CN110621103A - 调光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够与更多种类的照明负载兼容的调光装置。电源部(5)电气连接在一对输入端子(11、12)之间，通过来自交流电源(8)的供给电力来生成控制电源。电压检测部(62)检测控制电源的电压(Vc1)。控制部(6)被供给来自电源部(5)的控制电源以进行工作。在控制部(6)中，基于来自相位检测部(3)的检测信号，在从交流电压(Vac)的半周期的开始点起经过了与调光水平相对应的长度的可变时间的切换时间点，控制双向开关(2)以将双向开关(2)从接通状态切换为断开状态。在从切换时间点起直到半周期的结束时间点为止的断开时间段，当由电压检测部(62)检测出的电压(Vc1)为规定的阈值以上时，停止部(13)使电源部(5)停止控制电源的生成。

Description

调光装置
本申请是申请日为2016年9月1日、申请号为201680051205.X(PCT/JP2016/003996)、发明名称为“调光装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于对照明负载进行调光的调光装置。
背景技术
已知有用于对照明负载进行调光的调光装置(例如，专利文献1)。
专利文献1所述的调光装置包括：一对端子；控制电路部；控制电源部，其被配置为将控制电源供给至控制电路部；以及调光操作部，其被配置为设置照明负载的调光水平。
在一对端子之间，控制电路部和控制电源部彼此并联连接。此外，在一对端子之间，连接有交流(AC)电源和照明负载的串联电路。照明负载包括多个发光二极管(LED)装置和被配置为使各LED装置点亮的电源电路。该电源电路包括二极管和电解电容器的平滑电路。
控制电路部包括：开关部，其使得能够对要供给至照明负载的AC电压进行相位控制；开关驱动部，其被配置为驱动开关部；以及控制部，其被配置为控制开关驱动部和控制电源部。
控制电源部与开关部并联连接。控制电源部将AC电源的AC电压转换成控制电源。控制电源部包括被配置为储存控制电源的电解电容器。
从控制电源部经由电解电容器向控制部供给控制电源。控制部包括微计算机。微计算机根据调光操作部所设置的调光水平，在AC电压的各半周期的时间段内进行用以遮断向照明负载的供电的反相控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-149498
发明内容
本发明的目的是提供与更多类型的照明负载兼容的调光装置。
本发明的一方面的调光装置，包括：一对输入端子，其电气连接在照明负载与交流电源之间；双向开关，其配置为在所述一对输入端子间，对双向电流的遮断/通过进行切换；相位检测部，其配置为检测所述交流电源的交流电压的相位；输入部，其配置为接收指定所述照明负载的光输出的大小的调光水平；电源部，其电气连接在所述一对输入端子之间，并且配置为被供给来自所述交流电源的电力以产生控制电源；电压检测部，其配置为检测所述控制电源的电压；控制部，其配置为从所述电源部接受所述控制电源的供给而进行操作，并且配置为基于来自所述相位检测部的检测信号，在自所述交流电压的半周期的起点经过了与所述调光水平相对应的可变时间的切换时间点，控制所述双向开关以使所述双向开关从接通状态切换为断开状态；以及停止部，其配置为在自所述切换时间点至所述半周期的结束时间点为止的断开时间段内，在利用所述电压检测部检测出的电压为预定阈值以上的情况下，使利用所述电源部的所述控制电源的产生停止。
本发明的第二方面的第一方式的调光装置，包括：一对输入端子，其电气连接在照明负载与交流电源之间；双向开关，其配置为在所述一对输入端子间，对双向电流的遮断/通过进行切换；输入部，其配置为接收表示指定所述照明负载的光输出的大小的调光水平的信号；蓄电部，其被配置为累积电荷以生成控制电源；控制部，其被配置为被供给来自所述蓄电部的所述控制电源以进行工作，并且所述控制部被配置为在所述照明负载点亮的点亮模式中，针对所述交流电源的交流电压的各半周期，使所述双向开关在具有与所述调光水平相对应的长度的接通时间内保持处于接通状态；以及充电部，其被配置为使电流从所述一对输入端子流向所述蓄电部，其中，在所述点亮模式中使电流流向所述蓄电部的情况下的所述充电部的阻抗低于在所述照明负载熄灭的非点亮模式中使电流流向所述蓄电部的情况下的所述充电部的阻抗。
第二方式的调光装置，在第二方面的第一方式中，所述充电部包括第一充电部和第二充电部，所述第一充电部和所述第二充电部各自被配置为使充电电流流向所述蓄电部，所述第二充电部的阻抗低于所述第一充电部的阻抗，所述第二充电部包括连接在所述一对输入端子和所述蓄电部之间的开关装置，以及所述调光装置还包括切换控制部，所述切换控制部被配置为在所述非点亮模式中使所述开关装置保持处于断开状态，并且在所述点亮模式中使电流流向所述蓄电部的情况下，使所述开关装置保持处于接通状态。
第三方式的调光装置，在第二方面的第一方式或第二方式中，还包括相位检测部，所述相位检测部被配置为检测所述交流电压的相位，其中，所述控制部被配置为在所述点亮模式中，基于来自所述相位检测部的检测信号来使所述双向开关保持处于接通状态，直到从所述交流电压的半周期的开始点起经过了包括所述接通时间的可变时间为止。
第四方式的调光装置，在第二方面的第一方式～第三方式中的任意方式中，还包括：电压检测部，其被配置为检测所述蓄电部的电压；以及停止部，其被配置为在从所述控制部接收到停止信号的情况下，使所述蓄电部的充电停止，其中，所述控制部被配置为在所述点亮模式中所述充电部使电流流向所述蓄电部的状态下，在所述电压检测部所检测到的电压达到规定阈值的情况下，将所述停止信号输出至所述停止部。
附图说明
图1是根据实施例的调光装置的电路图；
