201206249 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於固態照明器具之控制。更特定言 之’本文所揭示之各種發明方法及裝置係關於在一固態照 明系統中數位偵測一調光器之存在且對存在一調光器時的 電力損耗予以校正。 【先前技術】 數位或固態照明技術（亦即，基於半導體光源之照明， 諸如’發光二極體（LED))提供對於傳統螢光燈、HID燈及 白熾燈之一可行替代物。LED之功能優點及優勢包含高能 畺轉換及咼光學效率、高耐久力、較低操作成本及許多其 他的優點。LED技術之最新進展已提供有效的且穩健的全 光譜照明源，其在許多應用中實現各種照明效果。例如， 體現此等源之該等器具之一些作用為一照明模組（包含可 產生不同色彩（例如，紅色、綠色及藍色）之一或多個led) 以及用於獨立控制該等LED之輸出以產生各種色彩及改變 色彩照明效果之一處理器，如美國專利第6,〇丨6,〇38號及第 6,211，626號中所詳細討論，該等案以引用的方式併入本文 中* LED技術包含線電壓供電式白色照明器具，諸如， ESSENTIALWHITE系列（自 Philips C〇1〇r Kinetic-得卜此 專器具可使用後緣調光器技術（諸如，12〇 VAC線電壓之電 氣低電壓（ELV)類型的調光器）而調光。 許多照明應用使用調光器《習知調光器與白熾（燈泡及 鹵素）燈一起良好地運作。然而，用其他類型的電子電燈 155124.doc 201206249 (包含緊密型螢光燈（CFL)、使用電子變壓器之低電壓_素 燈及固態照明（SSL)燈（諸如’ LED及OLED))可出現問題。 特定言之’使用電子變壓器之低電壓南素燈可使用特定調 光器（諸如，ELV型調光器或電阻電容（RC)式調光器）而調 光，其與在輸入處具有一電力因數校正（pFC)電路之負載 一起充分地運作。 習知調光器通常截斷輸入電源電壓信號之各波形之一部 分且將該波形之剩餘部分傳達至照明器具。一前緣或正相 位調光器截斷該電壓信號波形之前緣。一後緣或反相位調 光器截斷該電壓信號波形之後緣。電子負載（諸如，led驅 動器）通常可與後緣調光器一起更好地操作。 不同於白熾及其他電阻性照明器件（其可對由一相位切 割調光器產生之一截斷正弦波自然地作出沒有錯誤之回 應），LED及其他固態照明負載在其等設置於此等相位間隔 調光器上時可遭受許多問題，諸如低端偶出、雙向整流器 (triac)失敗、最小負載問題、高端閃爍及光輸出中的大梯 階。此外，甚至當一相位戴斷調光器係設定至其最高設定 以將調光量最小化時’該相位截斷調光器仍不容許完全輸 入電源電壓信號波形至一電力轉換器之輸入，該電力轉換 器經組態以傳送對應於該輸入電源電壓之DC電力至該led 或其他固態照明負載。
例如’圖1A繪示在一調光器係連接於該電壓電源與一電 力轉換器之間時的藉由該電力轉換器接收之一整流輸入電 源電壓之波形’其中該調光器設定在其最高設定處。圖1B 155124.doc 201206249 繪示在沒有一調光器（藉由一「X」穿過鄰近的調光器開關 而表示）之情況下該電力轉換器係直接連接至該電愿電源 時的該所接收之整流輸入電源電壓之波形。如圖1A及圖 1B所表示，相較於該經直接連接之電力轉換器，對於在具 有一調光器之情況下的該電力轉換器在輸入處的均方根 (RMS)電壓稍微較低。換言之，在可調光之照明系統中的 該電力轉換器以用較小的RMS輸入電壓傳送較少的電力之 一方式運行。結果，即使該調光器在其最高（未調光）設定 處之情況下，傳送至該固態照明負载之電力亦稍微小於在 沒有一調光器之情況下傳送至該固態照明負載之電力。 【發明内容】 本發明係關於用於藉由一固態照明負載校正存在一調光 器時所偵測之電力損耗且選擇性地調整一電力轉換器之操 作點以補冑由該調光器所引起之電力才員耗之發明方法及器 通常’在一態樣中 一種控制藉由一電力轉換器而傳送
電力之系統包含一電力轉換器及一 送至一固態照明負載之 調光器存在偵測電路。 155124.doc 201206249 該電力轉換器係經組態以回應於源於電壓電源之一整流輸 入電壓而傳送一預定標稱電力至該固態照明負載。該調光 器存在價測電路係經組態以判定該電壓電源與該電力轉換 器之間是否連接一調光器，以在存在該調光器時產生具有 第值之一電力控制信號且在不存在該調光器時產生具 有一第二值之一電力控制信號，並且提供該電力控制信號 至該電力轉換器。該電力轉換器回應於該電力控制信號之 該第一值使輸出電力增加一補償量，該增加的輸出電力等 於標稱電力。 在另一態樣中，提供一種用於控制一電力轉換器傳送對 %於來自電壓電源之一輸入電壓之一預定標稱電力至一 LED光源之方法，無論該電壓電源與該電力轉換器之間的 —電路中是否存在—調光器。該方法包含基於-整流輸入 電壓之信號波形偵測一相位角且比較該經偵測之相位角與 —預定臨限值。當該經偵測之相位角低於該預定臨限值 時 電力控制彳s號係設定為一調光器值且提供至該電力 轉換器’引起该電力轉換器增加一輸出電力至該預定標稱 電力且傳送該增加的輸出電力至該LED光源。當該經情測 之相位角不低於該預定臨限值時，該電力控制信號係設定 為-無調光器值且提供至該電力轉換器，引起該電力轉換 器在沒有增加一輸出電力之情況下傳送該輸出電力至該 LED光源，其中該輸出電力等於該預定標稱電力。 