本申請(qǐng)要求2014年7月16日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?4/332,931的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)一般地涉及電子裝置的領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于保持與照明系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的調(diào)光器的期望行為的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

許多電子系統(tǒng)包括諸如與調(diào)光器連接的開(kāi)關(guān)功率轉(zhuǎn)換器或變壓器的電路。接口電路根據(jù)由調(diào)光器設(shè)置的調(diào)光電平向負(fù)載傳送功率。例如，在照明系統(tǒng)中，調(diào)光器向照明系統(tǒng)提供輸入信號(hào)。輸入信號(hào)表示調(diào)光電平，其使得照明系統(tǒng)調(diào)整傳送到燈的功率并且因此根據(jù)調(diào)光電平來(lái)增加或減少燈的亮度。存在許多不同類型的調(diào)光器。通常，調(diào)光器生成輸出信號(hào)，其中交流(“AC”)輸入信號(hào)的一部分被移除或歸零。例如，一些基于模擬的調(diào)光器利用用于交流的三極管(“雙向三端晶閘管”)設(shè)備來(lái)調(diào)制交流電源電壓的每個(gè)周期的相位角。對(duì)電源電壓的相角的這種調(diào)制通常也被稱為對(duì)電源電壓進(jìn)行“切相”。對(duì)電源電壓進(jìn)行切相減小對(duì)諸如照明系統(tǒng)的負(fù)載供應(yīng)的平均功率，并且從而控制對(duì)負(fù)載提供的能量。

特定類型的基于雙向三端晶閘管的切相調(diào)光器被稱為前沿調(diào)光器。前沿調(diào)光器從AC周期的開(kāi)始進(jìn)行切相，使得在切相角期間，調(diào)光器“關(guān)斷”并且不向其負(fù)載供應(yīng)輸出電壓，并且然后在切相角之后“接通”，并且將切相輸入信號(hào)傳遞到其負(fù)載。為了確保適當(dāng)操作，負(fù)載必須向前沿調(diào)光器提供負(fù)載電流，該負(fù)載電流足以保持浪涌電流高于用于斷開(kāi)雙向三端晶閘管所需要的電流。由于調(diào)光器提供的電壓的突然增加由和調(diào)光器中存在的電容器，必須提供的電流通常顯著高于雙向三端晶閘管導(dǎo)通所需的穩(wěn)態(tài)電流。此外，在穩(wěn)態(tài)操作中，負(fù)載必須向調(diào)光器提供負(fù)載電流以保持高于防止雙向三端晶閘管的過(guò)早斷開(kāi)所需要的被稱為“保持電流”的另一閾值。

圖1描繪了包括基于雙向三端晶閘管的前沿調(diào)光器102和燈142的照明系統(tǒng)100。圖2描繪了與照明系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的示例性電壓和電流圖。參考圖1和圖2，照明系統(tǒng)100從電壓源104接收AC電源電壓V_SUPPLY。電源電壓V_SUPPLY例如是在美國(guó)的標(biāo)稱60Hz/110V線電壓或在歐洲的標(biāo)稱50Hz/220V線電壓。雙向三端晶閘管106用作電壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)，并且雙向三端晶閘管106的柵極端子108控制在第一端子110和第二端子112之間的電流流動(dòng)。柵極端子108上的柵極電壓V_G高于觸發(fā)閾值電壓值V_F將導(dǎo)致雙向三端晶閘管106導(dǎo)通，進(jìn)而使得電容器121的短路并且允許電流流過(guò)雙向三端晶閘管106和調(diào)光器102以生成輸出電流i_DIM。

假設(shè)燈142的電阻性負(fù)載，調(diào)光器輸出電壓V_{Φ_DIM}在各個(gè)時(shí)間t₀和t₂從半周期202和204中的每一個(gè)的開(kāi)始為零伏，直至柵極電壓V_G達(dá)到觸發(fā)閾值電壓值V_F。調(diào)光器輸出電壓V_{Φ_DIM}表示調(diào)光器102的輸出電壓。在定時(shí)器時(shí)段t_OFF期間，調(diào)光器102斬波或切割電源電壓V_SUPPLY，使得調(diào)光器輸出電壓V_{Φ_DIM}在時(shí)間段t_OFF期間保持處于零伏。在時(shí)間t₁，柵極電壓V_G達(dá)到觸發(fā)閾值V_F，并且雙向三端晶閘管106開(kāi)始導(dǎo)通。一旦雙向三端晶閘管106導(dǎo)通，在時(shí)間段t_ON期間調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}跟蹤電源電壓V_SUPPLY。

一旦雙向三端晶閘管元件106導(dǎo)通，從雙向三端晶閘管元件106汲取的電流i_DIM必須超過(guò)附接電流i_ATT，以便于維持通過(guò)雙向三端晶閘管106的浪涌電流高于斷開(kāi)雙向三端晶閘管106所需的閾值電流。此外，一旦雙向三端晶閘管106導(dǎo)通，只要電流i_DIM保持高于保持電流值i_HC，雙向三端晶閘管106就繼續(xù)傳導(dǎo)電流i_DIM，而不論柵極電壓V_G的值如何。附接電流值i_ATT和保持電流值i_HC是雙向三端晶閘管106的物理特性的函數(shù)。一旦電流i_DIM下降到低于保持電流值i_HC，即，i_DIM<i_HC，雙向三端晶閘管106關(guān)斷(即，停止導(dǎo)通)，直至柵極電壓V_G再次達(dá)到觸發(fā)閾值V_F。在許多傳統(tǒng)應(yīng)用中，保持電流值i_HC通常足夠低，使得理想地，電流i_DIM在電源電壓V_SUPPLY在時(shí)間t₂時(shí)的半周期202的結(jié)束附近接近零伏時(shí)下降到低于保持電流值i_HC。

