TWI452938B - 調光器觸發電路、調光器系統及可調光元件 - Google Patents

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Description

調光器觸發電路、調光器系統及可調光元件
本發明係關於一種用於低負載應用(例如：發光二極體型光源)之調光器觸發電路。本發明係進一步關於一種包括諸如一調光器觸發電路的調光器系統。
一般來說，相位受控調光器係包括一種用於交流電流之三極體，進一步被稱為一雙向三極閘流體(TRIAC)。一雙向三極閘流體係一種能再經觸發(例如：經導通)時以任一方向來傳導流之雙向開關。該雙向三極閘流體係能被經施加至其閘控電極(亦即：當一小量電流被施加至其閘極時)之一正電壓或一負電壓所觸發。此電流僅係需要被持續施加一短暫的時間周期(亦即：約幾微秒)。換句話說，該雙向三極閘流體係必須被觸發或者是被「發動」。一旦經觸發，該元件係持續傳導直到通過其之電流下降到某一臨界值以下，諸如：在交流主電源之一半循環的結束時(亦被稱為一零交越)。結果，該雙向三極閘流體係被「關閉」。
上文所述調光器對於調光白熾燈泡係運作良好。人們普遍承認的是：該等調光器要是使用在低負載調光器應用(例如：基於一發光二極體(LED)之光源)上係無法正常地實行。發光二極體係消耗少許功率，並且因此係無法如預期地操作雙向三極閘流體型調光器。
國際申請案第WO 2005/115058係敘述一種調光器系統，其係包括一經連接至一動態仿真負載之調光器以允許一相位控制調光器能夠使用於發光二極體照明。該動態仿真負載係在該等發光二極體無法提供充足負載時提供一負載至該發光器。另一方面，該動態仿真負載係在該等發光二極體提供自該調光器所汲取之充足電流時提供降低的電流流量。然而，爲使該調光器系統能夠正常地工作，該動態仿真負載係需要將流過該調光器中之雙向三極閘流體的電流維持在其保持電流以上。再者，一動態負載訊號係必要地，其係使該調光器系統複雜地難以實施。最後，該國際申請案第WO 2005/115058中所敘述之動態仿真負載係汲取數安培的電流(甚至在沒有作用時)，以造成可觀的能量浪費。
美國專利第7,102,902號係敘述一種使用包括一雙向三極閘流體之一調光器以用於調光該等發光二極體的調光器系統。施加至該調光器之負載係受到控制，使得該負載在需要時(否則不)供應一電阻性負載。然而，所述調光器觸發電路係必須經客制化該調光器之最小負載。取決於所使用調光器類型，一些構件係被需被調適而使該調光器系統沒有彈性。該調光器觸發電路係亦依靠增加一大型負載至該調光器系統，以造成該電路中所需的高電流構件以及該調光器系統中的高功率損失。
本發明一目的係提供一種用於觸發一調光器之調光器觸發電路，其中該調光器係不適合調光該等發光二極體，該調光器觸發電路係適合用於結合白熾燈泡(包含鹵素燈)專用之廣泛種類的調光器、然而係消耗有限功率。該調光器觸發電路係亦可使用於其它類型的電路，其中低於調光器之一特定最小負載的一最小功率係所需的。
本發明係關於一種用於觸發一交流電網路中一調光器的調光器觸發電路，該調光器觸發電路係包括：
-　一電壓位準偵測器，其係用於偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值；以及
-　一雙極電流源電路，其係用於假如由該電壓位準偵測器所偵測之電壓低於該臨界值，則該雙極電流源電路係提供一電流、否則係被停用；
其中在操作上，該調光器觸發電路係消耗少於100毫瓦之一平均功率。在一實施例中，該調光器觸發電路在操作上係消耗10毫瓦到50毫瓦之一平均功率。
在一實施例中，該雙極電流源電路係包括一電晶體，其係可受控於該電壓位準偵測器，以用於由該電壓位準偵測器所偵測之電壓要是低於該臨界值則傳導集極電流。該電晶體係可具有一基極、射極、以及集極，其中該基極係可受控於該電壓位準偵測器，使得假如由該電壓位準偵測器所偵測之電壓低於該臨界值，則該電晶體係可傳導電流流過該射極以及該集極。
在另一實施例中，該雙極電流源電路係進一步包括一回授電路，其係被配置為限制經傳導流過該電晶體之集極電流，該回授電路係未被連接至該輸入電壓。該回授電路係可包括一另外的電晶體、一第一電阻器、以及一第二電阻器，該另外的電晶體之集極係被連接至該電晶體之基極，該另外的電晶體之基極係經由該第一電阻器而被連接至該電晶體之射極，並且該第二電阻器係致能該電晶體之射極以對著一參考電位進行調節。
在一實施例中，該電壓位準偵測器係包括：
