多位置调光系统.pdf

一种多位置调光系统包括耦接在AC功率源和照明负载之间的多个调光器。多个调光器中的每一个用于控制照明负载的强度并包括可控导通设备，即双向晶闸管。多个调光器的双向晶闸管以并联电连接的方式耦接。在任意给定时刻，仅所述调光器中的有源调光器用于向所述照明负载传导负载电流。无源调光器用于监控其双向晶闸管上的电压以确定有源调光器何时激发它的双向晶闸管。因此，无源调光器用于在有源调光器激发它自己的双向晶闸管之前激发其双向晶闸管以从有源调光器“接管”对照明负载的控制而成为下一个有源调光器。进而，无源调光器用于确定传输到负载的功率量并且在一个或多个状态指示器上显示该信息。

1、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光系统，所述系统包括：
第一调光器，其耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述第一调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第一可控导通设备；以及
第二调光器，其耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述第二调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第二可控导通设备，
其中所述第一调光器耦接到所述第二调光器，使得所述第一可控导通设备与所述第二可控导通设备以并联电连接的方式耦接，所述第一和第二可控导通设备的并联组合串联电连接于所述AC电源和所述电负载之间。

2、  根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一调光器还包括耦接到所述第一可控导通设备的第一控制器，用于控制所述第一可控导通设备，并且所述第二调光器还包括耦接到所述第二可控导通设备的第二控制器，用于控制所述第二可控导通设备。

3、  根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一控制器用于监控所述第一调光器的第一电特性，并且所述第二控制器用于监控所述第二调光器的第二电特性。

4、  根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一和第二电特性包括分别在所述第一和第二可控导通设备上产生的第一和第二调光器电压。

5、  根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一控制器用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时刻使所述第一可控导通设备导通，并且所述第二控制器用于对所述第二调光器电压做出响应来确定所述第一时刻。

6、  根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二控制器用于在第一半周期期间所述第一时刻之前的第二时刻使所述第二可控导通设备导通。

7、  根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一控制器用于确定在所述第一半周期期间所述第一时刻之前所述第二控制器是否使所述第二可控导通设备导通，并且对在所述第一半周期期间所述第一时刻之前所述第二控制器使所述第二可控导通设备导通做出响应而使所述第一可控导通设备不导通。

8、  根据权利要求7所述的系统，其中，所述第二控制器用于在所述第一半周期之后预定数量的半周期，在所述第二时刻使所述第二可控导通设备导通。

9、  根据权利要求6所述的系统，其中，所述第二调光器还包括致动器，所述第二控制器用于对所述致动器的致动做出响应而在所述第二时刻使所述第二可控导通设备导通。

10、  根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二调光器还包括耦接到所述第二控制器的状态指示器，所述第二控制器用于对所述第一时刻做出响应而控制所述状态指示器。

11、  根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一控制器用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时段使所述第一可控导通设备导通，并且所述第二控制器用于对所述第二调光器电压做出响应而确定所述第一可控导通设备的所述第一时段。

12、  根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二控制器用于在大于所述第一时段的第二时段使所述第二可控导通设备导通。

13、  根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一控制器用于确定所述第二控制器是否已经在所述第二时段使所述第二可控导通设备导通，并且用于对所述第二控制器在所述第二时段使所述第二可控导通设备导通做出响应而使所述第一可控导通设备不导通。

14、  根据权利要求13所述的系统，其中，所述第二控制器用于在预定数量的半周期使所述第二可控导通设备导通持续所述第二时段。

15、  根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一控制器用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时刻使所述第一可控导通设备导通，并且用于确定所述第一调光器电压在大致所述第一时刻是否是基本上低的电压。

16、  根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一控制器用于确定在所述第一时刻之前所述第一调光器电压是否是基本上低的电压，并且用于对关于所述第一调光器电压是否是基本上低的电压的确定做出响应而确定是否使所述第一可控导通设备导通。

17、  根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一电特性包括传导通过所述第二可控导通设备的第二负载电流，并且所述第二电特性包括传导通过所述第一可控导通设备的第一负载电流。

