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1、(10)申请公布号 CN 104041188 A (43)申请公布日 2014.09.10 C N 1 0 4 0 4 1 1 8 8 A (21)申请号 201280067041.1 (22)申请日 2012.12.04 2012-007529 2012.01.17 JP H05B 37/02(2006.01) (71)申请人松下电器产业株式会社 地址日本大阪府 (72)发明人后藤洁 工藤弘行 松浦修次 平田聪 佐佐木麻衣 (74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事 务所(普通合伙) 11277 代理人刘新宇 (54) 发明名称 双线式调光开关 (57) 摘要 一种双线式调光开关，具备：主。
2、开闭电路 (10)，其以三端双向交流开关(11)为主开关元 件；频率检测电路(17)，其检测交流电源(2)的频 率；辅助开闭电路(18)，其以晶闸管为辅助开关 元件，在主开关元件未导通时流通负载电流；调 光量设定电路(4)，其由用户来操作；以及控制电 路(16)，其基于频率检测电路(17)的检测信号来 检测交流电源(2)的频率并估计电压过零点，在 第一定时开始输出用于使辅助开闭电路(18)导 通的驱动信号，在比下一个估计出的电压过零点 早规定时间的第二定时停止驱动信号的输出，在 该双线式调光开关中，在负载电流值小而主开闭 电路(10)变为非导通时，通过辅助开闭电路(18) 继续流通负载电流。由。
3、此，即使在作为照明负载连 接了LED灯泡的情况下也使LED灯泡的明亮度稳 定，减少闪烁、波动。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.14 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/007762 2012.12.04 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/108331 JA 2013.07.25 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图9页 (10)申请公布号 CN 104041188 A CN 104041188 A 1。
4、/2页 2 1.一种双线式调光开关，与交流电源和照明负载串联连接，该双线式调光开关的特征 在于，具备： 被输入交流电力的第一连接端子和第二连接端子； 主开闭电路，其连接于上述第一连接端子与上述第二连接端子之间，以第一半导体开 关元件为主开关元件； 整流电路，其连接于上述第一连接端子与上述第二连接端子之间； 电源电路，其连接于上述整流电路的直流侧，确保上述双线式调光开关的内部电源； 频率检测电路，其连接于上述整流电路的直流侧，输出用于检测上述交流电源的频率 的规定的检测信号； 辅助开闭电路，其连接于上述整流电路的直流侧或交流侧，以第二半导体开关元件为 辅助开关元件，在上述主开关元件未导通时流通负。
5、载电流，并且输出栅极驱动信号以使上 述主开关元件或其它半导体开关元件导通； 调光量设定电路，其由用户来操作，用于设定用于调节上述照明负载的明亮度的调光 量；以及 控制电路，其基于从上述频率检测电路输出的上述检测信号来检测上述交流电源的频 率，估计上述交流电源的电压过零点，在基于由上述调光量设定电路设定的调光量以及估 计出的电压过零点决定的第一定时开始输出用于使上述辅助开闭电路导通的驱动信号，在 比上述估计出的电压过零点的下一个估计出的电压过零点早规定时间的第二定时停止上 述驱动信号的输出。 2.根据权利要求1所述的双线式调光开关，其特征在于， 还具备准主开闭电路，该准主开闭电路根据从上述辅助开。
6、闭电路输出的上述栅极驱动 信号而导通，在上述辅助开闭电路导通之后，在上述主开关元件未导通时流通负载电流，并 且输出用于使上述主开关元件导通的驱动信号。 3.根据权利要求1或2所述的双线式调光开关，其特征在于， 上述主开关元件是三端双向交流开关， 上述辅助开闭电路以连接于上述整流电路的直流侧的晶闸管为辅助开关元件。 4.根据权利要求1或2所述的双线式调光开关，其特征在于， 上述主开关元件是三端双向交流开关， 上述辅助开闭电路以连接于上述整流电路的交流侧、并与上述交流电源的极性相应地 交替被导通的两个晶闸管为辅助开关元件。 5.根据权利要求2、从属于权利要求2的权利要求3或者从属于权利要求2的权利。
