用于由搖桿式用戶接口控制的照明單元的切相調(diào)光器設(shè)備和切相調(diào)光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及采用搖桿式控制接口的照明控制系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及可以由搖桿式用戶接口控制的用于對照明單元進行調(diào)光的切相調(diào)光器電路和調(diào)光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多照明系統(tǒng)中，采用調(diào)光控制。光源的光輸出可以通過各種不同的技術(shù)被調(diào)光，其中一些技術(shù)依賴于采用的光源的類型。一種類型的調(diào)光器是切相調(diào)光器，例如前沿切相調(diào)光器。
[0003]圖1是具有調(diào)光控制的照明系統(tǒng)100的接線圖。功率是從公共電網(wǎng)作為AC市電電壓I1接收，并且被遞送到負載130，例如一個或者多個照明單元，包括在切相調(diào)光器120控制之下的一個或者多個光源。具體地，切相調(diào)光器120可以是前沿切相調(diào)光器，其例如采用TRIAC對來自被提供給照明系統(tǒng)100的負載130的AC電源電壓110進行切割，該前沿切相調(diào)光器可以被安裝在住宅或者商用建筑或者設(shè)施中。
[0004]圖2A圖示了當被設(shè)置在第一調(diào)光水平處的切相調(diào)光系統(tǒng)的波形。具體地，圖2A圖示了當切相調(diào)光器120是前沿切相調(diào)光器并且被設(shè)置以對負載130的光輸出進行調(diào)光時照明系統(tǒng)100被相對小量調(diào)光的波形。如圖2A所示，根據(jù)美國電網(wǎng)標準(在其他國家中，電壓電平和頻率可以不同-例如，230VAC 50Hz功率，等等)，輸入電壓V (input) ( S卩，AC市電)具有標準的120VAC 60Hz波形。然而，負載130處的電壓V (load)在V(input)的每個半周期的整個時間內(nèi)并不跟隨V (input)，而是在V (input)的每半個周期的初始部分被截斷為OVo每半個周期中的電壓V(1ad)在該處被“切回”以跟隨V(input)以便向負載130遞送功率的點或者相位是用戶經(jīng)由用戶接口可調(diào)節(jié)的或者可控制的，從而控制通過負載130向光輸出施加的調(diào)光的量。即，在每半個周期中電壓V (load)被切為零越長，則負載130的光輸出將越多地被調(diào)光。在圖2A中示出的示例中，功率被切相以V (input)的每半個周期的至少25%使得可用的功率的相對大的百分比被遞送至負載130，并且負載130的光輸出被相對小量被調(diào)光。
[0005]圖2B圖示了當被設(shè)置在第二調(diào)光水平處時切相調(diào)光系統(tǒng)的波形，第二調(diào)光水平提供比圖2A中圖示的波形所產(chǎn)生的調(diào)光更多的調(diào)光。與圖2A中的示例相比，負載130處的電壓V(1ad)被切斷為OV以V (input)的每半個周期的顯著更大的部分-大于每半個周期的50%。因此，少得多的功率被遞送至負載130，并且實現(xiàn)了深度得多水平的調(diào)光。
[0006]存在各種用戶接口用于允許用戶控制照明系統(tǒng)的調(diào)光水平。簡單并且眾所周知的用戶接口的示例包括滑塊和旋鈕。這些種類的用戶接口具有一個或者多個確定的“物理參考位置”，其限定分別對應(yīng)于較深和較淺的調(diào)光量的最小和/或最大光輸出水平。例如，常見的垂直滑塊調(diào)光器可以允許用戶降低光輸出到最小水平，或者甚至當滑塊在最低位置中時關(guān)閉所有光輸出，并且當滑塊被推到最高位置時，增加光輸出到具有很小或者沒有調(diào)光的最大或者全光水平。在這種情況下，滑塊的最低位置是提供用于最低光水平的物理參考位置的物理停止，并且滑塊的最高位置是提供用于最大光水平的物理參考位置的物理停止。同樣地，旋鈕用戶接口通常具有在其最大逆時針位置處的提供用于最低光水平的物理參考位置的第一停止，并且具有在其最大順時針位置處的提供用于最大光水平的物理參考位置的第二停止。
[0007]用于與這樣的用戶接口一起使用的調(diào)光電路可以相對簡單，其中滑塊或者旋鈕從一個停止位置處的最小值向另一停止位置處的最大值直接調(diào)節(jié)電位計或者變阻器的電阻值，由此設(shè)置用于將電容器充電到用于擊發(fā)TRIAC的觸發(fā)電壓的時間常數(shù)并且設(shè)置切相調(diào)光器的切入電壓。