18、  根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一调光器包括用于传导所述第二负载电流的第一电流感测电路，并且所述第二调光器包括用于传导所述第一负载电流的第二电流感测电路。

19、  根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一控制器用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时刻使所述第一可控导通设备导通，并且所述第二控制器用于对所述第二调光器电压做出响应而确定所述第一时刻。

20、  根据权利要求1所述系统，其中，所述第一和第二可控导通设备包括双向半导体开关。

21、  根据权利要求20所述的系统，其中，所述双向半导体开关包括双向晶闸管。

22、  根据权利要求20所述的系统，其中，所述双向半导体开关包括反向串联连接的两个场效应晶体管。

23、  根据权利要求1所述的系统，还包括：
多个调光器，每一个调光器具有可控导通设备，所述多个调光器的所述可控导通设备以并联电连接的方式耦接。

24、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光器系统，所述系统包括：
第一调光器，其耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述第一调光器包括第一可控导通设备，所述第一可控导通设备用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时刻通过从所述AC电源向所述电负载传导负载电流来控制传输到所述电负载的功率量；以及
第二调光器，其耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述第二调光器包括第二可控导通设备，所述第二可控导通设备用于控制传输到所述电负载的功率量，所述第二调光器耦接到所述第一调光器，使得所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备以并联电连接的方式耦接，所述第一和第二可控导通设备的并联组合串联电连接于所述AC电源和所述电负载之间，在给定的时刻，仅所述第一和第二可控导通设备的其中之一用于传导所述负载电流；
其中所述第二调光器用于在所述第一时刻之前的第二时刻使所述第二可控导通设备导通；并且
其中所述第一调光器用于对所述第二调光器在所述第二时刻使所述第二可控导通设备导通做出响应而使所述第一可控导通设备不导通。

25、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光系统，所述系统包括：
第一调光器，其耦接到所述AC电源，所述第一调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第一可控导通设备；以及
第二调光器，其耦接到所述电负载，所述第二调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第二可控导通设备，
其中所述第一和第二调光器各包括至少一个状态指示器，用于显示所述电负载的状态。

26、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率量的负载控制设备，所述负载控制设备包括：
第一可控导通设备，其以串联电连接的方式耦接在所述AC电源和所述电负载之间，用于控制传输到所述负载的所述功率量，所述第一可控导通设备具有控制输入端；
感测电路，用于提供表示所述负载控制设备的第一电特性的控制信号；以及
第一控制器，其耦接到所述第一可控导通设备的所述控制输入端并且用于接收来自所述感测电路的所述控制信号，
其中所述负载控制设备用于耦接到具有第二可控导通设备的第二负载控制设备，所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备以并联电连接的方式耦接，所述第一控制器用于对来自所述感测电路的所述控制信号做出响应来确定所述第二可控导通设备何时改变于不导通状态和导通状态之间。

27、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中，所述第二可控导通设备在每一个半周期的第一时刻被导通；并且
其中所述第一控制器用于在第一半周期所述第一时刻之前的第二时刻使所述第一可控导通设备导通。

28、  根据权利要求27所述的负载控制设备，其中，所述第一控制器用于在所述第一半周期之后预定数量的半周期，在所述第二时刻使所述第一可控导通设备导通。

29、  根据权利要求28所述的负载控制设备，其中，所述第一控制器用于在所述预定数量的半周期之后每一个半周期的第三时刻使所述第一可控导通设备导通。

30、  根据权利要求27所述的负载控制设备，还包括：
可操作地耦接到所述第一控制器的致动器，
其中所述第一控制器用于对所述致动器的致动做出响应而在所述第二时刻使所述第一可控导通设备导通。

31、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中所述第二可控导通设备在每一个半周期的第一时段导通；并且
其中所述第一控制器用于在第一半周期期间在比所述第一时段大的第二时段使所述第一可控导通设备导通。

