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用于照明控制系統(tǒng)中的無中性點(diǎn)的控制器的旁路電路的制作方法

文檔序號(hào):8227837閱讀:473來源:國(guó)知局
用于照明控制系統(tǒng)中的無中性點(diǎn)的控制器的旁路電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及照明控制系統(tǒng)。更特別地,本發(fā)明的實(shí)施例是針對(duì)用于在照明負(fù)載被關(guān)斷時(shí)為諸如開關(guān)的無中性點(diǎn)的(neutral-less)控制器的漏電流提供旁路通路的照明控制系統(tǒng)中的旁路電路。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照明技術(shù),即,基于諸如發(fā)光二極管(LED)這樣的半導(dǎo)體光源的光照(illuminat1n)提供了對(duì)傳統(tǒng)的熒光燈、HID燈和白熾燈的可行的替代。LED的功能的優(yōu)點(diǎn)和益處包括高能量變換和光學(xué)效率、耐久性、較低的操作成本和許多其它的。LED技術(shù)中的最近的進(jìn)展已經(jīng)提供了在許多應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)各種照明效果的有效率且魯棒的全譜照明源。體現(xiàn)這些源的一些器材(fixture)以照明模塊為特征,包括能夠產(chǎn)生不同的顏色(例如,紅、綠和藍(lán))的一個(gè)或多個(gè)LED以及用于獨(dú)立地控制LED的輸出以生成各種顏色和變色照明效果的處理器。
[0003]在許多常規(guī)的照明布置中,借助完成或者斷開包括照明單元的負(fù)載和運(yùn)送來自AC干線(mains)電源的電力的“火”線之間的電連接,機(jī)械式壁開關(guān)被用來接通或者關(guān)斷照明單元。相應(yīng)地,為接通和關(guān)斷照明單元,機(jī)械式壁開關(guān)不需要與來自AC干線的中性線的連接,而相反僅具有用于連接至運(yùn)送來自AC干線電源的電力的“火”線的輸入端和用于在開關(guān)接通照明單元時(shí)向負(fù)載供給該電力的輸出端(為了安全的原因,機(jī)械式壁開關(guān)也可能具有不向壁開關(guān)或負(fù)載供給任何電力并且連接至接地的地線)。結(jié)果,在許多現(xiàn)存的建筑物中,來自AC干線電源的中性線不被提供至接線盒或者機(jī)械式壁開關(guān)被提供的其它的位置,而相反僅“火”線和負(fù)載的線被提供至該位置(再次,為了安全的原因,不向壁開關(guān)或者負(fù)載供給任何電力的地線也可能被提供且連接至接地)。負(fù)載可包括一個(gè)或多個(gè)照明單元,每個(gè)照明單元可包括照明驅(qū)動(dòng)器和諸如白熾燈、熒光燈(例如緊湊的熒光燈泡)、一個(gè)或多個(gè)LED的一個(gè)或多個(gè)光源。負(fù)載也可能包括或者可能不包括鎮(zhèn)流器。
[0004]由于節(jié)能要求變得越來越迫切,連同針對(duì)智能照明系統(tǒng)的需要,在居住和商業(yè)設(shè)施中,越來越多的利用電子開關(guān)和調(diào)光能力的電子控制器被部署來代替簡(jiǎn)單的機(jī)械式壁開關(guān)。這樣的電子控制器的操作類似于機(jī)械式壁開關(guān)的操作,但是由于照明控制器內(nèi)側(cè)的電子電路的緣故,電子控制器可能執(zhí)行附加的功能,例如接通或者關(guān)斷繼電器、調(diào)光、根據(jù)編程的時(shí)序的接通或者關(guān)斷和/或調(diào)光、根據(jù)各種傳感器輸入的接通或者關(guān)斷和/或調(diào)光、無線通信等。所以,不像簡(jiǎn)單的機(jī)械式壁開關(guān),電子照明控制器要求用于適當(dāng)?shù)牟僮鞯囊恍┠芰浚?,即使在?fù)載被切斷時(shí)。
