CN107710101B - 调光器系统 - Google Patents

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Abstract

调光系统具有并行调光器，这些调光器均具有用户接口和调光器电路，并且与负载和交流电电源串联连接。调光器电路中的交流电开关切换到达处于某一导通角的所述负载的交流电，所述交流电在接通状态下被传导并且在关断状态下不被传导；控制器基于用户控制信号确定所述导通角以控制每个半周期处的接通，从而控制接通和关断状态的切换；控制器检测所述交流电的过零点，并且通过基于所述交流电的过零点检测导通角的变化来跟踪导通角。如果启动调光器的所述控制器基于用户信号确定新导通角，则该控制器使用所述新导通角。响应于所述新角度，除了所述启动调光器之外的每个调光器的所述控制器检测所述负载的所述导通角的变化，并且除了所述启动调光器之外的每个调光器的所述控制器采用该角度。

Description

调光器系统
相关申请
本申请要求2015年6月9日提交的第2015902150号澳大利亚临时专利申请的优先权，此临时专利申请的内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于控制到达负载的交流电电力的调光器系统。具体地说但不仅限于，本发明涉及一种用于控制诸如LED光源的驱动器之类的负载并且包括多个多路调光器的调光器系统。
背景技术
调光器通常包括调光器电路和用户接口(例如旋钮)，以便控制到达诸如光源之类的负载的电力，具体地说交流电(AC)电源电力。在调光器的一个现有示例中，可以使用相控调光器对光源进行调光，由此通过改变在交流电周期内将负载连接到主电源的开关导通的时间量(例如改变占空比)，控制提供给负载的电力。具体地说，在该示例中，在交流电的每个半周期内接通和关断到达负载的交流电电力，并且通过每个半周期的接通时间量与关断时间之比来提供负载的调光量。
相控调光器电路通常作为后沿或前沿调光器电路工作，并且这两个电路适合于不同的应用。在前沿电路中，在每个半周期的开始处关断电力。在后沿电路中，在每个半周期的稍后时间(例如在每个半周期结束时)关断电力。前沿调光器电路通常更适合于控制到达感性负载的电力，这些感性负载例如包括小型风扇电动机和铁芯低压照明变压器。另一方面，后沿调光器电路通常更适合于控制到达容性负载的电力，这些容性负载例如包括用于发光二极管(LED)灯的驱动器。
在某些应用中，采用针对一个调光器包括多个用户接口的调光器系统来控制负载。例如，在具有多个入口的房间中，每个入口处的多个用户接口与中央调光器通信以便控制负载，比如说房间的LED光源。具有多个输入的调光器系统的现有示例包括以下调光器系统的变体：该调光器系统具有控制光源的一个中央主调光器和多个从调光器输入。更具体地说，中央主调光器是相控调光器，并且多个从调光器输入简单地经由某种类型的通信手段远程控制中央调光器。但是，在这些现有示例中，中央调光器针对从调光器输入与主调光器之间的额外信令需要一个额外输入。该额外输入例如可以是用于发送/接收RF调光器控制信号的射频(RF)输入、或者是用于通过特低压总线控制系统发送/接收调光器控制信号的特低压电线输入。
发明内容
因此，在本发明的一个方面，提供一种用于控制负载的调光系统，所述调光系统包括：多个调光器，其与所述负载和交流电(AC)电源串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，其中所述多个调光器中的每一者具有用户接口和用于控制到达所述负载的交流电的调光器电路，并且其中所述调光器电路包括：交流电开关，其用于切换到达处于一导通角的所述负载的所述交流电以便控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；以及控制器，其被配置为：至少基于来自所述用户接口的指示所述负载的所述导通角的用户控制信号，确定所述负载的所述导通角以控制所述交流电电源的每个半周期处的接通，从而控制所述交流电开关的所述接通和关断状态的切换；检测到达所述负载的所述交流电的过零点；以及通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角，以及其中如果所述多个调光器中的启动调光器的所述控制器基于所述用户控制信号确定所述负载的新导通角，则所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器使用所述新导通角，响应于所述新导通角，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测所述负载的所述导通角的变化，以及除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器采用所述新导通角。
除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者因此将对所述负载的控制让与所述调光器中的所述启动调光器，以便提供对所述负载的多路控制。优选地，所述调光器都是前沿相控调光器，或者都是后沿相控调光器。更优选地，所述调光器双线相控调光器。例如，所述调光器系统包括用于控制到达发光二极管(LED)灯的驱动器的电力的多个后沿相控调光器。
在一个实施例中，所述调光器电路包括实现所述控制器的微处理器。在另一个实施例中，所述控制器包括以下至少一者：导通角控制电路，其被配置为跟踪所述负载的所述导通角；计时控制电路，其被配置为确定所述负载的所述导通角；以及过零点检测电路，其被配置为检测到达所述负载的所述交流电的过零点。但是，所属技术领域的技术人员将认识到，所述调光器电路可以具有由微处理器或模拟电路实现的这些电路的任何组合。在任何情况下，所述控制器、或者这些电路的组合被配置为使用到达所述负载的所述交流电的过零点，确定指示所述交流电被传导到所述负载的传导周期、以及指示所述交流电未被传导到所述负载的非传导周期。所述控制器还可以被进一步配置为通过基于到达所述负载的所述交流电的所述传导周期和所述非传导周期检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角。此外，所述控制器可以被进一步配置为确定所述负载的所述导通角，以便除了接通之外，还控制所述交流电电源的每个半周期处的关断。
