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正弦波调光装置

阅读:746发布:2020-05-11

IPRDB可以提供正弦波调光装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种正弦波调光装置,包括:储能单元,其连接于发光单元;正半周切换单元,其连接于所述储能单元,受控于一微处理器,并于所述正弦波电压的正半周期间进行切换动作;负半周切换单元,其连接于所述储能单元,受控于所述微处理器,并于所述正弦波电压的负半周期间进行切换动作;正半周飞轮单元,其连接于所述储能单元和所述发光单元,受控于所述微处理器,在所述正弦波电压的正半周期间导通;及负半周飞轮单元连接于所述储能单元与所述发光单元,受控于所述微处理器,在所述正弦波电压的负半周期间导通。本发明调整开关的切换周期和利用其飞轮效应,将一输入正弦电压按所需要的发光亮度,调整输出正弦波电压提供给灯具使用,进而达到调光功效。,下面是正弦波调光装置专利的具体信息内容。

1.一种正弦波调光装置,其受控于一微处理器,将一正弦波电压 调整输出给一发光单元使用,其特征在于,包括:一储能单元,其连接于所述发光单元;

一正半周切换单元,其连接于所述储能单元,受控于所述微处理 器,并于所述正弦波电压的正半周期间进行切换动作;

一负半周切换单元,其连接于所述储能单元,受控于所述微处理 器,并于所述正弦波电压的负半周期间进行切换动作;

一正半周飞轮单元,其连接于所述储能单元和所述发光单元,受 控于所述微处理器,在所述正弦波电压的正半周期间导通;及一负半周飞轮单元,其连接于所述储能单元和所述发光单元,受 控于所述微处理器,在所述正弦波电压的负半周期间导通。

2.根据权利要求1所述的正弦波调光装置,其特征在于,进一步 包括有一滤波单元,其连接于所述发光单元。

3.根据权利要求2所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述滤 波单元为一电容器。

4.根据权利要求1所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述储 能单元为一电感器。

5.根据权利要求1所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述正 半周切换单元由一正半周整流二极管连接一正半周切换开关组成。

6.根据权利要求5所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述正 半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管。

7.根据权利要求1所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述负 半周切换单元由一负半周整流二极管连接一负半周切换开关组成。

8.根据权利要求7所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述负 半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管。

9.根据权利要求1所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述正 半周飞轮单元为一硅控整流器。

10.根据权利要求1所述的正弦波调光装置,其特征在于,所述 负半周飞轮单元为一硅控整流器。

11.一种正弦波调光装置,受控于一微处理器,将一正弦波电压 调整输出给一发光单元使用,其特征在于,包括有:一电感器,其连接于所述发光单元;

一第一绝缘栅双极性晶体管,其包括一控制极、一集电极及一发 射极,所述控制极连接于所述微处理器,所述发射极连接于所述电感 器的一端;

一正半周整流二极管,具有一正极与一负极,所述负极连接于所 述第一绝缘栅双极性晶体管的所述集电极,所述正极接收所述正弦波 电压;

一第一硅控整流器,其包括一正极、一负极及一触发极,所述第 一硅控整流器的正极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管的集电极, 负极连接于所述发光单元,所述触发极连接于所述微处理器;

一第二绝缘栅双极性晶体管,其包括一控制极、一集电极及一发 射极,所述第二绝缘栅双极性晶体管的控制极连接于所述微处理器, 所述集电极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管的发射极;

一负半周整流二极管,具有一正极与一负极,所述负半周整流二 极管的正极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管的发射极,所述负极 接收所述正弦波电压;及一第二硅控整流器,其包括一正极、一负极及一触发极,所述第 二硅控整流器的负极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管的发射极, 正极连接于所述发光单元,所述触发极连接于所述微处理器。

12.根据权利要求11所述的正弦波调光装置,其特征在于,进一 步包括有一电容器,其连接于所述发光单元。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种正弦波调光装置,尤指一种利用调整开关切换周 期与飞轮效应来调整正弦波电压,进而达到调光效果的调光装置。