7、要 求4所述的双线式调光开关，其特征在于， 上述准主开闭电路以光电三端双向交流开关耦合器为开关元件，上述光电三端双向交 流开关耦合器的次级侧的光电三端双向交流开关与上述主开关元件并联连接，并且一方的 端子连接于上述主开关元件的栅极端子，上述光电三端双向交流开关耦合器的初级侧的发 光二极管与上述辅助开闭电路串联连接， 上述光电三端双向交流开关的保持电流值小于上述三端双向交流开关的保持电流值。 6.根据权利要求15中的任一项所述的双线式调光开关，其特征在于， 上述控制电路在开始上述照明负载的调光控制时，在上述估计出的电压过零点附近的 权 利 要 求 书CN 104041188 A 2/2页 3 规。
8、定的定时输出用于使上述辅助开闭电路导通的最初的驱动信号。 权 利 要 求 书CN 104041188 A 1/9页 4 双线式调光开关 技术领域 0001 本发明涉及一种用于调节照明负载的明亮度的双线式调光开关。 背景技术 0002 以往，以白炽灯泡的调光为目的，使用三端双向交流开关等半导体开关元件的调 光开关正在被实用化。图8表示使用三端双向交流开关51的双线式调光开关50的基本电 路结构(第一以往例)。该双线式调光开关50与交流电源2和照明负载(白炽灯泡)3串 联连接。双线式调光开关50包括：三端双向交流开关51、连接于三端双向交流开关51的 栅电极而用于输出栅极驱动信号的例如两端交流开关。
9、(diac)(触发二极管)52、与由用户 操作的操作构件连接的可变电阻器53、固定电阻体54、电容器55、滤波元件56等。 0003 在双线式调光开关50中，当接通开关57时，从交流电源2经由可变电阻器53向 电容器55充电，当电容器55的两端电压达到两端交流开关52的转折电压时三端双向交流 开关51导通。然后，三端双向交流开关51在交流电源的电压过零点消弧。即，按交流电源 的半个周期，重复进行利用两端交流开关52实现的三端双向交流开关51的触发(导通) 和自消弧(非导通)。通过调节可变电阻器53的电阻值来对三端双向交流开关51的触发 期间进行相位控制，由此能够对照明负载3进行调光。 0004。
10、 第一以往例的双线式调光开关50通过改变可变电阻器53的电阻值来对照明负载 3进行调光，因此可变电阻器53引起的损耗大。另外，由于对可变电阻器53直接施加交流 电源2的电压，因此无法使可变电阻器53自身小型化，双线式调光开关50的小型化也是有 限的。并且，当连接于相同交流电源2的其它设备进行动作时，交流电源2产生电压变动， 照明负载3的明亮度会瞬间地变动。 0005 为了解决上述第一以往例的双线式调光开关50的问题点，在日本特开平 11-67479号公报中，提出了一种使用微型计算机等来控制使半导体开关元件导通的定时、 即输出栅极驱动信号的定时的调光开关。此外，该调光开关是3线式的，图9表示将其。
11、应用 于双线式调光开关的电路结构(第二以往例)。 0006 在第二以往例的双线式调光开关60中，在三端双向交流开关61的栅电极上连接 有光电三端双向交流开关耦合器62的次级侧光电三端双向交流开关63。另外，三端双向交 流开关61的其它电极之间连接有整流电路65，经整流电路65进行全波整流所得的电力被 输入到电源部66。利用由电源部66转换得到的直流电力来驱动控制部67。在此，对整流 电路65施加交流电源2的电压、例如交流(AC)100V。另一方面，例如以直流(DC)3V6V 来驱动控制部67。光电三端双向交流开关耦合器62将控制部67和半导体开关元件61光 绝缘。控制部67根据与由用户操作的操。
12、作构件连接的可变电阻器68的电阻值，在预先存 储在查找表(look-up table)中的定时使晶体管69导通。当晶体管69导通时，电流流过 光电三端双向交流开关耦合器62的初级侧的发光二极管64，次级侧光电三端双向交流开 关63导通。当光电三端双向交流开关耦合器62的次级侧光电三端双向交流开关63导通 时，负载电流开始流动，并且三端双向交流开关61的栅极电压上升。当三端双向交流开关 说 明 书CN 104041188 A 2/9页 5 61的栅极电压变为阈值以上时，三端双向交流开关61导通，从交流电源2流向照明负载3 的电流在双线式调光开关60内从光电三端双向交流开关63换流到三端双向交流开。