在所使用的调光器系统的一个实施例中，所述启动调光器接收用户的用于降低LED灯的亮度的输入。在该实施例中，所述用户控制信号是斜坡下降命令，所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器将调光器控制信号提供给除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者。优选地，在所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器采用所述新导通角之前，在指定信令周期内持续提供所述调光器控制信号。在一个实施例中，所述调光器控制信号包括持续所述指定信令周期的所述负载的所述导通角的瞬时增大。在另一个实施例中，所述调光器控制信号包括要由处于非传导周期中的非启动调光器在所述指定信令周期内持续接收的信息。
在其中所述控制器包括所述计时控制、过零点检测和导通角控制电路，并且所述调光器控制信号是所述负载的所述导通角的瞬间增大的一个实施例中，所述多个调光器中的所述启动调光器的所述计时控制电路将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小，并且在采用所述新导通角之前，所述调光器中的所述启动调光器的所述导通角控制电路持续在所述指定信令周期内瞬间增大所述负载的所述导通角。除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述导通角控制电路然后检测所述导通角的瞬间增大，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述计时控制电路关断所述交流电开关，直到所述导通角控制电路基于所述交流电的所述传导周期和所述非传导周期，确定由所述调光器中的所述启动调光器导致的所述新导通角，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述计时控制电路针对相应交流电开关采用所述新导通角。
在所使用的调光器系统的另一个实施例中，所述启动调光器接收用户的用于增加LED灯的亮度的输入。在该实施例中，所述用户控制信号是斜坡上升命令，所述多个调光器中的所述启动调光器的所述计时控制电路将所述负载的所述新导通角确定为导通角增大，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述导通角控制电路单调增大所述负载的所述导通角，直到达到所述新导通角。除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述导通角控制电路然后检测所述导通角的增大，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述计时控制电路采用所述新导通角。在该实施例中，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述导通角控制电路使相应交流电开关的所述导通角呈斜坡上升，直到基本达到所述新导通角。所属技术领域的技术人员将认识到，基本达到所述新导通角是在预定裕度(例如半周期的1-2％)内达到所述新导通角。
还将认识到，所述调光器中的每一者都具有调光器导通角，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述导通角控制电路使相应交流电开关的所述调光器导通角呈斜坡上升，直到基本达到所述负载的所述新导通角。备选地，当所述负载的所述新导通角是导通角减小时，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述导通角控制电路从所述关断状态起使相应交流电开关的所述调光器导通角呈斜坡上升，直到基本达到所述负载的所述新导通角。
在所使用的调光器系统的另一个实施例中，所述启动调光器接收用户的用于关断LED灯的输入。在该实施例中，所述用户控制信号是关断调光器命令，所述多个调光器中的所述启动调光器的所述计时控制电路将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小到零，并且在采用为零的所述新导通角之前，所述调光器中的所述启动调光器的所述导通角控制电路持续在所述指定信令周期内瞬间增大所述导通角。
优选地，所述指定信令在30毫秒与300毫秒之间(例如100毫秒)。所属技术领域的技术人员将认识到，所述指定信令周期的下限由所述调光器电路的抗扰度考虑因素来确定，并且所述指定信令周期的上限由例如 LED灯的调光器的用户响应时间可接受性来确定。还将认识到，所述上限由LED灯的用户是否可感知亮度的增加并且是否被认为不需要来确定。
在其中所述调光器中的所述启动调光器的所述导通角处于最大导通角并且所述新导通角减小的一个实施例中，在采用所述负载的所述新导通角之前，所述调光器中的所述启动调光器的所述导通角控制电路持续在所述指定信令周期内瞬间增大所述负载的所述导通角以使所述导通角超过所述调光器中的所述启动调光器的所述最大导通角。
在调光器电路的一个实施例中，所述计时控制电路进一步包括：开关电路，其用于通过在所述接通状态下将电力传导到所述负载并且在所述关断状态下不将电力传导到所述负载来控制将所述交流电传送到所述负载；以及开关控制电路，其用于控制所述开关电路在所述交流电的每个周期的接通和关断，以便控制所述开关电路的所述接通和关断状态的切换。此外，所述调光电路进一步包括整流器，其用于在所述非传导周期中对所述交流电进行整流，以便生成要提供给所述调光器电路的经整流调光器电压。
