调整器25得以输出对应的方波至驱动器26及发光单元27，达到调整照明装置的亮度，其中请参阅图5所示，该照明装置的亮度是其数据码而决定，在本实施例中，此调光装置具可调控出32种亮度，当有多数个调光模块10分别通过室内配线与多数光源模块20直接并联连接(如图6所示)时，如前述各调光模块10的量化器可被设定不同的定址码(ID)，而仅对相应ID的光源模块20作用，意即单一调光模块10可同时控制具有相同ID的光源模块20，故若有多数个调光模块10，即可分别控制其所对应ID的光源模块20，可达分组或群组化的效果，尤具变化性；如此一来，通过该电源截波仅对于交流电源于多数个循环时间中的单一循环时间内有所变化，意即非属传统连续切割的截波调光方式，而尽量维持交流电源的原始波形，故在约呈不破坏电源波形情况下，藉此避免功率因子恶化，且可通过原配线模式下即可达到调整照明装置亮度的目的。

关于本发明的另一实施例，此实施例不同之处为电源截波形成的态样，请参阅图7A-图7C，其交流电源信号(如图7A所示)经由调光模块10后输出的驱动方波(如图7B所示)可控制该交流硅控器18使其全导通或部分导通，意即该交流硅控器18通过导通时间的长短可输出完整波形或波形被截断的态样，其中该完整波形在光源模块20的解码器24可解释为“1”的信号(如图7C所示)，而不完整波形的则被解释为“0”的信号，此截断的波形较前一实施例为少，故可更维持更高的功率因子，进一步降低功率损耗。

本发明的又一实施例，请参阅图8，使该电源截波的波形区分为多种相位角度，而不同的相位角度则分别解读为不同的数据码，如当波形被截一半时，视为全亮的百分之五十，又如波形仅被截掉八分之一相位时，亮度调整为全亮度的八分之七，如此一来，通过仅修正单一波形的相位角度，达到调整亮度的目的，其中因仅截掉单一波形的相位，意即被截掉的能量较前述两实施例更少，功率因子得以更为接近原始状态，且此方式可因被截掉的能量变少。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，其是由一调光模块及与之连接的光源模块所构成，其中：

所述调光模块包含有：

一转换器，可接受外部各类接口输入信号，可将人或仪器调光及定址的要求转为电信号输出；

一量化器，可转换输入信号成亮度及定址数值；

一编码器，接收亮度及定址值，转换成局部截波型态的编码信号；

一交流硅控器，受控于所述编码信号，并依其编码信号而决定其导通时间，使输出一种在多数周期中仅改变单一周期中的局部的半波，形成具有亮度编码的电源截波；

所述光源模块包含有：

一解码器，取得所述电源截波，并依电源截波所代表的编码信号进行解码，输出一代表亮度值的驱动及定址信号；

一驱动器，与所述解码器输出端连接，受控于解码信号，并依定址信号决定对应的驱动信号；

一发光单元，与所述驱动器连接，依所述驱动信号，送出对应的亮度。

2.如权利要求1所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述量化器的输入端接收转换器输出的电信号，转换为数字信号并输出；

所述调光模块进一步设有一波形产生器，将编码器输出转成触发或开关电压波形，用以驱动交流硅控器导通电源波形。

3.如权利要求2所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述调光模块又进一步包含有一整流器及一稳压器；

所述整流器、光源模块与室内电源串联，所述整流器输出为一直流涟波；所述稳压器与整流器一输出端连接，藉以取得所述的直流涟波，另稳压器的输出提供调光模块工作的稳定电源。

4.如权利要求1或3所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述调光模块又更进一步包含有一滤波器及一零电位检测器；

所述滤波器设于亮度及定址量化器及编码器之间，以供滤除噪声之用；

所述零电位检测器设于所述整流器及编码器之间，藉以同步室内电源信号之用。

5.如权利要求1所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述光源模块进一步设有一模拟数字转换器及一脉波宽度调整器；

所述模拟数字转换器的输入端接收所述电源截波，藉以将输入信号转为数字型态至所述解码器；

所述脉波宽度调整器的输入端与所述解码器输出端连接，且其输出端输出至所述驱动器。

6.如权利要求5所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述光源模块模块又进一步包含有一整流器；

所述整流器的输入端接收所述电源截波，藉以将电源截波转为直流涟波状态。

7.如权利要求6所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述光源模块更进一步包含有一滤波器及一数字锁相单元；

所述滤波器设于模拟数字转换器及解码器之间，以供滤除噪声之用；

所述数字锁相单元设于所述模拟数字转换器及所述解码器之间，藉以同步信号之用。

8.如权利要求1所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述代表编码信号的电源截波包含有一开始码、一定址码、一数据码及一同位检查码，接收所述电源截波的各光源模块可设定在不同的定址码，仅受控于相应定址码的调光模块。

9.如权利要求1所述的通过串联开关修剪电源波形进行编解码的照明调光装置，其特征在于，所述电源截波的局部半波型态为：直接去除半波、切割半波或改变相角的半波。

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