调光信号生成装置和使用该装置的照明控制系统的制作方法

xiaoxiao2020-9-9  6

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专利名称:调光信号生成装置和使用该装置的照明控制系统的制作方法
技术领域
本发明涉及适合于用于开启诸如发光二极管(LED)等固态光源的固态光源点亮装置的调光信号生成装置以及使用该调光信号生成装置的照明控制系统。
背景技术
常规地,已经提出了根据由外部提供的调光信号将交流电转换为直流电来调亮和调暗LED的LED点亮装置(参见,例如日本专利公开No. 4636102)。在此常规示例中,控制该LED点亮装置使得在紧接着交流电的提供的预定时段内以预定的调光电平开启或关闭LED。经过预定时段之后,根据由外部提供的调光信号调亮或调暗LED。同时,日本专利申请公开No. H3-57196的图2中的现有技术已经公开了即使在切断电源之后在一段时间内仍连续输出调光信号的调光信号生成装置。作为其改善技术,日 本专利申请公开NO.H3-57196的图I中公开了调光信号生成装置的实施例,已修改了该调光信号生成装置,使得在切断电源之后且在放电灯点亮装置的电源电压衰减之前阻挡调光信号。在日本专利公开No. 4636102所公开的技术中,能够控制LED,使其在紧接着交流电的提供的预定时段内以预定的调光电平开启或关闭。然而,在由一个如图4中所示调光信号生成装置控制多个点亮装置的情况下,必须为每个点亮装置提供对策电路(countermeasure circuit),这导致了整个照明控制系统的成本的增加。此外,为了解决照明控制系统的这种问题,日本专利申请公开NO.H3-57196中已经提出了修改调光信号生成装置而非点亮装置。然而,由于调光信号生成装置是结合当开启电源时需要预热操作的放电灯点亮装置使用的,所以它不是开启电源之后能够立即提供调光信号的配置。

发明内容
鉴于上面的情况,本发明提供了一种调光信号生成装置以及使用该调光信号生成装置的照明控制系统,在该调光信号生成装置中即使当其结合固态光源发光装置使用时,在加电之后也不会立即生成大于期望水平的光输出。根据本发明的一个方面,提供了一种调光信号生成装置,其从加电之后过去预定时段的时间点开始,向调光信号线输出具有对应于调光电平的占空比的方波电压信号,其中在该加电之后的该预定时段内,向该调光信号线输出特定电压。在该调光信号生成装置中,该特定电压可以是对应于熄灯状态或预定调光状态的电压。优选地,该预定时段比与该调光信号线连接的固态光源点亮装置在加电后的启动时段长。根据本发明的另一方面,提供了一种照明控制系统,其包括如上文所述的调光信号生成装置和固态光源点亮装置,该固态光源点亮装置与该调光信号生成装置共享电源,其中该固态光源点亮装置控制固态光源,使得亮度随着通过该调光信号线所接收的该方波电压信号的占空比的增大而降低。利用本发明,即使它与具有加电之后的短启动时段的固态光源点亮装置结合使用,在加电之后或突然切断电源之后也不会立即出现令人不愉快的闪烁。此外,可以使用一个调光信号生成装置来对多个固态光源点亮装置进行调光,而不会增加照明控制系统的整体成本。


通过结合附图给出的以下实施例的描述,本发明的目的和特征会变得明显,其中图I是根据本发明的实施例的调光信号生成装置的电路图;图2是根据本发明的实施例的调光信号生成装置的操作的说明图;图3是根据本发明的实施例的结合调光信号生成装置使用的固态光源点亮装置的电路图;图4是示出根据本发明的实施例的使用调光信号生成装置的照明控制系统的整体配置的电路图;图5是常规示例的操作的说明图;以及图6是常规示例的操作的说明图。