在本发明的另一个方面，提供一种控制负载的方法，所述负载与交流电(AC)电源和用于控制到达所述负载的交流电的多个调光器串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，所述方法包括：接收来自所述多个调光器中的启动调光器的旨在将所述负载的导通角改变为新导通角的用户控制信号；基于所述用户控制信号确定所述负载的所述新导通角以便控制所述交流电电源的每个半周期处的接通；切换到达处于所述新导通角的所述负载的所述交流电以便在所述多个调光器中的所述启动调光器处控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；检测到达所述负载的所述交流电的过零点；响应于所述新导通角，在除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者处，通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角；以及在除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者处采用所述新导通角。
在本发明的另一个方面，提供一种用于控制负载的调光系统，所述调光系统包括：多个调光器，其与所述负载和交流电(AC)电源串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，其中所述多个调光器中的每一者具有用户接口和用于控制到达所述负载的交流电的调光器电路，并且其中所述调光器电路包括：交流电开关，其用于切换到达处于一导通角的所述负载的所述交流电以便控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；以及控制器，其被配置为：至少基于来自所述用户接口的指示所述负载的所述导通角的用户控制信号，确定所述负载的所述导通角以控制所述交流电电源的每个半周期处的接通，从而控制所述交流电开关的所述接通和关断状态的切换；检测到达所述负载的所述交流电的过零点；以及通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角，以及其中如果所述多个调光器中的启动调光器的所述控制器基于所述用户控制信号确定所述负载的新导通角，则所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器使用所述新导通角，响应于所述新导通角，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测所述负载的所述导通角的变化，以及除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器关断相应交流电开关。
在该方面，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者还通过关断，将对所述负载的控制让与所述调光器中的所述启动调光器以便提供对所述负载的多路控制。在这两个方面，为了接通所述多个调光器中的一个调光器，从所述用户接口接收接通命令。备选地，响应于所述新导通角例如大于10％，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述导通角控制电路检测导通角。在该实施例中，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述计时控制电路也采用所述新导通角。
在本发明的另一个方面，提供一种用于控制负载的调光系统，所述调光系统包括：多个调光器，其与所述负载和交流电(AC)电源串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，其中所述多个调光器中的每一者具有用户接口和用于控制到达所述负载的交流电的调光器电路，并且其中所述调光器电路包括：交流电开关，其用于切换到达处于一导通角的所述负载的所述交流电以便控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；以及控制器，其被配置为：至少基于来自所述用户接口的指示所述负载的所述导通角的用户控制信号，确定所述负载的所述导通角以控制所述交流电电源的每个半周期处的接通，从而控制所述交流电开关的所述接通和关断状态的切换；检测到达所述负载的所述交流电的过零点；以及通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角，以及其中如果所述多个调光器中的启动调光器的所述控制器基于所述用户控制信号确定所述负载的新导通角，则所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器使用所述新导通角，响应于所述新导通角，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器处的电压变化，以及除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器采用所述新导通角。
在此方面，如果所述用户控制信号是斜坡下降命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器在指定信令周期内将调光器控制信号持续提供给除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者。例如，所述调光器控制信号包括持续所述指定信令周期的所述负载的所述导通角的瞬时增大，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器在所述指定信令周期内，将除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器处的所述电压变化检测为电压减小。
