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线上检测发光负载的临界 电压的时间 相位方法及其相关电路

阅读：1017发布：2020-08-08

专利汇可以提供线上检测发光负载的临界电压的时间相位方法及其相关电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种基于微控制器电路与软件码以自动线上检测发光负载的临界电压对应在每一个交流半周的时间相位。此自动检测能力使照明装置的调光电路能够由自动测得的发光负载的临界电压的时间相位建立调光工作范围。照明装置可以操作于不同种类的发光负载以履行由最大功率输出的0％至100％的全调光范围。因此，调光电路得以解决由于不同种类之发光负载的不同临界电压对于照明装置与使用者实施调光时所造成的困难。基于简单的软件基础，此设计盖便可以延伸至两阶安全照明的照明管理，而不用使用复杂的电路。，下面是线上检测发光负载的临界电压的时间相位方法及其相关电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种线上检测方法，其特征在于，检测连接一交流电源的一发光负载的临界电压的一时间相位，该方法包括：
利用一具有程序码的一微控制器履行的一搜寻演算，在每一个交流半周利用迭代计算以逐渐逼近与辨识该发光负载的临界电压的该时间相位；
一硬件设置，耦接该发光负载，产生一状态信号以指示该发光负载的电性导通/截止状态；以及
该微控制器，控制该发光负载的一导通相角，且因应该硬件设置的该状态信号而执行程序码以履行该搜寻演算；
其中，该微控制器依次产生具有一时间延迟的一触发信号，该时间延迟在每一个交流半周的交流电压的跨零点起计，其中在产生该触发信号时，该硬件设置产生该状态信号至该微控制器以指示该发光负载的电性导通状态或电性截止状态，其中该微控制器处理来自该硬件设置的该状态信号，且据此执行程序码以履行该搜寻演算，其中该微控制器产生具有该时间延迟的该触发信号，使得该触发信号的该时间延迟由该搜寻演算所调整，该搜寻演算随着该状态信号以迭代方式得到该发光负载在每一个交流半周的临界电压的该时间相位或时间位置；
其中，该搜寻演算为一递增架构或下边界-上边界架构的一迭代程序；其中，在该递增架构的该迭代程序中，当该发光负载由截止状态改变至导通状态的转态时，该迭代程序停止；其中，在该下边界-上边界架构的该迭代程序中，当一下边界与一上边界的差异是在一个预设值之内时，该迭代程序停止。
2.根据权利要求1所述的线上检测方法，其中该搜寻演算为该递增架构的该迭代程序，以产生具有由相位时间增量的一预设量开始的该时间延迟的该触发信号，然后在每一个交流半周逐步增加该时间延迟；其中在一迭代循环中当具有该时间延迟的该触发信号被产生，且若该状态信号指示该发光负载为电性截止状态，该搜寻演算将相位时间增量的该预设量加至该时间延迟以更新该触发信号的该时间延迟，然后继续该迭代程序的下一循环以产生另一个具有更新后的该时间延迟的该触发信号；其中在该迭代循环，当该触发信号被产生，且若该状态信号指示该发光负载为电性导通状态，该搜寻演算结束该迭代程序并且推断最新的该时间延迟是该发光负载的临界电压的该时间相位。
3.根据权利要求2所述的线上检测方法，其中该触发信号的该时间延迟具有初始为T/N的相位时间增量的该预设量，其中T是交流半周时间，N是整数，然后在每一个交流半周中该时间延迟依据该状态信号而逐步增加，使得该时间延迟是表示为n(T/N)，其中n是迭代的序数，n＝1,2,3…。
4.根据权利要求第1所述的线上检测方法，其中该搜寻演算为该下边界-上边界架构的该迭代程序以产生介于该下边界与该上边界的该时间延迟的该触发信号；其中在一迭代循环中当具有该时间延迟的该触发信号被产生，且若该状态信号指示该发光负载为电性截止状态，该搜寻演算以该触发信号的该时间延迟更新该下边界且保持该上边界不变，然后继续该迭代程序的下一循环以产生具有介于更新后的该下边界与不变的该上边界之间的该时间延迟的该触发信号；其中在该迭代循环，当该触发信号被产生，且若该状态信号指示该发光负载为电性导通状态，该搜寻演算保持该下边界不改变，且以该触发信号的该时间延迟更新该上边界，然后继续该迭代程序的下一循环以产生具有介于不变该下边界与更新后的该上边界之间的该时间延迟的该触发信号；其中该搜寻演算通过该上边界与该下边界所限缩的区域的预设的最小范围进行收敛确认以结束该迭代程序，且推断最新的该上边界为该发光负载的临界电压的该时间相位。
5.根据权利要求第4所述的线上检测方法，其中在该迭代程序的第一循环，该下边界是设为零，且该上边界是设为T/2，其中T是交流半周时间。
6.根据权利要求第4所述的线上检测方法，其中在该迭代程序的每一循环，该触发信号的该时间延迟是由该下边界与该上边界的平均值计算得到。
7.一种调光电路，其特征在于，串联一发光负载与一交流电源，具有线上检测方法以检测发光负载的临界电压对应在交流半周的一时间相位，该调光电路包括：
一双向控制开关，串联该发光负载；
一跨零点检测器，用以由该交流电源产生一交流同步信号；
一微控制器，电性耦接该跨零点检测器，利用程序码产生具有一时间延迟(tD)的一触发信号以履行导通相角控制，该时间延迟(tD)在每一个交流半周由该交流电源的交流电压的跨零点起计，以触发该双向控制开关；
一外部控制单元，电性耦接该微控制器；以及
一发光负载检测器，连接该微控制器且耦接该发光负载，以产生一状态信号以指示该发光负载的电性导通/截止状态；
其中，当该调光电路由该交流电源启动时，该微控制器以程序码由该跨零点检测器获得该交流电源的该交流电压的该交流半周时间T，并且以程序码履行一搜寻演算，以检测连接调光电路的该发光负载的临界电压的该时间相位(tD0)，其中该微控制器以程序码产生具有该时间延迟的该触发信号，其中该触发信号的该时间延迟是，以迭代方式，由随着来自该发光负载检测器的该状态信号而履行的该搜寻演算所调整，以沿着每一个交流半周的时间轴逼近该时间相位(tD0)；其中该交流半周时间(T)与所检测的该临界电压的该时间相位(tD0)是用以建立一调光工作范围，该调光工作范围由该具有介于tD0与T-tD0的该时间延迟(tD)的该触发信号所定义；其中该调光电路以该调光工作范围履行调光，其中所述调光是由使用者操作的该外部控制单元所控制；
其中，该搜寻演算为一递增架构或下边界-上边界架构的一迭代程序；其中，在该递增架构的该迭代程序中，当该发光负载由截止状态改变至导通状态的转态时，该迭代程序停止；其中，在该下边界-上边界架构的该迭代程序中，当一下边界与一上边界的差异是在一个预设值之内时，该迭代程序停止。
8.根据权利要求第7所述的调光电路，其中使用者利用启动该外部控制单元以操作该调光电路，该微控制器在一自由运行模式以程序码履行调光，使得该触发信号的该时间延迟(tD)在该调光工作范围之内而进行变化，该时间延迟以tD0水平至低水平，反之亦然；其中一光强度是由操作该外部控制单元以在一需求光强度出现时停止该自由运行模式而被选定。
9.根据权利要求第7所述的调光电路，其中该外部控制单元是产生具有一零电平和一高电平的二位元信号送至该微控制器的一触控面板、一红外线感应器、一wi-fi信号接收器、一蓝牙信号接收器或一按键。
10.根据权利要求第7所述的调光电路，其中该发光负载检测器是一电流检测电路，包括与该发光负载、该双向控制开关以及该交流电源串联的一电阻。
11.根据权利要求第7所述的调光电路，其中该发光负载是一交流发光二极管模块、一可调光发光二极管灯、一旋入紧凑型萤光灯或一白炽灯。
12.根据权利要求第7所述的调光电路，其中该双向控制开关是一三端双向可控硅装置。
13.根据权利要求第7所述的调光电路，其中该外部控制单元是提供有旋钮或线性滑块的电位计。
14.一种两阶安全照明电路，其特征在于，串联一发光负载与一交流电源，具有线上检测方法以线上检测发光负载的临界电压的时间相位，该两阶安全照明电路包括：
一调光电路包括：
一双向控制开关，串联该发光负载；
一跨零点检测器，用以由该交流电源产生一交流同步信号；
一微控制器，电性耦接该跨零点检测器，利用程序码产生具有一时间延迟(tD)的一触发信号以履行导通相角控制，该时间延迟(tD)在每一个交流半周由该交流电源的交流电压的跨零点起计，以触发该双向控制开关；
一外部控制单元，电性耦接该微控制器；以及
一发光负载检测器，连接该微控制器且耦接该发光负载，以产生一状态信号以指示该发光负载的电性导通/截止状态；以及
一行动感测器，电性耦接该调光电路，检测侵扰；
其中，该微控制器配合该发光负载检测器以程序码履行一搜寻演算线上自动获得该交流半周时间T与该发光负载的临界电压的该时间相位tD0；
其中，该交流半周时间T与该临界电压的时间相位的资讯是用于建立用于导通相角控制的一工作范围；
其中，该微控制器以程序码产生具有一第一时间延迟的一第一触发信号以触发该双向控制开关而控制该发光负载产生具有一第一阶光强度的一气氛光，且当该行动感测器检测到侵扰时该微控制器以程序码产生具有一第二时间延迟的一第二触发信号以触发该双向控制开关而控制该发光负载产生具有一第二阶光强度的一警示光，其中该第一时间延迟与该第二时间延迟是在由该交流电源供电给该两阶安全照明电路时被初始建立的tD0与T-tD0之间的范围内；
其中，该搜寻演算为一递增架构或下边界-上边界架构的一迭代程序；其中，在该递增架构的该迭代程序中，当该发光负载由截止状态改变至导通状态的转态时，该迭代程序停止；其中，在该下边界-上边界架构的该迭代程序中，当一下边界与一上边界的差异是在一个预设值之内时，该迭代程序停止。
15.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，还包括：
一光感应器，电性耦接该调光电路，在黄昏致能该调光电路的操作，且在黎明禁能该调光电路的操作，其中该两阶安全照明电路在黄昏被该光感应器启动且持续整夜的时间，且该两阶安全照明电路在黎明被该光感应器关闭。
16.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，其中该第一阶光强度是一低水平强度，且该第二阶光强度是一高水平强度。
17.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，其中该发光负载的该第一阶光强度是由使用者操作的该外部控制单元所启动而可调；其中该微控制器以程序码在一自由运行模式履行光强度调整，使得该第一触发信号的该第一时间延迟tD1是在一第一范围之内而进行变化，该第一范围以T/2其中该第一阶光强度是由操作该外部控制单元以在一需求第一阶光强度出现时停止该自由运行模式而被选定。
18.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，其中该发光负载的该第二阶光强度是由使用者操作的该外部控制单元所启动而可调；其中该微控制器以程序码在一自由运行模式履行光强度调整，使得该第二触发信号的该第二时间延迟tD2是在一第二范围之内而进行变化，该第二范围以tD019.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，其中该外部控制单元是产生具有一零电平和一高电平的二位元信号送至该微控制器的一触控面板、一红外线感应器、一wi-fi信号接收器、一蓝牙信号接收器或一按键。
20.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，其中该发光负载是一可调光发光二极管灯。
21.根据权利要求第14所述的两阶安全照明电路，其中该第一阶光强度是由使用者操作的该外部控制单元调整，其中调整该第一阶光强度是被该微控制器配合该外部控制单元以程序码履行为两个工作模式，该两模式是
(1)一手动调整模式，以选择在0％至50％光强度范围的该第一阶光强度；以及(2)一自由运行模式，用于在该两阶安全照明电路启动且该微控制器辨识预设的低阶光强度数据失败时，在一预设的启动短时间内允许选择介于0％至50％光强度的该第一阶光强度；其中若在该自由运行模式的时间内没有选择，则该微控制器以程序码自动履行预程序阶光强度以作为预设，且当检测到侵扰时该两阶安全照明灯暂时性地切换至具有
100％光强度的该第二阶光强度。
22.根据权利要求第21所述的两阶安全照明电路，其中该外部控制单元是一墙壁开关，该墙壁开关是被提供以串联至该交流电源与该两阶安全照明电路，该墙壁开关通过暂时性关闭与回复而操作以调整该第一阶光强度。
23.一种与电源开关及通用调光器整合的智慧型开关，其特征在于，该智慧型开关具有线上检测方法以检测连接一交流电源的一发光负载的临界电压的一时间相位，该智慧型开关包括：
一微控制器，具有程序码，以该程序码履行一搜寻演算；以及
一外部控制单元，耦接至该微控制器，由使用者操作以产生至少两型可被该微控制器识别的信息携带信号；
其中，该第一型信息携带信号指示该微控制器履行打开/关闭切换功能以打开/关闭该发光负载；其中该第二型信息携带信号指示该微控制器于打开该发光负载时，该微控制器以程序码配合一硬件设置立即检测所电性连接的该发光负载的临界电压的时间相位并且据此建立可与所连接的该发光负载匹配的一可调光范围，其中该第二型信息携带信号更指示该微控制器履行调光功能以变化该发光负载的发光强度由零或者一个预设水平强度到全功率发光；
其中，该搜寻演算为一递增架构或下边界-上边界架构的一迭代程序；其中，在该递增架构的该迭代程序中，当该发光负载由截止状态改变至导通状态的转态时，该迭代程序停止；其中，在该下边界-上边界架构的该迭代程序中，当一下边界与一上边界的差异是在一个预设值之内时，该迭代程序停止。
24.根据权利要求第23所述的一种与电源开关及通用调光器整合的智慧型开关，该外部控制单元经由使用者的作动关闭发光负载时复产生一第三型信息携带信号，指示该微控制器履行延时关灯控制以瞬时关闭发光负载的发光，或者瞬时降低发光负载的发光强度再恢复为全功率光强度并且持续一段预先设定的时间后关灯。
25.根据权利要求第24所述的一种与电源开关及通用调光器整合的智慧型开关，其中该外部控制单元包括：
一按钮经由使用者的作动分别产生该第一型信息携带信号，或该第二型信息携带信号，或该第三型信息携带信号以履行发光负载的打开/关闭切换，或调光，或延时关灯之控制；
一时间设定装置由使用者操作以预先设定该延时关灯的时间；以及
一发光二极管显示器以分别显示打开/关闭及调光的状态。