图2是根据实施例的调光装置的电源部的电路图；
图3是示出根据实施例的调光装置的操作的时序图；以及
图4是示意性示出根据实施例的变形例的调光装置的结构的电路图。
具体实施方式
以下结构仅是本发明的示例。本发明不限于以下实施例。即使在除这些实施例以外的实施例中，也可以在没有背离本发明的技术思想的情况下根据设计等进行各种修改。
实施例
(1.1)结构
如图1和2所示，本实施例的调光装置1包括一对输入端子11和12、双向开关2、相位检测部3、输入部4、电源部5、控制部6、开关驱动部9、二极管D1和D2、停止部13和电压检测部62。电源部5包括蓄电部50和充电部(第一充电部51和第二充电部52)。控制部6包括切换控制部61。这里所述的“输入端子”可以不具有实体作为要连接电线等的部件(端子)，但“输入端子”例如可以是电子组件的引线或电路板中所包括的导体的一部分。
调光装置1是2线式调光装置，并且以相对于AC电源8与负载7电气串联连接的状态使用。负载7在被供给电力时点亮。负载7包括作为光源的LED装置和被配置为使LED装置点亮的点亮电路。AC电源8例如是具有单相100V和60Hz的商用电源。调光装置1可应用于例如壁式开关。
双向开关2例如包括在输入端子11和12之间电气串联连接的第一开关装置Q1和第二开关装置Q2这两个装置。例如，开关装置Q1和Q2各自是包括增强型n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体开关装置。
开关装置Q1和Q2以所谓的反向串联连接的方式连接在一对输入端子11和12之间。即，开关装置Q1和Q2的源极彼此连接。开关装置Q1的漏极连接至输入端子11，并且开关装置Q2的漏极连接至输入端子12。开关装置Q1和Q2这两者的源极连接至电源部5的接地端。电源部5的接地端与调光装置1的内部电路所用的基准电位相对应。
双向开关2能够利用开关装置Q1和Q2的接通和断开的组合来在四个状态之间切换。这四个状态包括开关装置Q1和Q2这两者都断开的双向断开状态、开关装置Q1和Q2这两者都接通的双向接通状态、以及两种单向接通状态：仅开关装置Q1接通的情况和仅开关装置Q2接通的情况。在单向接通状态中，单向导通是在一对输入端子11和12之间，从开关装置Q1和Q2中的接通的一个开关装置起通过开关装置Q1和Q2中的断开的另一开关装置的寄生二极管而建立的。例如，在开关装置Q1接通并且开关装置Q2断开的情况下，实现了电流从输入端子11向着输入端子12流动的第一单向接通状态。可选地，在开关装置Q2接通并且开关装置Q1断开的情况下，实现了电流从输入端子12向着输入端子11流动的第二单向接通状态。因而，在输入端子11和12之间从AC电源8施加AC电压Vac的情况下，在AC电压Vac的正极性中、即在输入端子11具有高电位的半周期中，第一单向接通状态为正向接通状态，并且第二单向接通状态为反向接通状态。另一方面，在AC电压Vac的负极性中、即在输入端子12具有高电位的半周期中，第二单向接通状态为正向接通状态，并且第一单向接通状态为反向接通状态。
这里，双向开关2在双向接通状态和正向接通状态这两者的情况下处于接通状态，并且在双向断开状态和反向接通状态这两者的情况下处于断开状态。
相位检测部3检测在输入端子11和12之间施加的AC电压Vac的相位。这里所述的“相位”包括AC电压Vac的过零点和AC电压Vac的极性(正极性、负极性)。相位检测部3被配置为在相位检测部3检测到AC电压Vac的过零点时，将检测信号输出至控制部6。相位检测部3包括二极管D31、第一检测部31、二极管D32和第二检测部32。第一检测部31经由二极管D31电气连接至输入端子11。第二检测部32经由二极管D32电气连接至输入端子12。第一检测部31检测AC电压Vac从负极性的半周期向正极性的半周期转变时的过零点。第二检测部32检测AC电压Vac从正极性的半周期向负极性的半周期转变时的过零点。
即，第一检测部31在检测到从输入端子11具有高电位的电压低于指定值的状态转变为输入端子11具有高电位的电压为指定值以上的状态的情况下，判断出过零点。第一检测部31在检测到该转变时，将第一检测信号ZC1输出至控制部6。同样，第二检测部32在检测到从输入端子12具有高电位的电压低于指定值的状态转变为输入端子12具有高电位的电压为指定值以上的状态的情况下，判断出过零点。第二检测部32在检测到该转变时，将第二检测信号ZC2输出至控制部6。指定值是被设置成接近0V的值(绝对值)。例如，第一检测部31的指定值是约数伏的值，并且第二检测部32的指定值是约数伏的值。因而，严格而言，利用第一检测部31和第二检测部32检测到过零点的检测点与过零点(0V)相比略微延迟。
输入部4从用户所操作的操作部接收表示调光水平的信号，并且将该信号作为调光信号输出至控制部6。输入部4可以对所接收到的信号进行处理，或者不必对所接收到的信号进行处理，以输出调光信号。调光信号与指定负载7的光输出的大小的数值等相对应，并且可以包括负载7处于非点亮状态的OFF(熄灭)水平。操作部仅需要被配置成由用户进行操作，以将表示调光水平的信号输出至输入部4。操作部例如可以是可变电阻器、旋转开关、触摸面板、远程控制器或诸如智能电话等的通信终端。
控制部6基于来自相位检测部3的检测信号和来自输入部4的调光信号来控制双向开关2。控制部6单独控制开关装置Q1和Q2。具体地，控制部6利用第一控制信号Sb1控制开关装置Q1并且利用第二控制信号Sb2控制开关装置Q2。此外，控制部6的切换控制部61将切换信号Sa1输出至第二充电部52。切换信号Sa1在经由第二充电部52流向蓄电部50的电流的遮断和通过之间进行切换。