此外，如果所述用户控制信号是斜坡上升命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角增大，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器单调增大所述负载的所述导通角，直到达到所述新导通角。除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述控制器将除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器处的所述电压变化检测为电压减小，并且采用所述新导通角。
即，在此方面，如果启动方调光器增大主要负载导通角，则所有非启动方调光器都能够检测其相应调光器线路和负载端子两端产生的电压减小。此外，如果启动方调光器旨在减小主要负载导通角，则它首先瞬间增大所述负载导通角—作为到所有非启动方调光器的导致它们暂时恢复到关断状态的信号手段—能够通过调光器端子电压的瞬间减小而检测所述瞬间增大，然后将所述负载导通角减小到所述新值。在任一情况下，所述非启动方调光器最终通过监视它们的过零点信号的占空比来跟踪所述启动方调光器的导通角。因此，在此方面，例如，所述控制器被配置为如前所述跟踪所述角度—监视所述交流电的过零点信号的占空比—并且所述信号手段保持为负载导通角的瞬间增大—但是在这种情况下被检测为调光器端子电压的减小，而不是根据上述方面检测所述负载的导通角的变化。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例，这些附图是：
图1示出根据本发明的一个实施例的用于控制负载的调光器系统；
图2A示出图1的调光器系统的调光器的框图；
图2B示出图1的调光器系统的调光器的框图；
图3示出根据本发明的一个实施例的用于控制负载的调光器系统的信号，其中负载是电阻性负载；
图4示出根据本发明的一个实施例的用于控制负载的调光器系统的信号，其中负载是容性负载；
图5示出图1的调光器系统的启动调光器和跟随调光器的信号；
图6示出图1的调光器系统的波形；
图7是图1的调光器系统的流程图；以及
图8是根据本发明的一个实施例的控制负载的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出用于控制负载的调光器系统10的一个实施例，调光器系统 10具有多个调光器S1-SN，由此多个调光器S1-SN中的每一者彼此并联连接，并且多个调光器S1-SN与负载和交流电(AC)电源串联连接。如所讨论的，负载优选地是LED灯的驱动器，并且用户使用多路调光器S1-SN中的每一者控制LED灯的亮度。此外，调光器优选地是用于控制LED灯的后沿相控调光器。
图2A更详细地示出一个调光器S1的一个实施例，调光器S1具有用于控制到达负载的交流电(AC)的调光器电路11。调光器S1还具有用户用于控制负载的亮度的用户接口12。进一步，如所讨论的，所属技术领域的技术人员将认识到，图1的调光器系统能够表示具有多个入口的房间，并且调光器S1-SN中的每一者是多路调光器，其允许用户独立于入口处的每个调光器而控制房间中的LED灯的亮度。调光器电路11包括控制器13，其被配置为执行多个步骤，以便通过控制交流电开关14实现对负载的控制。
图2B更详细地示出一个调光器S1的进一步实施例，调光器S1具有用于控制到达负载的交流电(AC)的调光器电路11。调光器S1还具有用户用于控制负载的亮度的用户接口12。优选地，调光器S1-SN是用于控制光源(例如LED光源)的亮度的双线后沿相控调光器。所属技术领域的技术人员将认识到，N可以是并联连接的任何数量的调光器，N受限于由于 N个调光器的组合关断状态泄漏电流而导致的光源负载不照明。还将认识到，负载可以是感性、容性或电阻性负载。在一个实施例中，例如，负载是发光二极管(LED)灯的驱动器并且是容性负载。在另一个实施例中，调光器S1-SN是双线前沿相控调光器，并且负载是感性负载。在另一个实施例中，负载是白炽灯并且是电阻性负载；在该实施例中，所有前沿或所有后沿相控调光器都适合。
在图2B的实施例中，调光器电路11包括多个其它电路(而不是控制器13)以便实现对负载的控制。所属技术领域的技术人员将认识到，调光器电路11的多个电路不影响多路调光器系统的工作，并且因此将不会在此详细讨论。调光器电路11的影响工作的电路包括交流电开关14，其用于切换到达处于某一导通角的负载的交流电以便控制负载。交流电开关14 仅在交流电电压半周期的每个极性内的选定传导周期期间向负载施加线路电压。即，在接通状态下将交流电传导到负载，在关断状态下不将交流电传导到负载，并且接通状态是传导周期，关断状态是非传导周期。
调光器控制电路11还包括计时控制电路16，其被配置为确定负载的导通角以便控制交流电的每个周期的关断和接通，从而控制交流电开关14 的接通和关断状态的切换。计时控制电路16至少基于来自用户接口12的指示负载的导通角的用户控制信号来确定负载的导通角。例如，用户接口 12是连接到旋转编码器的调光器的旋钮。旋转编码器响应于用户旋转调光器的旋钮而提供用户控制信号以便到达所需的光源亮度。
调光器电路11进一步包括被配置为检测交流电的过零点的过零点检测电路18以及导通角控制电路20。导通角控制电路20使用交流电的过零点来确定交流电的传导周期和非传导周期。过零点检测电路18因此提供每个交流电电压半周期中的线路电压过零点的瞬时计时指示。导通角控制电路20随后被配置为通过基于交流电的传导周期和非传导周期检测负载的导通角的变化来跟踪负载的导通角。当交流电线路电压在半周期的两个极性之间等于零时，发生交流电的过零点。在多路调光器系统10中，对于所有非启动方调光器—无论处于接通状态还是关断状态—它们的相应过零点检测电路18都提供当前启动方调光器的主要导通角的指示。
调光器电路11还包括整流器(未示出)，其用于在非传导周期中对交流电电力进行整流，以便生成要提供给调光器电路11的经整流调光器电压。此外，调光器电路11的计时控制电路16具有两个电路：栅极驱动电路(未示出)和传导周期计时电路(未示出)。栅极驱动电路具有多个其它电路，它们用于在交流电的每个半周期控制交流电开关14的关断和接通，以便控制接通和关断状态的切换。整流器以及栅极驱动和传导周期计时电路可以采用所属技术领域中公知的各种配置而不影响多路调光系统 10的工作(除了向调光器电路11提供电压之外)，并且因此将不会进一步讨论。