具体实施例方式以下将会参照形成本发明的一部分的附图更详细地描述本发明的实施例。贯穿这些图,对相似的部分会给出相似的附图标记。图I是根据本发明的实施例的调光信号生成装置I的电路图。商用交流电源与电源端子al和a2连接。此外,固态光源发光装置2的调光信号输入端子b3和b4通过调光信号线10而与调光信号输出端子a3和a4连接(参见图4)。 本实施例的特征是添加了由图I中的虚线所围绕的电压输出电路11。除了电压输出电路11以外,其它部分与如日本专利申请公开NO.H3-57196的图2中所示的常规调光信号生成装置相同。从开启电源(加电)之后过去预定时段时的时间点(图2的t9)开始,调光信号生成装置将具有对应于调光电平的占空比的方波电压信号输出至调光信号线10。如图I中所示,电压输出电路11是在加电之后的预定时段(图2的t7-t9)内将特定电压输出至调光信号线10的电路。以下将会描述图I的电路配置。通过降压变压器Tl来降低电源端子al与a2之间的交流电压,并且通过二极管电桥DB2全波整流来对电容器C3进行充电。通过三端稳压器ICl将电容器C3的电压转换为恒定电压,并且将该电压充电至电容器C4中,以作为提供低直流电压(例如,大约12V)的直流电源E2。由直流电源E2供电的三角波生成电路12以预定的频率(例如,大约IkHz)向比较器13的反相输入端子施加三角波电压。通过可变电阻器VR2以及微调电位器VRl和VR3来对直流电源E2的电压进行分压,并将直流电源E2的电压作为参考电压施加至比较器13的非反相输入端子。微调电位器VRl和VR3适用于确定由可变电阻器VR2获得的参考电压的上限和下限。
比较器13的输出端子通过电阻器R4与晶体管Tr2的基极连接。晶体管Tr2的发射极与电容器C4的负电极连接,而晶体管Tr2的集电极通过电阻器R5与电容器C4的正电极连接,晶体管Tr2的集电极也与晶体管Tr3的基极连接。晶体管Tr3的集电极与电容器C4的正电极连接,并且晶体管Tr3的发射极通过电阻器R6与电容器C4的负电极连接,并且还通过电阻器R7与晶体管Tr4的基极连接。晶体管Tr4的集电极与电容器C4的正电极连接,并且晶体管Tr4的发射极通过电阻器R8与电容器C4的负电极连接。然后,从电阻器R8的两个端子获得调光信号。换言之,晶体管Tr4以及电阻器R4和R5组成共发射极反相放大器电路。晶体管Tr3、电阻器R6、晶体管Tr4以及电阻器R7和R8组成共集电极(发射极跟随器)阻抗转换电路。此外,由于阻抗转换电路布置在调光信号生成装置I的输出级,所以即使当连接在固态光源点亮装置2与调光信号生成装置I之间的调光信号线10变长时仍然可以减小调光信号线中的阻抗,这防止了调光信号的衰减。 接下来将会描述调光信号生成装置I的操作。如果从三角波生成电路12输出的三角波电压低于或等于参考电压,则比较器13的输出端子变为高电平。由此,晶体管Tr2导通,并且晶体管Tr2的集电极电势下降,使得调光信号变为低电平。另一方面,如果从三角波生成电路12输出的三角波电压高于参考电压,则比较器13的输出端子变为低电平。由此,晶体管Tr2截止,并且晶体管Tr2的集电极电势上升,使得调光信号变为高电平。因此,获得了由方波电压信号组成的调光信号。由于通过操作可变电阻器VR2能够将参考电压设置为从高电压至低电压的范围内的电压,所以能够将调光信号的占空比设置为从最小值(例如,5% )至最大值(例如,95% )的范围内的值。接下来将会描述电压输出电路11的电路配置,电压输出电路11是本发明的特征。二极管D3和D4的阳极与降压变压器Tl的输出端子连接。在连接在一起的二极管D3和D4的阴极与二极管电桥DB2的负电极之间提供恒压电路,该恒压电路包括电阻器R3、齐纳二极管ZDl和晶体管Trl。将恒压电路的输出通过二极管D5输入到二极管D6的阴极。二极管D5和D6组成或(OR)电路,从而将电压输出电路11的输出电压或直流电源E2的输出电压中的较大者提供给晶体管Tr3和Tr4的集电极。在这里,齐纳二极管ZDl的齐纳电压设置为略微低于直流电源E2的电压,并且在紧接在加电之后的直流电源E2的电压低的时段内,通过晶体管Tr3和Tr4将穿过晶体管Trl的电压提供至调光信号输出端子a3和a4。在此之后,当直流电源E2的电压升高且变稳时,二极管D5变为截止态,并且由穿过二极管D6提供的直流电源E2的电压生成调光信号。图2是此实施例的操作的说明图。参照图2,在时间点t7开启电源。紧接着,通过电压输出电路11由二极管D5的阴极提供略微低于直流电源E2的电压的电源电压。由于晶体管Tr2直到在时间点t9提供直流电源E2的电压时才导通,使得三角波生成电路12和比较器13能够操作,所以通过由晶体管Tr3和Tr4组成的发射极跟随器电路将来自电压输出电路11的电压输出至调光信号输出端子a3和a4。