控制部6例如包括微计算机作为主要结构。微计算机利用中央处理单元(CPU)执行该微计算机的存储器中所存储的程序，以实现作为控制部6的功能。该程序可以预先存储在微计算机的存储器中，可以作为诸如存储有程序的存储卡等的记录介质来提供，或者可以经由电子通信网络来提供。换句话说，该程序是使计算机(在本实施例中为微计算机)作为控制部6进行工作的程序。
开关驱动部9包括：第一驱动部91，其被配置为驱动开关装置Q1(进行开关装置Q1的接通/断开控制)；以及第二驱动部92，其被配置为驱动开关装置Q2(进行开关装置Q2的接通/断开控制)。第一驱动部91从控制部6接收第一控制信号Sb1以将栅极电压施加至开关装置Q1。这样，第一驱动部91进行开关装置Q1的接通/断开控制。同样，第二驱动部92从控制部6接收第二控制信号Sb2以将栅极电压施加至开关装置Q2。这样，第二驱动部92进行开关装置Q2的接通/断开控制。第一驱动部91参考开关装置Q1的源极的电位来生成栅极电压。这同样适用于第二驱动部92。
在从控制部6接收到停止信号Ss1的情况下，停止部13停止蓄电部50的充电。在点亮模式中、在第二充电部52使电流流向蓄电部50的状态下电压检测部62所检测到的电压Vc1达到规定阈值Vth1的情况下，控制部6使停止部13停止蓄电部50的充电。在本实施例中，停止部13电气遮断电源部5或者控制电源部5中所包括的半导体开关装置，由此停止蓄电部50的充电。注意，在没有从控制部6输入停止信号Ss1期间，电源部5利用在蓄电部50中充电得到的电荷来继续生成控制电源。在图1所示的示例中，停止部13和电源部5构成串联电路。停止部13和电源部5的串联电路在输入端子11和12之间与双向开关2电气并联连接。具体地，停止部13是电气连接在电源部5与一对二极管D1和D2的连接点之间的开关。在从控制部6接收到停止信号Ss1的情况下，停止部13断开，由此使电源部5从输入端子11和12电气切断。这里所述的“点亮模式”是负载7点亮的模式。在点亮模式中，控制部6针对AC电压Vac的各半周期，使双向开关2在具有与调光水平相对应的长度的接通时间内处于接通状态。此外，“非点亮模式”是负载7不点亮的模式。在非点亮模式中，双向开关2连续地处于断开状态。即，在非点亮模式中，控制部6保持双向开关2连续地处于断开状态。
电源部5包括蓄电部50、第一充电部51和第二充电部52。电源部5经由二极管D1电气连接至输入端子11，并且经由二极管D2电气连接至输入端子12。此外，电源部5的接地端电气连接至开关装置Q1和Q2的各寄生二极管的连接点。因而，包括二极管D1和D2以及开关装置Q1和Q2的寄生二极管的二极管桥对在输入端子11和12之间施加的AC电压Vac进行全波整流，然后全波整流后的AC电压Vac被供给至电源部5。因而，在双向开关2处于断开状态的情况下，要将全波整流后的AC电压Vac(从二极管桥输出的脉动电压)施加至电源部5。
蓄电部50包括电容性元件(电容器C1)。蓄电部50用作控制部6和开关驱动部9的电源。电容性元件C1的两端电压例如是3V以上的恒定电压。然而，可以将通过使电容性元件C1的两端电压升压所获得的电压施加至开关驱动部9。
如图2所示，第一充电部51是包括电阻器R1和R2、开关装置Q3以及齐纳二极管ZD1的串联稳压电路。在停止部13和电容性元件C1(蓄电部50)之间，电阻器R1和开关装置Q3彼此串联连接。开关装置Q3例如是npn型双极晶体管。开关装置Q3的集电极连接至电阻器R1，并且开关装置Q3的发射极连接至电容性元件C1。电阻器R2连接至停止部13与开关装置Q3的基极之间。齐纳二极管ZD1的阴极连接至开关装置Q3的基极。齐纳二极管ZD1的阳极连接至电源部5的接地端。在经由二极管D1和D2向第一充电部51输入脉动电压(通过对AC电压Vac进行全波整流所获得的电压)的情况下，第一充电部51将该输入电压转换成恒定的直流电压，并且充电电流经由用作阻抗元件的电阻器R1流经电容性元件C1。注意，在非点亮模式中，输入电压的最大值约为140V，并且将电阻器R1的阻抗值设置为数百kΩ，使得输入电流是数mA。
第二充电部52是在负载7的点亮模式中使电流从输入端子11和12流向电容器C1(蓄电部50)的电路。第一充电部51也在点亮模式中使电流从输入端子11和12流向电容性元件C1。第二充电部52包括开关装置Q4和Q5、电阻器R3和R4以及二极管D11。在停止部13和电容性元件C1之间，开关装置Q4和二极管D11彼此串联连接。开关装置Q4例如是pnp型双极晶体管。开关装置Q4的发射极连接至停止部13。开关装置Q4的集电极经由二极管D11连接至电容性元件C1。电阻器R3连接在开关装置Q4的基极和发射极之间。开关装置Q4的基极经由电阻器R4和开关装置Q5连接至电源部5的接地端。开关装置Q5例如是npn型双极晶体管。开关装置Q5的集电极连接至电阻器R4。开关装置Q5的发射极连接至电源部5的接地端。开关装置Q5的基极连接至控制部6。从控制部6(切换控制部61)向开关装置Q5的基极输入切换信号Sa1。如果切换信号Sa1是ON(接通)信号，则开关装置Q5接通，并且开关装置Q4接通，使得电流经由第二充电部52流动。如果切换信号Sa1是OFF(断开)信号，则开关装置Q5断开，并且开关装置Q4断开，使得没有电流经由第二充电部52流动。在第二充电部52中，充电电流经由开关装置Q4和二极管D11流向电容性元件C1，因此在第二充电部52中从输入端子11和12看到的阻抗低于在第一充电部51中从输入端子11和12看到的阻抗。
第一充电部51和第二充电部52的电路结构不限于上述的电路结构。可以相应地修改第一充电部51和第二充电部52的电路结构，只要这些电路结构使得在第二充电部52中从输入端子11和12看到的阻抗低于在第一充电部51中从输入端子11和12看到的阻抗即可。即，蓄电部50的充电部(第一充电部51和第二充电部52)被配置成在点亮模式中从输入端子11和12看到的阻抗低于在非点亮模式中从输入端子11和12看到的阻抗。