说明书全文

线上检测发光负载的临界电压的时间 相位方法及其相关电路

技术领域

[0001] 本发明有关于自动检测发光负载的电性临界导通与其应用。

背景技术

[0002] 一般装设在户外或室内的可调光装置包括灯泡与一个调光电路。调光电路是用于控制电灯的发光强度，通常用于省电、营造美观的气氛或提供安全照明目的。通常，串联于交流灯泡与交流电源的调光器是一种导通相角控制电路，由三端双向可控硅(triac)装置与一触发手段所构成。在此领域的调光电路例如美国专利号5,598,066所公开的，其中模拟电路是用于实现两阶段安全照明灯。此模拟的调光器利用三端双向可控硅装置，其可以在交流电的正半周与负半周被双向触发为导通状态并持续一段时间。所述导通时间可被触发时间点管理，就是在此被视为交流半周的导通相角。在这种两阶安全照明灯，三端双向可控硅装置控制导通相角以调整流过灯泡的电流在每一个交流半周为长时间或短时间，以对应的让灯泡发光为高阶光强度或低阶光强度。一种基于导通相角控制的改进的模拟电路版本更由美国专利号6,225,748B1公开，其中利用三端双向可控硅装置控制的一个短暂导通时间可以在一个小范围内连续性地被改变，使得交流灯泡的低阶光强度为可调。

[0003] 每当使用者要尝试替换可调光装置的一个烧毁的交流灯泡时，共通的问题是他须要购买与先前使用完全相同的灯泡；否则，调光功能将无法表现良好，例如灯泡闪烁或灯泡亮度无法利用调光操作而均匀的改变。针对此使用不便的观点，一种可以对于不同灯泡能相同操作的通用调光器可能是能被高度欢迎的。在这方面的努力如美国专利号8,198,820B2，其公开一种调光电路皆可以用于白炽灯与萤光灯。此调光电路使用控制电路以自动检测是否白炽灯或萤光灯连接于此调光器，然后执行对应的调光工作。但并没有提到调光电路如何能处理不同品牌的萤光灯泡的临界电压不一样的情形。

[0004] 先前技术的调光器通常由模拟电路构成，如此可能造成系统结构复杂，且基于其硬件本质而缺乏弹性。美国专利号8,310,163B2公开一种数字式调光电路；此电路使用可程序化数字装置，例如微控制器，以控制三端双向可控硅装置的导通相角，以管理灯泡的照明强度。此型先前技术的特点是使用程序码以控制照明。所以，此电路架构是比模拟式的调光器的电路简单得多。再者，能够使用程序码定义的高准确度来达到发光控制。若需要额外的调光功能，它仅需要修改程序码使得电路硬件能够维持不变。

[0005] 图1A表示基于微控制器、利用导通相角控制原理工作的调光器的方块图。图1A的调光器1包括双向控制开关11、微控制器(MCU)12、跨零点检测器13与外部控制单元14。双向控制开关11较佳为三端双向可控硅。对于发光控制，交流灯泡或发光负载2是与双向控制开关11以及交流电源3串联。外部控制单元14是用以作为使用者和微控制器12之间的沟通接口。微控制器12与跨零点检测器13构成触发电路。依据使用者由外部控制单元14所传送的指示，触发电路在每一个交流半周产生一个触发信号以打开双向控制开关11，以控制每一个交流半周的导通相角或导通时间。对应于导通时间，通过双向控制开关11传送平均交流功率至发光负载2以产生正比于平均交流功率的光强度。

