CN201708977U - 具有适配器的前沿相位调光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：包括一前沿相位调光器，其具有一个输入端和一个输出端，以及串联于前沿相位调光器的输出端的一个用于在所述前沿调光系统开关触发後保持开通最少电流，并加足够馀量的假负载电路，和一个用于限制调光器开关闭合时电源对灯具等效输入电容的最大容许充电电流的限流电路；其中，前沿相位调光器的输出端以及限流电路的输出端分别用于连接LED灯具的两端，前沿相位调光器的输入端以及限流电路的输入端分别用于连接交流电源。

Description

具有适配器的前沿相位调光器 

技术领域

本实用新型涉及光源及灯具调光控制，特别涉及针对LED灯具用于传统调光环境下的技术问题。 

背景技术

发光二极管已成功商品化，多方面技术难点渐得充份了解及有效解决，随着以发光二极管为光源的灯具广泛应用，发光二极管灯具以其在能源效益，寿命及稳定性方面在甚多应用上开始取代白炽灯光源，在取代过程中发现不少与调光系统有关的兼容性问题，常见的故障为调光范围狭窄，调光效果非线性，闪烁，异常声响，灯具损坏等等。 

传统白炽灯光源在电器特性上极之简单，如图1所示，传统调光方法，调光器串联於电源与负载之间，通过相位控制技术，令调光器内置开关跟据交流电源相位成一固定相角关系导通及关断。 

现有技术中的相位控制方法分两种： 

第一种方法为前沿调节，调光器开关於交流电过零后保持关断，经过一段可调节的延时后开通，开关维持导通，直至交流电源下一过零点关断，开关次序每市电工频周期重覆两次，延时越短，导通时间越长，供给负载有效功率越大。仿真结果图如图2所示。 

第二种方法为后沿调节，调光器开关由市电工频过零点开始导通，经过一段可调节的延时后关断，开关维持关断，直至交流电源下一过零点开通。仿真结果图如图3所示。 

比较两种相位控制方法，前沿调节是首先被开发，因此方法与一系列的器件先天开关特性极之配合，真空管时代的气体放电管及半导体的晶闸管(SCR及TRIAC)触发后维持导通及过零时自关断特性与前沿相位控制完美匹配，因电路简单关系，同一功率规格下，此类器件制成的调光器价格会较为便宜。 

前沿相位控制广泛应用在传统照明，电热控制及某几种类型电动机调节。照明应用主要针对白炽灯光源，理由是白炽灯光源是利用电功率令灯丝发热，高温下灯丝材料发光，电气特性上灯丝呈现电阻性，施加於白炽 灯光源上的脉动相位调节波形会由灯丝的热容量加以平均，消除部份闪烁现象。 

自照明工业引入电子化镇流器後，因电子镇流器具有输入电容量(如电磁兼容滤波器及整流滤波电路等)，前沿相位控制开关开通时会于负载端施加一高斜率电压上升沿，此上升沿会对电子镇流器电路制造一系列问题，仿真结构图如图4所示，结果如图5、6所示，发光二极管电源大部份属于电子变换电路，同样问题会在发光二极管灯具上出现。 

本来后沿相位调节是基于电子变换器电路而开发的调节方法，调光器开关在过零时开始导通，避开高斜率电压上升沿，快速下降沿对电子变换器电路不会产生负面影响，理应可解决发光二极管灯具问题。但真正应用时，发光二极管光源还是要面对大量前沿调光系统兼容要求，理由总结如下： 

-专业调光系统汲及建筑物管理及节能智能系统配合，不能轻易更换。 

-后沿调光系统配置选择性较少，价格较高。 

-其他项目管理因数。 

前沿调光方法问题归纳如下： 

-市场上现存在大量前沿调光系统，且其中大部份属专业系统，价格较高，不容许随便更换，照明设计者只容许把白炽灯换成发光二极管灯具。 

-高斜率电压上升沿产生大电流尖峰。 

-大电流尖峰加上电路上容性感性分布参数，引起电路电流振荡。 

-若振荡幅度过大，令调光器电流在某些时间少於调光器最少维持导通电流，调光器电路会於工频过零前非正常提早关断，引起闪烁。 

-若调光器开关因电流振荡提早关断，可以在同一工频半周期内重新开通，引起闪烁。 

-异常电力开关令供电系统过载，引起供电系统跳闸。 

-异常电流振荡产生电磁干扰。 

-异常电流令调光器内开关器件应力增大，影响调光器可靠性及安全。 

-白炽灯一般效率较低，所以电功率一般较同级LED灯具为大，调光器内置开关器件需要有最低维持导通电流，LED灯具正常工作电流常比维持导通电流值低，令调光器不能正常工作。 

-调光器控制电路需通过串联负载取电，白炽灯为电阻性，取电容易，LED灯具电为非线性负载，不能保证导通特性，取电困难，令调光器不能正常工作。 

实用新型内容

为了解决上述现有技术中的不足之处，本实用新型提供了一种灯具调光适配电路，用以串接于前沿调光系统及发光二极管电路之间，以解决前沿调光方式对发光二极管驱动电路的负面影响。 

本实用新型的具有适配器的前沿相位调光器，包括 

一前沿相位调光器，其具有一个输入端和一个输出端，以及 

串联于前沿相位调光器的输出端的一个用于在所述前沿调光系统开关触发後保持开通最少电流，并加足够馀量的假负载电路，和一个用于限制调光器开关闭合时电源对灯具等效输入电容的最大容许充电电流的限流电路； 