[0008]然而，一些類型的用戶接口不具有限定分別對應(yīng)于較深和較淺調(diào)光量的最小和/或最大光輸出水平的一個或者多個確定的“物理參考位置”。如本文所使用的，術(shù)語“無參考用戶接口 ”指不具有對應(yīng)于最小和最大調(diào)光或者光強度設(shè)置的物理限定位置的用戶接口。因此，當用戶與無參考用戶接口交互時，用戶并不控制接口以直接地指示用戶想要被提供的照明水平，而是用戶控制接口以指示當前的照明水平是否應(yīng)當被增加或者降低。無參考用戶接口的一個示例是搖桿式用戶接口。
[0009]圖3圖示了用于照明系統(tǒng)的調(diào)光器的搖桿式用戶接口 300的一個示例。在搖桿式用戶接口 300的情況下，用戶按壓搖桿使得在其一端或一側(cè)處被壓下(例如，最頂側(cè)310)以增加一個或者多個照明單元(例如，負載130)的光輸出，并且按壓搖桿使得在其另一端或另一側(cè)處被壓下(例如，最底側(cè)320)以降低照明單元的光輸出。由于搖桿式用戶接口不包括提供物理參考位置以建立最小和最大光輸出水平的停止，因此諸如圖3中示出的搖桿式用戶接口 300的一些實施例包括可視指示器330 (例如，一系列燈或LED)，可視指示器330向用戶提供關(guān)于調(diào)光器的當前光輸出設(shè)置的反饋。
[0010]除了搖桿式用戶接口之外，存在其他無參考用戶接口。例如，按鈕式用戶接口可以包括用戶可以獨立壓下的一對按鈕一一個按鈕指示光水平應(yīng)當被增加，并且另一按鈕指示光水平應(yīng)當被降低。
[0011]一般來講，搖桿式用戶接口和不具有物理參考位置的其他無參考用戶接口不能夠直接調(diào)整電位計或者變阻器的電阻值，并且因此用于與搖桿式用戶接口和類似的用戶接口一起使用的現(xiàn)有的調(diào)光電路通常比上文針對滑塊和旋鈕用戶接口所描述的調(diào)光電路更加地復(fù)雜和昂貴。
[0012]圖4是用于具有經(jīng)由無參考用戶接口 410(例如，搖桿式用戶接口)的調(diào)光控制的照明系統(tǒng)400的電路圖。照明系統(tǒng)400包括控制器420、過零檢測器(Z⑶)430、DC電壓供應(yīng) 440、TRIAC 擊發(fā)電路 450 和 TRIAC 460。
[0013]圖4實際上經(jīng)由虛線圖示了兩種不同的可選布置:第一布置，其中調(diào)光電路被連接到AC市電的線電壓、負載130和中性線；和第二布置，其中調(diào)光電路被連接在AC市電線電壓和負載130之間并且中性線不被連接到調(diào)光電路。在第一種情況下，Z⑶430和DC電壓供應(yīng)440被連接到AC市電線電壓和中性線，并且接收AC市電線電壓(V(input))和中性線(接地)之間的電壓差。在第二種情況下，Z⑶430和DC電壓供應(yīng)440被連接到AC市電線電壓和負載430，并且接收AC市電線電壓(V(input))和負載電壓(V(1ad))之間的電壓差。
[0014]在操作中，ZCD檢測AC市電線電壓的過零并且向控制器420輸出指示過零的時間的過零信號。DC供應(yīng)440接收AC市電線電壓并且提供DC電壓(例如，5VDC)用于控制器420的操作。用戶可以壓下?lián)u桿式用戶接口 410的搖桿以指示用戶想要增加或者降低由負載130輸出的光的量。響應(yīng)于用戶在任一方向上壓下?lián)u桿，用戶接口 410向控制器420提供調(diào)光輸入控制信號。響應(yīng)于此，并且考慮到響應(yīng)于經(jīng)由用戶接口 410接收到的先前的輸入的當前光輸出水平，控制器420確定由用戶與用戶接口 410的交互所指示的光或者調(diào)光水平，并且確定關(guān)于AC市電線電壓的過零時間的對應(yīng)的時間或者相位以將電壓V(1ad)切到負載130，從而提供期望的光或者調(diào)光水平。控制器420向TRIAC擊發(fā)電路450輸出調(diào)光控制信號，該控制信號確定TRIAC擊發(fā)電路450觸發(fā)TRIAC 460導(dǎo)通的時間，由此設(shè)置當V(1ad)向負載130提供功率時AC市電線電壓(V(input))的每半個相位中的時間。
[0015]然而，照明系統(tǒng)400的調(diào)光電路具有一些缺點。如上文所指出，調(diào)光電路稍微復(fù)雜并且比基于電位計的調(diào)光電路更加昂貴。此外，當AC市電線電壓上有很多噪聲時，或者當AC市電線電壓的頻率漂移時，則由ZCD 430檢測到的過零時間可能是不準確的并且可能隨循環(huán)變化，這使得控制器420很難或者不可能正確地控制切相調(diào)光，而不具有一些不期望的依賴于時間的光變化量或者閃爍。另外，在調(diào)光電路被連接在AC市電線電壓和負載之間并且中性線不被連接到調(diào)光電路的情況下，過零信號不是穩(wěn)定的并且高度依賴于負載特性，例如在接通/關(guān)斷轉(zhuǎn)換期間，等等。
[0016]因此，將期望的是為不具有限定最小和/或最