13、关61， 光电三端双向交流开关63变为非导通。 0007 近年来，使用LED(Light Emitting Diode：发光二极管)的LED灯泡被实用化，以 替换白炽灯泡。随之，LED灯泡中尤其是能够调光的LED灯泡被实用化。白炽灯泡是电阻 体本身，与此相对，LED灯泡如图10所示那样由多个LED元件及其驱动电路构成。LED驱动 电路70包括：对交流电力进行整流的整流电路71、电感器72、用于蓄积电力的缓冲电容器 73、LED阵列77、与LED阵列77并联连接的电容器76、用于向LED阵列77流通恒定电流的 FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)75及其驱动IC。
14、74等。即，LED灯泡作为负 载，是由二极管、IC构成的电子电路。图11的(a)表示交流电源的1/2周期中的白炽灯泡 的负载电压和负载电流的波形，图11的(b)表示LED灯泡的负载电压和负载电流的波形。 白炽灯泡的功率因数为1，电压与电流呈现几乎相同的波形。与此相对，在LED灯泡的情况 下，负载电流主要用于对电容器73进行充电，在三端双向交流开关导通的同时瞬间地呈现 大的值，但立即变小。 0008 若想要以第一以往例的双线式调光开关50对呈现这种特性的LED灯泡进行调光 控制，则会产生如下的问题点。图12表示以第一以往例的双线式调光开关50对LED灯泡 进行调光控制的情况下的问题点。如图12所。
15、示，当三端双向交流开关51导通时，瞬间地流 动大的负载电流，但立即变小。当负载电流的值变得小于三端双向交流开关51的保持电流 时，三端双向交流开关51会自消弧而变为非导通。当三端双向交流开关51变为非导通时 电容器73的电压下降，驱动IC74进行控制使得流向FET75的电流变小。于是，流过LED阵 列77的电流变少，LED灯泡的明亮度降低。另外，当由于叠加于交流电源2的噪声的影响 而负载电流暂时地变小、或者如图13所示那样由于连接于相同交流电源2的其它设备的动 作而交流电源2产生电压变动时，LED灯泡的明亮度降低。 0009 另一方面，在第二以往例的双线式调光开关60的情况下，如果持续向光电三。
16、端双 向交流开关耦合器62的次级侧的光电三端双向交流开关63流通电流，则能够使负载电流 持续流动。但是，由于有数mA数十mA的电流流过光电三端双向交流开关63，因此为了 维持长时间导通而要消耗很多电力。特别是，由于LED灯泡实质上是如上所述的电子电路 本身，消耗电力少，因此若双线式调光开关60侧消耗很多电力则有可能陷于无法控制的境 地。 0010 本发明是为了解决上述以往例的问题而完成的，其目的在于提供一种即使在作为 照明负载连接了LED灯泡的情况下也使LED灯泡的明亮度稳定而闪烁、波动少的双线式调 光开关。 发明内容 0011 本发明所涉及的双线式调光开关与交流电源和照明负载串联连接，其特征。
17、在于， 具备： 0012 被输入交流电力的第一连接端子和第二连接端子； 0013 主开闭电路，其连接于上述第一连接端子与上述第二连接端子之间，以第一半导 体开关元件为主开关元件； 说 明 书CN 104041188 A 3/9页 6 0014 整流电路，其连接于上述第一连接端子与上述第二连接端子之间； 0015 电源电路，其连接于上述整流电路的直流侧，确保上述双线式调光开关的内部电 源； 0016 频率检测电路，其连接于上述整流电路的直流侧，输出用于检测上述交流电源的 频率的规定的检测信号； 0017 辅助开闭电路，其连接于上述整流电路的直流侧或交流侧，以第二半导体开关元 件为辅助开关元件，在。