尽管存在在交流电源的零交叉附近不输出电压的时段,但是由于与直流电源E2不同电压输出电路11没有平流电容器C3和C4,所以电压输出电路11具有加电之后无时延的特征。电压输出电路11的输出电压具有一种电压波形,在该电压波形中用齐纳二极管ZDl来钳位由降低和全波整流交流电源所获得的纹波电压的波形的波峰,并且尽管该输出电压与原始调光信号的频率(IkHz)相比具有低频率(IOOHz或120Hz),但能够将其用作对应于熄灯状态或预定的低亮度点亮状态的伪PWM信号。利用本发明的调光信号生成装置1,如图2中所示,在加电之后的预定时段t7_t9中,将电压输出电路11的电压输出至调光信号线10。因此,即使在图2的时间t8时固态光源点亮装置2开始操作,该操作仍然能够在时段t8-t9期间的熄灯状态或预定的低亮度点亮状态下开始,并且不会出现令人不愉快的闪烁。即,预定时段t7-t9比固态光源点亮装置2的启动时段t7-t8长。图3示出结合图I中所示的调光信号生成装置I使用的固态光源点亮装置2的配置。此外,图4示出使用图I中所示的调光信号生成装置I和图3中所示的固态光源点亮装置2的照明控制系统的整体配置。 调光信号生成装置I的电源端子al和a2与交流电源线连接,并且通过如图4中所示的电源开关SW与商用交流电源Vs(例如,AC 100V,50/60Hz)连接。此外,如图4中所示,调光信号生成装置I的调光信号输出端子a3和a4与调光信号线10连接,并且与固态光源点亮装置2的调光信号输入端子b3和b4连接。如图3中所不,固态光源点亮装置2包括电源端子bl和b2、调光信号输入端子b3和b4以及负载端子b5和b6。如图4所示,如果由一个调光信号生成装置I控制多个固态光源点亮装置2,则每个固态光源点亮装置2的电源端子bl和b2通过交流电源线与调光信号生成装置I的电源端子al和a2连接,并且每个固态光源点亮装置2的调光信号输入端子b3和b4通过调光信号线10与调光信号生成装置I的调光信号输出端子a3和a4连接。每个固态光源点亮装置2的负载端子b5和b6与每个固态光源3连接。以下将会描述固态光源点亮装置2的配置。升压斩波电路4通过滤波器电路FL和全波整流器DB与电源端子bl和b2连接。升压斩波电路4包括开关元件Ql、电感器LI、二极管D1、平流电容器Cl和电流检测电阻器R1。开关元件Ql由斩波控制电路84在高频下导通/关断,使得在平流电容器Cl中存储预定直流电压Vdc。在图3的电路配置中,可以省略升压斩波电路4和斩波控制电路84。替代地,可以仅通过使用平流电容器Cl来生成直流电压Vdc。通过降压斩波电路5来转换平流电容器Cl的直流电压Vdc。降压斩波电路5包括开关元件Q2、电感器L2、二极管D2、平流电容器C2和电流检测电阻器R2。开关元件Q2由斩波控制电路83在高频下导通/关断,从而在平流电容器C2中充入通过降低输入直流电压Vdc所获得的直流电压,并且将直流电流提供至固态光源3。固态光源3是诸如发光二极管(LED)或有机电致发光(EL)元件的半导体发光元件。由微型计算机82来控制斩波控制电路83,并且通过根据调光信号改变开关元件Q2的导通脉宽来调整固态光源3的光输出,或者通过停止开关元件Q2的切换操作来熄灭固态光源3。在此实施例中,将降压斩波电路5用作控制直流电流流入固态光源3中的开关电路。然而,也可以使用具有其它配置的开关电路,诸如回扫转换器电路、升压斩波电路以及升压/降压斩波电路。图3中所示的固态光源点亮装置2与固态光源3—起安装在照明设备中。如图4中所示,照明设备具有调光功能,其中根据从调光信号生成装置I通过调光信号线10输入的调光信号来调亮和调暗固态光源3。如图4中所示,可以将均包括如图3中所示的固态光源点亮装置2的多个照明设备与商用交流电源并连连接。在此情况下,可以配置照明控制系统使得从调光信号生成装置I提供每个照明设备所共有的调光信号,并且由单个调光信号生成装置I控制楼层中(inthe floor)所提供的所有照明设备的调光。例如,通过调光信号线10从调光信号生成装置I发送的调光信号由频率大约为IkHz且幅度大约为IOV的方波电压信号形成。方波电压信号的占空比(在一个周期中高电平时段的百分比)根据调光电平而变化。例如,控制占空比使得当占空比的范围为从0至xl(% )时,光输出变为100% (全点亮状态),当占空比的范围为从Xl至x2(% )时,光输出随占空比的增加而下降,并且当占空比的范围为从x2至100(%)时,光输出变为0% (熄 灯状态)。