專利名稱：用于與照明控制器件一起使用的可變負(fù)載電路的制作方法
用于與照明控制器件一起使用的可變負(fù)載電路
本發(fā)明涉及用于與照明控制器件 一 起使用的可變負(fù)載電路和照明
控制裝置。
傳統(tǒng)照明控制器件的一個(gè)實(shí)例是雙線模擬調(diào)光器開(kāi)關(guān)。此類調(diào)光器開(kāi)關(guān)一般從電源獲取信號(hào)——所謂的熱信號(hào)，并輸出減弱的信
號(hào)——所謂的變暗熱信號(hào)(dimmed hot signal)。為了減少由變暗熱信號(hào)傳送的能量，調(diào)光器通常截去具有正弦波形的輸入熱信號(hào)的一部分。該過(guò)程示意性示于

圖1中。如從圖1中可見(jiàn)，輸入正弦波可以讓其每個(gè)半周期的前部分被截去。在這種情形下，變暗熱信號(hào)被稱為正相或前沿信號(hào)。替代地，可以截去輸入波的每個(gè)半周期的尾部。這樣的變暗熱信號(hào)被稱為后沿或反相信號(hào)。
熱信號(hào)的截去可以通過(guò)多種電路實(shí)現(xiàn)。在一類調(diào)光器電路中，控
制電路控制三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)(triac )---種帶有控制柵極和兩
個(gè)載流端子的三端器件，該三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)在熱信號(hào)的每個(gè)半周期期間導(dǎo)通和截止，以產(chǎn)生截后的信號(hào)。通過(guò)向三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的控制柵極施加脈沖，三端雙向可控珪開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。 一旦導(dǎo)通，三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)便傳導(dǎo)，直到經(jīng)過(guò)其載流端子的電流降至某一 閾值以下。這發(fā)生在半周期的末尾。導(dǎo)致三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和截止的電流/電壓特性在圖2中示出。參見(jiàn)圖2,可以看出，存在一個(gè)電流，在該電流下三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的電流/電壓特性急劇變化。該電流稱為最小保持電流IH。在替換性調(diào)光器開(kāi)關(guān)電路中，使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET )代替三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)。
一旦熱信號(hào)已經(jīng)變暗，就可以被放置為跨越負(fù)載——通常是燈泡或類似的照明元件。然而，當(dāng)試圖讓調(diào)光器開(kāi)關(guān)與諸如發(fā)光二級(jí)管(LED)之類的低瓦數(shù)負(fù)載一起使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
調(diào)光器開(kāi)關(guān)的控制電路趨于被配置為，在變暗熱信號(hào)半周期的截去部分期間一一即，在針對(duì)正相調(diào)光器的每個(gè)半周期的起始處或針對(duì)反相調(diào)光器的每個(gè)半周期的末尾處一一進(jìn)行充電。然而，當(dāng)調(diào)光器與低瓦數(shù)負(fù)載一起使用時(shí)，在信號(hào)周期的相應(yīng)部分期間在調(diào)光器中流動(dòng) 的電流趨于不高至足以允許進(jìn)行有效充電。
此外，如上文所提到的，在柵極已經(jīng)被觸發(fā)之后，三端雙向可控
硅開(kāi)關(guān)需要通過(guò)最小電流IH，以繼續(xù)停留在"導(dǎo)通"狀態(tài)。然而，當(dāng) 調(diào)光器開(kāi)關(guān)與低瓦數(shù)負(fù)載串聯(lián)放置時(shí)，調(diào)光器開(kāi)關(guān)傳遞的電流可能并 不足以允許三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)適當(dāng)?shù)貙?duì)熱信號(hào)進(jìn)行截去操作。
這些問(wèn)題的傳統(tǒng)解決方案是，將另一固定負(fù)載一一或許是電阻 器——與低瓦數(shù)負(fù)載并聯(lián)放置。然而，雖然可以選擇負(fù)載以允許足夠 的電流流經(jīng)調(diào)光器開(kāi)關(guān)，從而允許三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)工作以及允許 調(diào)光器控制電路進(jìn)行充電，但是這增加了電路消耗的能量并造成浪費(fèi)。
