TWI593307B - 具有兩段式調光裝置之兩段式調光系統及其兩段式調光方法 - Google Patents

Description

具有兩段式調光裝置之兩段式調光系統及其兩段式調光方法

本發明係有關於一種調光系統，特別是有關於一種具有兩段式調光功能的調光系統，以及進行兩段式調光之方法。

傳統的調光裝置大都是結合三極交流半導體開關(Bidirectional Triode Thyristor；Triac)來進行照明系統的開與關及照明亮度的調整，而三極交流半導體開關通常為利用手動旋鈕的方式進行照明系統的開或關，同時，三極交流半導體開關只有在照明系統處於開啟狀態下，才能進行照度或是亮度的調整，因此，當照明系統處於關閉狀態時，被照明的區域是完全沒有燈光照明的，故當這些照明系統是配置在公共場所或是地下室的走道或是大樓的樓梯間時，往往都要先找到三極交流半導體開關的開關才能將照明系統啟動，故其使用便利性及安全性並不高。此外，雖然有一些照明系統的啟動方式，已經利用振動感測器、紅外線感測器或是微波感測器等，以作為照明裝置啟動的訊號，然而，這些感測器所形成的開關，除了容易因為環境因素而產生誤動作外；例如，紅外線感測器容易受到環境溫度影響而有誤動作，而微波感測器雖不受環境溫度影響而有誤動作；其還有一個問題尚未解決，即當這些感測器開關在關閉時，同樣會使被照明的區域是完全沒有燈光照明，同時，當這些感測器開關在開啟時，其照明系統的照度或是亮度是無法調整的。

基於使用上的便利及同時達到安全與節能的要求，一般的設施中，已經要求照明系統需由感測器的偵測來開啟或關閉，同時，於照明系統在關閉狀態下，仍然提供微弱的燈光照明，以確保使用者的便利與安全，故這些需求是現有照明系統的調光裝置是無法達到的。

為了解決先前技術所述之問題，本發明主要目的在於提供一兩段式調光裝置，其包括一電源供應單元，用以提供一交流電壓；一整流器，其一輸入端與電源供應單元電連接，用以將交流電壓整流輸出；一兩段式調光電路，其一電壓輸入端與整流器之一電壓輸出端並聯連接；一電壓調節器，與兩段式調光電路電連接，電壓調節器之一端用以產生一第一控制電壓，將第一控制電壓輸入至兩段式調光電路之一第一控制端，用以判斷交流電壓之電壓大小；一觸發控制開關，其一控制端與兩段式調光電路之一輸出端電連接，另兩端與兩段式調光電路電連接；以及一負載，其一端與整流器之交流電壓整流輸出電連接，另一端電連接至觸發控制開關之一端以及兩段式調光電路。其中，兩段式調光電路自外部輸入一第二控制電壓至兩段式調光電路之一第二控制端，根據第一控制電壓以及第二控制電壓調整兩段式調光電路之一等效阻抗值，並根據等效阻抗值決定觸發控制開關之一導通角度而控制負載產生不同的亮度。

本發明之另一主要目的在於提供一具有兩段式調光系統，其包含：一兩段式調光裝置，具有第一端與第二端，一交直流轉換器，其具有一輸入端以及一輸出端，其輸入端電連接至兩段式調光裝置之第一端，並用以將一交流電壓轉換成一直流電壓；以及一感測裝置，其具有一輸入端與一輸出端，其輸入端連接交直流轉換器之輸出端，其輸出端輸出一第二控制電壓至兩段式調光裝置之第二端，其中，兩段式調光系統之特徵在於：兩段式調光裝置與感測裝置所輸出的第二控制電壓連接，再將第一控制電壓與第二控制電壓連接至一分壓電路產生一等效阻抗，此一等效阻抗再經過一電路產生一相應之導通角度，之後再根據導通角度由一負載產生不同的亮度，達到兩段式調光之目的。

本發明進一步提供一種兩段式調光方法，其包括：提供一啟動電壓；啟動一感測裝置；產生一分壓電壓，是由一兩 段式調光電路之一第一電阻、一第二電阻、以及一第三電阻之進行一分壓動作，並且產生一分壓電壓至一電壓調節器；輸出一第一控制電壓，是根據分壓電壓使電壓調節器判斷啟動電壓之電壓大小並輸出第一控制電壓；控制一第一功率開關，是將第一控制電壓輸入並控制第一功率開關之狀態；感應是否有外在物體，是由感測裝置執行是否感應有外在物體並輸出一第二控制電壓；控制一第二功率開關，是將第二控制電壓輸入至兩段式調光電路之第二功率開關，以控制第二功率開關；輸出一等效阻抗，是根據第一功率開關以及第二功率開關之狀態，輸出一等效阻抗至兩段式調光裝置之一觸發控制開關；產生一導通角度，是於兩段式調光裝置之觸發控制開關接收等效阻抗時，由兩段式調光裝置之觸發控制開關上的跨壓產生一導通角度，並且將導通角度輸出至兩段式調光裝置之一負載；產生兩段式調光，是依據導通角度之大小，使兩段式調光裝置之負載產生亮度變化。