18、上述主开关元件未导通时流通负载电流，并且输出栅极驱动信号以 使上述主开关元件或其它半导体开关元件导通； 0018 调光量设定电路，其由用户来操作，用于设定用于调节上述照明负载的明亮度的 调光量；以及 0019 控制电路，其基于从上述频率检测电路输出的上述检测信号来检测上述交流电源 的频率，估计上述交流电源的电压过零点，在基于由上述调光量设定电路设定的调光量以 及估计出的电压过零点决定的第一定时开始输出用于使上述辅助开闭电路导通的驱动信 号，在比上述估计出的电压过零点的下一个估计出的电压过零点早规定时间的第二定时停 止上述驱动信号的输出。 0020 另外，优选的是，还具备准主开闭电路，该准主开闭。
19、电路根据从上述辅助开闭电路 输出的上述栅极驱动信号而导通，在上述辅助开闭电路导通之后，在上述主开关元件未导 通时流通负载电流，并且输出用于使上述主开关元件导通的驱动信号。 0021 另外，优选的是，上述主开关元件是三端双向交流开关(triac)， 0022 上述辅助开闭电路以连接于上述整流电路的直流侧的晶闸管(thyristor)为辅 助开关元件。 0023 或者，优选的是，上述主开关元件是三端双向交流开关， 0024 上述辅助开闭电路以连接于上述整流电路的交流侧、并与上述交流电源的极性相 应地交替被导通的两个晶闸管为辅助开关元件。 0025 另外，优选的是，上述准主开闭电路以光电三端双向交流。
20、开关耦合器 (photo-triac coupler)为开关元件，上述光电三端双向交流开关耦合器的次级侧的光电 三端双向交流开关与上述主开关元件并联连接，并且一方的端子连接于上述主开关元件的 栅极端子，上述光电三端双向交流开关耦合器的初级侧的发光二极管与上述辅助开闭电路 串联连接， 0026 上述光电三端双向交流开关的保持电流值小于上述三端双向交流开关的保持电 流值。 0027 优选的是，上述控制电路在开始上述照明负载的调光控制时，在上述估计出的电 压过零点附近的规定的定时输出用于使上述辅助开闭电路导通的最初的驱动信号。 0028 根据上述双线式调光开关，具备在主开关元件未导通时流通负载电流、。
21、并且输出 栅极驱动信号以使主开关元件或其它半导体开关元件导通的辅助开闭电路，在从基于电压 过零点以及由调光量设定电路设定的调光量决定的第一定时到比下一个电压过零点早规 定时间的第二定时为止的期间持续输出用于使辅助开闭电路导通的驱动信号，辅助开闭电 路维持导通状态。因此，即使照明负载是LED灯泡、且在负载电流从辅助开闭电路等换流到 主开闭电路之后负载电流值小于主开关元件的保持电流而主开闭电路变为非导通，也能够 说 明 书CN 104041188 A 4/9页 7 经由辅助开闭电路等来继续流通负载电流。其结果，能够使LED灯泡的明亮度稳定，减少闪 烁、波动。 附图说明 0029 图1是表示本发明的。
22、第一实施方式所涉及的双线式调光开关的结构的电路图。 0030 图2是第一实施方式中的LED灯泡的负载电压、负载电流以及用于使辅助开闭电 路的晶闸管导通的栅极驱动信号的波形图。 0031 图3是表示在第一实施方式中其它设备对负载电流的影响的LED灯泡的负载电 压、负载电流以及用于使辅助开闭电路的晶闸管导通的栅极驱动信号的波形图。 0032 图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的双线式调光开关的结构的电路图。 0033 图5是表示本发明的第三实施方式所涉及的双线式调光开关的结构的电路图。 0034 图6是表示本发明的第四实施方式所涉及的双线式调光开关的结构的电路图。 0035 图7是本发明的第五实。
23、施方式所涉及的双线式调光开关的控制方法中的各部的 波形图。 0036 图8是表示第一以往例所涉及的双线式调光开关的结构的电路图。 0037 图9是表示第二以往例所涉及的双线式调光开关的结构的电路图。 0038 图10是表示一般的LED灯泡的驱动电路的结构的电路图。 0039 图11是表示白炽灯泡与LED灯泡的负载电压和负载电流的差异的图。 0040 图12是表示在以往的双线式调光开关中当负载电流值变得小于三端双向交流开 关的保持电流值时三端双向交流开关自消弧的情形的图。 0041 图13是表示在以往的双线式调光开关中由于连接于相同交流电流的其它设备的 负载电流而LED灯泡的负载电压变动的情形的。