本發(fā)明的目標(biāo)在于減輕上述問(wèn)題中的一些。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于與照明控制器件一起使用的 可變負(fù)載電路，該可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半周期 期間以兩種不同負(fù)載特性運(yùn)行，其中所述可變負(fù)載電路被配置為，與 響應(yīng)在所施加交流信號(hào)的第二部分期間所施加的電壓相比，響應(yīng)在所 施加交流信號(hào)的所述半周期的第一部分期間所施加的電壓時(shí)允許更大 的電流流動(dòng)，并且其中所述可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào) 的所述第二部分期間充當(dāng)恒流下沉(constant current sink)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種用于與照明控制器件一起使 用的可變負(fù)載電路，該可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半 周期期間以兩種不同負(fù)載特性運(yùn)作，其中所述可變負(fù)栽電路包含響應(yīng) 所施加交流信號(hào)的裝置，該裝置被配置為響應(yīng)在所施加交流信號(hào)的半 周期的 一部分期間所施加的電壓而允i午電流流動(dòng)，并允許所述可變負(fù) 載電路在所述半周期的另一部分期間充當(dāng)恒流下沉。
當(dāng)此類可變負(fù)載電路連接到在引言中所述類型的基于三端雙向可 控硅開(kāi)關(guān)的調(diào)光器開(kāi)關(guān)時(shí)，在所施加信號(hào)的半周期的第一部分期間， 調(diào)光器開(kāi)關(guān)可以充電，在所施加信號(hào)的半周期的第二部分期間，最小 保持電流可以被維持。使用使本發(fā)明具體化的可變負(fù)載電路相對(duì)于固 定負(fù)載電路是優(yōu)選的，因?yàn)榍罢吖妮^少。
通過(guò)為可變負(fù)載部分設(shè)置響應(yīng)所施加交流信號(hào)的裝置，可變負(fù)載電路能夠獨(dú)立于可連接到可變負(fù)載部分的任何外部負(fù)載而運(yùn)行，所述 外部負(fù)載例如發(fā)光體。這樣，即使外部負(fù)載出現(xiàn)故障，可變負(fù)載部分 也可以運(yùn)行，而根本與是否連接有此類外部負(fù)載無(wú)關(guān)。
所施加交流信號(hào)的所述一部分或第一部分，可以包括交流信號(hào)的 半周期中所施加電壓的幅度從零上升的部分。在這樣的實(shí)施方案中， 調(diào)光器電路的充電可以發(fā)生在半周期的在三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)開(kāi)始傳 導(dǎo)之前的早期部分期間。這樣的可變負(fù)載電路往往與正相調(diào)光器開(kāi) 關(guān)——其可以利用在所施加信號(hào)的第一部分期間由可變負(fù)載電路傳送 的較高電流來(lái)充電一一結(jié)合工作。在其他實(shí)施方案中，隨著所施加信 號(hào)的幅度降至零，所施加信號(hào)的第一部分可以出現(xiàn)在半周期的較后部 分期間。這樣的可變負(fù)載電路通常與反相調(diào)光器開(kāi)關(guān)一一其可以利用 在每個(gè)半周期的較后部分期間由可變負(fù)載電路傳送的較高電流來(lái)充 電一一結(jié)合工作。
在某些實(shí)施方案中，在所施加交流信號(hào)的每個(gè)半周期的所述一部 分或第一部分期間，可變負(fù)載電路充當(dāng)恒流下沉。這種配置將方便地 允許調(diào)光器開(kāi)關(guān)在可變負(fù)載電路充當(dāng)恒流下沉?xí)r充電。
優(yōu)選地，在所施加交流信號(hào)的所述一部分或第一部分期間，可變 負(fù)載電路充當(dāng)基本固定的阻性負(fù)載。通過(guò)對(duì)所施加信號(hào)呈現(xiàn)出主要阻 性的負(fù)載，通過(guò)可變負(fù)載電路的電流可以平滑地變化。比起在半周期 的第一部分期間傳送恒定電流的實(shí)施方案，這樣的實(shí)施方案在采用調(diào) 光器開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)趨于經(jīng)歷更少的困難。這是因?yàn)椋?一些調(diào)光器開(kāi)關(guān)具
有大射頻干擾(RFI )噪聲抑制感應(yīng)器，該感應(yīng)器可以導(dǎo)致控制電路被 由未充分衰減的電流的突然改變產(chǎn)生的電流或電壓的大振蕩破壞。恒 流下沉具有高動(dòng)態(tài)阻抗dZ，其并不充分地抑制這些振蕩。在另一方面， 阻性負(fù)載具有與其電阻相等的較低的固定動(dòng)態(tài)阻抗。因此，阻性負(fù)載 更擅長(zhǎng)抑制振蕩。
在另一些實(shí)施方案中，可變負(fù)載電路可以被配置為，在所施加交 流信號(hào)的半周期的第 一和第三部分期間，對(duì)所施加交流信號(hào)表現(xiàn)出與 在所施加交流信號(hào)的半周期的第二部分期間不同的負(fù)載特性。優(yōu)選地， 隨著所施加信號(hào)的幅度從零上升并向零下降，所施加信號(hào)的半周期的 第一和第三部分分別處于半周期的起始和結(jié)尾。優(yōu)選地，所施加交流信號(hào)的半周期的第二部分出現(xiàn)在所施加交流信號(hào)的半周期的中間部分