-　一偵測電路；以及
-　一分壓電路，其係用於將該輸入電壓轉換為一適合由該偵測電路所測得之電壓。
該偵測電路係可包括一額外電晶體，該額外電晶體之基極係被耦合至該分壓電路。
在一實施例中，該電壓位準偵測器係包括一微處理器，以用於偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。
在一實施例中，該電壓位準偵測器係包括一比較器或運算放大器，以用於偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。
在一實施例中，該雙極電流源電路係包括一整流器。
在一實施例中，該臨界值係等於在3伏特以及50伏特之間的一數值。在另一實施例中，該臨界值係等於在3伏特以及25伏特之間的一數值。
在一實施例中，該雙極電流源電路於停用時係提供一可忽略電流。該可忽略電流係可小於該雙極電流源電路所能提供一最大電流之強度的兩個級數。該雙極電流源電路所提供之標稱電流係在10毫安培到20毫安培之範圍中。
本發明係進一步關於一種調光器系統，該調光器系統係包括：
-　一調光器，其係包括一第一終端以及一第二終端，該第一終端係用於連接至一交流電電源供應器之一終端，而該第二終端係用於連接至要被調光之一可調光電氣應用件的一終端；
-　如上文所提及之一調光器觸發電路，該調光器觸發電路係進一步包括一第三終端以及一第四終端，該第三終端係被連接至該第二終端，而該第四終端係用於連接至該交流電電源供應器之另一終端、並且連接至該可調光電氣應用件之另一終端。
本發明係進一步關於一種可調光元件，該可調光元件係包括：
-　如上文所提及之一調光器觸發電路；
-　一可調光電氣應用件；
其中該調光器觸發電路以及該可調光電氣應用件係經並聯耦合，而該可調光元件係被串聯連接至該調光器。該可調光電氣應用件係可包括一發光二極體。
本發明係進一步關於一種用於經由一調光器觸發電路來觸發一交流電電路中一調光器的方法，該方法係包括：
-　偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值；
-假如所偵測電壓低於該臨界值，則經由一雙極電流源電路來提供一電流，否則不提供電流；
-將來自該雙極電流源電路之電流提供至該調光器。
進行偵測之前，該方法係可進一步包括藉由整流該交流電電路之一交流電壓來產生該輸入電壓。另或者且此外，該方法係可進一步包括限制由該雙極電流源電路所提供之電流。再者，另或者且此外，進行偵測之前，該方法係可進一步包括將該輸入電壓轉換成一適合偵測之電壓。
下述係本發明某些實施例僅經由實例的一說明。
圖1係式亦顯示配合一白熾燈泡3之一傳統調光器1。注意到：電磁干擾(EMI)濾波器構件係被省略以增強圖1的清晰度。該傳統調光器1係包括一雙向三極閘流體TR1，其係被並聯連接於串聯的一可變電阻器R1以及一電容器C1。在此說明中，該可變電阻器R1以及該電容器C1之組合係將被稱為一RC電路或一計時器電路。此外，該傳統調光器1係包括一觸發構件，亦即適合觸發該雙向三極閘流體TR1的一構件。一般來說，用於雙向觸發二極體(DIAC)係被使用於此目的。一雙向觸發二極體係一雙向觸發二極體，其係在已經超過亦被稱為雙向觸發二極體觸發電壓的一雙向觸發二極體臨界電壓之後來傳導電流。一雙向觸發二極體係保持傳導，而流過該雙向觸發二極體之電流係保持在一臨界電流以上。假如該臨界電流減少至臨界電流以下，則該雙向觸發二極體係切換回到一高阻抗狀態。前述特徵係使一雙向觸發二極體非常適合作為一用於一雙向三極閘流體的觸發器開關。圖1之傳統調光器1係包括一雙向觸發二極體D1，該雙向觸發二極體D1之一第一末端係被連接在該可變電阻器R1以及該電容器C1之間，而且該雙向觸發二極體D1之一第二末端係被連接至該雙向三極閘流體TR1之閘極。該傳統調光器1係具有兩個終端，亦即終端T1以及T2。該傳統調光器1以及其白熾燈泡(負載)3之一串聯連接係被連接至一交流電電壓源。
如早先所提及，該雙向三極閘流體TR1係在流過其中之電流降至其臨界值時而關閉。一旦通過第一零交越，則該RC電路係將「看到」真實的交流電源電壓、並且係將對C1進行充電。注意到：此充電電流係亦流過該白熾燈泡3。一旦跨於C1之電壓達到該雙向觸發二極體D1的觸發電壓，則該雙向觸發二極體D1係開始傳導並且供應電流至該雙向三極閘流體TR1的閘極、而對C1進行放電。結果，該雙向三極閘流體TR1係被觸發並且導通。一電流係開始流經該雙向三極閘流體TR1。結果，C1係不再被充電。