32、  根据权利要求31所述的负载控制设备，其中所述第一控制器用于针对预定数量的半周期，在所述第一半周期期间的所述第二时段使所述第一可控导通设备导通。

33、  根据权利要求32所述的负载控制设备，其中所述第一控制器用于在所述预定数量的半周期之后每一个半周期的第三时段使所述第一可控导通设备导通。

34、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中，所述第一控制器用于在每一个半周期的第一时刻使所述第一可控导通设备导通，并且用于恰在所述第一时刻使所述第一可控导通设备导通之前，确定所述第二控制器是否已使所述第二可控导通设备导通。

35、  根据权利要求34所述的负载控制设备，其中，所述第一控制器用于对在第一半周期期间的所述第一时刻之前所述第二控制器使所述第二可控导通设备导通做出响应而使所述第一可控导通设备不导通。

36、  根据权利要求35所述的负载控制设备，其中，在所述第一半周期之后的每一个半周期，所述第一控制器用于继续使所述第一可控导通设备不导通。

37、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中，所述第一控制器还用于对来自所述感测电路的所述控制信号做出响应而确定传输到所述电负载的所述功率量。

38、  根据权利要求37所述的负载控制设备，还包括：
可操作地耦接到所述第一控制器的状态指示器；
其中，所述第一控制器对传输到所述电负载的所述功率量的确定做出响应来控制所述状态指示器。

39、  根据权利要求38所述的负载控制设备，其中，所述电负载包括照明负载，所述照明负载具有取决于传输到所述照明负载的所述功率量的强度。

40、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中，所述感测电路包括电压监控电路，用于提供表示在所述第一可控导通设备上产生的电压的控制信号。

41、  根据权利要求40所述的负载控制设备，其中，所述控制信号表示所述AC电源的零交叉。

42、  根据权利要求40所述的负载控制设备，其中，所述第二可控导通设备在每一个半周期的第一时刻导通；并且
其中，所述第一控制器用于对所述第一可控导通设备上的所述电压做出响应而在第一半周期期间所述第一时刻之前的第二时刻，使所述第一可控导通设备导通。

43、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中所述感测电路包括电流感测电路，用于提供表示传导通过所述第二可控导通设备的负载电流的控制信号。

44、  根据权利要求43所述的负载控制设备，其中所述控制信号表示所述负载电流的上升沿。

45、  根据权利要求43所述的负载控制设备，其中所述第二可控导通设备在每一个半周期的第一时刻导通；并且
其中所述第一控制器用于对所述负载电流做出响应而在第一半周期期间所述第一时刻之前的第二时刻使所述第一可控导通设备导通。

46、  根据权利要求26所述的负载控制设备，其中，所述可控导通设备包括双向半导体开关。

47、  根据权利要求46所述的负载控制设备，其中，所述双向半导体开关包括双向晶闸管。

48、  根据权利要求46所述的负载控制设备，其中，所述双向半导体开关包括反向串联连接的两个场效应晶体管。

49、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率量的负载控制设备，所述负载控制设备包括：
在所述AC电源和所述电负载之间以串联电连接的方式耦接的可控导通设备，用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时段通过向所述电负载传导电流来控制传输到所述负载的功率量，所述可控导通设备具有控制输入端；
电压监控电路，与所述可控导通设备并联耦接并且用于提供表示在所述可控导通设备上产生的电压的控制信号；以及
控制器，其耦接到所述可控导通设备的所述控制输入端并且用于接收来自所述电压监控电路的所述控制信号，所述控制器用于确定在所述第一时段的大致开始时所述可控导通设备上的所述电压是基本上低的电压。

50、  一种适于耦接到电路的第一调光器开关，所述电路包括电源、电负载和第二调光器开关，所述第一调光器开关包括：
可控导通设备，用于控制从所述电源传输到所述电负载的功率量；
感测电路，用于产生表示所述第一调光器开关的电特性的控制信号；以及
控制器，可操作地耦接到所述可控导通设备，用于控制传输到所述负载的所述功率量，所述控制器用于对所述感测电路的所述控制信号做出响应而使所述可控导通设备在有源模式和无源模式之间改变，其中在所述有源模式中所述可控导通设备传导所述负载电流，并且在所述无源模式中所述可控导通设备不传导所述负载电流。

