CN1981564A - 一种调光装置 - Google Patents

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Abstract

一种要耦接到控制灯的镇流器上的调光装置(10)，具有用来旁通相位切割装置(20)的旁通装置(30)。所述旁通装置(30)当不被致动时旁通所述相位切割装置(20)，而当被致动时启动所述相位切割装置(20)，持续一个调光时间段。因此，通过在非致动时段期间旁通相位切割装置，在大部分时间内，没有相位切割发生，从而大大地减小谐波以及电磁干扰，而在相位切割期间，仅使用固定切割角，该固定切割角优选在最小可探测相位切割角以上。

Description

一种调光装置
技术领域
本发明涉及一种调光装置，该调光装置包括用来在交流电源信号的周期中切割相位角的相位切割装置，该相位切割装置与用来携带交流电源信号的交流电源线串联耦接。
本发明还涉及一种包括调光装置的镇流器，包括镇流器的灯，以及包括镇流器的灯座。
背景技术
这样一种调光装置可以从美国专利No.5559395获悉。已知的调光装置在灯光调节时被广泛使用。在上述专利中，提供一个相位控制的三端双向可控硅开关调光器。该三端双向可控硅开关调光器被耦接在电源线中。由可变电阻器和电容器组成的串联电路与三端双向可控硅开关并联连接，以便以任意选择的角触发三端双向可控硅开关，用于相位导通。两端交流开关耦接在可变电阻器和电容器的节点与三端双向可控硅开关的栅极之间。通过改变可变电阻器的电阻，可以控制交流电压的相位角。调光装置在电压过零点之后立即切断交流电压的每半个周期的一部分，并且该半周期的该部分或角是可调节的。
借助于这种三端双向可控硅开关调光器，能调节交流电压的相位角，并且不同的相位切割角与不同的发光电平相对应。然而，借助于这种三端双向可控硅开关调光器，在调光情形下，可以以任意选择的角切割电源的每半个周期。因此，不能避免谐波失真和电磁干扰(EMI)，尤其是当选择的角较大时。当导通相位角较小，即相位切割角较大时，灯可能闪烁。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种具有较小谐波失真的调光装置。
为此目的，该调光装置的特征在于，它包括用来旁通相位切割装置的旁通装置，该旁通装置被布置为，当不被致动时旁通相位切割装置，而当被致动时在调光时间段内启动相位切割装置。
本发明基于这样的理解，即通过在非致动时段期间旁通切割装置，在大部分时间内，没有相位切割发生，从而大大地减少谐波以及电磁干扰，而在相位切割期间，仅使用固定的切割角，该切割角优选刚好在最小的可以探测的相位切割角之上。
根据本发明的一种调光装置的一个实施方式的特征在于，固定相位切割角。借助于固定的相位切割角，由调光装置控制的镇流器电路不必考虑相位切割角的值，所以它正好能确定调光时段。为了使干扰最小，相位切割角能被选择为用于调光的最小可探测角。
根据本发明的一种调光装置的另一个实施方式的特征在于，相位切割装置被布置成切割周期的正半周或负半周。只在半个周期内的相位切割也能传输调光信息，这归因于交流电源的频率较高的事实。以这种方式，与既切割正半周期又切割负半周期相比，在调光时间段期间，在电路中的谐波失真和电磁干扰被减少得更多。
根据本发明的一种调光装置的另一个实施方式的特征在于，旁通装置包括：第一致动装置，用来以交流电源信号的频率启动相位切割装置；和第二致动装置，用来以交流电源信号的两倍频率启动相位切割装置，第一和第二致动装置以串联耦接。两个致动装置被布置成传输用于调光的不同信息。
根据本发明的另一个实施方式提供一种与根据本发明的调光装置相组合的镇流器，该镇流器包括用控制信号来控制调光的调光控制器，其特征在于，该调光控制器被布置成按照调光时间段调节控制信号。该镇流器根据调光时间段而不是使用供给到镇流器的功率控制调光，所以，为了调光，在镇流器电路的输出处而不是在镇流器电路的输入处实现对供给到灯的功率的控制。由此，减小了在镇流器电路中的谐波失真。
