CN106413177A - 调光方法的自动设定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调光方法的自动设定。在照明装置以及尤其LED灯的整个范围中的调光应当被改善。对此，提供用于对照明装置（1）进行功率控制的调光设备（4），其具有用于连接照明装置（1）的连接装置（2、3）和用于在后沿相位运行中运行照明装置（1）的控制装置（5、6、7、8和11）。此外，调光设备具有用于检测在连接装置（2、3）的至少一个极处的电压的检测装置（9、10），其中控制装置（5、6、7、8和11）被设计用于，根据所检测的电压自动地将照明装置（1）从后沿相位运行切换到前沿相位运行中。

Description

调光方法的自动设定

技术领域

本发明涉及用于通过将照明装置连接在连接装置上以及在后沿相位运行中运行照明装置来对照明装置进行功率控制的方法。此外，本发明涉及用于对照明装置进行功率控制的调光设备，其具有用于连接照明装置的连接装置和用于在后沿相位运行中运行照明装置的控制装置。

背景技术

调光器或者调光设备用于改变照明装置的功率。这样的功率变化可以通过前沿相位控制（Phasenanschnittsteuerung）或者后沿相位控制（Phasenabschnittsteuerung）实现。在前沿相位控制情况下，电流延迟地在交变电压过零点后被接通，并且流动直至下一个过零点。与之相反在后沿相位控制的情况下，电流在过零点后立即被接通，并且在下一个过零点之前再次被切断。

作为照明装置的LED灯大多可以借助于前沿相位或者后沿相位被调光。利用所谓的通用调光器，不仅前沿相位而且后沿相位均是可能的，用以对这样的可调光的LED灯（LED芯片加上镇流器）进行调光。根据相应LED灯类型的输入电容和内部放电，在调光时在LED灯的输入电容处剩余电荷，当所述输入电容未主动地通过通用调光器被放电时，所述电荷影响LED灯的亮度。所述电荷可作为在LED灯的输入端子处的电压被测量，所述电压仅缓慢地通过内部放电被降低。所述效应的后果是：在LED灯处的输入电压并且因此LED灯的亮度有比与当前的调光值相对应的输入电压和亮度高的结果。LED灯在这样的情况下仅能最低限度地被调暗（abdimmen）。

在正弦供应交变电压的情况下后沿相位运行和前沿相位运行的效应取决于相应的负载。对于前沿相位运行，负载在每个电网半波中在从之前的电流过零点起的延迟时间之后***控。在欧姆负载的情况下，在延迟时间后得到电压的直接上升。接着，电压根据供应电压改变。与欧姆负载的情况不同，LED灯的输入电压在超过最大值后不跟随电网电压。由于小的放电，在LED灯处的电压比供应电压明显较慢地下降。对于后沿相位运行，负载在每个半波中在电网电压过零点中被接通，并且在延迟后再次被切断。在欧姆负载的情况下，电压在延迟时间后立即降低到零。与之相反，在LED灯的情况下，电压在关断后经常仅缓慢地降低。

由于长时间电荷存储，可调光的LED灯在后沿相位运行中也不能使人满意地被调光。在灯的输入端处剩余的电压因此强烈地限制调暗。

根据出版物EP 0 618 667 B1，许多通用调光器具有自动负载识别（Lasterkennung），所述负载识别能够识别电感性负载。所述负载被分配给前沿相位运行。所有的非电感性负载（欧姆和电容性负载）通过后沿相位被调光。LED灯大多通过自动负载识别被调整到后沿相位。所述操控方法对于所有可以利用所述方法良好地调光的LED灯是有利的，因为所述调光方法减少接通电流脉冲并且因此明显地提高可并联的LED灯的数量。此外，在调光时引起的无线电干扰电压明显地被减小。如果LED灯连接在这样的通用调光器上，所述LED灯由于长时间电荷存储不能令人满意地被调光，那么前沿相位运行必须手动地被设定（einstellen）。这例如经由在设备处的现场操作按键（Vorortbedientasten）或者通过借助于软件参数化到前沿相位运行（Parametrierung…auf Phasenanschnittbetrieb）来实现。

发明内容

本发明的任务在于，自动地改善在照明装置情况下的调光效应。

按照本发明，通过用于通过以下方式对照明装置进行功率控制的方法解决所述任务，即将照明装置连接在连接装置上并且在后沿相位运行中运行照明装置，以及检测在连接装置的至少一个极处的电压并且根据所检测的电压自动地将照明装置从后沿相位运行切换到前沿相位运行中。