24、图。 具体实施方式 0042 (第一实施方式) 0043 说明本发明的第一实施方式所涉及的双线式调光开关。图1表示第一实施方式所 涉及的双线式调光开关1A的电路结构。双线式调光开关1A与交流电源2和照明负载3串 联连接。既可以与双线式调光开关1A的调光用可变电阻器4成一体地具备控制照明负载3 的点亮和熄灭的开关5，也可以另外设置开关5。在以下的说明中，例示了与双线式调光开 关1A分开地设置了开关5的情况。 0044 双线式调光开关1A的第一连接端子1a和第二连接端子1b连接于交流电源2或 照明负载3和开关5。在第一连接端子1a与第二连接端子1b之间，连接有以三端双向交流 开关等第一半导体开关元。
25、件为主开关元件11的主开闭电路10。另外，与主开闭电路10并 联地，在第一连接端子1a与第二连接端子1b之间连接有整流电路12，在整流电路12上连 接有用于确保该双线式调光开关1A的内部电力的电源电路13。电源电路13包括：由被进 行达林顿(Darlington)连接的第一晶体管元件13a和第二晶体管元件13b、连接于第二晶 体管元件13b的基极的齐纳二极管13c和电阻体13d等构成的开关电路；用于向由微处理 器等构成的控制电路16供给直流的恒压电力的恒压电路(三端子调节器等)14；以及缓冲 电容器15等。 说 明 书CN 104041188 A 5/9页 8 0045 当开关5接通时，经整流。
26、电路12整流后的脉动电流被输入到电源电路13，从电源 电路输出其输出电压由齐纳二极管13c的齐纳电压支配的电力。该电力对缓冲电容器15进 行充电，并且通过恒压电路14被降到规定的电压(例如3V)后供给到控制电路16。在此， 只要使电源电路13的电阻体13d的电阻值为高到第二晶体管元件13b进行动作所需的电 流流动的程度的值，就能够将经由齐纳二极管13c流向地(ground)的电流值抑制得低，从 而能够实现电力损耗的降低。 0046 整流电路12的直流侧输出端子上连接有用于检测交流电源2的频率的频率检测 电路17，从频率检测电路17输出的规定的检测信号被输入到控制电路16。另外，整流电路 12的。
27、直流侧输出端子上连接有以晶闸管(thyristor)等第二半导体开关元件为辅助开关 元件的辅助开闭电路18，该辅助开闭电路18用于在主开闭电路10的主开关元件11导通为 止的期间或者主开关元件11未导通时向照明负载3流通电流。控制电路16上连接有由用 户操作的由可变电阻器等构成的调光量设定电路4。此外，在以下的说明中，根据需要，将主 开关元件称为三端双向交流开关11，将辅助开闭电路或辅助开关元件称为晶闸管18。 0047 频率检测电路17构成为将从整流电路12输出的脉动电流输入到晶体管元件17a 的基极，与交流电源2的频率相应地从频率检测电路17向控制电路16输入规定的检测信 号。控制电路16。
28、根据频率检测电路17的检测信号检测交流电源2的频率(50Hz或60Hz)， 并基于此估计电压过零点。然后，基于检测出的频率以及估计出的电压过零点等向晶闸管 18的栅极端子输入栅极驱动信号。图2表示将LED灯泡用作照明负载3的情况下的交流电 源2的1/2周期中的负载电压、负载电流以及栅极驱动信号的各波形。关于栅极驱动信号 的上升(晶闸管18导通的第一定时)，基于调光量设定电路(可变电阻器)4的电阻值对预 先存储在控制电路16中的查找表进行搜索来决定。栅极驱动信号的下降(晶闸管18变为 非导通的第二定时)被设定为比交流电源2的电压过零点早规定时间t(例如1ms)。该 规定的时间t例如是对于由控制电。
29、路16基于来自频率检测电路17的检测信号估计下一 个电压过零点而言足够的时间。 0048 接着，说明第一实施方式所涉及的双线式调光开关1A的具体动作。认为在开关5 断开的状态下，缓冲电容器15的电荷几乎都被放电，控制电路16不发挥功能。在此，当开 关5接通时，从整流电路12输出例如全波整流后的脉动电流。由此，缓冲电容器15被充电， 并且从恒压电路14向控制电路16供给直流电力，控制电路16启动。与此并行地，从频率 检测电路17向控制电路16输入检测信号，因此控制电路16检测交流电源2的频率并估计 其电压过零点。然后，控制电路16基于调光量设定电路(可变电阻器)4的电阻值来在第 一定时开始输出栅。