[0006] 随着灯泡科技的进步，调光器的设计可能遇到归因于依据新技术而制造的不同类型灯泡的不同特性的问题。在技术上，日常使用的灯泡是具有两个端点的交流电负载。图1B的(a)、(b)与(c)绘示对应于直接接到交流插座的三种非白炽灯，其中每一个都有端点电压V与电流I。(a)是旋入式紧凑型萤光灯。(b)是双端交流发光二极管(ACLED)模块，其具有两个以相反极性并联的发光二极管。(c)是旋入式发光二极管灯泡。图1B的(d)绘示旋入式发光二极管灯泡的内建电路。请参照图1B的(c)和(d)，一般而言旋入式发光二极管灯泡由全波整流器D1-D4与多个发光二极管所构成。这些发光二极管彼此串联接连接到全波整流器的输出埠b-b’。全波整流器的输入埠a-a’是直接接到交流电源或者通过降压支路(C1与R)连接到交流电源。电容C2与齐纳二极管 ZD用以维持施加到串联的发光二极管的一个准定电压。发光二极管如同一般的二极管，需要一个切入电压(cut-in voltage)以开始导通电流。可以推断基于如此的二极管特性，需要导通此串联的发光二极管的临界电压是正比于光二极管的数量。因此，可预期旋入式灯泡的端点电压V除非超过所述临界电压，否则串联的发光二极管是截止并且端点电流I是零。类似于临界电压所造成的电性导通的表现也可在萤光灯与交流发光二极管模块上得到，尽管它们具有不同的结构。

[0007] 请参照图2，图1B的三种灯泡都可以双端点的电性元件表示，包括其电性特性分别以图2的(a)及(b)表示。此电性元件有两个端点A与A’。当在这两个端点A与A’量测电压V与电流I时，此电性元件的电流I与电压V呈现非线性关系，如图2的(b)所示。在当端点电压V沿着电压轴逐渐变化且超出临界电压Vt时，端点电流I大幅的增加。相比之下，若端点电压是局限于 -Vt与Vt的区间，则终端电流I是几乎为零。如此代表交流发光负载具有可导通电流的非线性I-V曲线，且只有在交流电压是大于临界电压Vt时才导通发光；反之，此发光负载则完全被关闭。新一代的灯泡的临界电压Vt相当大，例如在交流发光二极管模块与旋入式发光二极管灯泡可能Vt>80V。作为对比，传统的白炽灯泡具有相对线性的I-V特性；其从电压大于零开始发光。

[0008] 请参照图3，图3显示详细考虑到图1A与图2的发光负载的调光操作。波形(a)代表交流电源3的正弦交流电压变化。波形(a)的交流电压具有振幅 Vm与半周时间T。为了方便说明，只考虑交流电压的正半周。沿着时间轴，第一跨零点是在t＝0，且第二跨零点是在t＝T。假设具有临界电压Vt的发光负载2是通过双向控制开关11连接于交流电源3，其对应于时间范围由t＝0 至t＝tD0之间内是维持截止，其中tD0＝(T/π)sin-1(Vt/Vm)，不论双向控制开关 11是否被触发。据此，t＝tD0是从第一跨零点开始到交流电压是等于临界电压 Vt时的时间点；在时间轴上定义的参数tD0是临界电压Vt的时间相位。换句话说，只有在时间从t＝tD0至t＝T-tD0之间的电压超过临界电压Vt具有足够的电压以维持发光负载2在导通状态。类似的描述可以等效的应用于交流电压的负半周。

[0009] 图3的波形(b)和(c)代表图1A的微控制器12所产生的两个不同的电压信号，用以触发且使双向控制开关11导通。波形(b)是与交流电压波形(a)同步的脉冲宽度调变(PWM)信号；脉冲宽度调变信号使用高电压在每一个交流半周打开双向控制开关11，使得其具有一个由交流电压的跨零点起计的时间延迟tD的前缘可被视为是打开双向控制开关11的触发时间点。双向控制开关11因此有一个以T-tD表示的导通时间，导通时间是可以利用改变每个交流半周的时间延迟tD而被控管的。

[0010] 因为如图1A所示的串联连接，发光负载2发光的条件是发光负载2与双向控制开关11同时导通电流。通过确认图3的波形(a)与(b)，对于发光负载2与双向控制开关11的导通，其具有共通的时间区间。这个时间区间使得脉冲宽度调变信号应该要在限定于tD0在本文中，发光负载的发光强度是可以在每一个交流半周通过改变微控制器电路所产生的脉冲宽度调变信号的时间延迟tD而被控管。

[0011] 从以上所述，发光负载的临界电压Vt对于产生脉冲宽度调变信号以同时打开发光负载与控制开关造成了限制。具有临界电压Vt的发光负载在每一个交流半周具有邻近于跨零点的两个非导通区。用于导通相角控制的脉冲宽度调变信号应该要考虑到此两个非导通区以在技术上维持其前缘是在交流电压的跨零点之后一个时间延迟tD：tD0水平，或在两个预设水平 (软启动/软结束)之间逐渐改变亮度，使得因为由不同的工厂制作的发光负载的种类或品牌不同而有不一样的临界电压，传统的调光器将无法成功工作。

[0012] 简言之，由发光负载的临界电压所造成的非导通区间是调光操作的关键。所以，被设计于控制特定品牌的发光负载的调光电路可能在控制其他品牌的发光负载时无法工作良好，因为临界电压或其他电性参数的改变。在调光器的设计上，工程师通常使用一个策略以确保三端双向可控硅装置可以在交流电压安全地超过临界电压时以一个时间相位被触发。一个足够的时间相位缓冲是被设计以适用于不同的灯泡的不同临界电压。然而，这种努力可能是站在限制调光能力范围的成本的基础上，例如，通常调光范围是全功率亮度的 50％至100％。尝试降低为全功率亮度的30％或更低的尝试，可能会造成无法工作或发光负载闪烁。

[0013] 另一个有关于调光装置的应用是，引入附加的功能使低阶发光亮度与高阶发光亮度为可调。两阶亮度管理被公开于美国专利号5,598,066，其限定于固定的低阶亮度，其中低阶亮度的气氛光是自动在黄昏被启动，且高阶亮度是在检测到行动侵入时被启用。所述低阶亮度是通常由调光器制造者实现接近50％的全功率亮度。然而，通常此情况的终端使用者是可以对充足的低阶亮度作最好的决定，以对应于他们的生活环境，以产生舒适的气氛与美观的夜间视野。对于低阶的50％亮度，安全警报功能、美观的夜间视野与节能的妥协都是无意义的。即使美国专利号6,225,748B1公开一种模拟电路以调整低阶光亮度，此过时的科技因为模拟电路的基本限制而不能精准定义调整范围。此模拟电路对于实现简单的功能也是相当累赘的。能提供调整低阶光亮度或高阶光亮度的一种进步的且与先前技术不同的电路解决方案是确实被需要的。

发明内容

[0014] 本发明实施例提供一种通用解决方案基于自动调整的基础以让调光管理适用于任何具有任何发光负载且以交流电为基础的照明装置。在此揭露的技术涉及使用具有软件程序码的微控制器电路，以线上检测照明装置所安装的发光负载的临界电压的时间相位，其中临界电压的时间相位是由交流电源的每一个交流半周的临界电压在时间轴上的时间位置所定义。利用成功检测发光负载的临界电压的时间相位，精确的可调光范围可以被建立，以确保平稳的调光工作而没有闪烁或无法执行的问题。此自动检测能力允许使用者选择任何的灯泡用于已安装的照明装置，不论是用于第一次使用或者替换需求都毫无限制。

[0015] 对于任何一个具有交流发光负载的照明装置造成调光功能失败的问题，不是归因于当消费者以来自不同制造商的另一种灯泡替换烧毁的灯泡时而造成临界电压的改变，就是归因为不同的电压振幅的交流电源，要不然就是因为没有能力精确的定位复杂的发光负载的临界电压的时间相位。若发光负载的临界电压的时间相位或时间位置可以线上方式被成功的辨认，则安全的导通区间可以在每一个交流半周被建立，且使得具有程序码的微控制器可以在此建立的时间范围内产生适合的具有跨零点时间延迟的触发信号，以实现全范围的调光。利用本发明的线上检测的能力，关于不确定性的临界电压所造成的调光失败的问题可以圆满的解决。

[0016] 本发明实施例提供一种线上检测发光负载的临界电压的时间相位的方法，使用在一调光器以成功的控制发光负载的亮度。调光器利用具有程序码的微控制器以产生在交流电压的每一个交流半周的时间范围内具有时间延迟的触发信号，以控制传送到发光负载的电功率。此软件方法是并入微控制器的程序码以检测发光负载的临界电压的时间相位，藉此建立在交流电压的每一个交流半周的时间的可靠的调光范围，以让调光器实施由0％至100％最大光强度的全范围调光。

[0017] 根据本发明一实施例，调光电路与交流电源及交流发光负载串联。此调光电路是配装于至少有微控制器与发光负载检测器的其他元件之中，以作为硬件设置，以检测发光负载，并以监控其电性导通/截止状态，其中微控制器分析从发光负载检测器接收到的信号的状态，且据此执行内嵌于主程序的搜寻子程序(subroutine)，以线上检测发光负载的临界电压的时间相位。此搜寻子程序实现一种搜寻演算，其中迭代计算是配合由发光负载检测器所接收到的状态信号而履行。本发明实施例介绍两个搜寻演算的例子，以演示趋近与辨识在交流电压的每一个交流半周中发光负载的临界电压在时间轴上的时间位置的机制；其一是区域限缩架构，另一是递增架构。