此外，在本实施例中，电压检测部62检测电容性元件C1的两端电压Vc1，并且将该两端电压Vc1的检测值输出至控制部6(参见图2)。电压检测部62可以原样检测两端电压Vc1的值，或者可以检测通过利用分压电阻器对两端电压Vc1进行分压所获得的电压。
控制部6在从切换时间点(双向开关2从接通状态切换为断开状态的时间点)起直到AC电压Vac的半周期的结束时间点为止的断开时间段内，将电压检测部62的检测值(电容性元件C1的电压Vc1)与规定阈值Vth1(参见图3)进行比较。在检测值(电压Vc1)达到阈值Vth1的情况下，停止信号Ss1从ON信号切换为OFF信号。在本实施例中，阈值Vth1是电容性元件C1被充电到至少可以确保直到下一切换时间点为止的控制部6的操作的程度的电容性元件C1的两端电压。具体地，使用通过向最小值Vmin加上规定余量所获得的值作为阈值Vth1，使得在任何调光水平下，电容性元件C1的电压Vc1都不会下降得低于最小值Vmin(参见图3)。这里所述的“最小值Vmin”是控制部6正常工作所需的电压Vc1的最小值。
在从控制部6输入的停止信号Ss1是OFF信号(例如，处于低电平)期间，停止部13停止利用蓄电部50来生成控制电源的操作。在本实施例中，停止部13电气遮断电源部5或者控制电源部5中所包括的半导体开关装置，由此停止蓄电部50的充电。在图1的示例中，停止部13和电源部5构成串联电路。停止部13和电源部5的串联电路在一对输入端子11和12之间经由二极管桥与双向开关2电气并联连接。
具体地，停止部13是电气连接在电源部5与一对二极管D1和D2的连接点之间的开关。在从控制部6接收到停止信号Ss1的情况下，停止部13接通/断开。停止部13在停止信号Ss1是ON信号(例如，处于高电平)的情况下接通，以使电源部5电气连接至输入端子11和12。另一方面，在停止信号Ss1是OFF信号的情况下，停止部13断开，由此使电源部5从输入端子11和12电气切断。
负载7的点亮电路从由调光装置1进行相位控制后的AC电压Vac的波形中读取调光水平，以使LED装置的光输出的大小改变。这里，点亮电路例如包括诸如泄放电路等的用于确保电流的电路。因此，在调光装置1的双向开关2非导通的时间段内，电流也能够通过负载7。
(1.2)操作
(1.2.1)启动操作
首先，将说明在本实施例的调光装置1的通电开始时的启动操作。
在具有上述结构的调光装置1中，在AC电源8经由负载7连接在输入端子11和12之间的情况下，对从AC电源8施加在输入端子11和12之间的AC电压Vac进行整流，然后将该AC电压Vac供给至电源部5。此时，经由第一充电部51对电容性元件C1进行充电，并且在电容性元件C1的两端电压超过最小值Vmin的情况下，控制部6启动。
在控制部6启动的情况下，控制部6基于相位检测部3的检测信号来判断AC电源8的频率。然后，基于控制部6所判断出的频率，控制部6参考预先存储在存储器中的数值表以设置诸如时间等的各种参数。这里，如果输入至输入部4的调光水平是OFF水平，则控制部6维持双向开关2处于双向断开状态，以保持一对输入端子11和12之间的阻抗处于高阻抗状态。因而，负载7保持非点亮状态。
(1.2.2)调光操作
接着，将参考图3来说明本实施例的调光装置1的调光操作。图3示出AC电压Vac、第一检测信号ZC1、第二检测信号ZC2、第一控制信号Sb1、第二控制信号Sb2、电容性元件C1的电压和停止信号Ss1。
在本实施例中，第一检测信号ZC1从高电平转变为低电平意味着产生第一检测信号ZC1。此外，第二检测信号ZC2从高电平转变为低电平意味着产生第二检测信号ZC2。即，第一检测信号ZC1和第二检测信号ZC2是在检测到过零点时从高电平转变为低电平的信号。将在“(1.2.3)控制电源的生成操作”中说明电容性元件C1的电压Vc1和停止信号Ss1。在以下说明中，表述“从时间点A起”包括时间点A。例如，“从第一时间点起”包括第一时间点。另一方面，表述“直到时间点A为止”不包括时间点A并且意味着“直到紧挨在时间点A之前为止”。例如，“直到半周期的结束时间点为止”不包括半周期的结束时间点，并且意味着“直到紧挨在半周期的结束时间点之前为止”。
首先，说明调光装置1在AC电压Vac的正极性的半周期内的操作。调光装置1利用相位检测部3检测AC电压Vac的过零点。过零点用作相位控制的基准。在AC电压Vac从负极性的半周期转变为正极性的半周期的过程中、AC电压Vac达到正极性的指定值Vzc的情况下，第一检测部31输出第一检测信号ZC1。在本实施例中，将第一检测信号ZC1的生成时间点定义为第一时间点t1，并且将从正极性的半周期的开始点(过零点)t0起直到第一时间点t1为止的时间段定义为第一时间段T1。在从半周期的开始点t0起直到第一时间点t1为止的第一时间段T1内，控制部6保持第一控制信号Sb1和第二控制信号Sb2作为OFF信号。因而，在第一时间段T1内，开关装置Q1和Q2这两者都断开，并且双向开关2处于双向断开状态。在第一时间点t1处，控制部6将第一控制信号Sb1和第二控制信号Sb2设置为ON信号。
第二时间点t2是在从第一时间点t1起经过了具有与调光信号相对应的长度的接通时间的时间点。在第二时间点t2处，控制部6保持第二控制信号Sb2设置成ON信号，并且将第一控制信号Sb1设置成OFF信号。这样，在从第一时间点t1起直到第二时间点t2为止的第二时间段T2内，开关装置Q1和Q2这两者都接通，并且双向开关2处于双向接通状态。因此，在第二时间段T2内，从AC电源8经由双向开关2向负载7供给电力，因此负载7发光。