期間。這樣的實(shí)施方案的優(yōu)勢(shì)在于它們既可以與正相調(diào)光器開(kāi)關(guān)一 起使用，又可以與反相調(diào)光器開(kāi)關(guān)一起使用。
優(yōu)選地，在所施加交流信號(hào)的第一和第三部分期間，可變負(fù)載電 路充當(dāng)基本固定的阻性負(fù)載。在某些實(shí)施方案中，可變負(fù)載電路包含 固定負(fù)載電路部分，該固定負(fù)載電路部分包括至少一個(gè)被配置為充當(dāng) 基本固定的負(fù)載的電阻器。
優(yōu)選地，可變負(fù)載電路包含二次負(fù)載電路部分，該二次負(fù)載電路 部分在所施加交流信號(hào)的 一部分期間運(yùn)行。二次負(fù)載電路部分可以包 括第一開(kāi)關(guān)，諸如晶體管一一其被配置為將二次負(fù)載電路接入可變負(fù) 載電路和將二次負(fù)載電路從可變負(fù)載電路斷開(kāi)。該晶體管可以具有輸 入觸點(diǎn)和輸出觸點(diǎn)，該輸入觸點(diǎn)和輸出觸點(diǎn)被連接到二次負(fù)載電路部 分?？勺冐?fù)載電路可以被配置為使得，當(dāng)二次負(fù)載電路部分被接入可 變負(fù)^^W,茵定負(fù)載電路部分和二次負(fù)載電路部分一起充B流 下沉。替代地，二次負(fù)載電路部分可以被配置為充當(dāng)恒流下沉。
優(yōu)選地，觸發(fā)電路部分被配置為將二次負(fù)載電路接入可變負(fù)載電 路或?qū)⒍呜?fù)載電路從可變負(fù)載電路斷開(kāi)。這樣，可變負(fù)載電路中的 電流可以被控制。特別地，觸發(fā)電路部分可以被配置為，當(dāng)絕對(duì)值大 于閾值的電壓被施加到可變負(fù)載電路時(shí)，向第一晶體管的觸發(fā)端子提 供電流或電壓。觸發(fā)電路部分可以包含齊納二極管，該齊納二極管凈皮 配置為在預(yù)定閣值電壓擊穿，從而向第一晶體管的公共端子提供電流。
固定負(fù)栽電路可以包含諸如FET的晶體管。二次負(fù)載電路部分可 以包含諸如雙極型結(jié)型晶體管(BJT )的第二晶體管以及諸如FET的第 三晶體管。第三晶體管可以與固定負(fù)載電路部分中的晶體管為相同的 晶體管。第二和第三晶體管可以被配置為當(dāng)?shù)谝痪w管允許電流通過(guò) 二次電路部分時(shí)形成恒流下沉。當(dāng)然，可以使用任何等效開(kāi)關(guān)裝置代 替晶體管。
在固定負(fù)載電路部分中的晶體管和第三晶體管是單個(gè)FET的實(shí)施 方案中，可變負(fù)載電路可以包含電荷存儲(chǔ)電路部分，以在所施加交流 信號(hào)的半周期的、相對(duì)小的電壓或沒(méi)有電壓被施加到可變負(fù)載電路時(shí) 的部分期間保持FET導(dǎo)通。電荷存儲(chǔ)電路部分可以包含電容器，并且在某些實(shí)施方案中可以包含二極管，該二極管被配置為在所施加信號(hào) 的半周期的、 一電壓被施加到可變負(fù)載電路的部分期間存儲(chǔ)電荷，并 用于在半周期的、相對(duì)小的電壓或沒(méi)有電壓被施加到可變負(fù)載電路的
部分期間維持FET的柵極觸點(diǎn)處的電壓。
在某些實(shí)施方案中，電壓限制裝置裝設(shè)在FET的柵極觸點(diǎn)和FET 的源極觸點(diǎn)之間。電壓限制裝置可以包含第二齊納二極管。第二齊納 二極管給可存在于柵極觸點(diǎn)和源極觸點(diǎn)之間的電壓差(Vgs)設(shè)置上限。 當(dāng)FET與不同的照明控制器件一起使用時(shí)，Vgs的這種"鉗位"在所施 加交流信號(hào)的每個(gè)半周期的末尾處幫助保持FET的響應(yīng)時(shí)間一致。
優(yōu)選地，可變負(fù)載電路包含整流器，該整流器用于對(duì)可變負(fù)載電 路的AC輸入整流。這樣，雖然可變負(fù)載電路的各部分可以采用整流電 壓運(yùn)行，但是任何諸如發(fā)光體的外接元件可以由諸如正相變暗熱信號(hào) 的AC電壓供電。
優(yōu)選地，可變負(fù)載電路包含不多于兩個(gè)用于外部連接的端子。在 存在兩個(gè)端子的情況下，這兩個(gè)端子可以是熱輸入端子和中性端子。