[0018] 所述区域限缩架构的迭代计算是被设计用以辨识在交流电压的每一交流半周在时间轴上介于一上边界与一下边界的区域中所隐藏的临界电压的时间相位或时间位置。所述上边界总是关于交流电压的瞬时大小大于交流发光负载的临界电压的时间位置，所述下边界总是关于交流电压的瞬时大小小于交流发光负载的临界电压的时间位置。此程序以介于零与T/2的时间的初始区域作为起始，零是对应于瞬时交流电压为零的时间点，T/2是对应于瞬时交流电压的振幅或是交流电压的最大强度(T是交流电源的半周期)。临界电压的时间位置是位于初始区域与通过迭代计算程序而更新的后续区域内的某一个位置。微控制器反复地产生一个具有时间延迟的跨零点时间延迟信号以形成一个较小的后续区域，此时间延迟位于目前区域的中点，其目前区域是利用替换目前区域的下边界或上边界的努力而缩短的。而要替换哪一个(上边界或下边界)是基于发光负载的反应为导通状态或截止状态而决定，发光负载为导通状态或截止状态是由从发光负载检测器接收到的状态信号而指示。若状态信号指示发光负载是在导通状态，其代表所应用的触发信号的暂时时间延迟是大于临界电压的时间相位。微控制器则以暂时时间延迟替换目前区域的上边界以形成一个更窄的新区域，且继续进行搜寻的下一轮。若状态信号指示发光负载是在截止状态，其代表触发信号的暂时时间延迟是小于发光负载的临界电压的时间相位。微控制器在此情况将以此暂时时间延迟替换目前区域的下边界以形成一个更窄的新区域，且继续进行下一轮的搜寻。利用迭代计算程序的执行，此总是包括由临界电压的时间位置所定义的时间相位的区域将会缩小，且此区域的长度(是由上边界减去下边界)将在数轮迭代计算后趋近于零。对于此涵盖区域，一个占据半周期数个百分比的最小的时间长度可以被呈现，使得当后续区域的时间长度落入此呈现的时间长度时，迭代计算的执行会被终止，且上边界将被辨识作为发光负载的临界电压的时间相位。

[0019] 此迭代计算的另一个搜寻演算是递增架构，其逐渐增加触发信号的时间延迟，以趋近于临界电压的时间相位的附近。当搜寻演算的程序码被执行，微控制器产生具有从一个非零递增值开始而逐渐增加的时间延迟的一系列的测试触发信号。当测试触发信号被启动，此发光负载检测器持续监视发光负载的导通/截止状态。发光负载检测器传送可被微控制器辨识的导通/截止状态信号。微控制器产生具有时间延迟的测试触发信号，且交替地确认由发光负载所传送的导通/截止状态信号。若状态信号象征发光负载的截止状态，第二次搜寻演算的程序码利用将目前的时间延迟增加一个预设的小增量以增加测试触发信号的时间延迟。程序码利用逐渐增加地更新时间延迟以继续此迭代程序，且交替地确认状态信号，直到状态信号象征发光负载的导通状态。在微控制器产生具有某时间延迟的一个最终触发信号时，其造成发光负载检测器传送状态信号以象征发光负载由截止状态改变至导通状态的转态，此迭代程序停止。此触发信号的时间延迟是由搜寻演算决定，以作为由交流电压的跨零时点起算至瞬时交流电压等于或些微大于发光负载的临界电压的时间点的时间。此最终触发信号的时间延迟是被参考以作为发光负载的临界电压的时间相位。然后此时间相位被存于微控制器的存储器以更新数据库，此数据库被用作在每一个交流半周建立可靠的调光范围，以控制照明装置的亮度。这种线上自动检测发光负载的临界电压的时间相位的能力，提升交流发光负载的调光管理的效能及可靠性。

[0020] 在本发明优选的实施例，以具有线上检测发光负载的临界电压的时间相位的能力而呈现的照明装置，其可具有与调光电路整合的光感测器与行动感测器，以成为两阶安全照明，使得照明装置在日落时被光感测器启动以执行低水平照明模式，且在行动感测器检测到行动侵扰时暂时切换至高阶照明模式。两阶照明是由微控制器的程序码基于导通相位角的管理而控制，其中交流发光负载的导通程度可以在可调光范围被调整，调光范围是由临界电压的时间相位建立。据此，低阶照明模式的光亮度可以连接至微控制器的外部控制单元控制，利用此方法，导通相角的角度可以随着被使用者操作的外部控制单元所接收到的指示信号在可调光范围内连续性地变化。低阶照明可以被微控制器配合外部控制单元而自由地调整。外部控制单元扮演使用者和调光电路的接口。使照明装置包括调光电路的目的不只是为了节能。事实上，调光电路被提供以帮助创造一个照明美学的生活环境。

[0021] 本发明实施例的照明装置具有线上检测发光负载的临界电压的时间相位的能力，提供解决归因为无法精准辨识交流发光负载的临界电压的时间相位的所有调光问题的技术基础。通过本发明实施例的帮助，交流式的发光负载的调光管理已变得更为简单且可靠。事实上，本发明实施例可以处理任何发光负载包括白炽灯、卤素灯、紧凑型萤光灯、发光二极管或任何其他具有临界电压特征的光源。经由采取本发明实施例，照明制造商与消费者不需要考虑归因于不同种类发光负载具有不同临界电压的调光问题。对电子工程师而言，可调光产品的电路设计变为简单得多，不论电路结构是如何复杂，也不论多少发光负载是如何复杂地连接，本发明实施例的方式可以辨识整体照明系统的临界电压的时间相位。成功的检测临界电压的时间相位，致使具有程序码的微控制器可以自动设定可调光范围，其中在每一交流半周跨零点时间延迟信号是安全地被产生以触发发光负载的导通，以执行全范围调光而避免闪烁的问题。

[0022] 为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

[0023] 图1A是描述传统的交流发光负载的调光器的操作原理的电路方块图。

[0024] 图1B是表示(a)传统的旋入式紧凑型萤光灯炮，(b)传统的交流发光二极管模块，(c)传统的旋入式发光二极管灯泡，与(d)在(c)的发光二极管灯泡内的电路的示意图。

[0025] 图2是表示(a)传统的双端交流负载，与(b)在(a)所示的交流负载的非线性 I-V特性的示意图。

[0026] 图3是关于传统的交流发光负载的调光器的操作的信号波形图。

[0027] 图4A是本发明实例提供的以递增架构搜寻交流发光负载的临界电压的时间相位的信号波形图。

[0028] 图4B是本发明实例提供的以上边界/下边界架构搜寻交流发光负载的临界电压的时间相位的信号波形图。

[0029] 图5是本发明实例提供的利用线上检测交流发光负载的临界电压的时间相位的调光器的电路方块图。

[0030] 图6是对应于图5的电路方块的调光电路的电路图。

[0031] 图7是对应于图6的调光电路的操作的信号波形图。

[0032] 图8是本发明实施例提供的微控制器内嵌的程序码的一般架构的流程图。

[0033] 图9A是本发明实施例提供的基于递增架构的搜寻演算以线上检测交流发光负载的临界电压的时间相位的流程图。

[0034] 图9B是基于上边界/下边界架构的搜寻演算以线上检测交流发光负载的临界电压的时间相位的流程图。

[0035] 图10是利用线上检测交流发光负载的临界电压的时间相位的方法以实现两阶安全照明灯的电路图。

[0036] 图11是利用写入于图10的微控制器的软件程序以实现两阶安全照明的流程图。

[0037] 图12是利用写入于图10的微控制器的软件程序以实现两阶安全照明并以自由模式调整与选择低阶照明的光强度的流程图。

[0038] 图13A与图13B是本发明实施例提供的使用线上检测交流发光负载的临界电压的时间相位的方法的调光电路以及使用调光电位计的电路图。

[0039] 图14A、图14B与图14C是本发明实施例提供的通用调光器的示意图。

[0040] 其中，附图标记说明如下：

[0041] 1：调光器

[0042] 2、5：发光负载

[0043] 3、6：交流电源

[0044] 11、41：双向控制开关

[0045] 12、42：微控制器

[0046] 13、43：跨零点检测器

[0047] 14、44：外部控制单元

[0048] I：电流

[0049] V、VDD、VAC：电压

[0050] LED：发光二极管

[0051] C1、C2、EC：电容

[0052] R、R1、R4、R5、R6：电阻

[0053] D1、D2、D3、D4、D6、D7：二极管

[0054] a、a’：输入埠

[0055] b、b’：输出埠

[0056] ZD、Dz：齐纳二极管

[0057] A、A’、B、C：端点

[0058] Vt：临界电压

[0059] Vm：振幅

[0060] T：半周时间

[0061] tD、tD1、tD2：时间延迟

[0062] tD0：时间相位

[0063] ton：导通时间

[0064] Δd：微小量

[0065] N：整数

[0066] tH：上边界

[0067] tL：下边界

[0068] 4：调光电路

[0069] 45：发光负载检测器

[0070] P10、P00、P20、P21、P22、P23、P24：引脚

[0071] 46：直流电源

[0072] Q1：晶体管

[0073] T1：三端双向可控硅

[0074] 45a：感测电阻

[0075] A1：放大器

[0076] 7：墙壁开关

[0077] S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S31、S32、S33、S34、S35、 S36、S37、S38、S361、S362、S363、S365、S366、S367、S10、S11、S12、 S51、S52：步骤流程