10‧‧‧兩段式調光裝置

11‧‧‧交直流轉換器

12‧‧‧感測裝置

101‧‧‧電源供應單元

102‧‧‧整流器

103‧‧‧負載

104‧‧‧觸發控制開關

105‧‧‧兩段式調光電路

Q1‧‧‧電壓調節器

Q2‧‧‧第二功率開關

Q3‧‧‧第一功率開關

D1‧‧‧第一二極體

D2‧‧‧第二二極體

D3‧‧‧第三二極體

D4‧‧‧第四二極體

D5‧‧‧第五二極體

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

R4‧‧‧第四電阻

R5‧‧‧第五電阻

R6‧‧‧第六電阻

R7‧‧‧第七電阻

R8‧‧‧第八電阻

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

Diac‧‧‧二極體交流開關

Tric‧‧‧三極交流半導體開關

Vg‧‧‧第一控制電壓

Vc‧‧‧第二控制電壓

Vtriac‧‧‧三極交流半導體開關跨壓

VLoad‧‧‧負載電壓

30~34‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之兩段式調光系統方塊示意圖。

第2圖係為本發明之兩段式調光系統中之兩段式調光之電路圖。

第3圖係為係為本發明之兩段式調光系統之兩段式調光方法流程圖。

第4圖係為本發明之兩段式調光系統之實際波形示意圖。

第5圖係為本發明之兩段式調光系統中之兩段式調光裝置之另一實施例之電路圖。

第6圖係為本發明之兩段式調光系統中之兩段式調光裝置之另一實施例之實際波形示意圖。

本發明主要係揭露一種兩段式調光系統，是利用兩段式調光系統之一感測裝置進行感測是否有外在物體，並經由感測結果進行兩段式調光系統之兩段式調光動作。

首先，請參閱第1圖，係為本發明之兩段式調光系統方塊示意圖。如第1圖所示，兩段式調光系統包括：一兩段式調光裝置10，其係由一電源供應單元101、一整流器102、一負載103、一雙向觸發控制開關104、一兩段式調光電路105、一第一控制電壓Vgs、一第二控制電壓Vc以及一電壓調節器Q1所組成，其中，電源供應單元101輸出一交流電壓至整流器102，其中，電源供應單元101所輸出的交流電壓可以是110V或是220V；整流器102之輸入端與電壓供應單元101電連接，且整流器102將前述交流電壓整流輸出至負載103之一端以及兩段式調光電路105，其中兩段式調光電路105之電壓輸入端與整流器102之電壓輸出端並聯連接；而負載103之另一端電連接至觸發控制開關104之一端以及兩段式調光電路105；觸發控制開關104之控制端與兩段式調光電路105之輸出端電連接，換言之，觸發控制開關104之控制端與兩段式調光電路105之輸出端電連接，另兩端與兩段式調光電路105電連接；電壓調節器Q1與兩段式調光電路105電連接，且電壓調節器Q1之一端用以產生該第一控制電壓Vgs，將第一控制電壓Vgs輸入至兩段式調光電路105之第一控制端，用以判斷交流電壓大小；此外，一交直流轉換器(AC/DC converter)11，其具有輸入端以及輸出端，用以將交流電壓轉換為直流電壓，其輸入端電連接至兩段式調光裝置10中之電源供應單元101之輸出端，而電源供應單元101之輸出端亦為兩段式調光裝置10之第一端；以及一感測裝置12，其具有輸入端與輸出端，其輸入端與交直流轉換器11之輸出端電連接，感測裝置12之輸出端輸出一第二控制電壓Vc至兩段式調光裝置10之兩段式調光電路105的第二控制端，而兩段式調光電路105之第二控制端亦為兩段式調光裝置10之第二端，第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc連接至一分壓電路以產生一等效阻抗，等效阻抗再經過觸 發控制開關104產生相應之一導通角度，之後負載103根據導通角度產生不同的亮度；而在本發明的每一實施例中的感測裝置12可以是一無線電磁波感測器、一紅外線感測器、微波感測器以及超音波感測器等。

請參考第2圖，係為本發明之兩段式調光系統中之兩段式調光裝置之電路圖。如第2圖所示，兩段式調光裝置10包含電源供應單元101；整流器102包含一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第三二極體D3以及一第四二極體D4所組成之整流器102。整流器102具有輸入端與電源供應單元101之輸出端電連接，整流器102將電源供應單元101所輸出的交流電壓整流輸出至負載103之一端以及兩段式調光電路105。

兩段式調光電路105包含一第一電阻R1、一第二電阻R2以及一第三電阻R3，其中第一電阻R1、第二電阻R2以及第三電阻R3串聯連接，串聯連接之第一電阻R1、第二電阻R2以及第三電阻R3與整流器102之電壓輸出端並聯連接，第二電阻R2與第三電阻R3串聯連接之一節點與電壓調節器Q1之控制端連接。兩段式調光電路105更包含一第一電容C1，第一電容C1與第三電阻R3並聯連接。兩段式調光電路105又包含一第四電阻R4，第四電阻R4與電壓調節器Q1串聯連接，串聯連接之第四電阻R4與電壓調節器Q1與串聯連接之第一電阻R1、第二電阻R2以及第三電阻R3並聯連接。第四電阻R4與電壓調節器Q1串聯連接之節點用以產生第一控制電壓Vgs，將第一控制電壓Vgs輸入至兩段式調光電路105之第一控制端，其中電壓調節器Q1之控制端與第二電阻R2以及第三電阻R3串聯連接之節點電連接。