如本文所使用，出於本發明之目的，術語「LED」應理 解為包含可回應於1信號*產生輻射之任何場致發光二 155124.doc • 6 · 201206249 極體或其他類型之基於載子注入/接面之系統。因此，術 語「LED」包含（但不限於）回應於電流而發光之各種基於 半導體之結構、發光聚合體、有機發光二極體（〇LED)、 場致發光條及類似物。特定言之，術語「LED」係指可經 組態以在紅外線光譜、紫外線光譜及可見光譜（通常包含 自約400奈米至約7〇〇奈米之輻射波長）之各部分之一或多 者中產生輻射之所有類型之發光二極體（包含半導體發光 一極體及有機發光二極體）。一些LED實例包含（但不限於） 各種類型之紅外線LED、紫外線led、紅色LED、藍色 LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED及白 色1LED(在下文進—步討論）。應瞭解，對於一給定光譜（例 如，窄帶寬、寬帶寬）及在一給定的一般色彩分類中的各 種主波長，LED可經組態及/或控制以產生具有各種帶寬 (例如’半高全寬或FWHM)之輻射。 例如，經組態以本質上產生白色光之一LED(例如，LED 白色照明器具）之一實施方案包含許多晶粒，該等晶粒分 別發射不同的場致發光光譜，經組合 '混合以本質上形成 白色光。在另一實施方案中，一 LED白色照明器具可與將 具有一第一光譜之場致放光轉換成一不同的第二光譜之一 麟光體材料相關聯。在此實施方案之—實例中，具有一相 對知的波長及窄的帶寬^譜之場致發光「泵激」該麟光體 材料繼而輻射出具有-稍微較寬光譜之較長波長輻射。 亦應理解，術語「LED」不限於一 led之實體及/或電封 裝4里。例如’如上文所討論，一 led可指具有多個晶粒 155124.doc 201206249 之一單一發光器件，該等晶粒係經組態以分別發出（例 如，可或可不個別地控制之）不同的輻射光譜。此外，_ LED可與被視為该LED(例如，一些白色光LED類型）之一 整合部分之一磷光體相關聯。通常，術語r LED」可指封 裝式LED、未封裝式LED、表面安裝led、板上晶片 LED、T封裝安裝LED、光線封裝led、電力封裝LED、包 含一些類型之包裝物及/或光學元件（例如，一擴散透鏡）之 LED 等。 術語「光源」應理解為係指各種輻射源之任一種或多 種，包含（但不限於）基於LED之源（包含如上文所定義之一 或多個LED)、白熾源（例如，白熾燈、鹵素燈）、螢光源、 磷光源、高強度放電源（例如，鈉蒸氣、汞蒸氣及金屬函 化物燈）、雷射、其他類型之場致發光源、焦熱發光源（例 如，火焰）、蠟燭發光源（例如，氣罩、碳弧輻射源）、光致 發光源（例如，氣態放電源）、使用電子飽和之陰極發光 源、電流發光源、結晶發光源、顯像管發光源、熱致發光 源、摩擦發光源、聲致發光源、輻射發光源及發光聚合 體。 、、、°疋光源可經組態以在可見光譜内、可見光譜外或兩 者之組合十產生電磁輻射。因此’術語「光」及「輻 射」在本文可互換地使用。此外，一光源可包含為一整合 組件或一或多個濾光器（例如，彩色濾光器）、透鏡或其他 光學組件。此外’應理解，光源可經組態用於各種應用， 巴3 (仁不限於）指示、顯示、及/或照明。一「照明源」係 155124.doc 201206249 一光源’其係經特定組態以產生具有一足夠強度之輻射用 以有效地照明一内部或外部空間。在此文中，「足夠強 度」係指產生於空間或環境令的可見光譜中的足夠輻射功 率（單位「流明」通常用於表示來自一光源之所有方向上 的總光輸出，以輻射功率或「光通量」表示）以提供周圍 照明（亦即，可直接察覺或可（例如）在被全部或部分察覺前 自各種干涉表面之一或多者反射之光）。 在本文中使用術語「照明器具」係指一特定形狀因子、 總成或封裝中的一或多個照明單元之一實施方案或配置。 在本文中使用術語「照明單元」係指包含相同或不同類型 之一或多個光源之一裝置。一給定照明單元可具有各種用 於該（該等）光源之安裝配置、包封/容置配置及形狀，及/ 或電性及機械連接組態之任一者。此外，一給定照明單元 可視情況與關於該（該等）光源之操作之各種其他組件（例 如，控制電路）相關聯（例如，包含可耦合至各種其他組件 及/或與各種其他組件一起封裝）。一「基於LED之照明單 疋」係指包含一或多個如上文所討論之基於LED之光源， 單獨的或與其他非基於LED之光源組合之一照明單元。一 夕通道」照明單兀係指包含經組態以分別產生不同輻射 光譜之至少兩個光源之一基於LED或非基於led之照明單 元，其中各個不同源光譜可稱為該多個通道照明單元之一 「通道」。 在本文中使用術語「控制器」通常係描述關於一或多個 光源之操作之各種裝置。一控制器可以許多方式(舉例而 155I24.doc •9· 201206249 言’諸如用專屬硬體）實施以執行本文所討論之各種功 能。一「處理器」係-控制器之一實例，其使用可使用軟 體（例如，微碼）而程式化之一或多個微處理器以執行本文 所討論之各種功能。-控制器可在使用或不使用一處理器 之情況下而實施，且亦可實施為專屬硬體之一組合以執行 -些功能及一處理器(例如，一或多個經程式化之微處理 器及相關聯電路）以執行其他功能。可詩本發明之各種 實施例之㈣器組件之實例包含（㈣限於）習知微處理 器、微控制器、特定應用積體電路（ASIC)及場可程式化問 陣列（FPGA)。 