[0078] 45b：继电器

[0079] 44’：拨动开关

[0080] 44”：电位器

[0081] Q2、Q3：晶体管

[0082] 47：光感应器

[0083] 48：行动感测器

[0084] Δt：时间

[0085] 500A、500B、500C：旋入式灯泡

[0086] 510：白炽灯

[0087] 560：卤素灯

[0088] 520、530、540、550：发光二极管灯泡

[0089] 44A、44B：遥控单元

[0090] 4A、4B：通用调光器

[0091] 4C：智慧型开关

[0092] 44C：外部控制单元

[0093] S：电源开关

[0094] TS：开关

[0095] 441：按钮

[0096] 442：转环

[0097] 443：LED显示器

[0098] PWM：脉冲宽度调变信号

具体实施方式

[0099] 依据本发明实施例，提供一种线上检测方法以检测发光负载的临界电压的时间相位。调光电路与发光负载及交流电源串联，配置有此线上检测方法以强化调光的功能，使得调光电路具有自动处理能力以自行建立可工作调光数据库，而不用考虑由发光负载造成的临界电压的问题。

[0100] 重温交流电压的波形与考虑到调光电路的触发信号以执行导通相角控制。请参考图4A，其中波形(a)是具有振幅为Vm且半周期为T的正弦交流(AC) 电压VAC。若具有临界电压Vt的发光负载是通过调光电路以连接至交流电源，此发光负载在每一个交流半周具有两个非导通相位区域。例如，在交流正半周，此发光负载从t＝0至t＝tD0，以及从t＝T-tD0至t-1＝T没有导通电流。在此，参数tD0是由tD0＝(T/π)sin (Vt/Vm)给予，其是参考于交流电压在每一个交流半周沿着时间轴变化的临界电压的时间相位。波形(c)是触发信号，较佳的为电压脉冲，由调光电路产生。触发信号的前缘具有由在每一个交流半周的交流电压的跨零点起算的时间延迟tD。此前缘代表触发的时间，且在此时间发光负载可能被启动(或称为导通)。当确认图4A中的波形(a)与(c)的时序，可以推断：(1)若tD>tD0，触发信号产生瞬时交流电压超过临界电压Vt，发光负载是导通；(2)若tD

[0101] 此线上检测方法配合内建硬件设置来操作，例如在调光电路内设置电压或电流感测电路，以在当具有时间延迟tD的触发信号产生时监视发光负载的电性状态。此硬件设置在触发的时间产生状态信号以指示发光负载的电性状态是何者；反应于状态信号，调光电路做决定以适当的方向改变时间延迟tD。在技术上，此时间延迟tD可以配合硬件设置而逐渐移动至时间相位tD0的附近。这就像是，当调光电路依序产生具有时间延迟tD的触发信号以扫过时间相位tD0而造成发光负载由截止改变至导通(反之亦然)时，硬件设置可以检测发光负载在电压或电流的突然改变。在检测电性转态的当下，调光电路可以停止改变时间延迟tD，且可以推断最新的时间延迟tD是接近于时相位tD0。简言之，通过调光电路产生触发信号具有一已知的时间延迟tD，线上检测方式是由已知的时间延迟tD来估算一未知的时间相位tD0的技术。在技术实现上，此线上检测方法是实施于调光电路，优选的是以软件基础配合调光电路所建立的硬件设置。此软件基础可以提供具有子程序的程序码以履行搜寻演算。此搜寻演算是被设计以通过产生具有时间延迟tD的触发信号与由硬件设置所传来的电性状态性号的反应以找出时间相位tD0，是一种引导时间相位tD趋近时间相位tD0的方式。软件实现搜寻演算的更详细叙述将于本文后续说明。

[0102] 在本发明实施例的第一个实施例，此线上检测方法检测时间相位tD0可包括硬件设置与利用递增架构的搜寻演算，其中触发信号的时间延迟tD是从交流电压跨零点单调地增加至接近时间相位tD0的未知的时间位置。此搜寻演算是依据递增架构利用反复执行程序码以产生具有时间延迟tD的触发信号的迭代程序，且利用硬件设置在触发信号产生时进行检测发光负载的电性状态。若电性状态是截止，此搜寻演算增加一个微小量Δd至目前的时间延迟tD。此搜寻演算利用产生具有更新后的时间延迟(tD+Δd)的触发信号以重新开始下一周期的迭代，且再次检测发光负载的电性状态。若电性状态是导通状态，搜寻演算停止迭代程序并且决定目前的时间延迟tD是作为临界电压的时间相位tD0。

[0103] 请参照图4A。图4A的插图(b)显示解释递增架构的时间轴。沿着时间轴，触发信号的时间延迟tD以由一侧以微小量Δd单调地增加而接近时间相位tD0。在第一迭代循环，此触发信号的时间延迟tD，被描绘在波形(c)，由tD(1)＝Δd 开始。依据波形(c)和插图(b)，此时间延迟tD(1)＝Δd是比时间延迟tD0小，使得时间延迟是被更新为tD(2)＝2Δd，以重新进行第二循环。若达到完成n次迭代循环，发光负载的电性状态是仍然截止，此时间延迟将被更新为tD(n+1)＝ (n+1)Δd。若在此第n次迭代循环，发光负载的电性状态是被发现为导通状态，此演算法停止迭代且决定目前的时间延迟tD(n)＝nΔd作为临界电压的时间相位tD0。线上检测时间相位的方法的准确度依赖于在演算法中所选择的Δd量。此Δd量是一个预设的因子。如图4A的插图(b)，Δd＝T/N，其中T是交流半周期，N是演算法中的整数，例如N＝100。此Δd量与整数N可以是预设的或是由使用者选择的，然而本发明并不因此限定。

[0104] 在本发明实施例的第二个实施例，此用于检测发光负载的临界电压的时间相位tD0的线上检测方法可包括硬件设置与利用下边界-上边界架构(或称为区域限缩架构)的搜寻演算，其中触发信号的时间延迟tD是逐步调整且交替地由两侧接近时间相位tD0的未知时间位置。在此，使用的策略是首先以足够间隔的两个边界围绕时间相位tD0的时间位置，分别对应地参照为下边界与上边界，且然后在由下边界与上边界计算得到的具有时间延迟tD的触发信号被启动时，利用重复地检测发光负载的电性状态以逐步窄缩此区间。

[0105] 为了方便说明，请参照图4B。图4B的插图(b)显示用以解释下边界-上边界架构的时间轴。图4B的波形(a)与(c)分别代表交流电压与具有时间延迟 tD的触发信号；对于图4B的波形(a)与(c)的描述是与图4A重复的，在此省略。此搜寻演算是一种迭代程序，依据下边界-上边界的架构，利用重复地执行程序码以产生具有时间延迟tD的触发信号，且利用硬件设置在触发信号产生时进行检测发光负载的电性状态。在一个迭代循环，此搜寻演算执行程序码以产生具有延迟时间tD的触发信号，且检测发光负载的电性状态，延迟时间tD从下边界tL与上边界tH起算，使得tLtD0或tD

[0106] 为了进一步了解，此基于下边界-上边界架构的搜寻演算使用递回关系 tD(n)＝[tL(n-1)+tH(n-1)]/2，n＝1,2,…,N，以实现迭代计算，其中n代表第n 次计算且tD(n)是临时量。再者，与此演算法连结的硬件设置强制确认发光负载的电性状态。此技术将于后续配合调光电路做说明。经过第n次计算之后，对于tD0的新边界是依据以下条件被更新：若tD(n)>tD0，则tL(n)＝tL(n-1)且 tH(n)＝tD(n)；若tD(n)

[0107] 详细的说，假设在n＝0时tL(0)＝0且tH(0)＝T/2以开始迭代计算，其中 T是交流电压的半周期。需要注意的是，tH(0)＝T/2对应于一个瞬时交流电压值等于振幅Vm，其一定大于所考虑的发光负载的临界电压。此初始条件可以应用在大多数的发光负载。此迭代计算是进一步由一个规范(criterion)所控制，例如，0

[0108] 从tL(0)＝0 and tH(0)＝T/2开始；

[0109] n＝1计算tD(1)＝[tL(0)+tH(0)]/2；

[0110] 若tD(1)-tD0>0，则tL(1)＝tL(0)且tH(1)＝tD(1)；

[0111] 若tD(1)-tD0<0，则tL(1)＝tD(1)且tH(1)＝tH(0)；

[0112] n＝N计算tD(N)＝[tL(N-1)+tH(N-1)]/2；

[0113] 若tD(N)-tD0>0，则tL(N)＝tL(N-1)且tH(N)＝tD(N)；

[0114] 若tD(N)-tD0<0，则tL(N)＝tD(N)且tH(N)＝tH(N-1)；

[0115] 此迭代计算是一个收敛过程。一个直截了当的计算可以对它做确认。例如，利用递回公式tD(n)＝[tL(n-1)+tH(n-1)]/2与初始条件tL(0)＝0且tH(0)＝ T/2；且tL(n)朝tH(n)限缩，其以一个规范确认0

[0116] 在硬件实现方面，图5是本发明实施例提供的调光电路4的电路方块图。除了发光负载检测器45，此调光电路4包括如图1A的功能方块。对于图1A 的说明也可应用于图5；对于图5的一般性说明在此则省略。发光负载检测器45可以是电压或电流感测电路。在电流感测电路的例子，如图5所示，发光负载检测器45串联双向控制开关41、发光负载5与交流电源6。然而，本发明并不因此限定发光负载检测器的电路结构。发光负载检测器45传送信号以指示发光负载5的电性状态，据此微控制器(MCU)42执行程序码，达到检测发光负载5的临界电压的时间相位(tD0)的目的。