藉由調整R1(例如：經由一旋鈕或類似者)，所需要達到跨於C1之雙向觸發二極體觸發電壓的時間係能被設定。電阻器R1之一較高數值係使所需要達到C1上之雙向觸發二極體觸發電壓的時間更長，並且因此造成該雙向三極閘流體TR1之一較短傳導間隔。將要被了解的是：藉由調整其中電流流過該雙向三極閘流體TR1之時間，所供應至該白熾燈泡3之功率以及因而其之照明強度係能被調整。
假如被用來調光具有一足夠負載之一光源，則類似圖1中傳統調光器1之調光器係正常地作用。也就是：一零交越之後，所供應流過該負載之電流係需要足夠的高，以對該RC電路中之電容器C1能夠重新充電。假如不是，則該雙向三極閘流體TR1係無法再被觸發、並且調光作用係將不發生。諸如足夠功率之一白熾燈泡的負載係提供一電流路徑以用於對該RC電路進行充電，其係該傳統調光器1之正常作用的一先決條件。然而目前來說，係存有無法提供一足夠負載以致能該傳統調光器1之正常作用的低負載應用(及/或具有一內建整流器以及電容器之應用)。也就是：正好在該零交越之後，係存有流過此負載以用於對該RC電路進行充電之不足夠電流。
一低負載應用之一著名實例係一電力電子電路，其係驅動一由需要直流電流之一個或更多發光二極體所組成之光源。在本說明中，本發明多個實施例係將結合一發光二極體電路來作出進一步澄清。然而必須要了解到：本發明多個實施例係亦被使用於結合其它低負載或不連續負載應用，也就是：前述應用係無法提供必要的充電電流予一調光器之計時器電路，以致能如圖1中示意顯示傳統調光器1之一調光器的正常作用。具有一帶有一平滑電容器之整流器前端的負載係能被認作為不連續的負載應用。
圖2係示意顯示依據經連接至一發光二極體電路13之本發明一實施例的一調光器系統10。該調光器系統10係包括一調光器11、以及一調光器觸發電路(DTC)12。
該調光器11係包括一第一終端以及一第二終端，該第一終端係用於連接至一交流電供應器之一終端T1，而該第二終端係用於連接至一可調光電氣應用件(例如：該發光二極體電路13之一終端T2)之一終端。該調光器觸發電路12係包括一第三終端以及一第四終端，該第三終端在圖2中係被連接至該調光器11之第二終端，而該第四終端係用於連接至該交流電供應器之另一終端(亦即：終端T3)。此外在圖2中，該第四終端係被連接至該可調光電氣應用件(亦即：該發光二極體電路13)之另一終端。因此，該調光器觸發電路12係被串聯連接至該調光器11之第二終端、並且係並聯連接於該發光二極體電路13。
該調光器觸發電路12以及如該發光二極體電路13之一可調光電氣應用件的組合係可被稱為一可調光元件。
圖3係更詳細地示意顯示該調光器觸發電路12。該調光器觸發電路12係包括一電壓位準偵測器15以及一雙極電流源電路18。該電壓位準偵測器15係經配置以偵測該終端T2處之電壓的絕對值是否低於一臨界值。該雙極電流源電路18係經配置以在由該電壓位準偵測器15所偵測之電壓保持低於該臨界值而被啟動、否則被停用。因此，該調光器觸發電路12中之雙極電流源電路18係一電壓相依電流源，而該調光器觸發電路12整體上係能被認為充當一雙極電壓相依電流源。如將在下文中更詳細地解釋，此一調光器觸發電路12係消耗少於100毫瓦之一平均功率。在多個良好維度實施例中，該調光器觸發電路12係可消耗10毫瓦至50毫瓦之一平均功率。較佳為，該調光器觸發電路12之消耗係大約30毫瓦。藉著此一消耗，大部份的傳統調光器係能夠如預期地運作。
在本發明多個實施例中，該電壓位準偵測器15係可包括一微處理器。該微處理器接著係設法偵測該調光器觸發電路12之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。假如該調光器觸發電路12之輸入電壓低於該臨界值，則該微處理器係可指示該雙極電流源電路18以提供一電流。在本發明多個實施例中(如參考圖5B而將更詳細地解釋)，該微處理器係可指示該雙極電流源電路18以在通過該零交越之後提供該電流。
在本發明多個實施例中，該電壓位準偵測器15係可包括一比較器，以用於偵測該調光器觸發電路12之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。如圖4中示意圖示，該比較器係包括兩個輸入端以及一單一輸出端。一第一輸入端係被連接至一參考電位(亦即：等於該臨界值之一電位)，在此實例為30伏特。一第二輸入端係被配置為接收該調光器觸發電路12之輸入電壓。假如於該比較器之第二輸入端處該調光器觸發電路12之輸入電壓低於該比較器之第一輸入端處的臨界值，則該比較器之輸出係可使得該雙極電流源電路18如上文所討論提供一電流。一運算放大器係能如熟習本項技術所了解般使用，以取代該比較器。