[0005]例如,從Koninklijke Philips Electronics N.V 可得到的 Occuswitch 無線控制系統(tǒng)是自動(dòng)地將空閑的房間中的燈關(guān)斷的節(jié)能占用傳感器系統(tǒng)。至于上面提到的電子控制器,Occuswitch無線控制系統(tǒng)是無中性點(diǎn)的電子照明控制器,并且在關(guān)斷狀態(tài)下表現(xiàn)得像電壓饋送,并且在接通狀態(tài)下表現(xiàn)得像電流饋送供給。
[0006]無中性點(diǎn)的電子照明控制器一般地在關(guān)斷狀態(tài)(從負(fù)載去除電力)期間需要小的漏電流并且在接通狀態(tài)(向負(fù)載提供電力)期間需要最小的電流。然而,不同的負(fù)載具有不同的特性,使得難以維持穩(wěn)定的電力供給。例如,當(dāng)鎮(zhèn)流器的負(fù)載阻抗在關(guān)斷狀態(tài)期間相對(duì)大時(shí),電子照明控制器的漏電流能夠發(fā)展足夠的電壓以引起鎮(zhèn)流器起動(dòng),這可能引起照明單元閃光。在接通期間,負(fù)載需要汲取足夠的電流以供給無中性點(diǎn)的電子照明控制器。一般地,大多數(shù)鎮(zhèn)流器具有起動(dòng)時(shí)間,供給電容器在該起動(dòng)時(shí)間期間充電并且鎮(zhèn)流器在該時(shí)間期間汲取非常小的電流。而且,例如,在編程的起動(dòng)鎮(zhèn)流器的預(yù)熱階段的期間,鎮(zhèn)流器汲取非常小的電流。這將引起無中性點(diǎn)的控制器在該時(shí)間期間電壓跌落(dip)。
[0007]然而,如果電子控制器代替機(jī)械式壁開關(guān)連接在負(fù)載的前面,則對(duì)于電子控制器的最大的可用的功率是由漏電流和與電子控制器串聯(lián)連接的負(fù)載的特性確定的。在一些情形中,例如,牽涉具有非常有限的漏電流的調(diào)光鎮(zhèn)流器的情形,當(dāng)負(fù)載被關(guān)斷時(shí)不存在足夠的通過電子控制器的漏電流以保持電子開關(guān)適當(dāng)?shù)夭僮?。結(jié)果,照明系統(tǒng)可能不適當(dāng)?shù)夭僮鳌?br>[0008]圖1是針對(duì)圖示該問題的常規(guī)的照明控制系統(tǒng)100的框圖。照明控制系統(tǒng)100包括負(fù)載120和電子控制器130。
[0009]負(fù)載120可包括一個(gè)或多個(gè)照明單元和/或電機(jī)(例如,用于房間風(fēng)扇)。(多個(gè))照明單元可包括照明單元,每個(gè)照明單元可包括照明驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)光源,例如白熾燈、熒光燈(例如,緊湊的熒光燈泡)、一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)等。負(fù)載120還可包括或者可不包括鎮(zhèn)流器。負(fù)載120具有第一負(fù)載端和第二負(fù)載端,并且被配置成在第一和第二負(fù)載端之間接收負(fù)載電壓,并且還被配置成允許負(fù)載電流在第一和第二負(fù)載端之間流動(dòng)。
[0010]電子控制器130具有經(jīng)由線(例如,黑線)連接至外部電源105 (例如,AC干線)的第一電源端110的單個(gè)的輸入端,外部電源105在第一電源端110和其第二電源端(例如,中性端)112之間輸出AC電壓。還示出的是地線(例如,綠線)114,地線114連接至接地并且不向電子控制器130或者負(fù)載120供給任何電力。電子控制器130還具有由線(例如,紅線)連接至負(fù)載120的第一負(fù)載端的單個(gè)的輸出端。負(fù)載120的第二負(fù)載端由線(例如,中性線,其可能是白線)連接至外部電源105的第二電源端112。