在系统10的使用中，如果多个调光器中的启动调光器S1的计时控制电路16基于用户控制信号确定负载的新导通角，则调光器S1的计时控制电路16使用该新导通角，这随后影响负载的交流电的过零点。因此，响应于新导通角，除了启动调光器S1之外的多个调光器S2-SN中的每一者的过零点检测电路18检测到交流电的过零点的变化。调光器S2-SN的对应导通角控制电路20通过检测负载的导通角的变化来跟踪该新导通角，并且在一个实施例中，调光器S2-SN中的每一者的计时控制电路16采用该新导通角。在另一个实施例中，多个调光器S2-SN中的每一者关断到达交流电开关14 的交流电，并且因此通过关断将控制让与启动调光器S1。即，在这两个实施例中，通过采用新导通角或通过简单地关断，非启动调光器S2-SN将控制让与启动调光器。
参考图7的流程图，图1的系统10中的所有调光器S1-SN处于关断状态，并且启动调光器S1从其用户接口接收接通命令作为用户命令信号，用户随后使用用户接口输入负载的所需负载导通角。如果所需负载导通角大于10％，则系统10中的非启动调光器S2-SN如上所述跟踪负载的导通角，并且在一个实施例中，采用新的所需导通角。
从图7可以看到，系统10中的调光器S1-SN还能够接收用于增加负载的亮度的斜坡上升命令、用于降低负载的亮度的斜坡下降命令、以及用于关断到达负载的交流电电力的关断命令。因此，如果用户输入斜坡下降命令，则启动调光器S1的计时控制电路16将负载的新导通角确定为导通角减小，并且在采用新导通角之前，启动调光器S1的导通角控制电路20持续在指定信令周期内瞬间增大负载的导通角。非启动调光器S2-SN中的每一者的导通角控制电路20然后检测到导通角的瞬间增大，并且除了调光器中的启动调光器之外的多个调光器中的每一者的计时控制电路16关断到达交流电开关的交流电，直到导通角控制电路20基于交流电的传导周期和非传导周期，确定由启动调光器S1导致的新导通角。即，非启动调光器 S2-SN即使在关断状态下也跟踪负载的导通角，并且在指定信令周期之后的某个时间，多个调光器中的每一者的计时控制电路针对相应交流电开关采用该新导通角。
更具体地说，启动调光器S1需要减小主要负载导通角，首先瞬间增大它自己的导通角以使其比当前存在的导通角超出预定导通角(例如半周期的1-2％)，作为一种手段以便用信号通知任何并行非启动调光器S2-SN必须暂时将控制让与新启动调光器S1—即，关断—而启动调光器S1根据由启动方调光器S1的用户接口12确定的所需设置，继续减小它自己的导通角。
系统10中的调光器S1-SN还能够接收斜坡上升命令，如图7中所示，以便增加负载的亮度。如果用户在启动调光器S1处输入斜坡上升命令以便增加LED灯的亮度，则启动调光器S1的计时控制电路16将负载的新导通角确定为导通角增大，并且启动调光器S1的导通角控制电路20瞬间增大负载的导通角，直到达到该新导通角。即，以指定间隔递增地增大导通角，直到达到该新导通角。
非启动调光器S2-SN中的每一者的导通角控制电路20然后检测到导通角的增大—其持续时间比指定信令周期长—并且调光器S2-SN的计时控制电路16采用该新导通角。更具体地说，调光器S2-SN的导通角控制电路20 使相应交流电开关的导通角呈斜坡上升，直到基本达到该新导通角。如上所述，基本达到新导通角包括在预定裕度(例如半周期的1-2％)内达到新导通角。
在其中启动调光器S1接收用于关断LED灯的用户输入的情况下，用户控制信号是关断调光器命令，并且启动调光器S1的计时控制电路16将负载的新导通角确定为导通角减小到零。因此，启动调光器的导通角控制电路20如上所述持续在指定信令周期内瞬间增大导通角，以使得在采用为零的新导通角之前，非启动调光器S2-SN暂时关断并且放弃控制。非启动调光器S2-SN如上所述将负载的导通角跟踪到零，然后采用为零的导通角并且也关断。
图3和4示出用于控制负载的调光器系统10的信号，其中负载分别是电阻性负载和容性负载。具体地说，图3和4示出与调光器系统10关联的示例波形，其中调光器是后沿相控多路调光器。在图3中，负载是电阻性负载，并且启动方电压过渡信号示出在半周期负载传导周期结束时启动方调光器S1两端的瞬时电压的相对快速上升。负载电流过渡信号示出在半周期负载传导周期结束时瞬时负载电流的相对快速下降。ZC信号示出在半周期负载传导周期结束时调光器S1的过零点检测电路16相对于负载电流过渡的输出。启动方调光器栅极驱动信号示出相对于调光器S1过零点信号的启动方调光器S1栅极驱动信号，其指示启动方调光器MOSFET关断延迟。如所图示的，栅极驱动电路未示出，并且包括用于在交流电的每个半周期控制交流电开关14的关断和接通的多个其它电路。
图3还示出启动方调光器电流信号，其使用预定跟踪计时差分，示出在半周期负载传导周期结束时启动方调光器S1电流与负载电流相比的相对大小和计时。跟踪计时差分向非启动调光器计时控制电路16指示调光器导通角如何接近负载导通角—其中负载导通角由启动调光器确定。跟踪调光器栅极驱动信号示出跟踪/跟随方调光器S2-SN栅极驱动与过零点信号相比的所需相对计时。最后，跟踪调光器电流示出在半周期负载传导周期结束时跟踪调光器S2-SN电流与启动方调光器电流相比的相对大小和计时。
所属技术领域的技术人员将认识到，如图2B 中所示的计时控制电路16 包括是MOSFET开关器件的开关元件。例如，MOSFET是高压(600V) N沟道MOSFET(例如FCPF11N60)，它们用于控制传送到负载的电力量。配置这些MOSFET中的两个，以使得它们交替控制在交流电电力的不同极性半周期内到达负载的电力传送。即，每个MOSFET分别在交流电的每个周期接通和关断开关电路12，以使得负载(例如LED下照灯的驱动器)的变暗与交流电开关14被关断的每个周期中的时间量成比例。