在圖3示意圖示之實施例中，該雙極電流源電路18係包括一電流源電路17以及一整流器19。在此實施例中，該電流源電路17係被耦合至該電壓位準偵測器15。再者，該電壓位準偵測器15以及該電流源電路17兩者皆被連接至該整流器19之直流終端。
圖3之調光器觸發電路12中的整流器19係具有一交流側邊，亦即：分別經連接至該等終端T2與T3的終端、以及一直流側邊，亦即：經連接至一參考電位與該調光器觸發電路12中之其它構件(如該電壓位準偵測器15及該雙極電流源電路18中之電流源電路17)的終端。該整流器19係被配置為致能由該電流源電路17所產生之電流，以作為要被供應至該調光器11的一雙極電流。
假如該調光器11被一常態白熾燈所負載，則該調光器觸發電路12係迫使該調光器11進行運作。假如該交流電壓足夠低(亦即：低於前文提及之臨界值)，則該調光器觸發電路12係被啟動並且使足夠電流能夠流入該調光器11之RC電路內。注意到：當圖3實施例中之電壓位準偵測器15位於該整流器19的直流側邊處時，僅一絕對臨界值係需要的。前述意謂著：假如該臨界值為30伏特，則該調光器觸發電路12係被啟動在-30伏特到+30伏特之範圍中。
在該調光器觸發電路12之一些實施例中，當配合230伏特且50赫茲之一主電源系統使用時，該臨界值係位在3伏特以及50伏特之間。在該調光器觸發電路12之其它實施例中，最低臨界值係10伏特。假如該調光器觸發電路12被連接至120伏特且25赫茲之一主電源系統(如美國所使用)，則該臨界值係可位在3伏特以及25伏特之間。
在該調光器觸發電路12之一些實施例中，以該電壓位準偵測器15所測量之平均整流電壓係可被使用作為一用於流過該低負載應用件(例如：如圖3中示意描述的一發光二極體電路13)之電流的設定點。前述動作係進一步致能該低負載應用件之最佳化調光。假如為發光二極體照明，此最佳化係可在調光之一強度範圍上造成0%到100%該發光二極體之最大光強度的設定(例如：30%到80%)。此外，最佳化係可在低光強度區域(亦即：所設定光強度範圍內的1%到10%)中採取更為敏感之調光形式，而在高光強度區域(例如：所設定光強度範圍內的10%到100%)中採取較不敏感之調光形式。
由該調光器觸發電路12所提供之電流係有效地將負載電壓保持為0，直到該調光器11中之雙向三極閘流體被觸發，例如：如圖1中針對正由雙向觸發二極體D1進行觸發之雙向三極閘流體TR1所示意顯示。該雙向三極閘流體一經導通，該終端T2處之電壓係大量增加。於是，該調光器觸發電路12中之電流源電路17係被停用。
因此理想上，該調光器觸發電路12係僅在該終端T2處之電壓超過一臨界值時才傳導電流，否則係表現如一開路電路。然而實際上，該調光器觸發電路12在被停用時係仍將提供電流。較佳地，由該調光器觸發電路12中之電流源電路17所提供的電流在停用時係被忽略。假如一電流在強度上至少小於該調光器觸發電路12之電流源電路17所能提供的最大電流兩個級數，則一電流係可被視為可忽略。所以例如：假如，要由該調光器觸發電路12中之電流源電路17所提供的最大電流為15毫安培，則要是保持在100微安培以下之數值的一電流係可被視為可忽略。
在已經通過一零交越後，假如僅存在一不連續負載(亦即：汲取一不連續電流之負載使得該電流在循環時間的某一部分中為零(例如：於輸出端處具有一電容器之一橋接整流器))，則該調光器觸發電路12係作用為互補該調光器11中之雙向三極閘流體的狀態。也就是：假如該調光器觸發電路12係開啟，則該調光器11中之雙向三極閘流體係被關閉，並且反之亦然。
另一方面，假如除了一不連續負載外還存在另一負載，則在已經通過一零交越後，該調光器觸發電路12以及該調光器11中之雙向三極閘流體兩者係可同時開啟。也就持續直到該調光器觸發電路12之輸入電壓超過先前所述臨界值時而關閉。在此一案例中，該調光器觸發電路12以及該調光器11中之雙向三極閘流體係無互補作用。不到一毫秒，功率係被消耗。然而，此所消耗功率係將可忽略的。例如：對於20伏特之一臨界值以及一電流源電路17經配置為提供15毫安培之一電流來說，峰值功率係將不超過0.3瓦、並且平均功率係將不超過30毫瓦。
一般來說，藉由通過零交越，該雙向三極閘流體係關閉(假使仍開啟時)，而該調光器觸發電路12係保持開啟。當該雙向三極閘流體開啟時，該調光器觸發電路12係關閉。