兩段式調光電路105更包含一第五二極體D5與電壓調節器Q1並聯連接，其中第五二極體D5為一齊納二極體(Zener diode)，該齊納二極體(Zener diode)為一穩壓二極體，可做為穩壓電路使用。

兩段式調光電路105更包含一第五電阻R5之一端與一第二功率開關Q2之控制端電連接，第五電阻R5之另一端係為 兩段式調光電路105的第二控制端，感測裝置12之輸出端輸出第二控制電壓Vc至第五電阻R5之另一端。串聯連接之一第七電阻R7與一第一功率開關Q3並聯連接第二功率開關Q2之第一端與第二端，其中第一功率開關Q3之第一端與第七電阻R7之一端串聯連接，第一功率開關Q3之第二端電連接第二功率開關Q2之第二端。第一功率開關Q3之第二端與第二功率開關Q2之第二端電連接第五二極體D5之陽極端(anode end)。第一功率開關Q3之控制端即為兩段式調光電路105之第一控制端。一第八電阻R8與串聯連接之第七電阻R7與一第一功率開關Q3並聯連接。一第六電阻R6之一端與一第二電容C2之一端串聯連接，第六電阻R6之另一端與第七電阻R7之一端電連接。第二電容C2之另一端與負載103之一端電連接。負載103之另一端電連接第一二極體D1、第三二極體D3之陰極端(cathod end)。

一觸發控制開關104包含一二極體交流開關(diode AC switch)Diac以及一三極交流半導體開關(Triode AC Semiconductor Switch)Triac。

二極體交流開關(diode AC switch)Diac之一端與第六電阻R6與第二電容C2串聯連接之節點電連接，二極體交流開關(diode AC switch)Diac之另一端與三極交流半導體開關(Triode AC Semiconductor Switch)Triac之控制端電連接。三極交流半導體開關(Triode AC Semiconductor Switch)Triac之一端與第二電容C2之另一端與負載103之一端電連接，三極交流半導體開關(Triode AC Semiconductor Switch)Triac之另一端與第五二極體D5之陽極端(anode end)電連接；根據第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc以調整兩段式調光電路105之等效阻抗值，並根據等效阻抗值決定觸發控制開關104之導通角度，進而控制負載103產生不同的亮度。

上述之第一功率開關Q3以及第二功率開關Q2可以為電晶體或是金氧半場效電晶體。

請參考第3圖，其係為本發明之兩段式調光系統之兩段式調光方法流程圖；並由第3圖的流程說明第2圖之兩段式 調光系統之電路操作過程。首先，提供一交流電壓，如步驟30所示，此交流電壓是由電源供應單元101提供，用以作為一啟動電壓輸入至整流器102以及交直流轉換器11，而整流器102以及交直流轉換器11皆可將啟動電壓轉換成一直流電壓並輸出至負載103、電壓調節器Q1以及兩段式調光電路105。

接著，進行步驟31，判斷是否有外在物體以及判斷啟動電壓值。在電壓調節器Q1經由整流器102提供直流電壓後，即可判斷啟動電壓為110V或是220V，用以決定第一控制電壓Vgs是否可使第一功率開關Q3導通或是截止。此外，當感測裝置12經由交直流轉換器11提供直流電壓後，即可進行感測是否有外在物體。

再接著，進行步驟32，藉以兩段式調光電路105之第一電阻R1、第二電阻R2以及第三電阻R3進行一分壓動作產生分壓電壓，並輸出分壓電壓至電壓調節器Q1之控制端；因此，根據分壓電壓大小可使電壓調節器Q1判斷啟動電壓之電壓為110V或220V，並輸出第一控制電壓Vgs來控制第一功率開關Q3之開關狀態。此外，當感測裝置12經由交直流轉換器11提供直流電壓後，即可執行感應是否有外在物體，感測裝置12會根據感應是否有外在物體，輸出不同電壓值之第二控制電壓Vc至兩段式調光電路105之第二功率開關Q2，再根據第二控制電壓Vc之電壓大小來控制兩段式調光電路105之第二功率開關Q2的開關狀態。藉由上述方式，本實施例具有以下四種操作情況並說明如下：當電壓調節器Q1判斷啟動電壓為110V時，因為兩段式調光電路105之第一電阻R1、第二電阻R2以及第三電阻R3產生之分壓電壓過低，導致電壓調節器Q1處於截止狀態，進而使得第一控制電壓Vgs為一高電位，使得與第一控制電壓Vgs電連接之兩段式調光電路105之第一功率開關Q3為導通(ON)狀態。當感測裝置12未感應到有外在物體時，則第二控制電壓Vc處於低電位狀態，使得兩段式調光電路105之第二功率開關Q2 為截止(CUT OFF)狀態。

同前所述，當電壓調節器Q1判斷啟動電壓為110V時，兩段式調光電路105之第一功率開關Q3為導通狀態。當感測裝置12已感應到有外在物體時，則第二控制電壓Vc處於一高電位，且使得兩段式調光電路105之第二功率開關Q2為導通(ON)狀態。

當電壓調節器Q1判斷啟動電壓為220V時，但兩段式調光電路105之第一電阻R1、第二電阻R2以及第三電阻R3產生之分壓足以啟動電壓調節器Q1，因此電壓調節器Q1為導通狀態，進而使得第一控制電壓Vgs為低電位，最後使得與第一控制電壓Vgs電連接之兩段式調光電路105之第一功率開關Q3為截止狀態；此時感測裝置12若未感應到有外在物體時，則第二控制電壓Vc處於低電位，且使得兩段式調光電路105之第二功率開關Q2為截止狀態。

