专利名称：正弦波调光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种正弦波调光装置，尤指一种利用调整开关切换周期与飞轮效应来调整正弦波电压，进而达到调光效果的调光装置。
背景技术：
一般用于灯具上的调光装置，大多采用栅流晶体相位控制方式，利用闸流晶体本身优越的特性及条件，以相位控制的方法去改变导电角的大小，以达到控制灯光亮度的目的。此种方式因闸流晶体属于半永久性组件，故障率低，甚至于可以不必更换，故目前仍被广泛使用。
参见图1，为现有调相式调光装置电路示意图。参见图2，为现有输出电压Vout波形，现有调相式调光装置电路由闸流晶体(硅控整流器(SCR)/三极交流开关(TRIAC))组成的调光器电路1′控制加于负载2两端输出电压Vout的导电角3。在图2中，调光器电路1′可以调整控制输出电压Vout的导电角3，进而达到调光的效果。
然而，现有调相式调光装置电路控制不连续的、变形的输出电压Vout来提供负载用电，这会使得负载的功因(Power Fector；PF)下降，无法将输入的交流电AC 110V做有效的使用，从而导致能源的浪费。同时，调相式调光装置电路控制输出非正弦波而产生噪声。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提出一种正弦波调光装置，藉由调整开关切换周期、利用其飞轮效应，将输入的正弦电压按所需要的发光亮度，调整输出正弦波电压以提供给灯具使用，进而达到调光功效。
本发明是一种正弦波调光装置，其受控于一微处理器，调整一正弦波电压，提供给一发光单元使用，包括有一储能单元，其连接于所述发光单元；一正半周切换单元，其连接于所述储能单元，受控于所述微处理器，并于所述正弦波电压的正半周期间进行切换动作；一负半周切换单元，其连接于所述储能单元，受控于所述微处理器，并于所述正弦波电压的负半周期间进行切换动作；一正半周飞轮单元，其连接于所述储能单元和所述发光单元，受控于所述微处理器，在所述正弦波电压的正半周期间导通；及一负半周飞轮单元，其连接于所述储能单元和所述发光单元，受控于所述微处理器，在所述正弦波电压的负半周期间导通。
所述的正弦波调光装置，进一步还包括有一滤波单元，其连接于所述发光单元。
上述的正弦波调光装置中，所述滤波单元为一电容器。
所述的正弦波调光装置中，所述储能单元为一电感器。
所述的正弦波调光装置中，所述正半周切换单元由一正半周整流二极管连接一正半周切换开关组成。
所述的正弦波调光装置中，所述正半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)。
所述的正弦波调光装置中，所述负半周切换单元由一负半周整流二极管连接一负半周切换开关组成。
所述的正弦波调光装置中，所述负半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)。
所述的正弦波调光装置中，所述正半周飞轮单元为一硅控整流器(SCR)。
所述的正弦波调光装置中，所述负半周飞轮单元为一硅控整流器(SCR)。
本发明提供了另一种正弦波调光装置，受控于一微处理器，将一正弦波电压调整输出给一发光单元使用，包括有一电感器，其连接于所述发光单元；一第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，其包括一控制极、一集电极及一发射极，所述控制极连接于所述微处理器，所述发射极连接于所述电感器的一端；一正半周整流二极管，具有一正极与一负极，所述负极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的所述集电极，所述正极接收所述正弦波电压；一第一硅控整流器，其包括一正极、一负极及一触发极，所述第一硅控整流器的正极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的集电极，负极连接于所述发光单元，所述触发极连接于所述微处理器；一第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，其包括一控制极、一集电极及一发射极，所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的控制极连接于所述微处理器，所述集电极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的发射极；一负半周整流二极管，具有一正极与一负极，所述负半周整流二极管的正极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的发射极，所述负极接收所述正弦波电压；及一第二硅控整流器，其包括一正极、一负极及一触发极，所述第二硅控整流器的负极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的发射极，正极连接于所述发光单元，所述触发极连接于所述微处理器。
上述的正弦波调光装置进一步包括有一电容器，其连接于所述发光单元。
由于本发明输出到灯具的电压波形为正弦波，其与输入正弦电压仅为振幅大小的差异。因此，使用本发明正弦波调光装置来调整灯具的发光，可得到较高功因PF，而将能源做有效的使用。
图1为现有调相式调光装置电路示意图；图2为现有调相式调光装置电路输出电压Vout波形；图3为本发明较佳实施例的电路方块示意图；图4为本发明较佳实施例电路示意图；图5为本发明所使用的控制波形示意图；图6A到图6B为本发明于正半周的正弦波电压下的电路动作示意图；
图6C到图6D为本发明于负半周的正弦波电压下的电路动作示意图。
图号说明现有调光器电路1′负载2导电角3本发明正弦波调光装置1滤波单元11微处理器12储能单元13正半周切换单元14发光单元15负半周切换单元16正半周飞轮单元17负半周飞轮单元18正弦波电压AC第一绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q1电感器L顺向二极管D3正半周整流二极管D1第一硅控整流器SCR1发光单元Load第二绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q2顺向二极管D4负半周整流二极管D2第二硅控整流器SCR2电容器CoPWM控制信号B1、B2
触发信号G1、G具体实施方式
