TW201444405A - 照明裝置及其對稱式調光模組 - Google Patents

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Abstract

一種對稱式調光模組，將來自一交流電壓分壓成施加於一發光負載的一第一跨壓及施加於一對稱式調光模組的一第二跨壓，且包含一橋式電路及一調光器。該橋式電路將該第二跨壓進行整流以得到一呈正相位的整流電壓。該調光器接收該整流電壓，且利用該整流電壓產生一大小相關於該整流電壓的整流電流，並包括一時間延遲單元及一開關單元。該時間延遲單元根據該整流電流和一時間延遲值，進行轉換以產生一開關電壓。該開關單元根據該開關電壓是否大於一預設導通值而決定是否將該開關單元的第一及第二端之間導通。

Description

照明裝置及其對稱式調光模組
本發明是有關於一種裝置及其模組，特別是指一種可以調整發光亮度的照明裝置及其對稱式調光模組。
參閱圖1，傳統的切相式矽控調光裝置1與一提供一交流電壓VAC的交流電流源6及一發光負載7串聯，該交流電壓VAC分壓成一施加於該發光負載7的第一跨壓及一施加於該對稱式調光模組1的第二跨壓，且該切相式矽控調光裝置1用以改變施加於該發光負載7的該第一跨壓的一導通相位角，且藉由改變該第二跨壓的該導通相位角來改變該發光負載7的輸出功率，也就是改變該發光負載7的光輸出。
該切相式矽控調光裝置1包含一可變電阻11、一固定電阻12、一電容13、一雙向觸發二極體(DIAC)14及一個三端三相可控二極體(TRIAC)15。
參考圖2，當該交流電壓VAC為正半週且振幅從零漸增時，該切相式矽控調光裝置1的運作方式是：對應該交流電壓VAC的一交流電流iAC通過該可變電阻11及該固定電阻12對該電容13充電，且此時的該交流電壓VAC施加於該可變電阻11、該固定電阻12、該電容13及該發 光負載7，且由於該發光負載7所分到的該第一跨壓很小，所以該發光負載7幾乎不發光。進一步詳細地說明，當該可變電阻11的一阻值變大，流過該電容13的該交流電流iAC就會變小，就會使得該電容13的電位較慢達到該雙向觸發二極體14的觸發電壓，該三端三相可控二極體15也延遲被觸發導通，因此調整該可變電阻11的阻值就能調整該三端三相可控二極體15被觸發導通的時間，也就是改變該第一跨壓的該導通相位角。而當該電容13的跨壓達到該雙向觸發二極體14的一觸發電壓後，該雙向觸發二極體14導通(端點141的電位高於端點142的電位)。
參閱圖3，接續前述圖2的動作，當該雙向觸發二極體14導通後，進一步再觸發該三端三相可控二極體15導通，該交流電壓VAC施加於導通的該三端三相可控二極體15及該發光負載7，且此時該電容13放電，此外，如圖3所示的該發光負載7所分到的該第一跨壓大於如圖2所示的該發光負載7所分到的該第一跨壓，且如圖3所示的該發光負載7利用該第一跨壓而發光。
參考圖4，接續前述圖3的動作，當該交流電壓VAC為負半週且振幅從零漸增時，該切相式矽控調光裝置1的運作方式近似圖2，此時該發光負載7所分到的該第一跨壓很小因此幾乎不發光，且此時該交流電流iAC對該電容13充電，而當該電容13的跨壓達到該雙向觸發二極體14的觸發電壓後，該雙向觸發二極體14導通(端點142的電位高於端點141的電位)。
參閱圖5，接續前述圖4的動作，當該雙向觸發二極體14導通後，進一步再觸發該三端三相可控二極體15導通，該交流電壓VAC施加於導通的該三端三相可控二極體15及該發光負載7，且此時該電容13放電，此外，如圖5所示的該發光負載7所分到的該第一跨壓大於如圖4所示的該發光負載7所分到的該第一跨壓。
參閱圖6，是該發光負載7兩端的該第一跨壓的波形，每一時間區間△t1中該三端三相可控二極體15不導通，因此該第一跨壓很小而實質地趨近零，相對地，每一時間區間△t2中該三端三相可控二極體15導通，該第一跨壓是追隨該交流電壓VAC而變化。