51、  根据权利要求50所述的调光器开关，其中所述电特性包括所述可控导通设备上的调光器电压。

52、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率量的方法，所述方法包括步骤：
将第一可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间；
将第二可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间，并且使所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备并联电连接；以及
在所述AC电源的每一个半周期的第一时刻控制所述第一可控导通设备成为导通。

53、  根据权利要求52所述的方法，还包括步骤：
监控电特性。

54、  根据权利要求53所述的方法，还包括步骤：
对所述监控所述电特性的步骤做出响应而确定所述第一时刻。

55、  根据权利要求54所述的方法，还包括步骤：
在第一半周期期间所述第一时刻之前的第二时刻，使所述第二可控导通设备导通。

56、  根据权利要求53所述的方法，其中，所述电特性包括所述第二可控导通设备上的第二电压。

57、  根据权利要求56所述的方法，还包括步骤：
在所述第一半周期期间监控所述第一可控导通设备上的第一电压；
确定在所述第一半周期期间所述第二可控导通设备是否为导通；以及
对确定所述第二可控导通设备为导通的所述步骤做出响应而在所述第一半周期期间使所述第一可控导通设备不导通。

58、  根据权利要求57所述的方法，还包括步骤：
在所述第一半周期之后的预定数量的半周期，在所述第二时刻控制所述第二可控导通设备为导通。

59、  根据权利要求56所述的方法，还包括步骤：
在所述第二时刻使所述第二可控导通设备导通的所述步骤之前，接收来自用户接口的输入。

60、  根据权利要求55所述的方法，其中，所述电特性包括通过所述第一可控导通设备的负载电流。

61、  根据权利要求54所述的方法，还包括步骤：
确定在大致所述第一时刻所述第一电压是否为基本上低的电压。

62、  根据权利要求61所述的方法，还包括步骤：
确定恰在所述第一时刻之前，所述第一电压是否为基本上低的电压；以及
对确定所述第一电压是否为基本上低的电压的所述步骤做出响应而确定是否使所述第一可控导通设备导通。

63、  根据权利要求54所述的方法，还包括步骤：
对确定所述第一时刻的所述步骤做出响应，控制状态指示器。

64、  一种控制从AC电源传输到电负载的功率量的方法，所述方法包括步骤：
将第一可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间；
将第二可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间，并且使所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备并联电连接；以及
在所述AC电源的每一个半周期的第一时段控制所述第一可控导通设备为导通。

65、  根据权利要求64所述的方法，还包括步骤：
监控所述第二可控导通设备上的第二电压。

66、  根据权利要求65所述的方法，还包括步骤：
对所述监控所述第二电压的步骤做出响应，确定在每一个半周期的所述第一时段所述可控导通设备是否导通。

67、  根据权利要求66所述的方法，还包括步骤：
在比所述第一时段大的第二时段使所述第二可控导通设备导通。

68、  根据权利要求67所述的方法，还包括步骤：
监控所述第一可控导通设备上的第一电压；
确定所述第二可控导通设备是否为导通；以及
对所述确定所述第二可控导通设备为导通的步骤做出响应而使所述第一可控导通设备不导通。

69、  一种控制从AC电源传输到电负载的功率量的方法，所述方法包括步骤：
将多个可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述多个可控导通设备按照并联电连接的方式耦接；以及
对于所述AC电源的每一个半周期的时段，选择性地控制所述多个可控导通设备其中之一为导通。

70、  一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光系统，所述系统包括：
按照并联电连接的方式连线的多个调光器，每一个调光器独立工作或者与其它调光器一起工作以控制传输到所述电负载的功率量；
其中所述调光器彼此通信。