同前所述，當電壓調節器Q1判斷啟動電壓為220V時，兩段式調光電路105之第一功率開關Q3為截止狀態；此時感測裝置12已感應到有外在物體時，則第二控制電壓Vc處於高電位，且使得兩段式調光電路105之第二功率開關Q2為導通狀態。

再接著，決定一等效阻抗值，如步驟32所示。根據步驟31所產生的第一功率開關Q3與第二功率開關Q2之截止或是導通狀態，可以產生不同的等效阻抗(impedence)值，並輸出等效阻抗至兩段式調光裝置10之觸發控制開關104，而這些在不同操作狀態下的等效阻抗可以由以下四種情形決定及產生：當第二功率開關Q2為截止狀態以及第一功率開關Q3為導通狀態時，則兩段式調光電路105會產生第一等效阻抗至觸發控制開關104，其中第一等效阻抗之電阻值是由兩段式調光電路105之第七電阻R7並聯第八電阻R8後，再與第六電阻R6串聯之電阻值所決定，而第七電阻R7並聯第八電阻R8後，再與第六電阻R6串聯之電路即為產生第一等效阻抗之分壓電路。

當第二功率開關Q2為導通狀態以及第一功率開關Q3為導通狀態時，則兩段式調光電路105會產生第二等效阻抗至觸發控制開關104，其中第二等效阻抗之電阻值是由兩段式調光電路105之第六電阻R6之電阻值所決定，而第六電阻R6即為產生第二等效阻抗之分壓電路。

當第二功率開關Q2為截止狀態以及第一功率開關Q3為截止狀態時，則兩段式調光電路105會產生第三等效阻抗至觸發控制開關104，其中第三等效阻抗之電阻值是由兩段式調光電路105之第六電阻R6與第八電阻R8串聯之電阻值所決定，而第六電阻R6與第八電阻R8串聯之電路即為產生第三等效阻抗之分壓電路。

以及，當第二功率開關Q2為導通狀態以及第一功率開關Q3為截止狀態時，則兩段式調光電路105會產生第四等效阻抗至觸發控制開關104，其中第四等效阻抗之電阻值為第六電阻R6之電阻值，而第六電阻R6即為產生第四等效阻抗之分壓電路；很明顯地，第四等效阻抗之電阻值與第二等效阻抗之電阻值是相同的，都是由第六電阻R6之電阻值決定。

接著，產生一導通角度，如步驟33所示，是根據步驟32所決定的等效阻抗值，使得兩段式調光裝置10之觸發控制開關104根據實際產生的等效阻抗之電阻值大小進一步產生不同的跨壓，且觸發控制開關104根據跨壓產生並輸出兩種導通角度，後續再將導通角度輸出至兩段式調光裝置10之負載103，詳細說明如下：當觸發控制開關104與第一等效阻抗電連接時，則觸發控制開關104輸出第一導通角度，其中，在本實施例中，此第一導通角度為90度；當觸發控制開關104與第二等效阻抗電連接時，則觸發控制開關104輸出第二導通角度，其中，在本實施例中，此第二導通角度為0度；當觸發控制開關104與第三等效阻抗電連接時，則觸發控制開關104輸出第一導通角度；以及，當觸發控制開關104與第四等效阻抗電連接時，則觸發控制開關104輸出第二導通角度。

最後，進行步驟34，負載103接收觸發控制開關104所輸出導通角度，並且依據導通角度的大小而呈現亮度的變化，其中，當負載103接收觸發控制開關104所輸出導通角度為第一導通角度時，則負載103所呈現的亮度為微亮狀態；若負載103接收觸發控制開關104所輸出導通角度為第二導通角度時，負載103所呈現的亮度為全亮狀態。

再請參考第4圖，其係為本發明之兩段式調光系統之實際波形示意圖。如第4圖所示，可分為四項區間作一描述：

區間1，電源供應單元101所輸出的電壓經過整流器102轉換成連續正半週波形的直流電壓，且當電源供應單元101之交流電壓為110V以及感測裝置12未感應到有外在物體時，則第一控制電壓Vgs維持高電位，以及第二控制電壓Vc維持低電位，其分別使得第一功率開關Q3導通以及第二功率開關Q2截止，故此時第二電容C2與第一等效阻抗電連接，而由於第一等效阻抗較大(例如：100k歐姆)，導致流經第一等效阻抗與第二電容C2的電流較小，使得在一開始充電時，第一等效阻抗與第二電容C2之間的充電較緩慢，故與第一等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現截止狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為截止狀態，而與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而未導通，此時即會在觸發控制開關104上產生一個三極交流半導體開關跨壓Vtriac，此觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac即會形成一90度的導通角度，而負載103無跨壓；當第一等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓達到二極體交流開關Diac導通之電壓值時，則三極交流半導體開關Triac同時也導通，此時觸發控制開關104即無跨壓產生，而負載103具有跨壓；因此，根據上述的電路操作結果，可在區間1的波形圖看到一開始觸發控制開關104尚未導通時，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為90度的電壓訊號，而負載電壓VLoad則無電壓訊號；當觸發控制開關104導通後， 觸發控制開關104上無三極交流半導體開關跨壓Vtriac之電壓訊號，而負載電壓VLoad有電壓訊號，並且在區間1內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性變化；最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第一導通角度並呈現微亮狀態。