在图4中，负载是容性负载，并且启动方电压过渡信号示出在半周期负载传导周期结束时启动方调光器S1两端的瞬时电压的相对缓慢上升。负载电流过渡信号示出在半周期负载传导周期结束时瞬时负载电流的相对快速下降。ZC信号示出在半周期负载传导周期结束时，调光器过零点检测电路18输出计时相对于负载电流转变的额外延迟时间的一个示例。启动方调光器栅极驱动信号示出相对于调光器过零点信号的启动方调光器S1栅极驱动信号，其指示添加到过零点检测器延迟时间中的启动方调光器S1 MOSFET关断延迟。启动方调光器电流使用预定跟踪计时差分，示出在半周期负载传导周期结束时启动方调光器S1电流与负载电流相比的相对大小和修改计时。
图4还示出跟踪调光器栅极驱动信号，其示出跟踪/跟随方调光器S2-SN栅极驱动与调光器过零点信号相比的所需相对计时。跟踪调光器电流信号示出在半周期负载传导周期结束时跟踪调光器S2-SN电流与启动方调光器 S1电流相比的相对大小和计时。
图5示出调光器系统10中的调光器S1-SN的微控制器信号的一个示例。即，在该示例中，调光器S1-SN中的每一者具有：用户接口，其采取连接到旋转编码器的旋钮的形式，所述旋转编码器用于生成用户命令信号以便允许调整负载导通角；以及微处理器，其实现调光器电路11的至少一部分。图5中所示的信号基于具有脉冲宽度调制(PWM)输出信号的微控制器，其中PWM占空比确定了调光器导通角。
当需要减小负载导通角时，启动方调光器S1产生额定100毫秒启动方输出脉冲，以便开始持续多个半周期的导通角的瞬时增大(增加)。在导通角指定信令周期内，启动方调光器栅极驱动信号的占空比增加，以便产生过零点信号占空比的对应增加，这反映为启动方调光器关断延迟没有变化。也在导通角指定信令周期内，跟踪调光器栅极驱动信号的占空比保持恒定，而过零点信号的占空比增加，这反映为跟踪计时差分的增加，从而用信号通知跟踪调光器暂时恢复到关断状态。
图6示出与调光器系统10关联的示例波形，其中调光器都是后沿相控多路调光器。线路电压信号示出交流电电压的正弦性质。ZC(关断状态) 信号示出当负载导通角为零时(即，负载处于关断状态)，调光器过零点检测电路18输出的低占空比特性。负载电流信号示出当负载导通角在50％水平时的负载电流波形的一个示例。调光器电压信号示出当负载导通角在 50％水平时的调光器电压波形的一个示例。ZC示出当负载导通角在50％水平时的调光器过零点检测电路18输出。栅极驱动信号示出来自传导周期计时电路的调光器栅极驱动信号的相对计时。ZC-栅极驱动信号示出调光器过零点检测电路18与栅极驱动信号之间的小计时差异，这与调光器 MOSFET有效关断延迟(去除栅极驱动与MOSFET漏极-源极电压开始上升之间的时段)关联。增加的栅极驱动信号示出由旨在减小负载导通角的启动调光器S1导致的持续多个半周期的栅极驱动占空比的较小增加。至少对于调光器S2-SN中的跟随方调光器，指定信令周期需要在大小上大于调光器MOSFET有效关断延迟(例如100毫秒)。启动方调光器电流信号示出当负载导通角在50％水平时的启动方调光器S1负载电流稳态波形的一个示例，注意，电流大小大约为(存在一个并联调光器的)负载电流的一半，这不包括在负载传导周期结束时(其中启动方调光器S1电流等于负载电流)的较短时段。跟随方调光器电流示出当负载导通角在50％水平时的跟随方调光器S2-SN负载电流稳态波形的一个示例，注意，电流大小大约为(存在一个并联调光器的)负载电流的一半，这不包括在负载传导周期结束时(其中跟随方调光器S2-SN电流下降到零)的较短时段。
现在参考图8，示出一种控制负载的方法100的概要，所述负载与交流电(AC)电源和用于控制到达所述负载的交流电的多个调光器串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接。所述方法100包括：接收 102来自所述多个调光器中的启动调光器的旨在将所述负载的导通角改变为新导通角的用户控制信号；基于所述用户控制信号确定104所述负载的所述新导通角以便控制所述交流电电源的每个半周期处的接通；切换106 到达处于所述新导通角的所述负载的所述交流电以便在所述多个调光器中的所述启动调光器处控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；检测108 到达所述负载的所述交流电的过零点；响应于所述新导通角，在除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者处，通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪110所述负载的所述导通角；以及在除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者处采用112所述新导通角。
从调光系统10的以上描述，所述方法的其它方面将显而易见。所属技术领域的技术人员还将认识到，所述方法100的至少多个部分能够以程序代码体现以便在上述微处理器上实现。能够以多种方式(例如在与微处理器进行数据通信的调光器电路11的存储器上)提供所述程序代码，并且所述程序代码能够被配置为由实现调光器电路11的至少一部分的微处理器来实现。
将理解，在此描述的配置能够存在其它变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。
在本说明书中包括文件、操作、材料、设备、文章等的讨论，这仅为了提供本发明的上下文。并非暗示或表示这些事物中的任一者形成现有技术基础的一部分，或者是在本申请的每个权利要求的优先权日期之前存在的常识。

Claims (22)

1.一种用于控制负载的调光系统，所述调光系统包括：
多个调光器，其与所述负载和交流电(AC)电源串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，其中所述多个调光器中的每一者具有用户接口和用于控制到达所述负载的交流电的调光器电路，并且其中所述调光器电路包括：
交流电开关，其用于切换到达处于一导通角的所述负载的所述交流电以便控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；以及