此外，按照本发明提供用于对照明装置进行功率控制的调光设备，其具有用于连接照明装置的连接装置和用于在后沿相位运行中运行照明装置的控制装置，以及具有用于检测在连接装置的至少一个极处的电压的检测装置，其中所述控制装置被设计用于，根据所检测的电压自动地将照明装置从后沿相位运行切换到前沿相位运行中。

因此为了自动地控制功率，以有利的方式检测连接装置的至少一个极或者端子的电压。所检测的电压例如对应于照明装置处的电压，或者至少与在照明装置处的电压有关。所检测的电压和因此照明装置对后沿相位的应答是表示照明装置的特征的。因此，照明装置根据所检测的电压、也即所述照明装置对后沿相位的应答从后沿相位运行被切换到前沿相位运行中。在前沿相位情况下存在双向地运行开关装置的可能性。这引起照明装置到供应电压的直接箝位（Klemmung），使得不能发生电荷存储效应。自动的转换用于将照明装置立即设置到最优的运行中，而不必执行调光器到前沿相位上的必要时需要的手动的调换。因此，照明装置可以以舒适的方式不受限制地被调暗。

优选地，在预先给定的时间点将所检测的电压与确定的阈值比较，并且根据所述比较切换到前沿相位运行中。根据阈（Schwelle）可以容易地识别：所述阈是否例如由调光设备的内部电压或者也由负载自身处的电压低于或超过。在这样的情况下于是可以根据所述超过或者低于自动地切换到前沿相位运行中。

尤其可以由电压或者其变化过程检测电压峰值，所述电压峰值被使用用于表征照明装置。因此，例如可以根据电压峰值确定，是否例如涉及具有小的或者大的电荷存储效应的LED负载。

如果供应电压的至少一部分被施加到连接装置上，那么有利地自动地开始用于从后沿相位运行转换到前沿相位运行中的自动方法。因此，如果首先供应电压不施加在连接装置上并且接着将供应电压施加到连接装置（必要时与照明装置串联），那么自动地被切换到适当的运行中用于控制功率。

到前沿相位运行中的切换可以与给照明装置供应电压一样长地持久地进行。这意味着，适当的功率控制的检验不必持续地进行，由此可以节省控制耗费并且因此节省能量。

只有当照明装置事先通过自动负载识别方法被识别为非电感性负载时，优选地才开始用于自动切换到相应适当的运行中用以控制功率的按照本发明的自动方法。以这种方式能够避免：通过后沿相位运行来运行电感性负载，其中损害可能以高的概率发生。

在按照本发明的调光设备情况下，连接装置可以具有两个连接端子，两个反串联的场效应晶体管被接在所述两个连接端子之间，所述两个场效应晶体管的中间抽头构成接地。两个反串联的场效应晶体管构成双向开关，由此后沿相位或者前沿相位在每个半波中是可能的。场效应晶体管可以是MOSFET，其尤其是自截止的并且在相应的栅极处通过单独的驱动器来操控。

用于测量或者检测电压的检测装置可以被构造用于检测在接地和连接端子之间的电压。因此，在反串联的场效应晶体管之间的接地用作用于判断和切换过程的参考电压。照明装置例如是LED灯，所述LED灯连接到连接装置上。这样的LED灯具有带有不同的电荷存储效应的镇流器。但是，所述LED灯通常是电容性负载，其中后沿相位运行是可能的。

上面结合按照本发明的方法描述的方法特征也可以被看作用于按照本发明的调光设备的功能特征。相反地，结合调光设备描绘的功能特征也可以被看作方法特征。

附图说明

现在根据附图进一步阐述本发明，其中：

图1示出通用调光器的原理性构造；

图2示出在正半波中的负载上的电压变化过程；

图3示出在正半波中的在相线和接地之间的电压变化过程；和

图4示出按照本发明的扩展的负载识别的方法流程。

具体实施方式

随后进一步描绘的实施例是本发明的优选的实施方式。在此应注意的是：各个特征不仅可以以所描绘的特征组合、而且可以单独地或者以其它的技术上有意义的组合来实现。

在以下的示例中，LED灯应当被调光。所述LED灯示范性地代表具有长时间电荷存储的任意的照明装置。目标是，令人满意地对LED灯调光，而不必手动地设定前沿相位运行。

在图1中示出用于对交变电流运行的照明装置1进行功率控制的示范性调光设备4。调光设备4拥有用于连接到交变电压***的相线L上的相线端子2。此外，调光设备拥有负载端子3，负载（这里为照明设备1）被接到负载端子上。照明设备1（例如LED灯）的另一极连接到中性线N上。调光设备4基本上拥有例如具有图1的组件5、6、7、8和11的控制装置以及具有组件9和10的检测装置。在具体的示例中，控制装置拥有两个开关装置5和6，所述开关装置这里可以分别被实现为MOSFET。