區間2，當電源供應單元101之交流電壓為110V時，且感測裝置12已感應到有外在物體時，則第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc皆為高電位，其分別使得第一功率開關Q3導通以及第二功率開關Q2導通，此時於第二電容C2與第二等效阻抗電連接，而由於電連接於第二電容C2之第二等效阻抗較小(例如：1k歐姆)，導致流經第二等效阻抗與第二電容C2的電流較大，此時，第二等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓在一開始已達到二極體交流開關Diac導通之電壓值，故與第二等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現導通狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為導通狀態，且與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而導通；由於觸發控制開關104為導通狀態，故觸發控制開關104無跨壓產生，而負載103有跨壓，因此，可在區間2的波形圖看到三極交流半導體開關跨壓Vtriac是無電壓訊號，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為0度的電壓訊號，而負載電壓VLoad則有電壓訊號，並且在區間2內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性變化，最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第二導通角度並呈現為全亮狀態。

區間3，當電源供應單元101之交流電壓為220V時，且感測裝置12未感應到外在物體時，第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc皆為低電位，其分別使得第一功率開關Q3截止以及第二功率開關Q2截止，此時第二電容C2與第三等效阻抗電連接，而由於電連接於第二電容C2之第三等效阻抗較大(例如：100k歐姆)，導致流經第三等效阻抗與第二電容C2的電流較小；在一開 始充電時，第三等效阻抗與第二電容C2之間的充電較緩慢，故與第三等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現截止狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為截止狀態，而與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而未導通，此時即會在觸發控制開關104上產生一個三極交流半導體開關跨壓Vtriac，此三極交流半導體開關Triac上的跨壓Vtriac即會形成一90度的導通角度，而負載103並無跨壓，而當第三等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓達到二極體交流開關Diac導通之電壓值時，三極交流半導體開關Triac同時也導通；此時觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓；因此，可在區間3的波形圖看到一開始觸發控制開關104尚未導通時，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac即為導通角度為90度的電壓訊號，而負載電壓VLoad無電壓訊號；當觸發控制開關104導通後，觸發控制開關104上無三極交流半導體開關跨壓Vtriac之電壓訊號，而負載電壓VLoad有電壓訊號，並且在區間3內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性變化，最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第一導通角度並呈現為微亮狀態。

以及區間4，當電源供應單元101之交流電壓為220V時，且感測裝置12已感應到外在物體時，第一控制電壓Vgs為低電位，且第二控制電壓Vc為高電位，其分別使得第一功率開關Q3截止以及第二功率開關Q2導通，此時第二電容C2與第四等效阻抗電連接，由於電連接於第二電容C2之第四等效阻抗較小(例如：1k歐姆)，導致流經第四等效阻抗與第二電容C2的電流較大；此時，第四等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓在一開始已達到二極體交流開關Diac導通之電壓值，故與第四等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現導通狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為導通狀態，且與觸發控制開關104電連接之負載103也因此 而導通，而由於觸發控制開關104為導通狀態，故觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓，因此，可在區間4的波形圖看到三極交流半導體開關跨壓Vtriac是無電壓訊號，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為0度的電壓訊號，而負載電壓VLoad則有電壓訊號，並且在區間4內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性變化，最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第二導通角度並呈現為全亮狀態。

根據上述說明，本發明之兩段式調光系統，主要是藉由感測裝置12是否感測到外在物體來決定第二控制電壓Vc，進而控制第二功率開關Q2，而第一控制電壓Vgs則是根據啟動電壓為220V或是110V時，決定電壓調節器Q1是導通或是截止，進而控制第一功率開關Q3是導通或是截止，其主要目的就是根據啟動電壓大小，主動調控等效電阻值，並將第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc電連接至一分壓電路以產生一等效阻抗，並再根據等效阻抗之電阻值產生不同導通角度至負載，使得負載根據導通角度不同而產生不同的亮度。故本發明可以根據感測裝置是否感測到外在物體可使得兩段式調光系統達到兩段式調光之目的。

請參考第5圖，其係為本發明之兩段式調光系統中之兩段式調光裝置之另一實施例之電路圖。

很明顯地，第5圖與第2圖兩實施例之間的差異在於，第5圖之負載103之一端係直接電連接至電源供應單元101之一端與第一二極體D1之陽極端(anode end)，另一端僅與三極交流半導體開關Triac之一端電連接。三極交流半導體開關(Triode AC Semiconductor Switch)Triac之一端並不與第二電容C2之另一端電連接。電源供應單元101之另一端與第四二極體D4之陰極端以及三極交流半導體開關(Triode AC Semiconductor Switch)Triac電連接。第二電容C2之另一端電連接第一二極體D1、第三二極體D3 之陰極端(cathod end)。

在此要強調的是，第5圖的電路經過第3圖的兩段式調光方法流程後，雖然在三極交流半導體開關跨壓Vtriac及負載電壓VLoad之波形與第2圖不相同外，但在兩段式調光方法以及所能達到的兩段式調光之操作結果是與第2圖相同的，故對於兩段式調光方法過程不在贅述。然而，對於本實施例在三極交流半導體開關跨壓Vtriac及負載電壓VLoad之波形，將詳細說明如下。