在半周期的所述一部分期間，所施加交流信號(hào)的電壓的絕對(duì)值可 以低于一閾值，在半周期的所述另一部分期間，所施加交流信號(hào)的電 壓的絕對(duì)值可以高于一閾值。這樣，根據(jù)所施加電壓的絕對(duì)值是高于 還是低于預(yù)定閾值，可變負(fù)載電路可以表現(xiàn)出兩種不同的負(fù)載特性。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種包含照明控制器件和可變負(fù) 載電路的照明控制裝置，其中所述照明控制器件連接到所述可變負(fù)載 電路，并被配置為向所述可變負(fù)載電路提供交流信號(hào)，所述可變負(fù)載 電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半周期期間以兩種不同負(fù)載特性運(yùn) 作，其中所述可變負(fù)載電路被配置為，與響應(yīng)在所施加工作信號(hào)的第 二部分期間所施加的電壓相比，響應(yīng)在所施加交流信號(hào)的所述半周期 的第 一部分期間所施加的電壓時(shí)允許更大的電流流動(dòng)，并且其中所述 可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的所述第二部分期間充當(dāng)恒 流下沉。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種包含照明控制器件和可變負(fù) 載電路的照明控制裝置，其中所述照明控制器件連接到所述可變負(fù)載 電路，并被配置為向所述可變負(fù)載電路提供交流信號(hào)，所述可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半周期期間以兩種不同負(fù)載特性運(yùn) 作，其中所述可變負(fù)載電路包含響應(yīng)所施加交流信號(hào)的裝置，該裝置 被配置為響應(yīng)在所施加交流信號(hào)的半周期的 一部分期間所施加的電壓 而允許電流流動(dòng)，并允許所述可變負(fù)載電路在所述半周期的另一部分 期間充當(dāng)恒流下沉。
在多種情形下，照明控制器件將被配置為要求最小電流經(jīng)過(guò)以便 正確運(yùn)行。在這樣的情形下，電路將被配置為在所施加交流信號(hào)的半 周期的第二部分期間傳送至少該最小電流。此外，照明控制器件可以
被配置為在半周期的第一部分期間充電。在這樣的實(shí)施方案中，可變 負(fù)載電路可以被配置為在半周期的第一部分期間傳送足夠的電流，以 允許照明控制器件充電。
優(yōu)選地，照明控制裝置被配置為使得，當(dāng)所述發(fā)光體被連接到該 裝置時(shí)，照明控制器件與可變負(fù)栽電路串聯(lián)布置，并且可變負(fù)栽電路 與發(fā)光體并聯(lián)布置。
可變負(fù)載電路可以可選地包括上文關(guān)于本發(fā)明的第一方面所述的 特征中的任一個(gè)或其任意組合。
現(xiàn)在將參考附圖僅以示例方式描述使本發(fā)明具體化的 一個(gè)可變負(fù)
載電路，其中
圖1示出了通過(guò)調(diào)光器電路進(jìn)行的對(duì)AC信號(hào)的截去；圖2示出了三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的電壓/電流特性；
圖3是示出調(diào)光器電路、可變負(fù)載電路和低瓦數(shù)負(fù)載的配置的電
路圖4是使本發(fā)明具體化的一個(gè)可變負(fù)栽電路的電路圖； 圖5是示出圖4所示各元件的相關(guān)值的表格； 圖6是示出當(dāng)未變暗(undimmed) AC電壓^皮施加到圖4的可變負(fù) 載電路時(shí)在該可變負(fù)載電路中流動(dòng)的電流的曲線圖7是示出被施加到圖4的可變負(fù)栽電路的未變暗A(chǔ)C電壓的曲線
相疊有在該可變負(fù)載電路中流動(dòng)的電流的曲線的曲線圖8是示出被施加到圖4的可變負(fù)載電路的正相截后AC電壓的曲
線相疊有在該可變負(fù)載電路中流動(dòng)的電流的曲線的曲線圖；以及圖9是示出與圖8相同的曲線的曲線圖，但這兩條曲線在曲線圖 的縱軸上相分離。
圖3示出了使本發(fā)明具體化的正相調(diào)光器1和可變負(fù)載電路2的 典型布置。AC電源被提供作為調(diào)光器1的輸入。調(diào)光器l使用如引言 中所論述的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)，將從電源接收的熱信號(hào)轉(zhuǎn)換為正相 變暗熱信號(hào)。所示的調(diào)光器1是雙線調(diào)光器電路。在其他實(shí)施方案中， 可以使用反相調(diào)光器電路或三線調(diào)光器電路。
可變負(fù)載電路2被設(shè)置為與調(diào)光器1串聯(lián)并與為L(zhǎng)ED燈形式的低 瓦數(shù)負(fù)載3并聯(lián)。
圖4示出了可變負(fù)載電路2的布局。在該電路圖的左手側(cè)是可變 負(fù)栽電路2的輸入21，來(lái)自調(diào)光器電路l的變暗熱信號(hào)被施加到輸入 21。所描述的實(shí)施方案被設(shè)計(jì)為接收240V的輸入信號(hào)。
橋式整流器BR1被設(shè)置為與輸入21串聯(lián)。
該電路的其余部分由固定負(fù)載電路部分24、 二次負(fù)載電路部分 25、觸發(fā)電路部分26、電荷存儲(chǔ)電路部分27構(gòu)成。
固定負(fù)載電路部分24經(jīng)由二次負(fù)載電路部分25的電阻器R29連 接于橋式整流器23的正輸出(plus output)和公共輸出(common output)之間。固定負(fù)載電路部分24包括1千歐的電阻器R27，該電 阻器R27與FET Q5串聯(lián)。當(dāng)FET Q5完全導(dǎo)通時(shí)，所述電路的這一部 分提供固定負(fù)載，這主要緣于電阻器R27的電阻。