因此，該調光器觸發電路12係被配置為該終端T2處之絕對電壓低於一臨界值時而供應一電流。此電流係僅需要足夠致能對該調光器之RC電路中的電容器進行重新充電，並且在討論上係無關於該調光器之雙向三極閘流體的保持電流以及最低負載。所提供之好處為：該調光器觸發電路12係亦能被用於配合一雙向三極閘流體，該雙向三極閘流體所帶有之一保持電流係大於要由該調光器觸發電路12所提供之最大電流。因此，即使該調光器觸發電路12能夠提供例如15毫安培之一最大電流，然而包括一雙向三極閘流體(帶有例如100毫安培之大於15毫安培的一保持電流)之一調光器11係能被用來致能低負載應用件的調光作用。
爲了在一調光器系統10中致能該調光器觸發電路12的正常作用(例如：當經耦合至如圖2中示意所示的一發光二極體電路13)，於該整流器19之交流側邊處的電容係如熟習本項技術人士所了解般最好被最小化。較佳為，沒有額外電容係存在於該等終端T2以及T3之間。除了一個或更多發光二極體外，該發光二極體電路13通常係還包括一整流器以及一個或更多平滑電容器。
從而，該調光器觸發電路12係可被用來提供一種用於觸發在一交流電電路中一調光器的方法。此一方法係將包括偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。隨後假如所測得電壓低於該臨界值，則一電流係經由一電流源電路來提供。假如所測得電壓並未低於該臨界值，則係不需提供電流。從該電流源電路所提供之電流接著係被提供至該調光器。
在先前所提的偵測之前，先前所提的輸入電壓係可藉由整流該交流電電路之一交流電壓而被產生。隨後或另一選擇，該輸入電壓係可被轉換成為適合偵測之一電壓。最後，由該電流源電路所提供之電流係可受到限制。
圖5係詳細地顯示如圖2以及3中所示調光器觸發電路12之一調光器觸發電路的另一實施例。必須了解到：此實施例僅係充當本發明一種可行實施方式的一實例。如技術人士將熟悉，許多實施方式係可行的。例如：如雙極PNP型電晶體之其它開關、積體閘控雙極電晶體(IGBT)、或者是金氧半導體場效電晶體(MOSFET)係可被使用，以代替雙極NPN型電晶體。
在此特別實施例中，該雙極電流源電路18係再次包括一電流源電路17以及一整流器19。該整流器19係包括一整流二極體橋接器。該電流源電路17係包括兩個電阻器R2與R3、以及兩個NPN型電晶體Q1與Q2。該電壓位準偵測器15係包括一NPN型電晶體Q3、以及兩個電阻器R4與R5。
在此特別實施例中，一直流電壓源V1係被連接至該電壓位準偵測器15之NPN型電晶體Q3的控制器。選定電阻器R6使得一理想基極電流係可在該NPN型電晶體Q3關閉時而被供應至該NPN型電晶體Q1。該直流電壓源V1係可為一外部來源。必須了解到：爲了獲得先前所提之理想基極電流，一電流源亦可被使用以代替一直流電壓源V1以及一電阻器R6。該等電阻器R4與R5係形成一專用的分壓器，使得假如於該終端T4處之電壓低於先前所提的臨界值，則於終端T7處之電壓係使得該NPN型電晶體Q3關閉。
該NPN型電晶體Q1之集極在此特別實施例的電流源電路17係被連接至該整流二極體橋接器之終端(註記為終端T4)。該NPN型電晶體Q1之基極係被連接至該NPN型電晶體Q2之集極，並且係亦被連接至該電壓位準偵測器15中NPN型電晶體Q3之集極。當於該終端T4處之電壓低於先前所提的臨界值時，該NPN型電晶體Q3係關閉，而該電阻器R6現在係將提供電流至該NPN型電晶體Q1之基極。於是，於終端T6處之電壓增加係使得該NPN型電晶體Q1開啟。於是，該NPN型電晶體Q1係傳導電流、而該終端T4之電壓係取決來源阻抗而甚至減少的更多，以在該終端T7處造成甚至更低的一電壓。所以，該NPN型電晶體Q3之斷開時間係受到限制。假如流過該NPN型電晶體Q1之電流超過某一數值，則該NPN型電晶體Q2之基極電壓係超過其導通電壓、並且該NPN型電晶體Q2係開始傳導，隨即穩定該終端T6處之電位、而且因此降低通過該NPN型電晶體Q1的電流。該等電阻器R2與R3係被用來設計具有合適特徵之一電流源，亦即：假如通過該NPN型電晶體Q1之射極電流超過某一數值(例如：在範圍從10毫安培到20毫安培之一常態電流)，則該NPN型電晶體Q2係開始傳導。因此，該NPN型電晶體Q2以及該等電阻器R2與R3之組合係提供一回授電路，其係有效地限制該NPN型電晶體Q1之集極電流。該等NPN型電晶體Q1與Q2以及該等電阻器R2與R3之組合係形成一穩定的電流源電路17，以用於該終端T4之電壓針對該整流器19的負端為高於近似1伏特。當該終端T4上之電壓低於近似1伏特時，該集極電流係將降低。