與并聯(lián)連接的電阻器116和電容器118串聯(lián)的可變電阻器114形成定時(shí)電路115，用于控制柵極電壓V_G達(dá)到觸發(fā)閾值V_F的時(shí)間t₁。增加可變電阻器114的電阻增加時(shí)間t_OFF，并且減小可變電阻器114的電阻減小時(shí)間t_OFF?？勺冸娮杵?14的電阻值有效地設(shè)置燈142的調(diào)光值。雙向三端晶閘管119提供進(jìn)入雙向三端晶閘管106的柵極端子108的電流流動(dòng)。調(diào)光器102還包括用于平滑調(diào)光器輸出電壓V_{Φ_DIM}的電感器扼流器120。如本領(lǐng)域中已知的，電感器扼流器是被專門(mén)設(shè)計(jì)用于阻斷電路中的較高頻率交流(AC)的無(wú)源二端子電子部件(例如，電感器)，同時(shí)允許較低頻率或直流電流通過(guò)?；陔p向三端晶閘管調(diào)光器102還包括跨雙向三端晶閘管106和電感器扼流圈120連接的電容器121以減少電磁干擾。

理想地，針對(duì)電源電壓V_SUPPLY的每個(gè)半周期，調(diào)制調(diào)光器輸出電壓V_{Φ_DIM}的相位角有效地在時(shí)間段t_OFF期間關(guān)閉燈142，并且在時(shí)間段t_ON期間接通。因此，理想地，調(diào)光器102根據(jù)調(diào)光器輸出電壓V_{Φ_DIM}來(lái)有效地控制供應(yīng)到燈142的平均能量。

在許多情況下，基于雙向三端晶閘管的調(diào)光器102充分地工作，例如當(dāng)燈142消耗相對(duì)大量的功率時(shí)，諸如白熾燈泡。然而，在調(diào)光器102加載有較低功率負(fù)載(例如，發(fā)光二極管或LED燈)的情況下，這種負(fù)載可以汲取少量的電流i_DIM，并且可能的是，電流i_DIM可能無(wú)法達(dá)到附接電流i_ATT，并且還有可能的是，電流i_DIM可能在電源電壓V_SUPPLY達(dá)到大約零伏之前過(guò)早地下降到低于保持電流值i_HC。如果電流i_DIM無(wú)法達(dá)到附接電流i_ATT，則調(diào)光器102可能過(guò)早地?cái)嚅_(kāi)并且可能不將輸入電壓V_SUPPLY的適當(dāng)部分傳遞到其輸出。如果電流i_DIM過(guò)早地下降到保持電流值i_HC以下，則調(diào)光器102過(guò)早地關(guān)閉，并且調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}將過(guò)早地下降到零。當(dāng)調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}過(guò)早地下降到零時(shí)，調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}不反映如由可變電阻器114的電阻值設(shè)置的預(yù)期調(diào)光值。例如，針對(duì)調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}206，當(dāng)電流i_DIM在明顯早于t₂的時(shí)間下降到低于保持電流值i_HC時(shí)，接通時(shí)間段t_ON在早于t₂的時(shí)間提前結(jié)束，而不是在時(shí)間t₂結(jié)束，從而減少傳送到負(fù)載的能量的量。因此，傳送到負(fù)載的能量將不匹配對(duì)應(yīng)于調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}的調(diào)光電平。此外，當(dāng)V_{Φ_DIM}過(guò)早地下降到零時(shí)，電荷可累積在電容器118和柵極108上，使得當(dāng)柵極電壓V_G在相同的半周期202或204期間超過(guò)觸發(fā)閾值V_F時(shí)雙向三端晶閘管106再次重新觸發(fā)，和/或使得雙向三端晶閘管106在隨后的半周期中由于這種累積電荷而被不正確地觸發(fā)。因此，雙向三端晶閘管106的過(guò)早斷開(kāi)可能導(dǎo)致調(diào)光器102的定時(shí)電路中的錯(cuò)誤及其操作中的不穩(wěn)定性。

另一具體類型的切相調(diào)光器被稱為后沿調(diào)光器。后沿調(diào)光器相位從AC周期的結(jié)束切割，使得在切相角期間，調(diào)光器“關(guān)斷”并且不向其負(fù)載供應(yīng)輸出電壓，而是在切相角之前“接通”，并且在理想情況下，將與其輸入電壓成比例的波形傳遞到其負(fù)載。