在各種實施方案中，一處理器及/或控制器可與一或多 個儲存媒體（在本文通常㈣「記憶體」，<列如，揮發性或 非揮發性電腦記憶體，諸如，隨機存取記憶體(ram)、唯 讀記憶體（ROM)、可程式化唯讀記憶體（pR〇M)、電可程 式化唯讀記憶體（EPR〇M)、電可抹除可程式化唯讀記憶體 (EEPROM)、㈣串歹帽流排（刪）隨㈣、軟碟、光碟 (CD)、光碟、磁帶等）相關聯。在一些實施方案中，該儲 存媒體可以一或多個程式予以編碼，當在一或多個處理器 及/或控制器上執行該一或多個程式時，執行本文所討論 之功能之至少一些。各種儲存媒體可固定於一處理器或控 制器内或可運輸，使得儲存於儲存媒體上之一或多個程式 可載入至一處理器或控制器中以便實施本文所討論之本發 明之各種態樣。在本文中使用術語「程式」或「電腦程 式J 一般意義上係指可用於程式化一或多個處理器或控制 155124.doc 201206249 器之任何類型之電腦程式碼（例如，軟體或微 在一網路實施方案t，竊合至一網 =)° 丄， 』吩 < 或多個器株可 充¥搞合至該網路之一或多 丨W窈仟的—控制器 如，呈一主控/從屬關係）。在另—實施方案中，—網路产 境=1T以控制麵合至該網路之器件之-或多個之 或多個專屬控制器。通常， 揭口至相路之多個器件各 可使用存在於通信媒體或多個通信媒體上的資料·然而， 一給定Is件可為「可定g . (址」在於其係經組態以基於(例如） 派至其之一或多個特定識別符(例如，位址)選擇性地虚 該網路交換資料（亦即，自該網路接收資料及料 至該網路）β 寸 如本文所使用之術語「網路J係指兩個或多 括控制器或處理器）之杯打方.击 ^ „ 器)之任何互連’其促進任何兩個或多個 器件之間及/或輕合至該網路之多個器件之間的資訊之傳 輸（例如，用於器件控制、資料錯存、資料交換等）。應瞭 解’適於互連多個器件之網路之各種實施方案可包含各種 網路拓撲之任-者且可使用各種通信協定之任一者。此 外，在根據本發明之各種網路中，兩個器件之間任一連接 可表不兩個系統之間的—專屬連接，或替代-非專屬連 接除》亥兩個益件載送資訊外，此一非專屬連接可載送資 訊而無需該兩個器件之P者（例如，—開放網路連接）。 此外’應瞭解’如本文所討論之ϋ件之各種網路可使用一 或多個無線、佈線，電纜’及/或光纖鏈路以促進資訊傳輸 而貫穿整個網路。 155124.doc 201206249 應瞭解’前述概念及下文中更詳細討論之額外概念之所 有組合（只要此等概念不會互相不一致）係被預期作為本文 所揭示之本發明標的之部分。特定言之，出現在本發明之 末端之所主張標的之所有組合係被預期作為本文所揭示之 本發明標的之部分。亦應瞭解，本文所明確使用且亦可出 現在以引用的方式併入之任何揭示内容中的術語，應符合 與本文所揭示之特定概念最一致之意思。 【實施方式】 在圖式中，類似參考符號通常係指遍及不同視圖之相同 β件此外，圖式不一定依比例繪製，而重點通常係放置 於圖解說明本發明之原理上。 在以下詳細描述中，出於解釋及非限制性之目的，闡明 揭示特定細節之代表性實施例以提供本發明之全面理解。 然而，已從本發明獲益之一般技術者將明白，根據本教示 之脫離本文所#示之特定細節《其他實施例仍錢附申請 專利範圍之範疇内。此外’可省略眾所周知的裝置及方法 的描述以免混淆代表性實施例的描述。此等方法及裝置明 確地在本發明之範嘴内。 申請者已認知及瞭解，提供可在—照明系統中偵測一ί 光器之存在之—電路係有益的’且在存在-調光器日㈣ 電力相耗通吊，期望具有來自—固態照明負載之相同： 之光輸出&卿其疋否在沒有調光器之情況下直接連接」 電壓電源或是否連接至設定至其最高設定之一調光器“ 則，使用者可量測或以另外方式察覺到來自具有一調光; 155124.doc ⑧ -12- 201206249 之一電路之固態照明負載之光輸出始終小於指定量及/或 小於來自$包含該調光器之一電路之固態照明負載之光輸 出。同樣地，當存在一調光器時，其調光範圍（亦即，最 高調光器設定與最低調光器設定之間的光輸出之量之差 異）在該最高調光器設定處的光輸出之量係經校正以對該 調光器之存在予以補償時增加。 圖2展示根據一代表性實施例之一可調光照明系統之一 方塊圖，該可調光照明系統包含一調光器存在偵測電路、 一電力轉換器及一固態照明器具。參考圖2，照明系統2〇〇 包含調光器204及整流電路205 ’整流電路2〇5提供來自電 壓電源201之一（調光）整流電壓Urect。該電壓電源2〇1可根 據各種實施方案提供不同的非整流輸入電源電壓，諸如， 100 VAC、120 VAC、230 VAC 及 277 VAC。該調光器 204 係 一相位截斷調光器，（例如）其回應於其之滑件2〇4a之垂直 操作而藉由截斷來自該電壓電源2 01之電壓信號波形之後 緣（後緣調光器）或前緣（前緣調光器）而提供調光能力。通 常，該整流電壓Urect之量值與藉由該調光器2〇4設定之一 相位角成比例，使得一較低相位角（對應於一較低調光器 設定）產生一較低整流電壓Urect。在該所繪示之實例中， 可假定該滑件204a :向下移動以減小該相位角，減少固態 照明負載240之光輸出之量；及向上移動以增大該相位 角，增加該固態照明負載240之光輸出之量。