最後，請參考第6圖，其係為本發明之兩段式調光系統中之兩段式調光裝置之另一實施例之實際波形示意圖。如第6圖所示，可分為四項區間作一描述：

區間1，由於啟動電壓為一交流電壓，故為一具有正負半週完整的弦波波形，且當電源供應單元101之交流電壓為110V以及感測裝置12未感應到有外在物體時，則第一控制電壓Vgs為高電位，以及第二控制電壓Vc為低電位，其分別使得第一功率開關Q3導通以及第二功率開關Q2截止，此時第二電容C2與第一等效阻抗電連接，而由於電連接於第二電容C2之第一等效阻抗較大(例如：100k歐姆)，導致流經第一等效阻抗與第二電容C2的電流較小；故於正半週區間開始充電時，第一等效阻抗與第二電容C2之間的充電較緩慢，故與第一等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現截止狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為截止狀態，而與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而未導通，故此時會在觸發控制開關104上產生一個三極交流半導體開關跨壓Vtriac，此觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac即會形成一90度的導通角度，且負載103並無跨壓；而當第一等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓達到二極體交流開關Diac導通之電壓值時，三極交流半導體開關Triac同時也導通，此時觸發控制開關104無跨壓，而負載電壓VLoad有跨壓；當負半週開始充電時，第一等效阻抗與第二電容C2之間的充電較緩 慢，故與第一等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現截止狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為截止狀態，而與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而未導通，故此時即會在觸發控制開關104上產生一個三極交流半導體開關跨壓Vtriac，此觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac即會形成一90度的導通角度，且負載103並無跨壓；而當第一等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓達到二極體交流開關Diac導通之電壓值時，三極交流半導體開關Triac同時也導通，此時觸發控制開關104即無跨壓產生，而負載103有跨壓。因此，可在區間1的波形圖看到操作於正半週區間時，一開始觸發控制開關104尚未導通時，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac的充電電壓訊號即為導通角度為90度的電壓訊號，而負載電壓VLoad無電壓訊號；當觸發控制開關104導通後，三極交流半導體開關跨壓Vtriac是無電壓訊號，而負載電壓VLoad是有電壓訊號；當操作於負半週區間時，一開始觸發控制開關104尚未導通時，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac的充電電壓訊號即為導通角度為90度的電壓訊號，而負載電壓VLoad無電壓訊號；當觸發控制開關104導通後，三極交流半導體開關跨壓Vtriac是無電壓訊號，而負載電壓VLoad是有電壓訊號，並且在區間1內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性正負半週的變化，其中，操作於正半週區間與負半週區間的導通角度相同。最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第一導通角度並呈現微亮狀態。

區間2，當電源供應單元101之交流電壓為110V且感測裝置12已感應到有外在物體時，則第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc皆為高電位，可以分別使得第一功率開關Q3導通以及第二功率開關Q2導通，此時第二電容C2與第二等效阻抗電連接，而當正半週區間開始充電時，由於電連接於第二電容C2之 第二等效阻抗較小(例如：1k歐姆)，導致流經第二等效阻抗與第二電容C2的電流較大，使得第二等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓在一開始已達到二極體交流開關Diac導通之電壓值，故與第二等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現導通狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為導通狀態，且與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而導通，而由於觸發控制開關104為導通狀態，故觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓；當負半週區間開始充電時，因電連接於第二電容C2之第二等效阻抗較小，導致流經第二等效阻抗與第二電容C2的電流較大，使得第二等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓在一開始已達到二極體交流開關Diac導通之電壓值，故與第二等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現導通狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為導通狀態，且與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而導通，而由於觸發控制開關104為導通狀態，故觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓。因此，可在區間2的波形圖看到操作於正半週區間時，三極交流半導體開關跨壓Vtriac一直維持無電壓訊號，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為0度的電壓訊號，而負載電壓VLoad一直維持有電壓訊號；當操作於負半週區間時，三極交流半導體開關跨壓Vtriac一直維持無電壓訊號，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為0度的電壓訊號，而負載電壓VLoad一直維持有電壓訊號，並且在區間2內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性正負半週的變化，其中，操作於正半週區間與負半週區間的導通角度相同。最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第二導通角度並呈現為全亮狀態。

區間3，當電源供應單元101之交流電壓為220V且感測裝置12未感應到外在物體時，第一控制電壓Vgs與第二控制 電壓Vc皆為低電位，其分別使得第一功率開關Q3截止以及第二功率開關Q2截止，故電連接於第二電容C2之第三等效阻抗較大，而由於電連接於第二電容C2之第三等效阻抗較大(例如：100k歐姆)，導致流經第三等效阻抗與第二電容C2的電流較小；故於正半週區間開始充電時，在一開始時第三等效阻抗與第二電容C2之間的充電較緩慢，故與第三等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現截止狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為截止狀態，而與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而未導通，故此時會在觸發控制開關104上產生一個三極交流半導體開關跨壓Vtriac，此觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac即會形成一90度的導通角度，且負載103並無跨壓，而當第三等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓達到二極體交流開關Diac導通之電壓值時，三極交流半導體開關Triac同時也導通，此時觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓；當負半週開始充電時，第三等效阻抗與第二電容C2之間的充電較緩慢，故與第三等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現截止狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為截止狀態，而與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而未導通，故此時即會在觸發控制開關104上產生一個三極交流半導體開關跨壓Vtriac，此觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac即會形成一90度的導通角度，且負載103並無跨壓；而當第三等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓達到二極體交流開關Diac導通之電壓值時，三極交流半導體開關Triac同時也導通，此時觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓；因此，可在區間3的波形圖看到操作於正半週區間時，一開始觸發控制開關104尚未導通，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac的電壓訊號即為導通角度為90度的電壓訊號，而負載電壓VLoad無電壓訊號，當觸發控制開關104導通後，三極交流半導體開關跨壓Vtriac無電壓訊號，而負載電 壓VLoad有電壓訊號；當操作於負半週區間時，觸發控制開關104尚未導通，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac的電壓訊號即為導通角度為90度的電壓訊號，而負載電壓VLoad無電壓訊號，當觸發控制開關104導通後，三極交流半導體開關跨壓Vtriac無電壓訊號，而負載電壓VLoad有電壓訊號，並且在區間3內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性正負半週的變化，其中，操作於正半週區間與負半週區間的導通角度相同。最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第一導通角度並呈現為微亮狀態。