圖3描繪了包括后沿切相調(diào)光器302和燈342的照明系統(tǒng)300。圖4描繪了與照明系統(tǒng)300相關(guān)聯(lián)的示例性電壓和電流圖。參考圖3和圖4，照明系統(tǒng)300接收來(lái)自電壓源304的AC電源電壓V_SUPPLY。由電壓波形402指示的電源電壓V_SUPPLY例如是在美國(guó)的標(biāo)稱60Hz/110V線電壓或在歐洲的標(biāo)稱50Hz/220V線電壓。后沿調(diào)光器302對(duì)電源電壓V_SUPPLY的每個(gè)半周期的后沿(例如后沿402和404)進(jìn)行切相。因?yàn)殡娫措妷篤_SUPPLY的每個(gè)半周期是電源電壓V_SUPPLY的180度，所以后沿調(diào)光器302以大于0度并且小于180度的角度對(duì)電源電壓V_SUPPLY進(jìn)行切相。對(duì)燈342的切相輸入電壓V_{Φ_DIM}表示使得照明系統(tǒng)300調(diào)整傳送到燈342的功率的調(diào)光電平，并且因此根據(jù)調(diào)光電平來(lái)增加或減小燈342的亮度。

調(diào)光器302包括定時(shí)器控制器310，定時(shí)器控制器310生成調(diào)光器控制信號(hào)DCS以控制開(kāi)關(guān)312的占空比。針對(duì)調(diào)光器控制信號(hào)DCS的每個(gè)周期，開(kāi)關(guān)312的占空比是脈沖寬度(例如，時(shí)間t₁-t₀)除以調(diào)光器控制信號(hào)的時(shí)段(例如，時(shí)間t₃-t₀)。定時(shí)器控制器310將期望的調(diào)光電平轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)312的占空比。調(diào)光器控制信號(hào)DCS的占空比對(duì)于較低調(diào)光電平(即，針對(duì)燈342的較高亮度)而減小，并且對(duì)于較高調(diào)光電平而增加。在調(diào)光器控制信號(hào)DCS的脈沖(例如，脈沖406和脈沖408)期間，開(kāi)關(guān)312導(dǎo)通(即，“接通”)，并且調(diào)光器302進(jìn)入低電阻狀態(tài)。在調(diào)光器302的低電阻狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)312的電阻例如小于或等于10歐姆。在開(kāi)關(guān)312的低電阻狀態(tài)期間，切相輸入電壓V_{Φ_DIM}跟蹤輸入電源電壓V_SUPPLY，并且調(diào)光器302將調(diào)光器電流i_DIM傳遞到燈342。

當(dāng)定時(shí)器控制器310使得調(diào)光器控制信號(hào)406的脈沖結(jié)束時(shí)，調(diào)光器控制信號(hào)406關(guān)斷開(kāi)關(guān)312，這使得調(diào)光器302進(jìn)入高電阻狀態(tài)(即，關(guān)斷)。在調(diào)光器302的高電阻狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)312的電阻例如大于1千歐姆。調(diào)光器302包括電容器314，電容器314在定時(shí)器控制信號(hào)DCS的每個(gè)脈沖期間充電到電源電壓V_SUPPLY。在調(diào)光器302的高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)二者中，電容器314保持跨開(kāi)關(guān)312連接。當(dāng)開(kāi)關(guān)312斷開(kāi)并且調(diào)光器302進(jìn)入高電阻狀態(tài)時(shí)，跨電容器314的電壓V_C增加(例如，在時(shí)間t₁和t₂之間，在時(shí)間t₄和t₅之間)。增加速率是電容器314的電容量C和燈342的輸入阻抗的函數(shù)。如果燈342的有效輸入電阻足夠低，則其允許足夠高的值的調(diào)光器電流i_DIM以允許切相輸入電壓V_{Φ_DIM}在調(diào)光器控制信號(hào)DCS的下一脈沖之前衰減到過(guò)零點(diǎn)(例如，在時(shí)間t₂和t₅)。

在操作光源時(shí)用調(diào)光器對(duì)光源進(jìn)行調(diào)光節(jié)省能量，并且還允許用戶將光源的強(qiáng)度調(diào)整到期望的電平。然而，被設(shè)計(jì)用于與諸如白熾燈泡的電阻負(fù)載一起使用的常規(guī)調(diào)光器(諸如基于雙向三端晶閘管的前沿調(diào)光器和后沿調(diào)光器)通常在將原始相位調(diào)制信號(hào)供應(yīng)到諸如電子功率轉(zhuǎn)換器的無(wú)功負(fù)載時(shí)不能良好地執(zhí)行，如可以結(jié)合低功率燈使用的。因此，包括這種無(wú)功負(fù)載的照明系統(tǒng)通常必須包括用于處理調(diào)光器和照明系統(tǒng)的其他部件的無(wú)功能量，以便于實(shí)現(xiàn)在調(diào)光器和負(fù)載之間的兼容性，使得調(diào)光器以穩(wěn)定的方式操作的電路。圖5和圖6描繪了采用已知方法來(lái)處理這種無(wú)功能量的照明系統(tǒng)。

在圖5的照明系統(tǒng)500中，調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}由功率轉(zhuǎn)換器522轉(zhuǎn)換為輸出電壓V_OUT，以便于根據(jù)調(diào)光器502的調(diào)光器控制設(shè)置(例如，相位角)向燈542提供期望的能量輸出。附加無(wú)源能量、與提供附接電流相關(guān)聯(lián)的附接能量或照明系統(tǒng)500中存在的其他能量可以在集成到燈組件的耗散電路552中被耗散，因此生成熱量，燈組件容納燈542。在一些照明系統(tǒng)(例如，耦合到230V電源的那些)中，要耗散到耗散電路552的能量的量可能是顯著的，對(duì)功率轉(zhuǎn)換器522的熱設(shè)計(jì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