因此，如圖2 所繪示，當該滑件204a在其最高設定處時，該相位角最 大0 155124.doc -13· 201206249 該照明系統200進一步包含調光器存在偵測電路210及電 力轉換器220。該調光器存在制電路2ι〇係經組態以基於 該整流電壓Urect判定該電路中是否存在（或不存在）一調光 器（諸如，代表性調光器2〇4)。該電力轉換器22()自該整流 電路205接收該整流電壓如…且輸出一對應沉電壓以對 該固態照明負載240供電。該電力轉換器，至少基於該整 /瓜電壓Urect之量值及自该調光器存在偵測電路2丨〇接收之 一電力控制信號而在該整流電壓11^以與該Dc電壓之間轉 換’在下文中將討論。因此由該電力轉換器22〇輸出之dc 電壓反映該整流電壓Urect&藉由該調光器2〇4所應用之該 相位角（亦即，調光位準）。在各種實施例中，例如，該電 力轉換器220以一開放迴路或前饋方式操作，如頒予給Lys 之美國專利第7’256,554號中所描述，該案以引用的方式併 入本文中。 如上文所陳述’當該電路中存在該調光器2〇4時，甚至 當該調光器204在其最高調光器設定（對應於當連接一調光 器時沒有調光或光輸出之最高位準），始終存在由該調光 器204所引起之相位截斷之一些位準。因此，當存在該調 光器204時’該電力轉換器22〇之輸入處之rms電壓減少。 在不存在補償時’該減少的RMS電壓將減少藉由該電力轉 換器220傳送至該固態照明負載240之電力量，導致一減少的 最大光輸出。因此，該調光器存在偵測電路21〇係經組態 以控制該電力轉換器220添加一補償量至傳送至該固態照 明負載240之電力，使得在存在該調光器2〇4時的該固態照 155124.doc • 14- ⑧ 201206249 明負載240之該最大光輸出相同於在不存在該調光器204時 的該照明負載240之該最大光輸出。 換言之’若不存在該調光器204，則該電壓電源201將直 接連接至整流電路205 ’且供應至該電力轉換器22〇之該整 流電壓Urect將為完整的整流輸入電源電壓。此外，該電 力轉換器220之一操作點將經設定以輸出對應於該輸入電 源電壓之一標稱電力。相比之下，當存在該調光器204 時’該調光器存在偵測電路210偵測該調光器204且調整該 電力轉換器220之操作點’使得一補償量係添加至該輸出 電力，以補償由該調光器204所引入之電力損耗。因此， 若不存在該調光器204，則傳送至該固態照明負載240之電 力量等於由該電力轉換器220所輸出之標稱電力。 在各種實施例中，該調光器存在偵測電路21 〇基於該整 流電壓Urect偵測（該調光器204之）一相位角，且比較該經 摘測之相位角與一預定上臨限值。通常，當該經偵測之相 位角低於該臨限值時’該調光器存在偵測電路21 〇判定存 在一調光器，且當該經偵測之相位角高於該臨限值時，該 調光器存在偵測電路210判定不存在一調光器，如下文所 討論。當然，該調光器存在偵測電路21 〇可藉由各種替代 方法偵測一調光器之存在（或不存在）而不脫離本教示之範 疇。 如上文所討論，該調光器存在偵測電路21〇(例如，經由 一控制線229)輸出一電力控制信號至該電力轉換器22〇， 其動態調整該電力轉換器220之操作點。例如，該調光器 155124.doc -15- 201206249 存在偵測電路2 1 0可將該電力控制信號設定至兩個位準之 一者《—第一位準（例如，電壓低）可表示沒有調光器存 在’在此情況中，該電力轉換器22〇基於該輸入電源電壓 輸出一標稱電力。一第二位準（例如，電壓高）可表示存在 調光器（例如，調光器204)，在此情況中，該電力轉換器 220基於該輸入電源電壓輸出電力加上具有一值之一補償 量’該補償量補償由該電路中的該調光器2〇4之存在所引 入之s亥固態照明負載240之電力損耗。因此，傳送至該固 態照明負載240之電力係藉由該RMS輸入電壓及該電力控 制信號所判定。 在各種實施例中，例如，該電力控制信號可為一脈寬調 變（PWM)信號，而非僅一連續高或低數位信號。該pwM信 號根據一預定作用時間循環（duty cycle)基於一調光器之存 在而在高位準與低位準之間改變。例如，該電力控制信號 可具有表*沒有料器存在之一第一作用時間循環，在此 隋況中°亥電力轉換器220基於該輸入電源電壓輸出該標 稱電力。如上文所討論，例如，該第一作用時間循環可為 其為連續電壓低信號。該電力控制
此外，當該調光器204係在該電路中且 一 〇%作用時間循環，： 信號可具有表示存在一 此情況中，該電力鏟越 且該調光器204係經 155124.doc 201206249 設定低於高設定時，該調光器 J疋器存在偵測電路2 判定特定對應於實際則貞測 了進 信號之一作用時間循環，該作用=位角之該電力控制 x作用時間循環進—步控制該電 力轉換器220之輸出電力 ^ 例如，该作用時間循環可排列 自0。/。至100%，其包含之間 17百刀比，以適當地調整 該電力轉換器220之電力設定批 疋以控制由該固態照明負載240 所發出的光之位準。 圖3展示根據-代表性實施例之—照明系統之一控制電 路之一電路圖，該控制電路包含一調光器存在痛測電路、 一電力轉換器及一固態照明器具。圖3之一般組件類似於 圖2之此等組件，然根據一間釋性組態，相對於各種代表 性組件，提供更多細節。當然，在不脫離本教示之範脅之 清況下可貫施其他組態。