[0117] 图6是对应于图5的电路方块的调光电路的电路图，而图5的元件符号同样应用于图6。在图6中，调光电路4包括双向控制开关41(优选的为三端双向可控硅(triac)T1)、微控制器42、跨零点检测器43、外部控制单元44与发光负载检测器45。调光电路4连接发光负载5与交流电源6，使得发光负载5、双向控制开关41与发光负载检测器45是为串联。发光负载5是优选得为交流发光二极管(ACLED)模块或旋入式可调光发光二极管灯泡。再者，外部控制器44适用于让使用者与调光电路通讯，以设定或预设此电路。在调光电路4中，外部控制单元44可以是连接于微控制器42的引脚P21的按键、红外线感测器或用于wi-fi或蓝牙(Bluetooth)信号的无线接收器。

[0118] 当外部控制单元44被启动，一个可被微控制器42辨识的二位元信号被产生。另外，得自于交流电源6的直流电源46提供工作电压VDD，优选的是 VDD＝5V，用于电路系统的操作。

[0119] 请同时参照图6与图7，图7显示关于调光电路4的操作的波形(a)-(d)。波形(a)是具有振福Vm与半周期T的交流电源6的正弦交流电压。波形(b) 是由跨零点检测器43产生的方波。跨零点检测器43包括二极管D3及晶体管Q1，波形(b)的方波是由于晶体管Q1分别在交流电压的正负半周被深度导通与完全截止而产生的。波形(b)传送交流同步时间参考至微控制器42的引脚P00。波形(c)是微控制器42以波形(b)的时间参考而产生的脉冲形式的触发信号。具有延迟时间tD的触发信号是由微控制器42的引脚P22送出，以触发三端双向可控硅T1(双向控制开关41)以履行导通相角控制。当三端双向可控硅T1被触发信号(c)触发，波形(d)是跨于发光负载5的两端的电压信号。波形(d)的特征在于每一交流半周的导通时间ton，ton＝T-tD-tD0，其将触发的时间点tD与由发光负载的临界电压Vt所造成的非导通相位区域(由t＝T-tD0至 t＝T)纳入考虑。

[0120] 在一实施例中，发光负载检测器是耦接于发光负载以监视发光负载的电性状态。在图6中，发光负载检测器45包括与发光负载5串联的电流感测电阻(R1)45a以及由整流器与一个放大器(A1)构成的拾取电路；拾取电路之放大器的输出端连接至微控制器42的引脚P23。发光负载检测器45因此利用感测电阻45a检测发光负载5的电性状态，且在三端双向可控硅T1被触发时传送感测信号或者状态信号至微控制器42。当发光负载在此后被启动，电流流过感测电阻45a。此拾取电路就在其放大器输出端产生一高电压。此高电压将被微控制器42解读为位元一。位元一的状态信号意味者发光负载5是为导通。当发光负载是被截止，无电流在感测电阻45a流动。此拾取电路则产生零或接地电压，其将被解读为位元零。位元零的状态信号意味者发光负载5 是为截止状态。由发光负载检测器45产生的状态信号因此是二位元信号。利用参考此二位元信号，微控制器42执行程序码以搜寻发光负载的临界电压的时间相位(tD0)，其将于后续解释。

[0121] 图8显示本发明实施例提供的在调光电路4中所使用的软件程序的流程图。在图8中，流程图描述调光电路4的微控制器42内嵌的程序码的执行；程序码包括主程序(S4-S9)用于一般调光控制，以及子程序(S3)用于实现发光负载5的临界电压的时间相位的线上检测。在流程图中，每一步骤是被简要的注解用以理解，例如tD0是临界电压的时间相位，tD是用于导通相角控制的触发信号的时间延迟，而T是交流电压的半周期时间，可参考图7的波形(a) 与(c)。当调光电路4连接交流电源6给予电力，微控制器42由”微控制器启动”或重置(S1)开始其程序码。程序码进行到”更新tD0？”以决定时间相位tD0的更新是否需要(S2)。若新的发光负载5连接到调光电路4，此程序码首先执行线上检测子程序以决定临界电压的时间相位tD0(S3)，且然后以测得的时间相位tD0执行一般调光控制(S4-S9)。反之，程序码由微控制器的数据库取回先前的tD0，绕过子程序(S3)，且进行一般调光操作(S4-S9)。

[0122] 在图8中，程序码基于时间相位tD0和交流半周期T的资讯建立由不等公式tD0

[0123] 图8的流程图描述由软件程序控制的调光电路操作。本发明实施例的优点可以从调光电路工作在自由运行模式时看到。此具有线上检测临界电压的时间相位tD0的调光电路可以自动更新适应于所连接的发光负载的调光工作范围。当调光电路工作在自由运行模式以控制发光负载的发光逐渐由高阶至低阶(反之亦然)，触发信号的时间延迟tD是准确的受限于工作范围tD0

[0124] 图8的搜寻子程序(S3)说明线上检测临界电压的时间相位tD0的软件实现方式。此线上检测方法是基于配合发光负载检测器(硬件设置)的搜寻演算。如前面所提的，搜寻演算可以利用递增架构或下边界-上边界架构去引导触发信号的时间相位tD趋近于临界电压的时间相位tD0，其中引导方式是基于判断由发光负载检测器所传来的状态信号。详细的描述如下。

[0125] 图9A是描绘利用递增架构以履行搜寻演算的子程序(S3)。此子程序(S3) 在判断方块”更新tD0？”(S2)之后。此搜寻演算是利用重复地执行程序码以递增方式产生具有时间延迟tD的触发信号的迭代程序，且利用发光负载检测器在触发信号产生时检测发光负载的电性状态。此子程序由载入交流半周期T至数据暂存器(S31)开始。微控制器42以程序码由跨零点检测器43产生的交流同步方波获得交流半周期T。交流半周期T作为调光操作的时间参考。然后，微小时间量Δd是以Δd＝T/N定义(S32)，优选的N＝100。此整数N可以是由程序设计者预设或者由使用者选择。n储存于数据暂存器，在迭代程序中被保留。此搜寻演算利用初始化数据暂存器所存的n＝1(S33)以开始。此初始条件n＝1暗示触发信号的时间延迟tD由tD＝Δd而逐渐增加；触发的时间由时间位置接近交流电压的跨零点开始。此迭代由步骤”tD＝nΔd”(S34)开始，利用将时间延迟Δd载入至保留tD数值的时间延迟暂存器。微控制器42以程序码产生具有时间延迟tD的触发信号(S35)。在触发的时候，微控制器42以程序码处理由发光负载检测器45所产生的电性状态信号。依据此状态信号，程序码做决定以导引tD的递增变化(S36)。若状态信号被辨识为位元零，其意味发光负载是截止。程序码产生一个控制位元OFF＝0。以此控制位元OFF＝0，搜寻演算以n＝n+1的递增方式更新储存n的数据暂存器(S37)，且重新开始迭代的下一个循环(S34)。若状态信号是被辨识为位元一，其意味着发光负载是为导通。程序码产生控制位元ON＝1。以此控制位元ON＝1，搜寻演算停止迭代循环且储存时间延迟暂存器的最终数值作为时间相位tD0，也就是tD＝ nΔd(S38)。发光负载的临界电压的时间相位tD0是由此线上检测方法所获取。时间相位tD0与交流半周期时间T接着被用于建立调光工作范围，以适应调光电路所连接的发光负载(S4)。在此之后，程序码离开搜寻演算(S3)且进行主程序(S4-S9)以用于一般调光管理。

[0126] 优选地，在程序码完成线上检测时间相位tD0之后，一种电路设置可以用来停止发光负载检测器的功能。在图6中，发光负载检测器45包括一个继电器45b跨接于电流感测电阻(R1)45a的两端。继电器45b的常态是闭合，亦即感测电阻45a的两端被短路。当程序码执行线上搜寻演算，微控制器42通过其引脚P24产生高电压使晶体管导通电流，于是启动继电器45b造成开路，则感测电阻45a与发光负载5及双向控制开关41形成串联连接，进入检测发光负载5在触发时的电性状态。简言之，当程序码执行线上搜寻演算时，继电器45b启动发光负载检测器45的功能。到搜寻演算结束时，微控制器42 重设其引脚P24至接地电位以闭合继电器45b，感测电阻45a因此被继电器 45b短路，发光负载检测器45的功能被停止。此旁通电路45b的设计可视为用于节电上的一种选择，以避免感测电阻45a损耗更多的功率。

[0127] 图9B是显示利用下边界-上边界架构履行搜寻演算的子程序(S3)。子程序(S3)是在判断方块”更新tD0？”(S2)之后。搜寻演算是利用重复地执行程序码以产生由上边界与下边界所计算得到的触发信号的时间延迟tD的迭代程序，且利用发光负载检测器在尝试触发发光负载时交替地检测其电性状态。利用此方法，搜寻演算与发光负载检测器相互作用，触发信号的时间延迟tD则被引导移动至关于发光负载的临界电压的时间相位tD0的附近。