二次負(fù)載電路部分25包括上文提及的電阻器R29以及與固定負(fù)載 電路部分24和電阻器R29并聯(lián)連接的支路。該支路包括為雙極型結(jié)型 晶體管形式的第二晶體管Q4和為雙極型結(jié)型晶體管形式的第一晶體 管Q6。晶體管Q4、 Q6各通過(guò)其公共觸點(diǎn)(common contact)和發(fā)射 極觸點(diǎn)(emitter contact )連接到二次負(fù)載電路部分25的支路。FET Q5還形成二次負(fù)載電路部分25與固定負(fù)載電路部分24共有的部分。
晶體管Q6的基極觸點(diǎn)連接到觸發(fā)電路部分26。晶體管Q4的基極 觸點(diǎn)連接到FET Q5的源極端子和上述電阻器R29。 FET Q5的柵極端子 在第二晶體管Q4上方連接到二次負(fù)載電路部分25的支路。
觸發(fā)電路部分26包括兩個(gè)電阻器R3和R5，電阻器R3和R5形成分壓器。在圖4所示的布置中的第一電阻器R3是2兆歐的電阻器。第 二電阻器R5是220千歐的電阻器。觸發(fā)電路部分26在第二電阻器R5 上方經(jīng)由齊納二極管Z2連接到晶體管Q6的基極端子。齊納二極管Z2 被配置為防止電流流向二次負(fù)載電路部分25的晶體管Q6的基極端子， 并具有S.6V的擊穿電壓。4. 7納法的電容器C3設(shè)置在齊納二極管Z2 的輸入側(cè)和電路公共端之間。
電荷存儲(chǔ)電路部分27包含0. 044微法的極化電容器C6和二極管 Dl，電容器C6連接在處于晶體管Q4上方的二次負(fù)載電路部分25和電 路公共端之間。二極管Dl排布在二次負(fù)載電路部分25和橋式整流器 BR1的正輸出之間。二極管Dl被配置為防止來(lái)自電荷存儲(chǔ)電路部分27 的電流流向橋式整流器BR1的正輸出。
在FET Q5的柵極和FET Q5的源極之間設(shè)置有包括電容器C4的 FET鉗位裝置，齊納二極管Zl被設(shè)置為并聯(lián)地跨接FET Q5的柵極和 源極端子。
在使用中，240V的正相變暗熱信號(hào)被施加到可變負(fù)載電路2的輸 入。該信號(hào)#1橋式整流器BR1整流。在周期的初始部分期間，當(dāng)所施 加電壓低并從零上升時(shí)，可變負(fù)載電路2的行為主要由固定負(fù)載電路 部分24決定。如稍后將解釋的，初始時(shí)，F(xiàn)ET Q5完全導(dǎo)通，因而固 定負(fù)載電路部分24對(duì)所施加信號(hào)表現(xiàn)為固定負(fù)載。
在所施加信號(hào)的半周期的這一初始部分期間，二次負(fù)載電路部分 25中的晶體管Q6開(kāi)路，從而防止電流在二次負(fù)載電路部分25的支路 中流動(dòng)。相對(duì)少的電流流動(dòng)于觸發(fā)電路部分26中，因?yàn)殡娮杵鱎3、 R5的電阻顯著大于固定負(fù)載電路部分24中的R27的電阻。因而，在 半周期的這一部分期間，可變負(fù)載電路2的負(fù)載特性由固定負(fù)載電路 部分24的固定負(fù)載特性決定。
隨著所施加信號(hào)的電壓增大，觸發(fā)電路部分26中的齊納二極管 Z2兩端的電壓也增大。通過(guò)對(duì)電容器C3充電，齊納二極管Z2兩端的 電壓的增大被減慢。當(dāng)該電壓達(dá)到5. 6伏特時(shí)，齊納二極管Z2擊穿， 電流流向晶體管Q6的基極觸點(diǎn)。當(dāng)電流從晶體管Q6的基極觸點(diǎn)流向 其發(fā)射極觸點(diǎn)時(shí)，晶體管Q6允許電流在二次負(fù)載電路部分25的支路 中流動(dòng)。當(dāng)齊納二極管Z2擊穿時(shí)，可變負(fù)載電路2的負(fù)載特性改變。借助電容器C4和電阻器R31，使負(fù)載特性之間的過(guò)渡較為緩和。齊納 二極管Z2的擊穿出現(xiàn)在施加到可變負(fù)載電路2的輸入電壓為約90V時(shí)。
當(dāng)電流可以流經(jīng)二次負(fù)載電路部分25的支路時(shí)，可變負(fù)載電路2 的行為由FET Q5和晶體管Q4決定。流經(jīng)可變負(fù)載電路2的電流由晶 體管Q4和FET Q5控制，并取決于在FET Q5下方從固定負(fù)載電路24 流入電阻器R29的電流。該電流產(chǎn)生電壓并導(dǎo)致電流流入晶體管Q4的 基極端子，從而使Q4導(dǎo)通。隨著Q4開(kāi)始導(dǎo)通，其驅(qū)使電荷離開(kāi)FETQ5 的柵極觸點(diǎn)，并開(kāi)始使Q5截止。隨著Q5開(kāi)始截止，流經(jīng)電阻器R29 的電流減小。這種配置形成自調(diào)節(jié)機(jī)制，導(dǎo)致二次負(fù)載電路部分25充 當(dāng)恒流下沉。
隨著所施加信號(hào)的半周期結(jié)束并且所施加電壓的幅度向零下降， 觸發(fā)電路部分26中齊納二極管Z2兩端的電壓下降。當(dāng)齊納二極管Z2 兩端的電壓降至5. 6V以下時(shí)，電流不再到達(dá)晶體管Q6的基極觸點(diǎn)。 因?yàn)闆](méi)有電流流經(jīng)晶體管Q6，所以二次負(fù)載電路部分25的支路不再 通過(guò)電流，可變負(fù)載電路2回復(fù)表現(xiàn)為固定負(fù)載電路。