參考圖3，控制電路包含整流 電路3〇5及調光器存在㈣電路310(虛線框）。如上文關於 该整流電路205所討論，該整流電路3〇5係直接連接至電壓 電源或直接連接至連接於該整流電路3〇5與該電壓電源之 間的一調光器以接收整流電壓，藉由熱輸入及中性輸入而 表示。在该所繪示之組態中，該整流電路3〇5包含連接於 整/瓜電麼節點N2與接地之間的四個二極體D3〇丨至d3〇4。 忒整流電壓節點N2接收該整流電壓urect，且係透過與該 整流電路305並聯連接之輸入濾波電容器C3丨5而連接至接 地。 5亥調光器存在偵測電路3 10基於該整流電壓Urect執行一 相位角偵測程序。當存在一調光器時，基於存在於該整流 J55I24.doc •17- 201206249 電壓之一信號波形中的相位截斷範圍（例如，如圖以 所不）偵測對應於藉由該調光器而設定之調光位準之一相 位角。當不存在一調光器時，該信號波形中沒有相位截斷 (例如圖1B所示），如藉由該㈣測之相位角所表示。 接著該調光器存在偵測電路31G基於該經偵測之相位角 判定是否存在一調光器且自數位輸出319輸出一電力控制 信號至電力轉換器320，該電力控制信號值取決於是否存 在-調光ϋ及/或該調光器之相位角。該電力轉換器32〇基 於該整流電壓Ureet及由該調光器存在偵測電路31〇所提供 之該電力控制信號而控制LED負載34〇之操作，該led負載 340包含串聯連接之代表性LED 341及342。此容許該調光 器存在偵測電路310基於該經偵測之相位角及/或是否存在 一調光器之判定選擇性地調整自該輸入電源傳送至該[ED 負載340之電力量β在各種實施例中，例如，該電力轉換 器320以一開放迴路或前饋方式操作，如頒予給Lys之美國 專利第7,256,554號中所描述，該案以引用的方式併入本文 中。 在該所繪示之代表性實施例中，該調光器存在偵測電路 310包含微控制器315，該微控制器315使用該整流電壓 Urect之k號波形來判定該相位角。該微控制器3 1 $包含連 接於一第一二極體D3 11與一第二二極體D3 12之間的數位 輸入318。該第一二極體D3 11具有連接至該數位輸入318之 一陽極及連接至電壓電源Vcc之一陰極，且該第二二極體 D312具有連接至接地之一陽極及連接至該數位輸入gig之 155124.doc .18. ⑧ 201206249 一陰極。該微控制器315亦包含數位輸出319。 在各種實施例中’例如，該微控制器3丨5可為一 PIC12F683 器件（自 Microchip Technology 公司購得），且該 電力轉換器 320 可為一 L6562(自 ST Microelectronics 購 得）’然在不脫離本教示之範疇之情況下可包含其他類型 之微控制器、電力轉換器或其他處理器及/或控制器。例 如，該微控制器3 15之功能性可藉由經連接以在如上文所 描述之第一二極體D3 11與第二二極體D312之間接收數位 輸入之一或多個處理器及/或控制器而實施，且其可使用 軟體或韌體（例如，儲存於一記憶體中）而程式化以執行本 文所描述之各種功能，或可實施為專屬硬體之一組合以執 行一些功能及一處理器（例如，一或多個經程式化之微處 理器及相關聯電路）以執行其他功能。如上文所討論，可 用於各種實施例之控制器組件之實例包含（但不限於）習知 微處理器、微控制器、ASIC及FPGA。 該調光器存在偵測電路3丨〇進一步包含各種被動電子組 件，諸如，第一電容器C313及第二電容器C314，及藉由 代表性的第一電阻器R311及第二電阻器R312所表示之一電 阻。a亥第一電容器C313係連接於該微控制器315之該數位 輸入318與一偵測節點N1之間。該第二電容器c3i4係連接 於該偵測節點N1與接地之間。該第一電阻器R3U及該第 一電阻态R3 12係串聯連接於該整流電壓節點犯與該偵測 節點N1之間。在該所繪示之實施例中，例如，該第一電容 器C313可具有約56〇 pF之—值，且該第二電容器cm可具 155124.doc •19· 201206249 有約10 pF之一值。此外，例如，該第一電阻器可具 有約1百萬歐姆之一值，且該第二電阻器R3i2可具有約丨百 萬歐姆之一值。然而，如熟習此項技術者將瞭解，該第一 電容器C3U及該第二電容器⑶4，及該第一電阻器削 及該第二電阻器R312之各自的值可改變，以對任何特定情 形提供專屬i點或滿足各種實施方案之特定應用設計需 求。 該整流電壓Urect係耦合至該微控制器315之該數位輸入 318之AC。該第一電阻器R3U及該第二電阻器趵12限制電 流流入於该數位輸入3 1 8中。當該整流電壓Urect2 一信號 波形變高時，在上升邊緣上，該第一電容器C313係透過該 第一電阻器R311及該第二電阻器R312充電。例如，當該第 一電容器C313在充電時’該第一二極體D3U將該數位輸 入318箝位為咼於該電壓電源Vcc一個二極體壓降。只要該 信號波形不為零，該第一電容器C313保持充電。在該整流 電壓Urect之該信號波形之下降邊緣上，該第一電容器 C313透過該第二電容器C314放電，且藉由該第二二極體 D312將該數位輸入318箝位至低於接地一個二極體壓降。 當使用一後緣調光器時，該信號波形之下降邊緣對應於該 波形之截斷部分之開始。只要該信號波形為零，該第一電 容器C313保持放電。