[0128] 在图9B，搜寻演算(S3)开始于载入交流半周期T至数据暂存器(S31)。交流半周期T的意义已在先前解释。搜寻演算定义数据暂存器，用来储存tL、 tH、tD与tD0的的暂时值(S32)。为了进行后续计算，搜寻演算以tL＝0与tH＝T/2 初始化数据暂存器以开始迭代搜寻(S33)。此出示条件为tL＝0与tH＝T/2意指时间相位tD0是被两个边界包围。迭代循环开始于计算tD＝(tL+tH)/2(S34)。微控制器利用程序码产生具有由下边界tL与上边界tH计算得到的时间延迟tD的触发脉冲(S35)。在触发的时候，微控制器42利用程序码处理由发光负载检测器45产生的电性状态信号。依据此状态信号，程序码进行判定(S36)。若状态信号是被识别为位元零，其代表发光负载是为截止。程序码产生控制位元OFF＝0。当控制位元是OFF＝0，搜寻演算以tL＝tD更新储存tL的数据暂存器，且维持储存tH的数据暂存器为不变(S365)。在利用预设的规范(criterion) 收敛检查后S366)，搜寻演算重新开始下一个迭代循环(S34)。迭代计算是分别以由两个检查规范(check criteria)的两个回圈执行(S362、S366)。在控制位元为ON＝1的情况，迭代在当0

[0129] 软件程序码的运作，如图8、图9A与图9B的流程所显示，可以配合图 6的调光电路4与图7的信号波形而轻易被了解。此线上搜寻方法可在基础架构上附加硬件设置而简易地实现。在图6中，硬件设置是耦接到发光负载的发光负载检测器。调光电路利用执行微控制器的程序码与处理由发光负载检测器产生的状态信号作搜寻演算，实现线上检测方法。本实施例的特别之处是不同搜寻演算的程序码可以被写入调光电路的微控制器，以对搜寻过程作最佳化而不改变电路结构。

[0130] 再者，请参照本发明实施例提供的图10。除了增加两个感测装置(47、 48)与拨动开关44’的改变之外，图10具有类似于图6所示的电路元件。此修改并不改变电路的基础操作。具有改变后的调光电路的照明装置成为一个两阶安全照明装置。图7的信号波形(a)-(d)，是用以解释图6所示的电路的操作，可以同时适用于图10所示的电路。

[0131] 在图10中，光感应器(CDS)47与行动感测器48是被合并入调光电路4 中，以用于进阶照明管理。因为所接收到的光强度的不同，光感应器(CDS)47 在白天具有低电阻，且在夜间具有高电阻。由电路设置可以看出光感应器 (CDS)47在黄昏启动晶体管对Q2-Q3，以提供微控制器42所需的直流电压 (VDD)46。内建于照明装置的调光电路4则可以利用光感应器(CDS)47在黄昏自动地被启动，且在黎明被关闭。在夜间的全部时间，微控制器42运行程序码以控制发光负载5发出一种低阶强度的气氛光，且在行动感测器48检测入侵时控制发光负载5发出高阶强度的暂时性的警示光。据此，照明装置可以履行由微控制器42管理的两阶照明。

[0132] 请同时参照图10与图11，以进一步了解两阶照明的软件控制。图11显示写入于配合行动感测器48的且用于控制亮度的微控制器42的程序码的流程。图11的流程图是对于图8的流程图增加三个方块(S10-S12)进行修改，以考虑行动感测器的启动。在图11中，软件程序起始于”微控制器启动”与”更新tD0？”(S1-S2)，如同图8。其后接着是实施线上检测方法以找出发光负载 5的临界电压的时间相位tD0(S3)，或直接取回先前的tD0，然后建立调光工作范围：tD0

[0133] 在本实施例中，图11的流程图描述程序码利用两个以关于tD1的第一阶光强度与关于tD2的第二阶光强度为特征的回圈履行两阶亮度控制。预设第一阶光强度的亮度可以通过使用者手动外部控制单元44而被进一步调整或改变。亮度水平是在软件的基础上利用改变时间延迟tD1而被调整。同时参照图 10与图11，在当使用者开始手动调整外部控制单元44时，程序码可以利用询问步骤”外部控制启动？”与判断结果为”是”而跳出第一子程序，以进入第三子程序。第三子程序对应于使用者的操作，程序码由”更新tD1”以改变时间延迟tD1(S9)开始，接着载入新的tD1至数据暂存器重复”将tD1,tD2载入子程序”(S6)，然后接着”产生tD1延迟脉冲”(S7)，其中产生具有修改后tD1的时间延迟的触发信号。接着，回到”外部控制启动？”的步骤(S8)以检查使否使用者仍然操作外部控制单元44。第三个子程序用于调整第一阶光强度以构成第三回圈(S8-S9-S6-S7)。利用操作外部控制单元44，第三子程序在每一个交流电压的半周以重复序列执行，对应于使用者的指令在调光工作范围：tD0

[0134] 基于图11的流程图的两阶照明，第一阶光强度优选的为低强度水平，且第二阶光强度优选的为高强度水平。对于低强度水平的亮度，时间延迟tD1是优选的在范围：T/2

[0135] 在图11所描述的程序码所管理的两阶照明，第二阶光强度是优选的为由具有时间延迟tD2在范围tD0

[0136] 再者，请参照图10。图10中，对于外部控制单元44更增加了拨动开关 44’，以区别在亮度水平调整的高水平与低水平。拨动开关44’连接于微控制器42的引脚P20。经由移动拨动开关44’的上与下，在引脚P20上产生两个不同的电压电位。具有程序码的微控制器42扫描引脚P20的电位，以实施高或低亮度水平的调整。例如，当拨动开关44’被切换向下；在此情况，程序码产生具有在范围内T/2

[0137] 请再参照图10。与微控制器42连接的外部控制单元44可以是触控面板、红外线感应器，或符合wi-fi或蓝牙的无线接收控制信号的无线接收器。在调整亮度水平方面，外部控制单元44是作为微控制器42与使用者之间的通讯工具。当被使用者操作时，外部控制单元44一般产生具有高电压VDD与零电压的二位元信号。所述二位元信号可以被编码以成为携带信息的信号。例如，二位元信号可以包含一个零电压，其时间长度长于一个预设时间长度的，以代表一个特定的指令。这种二位元信号形式是由使用者操作外部控制单元 44产生，可以利用零电压的时间长度设计成具有特征的信号格式以代表使用者指令，用于调整亮度水平或选择微控制器的工作模式。

[0138] 考虑日常的应用，通常预期照明设备具有对使用者友善的设计，针对照明管理提供给使用者多种工作模式的选择。在此观点，微控制器42可以解译由使用者操作外部控制单元44所产生的二位元信号，且微控制器42利用程序码履行选择工作模式以调整照明设备的亮度水平。再者，在本发明实施例中，两种工作模式可以对应于由外部控制单元所输出的二位元信号通过程序码的子程序履行，此两模式是：(1)手动调整模式，以自由选择在0％至50％光强度范围的低阶光强度；(2)两分钟自由运行模式，用于在两阶安全照明电路启动且微控制器辨识预设的低阶光强度数据失败时，允许选择介于0％至 50％光强度的低阶光强度。若在自由运行模式的起始两分钟时间内没有选择，则微控制器以程序码自动履行10％光强度的固定低阶照明。在两阶安全照明装置包含行动感测器，此两分钟自由运行模式是被设计以等待行动感测器的热机。当两阶安全照明装置是被光感应器启动时，行动感测器的热机时间通常是两分钟。

[0139] 在本实施例中，图12是在图11的流程图插入两个功能方块S51、S52，以描述执行两分钟自由运行模式的子程序的范例。在图12中，当使用者操作外部控制单元44，提供一选项以跳过两分钟自由运行模式(S51)。反之，当调光电路4被供电时，程序码自动地执行两分钟自由运行模式(S52)。当程序码执行两分钟自由运行模式的子程序，发光负载发出低阶光其亮度逐渐由全功率光强度的0％改变至50％，且然后由50％改变至0％，以完成一个变化周期。使用者可以目视跟随此低阶光强度的变化，且在数个变化周期内作动外部控制单元44以选择一个低阶亮度；所选择的低阶照明的资讯则被载入至数据暂存器(S6)。若在自由运行模式的首两分钟内没有做选择，程序码戴入预设的 tD1与tD2数值(S6)，以产生固定的预设强度的低阶亮度。低阶照明可以由进行第三子程序(S8-S9-S6-S7)而进一步调整。本实施例利用修改与最佳化程序码以提供调光设计的弹性。

[0140] 请再参照图10的包括电源开关S与能量储存电容EC的两阶安全照明电路。在外部控制单元44之外，可以利用操作电源开关S以产生携带信息的二位元信号，其具有如下所述的高电压与零电压。利用连接于交流电源6的电路，外部控制单元44获得供电，在图10中未绘示。若电源开关S，例如是墙壁开关7，是被使用者暂时性的关闭与回复打开，外部控制单元44可能因为墙壁开关的关闭-打开操作造成交流电源中断而暂时性的失去电力，使得在与外部控制单元44连接的微控制器42的引脚P21发生持续时间的零电压，其时间长度等于交流电源中断时间。能量储存电容EC的作用是在当交流电源中断时暂时维持工作电压VDD(46)，以使微控制器42仍然持续操作。使用者可以因此利用作动外部控制单元44或关闭-打开墙壁开关7的操作传送一个包含零电压的指令信号至微控制器42。据此，具有持续时间大于预设时间的零电压的二位元信号被产生，且发生于引脚P21，可被微控制器42识别，以调整光水平或选择微控制器的工作模式。当照明设备是被安装于不容易触及的地方时，使用墙壁开关对管理两阶安全照明是很方便的；使用者可以利用暂时性关闭即回复打开以简单地操作墙壁开关，也就是说，利用关闭-打开的切换操作，以调整亮度水平或选择适当的工作模式而不用凭借外部控制单元。