[0011]當(dāng)電子控制器130處于接通狀態(tài)以為負(fù)載120供電時(shí),則負(fù)載120可以接收從外部電源105供給的100%的輸入電壓作為其負(fù)載電壓。當(dāng)電子控制器130處于關(guān)斷狀態(tài)以禁用負(fù)載120時(shí),則跨負(fù)載120的負(fù)載電壓將為零。
[0012]然而,由于電子控制器130是要求電力來操作的電氣設(shè)備,所以情況可能變得復(fù)雜。當(dāng)電子控制器130處于接通狀態(tài)時(shí),如果跨負(fù)載120的負(fù)載電壓是從外部電源105供給的100%的輸入電壓,則跨電子控制器130的電壓將為零,并且它不能長(zhǎng)時(shí)間保持接通狀態(tài)。同時(shí),當(dāng)電子控制器130處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),將沒有負(fù)載電壓跨負(fù)載120并且沒有負(fù)載電流流過負(fù)載120。然而,這意味著也將沒有電流或者非常小的電流通過電子控制器130,所以如果它要求更多的能量,則它也不能維持關(guān)斷狀態(tài)。
[0013]為了處理這些問題,一些電子控制器被設(shè)計(jì)來調(diào)制它們處于接通和關(guān)斷狀態(tài)的時(shí)間間隔。當(dāng)電子控制器處于接通狀態(tài)時(shí),它將切換至關(guān)斷狀態(tài)一會(huì)兒(例如,在每1ms的接通時(shí)段期間,關(guān)斷2ms),使得在該間隔期間電子控制器能夠接收從外部電源105供給的100%的輸入電壓并且從而為其自身供電。同時(shí),當(dāng)電子控制器處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),它維持小的漏電流通過負(fù)載,并且利用這樣的漏電流,電子控制器也能夠?yàn)槠渥陨砉╇姟?br>[0014]然而,伴隨技術(shù)的發(fā)展和照明控制所要求的比如無線通信的更多的特征,電子控制器的功率消耗顯著地增加,并且當(dāng)電子控制器處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),負(fù)載自身的本征漏電流不足以為電子控制器供電。
[0015]圖2是針對(duì)已經(jīng)被提供來試圖處理該問題的另一常規(guī)的照明控制系統(tǒng)200的框圖。除了照明控制系統(tǒng)200包括跨負(fù)載120的負(fù)載端連接的外部電容器210外,照明控制系統(tǒng)200與照明控制系統(tǒng)100是相同的。不論電子控制器130處于接通狀態(tài)還是關(guān)斷狀態(tài),外部電容器210能夠?yàn)殡娮涌刂破?30提供漏電流通路。電容器越大,更多的漏電流可以被傳送至電子控制器130來支持消耗大量電流和電力的活動(dòng)(例如,接收無線控制信號(hào))。
[0016]然而,如果電子控制器120包括基于TRIAC (三端雙向可控硅開關(guān))的設(shè)備,也被知曉為前沿(leading edge )調(diào)光器,則外部電容器210每個(gè)循環(huán)在巨大的浪涌電流方面將引起TRIAC的災(zāi)難性損害。附加地,外部電容器210將偏移負(fù)載側(cè)處的電壓和電流的相位,使得調(diào)光操作的相控(phase cutting)失去控制。
[0017]因而,將期望的是,提供當(dāng)控制器處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)能夠向控制器供給必要的漏電流并且禁用具有由控制器供給的電力的負(fù)載的照明控制系統(tǒng)。還將期望的是,提供當(dāng)控制器初始地轉(zhuǎn)變至接通狀態(tài)時(shí)能夠向控制器供給必要的漏電流、同時(shí)具有由控制器供給的電力的負(fù)載開始汲取足夠的電流用于控制器的操作的照明控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本公開是針對(duì)用于當(dāng)控制器處于關(guān)斷狀態(tài)、從而禁用具有由控制器供給的電力的負(fù)載時(shí)以及當(dāng)控制器初始地轉(zhuǎn)變至接通狀態(tài)、而由負(fù)載汲取的電流正在增加至對(duì)于控制器的操作所要求的最小的電流時(shí)向無中性點(diǎn)的控制器供給必要的漏電流的發(fā)明的裝置和方法。