控制器，其被配置为：
基于来自所述用户接口的指示所述负载的所述导通角的用户控制信号，确定所述负载的所述导通角以控制所述交流电电源的每个半周期处的接通，从而控制所述交流电开关的所述接通和关断状态的切换；
检测到达所述负载的所述交流电的过零点；以及
通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角，以及
其中如果所述多个调光器中的启动调光器的所述控制器基于所述用户控制信号确定所述负载的新导通角，则所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器使用所述新导通角，
响应于所述新导通角，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测所述负载的所述导通角的变化，以及
除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器采用所述新导通角，
其中如果所述用户控制信号是斜坡下降命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小，并且
所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器将调光器控制信号提供给除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者，其中所述调光器控制信号包括所述负载的所述导通角的瞬时增大。
2.根据权利要求1所述的调光系统，其中所述控制器被进一步配置为使用到达所述负载的所述交流电的所述过零点来确定指示所述交流电被传导到所述负载的导通周期以及指示所述交流电未被传导到所述负载的非导通周期。
3.根据权利要求2所述的调光系统，其中所述控制器被进一步配置为通过基于到达所述负载的所述交流电的所述导通周期和所述非导通周期检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角。
4.根据权利要求3所述的调光系统，其中所述控制器被进一步配置为确定所述负载的所述导通角以便控制所述交流电电源的每个半周期处的关断。
5.根据权利要求4所述的调光系统，其中所述控制器包括被配置为跟踪所述负载的所述导通角的导通角控制电路。
6.根据权利要求5所述的调光系统，其中所述控制器包括被配置为确定所述负载的所述导通角的计时控制电路。
7.根据权利要求6所述的调光系统，其中所述控制器包括被配置为检测到达所述负载的所述交流电的所述过零点的过零点检测电路。
8.根据权利要求1所述的调光系统，其中在所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器采用所述新导通角之前，在指定信令周期内持续提供所述调光器控制信号。
9.根据权利要求8所述的调光系统，其中除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测所述调光器控制信号，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器关断所述交流电开关，直到所述控制器基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点确定由所述调光器中的所述启动调光器导致的所述新导通角为止，
以及除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器针对相应交流电开关采用所述新导通角。
10.根据权利要求9所述的调光系统，其中如果所述用户控制信号是斜坡上升命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角增大，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器单调增大所述负载的所述导通角，直到达到所述新导通角。
11.根据权利要求10所述的调光系统，其中如果除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述控制器检测到所述导通角增大，则除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器采用所述新导通角。
12.根据权利要求11所述的调光系统，其中除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述控制器使所述相应交流电开关的所述导通角呈斜坡上升，直到基本达到所述新导通角。
13.根据权利要求1所述的调光系统，其中如果所述调光器中的所述启动调光器的所述导通角处于最大导通角并且所述新导通角减小，则在采用所述负载的所述新导通角之前，所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器持续在指定信令周期内瞬间增大所述负载的所述导通角以使所述导通角超过所述调光器中的所述启动调光器的所述最大导通角。
14.根据权利要求13所述的调光系统，其中所述指定信令周期在30毫秒与300毫秒之间。
15.根据权利要求14所述的调光系统，其中所述多个调光器中的每一者是前沿相控调光器或后沿相控调光器。
16.根据权利要求14所述的调光系统，其中如果所述用户控制信号是关断调光器命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小到零，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述调光器控制信号提供给除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者。
17.根据权利要求16所述的调光系统，其中所述调光器电路包括实现所述控制器的微处理器。