然而，該種切相式矽控調光裝置1存在以下缺點：由於該雙向觸發二極體14之兩端141、142間的雙向觸發導通電壓(端點141減去端點142的電壓，及端點142減去端點141的電壓)通常無法做到一致，因此，該第一跨壓的波形會如圖6所示產生正負半週導通相位角不對稱的現象，進而使該發光負載7產生閃爍。
因此，本發明之其一目的，即在提供一種可改善正負半週導通相位角不對稱缺點的對稱式調光模組。
於是本發明對稱式調光模組，適用於與一提供一交流電壓的交流電源及一發光負載串聯，且來自該交流電源的該交流電壓分壓成一施加於該發光負載的第一跨壓 ，及一施加於該對稱式調光模組的第二跨壓。
該對稱式調光模組包含一橋式電路及一調光器。
該橋式電路包括用以接受該第二跨壓的一第一及第二共同接點，與一第三及第四共同接點，且該橋式電路將該第二跨壓進行整流以得到一呈正相位的整流電壓，並將該整流電壓從該第三及第四共同接點輸出。
該調光器電連接於該橋式電路的第三及第四共同接點之間以接收該整流電壓，且利用該整流電壓產生一大小相關於該整流電壓的整流電流，且該整流電流恆從該第三共同接點透過該調光器流向該第四共同接點。
該調光器包括一時間延遲單元及一開關單元。
該時間延遲單元根據該整流電流和一時間延遲值，進行轉換以產生一開關電壓。
該開關單元具有分別電連接於該第三及第四共同接點的一第一及第二端，及一電連接於該時間延遲單元以接收該開關電壓的控制端，且該開關單元是根據該開關電壓是否大於一預設導通值而決定是否將該開關單元的第一及第二端之間導通。
而本發明之另一目的，即在提供一種照明裝置。
該照明裝置包含前述的該對稱式調光模及一發光負載。
該發光負載與該交流電源及該對稱式調光模組 相串聯，使來自該交流電源的該交流電壓分壓成一施加於該發光負載的第一跨壓，及一施加於該對稱式調光模組的第二跨壓，且該第一跨壓驅動該發光負載發光。
1‧‧‧切相式矽控調光裝置
11‧‧‧可變電阻
12‧‧‧固定電阻
13‧‧‧電容
14‧‧‧雙向觸發二極體
141‧‧‧端點
142‧‧‧端點
15‧‧‧三端三相可控二極體
2‧‧‧橋式電路
21‧‧‧第一整流器
22‧‧‧第二整流器
23‧‧‧第三整流器
24‧‧‧第四整流器
N1‧‧‧第一共同接點
N2‧‧‧第二共同接點
N3‧‧‧第三共同接點
N4‧‧‧第四共同接點
N5‧‧‧第五共同接點
3‧‧‧調光器
31‧‧‧時間延遲單元
311‧‧‧可變電阻
312‧‧‧固定電阻
313‧‧‧電容
314‧‧‧放電元件
32‧‧‧開關單元
321‧‧‧開關元件
322‧‧‧觸發元件
4‧‧‧電感
5‧‧‧阻尼電路
51‧‧‧電阻
52‧‧‧電容
6‧‧‧交流電源
7‧‧‧發光負載
10‧‧‧對稱式調光模組
20‧‧‧發光負載
30‧‧‧交流電源
△t1‧‧‧時間區間
△t2‧‧‧時間區間
t0~t4‧‧‧時間
VAC‧‧‧交流電壓
iAC‧‧‧交流電流
IAC‧‧‧整流電流
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路圖，說明習知的一切相式矽控調光裝置；圖2至圖5，各是該切相式矽控調光裝置的一交流電流的路徑及流向示意圖；圖6是該切相式矽控調光裝置所結合的一發光負載的一第一跨壓波形圖；圖7是一電路圖，說明本發明照明裝置之第一較佳實施例的一觸發元件是一蕭克萊二極體；圖8是該第一較佳實施例的一波形圖；圖9至圖12，各是該第一較佳實施例的該交流電流的路徑及流向示意圖；圖13是一電路圖，說明本發明照明裝置的第二較佳實施例的一觸發元件是一雙向觸發二極體；圖14是一電路圖，說明本發明照明裝置的第三較佳實施例；及圖15是一電路圖，說明本發明照明裝置的第四較佳實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖7，本發明照明裝置的第一較佳實施例包含一對稱式調光模組10及一發光負載20。
該對稱式調光模組10與一提供一交流電壓VAC的交流電源30及該發光負載20串聯，且來自該交流電源30的該交流電壓VAC分壓成一施加於該發光負載20的第一跨壓及一施加於該對稱式調光模組10的第二跨壓。