附图说明
参照借助于在如下描述中的例子描述的实施方式，并参照附图将明白和清楚本发明的这些方面和其它方面，在附图中：
图1表示根据本发明的一种调光装置10的第一实施方式；
图2A表示根据本发明的一种调光装置110的第二实施方式；
图2B表示在根据本发明的调光装置和镇流器中的几个电压信号的波形；
图3A表示根据本发明的一种调光装置210的第三实施方式；
图3B表示从根据本发明的一种调光装置输出的电压的波形；
图4表示根据本发明的一种调光装置310的第四实施方式；
图5表示根据本发明的镇流器的方框图；以及
图6表示根据本发明的提取装置463的一个实施方式。
在附图中，所有图中的相同的标号用来指示类似的部分。
具体实施方式
图1表示根据本发明的一种调光装置10的第一实施方式。调光装置10包括调光器20和旁通装置30。调光器20是一种相位切割调光器，如三端双向可控硅开关调光器、闸流管调光器、功率开关调光器或MOSFET调光器。
在正常的工作条件下，旁通装置30不被致动。结果，调光器20由旁通装置30旁通，即调光器20不起作用。在调光情形下，旁通装置30被致动。然后，AC电流通过调光器20，并且在调光时间段DTP(Dimming Time Period)期间，调光器20切割交流电源信号AC的相位角。所以，在正常工作条件下，在交流电源信号AC中没有相位切割发生，没有来自相位切割的谐波失真发生，而在调光期间，谐波失真保持最小。
图2A表示根据本发明的一种调光装置110的第二实施方式。调光装置110包括三端双向可控硅开关调光器120和旁通装置130。三端双向可控硅开关调光器120包括电阻器R1和R2、及电容器C1，电容器C1与三端双向可控硅开关140并联耦接，以便在一个固定相位切割角PCA(phase cut angle)下触发三端双向可控硅开关140，用于相位导通。两端交流开关150耦接在电阻器R1和R2与三端双向可控硅开关140的栅极之间。旁通装置130包括按钮P1。
在正常工作条件下，按钮P1不被致动1，即AC电流通过按钮P1，并且旁通三端双向可控硅开关调光器120。因此在交流电源信号AC中没相位切割发生。
在调光情形下，用户根据要求的照度在调光时段DTP内致动按钮P1。
在调光时段DTP期间，三端双向可控硅开关调光器120被耦接到交流电源线A上。在交流电源信号AC的正半周期期间，电容器C1被正充电，并且跨过电容器C1的电压Vc1升高到两端交流开关150的触发电压。借助于两端交流开关150的正触发，在交流电源信号AC的正半周期的一个固定延迟角(即相位切割角，PCA)之后触发三端双向可控硅开关140。在交流电源信号AC的负半周期期间，电容器C1被负充电，并且电压Vc1减小到二端交流开关150的负触发电压。借助于二端交流开关150的负触发，在交流电源信号AC的负半周期的一个固定延迟角(即相位切割角，PCA)之后触发三端双向可控硅开关140。固定延迟角由R1、R2、C1及二端交流开关150的触发电压确定。
输入的交流电源信号AC的电压波形Vin被调光器120切割后在图2B中表示为电压VAB。为了比较输入电压，Vin也表示在图2B中。在正常工作条件下，VAB的电压波形与Vin的电压波形相同。在调光情形下，借助于一个相位切割角PCA切割VAB的电压波形的每个半周期。相位切割仅发生在调光时间段DTP期间，即用户按下按钮P1的时间段。在调光时间段DTP外，没有相位切割，即交流电源信号AC具有全周期。因此，在正常条件下，没有谐波失真产生。而且，进一步表示在图2B中的是电压VS、VAB、Vs、Vk、Vf、Vc、VD、及基准电压Vref1和Vref2和CLK将参照图5和图6描述。
图3A表示根据本发明的一种调光装置210的第三实施方式。与调光装置110相比，在调光装置210中，闸流管240用来代替三端双向可控硅开关140，并且二极管232布置成与按钮P1并联。当致动按钮P1时，交流电源信号AC的每个正半周期由相位切割装置230以固定相位切割角PCA切割。在终端A和B处交流电源信号AC的电压表示在图3B中。如果闸流管240和二极管232反向耦接，则交流电源信号AC的每个负半周期由相位切割装置以固定相位切割角PCA切割。
