[发明专利]用于基于最大和最小调光器设置来调整固态照明负载的光输出范围的方法和装置

说明书

技术领域

本发明通常地涉及固态照明灯具的控制。更具体地，这里公开的各种发明方法和装置涉及调整固态照明系统的光输出范围以补偿不同调光器的调光范围。

背景技术

数字照明技术或者固态照明技术、即基于半导体光源如发光二极管(LED)的照射赋予一种对传统荧光、高强度放电(HID)和白炽灯的可行替代。LED的功能优点和益处包括高能量转换和光学效率、耐用性、更低操作成本以及许多其它优点和益处。LED技术的近来发展已经提供在许多应用中实现多种照明效果的高效和稳健全谱照明源。

例如，如在第6,016,038和6,211,626号美国专利中详细讨论的那样，体现这些源的一些灯具以照明模块为特征，该照明模块包括能够产生白光和/或不同颜色如红色、绿色和蓝色的光的一个或者多个LED以及用于独立控制LED的输出以便生成多种颜色和变色照明效果的控制器或者处理器。LED技术包括线路电压供电的发光体、比如可从Philips Color Kinetics获得的ESSENTIALWHITE系列。这些发光体可以使用后沿调光器技术、比如用于120VAC线路电压(或者输入市电电压)的电气低电压(ELV)型调光器来可调。

许多照明应用利用调光器。常规调光器与白炽(灯泡和卤素)灯一起良好工作。然而，与其它类型的电子灯出现问题，这些电子灯包括紧凑荧光灯(CFL)、使用电子变压器的低电压卤素灯和固态照明(SSL)灯、比如LED和OLED。具体而言，可以使用与在输入具有功率因子校正(PFC)电路的负载一起充分工作的特殊调光器、比如ELV型调光器或者电阻-电容(RC)调光器对使用电子变压器的低电压卤素灯调光。

常规调光器通常对输入市电电压信号的每个波形的部分斩波并且向照明灯具传递波形的其余部分。前沿或者前向相位调光器对电压信号波形的前沿斩波。后沿或者反向相位调光器对电压信号波形的后沿斩波。电子负载(比如LED驱动器)通常与后沿调光器一起工作更好。

与对相位切割调光器产生的斩波正弦波自然地响应而无误差的白炽灯和其它电阻照明设备不同，LED和其它固态照明负载可能在放置于这样的相位斩波调光器上时引起大量问题、比如低端漏接、三端双向可控硅开关元件误激发、最小负载问题、高端闪烁和光输出的大阶跃。

此外，调光范围(即在调光器的最大相位角与最小相位角之间的范围)可以根据各种因素、比如调光器型号和/或类型随着调光器变化而不同。例如，在常规调光器之中，调光器输出的并且在功率转换器的输入所见的均方根(RMS)电压可以在最小调光器设置(对应于最小调光器相位角和最低光输出水平)的全未斩波市电的约45％至约20％之间变化而在最大调光器设置(对应于最大调光器相位角和最高光输出水平)的全未斩波市电的约75％至约95％之间变化。这些差异根据调光器造成各种调光水平和调光范围。

图1A和图1B描绘功率转换器从分别在最小调光器设置的不同类型的调光器(调光器A和调光器B)处接收的整流输入市电电压的代表性的载波波形。如图1A和图1B中所示，调光器A在其最小调光器设置的相位角大于调光器B在其最小调光器设置的相位角。例如，调光器A可以是6615-POW调光器而调光器B可以是DVELV-303P调光器，二者可从Leviton Manufacturing Co.获得，在该情况下，调光器A将仅下调光至约17％，而调光器B将下调光至约6％。每个调光器的相位角对应于“接通时间”，该接通时间是整流输入市电电压的每个斩波信号波形为非零的时间量。接通时间可以例如由相应调光器的电子开关为“接通”(即让电流能够流向功率转换器)的时间量确定。参照图1A和图1B，调光器A的接通时间Ton_a大于调光器B的接通时间Ton_b。

因而，调光器A向功率转换器的输入提供比调光器B更大的RMS电压，从而在调光器A设置于其最低调光器设置时比在调光器B设置于其最低调光器设置时造成来自固态照明负载的更多光输出。由于人眼对光强度的响应的非线性性质，两个最低调光器设置强度之差将是巨大的。类似的情形存在于调光器A和调光器B的最大调光器设置情况中

发明内容

本公开内容涉及用于确定最小调光器相位角和最大调光器相位角，并且基于最大调光器相位角和最小调光器相位角来调整向固态照明负载的功率输出以响应于最大和最小调光器相位角来控制固态照明负载的光输出量的方法和设备。