該對稱式調光模組10包括一橋式電路2及一調光器3。
該橋式電路2包括用以接受該第二跨壓的一第一及第二共同接點N1、N2，與一第三及第四共同接點N3、N4，且該橋式電路2將該第二跨壓進行整流以得到一呈正相位的整流電壓，並將該整流電壓從該第三及第四共同接點N3、N4輸出。
更詳細地說明，該橋式電路2具有一第一至第四整流器21、22、23、24。該第一整流器21電連接於該第一及第三共同接點N1、N3之間，該第二整流器22電連接於該第一及第四共同接點N1、N4之間，該第三整流器23電連接於該第二及第三共同接點N2、N3之間，該第四整流器24電連接於該第二及第四共同接點N2、N4之間。於本較佳實施例，該第一至第四整流器21、22、23、24各是一個二極體，且該第一整流器21的陽極及該第二整流器22 的陰極電連接於該第一共同接點N1，該第三整流器23的陽極及該第四整流器24的陰極電連接於該第二共同接點N2，該第一整流器21的陰極及該第三整流器23的陰極電連接於該第三共同接點N3，該第二整流器22的陽極及該第四整流器24的陽極電連接於該第四共同接點N4。
該調光器3電連接於該橋式電路2的第三及第四共同接點N3、N4之間以接收該整流電壓，且利用該整流電壓產生一大小相關於該整流電壓的整流電流，且該整流電流恆從該第三共同接點N3透過該調光器3流向該第四共同接點N4。
該調光器3具有一時間延遲單元31及一開關單元32。
該時間延遲單元31根據該整流電流和一時間延遲值，進行轉換以產生一開關電壓。
該時間延遲單元31具有一可變電阻311、一固定電阻312、一電容313及一放電元件314。
該可變電阻311及該固定電阻312串聯於該第三共同接點N3及一第五共同接點N5之間。
該電容313電連接於該第四及第五共同接點N4、N5之間，且第五共同接點N5產生該開關電壓，其中，該時間延遲值相關於該可變電阻311值、該固定電阻312值及該電容313值。
該放電元件313的陽極電連接於該第五共同接點N5，陰極電連接於該第三共同接點N3。
該開關單元32具有分別電連接於該第三及第四共同接點N3、N4的一第一端及一第二端，及一電連接於該時間延遲單元31以接收該開關電壓的控制端，且該開關單元32是根據該開關電壓是否大於一預設導通值而決定是否將該開關單元32的第一及第二端之間導通。且該開關單元32具有一開關元件321及一觸發元件322。
該開關元件321具一電連接於該第三共同接點N3的第一端、一電連接於該第四共同接點N4的第二端，及一控制該第一端及該第二端之間是否導通的控制端。於本較佳實施例，該開關元件321是一矽控整流器(SCR)。
該觸發元件322電連接於該第五共同接點N5及該開關元件321的控制端之間，且該觸發元件322的兩端間的一跨壓高於一導通偏壓時，該觸發元件322導通，該第五共同接點N5的電位施加於該開關元件321的控制端並使該開關元件321導通。
於本較佳實施例，該觸發元件322是一蕭克萊二極體(Shockley Diode)，且該蕭克萊二極體的陽極電連接到該第五共同接點N5，陰極電連接到該開關元件321的控制端。
該發光負載20受該第一跨壓驅動而發光。
參閱圖8，是該施加於該發光負載20的第一跨壓VL、該施加於該第三及第四共同接點N3、N4的整流電壓VN3-N4，及從該第三共同接點N3透過該調光器3流向該第四共同接點N4的一電流IN3-N4追隨該交流電壓VAC的變 化波形，而值得注意的是，圖8顯示的該第一跨壓VL是基於該發光負載20是電阻性負載或類電阻性負載而量得，若是非電阻性負載，則該第一跨壓VL的波形會略有不同，此外，由於該第一及第四整流器21、22、23、24的順向導通偏壓的大小遠小於該交流電壓VAC的大小，所以於圖8所顯示的該整流電壓VN3-N4是忽略該第一及第四整流器21、22、23、24的順向導通偏壓的結果。