第三时间点t3是比半周期的结束时间点(过零点)t4提早了一定时间(例如，300μs)的时间点。即，在假定结束时间点t4是通过自用作第一检测信号ZC1的生成时间点的第一时间点t1起经过了通过从与半周期相对应的时间中减去第一时间段T1所获得的时间的时间点的情况下，第三时间点t3是比结束时间点T4提早了一定时间段的时间点。注意，在图3的时序图中，例示出第三时间点t3与AC电压Vac到达正极性的指定值Vzc的时刻或者AC电压Vac到达负极性的指定值-Vzc的时刻一致，但第三时间点t3是与AC电压Vac到达正极性的指定值Vzc或负极性的指定值-Vzc的时刻无关地确定的。
在第三时间点t3处，控制部6将第一控制信号Sb1和第二控制信号Sb2设置成OFF信号。这样，在从第二时间点t2起直到第三时间点t3为止的第三时间段T3内，开关装置Q1和Q2中的仅开关装置Q1断开，并且双向开关2处于反向接通状态。因而，在第三时间段T3内，从AC电源8向负载7的电力供给中断。
在从第三时间点t3起直到半周期的结束时间点(过零点)t4为止的第四时间段T4内，开关装置Q1和Q2这两者都断开，并且双向开关2处于双向断开状态。
此外，调光装置1在AC电压Vac的负极性的半周期内的操作与正极性的半周期内的操作基本相同。
在负极性的半周期内，在AC电压Vac达到负极性的指定值-Vzc的情况下，第二检测部32输出第二检测信号ZC2。在本实施例中，第一时间段T1是从负极性的半周期的开始点t0(t4)起直到作为第二检测信号ZC2的生成时间点的第一时间点t1为止的时间段。此外，第二时间点t2是从第一时间点t1起经过了具有与调光信号相对应的长度的接通时间的时间点。第三时间点t3是比半周期的结束时间点t4(t0)提早了一定时间段(例如，300μs)的时间。
在第一时间段T1内，控制部6进行控制，使得第一控制信号Sb1和第二控制信号Sb2是OFF信号。因而，在第一时间段T1内，双向开关2处于双向断开状态。然后，在第一时间点t1处，控制部6将第一控制信号Sb1和第二控制信号Sb2设置成ON信号。这样，在从第一时间点t1起直到第二时间点t2为止的第二时间段T2内，开关装置Q1和Q2这两者都接通，并且双向开关2处于双向接通状态。因而，在第二时间段T2内，从AC电源8经由双向开关2向负载7供给电力，因此负载7发光。
在第二时间点t2处，控制部6保持第一控制信号Sb1设置成ON信号，并且将第二控制信号Sb2设置成OFF信号。在第三时间点t3处，控制部6将第一控制信号Sb1和第二控制信号Sb2设置成OFF信号。这样，在从第二时间段t2起直到第三时间点t3为止的第三时间段T3内，开关装置Q1和Q2中的仅开关装置Q2断开，并且双向开关2处于反向接通状态。因此，在第三时间段T3内，从AC电源8向负载7的电力供给中断。在从第三时间点t3起直到半周期的结束时间点t4为止的第四时间段T4内，开关装置Q1和Q2这两者都为OFF，并且双向开关2处于双向断开状态。
本实施例的点亮装置1针对AC电压Vac的各半周期交替地重复上述的正极性的半周期内的操作和负极性的半周期内的操作，以对负载7进行调光。
在本实施例中，由于双向接通状态是接通状态并且反向接通状态是断开装置，因此双向开关2从双向接通状态切换为反向接通状态的时间点、即第二时间点t2与切换时间点相对应。由于从第一时间点t1起直到切换时间点(第二时间点t2)为止的时间(接通时间)是与输入至输入部4的调光水平相对应的时间，因此要根据该调光水平来确定在半周期内输入端子11和12导通的时间。此外，在正极性的指定值Vzc和负极性的指定值-Vzc是固定值的情况下，从半周期的开始点t0起直到第一时间点(第一检测信号ZC1或第二检测信号ZC2的发生时间点)t1为止的时间具有大致固定的长度。
因而，被定义为从半周期的开始点t0起直到切换时间点(第二时间点t2)为止的时间的可变时间(即，第一时间段T1与具有根据调光水平可变的长度的接通时间(第二时间段T2)的总和)的长度根据调光水平而改变。换句话说，可变时间是具有可变长度的时间，并且切换时间点(第二时间点t2)处的AC电压Vac的相位根据调光水平而改变。即，为了实现负载7的小的光输出，可变时间被设置得短，而为了实现负载7的大的光输出，可变时间被设置得长。因而，可以根据输入到输入部4的调光水平来改变负载7的光输出的大小。
此外，在AC电压Vac的半周期的后半部分内，具体地在从切换时间点(第二时间点t2)起直到半周期的结束时间点t4为止的时间段(第三时间段T3和第四时间段T4)内，双向开关2处于断开状态(处于反向接通状态或处于双向断开状态)。在本实施例中，作为第三时间段T3和第四时间段T4的总和的时间段与断开时间段相对应。调光装置1可以确保在断开时间段内从AC电源8向电源部5供给电力。将在“(1.2.3)控制电源的生成操作”中详细地说明电源部5的操作。此外，在从半周期的开始点(过零点)t0起直到第一时间点t1为止的时间段内，双向开关2也处于断开状态。因而，在关注于连续的两个半周期的情况下，在从第一半周期的第二时间点t2起直到下一半周期(即，第二半周期)的第一时间点t1为止，双向开关2处于断开状态。
在本实施例中，表述“从时间点A起”包括时间点A。例如，“从第一时间点起”包括第一时间点。另一方面，表述“直到时间点A为止”不包括时间点A并且意味着“直到紧挨在时间点A之前为止”。例如，“直到半周期的结束时间点为止”不包括半周期的结束时间点并且意味着“直到紧挨在半周期的结束时间点之前为止”。
在本实施例中，由于在优先确保从AC电源8向电源部5供给电力的情况下确定断开时间段，因此可能存在没有根据输入到输入部4的调光水平确定用于向负载7供给电力的第二时间段T2的情况。例如，即使在用户操作操作部以获得负载7的最大光输出的情况下，也优先断开时间段(第三时间段T3和第四时间段T4)的设置，并且第二时间段T2可能无法根据来自输入部的调光信号来确定。
(1.2.3)控制电源的生成操作
控制部6的切换控制部61在非点亮模式中选择第一充电部51并且在点亮模式中除选择第一充电部51外还选择第二充电部52，作为使充电电流流向蓄电部50的充电部。