这里，两个MOSFET反串联，并且其中间抽头分别与源极端子连接。中间抽头构成调光设备4的电路的接地GND。所述MOSFET分别拥有与相应的漏极源极段并联的集成的寄生二极管。所述两个寄生二极管以其相应的阳极朝向两个MOSFET的中间抽头或者朝向接地GND。开关装置5的MOSFET的栅极由驱动器7控制，所述驱动器7自身例如可以由操控电路11或者微控制器控制。以相同的方式，第二开关装置6的MOSFET的栅极由驱动器8控制，所述驱动器8就其而言再次由操控电路11操控。

按照一种实施方式，调光设备拥有用于识别具有长时间电荷存储的灯的第一电路9。所述第一电路9截取负载端子3和两个反串联的场效应晶体管的中间抽头处的接地GND之间的电压。所述第一电路9提供相应的测量或者检测信号给操控电路11。

按照一种可替代的实施方式设置用于识别具有大电荷存储的灯的电路10，所述电路10截取在相线端子2和两个反串联的场效应晶体管5、6的中间抽头处的接地GND之间的电压。

随后详细地阐述调光设备的运行，其中（如提到的那样）LED灯例如被用作照明装置1。调光设备例如作为通用调光器来实现，其中利用所述通用调光器，前沿相位和后沿相位是可能的。优选地，所述通用调光器拥有负载识别方法，利用所述负载识别方法原则上可以区别调光设备处的电感性负载和电容性负载。根据所述负载识别，在电容性负载的情况下现在可以选择后沿相位运行，并且在电感性负载的情况下选择前沿相位运行。现在在具体的示例中，如果将LED灯识别为电容性负载，那么利用后沿相位运行不自动地确保：LED灯也可以在整个范围上被调光。因此，按照本发明提供扩展的负载识别方法，所述负载识别方法可以加入（anschliessen）已知的负载识别方法。在所述扩展的负载识别方法中，负载在后沿相位运行中在至少一个电网半波中被接通，例如直至电网电压最大值，并且然后被切断。在欧姆负载的情况下，灯的输入电压在切断后快速地下降。与之相反，在例如LED灯的电容性负载的情况下，电压根据电荷存储的持续时间或多或少地缓慢地下降。

图2示出欧姆负载的输入电压U1的变化过程、具有短时间（kurz）电荷存储的LED灯的输入电压U2的变化过程和具有长时间（lang）电荷存储的LED灯的输入电压U3的变化过程。在时间点t1，相应的MOSFET或者相应的开关装置5、6根据后沿相位运行被关断。在从关断时间点t1起的定义的时间间隔t2-t1之内相应的灯的输入电压降可以被用作用于在灯处的电荷存储的持续时间的准则。如果灯的输入电压（参看U3）在时间点t2例如超过预先给定高的阈值U4，那么灯要求在前沿相位运行中的操控。否则，如果输入电压（参看U1）尚在时间点t2之前下降到阈值U4之下，那么灯或者照明装置可以在后沿相位运行中继续被运行。

负载、也即照明装置1的输入电压处于中性线N的电势和在负载输出端处或者在负载端子3处（参看图1）的电势之间。该电压的探测在电路技术上是昂贵的。但是，在负载上的电压变化过程也影响电压，所述电压从操控电路的接地GND出发相对相线L或者相对负载输出端或者负载端子3被测量。所述电压可以通过电路9和10被测量或者检测。相应的测量值由操控电路11使用用于通过驱动器7和8操控开关装置5和6。

图3示出在根据图2的示例的负载、也即欧姆负载、具有短时间电荷存储的灯和具有长时间电荷存储的灯的情况下以从相线L相对接地GND所测量的正电网半波为例的电压变化过程U'。通过在时间点t1关断开关装置5，在相线L处的电压U1'跳跃式地升高，并且从那里起跟随电网半波。在短时间电荷存储的情况下，在相线L处或者在调光设备4的相线端子2处得到相对于接地GND的电压U2'。所述电压尚在时间点t2'之前上升超过预先给定的阈值U4'。然而，如果具有长时间电荷存储的LED灯应当被调光，那么例如在相线端子2处相对于接地GND得到电压U3'。所述电压U3'不达到阈值U4'，更谈不上直至时间点t2'。

根据所述电压变化过程U2'和U3'可以区别灯类型。尤其可以使所述区别面向（orientieren）：在相线L处或者相线端子2处所测量的电压直至时间点t2'是否达到阈值U4'。