因此，在該數位輸入318處所得邏輯 位準數位脈衝緊隨著該戴斷整流電壓Urect之移動，其之 實例展示於圖4A至圖4C中。 更特定言之，圖4A至圖4C展示根據代表性實施例樣本 155124.doc -20- 201206249 波形及該數位輸入318處的對應數位脈衝。各圖中的頂部 波形繪示該截斷整流電壓Urect，其中截斷量反映調光位 準。例如，該等波形可繪示出現在該調光器之輸出處的一 完整的170 V(或對於歐盟為340 乂）峰值之整流正弦波之一 部分，其出現於該調光器之輸出處。該底部正方形波形繪 示出現在該微控制器315之該數位輸入318處的對應數位脈 衝。應注意’各數位脈衝之長度對應於一截斷波形，且因 此等於該調光器之内部開關為「開啟」之時間量。藉由經 由該數位輸入3 1 8接收數位脈衝，該微控制器3 ! 5能夠判定 該調光器已設定之位準。 圖4A展示該調光器係在其最高設定（藉由展示於該等波 形的旁邊之該調光器滑件之頂部位置所表示）處時的整流 電壓Urect之樣本波形及對應數位脈衝。圖4B展示該調光 器係在一中間設定處時的（藉由展示於該等波形的旁邊之 该調光器滑件之中間位置所表示）整流電壓Urect2樣本波 形及對應數位脈衝。圖4C展示該調光器係在一最低設定 (藉由展示於該等波形的旁邊之該調光器滑件之底部位置 所表示）處時的整流電壓Urect之樣本波形及對應數位脈 衝。 圖5展示根據一代表性實施例之一調光器之偵測相位角 之一程序之一流程圖。例如，可藉由由圖3中所示之該微 控制器315所執行之韌體及/或軟體而實施該程序，或更一 般藉由一處理器或控制器（例如，圖2中所示之該調光器存 在偵測電路210)而實施該程序。 155124.doc 201206249 在圖5之方塊S521中，例如，藉由該第一電容器C313之 初始充電制-輸人信號之—數位脈衝之—上升邊緣⑽ 如，藉由圖4A至圖4(:中㈣等底部波形之上升邊緣所表 示）。例如，在該微控制器3〗5之該數位輸入318處取樣開 始於方塊S522中。在該所繪示之實施例中，在等於一電源 半循環之一預定時間内對信號數位取樣。每次取樣該信 號，在方塊S523 t判定該樣本是否具有一高位準（例如， 數位「1」）或-低位準（例如，數位「G」）。在該所繪示之 實施例中，在方塊S523中進行比較以判定該樣本是否為數 位「1」。當該樣本為數位「i」（方塊S523:是）時，在方 塊S524中遞增一計數器，且當該樣本不為數位「丨」（方塊 S523 .否）時，在方塊S525中***一小延遲。***該延遲 使得（例如，該微控制器315之）時脈循環數相等且無論該樣 本是否被判定為數位「丨」或數位「〇」。 在方塊S526中，判定是否已對整個電源半循環取樣。當 該電源半循環不完全（方塊S526 ··否）時，該程序返回至方 塊S522以再次在該數位輸入318處對信號取樣。當該電源 半循環為完全（方塊S526 :是）時，取樣終止且在方塊Μ” 中將在方塊S524中所累加之該計數器值識別為電流相位 角，且該計數器重設至零。該計數器值可儲存於一記憶體 中’其之實例在上文中已描述。接著該微控制器315可等 待下一個上升邊緣以再次開始取樣。 例如，可假定該微控制器315在一電源半循環期間獲得 255個樣本。當藉由在其範圍之頂部或接近其範圍之頂部 155124.doc -22- 201206249 上之滑件（例如，如圖4A及圖6所示）而設定調光位準或相 位角時，該s十數器將在圖5之方塊S524中遞增至約255。當 藉由接近其範圍之底部之該滑件（例如，如圖4匚所示）而設 定調光位準時，該計數器將在方塊S524中遞增至僅約10或 2〇冨在其範圍之中間之某處（例如，如圖4B所示）設定該 3周光位準時，該計數器將在方塊S524中遞增至約128。因 此該計數器之值提供該微控制器315該調光器已設定之位 準或該調光器之相位角之一精確指示。在各種實施例中， 該相位角可（例如）藉由該微控制器3 1 5使用該計數器值之一 預疋功能而計算出來，其中如熟習此項技術者將瞭解，功 能可改變以對任何特定情形提供專屬優勢或滿足各種實施 方案之特定應用設計需求。 因此，可使用最小被動組件及一微控制器（或其他處理 益或控制益電路）之一數位輸入結構以電子方式偵測該相 位角。在—實施例中，該相位角偵測係使用一 AC耦合電 路、箝位數位輸入結構之一微控制器二極體及經執行以判 疋《亥調光器a又疋位準之（例如，藉由韌體、軟體及/或硬體 而實％之)-演算法而完成。此外，彳用最小組件計數且 利用一微控制器之數位輸入結構而量測該調光器之條件。 圖6展不根據一代表性實施例在具有及不具有一調光器 清兄下3明系統之樣本波形及對應數位脈衝。參考圖 6波形之頂部設定展示在具有連接-調光器（藉由鄰近的 光Γ 4關而表示）之情況下該整流輸入電源電壓及對應 的經偵測之邏輯位準數位脈衝。圖6中所繪示之波形之頂 155124.doc •23· 201206249 部設定類似於圖4A中所繪示之波形之設定，其中該調光器 係在其最高設定處。圖6中的波形之底部設定展示在沒有 連接一調光器（藉由一「X」穿過該鄰近調光器開關而表 示）之情況下該整流輸入電源電壓及對應的邏輯位準數位 脈衝。虛線601表示對應於該調光器之存在之一代表性的 上邓位準臨限值。