18.一种控制负载的方法，所述负载与交流电(AC)电源和用于控制到达所述负载的交流电的多个调光器串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，所述方法包括：
接收来自所述多个调光器中的启动调光器的旨在将所述负载的导通角改变为新导通角的用户控制信号；
基于所述用户控制信号确定所述负载的所述新导通角以便控制所述交流电电源的每个半周期处的接通；
切换到达处于所述新导通角的所述负载的所述交流电以便在所述多个调光器中的所述启动调光器处控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；
检测到达所述负载的所述交流电的过零点；
响应于所述新导通角，在除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者处，通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角；以及
在除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者处采用所述新导通角。
19.一种用于控制负载的调光系统，所述调光系统包括：
多个调光器，其与所述负载和交流电(AC)电源串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，其中所述多个调光器中的每一者具有用户接口和用于控制到达所述负载的交流电的调光器电路，并且其中
所述调光器电路包括：
交流电开关，其用于切换到达处于一导通角的所述负载的所述交流电以便控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；以及
控制器，其被配置为：
基于来自所述用户接口的指示所述负载的所述导通角的用户控制信号，确定所述负载的所述导通角以控制所述交流电电源的每个半周期处的接通，从而控制所述交流电开关的所述接通和关断状态的切换；
检测到达所述负载的所述交流电的过零点；以及
通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角，以及
其中如果所述多个调光器中的启动调光器的所述控制器基于所述用户控制信号确定所述负载的新导通角，则所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器使用所述新导通角，
响应于所述新导通角，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测所述负载的所述导通角的变化，以及
除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器关断相应交流电开关。
20.一种用于控制负载的调光系统，所述调光系统包括：
多个调光器，其与所述负载和交流电(AC)电源串联连接，由此所述多个调光器中的每一者彼此并联连接，其中所述多个调光器中的每一者具有用户接口和用于控制到达所述负载的交流电的调光器电路，并且其中
所述调光器电路包括：
交流电开关，其用于切换到达处于一导通角的所述负载的所述交流电以便控制所述负载，由此在接通状态下所述交流电被传导到所述负载并且在关断状态下所述交流电不被传导到所述负载；以及
控制器，其被配置为：
基于来自所述用户接口的指示所述负载的所述导通角的用户控制信号，确定所述负载的所述导通角以控制所述交流电电源的每个半周期处的接通，从而控制所述交流电开关的所述接通和关断状态的切换；
检测到达所述负载的所述交流电的过零点；以及
通过基于到达所述负载的所述交流电的所述过零点检测所述负载的所述导通角的变化来跟踪所述负载的所述导通角，以及
其中如果所述多个调光器中的启动调光器的所述控制器基于所述用户控制信号确定所述负载的新导通角，则所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器使用所述新导通角，
响应于所述新导通角，除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器检测除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器处的电压变化，以及
除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器采用所述新导通角，
其中如果所述用户控制信号是斜坡下降命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角减小，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器在指定信令周期内将调光器控制信号持续提供给除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者；
其中所述调光器控制信号包括持续所述指定信令周期的所述负载的所述导通角的瞬时增大，并且除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器中的每一者的所述控制器在所述指定信令周期内，将除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器处的所述电压变化检测为电压减小。
21.根据权利要求20所述的调光系统，其中如果所述用户控制信号是斜坡上升命令，则所述多个调光器中的所述启动调光器的所述控制器将所述负载的所述新导通角确定为导通角增大，并且所述调光器中的所述启动调光器的所述控制器单调增大所述负载的所述导通角，直到达到所述新导通角。
22.根据权利要求21所述的调光系统，其中除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述调光器中的每一者的所述控制器将除了所述调光器中的所述启动调光器之外的所述多个调光器处的所述电压变化检测为电压减小，并且采用所述新导通角。
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