背景技术

一般用于灯具上的调光装置,大多采用栅流晶体相位控制方式, 利用闸流晶体本身优越的特性及条件,以相位控制的方法去改变导电 角的大小,以达到控制灯光亮度的目的。此种方式因闸流晶体属于半 永久性组件,故障率低,甚至于可以不必更换,故目前仍被广泛使用。
参见图1,为现有调相式调光装置电路示意图。参见图2,为现有 输出电压Vout波形,现有调相式调光装置电路由闸流晶体(硅控整流 器(SCR)/三极交流开关(TRIAC))组成的调光器电路1′控制加于 负载2两端输出电压Vout的导电角3。在图2中,调光器电路1′可以 调整控制输出电压Vout的导电角3,进而达到调光的效果。
然而,现有调相式调光装置电路控制不连续的、变形的输出电压 Vout来提供负载用电,这会使得负载的功因(Power Fector;PF)下降, 无法将输入的交流电AC 110V做有效的使用,从而导致能源的浪费。 同时,调相式调光装置电路控制输出非正弦波而产生噪声。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足,提出一种 正弦波调光装置,藉由调整开关切换周期、利用其飞轮效应,将输入 的正弦电压按所需要的发光亮度,调整输出正弦波电压以提供给灯具 使用,进而达到调光功效。
本发明是一种正弦波调光装置,其受控于一微处理器,调整一正 弦波电压,提供给一发光单元使用,包括有:一储能单元,其连接于 所述发光单元;一正半周切换单元,其连接于所述储能单元,受控于 所述微处理器,并于所述正弦波电压的正半周期间进行切换动作;一 负半周切换单元,其连接于所述储能单元,受控于所述微处理器,并 于所述正弦波电压的负半周期间进行切换动作;一正半周飞轮单元, 其连接于所述储能单元和所述发光单元,受控于所述微处理器,在所 述正弦波电压的正半周期间导通;及一负半周飞轮单元,其连接于所 述储能单元和所述发光单元,受控于所述微处理器,在所述正弦波电 压的负半周期间导通。
所述的正弦波调光装置,进一步还包括有一滤波单元,其连接于 所述发光单元。
上述的正弦波调光装置中,所述滤波单元为一电容器。
所述的正弦波调光装置中,所述储能单元为一电感器。
所述的正弦波调光装置中,所述正半周切换单元由一正半周整流 二极管连接一正半周切换开关组成。
所述的正弦波调光装置中,所述正半周切换开关为一绝缘栅双极 性晶体管(IGBT)。
所述的正弦波调光装置中,所述负半周切换单元由一负半周整流 二极管连接一负半周切换开关组成。
所述的正弦波调光装置中,所述负半周切换开关为一绝缘栅双极 性晶体管(IGBT)。
所述的正弦波调光装置中,所述正半周飞轮单元为一硅控整流器 (SCR)。
所述的正弦波调光装置中,所述负半周飞轮单元为一硅控整流器 (SCR)。
本发明提供了另一种正弦波调光装置,受控于一微处理器,将一 正弦波电压调整输出给一发光单元使用,包括有:
一电感器,其连接于所述发光单元;
一第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT),其包括一控制极、一集电 极及一发射极,所述控制极连接于所述微处理器,所述发射极连接于 所述电感器的一端;
一正半周整流二极管,具有一正极与一负极,所述负极连接于所 述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的所述集电极,所述正极接收所 述正弦波电压;
一第一硅控整流器,其包括一正极、一负极及一触发极,所述第 一硅控整流器的正极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的 集电极,负极连接于所述发光单元,所述触发极连接于所述微处理器;
一第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT),其包括一控制极、一集电 极及一发射极,所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的控制极连接 于所述微处理器,所述集电极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管 (IGBT)的发射极;
一负半周整流二极管,具有一正极与一负极,所述负半周整流二 极管的正极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的发射极, 所述负极接收所述正弦波电压;及
一第二硅控整流器,其包括一正极、一负极及一触发极,所述第 二硅控整流器的负极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的 发射极,正极连接于所述发光单元,所述触发极连接于所述微处理器。
上述的正弦波调光装置进一步包括有一电容器,其连接于所述发 光单元。
由于本发明输出到灯具的电压波形为正弦波,其与输入正弦电压 仅为振幅大小的差异。因此,使用本发明正弦波调光装置来调整灯具 的发光,可得到较高功因PF,而将能源做有效的使用。