在圖6的照明系統(tǒng)600中，調(diào)光器電壓V_{Φ_DIM}由功率轉(zhuǎn)換器622轉(zhuǎn)換為輸出電壓V_OUT，以便于根據(jù)調(diào)光器602的調(diào)光器控制設(shè)置(例如，相位角)向燈642提供期望的能量輸出。此外，附加無(wú)功能量、與提供附接電流相關(guān)聯(lián)的附接能量或存在于照明系統(tǒng)600中的其他能量也可以被分配到燈642，以便于耗散無(wú)功能量、附接能量或其他能量。同時(shí)圖6中所描繪的方法是可能具有優(yōu)于圖5中的方法的優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計(jì)選擇，因?yàn)閳D6的方法傳遞將耗散到燈642的能量，以便于避免能量在內(nèi)部耗散到燈部件。然而，這種方法可能限制照明系統(tǒng)600的調(diào)光范圍。例如，圖6中描繪的方法可以允許燈642最小被調(diào)光到其最大輸出電平的25％，并且因此可能是不期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)的教導(dǎo)，可以減少或消除與保持照明系統(tǒng)中的調(diào)光器的期望行為相關(guān)聯(lián)的特定缺點(diǎn)和問(wèn)題。

根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，一種裝置可以包括用于控制從燈組件的輸入到燈組件的負(fù)載的能量的傳遞的控制電路?？刂齐娐房梢员慌渲脼閺臒艚M件的輸入上的輸入信號(hào)確定電氣耦合到輸入的調(diào)光器的控制設(shè)置，將第一量的能量從輸入傳遞到負(fù)載以使得負(fù)載根據(jù)控制設(shè)置生成在燈組件外部的光，其中控制設(shè)置指示要傳遞到負(fù)載的能量的用戶期望量，并且將第二量的能量從輸入傳遞到第二負(fù)載，以使得第二負(fù)載將第二量的能量耗散到燈組件外部，其中第二量的能量包括存在于輸入信號(hào)中除了第一量的能量之外的能量。

根據(jù)本公開(kāi)的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可以包括用于控制從燈組件的輸入到燈組件的負(fù)載的能量的傳遞的控制電路?？刂齐娐房梢员慌渲脼閺臒艚M件的輸入上的輸入信號(hào)確定電氣耦合到輸入的調(diào)光器的控制設(shè)置，將第一量的能量從輸入傳遞到負(fù)載，以使得負(fù)載根據(jù)控制設(shè)置生成在燈組件外部的光，其中控制設(shè)置指示要傳遞到負(fù)載的能量的用戶期望量，并且將第二量的能量從輸入傳遞到燈組件內(nèi)的電壓調(diào)節(jié)器，其中，電壓調(diào)節(jié)器被配置為將電能供應(yīng)到存在于燈組件中的設(shè)備，并且第二量的能量包括存在于輸入信號(hào)中除了第一量的能量之外的能量。

根據(jù)本公開(kāi)的這些和其他實(shí)施例，一種用于控制從燈組件的輸入到燈組件的負(fù)載的能量的傳遞的方法可以包括：從燈組件的輸入上的輸入信號(hào)確定電氣耦合到輸入的調(diào)光器的控制設(shè)置，將第一量的能量從輸入傳遞到負(fù)載以使得負(fù)載根據(jù)控制設(shè)置生成在燈組件外部的光，其中控制設(shè)置指示要傳遞到負(fù)載的能量的用戶期望量，并且將第二量的能量從輸入傳遞到第二負(fù)載，以使得第二負(fù)載將第二量的能量耗散到燈組件外部，其中第二量的能量包括存在于輸入信號(hào)中除了第一量的能量之外的能量。

根據(jù)本公開(kāi)的這些和其他實(shí)施例，一種用于控制從燈組件的輸入到燈組件的負(fù)載的能量的傳遞的方法可以包括：從燈組件的輸入上的輸入信號(hào)確定電氣耦合到輸入的調(diào)光器的控制設(shè)置，將第一量的能量從輸入傳遞到負(fù)載以使得負(fù)載根據(jù)控制設(shè)置生成在燈組件外部的光，其中控制設(shè)置指示要傳遞到負(fù)載的能量的用戶期望量，并且將第二量的能量從輸入傳遞到燈組件內(nèi)的電壓調(diào)節(jié)器，其中，電壓調(diào)節(jié)器被配置為將電能供應(yīng)到存在于燈組件中的設(shè)備，并且第二量的能量包括存在于輸入信號(hào)中除了第一量的能量之外的能量。

根據(jù)本文包括的附圖、描述和權(quán)利要求，本公開(kāi)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。實(shí)施例的目的和優(yōu)點(diǎn)將至少通過(guò)權(quán)利要求中具體指出的元件、特征和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和達(dá)成。

應(yīng)當(dāng)理解，前述一般描述和以下詳細(xì)描述二者是示例和解釋性的，并且不限制本公開(kāi)中所闡述的權(quán)利要求。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖參考以下描述，可以獲得對(duì)本實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)的更完整的理解，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的特征，并且其中：