如之前所描述的(参见,例如,日本专利申请公开H3-57196),调光信号广泛地用于反相器型荧光灯点亮装置领域。例如,Xl和x2可以是5%和95% (xl = 5%并且x2 =95% )。如图3中所示,控制电路8包括信号转换电路81、微型计算机82、斩波控制电路83和84。信号转换电路81将由具有可变占空比的方波电压信号(PWM信号)所形成的调光信号转换为具有对应于占空比的幅度的直流电压信号。例如,信号转换电路81包括波形整形电路和平流电路。通过调光信号线10从调光信号生成装置I发送的调光信号由波形整形电路进行整形并且由平流电路进行平流,以便转换为直流电压信号。将此直流电压信号从微型计算机82的A/D转换输入端子输入到微型计算机82,并且将其转换为数字值。微型计算机82包括内部存储器中的数据表,并且向斩波控制电路83传送对应于通过A/D转换获得的数字值的光输出的控制信号。电源开/关检测电路7监测电源端子bl与b2之间的电压,并且生成待输入至控制电路8的微型计算机82的电源开/关检测信号。电源开/关检测电路7不是仅通过电源端子bl与b2间的交流电源电压的零交叉来确定电源关闭。如果例如在数个周期到少于二十个周期后,电源端子bl与b2间的电压仍然继续处于低电平,则确定电源关闭,从而切换电源开/关检测信号的状态。控制功率生成电路6通过使用平流电容器Cl的直流电压Vdc来生成控制电源电压Vcc,并且向控制电路8和电源开/关检测电路7提供控制电源电压Vcc。即使电源开/关检测信号切换到电源开关SW的关闭操作检测到电源关闭或者交流电源Vs的瞬间电压降或交流电源Vs断电的状态,仍然提供控制电源电压Vcc同时直流电压Vdc从平流电容器Cl输出,并且控制电路8和电源开/关检测电路7是可操作的。由于调光信号生成装置I共享了交流电源Vs,所以当电源关闭的时候调光信号的输出停止。然而,由于调光信号生成装置I也具有内部电源电路(如图I中所示的由电容器C3和C4以及三端子稳压器ICl组成的电路),如图2、5和6中所示,在电源关闭后的短暂时延之后,调光信号消失。此外,如果没有提供如图I中所示的对策电路(电压输出电路11),则在电源开启后的短暂时延之后(图5的tl-t2,图6的t4-t6)生成调光信号。
图5示出根据本发明的在未提供对策的常规示例中电源开启和关闭时的操作。在电源开启前,固态光源3关闭并且光输出为0%。在此状态下,没有生成调光信号。当在时间tl开启电源时,在预定时段之后,例如在时间t2时,与共用电源连接的调光信号生成装置I生成调光信号。在时间t2调光信号出现之后,以对应于由调光信号指定的调光电平的光输出开启固态光源3。当在时间t3关闭电源时,微型计算机82接收电源关闭检测信号并且控制固态光源3使其立即关闭。在这里,所关注的是在时段tl_t2期间的光输出。调光信号的占空比是0%,直到在时间tl检测到电源开启之后的时间t2出现调光信号时。在此情况下,固态光源3的光输出从100%开始。因此,例如,即使用户通过从低位置(低光输出)旋转调光信号生成装置I的调光旋钮来执行电源开启的操作,仍然在自电源开启的某个短时段内才生成100%的光输出。

如上文所述,在常规反相器型荧光灯点亮装置中(参见专利文献2),由于灯的灯丝的预热时段设置为例如大约在加电后I秒,所以尽管在自电源开启的某个短时段内才设置100%的光输出,但不存在任何问题。就热阴极型放电灯的寿命而言,更优选的是在全点亮状态下开始而不是在调光状态下开始。从这点来看,设计为适合于常规反相型荧光灯点亮装置的调光器通常具有使得在检测到电源开启之后的对应于荧光灯的预热时段的短时段内不输出调光信号(占空比设置为0% )的规格。然而,在LED调光点亮装置中,如在热阴极型放电灯中那样启动期间不需要预热时段。从而,能够在电源开启后立即以对应于由调光信号指定的调光电平的光输出开启固态光源3。因此,出现了当在调光状态下开启电源时光源被瞬间明亮地点亮的现象(所谓的“导通闪烁(on-flash)”)。甚至在交流电源Vs瞬间电压下降或断电时也会出现类似的现象。图6示出根据本发明的在未提供对策的常规示例中瞬间断电的操作。