電荷存儲(chǔ)電路部分27被提供以在所施加電壓的幅度為低時(shí)，保持 FET Q5完全導(dǎo)通。通過(guò)使電容器C6放電，保持到FET Q5的柵極觸點(diǎn) 的電壓。二極管Dl防止此電荷經(jīng)由橋BR1泄漏出器件。
所述FET鉗位裝置包括齊納二極管Zl，該齊納二極管Zl將在5. 6V 左右擊穿。齊納二極管Zl的存在有效地鉗制FETQ5的柵極端子和FET Q5的源極端子之間的電壓差Vgs。這是重要的，因?yàn)?，?dāng)晶體管Q6開(kāi) 路時(shí)，另行使用不同的調(diào)光器會(huì)形成不同的Vgs，從而影響可變負(fù)載電 路2對(duì)改變電壓并改變功耗的響應(yīng)。
圖5是示出圖4所示的各元件的值的表格。右手列示出了如上所 述的與240伏特的所施加信號(hào)一起使用的可變負(fù)載電路2的各元件的 值。也示出了當(dāng)120伏特信號(hào)被施加到可變負(fù)載電路時(shí)所用的值。
圖6示出了當(dāng)未變暗A(chǔ)C電壓被施加到可變負(fù)載電路2時(shí)經(jīng)過(guò)該可 變負(fù)載電路的電流的曲線。圖7示出了施加到可變負(fù)載電路2的電壓 101的曲線相疊有經(jīng)過(guò)可變負(fù)載電路2的電流102的曲線。所施加電 壓IOI是未變暗A(chǔ)C電壓。參考圖6和7，可以看出，在輸入信號(hào)的每
1個(gè)半周期的第一部分4期間，可變負(fù)載電路2充當(dāng)固定阻性負(fù)載。在 此一時(shí)段期間，電流響應(yīng)升高的施加電壓而大致線性地增大。在半周 期的第二部分5期間，在齊納二極管Z2擊穿之后，可變負(fù)載電路2的 負(fù)載特性改變，并且可變負(fù)載電路2充當(dāng)恒流下沉。進(jìn)一步，在半周 期的第三部分6期間，隨著所施加電壓的幅度向零下降，齊納二極管 Z2停止傳導(dǎo)，可變負(fù)載電路2回復(fù)用作固定阻性負(fù)載電路。
在所述的實(shí)施方案中，正相雙線調(diào)光器1在半周期的第一部分4 期間充電，其間經(jīng)過(guò)可變負(fù)載電路2的電流正弦形增大。此后，在半 周期的第二部分5期間，可變負(fù)載電路2充當(dāng)恒流下沉，從而不會(huì)消 耗不必要的電能，而又維持大于調(diào)光器電路l中的三端雙向可控硅開(kāi) 關(guān)的最小保持電流的電流。
圖8示出了施加到可變負(fù)載電路2的電壓201的曲線，其相疊有 經(jīng)過(guò)可變負(fù)載電路2的電流202的曲線。與圖6和7形成對(duì)照，所施 加電壓201是正相變暗熱信號(hào)。圖9示出了圖8的電壓曲線201和電 流曲線202， 二者在縱軸上彼此偏離，以清楚地進(jìn)行顯示。
可以看出，在第一時(shí)段204期間，在所施加電壓階躍變化之后， 所施加電壓201為高，經(jīng)過(guò)可變負(fù)載電路2的電流202也為高。在此 短的第一時(shí)段104期間，齊納二極管Z2兩端的電壓增大——通過(guò)對(duì)電 容器C3進(jìn)行充電使增速減緩，并且可變負(fù)栽電路2充當(dāng)固定阻性負(fù)載。 一旦齊納二極管Z2兩端的電壓超過(guò)約5. 6V的閾值，則齊納二極管Z2 擊穿，這使可變負(fù)載電路的第二運(yùn)行時(shí)段205開(kāi)始。在第二時(shí)段205 中，可變負(fù)載電路2充當(dāng)恒流下沉。所施加電壓的絕對(duì)幅度一般在第 二時(shí)段205期間減小，一旦齊納二極管Z2兩端的電壓降至該閾值以下， 齊納二極管Z2便停止傳導(dǎo)；這使第三運(yùn)行時(shí)段206開(kāi)始，在該第三運(yùn) 行時(shí)段期間可變負(fù)載電路2回復(fù)成為固定阻性負(fù)載電路。
雖然已經(jīng)結(jié)合雙線正相調(diào)光器電路描述了可變負(fù)載電路2的使 用，但是該可變負(fù)載電路可以便利地與其他調(diào)光器電路一起使用。
如果反相雙線調(diào)光器連接到可變負(fù)栽電路2，運(yùn)行將如上文參考 圖6所述進(jìn)行，只是充電將典型地出現(xiàn)在半周期的第三部分6期間。 當(dāng)然，如果該電路與需要在調(diào)光器周期的第一和第三部分均進(jìn)行充電 的調(diào)光器電路一起使用，這些將同樣有效。如果可變負(fù)載電路2與基于FET的調(diào)光器一起使用，則在半周期 的第二部分期間通過(guò)的最小電流并不必要。然而，可變負(fù)載電路2仍 可以與此類調(diào)光器一起使用，并且與簡(jiǎn)單地在電路中放置電阻器或其 他無(wú)源負(fù)載相比將更為效率。
雖然上文已經(jīng)描述了固定電路部分、二次負(fù)載部分、觸發(fā)電路部 分、電荷存儲(chǔ)部分的實(shí)施例，但是這些實(shí)施例不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。 對(duì)讀者顯而易見(jiàn)的是，使用不同的電路布局可以獲得相似或相同的功 能性。在某些實(shí)施方案中，二次負(fù)載電路部分可以包含形成恒流下沉 所必要的所有元件。在這樣的實(shí)施方案中，該電路可以被配置為，在 所施加的交流信號(hào)的每個(gè)半周期期間，在固定負(fù)載電路部分和二次負(fù) 載電路部分之間切換。這樣，在任一時(shí)刻，固定負(fù)載電路部分和二次 負(fù)載電路部分中僅有一個(gè)處于使用中。