在非点亮模式中，切换控制部61将切换信号Sa1切换成OFF信号。在切换信号Sa1变为OFF信号的情况下，开关装置Q5和Q4这两者都断开并且充电电流没有从第二充电部52流向电容性元件C1，由此实现充电电流经由第一充电部51流向容性元件C1的状态。因而，在非点亮模式中，使充电电流流向蓄电部50的充电部是第一充电部51。由于在开关装置Q4和电容性元件C1之间连接有二极管D11，因此从第一充电部51流向电容性元件C1的电流没有流入第二充电部52。
在非点亮模式中，双向开关2处于断开状态，并且将通过利用二极管桥对AC电压Vac进行全波整流所获得的脉动电压输入至电源部5。此时，在电源部5中，充电电流经由第一充电部51流向电容性元件C1，因而与电流经由第二充电部52流向电容性元件C1的情况相比，在更大程度上抑制了充电电流，从而减少施加到电路组件的应力。因而，在流向电容性元件C1的充电电流减少的情况下，在电容性元件C1中确保了控制部6和开关驱动部9的操作所需的电力。
接着，将参考图3来说明点亮模式中的电源部5的操作。
对于在点亮模式中双向开关2处于接通状态的接通时间(第二时间段T2)，在输入端子11和12之间产生的电压非常小，并且电源部5不能对蓄电部50进行充电。即，电源部5仅在双向开关2的OFF时间(第一时间段T1、第三时间段T3和第四时间段T4)内对蓄电池50充电，并且本实施例的电源部5在第三时间段T3和第四时间段T4内对蓄电池50进行充电。
此外，在点亮模式中，在调光水平增大并且接近调光水平的上限值的情况下，第二时间段T2延长，这样缩短了可以对蓄电部50进行充电的时间(第三时间段T3和第四时间段T4的总时间)。此外，在第三时间段T3和第四时间段T4内施加至输入端子11和12的AC电压Vac的电压值也减小。因而，即使在AC电压Vac低的情况下，电源部5也必须在短的时间段内对蓄电池50进行充电。
因而，在点亮模式中，切换控制部61针对AC电压Vac的各半周期，在第二时间点t2处将切换信号Sa1设置成ON信号，并且从第二时间点t2起直到该半周期的结束时间点t4为止保持ON信号。在切换信号Sa1变为ON信号的情况下，开关装置Q5接通并且开关装置Q4接通，由此实现充电电流经由第二充电部52流向电容性元件C1的状态。此外，控制部6控制要输出至停止部13的停止信号Ss1，使得停止信号Ss1在作为OFF时间的开始点的切换时间点(第二时间点t2)处是ON信号，以使电源部5电气连接至输入端子11和12。注意，切换控制部61可以在第一时间点t1和第二时间点t2之间的任何时间将切换信号Sa1从OFF信号切换为ON信号。
因而，在从第二时间点t2起直到半周期的结束时间点t4为止的OFF时间(第三时间段T3和第四时间段T4的总时间段)内，第二充电部52接收从AC电源8供给的电力以使充电电流流向蓄电部50，从而生成控制电源。因而，从第二时间点t2起开始对电容性元件C1充电，并且电容性元件C1的电压Vc1逐渐增大。在第二充电部52中，与在第一充电部51中相比，从输入端子11和12看到的阻抗更低。因而，流向电容性元件C1的充电电流增加，并且第二充电部52在更短的时间内对电容性元件C1进行充电。即，在点亮模式中用于使电流流向蓄电部50的充电部(第二充电部52)的阻抗低于在非点亮模式中用于使电流流向蓄电部50的充电部(第一充电部51)的阻抗。
此外，在OFF时间内(在用于对蓄电部50进行充电的时间段内)，控制部6将电容性元件C1的电压Vc与阈值Vth1进行比较。在电压Vc1达到阈值Vth1的情况下，控制部6将停止信号Ss1从ON信号切换为OFF信号。在将停止信号Ss1切换为OFF信号之后，控制部6至少在直到下一第一时间点(第一检测信号ZC1或第二检测信号ZC2的生成时间点)t1为止，维持停止信号Ss1作为OFF信号。
在停止信号Ss1是OFF信号期间，停止部13使电源部5从输入端子11和12电气断开，以停止蓄电部50的充电。因而，即使在OFF时间内，第二充电部52也无法始终使充电电流流向电容性元件C1。在对电容性元件C1进行充电、直到电容性元件C1的电压Vc1达到阈值Vth1为止之后，电容性元件C1的充电停止。在电容性元件C1的充电停止之后，电容性元件C1中所累积的电荷被控制部6消耗，这导致电容性元件C1的电压Vc1逐渐降低。
在本实施例中，如果在第一时间点(第一检测信号ZC1或第二检测信号ZC2的生成时间点)t1处停止信号Ss1是OFF信号，则控制部6将停止信号Ss1切换为ON信号。如果在第一时间点t1处停止信号Ss1是ON信号，则控制部6维持停止信号Ss1作为ON信号。因而，在停止部13在断开时间段内停止蓄电部50的充电的情况下，紧挨在利用相位检测部3检测到AC电压Vac的相位(过零点)之后，重新开始对蓄电部50进行充电。注意，在从第一时间点t1起直到第二时间点(切换时间点)t2为止的第二时间段T2内，双向开关2处于接通状态(双向接通状态)，并且基本上，无法确保从AC电源8向电源部5的电力供给。因而，电源部5无法生成控制电源。在从AC电压Vac的半周期的开始点t0起直到第一时间点t1为止的时间段内，双向开关2处于断开状态。因而，在该时间段内，第二充电部52可以进行用于使充电电流流向蓄电部50的充电操作。
(1.4)优点