30、极驱动信号(使栅极驱动信号上升)。当栅极驱动信号被输入到晶闸管 18的栅极端子时，晶闸管18导通，开始向照明负载3流通电流。另外，流过晶闸管18的电 流还流过三端双向交流开关11的栅电极，因此当其电压和电流变为三端双向交流开关11 的栅极电压阈值和导通电流以上时三端双向交流开关11导通，负载电流从晶闸管18换流 到三端双向交流开关11。当三端双向交流开关11导通时，整流电路12中几乎不流过电流， 晶闸管18、电源电路13以及频率检测电路17中几乎不流过电流。当电源电路13中不再流 过电流时，开始从缓冲电容器15放出电力，由此确保控制电路16的驱动电力。此时，继续 从控制电路16向晶闸管18的栅。
31、电极输入栅极驱动信号，因此晶闸管18处于导通状态。 0049 在照明负载3是LED灯泡的情况下，如前所述那样在晶闸管18或三端双向交流开 说 明 书CN 104041188 A 6/9页 9 关11导通的同时，负载电流瞬间地呈现大的值，但立即变小。然后，当负载电流的值变得小 于三端双向交流开关11的保持电流时，三端双向交流开关11会自消弧而变为非导通，但是 由于晶闸管18处于导通状态，因此负载电流通过晶闸管18而继续流动。然后，控制电路16 在比交流电源2的电压过零点早规定时间t的第二定时停止栅极驱动信号的输出(使栅 极驱动信号下降)。在该阶段，负载电流几乎不流动，即使晶闸管18变为非导通，也。
32、几乎不 会产生照明负载3的明亮度的变化。当晶闸管18变为非导通时，从整流电路12输出的脉 动电流从晶闸管18换流到电源电路13和频率检测电路17，因此控制电路16能够基于来自 频率检测电路17的检测信号来估计交流电源2的下一个电压过零点，从而能够以估计出的 电压过零点为基准来控制开始输出下一个栅极驱动信号的定时。 0050 这样，双线式调光开关1A具备用于在主开闭电路10的主开关元件(三端双向交 流开关)11导通为止的期间或者主开关元件11未导通时向照明负载3流通电流的辅助开 闭电路(晶闸管)18，因此即使负载电流的值变得小于三端双向交流开关11的保持电流而 三端双向交流开关11变为非导通，由。
33、于晶闸管18处于导通状态，因此负载电流也会通过晶 闸管18继续流动。其结果，LED灯泡的明亮度稳定，几乎不会产生肉眼可见的闪烁、波动。 另外，即使在负载电流的最大值小于三端双向交流开关11的保持电流的情况下，也能够经 由辅助开闭电路(晶闸管)18向负载继续流通电流。并且，通过在比交流电源2的电压过 零点早规定时间t的第二定时停止向晶闸管18的栅电极输入的栅极驱动信号，能够正确 地估计交流电源2的下一个电压过零点。另外，如图3所示，即使连接于相同交流电源2的 其它设备进行动作，由于负载电流经由晶闸管18继续流动，因此照明负载3的明亮度也几 乎不会变化。另外，负载电压波形也不怎么变化。此外，作为三。
34、端双向交流开关11，当然特 别选择使用其保持电流值小的器件。 0051 (第二实施方式) 0052 说明本发明的第二实施方式所涉及的双线式调光开关。图4表示第二实施方式所 涉及的双线式调光开关1B的电路结构。双线式调光开关1B是在上述第一实施方式所涉及 的双线式调光开关1A上追加作为准主开闭电路的光电三端双向交流开关耦合器20而成 的。光电三端双向交流开关耦合器20的次级侧光电三端双向交流开关21与主开闭电路 (三端双向交流开关)11并联连接，初级侧发光二极管22与辅助开闭部(晶闸管)18串联 连接。其它结构相同。作为该光电三端双向交流开关21，选择了其保持电流值小于主开闭 电路的三端双向交流。
35、开关11的保持电流值的器件。 0053 接着，以不同点为中心来说明第二实施方式所涉及的双线式调光开关1B的具体 动作。当三端双向交流开关11和光电三端双向交流开关21在交流电源2的电压过零点消 弧时，电流流向整流电路12，之后在规定的第一定时栅极驱动信号被输入到晶闸管18的栅 极端子，晶闸管18导通，负载电流通过晶闸管18而流动。此时，光电三端双向交流开关耦 合器20的初级侧发光二极管22发光，栅极驱动信号被输入到次级侧光电三端双向交流开 关21的栅极端子，光电三端双向交流开关21导通。当光电三端双向交流开关21导通时， 负载电流换流到光电三端双向交流开关21。在此，在负载电流值小而小于主开闭。