權(quán)利要求
1. 一種用于與照明控制器件一起使用的可變負(fù)載電路，該可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半周期期間以兩種不同負(fù)載特性運(yùn)作，其中所述可變負(fù)載電路包含響應(yīng)所施加交流信號(hào)的裝置，該裝置被配置為響應(yīng)在所施加交流信號(hào)的半周期的一部分期間所施加的電壓而允許電流流動(dòng)，并允許所述可變負(fù)載電路在所述半周期的另一部分期間充當(dāng)恒流下沉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變負(fù)栽電路，其中在所施加交流信號(hào) 的所述一部分期間，所述可變負(fù)載電路充當(dāng)基本固定的阻性負(fù)載。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的可變負(fù)載電路，其中所述 可變負(fù)載電路被配置為，在所施加交流信號(hào)的所述半周期的第一和第 三部分期間呈現(xiàn)出與在所施加交流信號(hào)的所述半周期的第二部分期間 不同的負(fù)載特性。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)栽電路，包含固定 負(fù)載電路部分，該固定負(fù)載電路部分包括至少一個(gè)被配置為充當(dāng)固定 負(fù)載的電阻器。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)載電路，包含二次 負(fù)載電路部分，該二次負(fù)載電路部分被配置為在所施加交流信號(hào)的所 述半周期的一部分期間運(yùn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變負(fù)載電路，其中所述二次負(fù)載電路 部分包含第一開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)被配置為將所述二次負(fù)載電路接入所 述可變負(fù)載電路和將所述二次負(fù)栽電路從所述可變負(fù)載電路斷開(kāi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的可變負(fù)栽電路，其中所述固定負(fù)載電路部分和二次負(fù)載電路部分在所述半周期的一部分期間一 起充當(dāng)恒流下沉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的可變負(fù)載電路，其中所述 二次負(fù)載電路部分在所述半周期的一部分期間充當(dāng)恒流下沉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)載電路，其中所 述第一開(kāi)關(guān)是第一晶體管，并且其中所述可變負(fù)載電路包含觸發(fā)電路 部分，以在高于閾值電壓的電壓被施加到所述可變負(fù)栽電路時(shí)，向所 述第一晶體管的觸發(fā)端子提供電流或電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4至9中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)載電路，其中所述固定負(fù)載電路包含晶體管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)載電路，其中所述二次負(fù)載電路部分包含第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)被配置為在所述第一開(kāi)關(guān)允許電流通過(guò)所述二次電路部分時(shí)，形成恒流下沉。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變負(fù)載電路，當(dāng)權(quán)利要求ll從屬于權(quán)利要求10時(shí)，其中在所述固定負(fù)載電路部分中的所述開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)是單個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的可變負(fù)載電路，包含電荷存儲(chǔ)部分，以在所施加交流信號(hào)的所述半周期的、相對(duì)小的電壓或沒(méi)有電壓被施加到所述可變負(fù)載電路時(shí)的部分期間保持所述FET導(dǎo)通。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的可變負(fù)載電路，其中一電壓限制裝置被設(shè)置在所述FET的柵極觸點(diǎn)和所述FET的源極觸點(diǎn)之間。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)載電路，進(jìn)一步包含整流器，該整流器用于對(duì)所述可變負(fù)載電路的AC輸入整流。