當該電壓位準偵測器15偵測到該終端T4處之電壓變為低於一預定臨界值時，該電流源電路17係被啟動，而當偵測到該終端T4處之電壓上升到高於該預定臨界值時，該電流源電路17係被停用。
爲了獲得經設計為該終端T2處之電壓介於-30伏特以及+30伏特時供應15毫安培之一電流的一調光器觸發電路12，圖4中所示構件之典型數值係：該電阻器R2係4.7k歐姆；該電阻器R3係33歐姆；該電阻器R4係6.6M歐姆(通常藉由串聯置放具有3.3M歐姆之一數值的兩個電阻器所建構)；該電阻器R5係100k歐姆；該電阻器R6係47k歐姆；該NPN型電晶體Q1係FMMT458；該NPN型電晶體Q2係BC817；該NPN型電晶體Q3係BC817；該直流電壓源V1係10伏特。由圖4中所示調光器觸發電路12來提供以及啟動期間具有前述數值之構件來供給的電流係將近似15毫安培，而理想上在停用期間的電流係僅將近似49微安培。增加流過該NPN型電晶體Q1之洩漏電流係可增加幾微安培。
圖6A係示意顯示電流IDTC (亦即：通過一調光器觸發電路之電流)隨著一電壓VDTC 函數(亦即：跨於該調光器觸發電路上之電壓)之計算的一特性圖形。在此計算中，圖4之調光器觸發電路係被使用在其中先前所提的典型數值被使用於各別構件。所以，該調光器觸發電路係被配置為跨於其上之電壓要是變為低於30伏特之一臨界值，則供應具有15毫安培之一絕對值的一最大電流。由於該整流器，該電流係可以相反方向而被供應至該調光器。
可以注意到：IDTC 係在VDTC 接近零時等於零，並且係在VDTC 之某一數值處快速地上升至設計電流，而在此案例中的IDTC 不超過15毫安培。對於低電流來說，接近零的VDTC 因為在低電壓時，該電流源電路17係在被要求時才供應電流，亦即：該調光器11僅係需要有限電流以對其計時器電路進行充電。圖5中所示與圖4中示意描述之電流源電路17有關的曲線形狀係該NPN型電晶體Q1在低電壓時為飽和的結果。
圖6B係示意顯示圖3之一調光器觸發電路中一實施例的多個終端之間的一電壓對電流特性圖形，其中該調光器觸發電路係包括一微處理器。如圖5A中所示，就在通過一零交越之前，該調光器觸發電路12係可被導通、而該調光器11中之雙向三極閘流體係亦可同時被導通。於是，經過一短暫時間週期(亦即：跨於該調光器觸發電路12上之電壓從該臨界值朝著零走所需的時間)，功率係被消耗。在包括一微處理器以作為該電壓位準偵測器15之一實施例中，該微處理器係可被程式規劃，使得允許該雙極電流源電路18僅在通過該零交越之後起作用。於是，該調光器觸發電路12的終端之間的電壓對電流特性係變為如圖6B中所示意顯示。
在圖6B中所能立即看到的是：IDTC 係經歷一種磁制現象(hysteresis)。也就是：於某一VDTC 處之IDTC 數值係取決於VDTC 的先前數值。圖形中IDTC 獨立於VDTC 之過去數值的部分係已經以灰線進行示意說明。圖形中IDTC 取決於VDTC 之過去數值的部分係已經以黑線進行示意說明。箭頭係註記VDTC 的改變方向。
本文中所使用之術語「基極」、「集極」、以及「射極」係應該廣義地被詮釋為不僅是參考對於一雙極電晶體的連接。假如使用如金氧半導體場效電晶體之其它類型的電晶體，該些術語係亦參考相似的連接，亦即：分別為「閘極」、「汲極」、以及「源極」。
因此，本發明係已經藉由參考上文所討論的某些實施例來進行敘述。將要被認知的是：該些實施例係容許熟習本項技術人士所熟知的各種修改例以及替代例。
例如：兩個具有一半波整流器之調光器觸發電路係可被使用，以代替使用具有類似一二極體整流橋接器之一全波整流器的一調光器觸發電路。在之後的案例中，一個調光器觸發電路係將被用於該交流電流之一個方向，而另一個調光器觸發電路係將被用於該交流電流之相反方向。
再者，本發明多個實施例係已經針對一調光器觸發電路作出說明。然而，本發明係亦關於一種用於在一輸入電壓低於一預定數值時提供一預定電流至一交流電電路的電路，該電路之操作係類似上文所述的調光器觸發電路。
相似地，本發明係亦關於一種用於在一輸入電壓低於一預定數值時提供一預定電流至一交流電電路的方法。該方法接著係包括偵測該交流電電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值，以在所偵測電壓要是低於該臨界值則經由一電流源電路來提供一電流、否則不提供電流，並且將來自該電流源電路之電流提供至該交流電電路。