以及區間4，當電源供應單元101之交流電壓為220V且感測裝置12已感應到外在物體時，第一控制電壓Vgs為低電位，且第二控制電壓Vc為高電位，其分別使得第一功率開關Q3截止以及第二功率開關Q2導通，故電連接於第二電容C2之第四等效阻抗較小，而由於電連接於第二電容C2之第四等效阻抗較小(例如：1k歐姆)，導致流經第四等效阻抗與第二電容C2的電流較大故於正半週區間開始充電時，第四等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓在一開始已達到二極體交流開關Diac導通之電壓值，故與第四等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現導通狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為導通狀態，且與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而導通，而由於觸發控制開關104為導通狀態，故觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓；當負半週區間開始充電時，因電連接於第二電容C2之第四等效阻抗較小，導致流經第四等效阻抗與第二電容C2的電流較大，使得第四等效阻抗與第二電容C2之間的充電電壓在一開始已達到二極體交流開關Diac導通之電壓值，故與第四等效阻抗以及第二電容C2電連接之二極體交流開關Diac呈現導通狀態，同時，與二極體交流開關Diac電連接之三極交流半導體開關Triac也為導通狀態，且與觸發控制開關104電連接之負載103也因此而導 通，而由於觸發控制開關104為導通狀態，故觸發控制開關104無跨壓，而負載103有跨壓；因此，可在區間4的波形圖看到操作於正半週區間時，三極交流半導體開關跨壓Vtriac一直維持無電壓訊號，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為0度的電壓訊號，而負載電壓VLoad一直維持有電壓訊號；當操作於負半週區間時，三極交流半導體開關跨壓Vtriac一直維持無電壓訊號，則在觸發控制開關104上的三極交流半導體開關跨壓Vtriac電壓訊號即為導通角度為0度的電壓訊號，而負載電壓VLoad一直維持有電壓訊號，並且在區間4內之三極交流半導體開關跨壓Vtriac與負載電壓VLoad之波形呈現如上述動作的週期性正負半週的變化，其中，操作於正半週區間與負半週區間的導通角度相同。最後，觸發控制開關104所輸出至負載103之導通角度為第二導通角度並呈現為全亮狀態。

很明顯地，本實施例之兩段式調光裝置10，其雖然將負載103直接與電源供應單元101的交流電壓電連接，雖與第一實施例不相同，然本實施例之兩段式調光裝置10仍然可以藉由感測裝置12是否感測到外在物體來決定第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc，再將第一控制電壓Vgs與第二控制電壓Vc電連接至一分壓電路以產生一等效阻抗，而本實施例中所述之產生第一等效阻抗之分壓電路為兩段式調光電路105之第七電阻R7並聯第八電阻R8後，再與第六電阻R6串聯之電路；產生第二等效阻抗之分壓電路為第六電阻R6之電路；產生第三等效阻抗之分壓電路為第六電阻R6與第八電阻R8串聯之電路；產生第四等效阻抗之分壓電路為第六電阻R6之電路；根據等效阻抗之電阻值產生不同導通角度至負載103，使得負載103根據導通角度不同而產生不同的亮度。故本實施例可以根據感測裝置12是否感測到外在物體可使得兩段式調光系統達到兩段式調光之目的。

以上為針對本發明之較佳實施例之說明，係為闡明本發明之目的，並無意限定本發明之精確應用形式，因此在不違 反本發明所闡明之精神與範圍之內，皆由以上所述或由本發明的實施例所涵蓋。因此，本發明的技術思想將由以下的申請專利範圍及其均等來決定。

10‧‧‧兩段式調光裝置

11‧‧‧交直流轉換器

12‧‧‧感測裝置

101‧‧‧電源供應單元

102‧‧‧整流器

103‧‧‧負載

104‧‧‧觸發控制開關

105‧‧‧兩段式調光電路

Q1‧‧‧電壓調節器

Vgs‧‧‧第一控制電壓

Vc‧‧‧第二控制電壓

Claims (9)