圖1示出了如本領(lǐng)域中已知的包括基于雙向三端晶閘管的前沿調(diào)光器的照明系統(tǒng)；

圖2示出了如本領(lǐng)域已知的與圖1所示的照明系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的示例性電壓和電流圖；

圖3示出了如本領(lǐng)域已知的包括切相后沿調(diào)光器的照明系統(tǒng)；

圖4示出了如本領(lǐng)域已知的與如圖3所示的照明系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的示例性電壓和電流圖；

圖5示出了如本領(lǐng)域已知的包括用于耗散照明系統(tǒng)的無(wú)功能量的電路的照明系統(tǒng)；

圖6示出了如本領(lǐng)域已知的包括用以耗散照明系統(tǒng)的無(wú)功能量的電路的另一照明系統(tǒng)；

圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的示例性照明系統(tǒng)，該示例性照明系統(tǒng)包括用于提供在低功率燈和照明系統(tǒng)的其他元件之間的兼容性的控制電路；

圖8A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有帶有用于控制輔燈的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的控制電路的示例性燈組件；

圖8B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路的示例性燈組件，該控制電路具有用于控制如圖8A的輔燈的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器以及對(duì)圖8A的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的替代實(shí)施例。

圖9示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有用于控制輔燈的自主阻斷振蕩器的控制電路的示例性燈組件；

圖10A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有將能量從電磁干擾濾波器轉(zhuǎn)向到輔燈的控制電路的示例性燈組件；

圖10B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有將能量從電磁干擾濾波器轉(zhuǎn)向到輔燈的控制電路的另一示例性燈組件；

圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有將能量從功率轉(zhuǎn)換器的電感器轉(zhuǎn)向到輔燈的控制電路的示例性燈組件；

圖12示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的示例性燈組件，該示例性燈組件具有類似于圖11的控制電路的控制電路但包括將能量傳送到電壓調(diào)節(jié)器；

圖13示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路的示例性燈組件，該控制電路使用電感器的反激沖程(stroke)將能量從功率轉(zhuǎn)換器的電感器轉(zhuǎn)向輔燈；

圖14示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路的示例性燈組件，該控制電路使用電感器的正沖程將能量從功率轉(zhuǎn)換器的電感器轉(zhuǎn)向輔燈；

圖15示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路的示例性燈組件，該控制電路具有用于控制輔燈的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，其中降壓-升壓轉(zhuǎn)換器利用電磁干擾濾波器的電感器；

圖16A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路的示例性燈組件，該控制電路具有用于使用反激拓?fù)淇刂频妮o燈的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，其中降壓-升壓轉(zhuǎn)換器利用電磁干擾濾波器的電感器；以及

圖16B示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路的另一示例性燈組件，該控制電路具有用于使用反激拓?fù)淇刂戚o燈的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，其中降壓-升壓轉(zhuǎn)換器利用電磁干擾濾波器的電感器；以及

圖17示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的包括用于提供低功率燈與照明系統(tǒng)的其他元件之間的兼容性的控制電路的另一示例照明系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的示例性照明系統(tǒng)700,包括用于提供在低功率燈742和照明系統(tǒng)700的其他元件之間的兼容性的控制電路712。如圖7所示，照明系統(tǒng)700可以包括電壓源704、調(diào)光器702和燈組件732。電壓源704可以生成電源電壓V_SUPPLY，例如在美國(guó)的標(biāo)稱60Hz/110V線電壓或在歐洲標(biāo)稱50Hz/220V線電壓。

調(diào)光器702可以包括用于生成針對(duì)照明系統(tǒng)700的其他元件的調(diào)光信號(hào)v_{Φ_DIM}的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置，調(diào)光信號(hào)表示使得照明系統(tǒng)700調(diào)整傳送到燈的功率的調(diào)光電平，并且因此，根據(jù)調(diào)光電平來(lái)增加或減少燈742的亮度。因此，調(diào)光器702可以包括與圖1所示的類似或相同的前沿調(diào)光器、與圖3所示的類似的后沿調(diào)光器或任何其他適當(dāng)?shù)恼{(diào)光器。

燈組件732可以包括用于通過(guò)燈742將在其輸入處接收的電能的全部或一部分轉(zhuǎn)換為光能的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置。另外，燈組件732可以包括用于提供在調(diào)光器702和燈742之間的兼容性的電路。在一些實(shí)施例中，燈組件732可以包括多面反射器形狀因子(例如，MR16形狀因子)。如圖7所示，燈組件732可以包括整流器734、電磁干擾(EMI)濾波器736、功率轉(zhuǎn)換器722、主燈742、輔燈752和控制電路712。

整流器734可以包括本領(lǐng)域已知的用于將整個(gè)交流電壓調(diào)光信號(hào)v_{Φ_DIM}轉(zhuǎn)換為僅具有一個(gè)極性的整流電壓信號(hào)v_REC的任何適當(dāng)?shù)碾姎饣螂娮釉O(shè)備。

EMI濾波器736可以包括本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)?shù)碾姎饣螂娮釉O(shè)備，其用于過(guò)濾或抑制可能沖擊燈組件732并存在于整流電壓信號(hào)v_REC中，由此生成濾波整流電壓v_{REC_F}的電磁干擾。