1．．．傳統調光器
3．．．白熾燈泡(負載)
10．．．調光器系統
11．．．調光器
12．．．調光器觸發電路(DTC)
13．．．發光二極體電路
15．．．電壓位準偵測器
17．．．電流源電路
18．．．雙極電流源電路
19．．．整流器
C1．．．電容器
D1．．．雙向觸發二極體
Q1-Q3．．．NPN型電晶體
R1-R6．．．電阻器
TR1．．．雙向三極閘流體
T1-T7．．．終端
圖1係示意顯示一已知調光器配合一白熾燈泡；
圖2係示意顯示依據經連接至一發光二極體之本發明一實施例的一調光器系統；
圖3係更詳細地示意顯示依據本發明一實施例的一調光器觸發電路；
圖4係顯示圖2以及3中所示一調光器觸發電路之一實施例；
圖5係詳細地顯示圖2以及3中所示一調光器觸發電路之另一實施例；
圖6A係示意顯示圖4中該調光器觸發電路的多個終端之間的一電壓對電流特性圖形；
圖6B係示意顯示圖3一調光器觸發電路之一實施例的多個終端之間的一電壓對電流特性圖形，其中該調光器觸發電路係包括一微處理器。
12．．．調光器觸發電路(DTC)
15．．．電壓位準偵測器
17．．．電流源電路
18．．．雙極電流源電路
19．．．整流器
T2-T3．．．終端

Claims (29)

  1. 一種用於觸發一交流電網路中之一調光器的調光器觸發電路，該調光器係包括一雙向三極閘流體(triac)，該調光器觸發電路係包括：一電壓位準偵測器，其係用於偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值；以及一雙極電流源電路，其係用於假如由該電壓位準偵測器所偵測之電壓低於該臨界值，則該雙極電流源電路係提供一電流、否則係被停用，其中該調光器觸發電路操作上係消耗少於100毫瓦之一平均功率，且其中由該調光器觸發電路所提供之電流係有效地將一負載電壓保持為零，直到該雙向三極閘流體被觸發為止。
  2. 如申請專利範圍第1項之調光器觸發電路，其中該調光器觸發電路在操作上係消耗10毫瓦到50毫瓦之一平均功率。
  3. 如申請專利範圍第1項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路係包括一電晶體，其係可受控於該電壓位準偵測器，以用於由該電壓位準偵測器所偵測之電壓要是低於該臨界值則傳導電流。
  4. 如申請專利範圍第3項之調光器觸發電路，其中該電晶體係具有一基極、射極、以及集極，其中該基極係可受控於該電壓位準偵測器，使得假如由該電壓位準偵測器所偵測之電壓低於該臨界值，則該電晶體係傳導電流流過該 射極以及該集極。
  5. 如申請專利範圍第3項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路係進一步包括一回授電路，其係被配置為限制經傳導流過該電晶體之電流。
  6. 如申請專利範圍第5項之調光器觸發電路，其中該回授電路係包括一另外的電晶體、一第一電阻器、以及一第二電阻器，該另外的電晶體之集極係被連接至該電晶體之基極，該另外的電晶體之基極係經由該第一電阻器而被連接至該電晶體之射極，並且該第二電阻器係致能該電晶體之射極以對著一參考電位進行調節。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該電壓位準偵測器係包括：一偵測電路；以及一分壓電路，其係用於將該輸入電壓轉換為一適合由該偵測電路所測得之電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項之調光器觸發電路，其中該偵測電路係包括一額外電晶體，該額外電晶體之基極係被耦合至該分壓電路。
  9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該電壓位準偵測器係包括一微處理器，以用於偵測該調光器觸發電路之輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。
  10. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該電壓位準偵測器係包括一比較器或運算放大 器，以用於偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值。
  11. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路係包括一整流器。