在时间t3处,当检测到电源关闭且微型计算机82接收到电源关闭检测信号时,微型计算机82控制固态光源3使其立即关闭。在时间t4处,当恢复电源且微型计算机82接收到电源开启检测信号时,微型计算机82控制固态光源3使其以对应于调光信号的调光电平的光输出开启。在时间t5处,当调光信号生成装置I的调光信号的占空比变为0%时,光输出变为100%。随后,在时间t6处出现调光信号之后,以对应于由调光信号指定的调光电平的光输出开启固态光源3。在这里,所关注的是在时段t5_t6期间的光输出。由于直到在时间t5调光信号消失之后的时间t6出现调光信号时,调光信号的占空比是0%,固态光源3的光输出变为100%。因此,在电源Vs的短暂断电之后恢复电源同时执行调光状态时,出现了光源短暂且明売地点売的现象。为了解决此问题,如图2中所示,本发明的特征在于在加电之后的预定时段t7_t9内将特定电压输出至调光信号线10。通过这样做,在图2中当在时间t7开启电源时,在时间t8开始固态光源点亮装置2的操作时,能够在熄灯状态下或在对应于时段t8-t9期间的预定的低亮度的调光状态下开始操作,并且不会出现令人不愉快的闪烁。此外,即使在图2中的时间t3关闭电源之后的短时段内恢复电源,也不会出现光源被短暂且明亮地点亮的现象。例如,在未提供图I的电压输出电路11的情况下,如果如图6中所示在时间t3关闭电源且在时间t4恢复电源,则以对应于时段t4-t5中的调光电平的光输出开启光源。然而,由于在时段t5-t6中调光电平变为100%,所以出现瞬间闪烁。然而,在提供图2的电压输出电路11的情况下,如图2的时段t7_t9中所示,在图6的时段t5-t6期间将特定电压输出至调光信号线10。因此,由于以熄灯状态或对应于预定的低亮度的调光状态的光输出来操作固态光源点亮装置2,所以不会发生令人不愉快的瞬间闪烁。因此,即使在调光状态下开启光源时电源失效而随后立即恢复电源,也不会出现由暂时地切换至100%点亮状态所引起的不便。 此外,优选将光输出设置在用户不会觉得刺眼的预定的调光电平。进一步地,光输出优选地设置为确保最低亮度而非完全关闭状态的低亮度调光状态。因此,特别是在夜晚的点亮控制中,可以消除用户的焦虑。虽然已经针对实施例示出并描述了本发明,但是本领域技术人员会理解可以作出各种变化和修改而不脱离如以下权利要求中所定义的本发明的范围。
权利要求
1.一种调光信号生成装置,所述调光信号生成装置从加电之后过去预定时段时的时间点开始,向调光信号线输出方波电压信号,所述方波电压信号具有对应于调光电平的占空t匕,其中在所述加电之后的所述预定时段内,向所述调光信号线输出特定电压。
2.根据权利要求I所述的调光信号生成装置,其中所述特定电压是对应于熄灯状态或预定调光状态的电压。
3.根据权利要求I或2所述的调光信号生成装置,其中所述预定时段比加电后的固态光源点亮装置的启动时段长,所述固态光源点亮装置与所述调光信号线连接。
4.一种照明控制系统,所述照明控制系统包括根据权利要求I或2所述的调光信号生成装置和固态光源点亮装置,所述固态光源点亮装置与所述调光信号生成装置共享电源,其中所述固态光源点亮装置控制固态光源,使得亮度随着通过所述调光信号线所接收的所 述方波电压信号的占空比的增大而降低。
5.一种照明控制系统,所述照明控制系统包括根据权利要求3所述的调光信号生成装置和固态光源点亮装置,所述固态光源点亮装置与所述调光信号生成装置共享电源,其中所述固态光源点亮装置控制固态光源,使得亮度随着通过所述调光信号线所接收的所述方波电压信号的占空比的增大而降低。
全文摘要
一种调光信号生成装置和使用该装置的照明控制系统。所述调光信号生成装置从加电之后过去预定时段的时间点开始,向调光信号线输出具有对应于调光电平的占空比的方波电压信号。在该调光信号生成装置中,在该加电之后的该预定时段内,向该调光信号线输出特定电压。
文档编号H05B37/02GK102802301SQ201210129019
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月27日 优先权日2011年5月23日
发明者渡边浩士, 水川宏光 申请人:松下电器产业株式会社

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