在本实施例的点亮装置1中，切换控制部61进行用于在点亮模式中选择第二充电部52作为用于使电流流向蓄电部50的切换操作。即，在点亮模式中用于使电流流向蓄电部50的充电器(包括第一充电部51和第二充电部52)的阻抗低于在非点亮模式中用于使电流流向蓄电部50的充电器的阻抗。因而，即使在调光水平增大并且电流流向蓄电部50的充电时间段缩短的情况下，增大从第二充电部52流向蓄电部50的充电电流使得能够在短的时间段内对蓄电部50进行充电。AC电压Vac的半周期中的接通时间的比例根据负载的类型而增大，因而电流流向蓄电部50的充电时间段可能缩短。然而，本实施例的调光装置1使得第二充电部52能够对蓄电部50进行快速充电。这样使得蓄电部50能够累积使控制部6等进行工作所需的电力，因此调光装置1变得与更多数量的负载的类型兼容。在非点亮模式中在一对输入端子11和12之间施加的电压与在点亮模式下相比更高。然而，在非点亮模式下用于使电流流向蓄电部50的阻抗高于在点亮模式下用于使电流流向蓄电部50的阻抗。因而，减少了流向蓄电部50的充电电流。这样减少了施加至充电部的电路组件的应力。
如本实施例那样，第二充电部52可以包括开关装置Q4，其中该开关装置Q4被配置为根据从切换控制部61输入的切换信号Sa1，来在从一对输入端子11和12流向蓄电部50的电流的遮断和通过之间切换。接通开关装置Q4使得从输入端子11和12看到的阻抗能够减少得小于第一充电部51中的阻抗，并且使得比第一充电部51中的电流大的电流能够流向蓄电部50。因而，可以在短的时间段内对蓄电部50进行充电。
如本实施例那样，点亮装置1还可以包括相位检测部3，其中该相位检测部3被配置为检测AC电压Vac的相位。控制部6可以基于在点亮模式中来自相位检测部3的检测信号来保持双向开关2处于接通状态，直到从AC电压Vac的半周期的开始点起经过了包括接通时间的可变时间为止。
此外，调光装置的控制方法的示例除包括反相控制方法(后边沿方法)外，还包括正相控制方法(前边沿方法)。正相控制方法在从AC电压Vac的半周期中的时间点起直到过零点为止的时间段内，在一对输入端子11和12之间建立导通。在反相控制方法中，从过零点起开始向包括用作光源的LED元件的负载7供给电力，因此可以减少电力供给开始时的电流波形变形。因而，能够连接至调光装置的负载7(灯)的数量增加，并且可以减少蜂鸣音的产生。
尽管本实施例的调光装置1基本采用反相控制方法，但在比半周期的开始点(过零点)t0略迟的第一时间点(第一检测信号ZC1或第二检测信号ZC2的生成时间点)t1处开始向负载7供给电力。因而，与在过零点处开始向负载7供给电力的反相控制方法中相比，电流波形变形可能变大。然而，第一时间点t1处的AC电压Vac的绝对值不是非常大，因此电流波形变形的影响可忽略地小。
此外，如本实施例那样，点亮装置1还可以包括：电压检测部62，其被配置为检测蓄电部50的电压Vc1；以及停止部13，其被配置为在停止部13从控制部6接收到停止信号时，停止蓄电部50的充电。控制部6可被配置为在点亮模式中充电部(第二充电部52)使电流流向蓄电部50的状态下，在电压检测部62所检测到的电压Vc1达到规定阈值Vth1时，将停止信号输出至停止部13。
在蓄电部50的电压Vc1达到阈值Vth1的情况下，充电部(第二充电部52)停止充电操作。因而，与没有设置停止部13的情况相比，在输入端子11和12间施加的电压与AC电压Vac之间的差变小。因而，相位检测部3使得能够更正确地检测AC电压Vac的相位，由此提高相位控制的可控性。
(1.5)变形例
(1.5.1)变形例1
如图4所示，根据上述实施例的第一变形例的调光装置1A的双向开关2A不同于上述实施例的调光装置1的双向开关2。以下利用与上述实施例中的附图标记相同的附图标记来表示与上述实施例中的组件相同的组件，并且将相应地省略针对这些组件的说明。
在本变形例中，双向开关2A包括具有双栅结构的开关装置Q6。开关装置Q6是具有包括诸如氮化镓(GaN)等的宽带隙的半导体材料的双栅(双栅极)结构的半导体元件。此外，双向开关2A包括在输入端子11和12之间以所谓的反向串联连接的方式彼此连接的一对二极管D3和D4。二极管D3的阴极连接至输入端子11，并且二极管D4的阴极连接至输入端子12。二极管D3和D4这两者的阳极电气连接至电源部5的接地端。在本变形例中，一对二极管D3和D4以及一对二极管D1和D2一起构成二极管桥。
根据本变形例的结构，双向开关2A与双向开关2相比可以更多地减少导通损耗。
(1.5.2)其它变形例
以下将说明实施例的除上述第一变形例以外的变形例。
上述的实施例和第一变形例各自的调光装置不仅可应用于使用LED装置作为光源的负载7，而且可应用于包括电容输入型电路、阻抗高且利用小的电流点亮的光源。这种光源的示例包括有机电致发光(EL)元件。此外，调光装置可应用于诸如放电灯等的各种光源的负载7。
此外，利用控制部6的双向开关2的控制方法不限于上述示例，并且例如可以是用于按与AC电压Vac相同的周期将第一控制信号和第二控制信号交替地设置为“ON”信号的方法。在这种情况下，在开关装置Q1和Q2中的与AC电压Vac的高电位侧相对应的开关装置接通的时间段内，双向开关2导通。即，该变形例实现所谓的反相控制，其中该反相控制用于在从AC电压Vac的过零点起直到半周期中的时间点为止的时间段内，在一对输入端子11和12之间建立导通。在这种情况下，控制第一控制信号和AC电压Vac之间的相位差以及第二控制信号与AC电压Vac之间的相位差，以调节双向开关2的导通时间。
此外，双向开关2的控制方法不限于反相控制方法(后边沿方法)，而且可以是正相控制方法(前边沿方法)。
在双向开关2的控制方法是正相控制方法的情况下，控制部6在AC电压Vac的半周期内从半周期的开始点(过零点)起经过了具有与调光信号相对应的长度的OFF时间的时间点处，接通双向开关2。此外，控制部6在通过从半周期的开始点起经过了通过从半周期的时间中减去一定的时间段所获得的时间的时间点处，断开双向开关2。即，在正相控制方法中，在从AC电压Vac的半周期的开始点起经过了与调光信号相对应的OFF的时间点起、直到紧挨在半周期的结束时间点(过零点)之前为止，双向开关2处于接通状态。换句话说，在从紧挨在AC电压Vac的过零点之前的时间点起直到经过了通过向具有与调光信号相对应的长度的OFF时间添加一定时间段所获得的时间的时间点为止的时间段内，双向开关2处于断开状态。