  12. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路係包括一整流器，其係對交流電電路之一交流電壓進行整流以產生該輸入電壓。
  13. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該臨界值係介在3伏特以及50伏特之間的一數值。
  14. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該臨界值係介在3伏特以及25伏特之間的一數值。
  15. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路於停用時係提供一可忽略電流。
  16. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路於停用時係提供一可忽略電流，該可忽略電流係小於該雙極電流源電路所能提供一最大電流之強度的兩個級數。
  17. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路所提供之標稱電流係在10毫安培到20毫安培之範圍中。
  18. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發 電路，其中該調光器觸發電路在其輸入終端之間係不包含電容性元件。
  19. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中當該雙極電流源電路被停用時，該調光器觸發電路係表現如一開路電路。
  20. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之調光器觸發電路，其中該雙極電流源電路在被停用時所提供係少於100微安培。
  21. 一種調光器系統，其係包括：包括一雙向三極閘流體(triac)之一調光器，其係包括一第一終端以及一第二終端，該第一終端係用於連接至一交流電電源供應器之一終端，而該第二終端係用於連接至要被調光之一可調光電氣應用件的一終端；如申請專利範圍第1項之一調光器觸發電路，該調光器觸發電路係進一步包括一第三終端以及一第四終端，該第三終端係被連接至該第二終端，而該第四終端係用於連接至該交流電電源供應器之另一終端、並且連接至該可調光電氣應用件之另一終端。
  22. 如申請專利範圍第21項之調光器系統，其中該雙向三極閘流體係具有一預定的保持電流，且其中該雙極電流源電路在被啟動時係提供低於該雙向三極閘流體之保持電流的一電流。
  23. 一種可調光元件，其係包括：如申請專利範圍第1至6項中任一項之一調光器觸發 電路；一可調光電氣應用件；其中該調光器觸發電路以及該可調光電氣應用件係經並聯耦合，而該可調光元件係可串聯連接至該調光器。
  24. 如申請專利範圍第23項之可調光元件，其中該可調光電氣應用件係包括一發光二極體。
  25. 一種用於經由一調光器觸發電路來觸發一交流電電路中之一調光器的方法，該調光器係包括一雙向三極閘流體(triac)，該方法係包括：偵測該調光器觸發電路之一輸入電壓的一絕對值是否低於一臨界值；假如所偵測電壓低於該臨界值，則經由一雙極電流源電路來提供一電流，否則不提供電流；將來自該雙極電流源電路之電流提供至該調光器，其中由該雙極電流源電路所提供之電流係有效地將一負載電壓保持為零，直到該雙向三極閘流體被觸發為止。
  26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中進行偵測之前，該方法係進一步包括藉由對該交流電電路之一交流電壓進行整流以產生該輸入電壓。
  27. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該方法係進一步包括限制由該雙極電流源電路所提供之電流。
  28. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該方法係進一步包括限制由該雙極電流源電路所提供之電流。
  29. 如申請專利範圍第25至28項中任一項之方法，其 中進行偵測之前，該方法係進一步包括將該輸入電壓轉換成一適合偵測之電壓。
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