參閱圖8及圖9，從時間t0到時間t1，該交流電壓VAC的大小大於該第一及第四整流器21、24的順向導通偏壓的總合時，該第一及第四整流器21、24導通，該整流電流IAC開始對該電容313充電，該整流電流IAC的流向依序是從該第一共同接點N1、該第一整流器21、該第三共同接點N3、該固定電阻312、該可變電阻311、該電容313、該第四共同接點N4、該第四整流器24、該第二共同接點N2，最後流過該發光負載20，因此該第三共同接點N3的電位會高於該第五共同接點N5的電位，所以此時該放電元件314逆向偏壓不導通。此外，於時間t0到時間t1，該電容313兩端的該開關電壓尚未大到使該開關元件321及該觸發元件322導通，且該第三及第四共同接點N3、N4之間的該整流電壓VN3-N4遠大於施加於該發光負載20的該第一跨壓VL，所以圖8顯示的該第一跨壓VL從時間t0到時間t1是實質地零，該整流電壓VN3-N4是追隨該交流電壓VAC作變化。
參閱圖8及圖10，從時間t1到時間t2，該電容 313兩端的該開關電壓已隨著時間增加到可使該開關元件321及該觸發元件322導通，此時施加於該發光負載20的該第一跨壓VL遠大於該第三及第四共同接點N3、N4之間的該整流電壓VN3-N4，且由於此時該整流電壓VN3-N4相對該第一跨壓VL小得多，所以圖8的該整流電壓VN3-N4從時間t1到時間t2是趨近於零，該第一跨壓VL是追隨該交流電壓VAC作變化。且從時間t1到時間t2，該電容313兩端的該開關電壓也大於該放電元件314及該開關元件321的串聯導通偏壓，所以該放電元件314導通，該電容313所儲存的電荷透過該放電元件314進行放電，直到時間t2該電容313兩端的該開關電壓已隨著時間降低到使該開關元件321及該觸發元件322切換為不導通。
參閱圖8及圖11，從時間t2到時間t3，該對稱式調光模組10的動作方式近似前述從時間t0到時間t1的運作方式，因此圖8顯示的該第一跨壓VL從時間t2到時間t3是實質地零，該整流電壓VN3-N4是追隨該交流電壓VAC作變化。
參閱圖8及圖12，從時間t3到時間t4，該對稱式調光模組10的動作方式近似前述從時間t1到時間t2的運作方式，因此圖8顯示的該整流電壓VN3-N4從時間t3到時間t3是趨近於零，該第一跨壓VL是追隨該交流電壓VAC作變化。
參閱圖13，本發明照明裝置的第二較佳實施例與該第一較佳實施例近似，差異在於：該觸發元件322是 一個雙向觸發二極體，但僅需使用到單向觸發的功能。
參閱圖14，本發明照明裝置的第三較佳實施例與該第一較佳實施例近似，差異在於：該第三較佳實施例的該對稱式調光模組10還包括一用以消除高頻雜訊的電感4，且該電感4的一端電連接於該交流電源30，另一端電連接於該第一共同接點N1。
參閱圖15，本發明照明裝置的第四較佳實施例與該第三較佳實施例近似，差異在於：該第四較佳實施例該對稱式調光模組10還包括一阻尼電路5，用以消除該電感4及該電容313所造成的諧振。
該阻尼電路5具有相串聯於該第三及第四共同接點N3、N4之間的一電阻51及一電容52。
綜上所述，上述的較佳實施例具有以下優點：該橋式電路2使得該交流電壓VAC的相位無論如何改變，該整流電流IAC恆從第三共同接點N3經過該對稱式調光器3流向該第四共同接點N4，因此，該電容313兩端的該開關電壓的正負極性不會隨對應該交流電壓VAC的相位做改變，所以該觸發元件322只存在單向觸發導通的操作方式，而能避免先前技術該雙向觸發二極體14雙向觸發導通而產生正負半週導通相角不對稱的缺點，故能降低閃爍而達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修 飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧橋式電路
21‧‧‧第一整流器
22‧‧‧第二整流器
23‧‧‧第三整流器
24‧‧‧第四整流器
N1‧‧‧第一共同接點
N2‧‧‧第二共同接點
N3‧‧‧第三共同接點
N4‧‧‧第四共同接點
N5‧‧‧第五共同接點
3‧‧‧調光器
31‧‧‧時間延遲單元
311‧‧‧可變電阻
312‧‧‧固定電阻