[0141] 请参照图10以考虑两阶安全照明电路的结构的变化，其中光感应器 (CDS)47被移除。原先的设计被转变为具有所保留的行动感测器48的两阶照明电路。配有光感应器的两阶安全照明电路是被设计用于户外照明控制。具有行动感测器的两阶照明电路用于监视人员所占据房间空间，是适合用做室内照明管理。配有行动感测器48的两阶照明调光电路4，优选的为空间占用检测器，其也具有线上检测能力以检测发光负载5的临界电压的时间相位，其是利用连接交流电源被启动，并且当切断交流电源时被关闭。当两阶照明电路被启动，微控制器42利用程序码产生具有第一时间延迟tD1的第一触发信号以触发双向控制开关41以控制发光负载5发出具有低水平光强度的气氛光，且在行动感测器48检测人员占用时微控制器42利用程序码产生具有第二时间延迟tD2的第二触发信号以触发双向控制开关41控制发光负载5发出具有高水平光强度的光，以提供房间空间的全功率照明。第一时间延迟tD1与第二时间延迟tD2是在两阶照明调光电路4被供电时，基于由发光负载5 所获得的时间延迟tD0的资讯而在初始建立在范围tD0至T-tD0之内。再者，基于占用检测，高阶照明可以持续一个预设时间或持续到占用状态被改变，一个方式是当预设时间已过或者房间人员离去，高阶照明可以被切回至低阶照明。此领域的两阶照明电路基于人员的占用而控制照明，且因此以聪明的方式节省电力。优选的，气氛光的低阶光强度是可由使用者调整以符合使用者需求。

[0142] 在一实施例中，图13A与图13B显示基于微控制器配有线上检测能力的调光电路，其决定发光负载的临界电压的时间相位。在图13B中，调光电路 4是具有连接至发光负载5与交流电源6的端点A、B、C的三线调光器。利用重新设计外部控制单元44与发光负载检测器45，图13B是图6所示的基础调光电路的一种变形。没有感应电阻45a，二极管对D6-D7被用做整合至发光负载检测器45的电流感应装置。此二极管对具有在导通状态时小于0.7V 的最大终端电压。因此此二极管所消耗的功率可被忽略。再者，外部控制单元44是由电位器44”构成。写在微控制器的程序码必须据此修改，在此未绘示，以适应此特殊的电位器操作，这是不同于触控面板或红外线感应器的。使用者可以利用转动或滑动电位器44”以调整发光负载在由tD0

[0143] 请再参照图13A与图13B，为本发明优选的实施例。在图13A，对照图 13B，把开/关切换的功能整合至三线的调光电路4，因此电源开关S可以被去除。这样，三线的调光电路4成为电子式开关，包括调光功能及电源打开- 关闭切换的功能。此种功能整合是利用改变微控制器42的程序码。据此，外部控制单元44可以是两级电位器，其中第一级是电位器固定至特定电位，用于产生可被微控制器识别的零电压以作为第一种信息携带信号，且第二级是持续性的改变电位器的片段，以产生可被微控制器识别的非零电压以作为第二种信息携带信号。反应于的第一种信息携带信号，微控制器42利用程序码在引脚P22产生零电压，以关闭三端双向可控硅装置T1(双向控制开关41) 与发光负载5。第二种信息携带信号代表对于微控制器42的指令，以履行打开开关功能。反应于第二种信息携带信号，在每一个交流半周，微控制器42 利用程序码在引脚P22产生具有时间延迟tD的触发信号，以打开三端双向可控硅装置T1与发光负载5。当发光负载5被打开，外部控制单元44可以进一步被使用者作动，以持续性的产生非零电压；微控制器42在每一个交流半周对应的产生具有在范围为tD0

[0144] 再者，基于图13A与图13B所示的通用调光电路，请参照图14A、图 14B与图14C，其为本发明优选的实施例。在图14A的第一个实施例，本发明的通用调光器是安装于天花板灯的固定装置内，其中通用调光器4A可以连接不同种类的旋入式灯泡500A，使得天花板灯的固定装置成为适用于各种旋入式灯泡的可调光装置。灯泡500A可以是白炽灯(510)、具有较低瓦数的发光二极管灯泡(520)，或具有较高瓦数的发光二极管灯泡(530)。对于天花板的固定装置，通用调光器4A具有外部控制单元44(图14A未绘示，参照图 6)优选的配装有无线/红外线接收器，以接收wi-fi、蓝牙或红外线信号，以用于打开/关闭切换及调光控制。用此方法，即使不同种类的发光负载的临界电压不同，或者是不同瓦数的发光二极管，所述之天花板的固定装置总是通过使用者操作遥控单元44A以实现调光工作。图14B是通用调光装置的第二个例子，其安装于内嵌灯的固定装置，其中通用调光器4B是连接于加装的不同种类的旋入式灯泡500B、或不同瓦数的发光二极管灯泡(例如图14B所示的低瓦数的发光二极管灯泡540、高瓦数的发光二极管灯泡550，或卤素灯泡 560)，以通过使用者操作遥控单元44B以实现打开/关闭及调光工作。图14C 是第三实施例，具有本发明的通用的调光电路4以及与其整合的墙壁开关(或电源开关)7，以成为智慧型开关4C。此连接至旋入式灯泡500C(其可以是图 14C所示的低瓦数的发光二极管灯泡540、高瓦数的发光二极管灯泡550或卤素灯泡560)的智慧型开关4C，能够基于交流电发光负载500C的临界电压特征，实施打开/关闭切换控制与调光控制。

[0145] 复请参照图14C，本发明优选的智慧型开关4C更可经由程序码的设计整合(一)打开/关闭切换控制，(二)调光控制，及(三)延时关灯控制等至少三种功能于微控制器的软件程序之内，使成为一多功能的智慧型电子开关。据此，与微控制器连接的外部控制单元44C(图14C未绘示，参照图6)经由使用者的启动产生至少三型携带信息的信号，指示微控制器履行至少三种功能的选择及操作。外部控制单元44C，例如图14C延伸的图示，其外观可以是一个面板，上面配置外部控制单元的元件，包括一个按钮441以作动发光负载500C 的打开/关闭切换及调光，一个与按钮441同轴的转环442作为时间设定的装置，以旋转方式预先设定延时关灯的时间，及一个LED显示器443以自动显示打开/关闭及调光的状态。依据程序码的流程(在此省略叙述)，短暂作动按钮441，例如每次约为一秒做按下/松开的动作，产生第一型的携带信息的信号指示微控制器以交替方式打开或关闭发光负载500C。当短暂作动按钮 441打开发光负载500C后，使用者持续按下按钮441不放开，依据这种持续按下按钮产生第二型的信息携带的信号，则是调光(参考图11的流程图：”外部控制启动？”及＂更新tD1＂)。在调光控制，微控制器的程序码以自由运行模式实施调光动作，发光负载500C的光强度持续性地作渐强或渐弱的变化，使用者以目视方式选择发光负载500C的光强度，在合意的光强度出现时松开按钮441以完成调光操作。当短暂作动按钮441关闭发光负载500C时，微控制器的程序码解读为第三型的携带信息的信号以履行关灯的控制，智慧型开关4C依据转环
442所预先设定的延时时间以不同的方式关灯，例如，预设延时时间0秒的情形是在按下按钮瞬时关灯，在预设延时时间30秒(30s) 或5分钟(5min)是在按下按钮光强度瞬时减弱至全功率的30％(或一适合的设定值)，再恢复为全功率光强度并且持续30秒或5分钟后完全关灯。当使用者作动按钮441的同时，LED显示器443分别以单点亮光(ON/OFF)或长条亮光(DIMMING)显示打开/关闭的状态或调光的程度。图14C所图示之外部控制单元44C的面板上面元件的排列可以有其他式样，并且面板上面所配置的元件也可以是其他合适的元件，本发明并不设限于此。

[0146] 综上所述，本发明实施例关于通用调光电路，以微控制器建构且整合软件技术，使得调光电路可以线上检测与调光电路连接的发光负载的临界电压的时间相位。此线上检测方法使用由程序码所执行的搜寻演算，配合硬件设置以监视发光负载的电性状态。调光电路利用此线上检测方法以自动更新临界电压的时间相位的数据库，调光工作范围可以依此被建立。调光电路可以相容于任何连接于此调光器的发光负载，例如白炽灯、旋入式紧凑型萤光灯、交流发光二极管(ACLED)模块，或旋入式可调光发光二极管灯。本实施例也提供设计两阶安全照明的设计基础，其低阶亮度水平可在由发光负载的临界电压的时间相位决定的范围内调整。因此，使用者可以自由地在全功率光强度的10％～50％之间调整低阶亮度水平，以产生舒适的低阶亮度。由流明测得的可替换的可调范围可以对使用者更为有用。例如，当同时用于美学的夜间视野与安全警报功能，可调整的低阶可以被设计为0～700流明的有意义的范围，而不是的最大容量的固定的百分比，如此可避免低阶两度是尴尬得过亮的情况。本发明之实施例所揭示的线上检测发光负载之临界导通的方法，其工程意义是在建立可靠的调光范围，且可精准的利用软件程序实施照明管理，提供使用者所需要的一种友善的照明装置设计。据此，不必以复杂的电路硬件，运用微控制器技术实现人性化的调光解决方案是可行的。依此，通用的调光器可以被建构以适用于不同种类与品牌的发光负载。

[0147] 以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明之专利范围。

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