附图说明

图1为现有调相式调光装置电路示意图;
图2为现有调相式调光装置电路输出电压Vout波形;
图3为本发明较佳实施例的电路方块示意图;
图4为本发明较佳实施例电路示意图;
图5为本发明所使用的控制波形示意图;
图6A到图6B为本发明于正半周的正弦波电压下的电路动作示意 图;
图6C到图6D为本发明于负半周的正弦波电压下的电路动作示意 图。
图号说明:
现有:
调光器电路1′
负载2
导电角3
本发明:
正弦波调光装置1
滤波单元11
微处理器12
储能单元13
正半周切换单元14
发光单元15
负半周切换单元16
正半周飞轮单元17
负半周飞轮单元18
正弦波电压AC
第一绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q1
电感器L
顺向二极管D3
正半周整流二极管D1
第一硅控整流器SCR1
发光单元Load
第二绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q2
顺向二极管D4
负半周整流二极管D2
第二硅控整流器SCR2
电容器Co
PWM控制信号B1、B2
触发信号G1、G2

具体实施方式

请参考图3,为本发明较佳实施例电路方块示意图。本发明正弦 波调光装置1,受控于一微处理器12,将一正弦波电压AC调整输出给 一发光单元15使用,包括有:一储能单元13,其连接于所述发光单元 15;一正半周切换单元14,其连接于所述储能单元13,受控于所述微 处理器12,并于所述正弦波电压AC的正半周期间进行切换动作;一 负半周切换单元16,其连接于所述储能单元13,受控于所述微处理器 12,并于所述正弦波电压AC的负半周期间进行切换动作;一正半周飞 轮单元17,其与所述储能单元13和所述发光单元15连接,受控于所 述微处理器12,在所述正弦波电压的正半周期间导通;及一负半周飞 轮单元18,其与所储能单元13和所述发光单元15连接,受控于所述 微处理器12,在所述正弦波电压的负半周期间导通。
本发明正弦波调光装置1进一步包括有一滤波单元11,其连接于 所述发光单元15。在上面叙述中,所述滤波单元11为一电容器;所述 储能单元13为一电感器;所述正半周切换单元14由一正半周整流二 极管连接一正半周切换开关组成;所述正半周切换开关为一绝缘栅双 极性晶体管(IGBT);所述负半周切换单元由一负半周整流二极管连接 一负半周切换开关组成;所述负半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体 管(IGBT);所述正半周飞轮单元为一硅控整流器(SCR);所述负半 周飞轮单元为一硅控整流器(SCR)。
请结合图3,参考图4,图4为本发明较佳实施例电路示意图。正 弦波调光装置1包括有:一电感器L,其连接于所述发光单元Load; 一具有一控制极G、一集电极C及一发射极E的第一绝缘栅双极性晶 体管(IGBT)Q1,其控制端G连接于所述微处理器12,所述发射极E 连接于所述电感器L的一端;第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1 中还包括一顺向二极管D3,其连接于集电极C与发射极E之间。一具 有一正极与一负极的正半周整流二极管D1,其负极连接于所述第一绝 缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1的集电极C,其正极接收所述正弦波电 压AC;一具有一正极、一负极及一触发极的第一硅控整流器SCR1, 其正极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1的集电极C, 其负极连接于所述发光单元Load,其触发极连接于所述微处理器12; 一具有一控制极G、一集电极C及一发射极E的第二绝缘栅双极性晶 体管(IGBT)Q2,其控制极G连接于所述微处理器12,其集电极C 连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1的发射极E;第二绝 缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2中还包括一顺向二极管D4,其连接于 集电极C与发射极E之间;一具有一正极与一负极的负半周整流二极 管D2,其正极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2的发 射极E,其负极接收所述正弦波电压AC;一具有一正极、一负极及一 触发极的第二硅控整流器SCR2,其负极连接于所述第二绝缘栅双极性 晶体管(IGBT)Q2的发射极E,其正极连接于所述发光单元Load, 其触发极连接于所述微处理器12;一电容器Co连接于所述发光单元 Load,作为滤波使用,以提供正弦的输出电压给该发光单元Load。