36、电路的三 端双向交流开关11的保持电流值时，主开闭电路的三端双向交流开关11不导通，负载电流 按原样通过作为准主开闭电路的光电三端双向交流开关21而流动。另一方面，当负载电流 值大而变为主开闭电路的三端双向交流开关11的保持电流值以上时，主开闭电路的三端 说 明 书CN 104041188 A 7/9页 10 双向交流开关11导通，负载电流换流到三端双向交流开关11。在照明负载3是LED灯泡的 情况下，当负载电流的值变得小于三端双向交流开关11的保持电流时，三端双向交流开关 11会自消弧而变为非导通，但是晶闸管18导通，负载电流暂时换流到晶闸管18。然后，光 电三端双向交流开关耦合器20的初级。
37、侧发光二极管22发光，次级侧光电三端双向交流开 关21导通，负载电流换流到光电三端双向交流开关21。光电三端双向交流开关21的保持 电流值如上所述那样小于三端双向交流开关11的保持电流值，因此能够稳定地继续流通 负载电流。 0054 第二实施方式所涉及的双线式调光开关1B与第一实施方式所涉及的双线式调光 开关1A相比，追加了光电三端双向交流开关耦合器20作为准主开闭电路，因此构造略微复 杂，其成为成本相应地上升的主要原因。然而，即使在三端双向交流开关11变为非导通之 后，负载电流也主要流过整流电路12上游侧(交流侧)的光电三端双向交流开关21，即负 载电流不经过二极管桥，因此消除了二极管桥引起。
38、的损耗。其结果，LED灯泡的明亮度的变 化变得非常小，几乎不会产生肉眼可见的闪烁、波动。 0055 (第三实施方式) 0056 说明本发明的第三实施方式所涉及的双线式调光开关。图5表示第三实施方式所 涉及的双线式调光开关1C的电路结构。双线式调光开关1C是如下得到的：在上述第一实 施方式所涉及的双线式调光开关1A中设置两个辅助开闭电路(晶闸管)18a及18b，将各 个晶闸管的阳极连接于整流电路12的交流侧，将阴极连接于整流电路12的直流侧负端子。 从控制电路16输出的栅极驱动信号被二极管25a及25b分支后输入到各晶闸管18a及18b 的栅极端子。即，与交流电源2的极性相应地将两个晶闸管18a。
39、及18b中的某一个用作辅 助开闭电路。其它结构和动作与第一实施方式所涉及的双线式调光开关1A相同。 0057 第三实施方式所涉及的双线式调光开关1C与第一实施方式所涉及的双线式调光 开关1A相比，追加了构成辅助开闭电路的晶闸管、电阻以及电容器，因此构造略微复杂，其 成为成本相应地上升的主要原因。然而，在三端双向交流开关11变为非导通后，负载电流 不经过构成整流电路12的一个二极管，因此损耗与此相应地减少。在照明负载3是LED灯 泡的情况下，负载电流值非常小，因此哪怕减少的是与一个二极管相应的损耗，也更能够减 少LED灯泡的闪烁、波动。 0058 (第四实施方式) 0059 说明本发明的第四实施。
40、方式所涉及的双线式调光开关。图6表示第四实施方式所 涉及的双线式调光开关1D的电路结构。双线式调光开关1D是将第二实施方式所涉及的 双线式调光开关1B与第三实施方式所涉及的双线式调光开关1C的特征进行组合而成的， 具备作为准主开闭电路的光电三端双向交流开关耦合器20以及两个辅助开闭电路(晶闸 管)18a及18b。在第四实施方式所涉及的双线式调光开关1D中，与第三实施方式所涉及的 双线式调光开关1C同样地，在负载电流流过晶闸管18a或18b时不经过构成整流电路12 的一个二极管，因此损耗与此相应地减少。因此，与第二实施方式所涉及的双线式调光开关 1B相比，负载电流从晶闸管18a或18b换流到光电。
41、三端双向交流开关21时的电压变动变 小，能够向照明负载3供给稳定的电力。另外，其结果，LED灯泡的明亮度的变化进一步变 小，几乎不会产生闪烁、波动。 0060 (第五实施方式) 说 明 书CN 104041188 A 10 8/9页 11 0061 上述第一至第四实施方式均涉及双线式调光开关的结构，而第五实施方式涉及上 述任一个双线式调光开关1A1D中的控制方法。双线式调光开关1A1D以及图10所 示的LED灯泡的驱动电路70均具有将交流电力转换为直流电力并向缓冲电容器蓄积电力 的电路结构。因此认为，例如在开关5长时间处于断开时，任一个缓冲电容器都被放电，电 力无剩余。当接通开关5时，双线式调。