功率轉(zhuǎn)換器722可以包括配置為將輸入電壓(例如，v_{REC_F})轉(zhuǎn)換為不同的輸出電壓(例如，v_OUT)的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置，其中轉(zhuǎn)換基于控制信號(hào)(例如，從控制電路712通信的脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào))。因此，功率轉(zhuǎn)換器722可以包括升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器、升壓-降壓轉(zhuǎn)換器、另一適當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn)換器或其任何組合。

主燈742可以包括用于將電能轉(zhuǎn)換為光能(例如，功率轉(zhuǎn)換器722)的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置。在一些實(shí)施例中，主燈742可以包括LED燈。

類似地，輔燈752可以包括用于將電能(例如，由調(diào)光器702傳送的)轉(zhuǎn)換成光能的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置。在一些實(shí)施例中，輔燈752可以包括LED燈。在一些實(shí)施例中，輔燈752可以具有比主燈742顯著更低的功率效率(例如，具有至少二分之一的功率效率)。在這些和其他實(shí)施例中，主燈742可以被適配為主要生成白光，而輔燈752可以被適配為生成在約670納米至約710納米的波長(zhǎng)范圍中的琥珀色光。

控制電路712可以包括配置為如本公開(kāi)其他位置更詳細(xì)描述的從燈組件的輸入上的輸入信號(hào)(例如，調(diào)光信號(hào)v_{Φ_DIM}或其導(dǎo)數(shù)，諸如整流電壓信號(hào)v_REC或經(jīng)濾波的整流電壓v_{REC_F})確定調(diào)光器702的控制設(shè)置(例如，相位角)的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置。這種控制設(shè)置可以指示要傳遞到主燈742的能量的用戶期望量?？刂齐娐?12還可以被配置為將第一量的能量從輸入傳遞到主燈742，以使得主燈742根據(jù)控制設(shè)置生成燈組件732外部的光?？刂齐娐?12可以進(jìn)一步被配置為將第二量的能量從輸入傳遞到輔燈752，以使得第二負(fù)載將第二量的能量耗散到燈組件732外部，其中第二量的能量包括存在于輸入信號(hào)中不同于第一量的的能量的能量。傳遞到輔燈752的第二量的能量可以包括與調(diào)光器702相關(guān)聯(lián)的無(wú)功能量(例如，入射以確保在調(diào)光器702和燈742之間的兼容性的無(wú)功能量)、與EMI濾波器736相關(guān)聯(lián)的無(wú)功能量、和/或在照明系統(tǒng)700中存在的其他無(wú)功能量。

通過(guò)將無(wú)功能量轉(zhuǎn)向輔燈752，與傳統(tǒng)的調(diào)光器兼容性方法相比，照明系統(tǒng)700可以具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)槟芰客ㄟ^(guò)輔燈752輸出到燈組件732外部，而不是如許多現(xiàn)有技術(shù)方法的情況那樣在內(nèi)部耗散，所以可以減少或消除在提供燈組件732的熱管理和冷卻中的挑戰(zhàn)。

作為另一示例，燈組件732可以被配置為使得輔燈752不生成光，除非燈組件732被耦合到調(diào)光器。因此，燈組件的規(guī)格可以簡(jiǎn)單地通過(guò)添加輔燈752而不需要改變。

作為另一示例，本文描述的方法和系統(tǒng)可以相對(duì)于傳統(tǒng)方法增加有效調(diào)光范圍。在輔燈752的效率被選擇為顯著低于主燈742的效率的實(shí)施例中，與無(wú)功能量被引導(dǎo)到主負(fù)載的方法(如圖6所示)相比，輔燈752的有效光輸出可以增加有效調(diào)光范圍負(fù)載。

作為又一示例，本文描述的方法和系統(tǒng)可以不嘗試混合顏色以獲得光強(qiáng)度相對(duì)于控制設(shè)置的任何特定目標(biāo)。替代地，在相位角減小時(shí)，對(duì)主燈742的功率成比例地減小，但是照明系統(tǒng)700中的無(wú)功能量可能沒(méi)有減少。然而，因?yàn)闊o(wú)功能量被引導(dǎo)到輔燈752，在一些實(shí)施例中，輔燈752具有比主燈742更低的色溫，所以由燈組件732輸出的光可以在更低的調(diào)光器相位角處獲得美觀的更暖的顏色。

作為另一示例，與傳統(tǒng)方法相比，本文描述的方法和系統(tǒng)可以具有相對(duì)較低的成本和/或占用更少的物理體積。在傳統(tǒng)方法中，用于耗散無(wú)功能量的耗散元件通常體積大，并且需要大量空間。

控制電路712可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)，以便于執(zhí)行本公開(kāi)中描述的控制電路的功能。控制電路的示例性實(shí)現(xiàn)在圖8-16中闡述并且在下面進(jìn)行描述。