可藉由各種手段而判定該上部位準臨限 值，該等手段包含以經驗量測該調光器在其最高設定處的 「開啟」時間，自一製造商資料庫擷取「開啟」時間或類 似方法。 如上文所討論，一相位截斷調光器不容許完整的整流‘ 源電壓正弦波通過，而是截斷各波形之_部分，甚至在 最高設定處，如波形之頂部設定所示。相比之下，在沒; 連接-調光器之情況下，該完整的整流電源電壓正弦波， 夠通過，如波形之底部設定所示。例如，若該數位脈《 (如由該調光器存在偵測電路3騎判定）不延伸超過該上名 2準:限值（如波形之頂部設定所示），則判定存在一調》 器。若該數位脈衝延伸超過該上部位準臨限值(如波形3 底部設定所示），則判定不存在一調光器。 =展示根據-代表性實施例之控制藉由一電力編 ，送至-固態照明負載之電力量之1序之—流程圖。例 ㈣由由圖3之該微控制器315執行之_及/或 如，圖2所-以程序，或更一般藉由—處理器或控制器（例 序。…亥调先器存在偵測電路210)而實施該程 I55124.doc ⑧ -24- 201206249 在方塊S721中，判定該相位角。例如，可㈣圖5中所 繪示之演算法而偵測該相位角，◎記憶體(例如，於方 塊S52”將該相位角資訊儲存於記憶體)擷取該相位卜 在方塊S722中判定該相位角(例如，該數位脈衝之長度)是 否小於-預；t臨限值（例如，上部位準臨限值5()1)。當然， 在替代實施例中，在不脫離本教示之料之情況下，可判 定該經棟取之相位角是否大於（與小於相對）該上部位準臨 限值》 在該所綠示之實施例中，當該相位角被判定為不小於 (例如，大於）該上部位準臨限值（方塊S722:否）時，此表 示在》亥電路中不存在一調《器。目此，輸入至該電力轉換 器320之電壓相同於該（整流）電源輸入電壓。因此，在方塊 S723中，該調光器存在偵測電路3 10將該電力控制信號設 定至一預定標稱值且在方塊S725中發送該電力控制信號至 该電力轉換器32〇。作出回應，設定該電力轉換器32〇之操 作點使得該電力轉換器320傳送對應於該電源輸入電壓之 該標稱電力至該LED負載340。 當該相位角被判定為小於該上部位準臨限值（方塊 S722 :是）時’此表示該電路中存在一調光器。因此，在 沒有補償之情況下，輸入至該電力轉換器320之電壓將小 於該（整流）電源輸入電壓。因此，在方塊8724中該調光器 存在偵測電路310將該電力控制信號設定至一預定的經調 整之值且在方塊S725中發送該電力控制信號至該電力轉換 器320。作出回應，調整該電力轉換器32〇之操作點使得該 155124.doc -25· 201206249 電力轉換器320添加一補償量至對應於該電力轉換器32〇之 該輸入電壓之電力。該補償量補償由於該調光器所引起之 通過該電力轉換器320可見之該電源輸入電壓之減少而產 生之電力損耗。因此，該電力轉換器32〇傳送與對應於該 電源輸入電壓之該標稱電力相同之一增加電力至該LED負 載340，使得傳送至該LED負載34〇之該電力相同於不存在 一調光器時所傳送之電力。 在設計及/或製造階段，可以經驗判定該補償量及該電 力轉換器之該經調整之值。例如，可在該電路中具有一調 光器及不具有一調光器之情況下量測至該led負載340之 電力，其中該調光器係設定至該最高設定（亦即，調光之 最小量且因此光輸出之最高位準）。該補償量為在具有一 調光器及不具有一調光器之情況下至該LED負載340之該 經量測之電力之間的差異。接著該微控制器3 i 5可經程式 化以產生一電力控制信號以控制該電力轉換器32〇之操作 點用於在偵測一調光器時傳送額外的補償量。或者，如熟 習此項技術者將瞭解，可在理論上判定該補償量及該電力 控制信號之該經調整之值，而不脫離本教示之範疇。 因此，可使用最小的被動組件及一微控制器（或其他處 理器或處理電路）之一數位輸入結構以電子方式偵測一調 光器之存在或不存在。在一實施例中，使用一 AC耦合電 路、一微控制器二極體箝位數位輸入結構及經執行用於二 進位判定調光器存在之（例如，藉由韌體、軟體及/或硬體 而實施之）一演算法而完成調光器偵測。 155l24.doc I ⑧ 201206249 例如’該調光器存在偵 望知道是否連接—電子㈣相關聯^法可用於期 載之各種情況中。一曰已刹玄卢^ 裔之負 改Μ目^ m—= ^在Μ存在—^器，可 具（例如，LED)之調光器 性。此等改良之實例句人斟士# 相合 貰例包含對由於—職器完全「開啟 位截斷所引起之高端雷 „ 鳊電力知耗予以補償，若不存在一調# 器則藉由關掉所有非所雲 光器則切換-排放負::： 率’及若存在—調 換排放負載以助於—調光器之最小負載需求。 ，在各種實施例中’該調光器存在㈣電路及相關聯演算 "進7用於進-步期望知道—相位截斷調光器之精確 相位角之情況(亦即，一旦已判定存在一調光器)中。例 士用作為一相位戴斷調光器之電子變壓器可使用此電路 來判定》亥相位角。一旦已知該相位角，可改良相對 於固1一、明具（例如’ LED)之調光範圍及調光器之相容 性。此=改良之實例包含以調光器設定控制一燈之色彩溫 度判疋-調光器可在原處操作之最小負載，判定一調光 器什麼時候在原處不定地運轉，增加光輸出之最大及最小 範圍且對滑件位置曲線產生自訂的調光。 通令’根據各種實施例，高端電力損耗修正及演算法可 用於可調光之電子鎮流器係連接至—調光器或直接連接 至該電壓電源之情形中，且期望該調光器之高端處所具有 之光輸出與在沒有—調光器之情況下該鎮流器係直接連接 至6亥電壓電源時的光輸出相同。