请参考图3，为本发明较佳实施例电路方块示意图。本发明正弦波调光装置1，受控于一微处理器12，将一正弦波电压AC调整输出给一发光单元15使用，包括有一储能单元13，其连接于所述发光单元15；一正半周切换单元14，其连接于所述储能单元13，受控于所述微处理器12，并于所述正弦波电压AC的正半周期间进行切换动作；一负半周切换单元16，其连接于所述储能单元13，受控于所述微处理器12，并于所述正弦波电压AC的负半周期间进行切换动作；一正半周飞轮单元17，其与所述储能单元13和所述发光单元15连接，受控于所述微处理器12，在所述正弦波电压的正半周期间导通；及一负半周飞轮单元18，其与所储能单元13和所述发光单元15连接，受控于所述微处理器12，在所述正弦波电压的负半周期间导通。
本发明正弦波调光装置1进一步包括有一滤波单元11，其连接于所述发光单元15。在上面叙述中，所述滤波单元11为一电容器；所述储能单元13为一电感器；所述正半周切换单元14由一正半周整流二极管连接一正半周切换开关组成；所述正半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)；所述负半周切换单元由一负半周整流二极管连接一负半周切换开关组成；所述负半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)；所述正半周飞轮单元为一硅控整流器(SCR)；所述负半周飞轮单元为一硅控整流器(SCR)。
请结合图3，参考图4，图4为本发明较佳实施例电路示意图。正弦波调光装置1包括有一电感器L，其连接于所述发光单元Load；一具有一控制极G、一集电极C及一发射极E的第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1，其控制端G连接于所述微处理器12，所述发射极E连接于所述电感器L的一端；第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1中还包括一顺向二极管D3，其连接于集电极C与发射极E之间。一具有一正极与一负极的正半周整流二极管D1，其负极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1的集电极C，其正极接收所述正弦波电压AC；一具有一正极、一负极及一触发极的第一硅控整流器SCR1，其正极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1的集电极C，其负极连接于所述发光单元Load，其触发极连接于所述微处理器12；一具有一控制极G、一集电极C及一发射极E的第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2，其控制极G连接于所述微处理器12，其集电极C连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1的发射极E；第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2中还包括一顺向二极管D4，其连接于集电极C与发射极E之间；一具有一正极与一负极的负半周整流二极管D2，其正极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2的发射极E，其负极接收所述正弦波电压AC；一具有一正极、一负极及一触发极的第二硅控整流器SCR2，其负极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2的发射极E，其正极连接于所述发光单元Load，其触发极连接于所述微处理器12；一电容器Co连接于所述发光单元Load，作为滤波使用，以提供正弦的输出电压给该发光单元Load。
配合图4，请参考图5，图5为本发明所使用的较佳实施例电路控制波形示意图。在图5中，本发明所使用的控制波形由图3中所示的微处理器12所提供。微处理器12取得正弦波电压AC的零交越信号(zero-crossing)，并依照一调光信号，调整输出一PWM控制信号B1、B2的责任周期(duty-cycle)与触发信号G1、G2。通过调整PWM控制信号B1、B2责任周期(duty-cycle)的大小与触发信号G1、G2的产生，可以调整从电容器Co到该发光单元Load上的正弦输出电压Cay，以达到调光效果。
配合图4与图5，请参考图6A到图6B，所述图6A到图6B为本发明于正半周的正弦波电压下的电路动作示意图。当正弦波电源电压AC处于正半周时(即时间T1-T2)，在此阶段中，微处理器12输出PWM控制信号B1给第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1，输出触发信号控制第二硅控整流器SCR2，使其导通。在时间T1-T10，PWM控制信号B1控制第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1导通，此时，正弦波电压AC的正半周即经由正半周整流二极管D1、第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1、电感器L到电容器Co与发光单元Load形成回路，如图6A所示。在时间T10-T11，PWM控制信号B1控制第一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q1截止，此时储存于电感器L中的能量会经由电容器Co与发光单元Load、第二硅控整流器SCR2及顺向二极管D4形成回路，如图6B所示。
配合图4与图5，请参考图6C到图6D，图6C到图6D为本发明于负半周的正弦波电压下的电路动作示意图。当正弦波电压AC处于负半周时(即时间T2-T3)，在此阶段中，微处理器12输出PWM控制信号B2给第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2，输出触发信号G1控制第一硅控整流器SCR1，使其导通。在时间T2-T20，PWM控制信号B2控制第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2导通，此时，正弦波电压AC的负半周即经由负半周整流二极管D2、第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2、电感器L到电容器Co与发光单元Load形成回路，如图6C所示。在时间T20-T21，PWM控制信号B2控制第二绝缘栅双极性晶体管(IGBT)Q2截止，此时储存于电感器L中的能量会经由电容器Co与发光单元Load、第一硅控整流器SCR1及顺向二极管D3形成回路，如图6D所示。