圖8A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712A的示例性燈組件732A，該控制電路712A具有用于控制輔燈752的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器802A。在該實(shí)現(xiàn)中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制804可以激活和去激活開(kāi)關(guān)806，以便于當(dāng)開(kāi)關(guān)806激活時(shí)對(duì)電感器808充電，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)806不激活時(shí)使電感器808對(duì)輔燈752放電。當(dāng)控制電路712A確定照明系統(tǒng)700的無(wú)功能量被引導(dǎo)到輔燈752時(shí)，控制電路712A可以接合降壓-升壓轉(zhuǎn)換器802A。圖8B示出了圖8A中的實(shí)現(xiàn)的替代實(shí)現(xiàn)，其中降壓-升壓轉(zhuǎn)換器802B具有不同的拓?fù)?。在該?shí)現(xiàn)中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制804可以激活和去激活開(kāi)關(guān)806。當(dāng)開(kāi)關(guān)806被激活時(shí)，電流流過(guò)兩個(gè)繞組電感器810的繞組812，因此在繞組814中存儲(chǔ)電荷。當(dāng)開(kāi)關(guān)806被去激活時(shí)，繞組814可以經(jīng)由橋式整流器816向輔燈752放電。

圖9示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的示例性燈組件732B，其具有實(shí)現(xiàn)用于控制輔燈752的自主阻斷振蕩器的控制電路712B。在操作中，當(dāng)阻斷振蕩器經(jīng)由信號(hào)啟用(ENABLE)被啟用時(shí)，電流可以流過(guò)電阻器902以偏置晶體管904。這可以進(jìn)而使得電流流過(guò)電感器906的繞組908，并且還可以使得電流通過(guò)雙繞組電感器906的繞組910，其可以正向偏置二極管912，允許電容器914將電荷轉(zhuǎn)儲(chǔ)到晶體管904的基極。通過(guò)電感器906的繞組908的電流可以由其電感支配，并且可以上升，直到電阻器916上的電壓限制電感器906的繞組910的驅(qū)動(dòng)能力。在這一點(diǎn)上，晶體管904可以限制流過(guò)電感器906的繞組908的電流，并且電感器906的繞組908可以用電壓對(duì)電流的改變進(jìn)行響應(yīng)。電感器906的繞組910可以如下適應(yīng)，并且提供從晶體管904的基極通過(guò)電阻器918的電流路徑。由于電流的突然減小而導(dǎo)致的跨電感器906的繞組908的電壓的反轉(zhuǎn)可以正向偏置二極管920，將電流傳遞到輔燈752中。當(dāng)存儲(chǔ)在電感器906中的能量被耗盡到進(jìn)入輔燈752的電流時(shí)，電感器906的繞組可以開(kāi)始振蕩，導(dǎo)致晶體管904再次導(dǎo)通。此時(shí)，通過(guò)電感器906的繞組908的電流可以增加，開(kāi)始用于自主阻斷振蕩器的新的開(kāi)關(guān)周期。

圖10A示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712C的示例性燈組件732C，控制電路712C將能量從EMI濾波器736轉(zhuǎn)向到輔燈752。在該實(shí)施例中，電感器1002可以包括具有繞組1004和1006的雙繞組電感器。在后沿調(diào)光器中，調(diào)光器觸發(fā)和后沿放電可以引起通過(guò)電感器1002的繞組1004的電流中的大的變化率。該大的電荷進(jìn)而可以在電感器1002的繞組1006上感應(yīng)電壓，從而將能量引導(dǎo)到輔燈752。圖10B示出了控制電路712C的替代實(shí)現(xiàn)，其中橋式整流器1010被耦合在繞組1006和輔燈752之間，而不是單二極管整流器，如圖10A所示。在一些替代實(shí)施例中，控制電路712C可以包括與實(shí)現(xiàn)阻斷振蕩器的控制電路712B類似的電路，而不是如圖10A和圖10B所示地實(shí)現(xiàn)。

圖11示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712D的示例性燈組件732D，該控制電路712D將能量從功率轉(zhuǎn)換器722的雙繞組電感器1102轉(zhuǎn)向到輔燈752。在該實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)控制電路712D確定能量將被傳遞到輔燈752時(shí)，控制電路可以啟用開(kāi)關(guān)1108。當(dāng)開(kāi)關(guān)1110被啟用時(shí)，電感器1102的繞組1104可以被充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)1110被禁用時(shí)，電感器1102中的能量可以基于繞組之間的反射電壓的比率在繞組1104和1106之間分離。

圖12示出了具有類似于圖11的控制電路712D的控制電路712E的示例性燈組件732E，其中來(lái)自電感器1102的繞組1106的能量也被傳送到電壓調(diào)節(jié)器1202。這種電壓調(diào)節(jié)器1202可以用于生成燈組件732E內(nèi)的偏置電壓。

圖13示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712F的示例性燈組件732F，控制電路712F使用電感器1302的反激沖程將能量從功率轉(zhuǎn)換器722的電感器1302轉(zhuǎn)向到輔燈752。在該實(shí)現(xiàn)中，電感器1302的正沖程可以用于在電感器1302的繞組1306中生成偏置電壓，并且如果開(kāi)關(guān)1308被啟用，則反激沖程可以將功率從繞組1306傳送到輔燈752。當(dāng)開(kāi)關(guān)1310被啟用時(shí)，電感器1302的繞組1304和1306可以被充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)1310被禁用時(shí)，繞組1304可以向主燈742放電，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)1308被啟用而開(kāi)關(guān)1310被禁用時(shí)，繞組1304可以向輔燈752放電。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)1310被禁用時(shí)，繞組1306可以向電壓調(diào)節(jié)器1312放電，以便于重新生成燈組件732F內(nèi)的電壓。使用類似于繞組1306的輔助繞組的這種電壓重新生成在現(xiàn)有的燈組件中通常是常見(jiàn)的，并且因此，利用這種輔助繞組1306來(lái)向輔燈752提供能量可以降低設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性。