此外，在这种情况下，控制部6的切换控制部61在非点亮模式中选择第一充电部51并且在点亮模式中除选择第一充电部51外还选择第二充电部52，作为使充电电流流向蓄电部50的充电部。因而，在点亮模式中，在双向开关2处于断开状态的时间段内使电流流向蓄电部50的情况下，电流经由阻抗低的第二充电部52流向蓄电部50。在电流经由第二充电部52流向蓄电部50的状态下、电压检测部62所检测到的电压Vc1达到规定阈值Vth1的情况下，控制部6使停止部13停止蓄电部50的充电。注意，在非点亮模式中，电流经由第一充电部51流向蓄电部50，由此对蓄电部50进行充电。
此外，开关驱动部9不是调光装置1的必须结构，因而可以相应地省略。在省略开关驱动部9的情况下，控制部6直接驱动双向开关2。
此外，双向开关2中所包括的开关装置Q1和Q2各自不限于增强型n沟道MOSFET，而且例如可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。此外，在双向开关2中，用于实现单向接通状态的整流元件(二极管)不限于开关装置Q1和Q2的寄生二极管，而且可以是诸如变形例1中所描述等的外部二极管。二极管可以容纳在与开关装置Q1和Q2各自相同的封装体中。此外，上述实施例和第一变形例各自中的二极管D1和D2不是调光装置1的必须结构，因而可以相应地省略二极管D1和D2。
此外，第一时间段T1仅需是一定长度的时间段，并且可以适当设置第一时间的长度。例如，在第一时间段T1与从半周期的开始点(过零点)t0起直到检测点为止的时间段与从检测点起直到经过了一定延迟时间为止的时间段的总和相对应的情况下，延迟时间不限于300μs，而是相应地被设置为0μs～500μs的范围内的值。
此外，第三时间点t3仅需在半周期的结束时间点(过零点)t4之前，因而可以相应地确定从第三时间点t3起直到半周期的结束时间点t4为止的长度。例如，在从第一时间点t1起直到第三时间点t3为止的时间长度比半周期短了一定的指定时间的情况下，该指定时间不限于300μs，而是可以相应地设置为100μs～500μs的范围内的值。
此外，停止部13至少需要被配置为在点亮模式中电压检测部62所检测到的电压Vc1达到阈值Vth1的情况下，停止蓄电部50的充电，并且利用来自控制部6的停止信号Ss1来控制停止部13不是必须结构。例如，停止部13可以具有将电压检测部62的检测值与阈值Vth1进行比较的功能，并且基于该比较结果，停止部13可以停止蓄电部50的充电。此外，电压检测部62可以配置在控制部6中。在这种情况下，例如，在电容性元件C1连接至控制部6的A/D转换输入端子的情况下，将电容性元件C1的电压Vc1作为模拟值输入至控制部6。
此外，停止部13的结构不限于用于使一对输入端子11和12至少之一向电源部5的连接电气断开的结构。例如，停止部13可被配置为停止电源部5的输出(控制电源的输出)以增加电源部5的输入阻抗，或者控制电源部5中所包括的半导体开关装置以停止蓄电部50的充电。
其它实施例
在(包括变形例的)上述实施例中，在从上述的第二时间点t2起直到第三时间点t3为止的第三时间段T3内确保了从AC电源向电源部5的电力供给，但上述实施例不限于该结构。
在从上述的第二时间点t2起直到AC电压Vac的半周期的结束时间点t4(过零点)为止的时间段(第三时间段T3、第四时间段T4)内，可以确保从AC电源8向电源部5的电力供给。仅在AC电压Vac的半周期的开始点(过零点)t0之后的时间段(第一时间段T1)内，可以在一定时间内确保从AC电源8向电源部5的电力供给。在AC电压Vac的半周期的开始点(过零点)t0之前和之后(第三时间段T3、第四时间段T4、第一时间段T1)，可以确保从AC电源8向电源部5的电力供给。即，在第一时间段T1、第三时间段T3和第四时间段T4中的任意时间段内，可以确保从AC电源8向电源部5的电力供给。注意，在用户对操作部进行操作以使负载7的光输出最大的情况下，优先确保第一时间段T1、第三时间段T3和第四时间段T4，并且可以将第二时间段T2控制为比光输出最大的长度短的时间段。
在双向开关2的断开时间段内，从AC电源8向电源部5的电力供给使得控制部6能够稳定地进行操作。
附图标记说明
1,1A 发光装置
2,2A 双向开关
3 相位检测部
4 输入部
6 控制部
7 照明负载
8 AC电源
11,12 输入端子
13 停止部
50 蓄电部
51 第一充电部(充电部)
52 第二充电部(充电部)
61 切换控制部
Q4 开关装置
Sa1 切换信号
Vc1 蓄电部的电压
Vth1 阈值

Claims (1)

1.一种调光装置，包括：
一对输入端子，其电气连接在照明负载与交流电源之间；
双向开关，其配置为在所述一对输入端子间，对双向电流的遮断/通过进行切换；
相位检测部，其配置为检测所述交流电源的交流电压的相位；
输入部，其配置为接收指定所述照明负载的光输出的大小的调光水平；
电源部，其电气连接在所述一对输入端子之间，并且配置为被供给来自所述交流电源的电力以产生控制电源；
电压检测部，其配置为检测所述控制电源的电压；
控制部，其配置为从所述电源部接受所述控制电源的供给而进行操作，并且配置为基于来自所述相位检测部的检测信号，在自所述交流电压的半周期的起点经过了与所述调光水平相对应的可变时间的切换时间点，控制所述双向开关以使所述双向开关从接通状态切换为断开状态；以及
停止部，其配置为在自所述切换时间点至所述半周期的结束时间点为止的断开时间段内，在利用所述电压检测部检测出的电压为预定阈值以上的情况下，使利用所述电源部的所述控制电源的产生停止。
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