请再参考图5，微处理器12依照一调光信号，调整输出PWM控制信号B1、B2的责任周期(duty-cycle)与触发信号G1、G2。利用PWM控制信号B1、B2责任周期(duty-cycle)大小的调整与触发信号G1、G2的产生，可以调整电容器Co上给该发光单元Load的正弦输出电压Cav，以决定输出功率的高低，从而达到调光效果。
综上所述，本发明提供的一种正弦波调光装置，藉由调整开关的切换周期与利用硅控整流器(SCR)的飞轮效应，将一输入正弦电压按着所需要的发光亮度，调整输出正弦波电压提供给灯具使用，进而达到调光功效。由于本发明输出到灯具的电压波形为正弦波，其与输入正弦电压仅为振幅大小的差异。因此，使用本发明正弦波调光装置来调整灯具的发光，可得到较高功因PF，有效利用能源。如此，本发明可以改善现有调相式调光装置因为提供不连续且变形的输出电压Vout给负载使用，所导致负载功因PF下降，能源浪费的缺点。
以上所述，仅为本发明一最佳具体实施例的详细说明与图式，但本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求的申请专利范围为准，凡符合本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉所述技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本专利申请的范围中。
权利要求
1.一种正弦波调光装置，其受控于一微处理器，将一正弦波电压调整输出给一发光单元使用，其特征在于，包括一储能单元，其连接于所述发光单元；一正半周切换单元，其连接于所述储能单元，受控于所述微处理器，并于所述正弦波电压的正半周期间进行切换动作；一负半周切换单元，其连接于所述储能单元，受控于所述微处理器，并于所述正弦波电压的负半周期间进行切换动作；一正半周飞轮单元，其连接于所述储能单元和所述发光单元，受控于所述微处理器，在所述正弦波电压的正半周期间导通；及一负半周飞轮单元，其连接于所述储能单元和所述发光单元，受控于所述微处理器，在所述正弦波电压的负半周期间导通。
2.根据权利要求1所述的正弦波调光装置，其特征在于，进一步包括有一滤波单元，其连接于所述发光单元。
3.根据权利要求2所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述滤波单元为一电容器。
4.根据权利要求1所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述储能单元为一电感器。
5.根据权利要求1所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述正半周切换单元由一正半周整流二极管连接一正半周切换开关组成。
6.根据权利要求5所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述正半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管。
7.根据权利要求1所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述负半周切换单元由一负半周整流二极管连接一负半周切换开关组成。
8.根据权利要求7所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述负半周切换开关为一绝缘栅双极性晶体管。
9.根据权利要求1所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述正半周飞轮单元为一硅控整流器。
10.根据权利要求1所述的正弦波调光装置，其特征在于，所述负半周飞轮单元为一硅控整流器。
11.一种正弦波调光装置，受控于一微处理器，将一正弦波电压调整输出给一发光单元使用，其特征在于，包括有一电感器，其连接于所述发光单元；一第一绝缘栅双极性晶体管，其包括一控制极、一集电极及一发射极，所述控制极连接于所述微处理器，所述发射极连接于所述电感器的一端；一正半周整流二极管，具有一正极与一负极，所述负极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管的所述集电极，所述正极接收所述正弦波电压；一第一硅控整流器，其包括一正极、一负极及一触发极，所述第一硅控整流器的正极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管的集电极，负极连接于所述发光单元，所述触发极连接于所述微处理器；一第二绝缘栅双极性晶体管，其包括一控制极、一集电极及一发射极，所述第二绝缘栅双极性晶体管的控制极连接于所述微处理器，所述集电极连接于所述第一绝缘栅双极性晶体管的发射极；一负半周整流二极管，具有一正极与一负极，所述负半周整流二极管的正极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管的发射极，所述负极接收所述正弦波电压；及一第二硅控整流器，其包括一正极、一负极及一触发极，所述第二硅控整流器的负极连接于所述第二绝缘栅双极性晶体管的发射极，正极连接于所述发光单元，所述触发极连接于所述微处理器。
12.根据权利要求11所述的正弦波调光装置，其特征在于，进一步包括有一电容器，其连接于所述发光单元。
全文摘要
一种正弦波调光装置，包括储能单元，其连接于发光单元；正半周切换单元，其连接于所述储能单元，受控于一微处理器，并于所述正弦波电压的正半周期间进行切换动作；负半周切换单元，其连接于所述储能单元，受控于所述微处理器，并于所述正弦波电压的负半周期间进行切换动作；正半周飞轮单元，其连接于所述储能单元和所述发光单元，受控于所述微处理器，在所述正弦波电压的正半周期间导通；及负半周飞轮单元连接于所述储能单元与所述发光单元，受控于所述微处理器，在所述正弦波电压的负半周期间导通。本发明调整开关的切换周期和利用其飞轮效应，将一输入正弦电压按所需要的发光亮度，调整输出正弦波电压提供给灯具使用，进而达到调光功效。
文档编号H05B41/36GK1960590SQ20051011761
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者徐锟柏 申请人:咏真实业股份有限公司