圖14示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712G的示例性燈組件732G，控制電路712G使用電感器1402的正沖程來(lái)將能量從功率轉(zhuǎn)換器722的電感器1402轉(zhuǎn)向到輔燈752。在該實(shí)現(xiàn)中，電感器1402的反激沖程可以用于在電感器1402的繞組1406中生成偏置電壓，并且如果開(kāi)關(guān)1408被啟用，則正沖程可以從繞組1406向輔燈752傳送功率。當(dāng)開(kāi)關(guān)1410被啟用時(shí)，電感器1402的繞組1404和1406可以被充電，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)1408被啟用時(shí)，繞組1406可以向輔燈752放電。當(dāng)開(kāi)關(guān)1410被禁用時(shí)，繞組1404可以向主燈742放電。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)1410被禁用時(shí)，繞組1406可以向電壓調(diào)節(jié)器1412放電，以便于在燈組件732G內(nèi)重新生成電壓。再次，如圖13所示，使用類似于繞組1406的輔助繞組的這種電壓重新生成在現(xiàn)有的燈組件中通常是常見(jiàn)的，并且因此，利用這種輔助繞組1406向輔燈752提供能量可以降低設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性。

圖15示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712H的示例性燈組件732H，該控制電路712H利用EMI濾波器736的電感器1502以便于實(shí)現(xiàn)用于控制輔燈752的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。在操作中，當(dāng)開(kāi)關(guān)1504被啟用時(shí)，電感器1502可以被充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)1504被禁用時(shí)，電感器1502將能量傳送到輔燈752。由電感器1502和控制電路712H形成的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器可以僅在需要處理無(wú)功調(diào)光器能量、調(diào)光器附接能量或其他能量時(shí)變?yōu)閱⒂玫?，這將在整流電壓v_REC超過(guò)濾波整流電壓v_{REC_F}時(shí)發(fā)生。

圖16A示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的具有控制電路712I的示例性燈組件732I，控制電路712I利用EMI濾波器736的電感器1602，以便于實(shí)現(xiàn)用于控制輔燈752的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。示例性燈組件732I與燈組件732H的燈組件相同，除了燈組件732I利用反激拓?fù)?。?dāng)PWM信號(hào)有效(例如，高)時(shí)，能量被存儲(chǔ)在電感器1602中。當(dāng)PWM信號(hào)無(wú)效(例如，低)時(shí)，電感器將能量放電到輔負(fù)載752。圖16B示出了控制電路712I的替代實(shí)現(xiàn)，其中橋式整流器1610被耦合在雙繞組電感器1602的繞組和輔燈752之間，而不是如圖16A所示的單個(gè)二極管整流器。

圖17示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的包括用于提供在低功率燈742和照明系統(tǒng)1700的其他元件之間的兼容性的控制電路712的示例性照明系統(tǒng)1700。除了用電壓調(diào)節(jié)器1752替換輔燈752，并且將無(wú)線電收發(fā)器1754添加到照明系統(tǒng)1700之外，圖17與圖7相同。在一些實(shí)施例中，作為輔燈752的補(bǔ)充或替代，調(diào)光器702、EMI濾波器736和/照明系統(tǒng)1700的其他部件的無(wú)功能量可以被傳送到電壓調(diào)節(jié)器1752。在這樣的實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)器1752可以被配置為向存在于燈組件732中的設(shè)備供應(yīng)電能。在一些這樣的實(shí)施例中，對(duì)其供應(yīng)這種電能的這種設(shè)備可以包括用于向和/或從燈組件732傳送信號(hào)的無(wú)線電收發(fā)器。

如本文使用的，當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)元件被稱為彼此“耦合”時(shí)，這種術(shù)語(yǔ)指示這樣的兩個(gè)或更多元件在通過(guò)或不通過(guò)中間元件的情況下處于電子連通中，不論是間接還是直接連接的。

本公開(kāi)包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的對(duì)本文中的示例性實(shí)施例的所有改變、替換、變化、更改和修改。類似地，在適當(dāng)?shù)那闆r下，所附權(quán)利要求包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的對(duì)本文中的示例性實(shí)施例的所有改變、替換、變化、更改和修改。此外，所附權(quán)利要求中對(duì)被適配為、布置為、能夠、配置為、支持、可操作為或操作為執(zhí)行特定功能的裝置或系統(tǒng)或者裝置或系統(tǒng)的部件包括該裝置、系統(tǒng)或部件，不論其或該特定功能是否被激活、開(kāi)啟或解鎖，只要該設(shè)備、系統(tǒng)或部件被如此適配、布置、能夠、配置、支持、可操作或操作。

本文所述的所有示例和條件語(yǔ)言旨在用于教學(xué)目的以幫助讀者理解本發(fā)明人為促進(jìn)本領(lǐng)域而貢獻(xiàn)的公開(kāi)和概念，并且被解釋為不限于這些具體引用的示例和條件。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開(kāi)的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改變、替換和更改。