图4表示根据本发明的一种调光装置310的第四实施方式。与调光装置110相比，另一个按钮P2与按钮P1串联耦接，并且布置成与二极管342并联。当致动按钮P1时，相位切割装置320与在图2A中表示的相位切割装置120相同地工作。如果仅致动按钮P2，则相位切割装置320与在图2A中表示的相位切割装置220相同地工作。所以按钮P1和P2的分别致动导致交流电源信号AC的不同相位切割。
以这种方式，根据调光时间段DTP的不同信息能由相位切割交流电源信号AC传输。按钮P1和P2可以代表用户的不同要求。按钮P1的致动可以代表增光，而按钮P2的致动可以代表调光，反之亦然。而且，按钮P1的致动可以代表调光，而按钮P2的致动可以代表其它功能，如灯的颜色调节。按钮P1和P2可以是由用户可直接操作的按钮，或可通过诸如熟知的红外远程控制装置之类的远程控制单元可操作的远程可操作开关。
在调光装置的以上实施方式中，可以引入一个可变电阻器，以便调节相位切割角PCA。
图5表示根据本发明的镇流器400的方块图。镇流器400与在本发明中提供的调光装置组合地使用。镇流器400包括：EMI滤波器410，用来滤波电磁干扰；整流器420，用来把交流电源信号AC整流成直流电源信号DC；功率因数控制器430，用来控制功率因数，一个换流器控制器440，用来控制一个换流器；及换流器450，用来把直流电压变换成高频交流电压以致动灯。
镇流器400也包括用来控制调光的调光控制器460。调光控制器460包括：提取装置463，用来从整流器420的输出422提取调光信号D-SIG(dimming signal)；和信号处理装置456，用来把调光信号D-SIG变换成控制信号C-SIG(control signal)。
整流器420的输出422，即电压VS，DC功率信号DC表示在图2B中。在调光时段DTP期间，DC功率信号DC携带具有固定相位切割角PCA的调光信号D-SIG。提取装置463从直流电源DC提取一个调光信号D-SIG，即电压VC，如图2B中所示。
信号处理装置456包括时钟发生器468，用来产生一个时钟信号CLK，如图2B中所示。在从提取装置463接收到调光信号D-SIG之后，信号处理装置456根据时钟信号CLK处理调光信号D-SIG，例如通过计数脉冲信号的数量或计数调光信号D-SIG的时间段，并且输出一个控制信号C-SIG，即Vd，如图2B中所示。
控制信号C-SIG被输入到换流器控制器440。换流器控制器440是常规的换流器控制器IC，如在市场上容易买到的半桥控制器IC。在正常情形下，换流器控制器440用电流信号O-SIG控制换流器的频率。
在调光情形下，在控制器信号C-SIG被输入到换流器控制器440之后，根据控制信号C-SIG改变电流信号O-SIG(original signal)。在正常情形下，输入到换流器控制器440的控制信号可以被看作零或其它值，而没有对换流器控制器440的电流信号O-SIG的影响。换流器控制器440根据电流信号O-SIG工作。
图6表示根据本发明的提取装置463的一个实施方式。提取装置463包括两个比较器A1和A2及低通滤波器，该低通滤波器包括电阻器R3和R4及电容器C2。
当电压Vs，即来自整流器420的DC功率信号DC的电压，低于基准电压Vref1时，比较器A1输出高电平电压VK。当电压Vs高于基准电压Vref1时，比较器A1输出低电平电压VK。电压Vk的波形表示在图2B中。
当电压VK通过由R3、R4及C2形成的低通滤波器时，消除不想要的脉冲信号。在图2B中，不想要的脉冲是在调光时间段DTP外的较窄脉冲和在调光时间段DTP中较宽脉冲之后的脉冲。VF的波形，即低通滤波器的输出，表示在图2B中。低通滤波的VF在比较器A2中与基准电压Vref2相比较。然后，比较器A2输出一个与调光时间段DTP相对应的脉冲信号(即，调光信号)，即在图2B中表示的Vc。然后Vc，调光信号被输入到信号处理器466。