其中，前沿相位调光器的输出端以及限流电路的输出端分别用于连接LED灯具的两端，前沿相位调光器的输入端以及限流电路的输入端分别用于连接交流电源， 

优选的是，所述假负载电路提供最小令调光器开关触发後保持开通最少电流，并加足够馀量。 

优选的是，该假负载可以是电阻、电流源或受控电流源。 

优选的是，电流由检测适配器输入端电压信号控制，电压低时电流大，电压高时电流小，可降低假负载电路功耗，提高系效率。 

限制调光器开关闭合时电源对灯具等效输入电容的最大容许充电电流，达到减小灯具电流振荡幅值，令其不影响灯具及调光器的正常工作，电流峰值调节至调光器最大峰值电流。 

优选的是，限流电路为固定电流源或受控电流源。 

优选的是，若限流电路为固定电流源，开关由检测适配器输入端电压讯号控制，若输入电压低於一最低第一门限，开关断开，不对灯具供电，防止闪烁，若电压高於另一第二门限(第二门限高於第一门限)，开关回复导通。 

优选的是，若限流电路为受控电流源，则电流源由检测适配器输入端电压讯号控制，若输入电压低於一最低第一门限，电流源断开，不对灯具供电，防止闪烁，若电压高於另一第二门限(第二门限高於第一门限)，电流源回复导通。 

本实用新型的具有适配器的前沿相位调光器的优点是： 

-适配器电路与灯具电路分离，与其他先行技术比较，无需把额外电路装进灯具内部，无需与灯具电源作讯号联系，减低灯具成本及功耗。 

-灯具无需修改可与前沿相控电路兼容。 

-系统只需调试单一设备，灯具无需调试。 

-系统元件数量减少，可靠性提高。 

附图说明

图1为传统的白炽灯调光电路的原理图。 

图2为前沿相位调节负载两端波形与相角的关系图。 

图3为後沿相位调节负载两端波形与相角的关系图。 

图4为前沿调光电路系统仿真原理图。 

图5为前沿调光器仿真波形图，其中振荡电流比正常负载电流大。 

图6为於上升沿位置展开的振荡波形图。 

图7为依照本实用新型的适配器系统方框图。 

图8为依照本实用新型的一种实施例的具有适配器的前沿相位调光器的应用原理图 

图9为图8中电路系统的仿真波形图。 

图10为图9的仿真波形展开图。 

具体实施方式

参照图8，本实用新型的一种实施例的具有适配器100的前沿相位调光器，其中假负载电路10由一简单电阻负载R2完成，限流电路20由一直流电电流源完成，其中该直流源由一MOS管及稳压管Q1及源极采样电阻R6组成，通过附加桥式整流器D1-D4可将该直流限流电路变换成交流限流电路。 

该具有适配器的前沿相位调光器中的前沿相位调光器30包括一等效开关S1以及与其并联的由电阻R8和电容C3串联组成的吸收电路，其一端连接交流电源50，另一端连接假负载20的一端。LED灯具40在这里被等效为阻性负载R1和有电阻R3，电容C1以及电感L5、L6组成的EMI滤波电路。该灯具一端连接假负载电路20的另一端，该灯具的另一端连接限流电路20的整流桥的输出端，整流桥的输入端以及假负载的另一端连接交流电源50的一端。此外，电线等效阻抗可等效成在主回路中串联的电阻R4和电感L1。 

图9、10示出了了仿真结果：其中，由仿真波形可见上升沿振荡已大幅降低，先前见到的铃振波形已减弱为单一尖峰，证明电路功能正确。 

Claims (7)

1.一种具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：包括

一前沿相位调光器，其具有一个输入端和一个输出端，以及

串联于前沿相位调光器的输出端的一个用于在所述前沿调光系统开关触发後保持开通最少电流，并加足够馀量的假负载电路，和一个用于限制调光器开关闭合时电源对灯具等效输入电容的最大容许充电电流的限流电路；

其中，前沿相位调光器的输出端以及限流电路的输出端分别用于连接LED灯具的两端，前沿相位调光器的输入端以及限流电路的输入端分别用于连接交流电源。

2.根据权利要求1所述的具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：该假负载可以是电阻、电流源或受控电流源。

3.根据权利要求2所述的具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：电流由检测适配器输入端电压信号控制，电压低时电流大，电压高时电流小。

4.根据权利要求2所述的具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：限制调光器开关闭合时电源对灯具等效输入电容的最大容许充电电流，达到减小灯具电流振荡幅值，令其不影响灯具及调光器的正常工作，电流峰值调节至调光器最大峰值电流。

5.根据权利要求1所述的具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：限流电路为固定电流源或受控电流源。 

6.根据权利要求5所述的具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：若限流电路为固定电流源，开关由检测适配器输入端电压讯号控制，若输入电压低於一最低第一门限，开关断开，不对灯具供电，防止闪烁，若电压高於另一第二门限，其中第二门限高於第一门限，开关回复导通。

7.根据权利要求5所述的具有适配器的前沿相位调光器，其特征在于：若限流电路为受控电流源，则电流源由检测适配器输入端电压讯号控制，若输入电压低於一最低第一门限，电流源断开，不对灯具供电，防止闪烁，若电压高於另一第二门限，其中第二门限高於第一门限，电流源回复导通。 

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