也在相对负载输出端或者负载端子3所测量的负半波中得到在时间上偏移一个半波的相同的电压变化过程。因此，也可以以简单的方式将所述电压曲线用于识别具有长时间电荷存储的LED灯。作为灯类型识别的结果，灯可以在相应的运行中***控。也即具体地，如果在相线L和接地GND之间的电压在时间点t2'低于确定的阈值U4'，那么灯要求在前沿相位运行中的操控。控制相应地可以从后沿相位运行被转换到前沿相位运行。在对电压的这样的优选地自动地执行的测量或者检测后，通用调光器可以持久地转换到前沿相位运行中。可替代地，电压也可以被扫描，并且所测量的电压峰值可以被用作用于具有长时间电荷存储的LED灯的准则。

由图4得出用于按照本发明对照明装置进行功率控制的方法步骤。在将照明装置连接S1到连接装置上之后，在后沿相位运行中运行S2照明装置。然后检测S3在连接装置的至少一个极处的电压，并且根据所检测的电压自动地将照明装置从后沿相位运行切换S4到前沿相位运行中。

如上面已经指明的那样，有利地用灯运行的按照本发明的识别来补充用于识别电感性负载的已知的负载识别方法。例如在将电网电压施加到调光器上之后自动地开始所述方法。只有当负载已经被识别为非电感性的时，才在迄今的负载识别后加上这里描述的用于识别例如具有长时间电荷存储的LED灯的方法。因此，可以避免在后沿相位运行中对电感性负载的有害的短操控。这是有利的，因为在关断瞬间在后沿相位中电感性负载的每个操控导致所存储的电感能量通过开关元件放电，并且因此危及进行开关的MOSFET。

因此以有利的方式，具有自动化的负载识别的通用调光器例如可以自主地不仅识别电感性负载，而且识别具有长时间电荷存储的LED灯，所述具有长时间电荷存储的LED灯同样要求在前沿相位中的操控。所有剩余的负载在后沿相位中***控。因此，LED灯与所述LED灯是否属于具有长时间或者短时间电荷存储的组无关地总是利用对于其最优的调光方法***控。

附图标记列表

1 照明装置

2 相线端子

3 负载端子

4 调光设备

5、6 开关装置

7、8 驱动器

9、10 电路

11 操控电路

L 相线

N 中性线

S1 连接

S2 运行

S3 检测

S4 切换

t1、t2、t2' 时间点

U1、U2、U3、U1'、U2'、U3' 输入电压

U4、U4' 阈值。

Claims (10)

1.用于通过以下方式对照明装置（1）进行功率控制的方法，即

-将照明装置（1）连接（S1）在连接装置（2、3）上，和

-在后沿相位运行中运行（S2）照明装置（1），

其特征在于，

-检测（S3）在连接装置的至少一个极处的电压，和

-根据所检测的电压自动地将照明装置（1）从后沿相位运行切换（S4）到前沿相位运行中。

2.按照权利要求1所述的方法，其中在预先给定的时间点将所检测的电压与确定的阈值（U4、U4'）比较，并且根据所述比较切换到前沿相位运行中。

3.按照权利要求1所述的方法，其中由电压检测电压峰值，所述电压峰值被使用用于表征照明装置（1）。

4.按照上述权利要求之一所述的方法，当供应电压的至少一部分被施加到连接装置（2、3）上时，自动地开始所述方法。

5.按照上述权利要求之一所述的方法，其中只要给照明装置（1）供应电压，那么到前沿相位运行中的切换（S4）持久地进行。

6.按照上述权利要求之一所述的方法，只有当照明装置（1）事先通过自动负载识别方法被识别为非电感性负载时，才开始所述方法。

7.用于对照明装置（1）进行功率控制的调光设备（4），其具有

-用于连接照明装置（1）的连接装置（2、3），和

-用于在后沿相位运行中运行照明装置（1）的控制装置（5、6、7、8、11），其特征在于

-用于检测在连接装置（2、3）的至少一个极处的电压的检测装置（9、10），其中

-所述控制装置（1）被设计用于，根据所检测的电压自动地将照明装置从后沿相位运行切换到前沿相位运行中。

8.按照权利要求7所述的调光设备，其中所述连接装置（2、3）具有两个连接端子，两个反串联的场效应晶体管（5、6）被接在所述两个连接端子之间，所述场效应晶体管（5、6）的中间抽头构成接地（GND）。

9.按照权利要求8所述的调光设备，其中所述检测装置（9、10）被构造用于，检测在接地（GND）和连接端子之一之间的电压。

10.按照权利要求7至9之一所述的调光设备，其中所述照明装置（1）是LED灯，所述LED灯连接到连接装置（2、3）上。