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)栽電路，包含不多于兩個(gè)用于外部連接的端子。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)栽電路，其中所述響應(yīng)所施加交流信號(hào)的裝置被配置為，與響應(yīng)在所述半周期的所述另 一部分期間所施加的電壓相比，響應(yīng)在所述半周期的所述一部分期間所施加的電壓時(shí)允i午更大的電流流動(dòng)。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的可變負(fù)載電路，其中在所述半周期的所述一部分期間，所施加交流信號(hào)的電壓的絕對(duì)值低于一閾值，在所述半周期的所述另一部分期間，所施加交流信號(hào)的電壓的絕對(duì)值高于一閾值。
19. 一種包含照明控制器件和可變負(fù)載電路的照明控制裝置，其中所述照明控制器件連接到所述可變負(fù)載電路，并被配置為向所述可變負(fù)載電路提供交流信號(hào)，所述可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半周期期間以兩種不同負(fù)載特性運(yùn)作，其中所述可變負(fù)載電路包含響應(yīng)所施加交流信號(hào)的裝置，該裝置被配置為響應(yīng)在所施加交流 信號(hào)的半周期的 一部分期間所施加的電壓而允許電流流動(dòng)，并允許所 述可變負(fù)載電路在所述半周期的另一部分期間充當(dāng)恒流下沉。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的可變照明控制裝置，其中所述照明控 制器件為了正確運(yùn)行要求最小電流通過(guò)，所述可變負(fù)載電路被配置為 在所施加交流信號(hào)的所述半周期的第二部分期間傳送至少所述最小電流o
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的可變照明控制裝置， 其中所述照明控制器件被配置為在所施加交流信號(hào)的所述半周期的第 一部分期間充電，所述可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的所 述半周期的所述第 一部分期間傳送足夠的電流，以允許所述照明控制 器件充電。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一項(xiàng)所述的可變照明控制裝置， 其中所述照明控制器件與所述可變負(fù)載電路串聯(lián)布置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19至22中的任一項(xiàng)所述的可變照明控制裝置， 其中所述照明控制裝置可連接到發(fā)光體，以控制所述發(fā)光體。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的可變照明控制裝置，其中當(dāng)所述發(fā)光 體連接到所述照明控制裝置時(shí)，所述可變負(fù)載電路與所述發(fā)光體并聯(lián) 布置。
25. —種用于與照明控制器件一起使用的可變負(fù)載電路，該可變 負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的半周期期間以兩種不同負(fù)載特 性運(yùn)行，其中所述可變負(fù)載電路被配置為，與響應(yīng)在所施加交流信號(hào) 的第二部分期間所施加的電壓相比，響應(yīng)在所施加交流信號(hào)的所述半 周期的第 一部分期間所施加的電壓時(shí)允許更大的電流流動(dòng)，并且其中 所述可變負(fù)載電路被配置為在所施加交流信號(hào)的所述第二部分期間充 當(dāng)恒流下沉。
全文摘要
提供了一種用于與調(diào)光器(1)一起使用的可變負(fù)載電路(2)。諸如LED(3)的低瓦數(shù)負(fù)載與調(diào)光器串聯(lián)設(shè)置，可變負(fù)載電路與LED并聯(lián)設(shè)置。可變負(fù)載電路具有兩種不同的負(fù)載特性當(dāng)來(lái)自調(diào)光器的所施加電壓低于一閾值時(shí)，可變負(fù)載電路表現(xiàn)出固定負(fù)載(24)；當(dāng)該所施加電壓高于一閾值時(shí)，可變負(fù)載電路表現(xiàn)出可變負(fù)載，從而充當(dāng)恒流下沉。該可變負(fù)載由二次負(fù)載部分(25)提供，該二次負(fù)載部分(25)與固定負(fù)載(24)可以組合作用也可以不組合作用，該二次負(fù)載部分(25)被觸發(fā)電路部分(26)接入可變負(fù)載電路或從可變負(fù)載電路斷開(kāi)。
文檔編號(hào)H05B33/08GK101513122SQ200780032699
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月4日
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