在各種實施例中，例如， 及微控制器3 15之功能性可通過由硬體、動體之任何組合 155J24.doc •27· 201206249 或軟體架構而建構一或多個處理電路而實施，且可包含容 许其執行各種功能之用於儲存可執行軟體/韌體可執行程 式碼之其自身記憶體（例如，非揮發性記憶體）。例如，該 功能性可使用ASIC、FPGA及類似物而實施。 雖然在本文已描述及圖解說明若干發明實施例，但是熟 習此項技術者將容易設想用於執行功能及/或獲得結果及/ 或本文所描述之優點之一或多個之多種其他方法及/或結 構，此等變更及/或修改之各者被認為係在本文所描述之 發明實施例之範疇内。更一般而言，熟習此項技術者將容 易瞭解，本文所描述之所有參數、尺寸、材料及組態係為 例不性且實際參數、尺寸、材料及/或組態將取決於使用 發明教示之特定應用或若干應用。 使用例行貫驗，熟習此項技術者將認知或能夠確定本 文所描述之特定發明實施例之一些等效物。因此，應理 解’前述實施例僅作為實例呈現，且在隨附申請專利範圍 及其等《料内，可以除了如所特定描述及主張的其他 方式’貫踐本發明實施例。本發明之發明實施例係關於本 文所描述之個別特徵、“、物品、材料、卫具及/或方 法。此外，若此等特徵、系統、物品、材料、工具及/或 :法並非互相不-致’則兩個或多個此等特徵、系統、物 。°材料、工具及/或方法之任何組合係包含於本發明之 發明範疇内。 対月之 155l24.doc -28- 201206249 一般意思之上。 「如本文說明書中及中請專利範圍中所使用之不定冠詞 」除非明確指出相反意思，否則應理解為音喟「至 少一者」。 如本文說明書中及申請專利範圍中所使用之措辭「及/ 或」’應理解為意謂如此結合之元件之「任一者或兩者」， 亦p在某些情況中共同存在及在其他情況令分開存在的 凡件。以「及/或」所列出的多個元件應以相同方式解 釋，亦即如此結合之元件之「一或多者」。除了藉由「及/ 或」句子所特定識別之元件，視情況可存在其他元件，不 管與所特定識別的此等元件相關或無關。 如本文說明書中及申請專利範圍中所使用，在提及一或 多個元件之一清單時的措辭「至少一者」，應理解為意謂 選自70件清單中的元件之任何一或多者之至少一元件，但 未必包含特定列於元件清單内的各個及每個元件之至少一 者且不排除元件清單中的元件之任何組合。此定義亦容許 可視情況存在除了特定識別於措辭「至少一者」所指之元 件清單内元件以外的元件，不管其與經特定識別的元件相 關或無關。因此，作為一非限制性實例，「Α及Β之至少一 者」（或，等效地，「A或B之至少一者」，或等效地「a及/ 或B之至少一者」）在一實施例中可指至少一個a，視情況 包含多於一個A，且B不存在（及視情況包含除了 β以外的 元件）；在另一實施例中，可指至少一個B，視情況包含多 於一個B ’且A不存在（及視情況包含除了 a以外的元件）； I55124.doc •29· 201206249 在又一實施例中， A，及至少一個b 其他元件）等。 可指至少一個A，視情況包含多於—個 視情況包含多於一個B(及視情況包含 應瞭解，除非明確表示相反，在包含多於一個步驟或動 作之本文所主張之任何方法中，該方法之步驟或動作之順 序不-定限於敍述該方法之步驟或動作之順序。此外，在 申請專利範圍中提供參考數字(若有的話)僅出於方便之 故，且不應以任何方式閱讀為限制。 在申請專利範圍中以及上文之說明中，所有連接詞（諸 如，「包括」、「包含」、「承載」、「具有」、「含有」、「涉 及」、「固持」、「由…構成」或類似物）應理解為開放式片 語（亦即，意謂包含，但不限於卜僅連接詞「由…組成」 及「本質上由…組成」應分別理解為封閉或半封閉片語 如美國專利局專利檢查程序手冊，節21〗丨〇3中所闡釋。 【圖式簡單說明】 圖1A至圖1B展示具有及不具有一調光器存在於一照明 系統中之情況下之波形。 圖2展示根據一代表性實施例之一可調光照明系統之一 方塊圖。 圖3展示根據一代表性實施例之一照明系統之一控制電 路之一電路圖。 圖4Α至圖4C展示根據一代表性實施例之—調光器之樣 本波形及對應數位脈衝。 圖5係展示根據一代表性實施例之偵測相位角之一程序之 155124.doc -30· 201206249 一流程圖。 圖6展示根據一代表性實施例在具有及不具有一調光器 之情況下一照明系統之樣本波形及對應數位脈衝。 圖7展示根據一代表性實施例控制藉由一電力轉換器傳 送至一固態照明負載之電力量之一程序之一流程圖。 【主要元件符號說明】
200 照明系統 201 電壓電源 204 調光器 204a 滑件 205 整流電路 210 調光器存在偵測電路 220 電力轉換器 229 控制線 240 固態照明負載 300 控制電路 305 整流電路 310 調光器存在偵測電路 315 微控制器 318 數位輸入 319 數位輸出 320 電力控制器 340 LED負載 341 LED 155124.doc -31 - 201206249 342 LED D301 二極體 D302 二極體 D303 二極體 D304 二極體 R311 電阻器 R312 電阻器 D311 二極體 D312 二極體 C313 電容器 C314 電容器 C315 電容器 N1 節點 N2 節點 155124.doc