313‧‧‧電容
314‧‧‧放電元件
32‧‧‧開關單元
321‧‧‧開關元件
322‧‧‧觸發元件
10‧‧‧對稱式調光模組
20‧‧‧發光負載
30‧‧‧交流電源
VAC‧‧‧交流電壓
iAC‧‧‧交流電流

Claims (10)

  1. 一種對稱式調光模組，適用於與一提供一交流電壓的交流電源及一發光負載串聯，且來自該交流電源的該交流電壓分壓成一施加於該發光負載的第一跨壓及一施加於該對稱式調光模組的第二跨壓，該對稱式調光模組包含：一橋式電路，包括用以接受該第二跨壓的一第一及第二共同接點，與一第三及第四共同接點，且該橋式電路將該第二跨壓進行整流以得到一呈正相位的整流電壓，並將該整流電壓從該第三及第四共同接點輸出；及一調光器，電連接於該橋式電路的第三及第四共同接點之間以接收該整流電壓，且利用該整流電壓產生一大小相關於該整流電壓的整流電流，且該整流電流恆從該第三共同接點透過該調光器流向該第四共同接點，其中，該調光器包括：一時間延遲單元，根據該整流電流和一時間延遲值，進行轉換以產生一開關電壓；及一開關單元，具有分別電連接於該第三及第四共同接點的一第一及第二端，及一電連接於該時間延遲單元以接收該開關電壓的控制端，且該開關單元是根據該開關電壓是否大於一預設導通值而決定是否將該開關單元的第一及第二端之間導通。
  2. 如請求項1所述的對稱式調光模組，其中，該時間延遲單元具有： 一可變電阻、一固定電阻及一電容；該可變電阻及該固定電阻串聯於該第三共同接點及一第五共同接點之間；且該電容電連接於該第四及第五共同接點之間，且第五共同接點產生該開關電壓，其中，該時間延遲值相關於該可變電阻值、該固定電阻值及該電容值。
  3. 如請求項2所述的對稱式調光模組，其中，該開關元件是一矽控整流器。
  4. 如請求項2所述的對稱式調光模組，其中，該開關單元具有：一開關元件，具一電連接於該第三共同接點的第一端、一電連接於該第四共同接點的第二端，及一控制該第一端及該第二端之間是否導通的控制端；及一觸發元件，電連接於該第五共同接點及該開關元件的控制端之間，且該觸發元件的兩端間的一跨壓高於一導通偏壓時，該觸發元件導通，該第五共同接點的電位施加於該開關元件的控制端並使該開關元件導通。
  5. 如請求項4所述的對稱式調光模組，其中，該觸發元件是一蕭克萊二極體。
  6. 如請求項4所述的對稱式調光模組，其中，該觸發元件是一雙向觸發二極體。
  7. 如請求項1所述的對稱式調光模組，還包含一電感，該電感的一端用以接收或輸出該交流電流，另一端電連接於該第一共同接點。
  8. 如請求項7所述的對稱式調光模組，還包含一阻尼電路，該阻尼電路具有相串聯於該第三及第四共同接點之間的一電阻及一電容。
  9. 如請求項1所述的對稱式調光模組，其中，該橋式電路包括：一第一整流器，電連接於該第一及第三共同接點之間；一第二整流器，電連接於該第一及第四共同接點之間；一第三整流器，電連接於該第二及第三共同接點之間；及一第四整流器，電連接於該第二及第四共同接點之間。
  10. 一種照明裝置，適用於與一交流電源相串聯，該交流電源提供一交流電壓，該照明裝置包含：前述請求項1至請求項9的其中任一項的該對稱式調光模組；及一發光負載，與該交流電源及該對稱式調光模組相串聯，使來自該交流電源的該交流電壓分壓成施加於該發光負載的一第一跨壓及施加於該對稱式調光模組的一第二跨壓，且該第一跨壓驅動該發光負載發光。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9979189B2 (en) 2015-02-06 2018-05-22 Jaguar Precision Industry Co., Ltd. Control apparatus using variations in conduction angle as control command

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