1. 一種兩段式調光裝置，其包含：一電源供應單元，用以提供一交流電壓；一整流器，其一輸入端與該電源供應單元連接，用以將該交流電壓整流輸出；一兩段式調光電路，其一電壓輸入端與該整流器之一電壓輸出端並聯連接；一電壓調節器，與該兩段式調光電路電連接，該電壓調節器之一端用以產生一第一控制電壓，將該第一控制電壓輸入至該兩段式調光電路之一第一控制端，用以判斷該交流電壓之電壓大小；一觸發控制開關，其一控制端與該兩段式調光電路之一輸出端電連接，另兩端與該兩段式調光電路電連接；以及一負載，其一端與該整流器之該交流電壓整流輸出電連接，另一端電連接至該觸發控制開關之一端以及該兩段式調光電路；其中該兩段式調光電路自外部輸入一第二控制電壓至該兩段式調光電路之一第二控制端，根據該第一控制電壓以及該第二控制電壓調整該兩段式調光電路之一等效阻抗值，並根據該等效阻抗值決定該觸發控制開關之一導通角度而控制該負載產生不同的亮度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之該兩段式調光裝置，其中該兩段式調光電路包含一第一電阻與一第二電阻及一第三電阻串聯連接後再與該整流器之該電壓輸出端並聯連接，該第二電阻與該第三電阻串聯連接之一節點與該電壓調節器 之一控制端連接，一第一電容與該第三電阻並聯連接，一第四電阻與該電壓調節器之一端串聯連接後再與串聯連接之該第一電阻、該第二電阻及該第三電阻並聯連接，一第五二極體與該電壓調節器並聯連接，一第五電阻之一端與該第二控制電壓連接，一第六電阻之一端與一第二電容之一端串聯連接，其另一端與一第七電阻之一端連接，一第一功率開關與該第七電阻串聯連接後再與一第八電阻並聯連接，一第二功率開關之一控制端與該第五電阻連接，其一第一端及一第二端與串聯連接之該第七電阻與該第一功率開關並聯連接；其中，該兩段式調光裝置之特徵在於：該第四電阻與該電壓調節器串聯連接之一節點係用以產生該第一控制電壓，該第一控制電壓輸入至該兩段式調光電路之該第一控制端；以及該第五電阻之另一端與該第二控制電壓連接，係為該兩段式調光電路之一第二控制端。
3. 如申請專利範圍第1項所述之該兩段式調光裝置，其中該觸發控制開關包含一二極體交流開關，該二極體交流開關之一端與串聯連接之該第六電阻與該第二電容之一節點連接，以及一三極交流半導體開關，該三極交流半導體開關之一端與該第二電容之另一端及該負載之一端連接，其另一端與該第五二極體之一陽極端連接，其一控制端與該二極體交流開關之另一端連接。
4. 一兩段式調光系統，其包含：一兩段式調光裝置，具有一第一端與一第二端，一交直流轉換器，具有一輸入端以及一輸出端，其該輸入端連接至該兩段式調光裝置之該第一端，並用以將一交流電壓轉換 成一直流電壓；以及一感測裝置，其具有一輸入端與一輸出端，其該輸入端連接該交直流轉換器之該輸出端，其該輸出端根據是否感測到外在物體輸出一第二控制電壓至該兩段式調光裝置之該第二端，其中，該兩段式調光系統之特徵在於：該兩段式調光裝置與該感測裝置所輸出的該第二控制電壓連接，再將一第一控制電壓與該第二控制電壓連接至一分壓電路以產生一等效阻抗，該等效阻抗再經過一電路產生相應之一導通角度，之後再根據該導通角度由一負載產生不同的亮度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之該兩段式調光系統，其中該兩段式調光裝置中產生相應該導通角度之該電路包含：一觸發控制開關，其一端接收該直流電壓，另一端與該等效阻抗連接，並根據該等效阻抗之一電阻值調整該導通角度。
6. 如申請專利範圍第4項所述之該兩段式調光系統，其中該感測裝置為一無線電磁波感測器、一超音波感測器、一微波感測器以及一紅外線感測器之任一種感測器。
7. 一種兩段式調光方法，其包括：提供一啟動電壓；啟動一感測裝置；產生一分壓電壓，是由一兩段式調光電路之一第一電阻、一第二電阻、以及一第三電阻之進行一分壓動作，並且產生一分壓電壓至一電壓調節器；輸出一第一控制電壓，是根據該分壓電壓使該電壓調節器判斷該啟動電壓之電壓大小並輸出該第一控制電壓； 控制一第一功率開關，是將該第一控制電壓輸入並控制該第一功率開關之狀態；感應是否有外在物體，是由該感測裝置執行是否感應有外在物體並輸出一第二控制電壓；控制一第二功率開關，是將該第二控制電壓輸入至該兩段式調光電路之該第二功率開關，以控制該第二功率開關；輸出一等效阻抗，是根據該第一功率開關以及該第二功率開關之狀態，輸出一等效阻抗至該兩段式調光裝置之一觸發控制開關；產生一導通角度，是於該兩段式調光裝置之該觸發控制開關接收該等效阻抗時，由該兩段式調光裝置之觸發控制開關上的跨壓產生一導通角度，並且將該導通角度輸出至該兩段式調光裝置之一負載；及產生一兩段式調光，是依據該導通角度之大小，使該兩段式調光裝置之該負載產生亮度變化。
8. 如申請專利範圍第7項所述之兩段式調光方法，其中若該感測裝置未感測到有外在物體時，該兩段式調光裝置之該觸發控制開關所產生之該導通角度為一第一導通角度，並使該負載呈現微亮狀態。
9. 如申請專利範圍第7項所述之兩段式調光方法，其中若該感測裝置已感測到有外在物體時，該兩段式調光裝置之該觸發控制開關所產生之該導通角度為一第二導通角度，並使該負載呈現全亮狀態。