42、光开关1A1D启动，控制电路16输出栅极驱动信 号，由此开始向照明负载3供给电力。在照明负载3是LED灯泡的情况下，即使开始供给电 力，由于驱动电路70未启动，因此也呈现与稳定点亮时不同的动作和阻抗特性。即，当开始 对LED灯泡的驱动电路70供给电力时，最初向缓冲电容器73充电。因此，在LED灯泡启动 时，呈现该缓冲电容器73的电容成分占支配地位的阻抗特性。而且，若在交流电源2的电 压比较高时电流开始流向LED灯泡的驱动电路70，则缓冲电容器73被急速地充电，在双线 式调光开关1A1D与LED灯泡的驱动电路70之间产生功率因数的大的差异。 0062 在功率因数大不相同的阻抗之间，分别被施加的电。
43、压的相位与交流电源2的相位 不同，例如若设为在交流电源2的电压为100V时负载电压为-30V，则双线式调光开关1A 1D的连接端子1a与1b之间的电压(设为开关间电压)为130V。即，交流电源2的电压过 零点与双线式调光开关1A1D的开关间电压过零点不同。双线式调光开关1A1D原本 的目的是以交流电源2的电压过零点为基准来进行控制，而上述控制电路16基于频率检测 电路17的输出来估计开关间电压过零点并进行调光控制。因此，若在与交流电源2的电压 过零点不同的定时进行控制(输出栅极驱动信号)，则有可能无法进行原本的稳定的调光 控制。 0063 图7表示第五实施方式所涉及的控制方法下的各部的波形。在。
44、开始调光之前，交 流电源2的电压波形的相位与双线式调光开关1A1D的开关间电压波形的相位一致。在 第五实施方式所涉及的控制方法中，当照明负载3的调光控制开始时，在基于频率检测电 路17的输出所推测出的开关间电压过零点附近(例如，相对于开关间电压过零点的数 ms以内)输出从控制电路16向辅助开闭电路的晶闸管18的栅极端子输入的最初的栅极驱 动信号。输出最初的栅极驱动信号的定时未必要在电压过零点之前，也可以是经过电压过 零点之后。这样一来，能够从交流电源2的低电平起开始LED灯泡的驱动电路70的缓冲电 容器73的充电。通过像这样从电压过零点(0V)附近开始向LED灯泡的驱动电路70供给 电力，双线。
45、式调光开关1A1D和LED灯泡的驱动电路70的阻抗变化不会变得急剧，能够 由双线式调光开关1A1D和LED灯泡的驱动电路70分摊交流电源2的1/2周期的电力。 另外，在双线式调光开关1A1D与LED灯泡的驱动电路70之间不会产生功率因数的大的 差异，因此能够进行稳定的调光控制。 0064 此外，在上述说明中，作为主开关元件，例示了作为一个双向半导体开关元件的三 端双向交流开关，但是并不限定于此，只要是与三端双向交流开关同样地使电流双向流通 的构造即可，例如也可以是将IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶 体管)、FET反并联连接所得的构造等。
46、。 0065 附图标记说明 0066 1A1D：双线式调光开关；2：交流电源；3：照明负载；4：调光量设定电路(可变 电阻器)；5：开关；10：主开闭电路；11：主开关元件(三端双向交流开关)；12：整流电路； 13：电源电路；16：控制电路；17：频率检测电路；18、18a、18b：辅助开闭电路(辅助开关元 说 明 书CN 104041188 A 11 9/9页 12 件、晶闸管)；20：准主开闭电路(光电三端双向交流开关耦合器)；21：光电三端双向交流 开关；22：发光二极管。 说 明 书CN 104041188 A 12 1/9页 13 图1 说 明 书 附 图CN 104041188 。
47、A 13 2/9页 14 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104041188 A 14 3/9页 15 图4 说 明 书 附 图CN 104041188 A 15 4/9页 16 图5 说 明 书 附 图CN 104041188 A 16 5/9页 17 图6 说 明 书 附 图CN 104041188 A 17 6/9页 18 图7 图8 说 明 书 附 图CN 104041188 A 18 7/9页 19 图9 图10 说 明 书 附 图CN 104041188 A 19 8/9页 20 图11 图12 说 明 书 附 图CN 104041188 A 20 9/9页 21 图13 说 明 书 附 图CN 104041188 A 21 。