配合图4,请参考图5,图5为本发明所使用的较佳实施例电路控 制波形示意图。在图5中,本发明所使用的控制波形由图3中所示的 微处理器12所提供。微处理器12取得正弦波电压AC的零交越信号 (zero-crossing),并依照一调光信号,调整输出一PWM控制信号B1、 B2的责任周期(duty-cycle)与触发信号G1、G2。通过调整PWM控 制信号B1、B2责任周期(duty-cycle)的大小与触发信号G1、G2的 产生,可以调整从电容器Co到该发光单元Load上的正弦输出电压 Cay,以达到调光效果。
配合图4与图5,请参考图6A到图6B,所述图6A到图6B为本 发明于正半周的正弦波电压下的电路动作示意图。当正弦波电源电压 AC处于正半周时(即时间T1-T2),在此阶段中,微处理器12输出 PWM控制信号B1给第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1,输出触发 信号控制第二硅控整流器SCR2,使其导通。在时间T1-T10,PWM控 制信号B1控制第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1导通,此时,正 弦波电压AC的正半周即经由正半周整流二极管D1、第一绝缘栅双极 性晶体管(IGBT)Q1、电感器L到电容器Co与发光单元Load形成回 路,如图6A所示。在时间T10-T11,PWM控制信号B1控制第一绝缘 栅双极性晶体管(IGBT)Q1截止,此时储存于电感器L中的能量会经 由电容器Co与发光单元Load、第二硅控整流器SCR2及顺向二极管 D4形成回路,如图6B所示。
配合图4与图5,请参考图6C到图6D,图6C到图6D为本发明 于负半周的正弦波电压下的电路动作示意图。当正弦波电压AC处于负 半周时(即时间T2-T3),在此阶段中,微处理器12输出PWM控制信 号B2给第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2,输出触发信号G1控制 第一硅控整流器SCR1,使其导通。在时间T2-T20,PWM控制信号 B2控制第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2导通,此时,正弦波电 压AC的负半周即经由负半周整流二极管D2、第二绝缘栅双极性晶体 管(IGBT)Q2、电感器L到电容器Co与发光单元Load形成回路,如 图6C所示。在时间T20-T21,PWM控制信号B2控制第二绝缘栅双极 性晶体管(IGBT)Q2截止,此时储存于电感器L中的能量会经由电容 器Co与发光单元Load、第一硅控整流器SCR1及顺向二极管D3形成 回路,如图6D所示。
请再参考图5,微处理器12依照一调光信号,调整输出PWM控 制信号B1、B2的责任周期(duty-cycle)与触发信号G1、G2。利用 PWM控制信号B1、B2责任周期(duty-cycle)大小的调整与触发信号 G1、G2的产生,可以调整电容器Co上给该发光单元Load的正弦输出 电压Cav,以决定输出功率的高低,从而达到调光效果。
综上所述,本发明提供的一种正弦波调光装置,藉由调整开关的 切换周期与利用硅控整流器(SCR)的飞轮效应,将一输入正弦电压按 着所需要的发光亮度,调整输出正弦波电压提供给灯具使用,进而达 到调光功效。由于本发明输出到灯具的电压波形为正弦波,其与输入 正弦电压仅为振幅大小的差异。因此,使用本发明正弦波调光装置来 调整灯具的发光,可得到较高功因PF,有效利用能源。如此,本发明 可以改善现有调相式调光装置因为提供不连续且变形的输出电压Vout 给负载使用,所导致负载功因PF下降,能源浪费的缺点。
以上所述,仅为本发明一最佳具体实施例的详细说明与图式,但 本发明的特征并不局限于此,并非用以限制本发明,本发明的所有范 围应以权利要求的申请专利范围为准,凡符合本发明申请专利范围的 精神与其类似变化的实施例,皆应包含于本发明的范畴中,任何熟悉 所述技艺者在本发明的领域内,可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在 本专利申请的范围中。
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