本发明提供的镇流器可以被安装在灯或者灯座中。本发明还提供了一种调光控制方法，该方法包括：切割在电源信号的周期中的相位角、转换相位切割角为控制信号、以及根据控制信号调光，其中，仅在调光时间段期间切割相位角、并根据调光时间段确定控制信号。
应该注意，上述实施方式说明而不是限制本发明，并且本技术领域的技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下能设计另外的实施方式。在权利要求书中，放在括号之中的任何标号不应该理解为限制权利要求。词“包括”不排除在权利要求中未列出的元件或步骤的存在。在元件前面的词“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明能借助于包括几个不同元件的硬件和借助于适当编程的计算机实现。在列出几个装置的单元权利要求中，这些装置的几个能由一个硬件和相同项的硬件实施。词第一、第二及第三等的使用不指示任何顺序。这些词要理解为名称。

Claims (13)

1.一种调光装置(10)，包括：
相位切割装置(20)，用来切割在交流电源信号(AC)的周期中的相位角(PCA)，所述相位切割装置(20)与用来携带所述交流电源信号(AC)的交流电源线(A)串联耦接，
其特征在于，所述调光装置(10)包括用来旁通所述相位切割装置(20)的旁通装置(30)，所述旁通装置(30)被布置成当不被致动时旁通所述相位切割装置(20)，而当被致动时启动所述相位切割装置(20)，持续一个调光时间段(DTP)。
2.根据权利要求1所述的调光装置(10)，其中，所述切割相位角(PCA)被固定。
3.根据权利要求1所述的调光装置(10)，其中，所述相位切割装置(20)被布置成切割交流电源信号(AC)的正半周期和负半周期。
4.根据权利要求1所述的调光装置(10)，其中，所述相位切割装置(20)被布置成切割交流电源信号(AC)的正半周期或负半周期。
5.根据权利要求1所述的调光装置(10)，其特征在于，所述旁通装置(30)包括：第一致动装置(P1)，用来以交流电源信号(AC)的频率启动所述相位切割装置(20)；和第二致动装置(P2；342)，用来以交流电源信号(AC)的两倍频率启动所述相位切割装置(20)，第一和第二致动装置(P1；P2和342)串联耦接。
6.根据权利要求5所述的调光装置(10)，其特征在于，减少光亮度的调光时间段(DTP)的致动发生在第一致动装置(P1)或第二致动装置(P2；342)的致动时，而增加光亮度的时段的致动发生在第二致动装置(P2；342)或第一致动装置(P1)的致动时。
7.一种与根据权利要求1-4任一项所述的调光装置(10)相组合的镇流器(400)，所述镇流器(400)包括用控制信号(C-SIG)控制调光的调光控制器(460)，
其特征在于，所述调光控制器(460)被布置成按照调光时间段(DTP)调节所述控制信号(C-SIG)。
8.根据权利要求7所述的镇流器(400)，其特征在于，所述调光控制器(460)包括用来产生时钟信号(CLK)的时钟信号发生装置(468)，并且所述调光控制器(460)被布置成通过在调光时间段(DTP)期间计数时钟信号的时钟时段确定所述控制信号(C-SIG)。
9.一种灯，其特征在于，所述灯包括根据权利要求7所述的镇流器(400)。
10.一种灯，其特征在于，所述灯包括根据权利要求8所述的镇流器(400)。
11.一种灯座，其特征在于，所述灯座包括根据权利要求7所述的镇流器(400)。
12.一种灯座，其特征在于，所述灯座包括根据权利要求8所述的镇流器(400)。
13.一种调光控制方法，包括：
切割在电源信号的周期中的相位角、转换相位切割角为控制信号、以及根据控制信号调光，
其特征在于，其中，仅在调光时间段期间切割相位角、并按照调光时间段确定控制信号。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20070613