[0019]一般地,在一個(gè)方面中,用于為被配置成選擇性地向照明負(fù)載供給線電壓的照明控制系統(tǒng)中的無中性點(diǎn)的控制器的漏電流提供旁路通路的設(shè)備包括仿真(du_y)負(fù)載、電壓傳感器、旁路開關(guān)、開光控制器和延時(shí)定時(shí)器。電壓傳感器被配置成感測(cè)無中性點(diǎn)的控制器的輸出端處的線電壓。旁路開關(guān)被配置成選擇性地將仿真負(fù)載與照明負(fù)載并聯(lián)連接。開關(guān)控制器被配置成當(dāng)感測(cè)的線電壓是低的時(shí)候激活旁路開關(guān)以將仿真負(fù)載與照明負(fù)載并聯(lián)連接,以便為漏電流提供旁路通路,并且當(dāng)感測(cè)的線電壓是高的時(shí)候在延時(shí)時(shí)段之后停用旁路開關(guān)以將仿真負(fù)載從與照明負(fù)載并聯(lián)斷開。延時(shí)定時(shí)器被配置成響應(yīng)于感測(cè)的線電壓從低到高的轉(zhuǎn)變而實(shí)施延時(shí)時(shí)段。
[0020]在另一方面中,用于為照明控制系統(tǒng)的無中性點(diǎn)的控制器的漏電流提供旁路通路的設(shè)備包括旁路開關(guān)、開關(guān)控制器和延時(shí)定時(shí)器,其中無中性點(diǎn)的控制器具有被配置成當(dāng)被激活時(shí)向照明負(fù)載供給線電壓并且當(dāng)被停用時(shí)從照明負(fù)載去除線電壓的電力開關(guān)。旁路開關(guān)被配置成響應(yīng)于無中性點(diǎn)的控制器中的電力開關(guān)的操作選擇性地將仿真負(fù)載與照明負(fù)載并聯(lián)連接。開關(guān)控制器被配置成響應(yīng)于無中性點(diǎn)的控制器中的電力開關(guān)的停用而激活旁路開關(guān),從而將仿真負(fù)載與照明負(fù)載并聯(lián)連接,并且響應(yīng)于無中性點(diǎn)的控制器中的電力開關(guān)的激活而停用旁路開關(guān),從而在延時(shí)時(shí)段之后從照明負(fù)載斷開仿真負(fù)載。延時(shí)定時(shí)器被配置成響應(yīng)于無中性點(diǎn)的控制器中的電力開關(guān)的激活確定延時(shí)時(shí)段。
[0021]在另一方面中,方法為被配置成選擇性地將照明負(fù)載連接至電壓源的無中性點(diǎn)的控制器的漏電流提供旁路通路。該方法包括感測(cè)無中性點(diǎn)的控制器的輸出處的線電壓;當(dāng)感測(cè)的線電壓是低的、指示照明負(fù)載從電壓源斷開的時(shí)候,激活旁路開關(guān)以將仿真負(fù)載與照明負(fù)載并聯(lián)連接;以及當(dāng)感測(cè)的線電壓轉(zhuǎn)變至高、指示照明負(fù)載經(jīng)由無中性點(diǎn)的控制器連接至電壓源的時(shí)候,在延時(shí)時(shí)段之后停用旁路開關(guān)以將仿真負(fù)載從與照明負(fù)載的并聯(lián)斷開,在所述延時(shí)時(shí)段期間旁路開關(guān)繼續(xù)被激活,延時(shí)時(shí)段能讓照明負(fù)載汲取用于無中性點(diǎn)的控制器的操作的最小的供給電流。
[0022]正如為了本公開的目的而在本文使用的,術(shù)語“LED”應(yīng)當(dāng)被理解成包括任何的電致發(fā)光二極管或者能夠響應(yīng)于電信號(hào)生成輻射的其它類型的基于載流子注入/結(jié)的系統(tǒng)。因而,術(shù)語LED包括但不限于響應(yīng)于電流發(fā)射
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