71、  根据权利要求70所述的系统，其中所述调光器通过调节激发角度而彼此通信。

72、  根据权利要求70所述的系统，其中所述调光器通信以控制传输到所述电负载的功率量。

多位置调光系统
技术领域
本发明涉及具有多个智能调光器的多位置调光系统，例如包括在其两个位置处具有智能调光器开关的三路调光系统。特别地，根据本发明的多位置调光系统中的所有智能调光器用于承载相同的负载电流以一致地控制一个或多个照明负载并且在状态指示器上显示照明负载当前的强度等级。
背景技术
用于控制建筑物中的负载的三路和四路开关系统是本领域公知的技术，该负载例如是照明负载。通常，将这些系统中使用的开关连接到建筑物的交流(AC)配线系统，与工作于低电压和低电流的电压开关系统相反，这些系统中使用的开关接收AC源电压并且承载全负载电流，而且向远程控制器传输数字命令(通常为低电压逻辑电平)，该远程控制器对所述命令做出响应以控制传输到负载的AC功率电平。因而，如这里所使用的，术语“三路开关”、“三路系统”、“四路开关”和“四路系统”是指接收AC源电压并且承载全负载电流的这些开关和系统。
根据其名称可以看出，三路开关具有三个端子并且更通常被称为单刀双掷(SPDT)开关，但是这里还是将其称为“三路开关”。注意，在一些国家，上述的三路开关被称为“两路开关”。
四路开关为双刀双掷(DPDT)开关，其在内部配线用于极性反转应用。四路开关通常被称为中间开关，但是这里仍然将其称为“四路开关”。
在典型的现有技术的三路开关系统中，两个三路开关控制单个负载，并且每一个开关完全用于独立地控制该负载，而与另一个开关的状态无关。在这样的系统中，一个三路开关必须连接到系统的AC源侧(有时也被称为“线路侧”)，而另一个三路开关必须连接到系统的负载侧。
图1A示出了标准三路开关系统100，其包括两个三路开关102和104。开关102和104连接在AC电压源106和照明负载108之间。三路开关102和104中的每一个包括分别电连接到AC电压源106和照明负载108的“可移动”(或公共)触点。三路开关102和104中的每一个还包括两个固定触点。当可移动触点与上固定触点接触时，三路开关102和104处于图1A中的位置A。当可移动触点与下固定触点接触时，三路开关102和104处于位置B。当三路开关102和104都处于位置A(或都处于位置B)时，系统100的电路是完整的并且照明负载108被加电。当开关102处于位置A而开关104处于位置B(或者反之亦然)时，电路不完整并且照明负载108不被加电。
现有技术中使用三路调光器开关来替代三路开关是公知的。图1B中示出了三路调光器开关系统150的示例，包括一个现有技术的三路调光器开关152和一个三路开关104。三路调光器开关152包括调光器电路152A和三路开关152B。典型的AC相位控制调光器电路152A通过在AC波形的每半周期的一些部分接通并且在该半周期的剩余部分不接通来调节施加到照明负载108的能量的量。由于调光器电路152A与照明负载108串联连接，调光器电路接通的时间越长，将有越多的能量传输到照明负载108。在照明负载108是灯的情况下，传输到照明负载108的能量越多，灯的光强度等级就越大。在典型的调光操作中，用户可以调节控制以将灯的光强度等级设定为所需的光强度等级。其中每个半周期中调光器接通的的所述部分以所选择的光强度等级为基础。用户能够通过三路调光器开关152来调节和触发(toggle)照明负载108并且只能通过三路开关104来触发照明负载。由于两个调光器电路不能串联连接，所以三路调光器开关系统150只能包括一个三路调光器开关152，该三路调光器开关152可以位于系统的线路侧或负载侧。
当具有用于控制负载的多于两个的开关位置时，需要四路开关系统。例如，四路系统要求按照公知的方式连接的两个三路开关和一个四路开关，以使每一个开关完全用于独立地控制负载，而与系统中任何其他开关的状态无关。在四路系统中，要求四路开关连接在两个三路开关之间以使所有开关独立操作，即，一个三路开关必须连接到系统的AC源侧，另一个三路开关必须连接到系统的负载侧，并且四路开关必须电性地位于两个三路开关之间。
图1C示出了现有技术的四路开关系统180。系统180包括两个三路开关102和104以及四路开关185。四路开关185具有两种状态。在第一种状态下，节点A1连接到节点A2并且节点B1连接到节点B2。当触发四路开关185时，开关改变到第二种状态，其中路径彼此交叉(即，节点A1连接到节点B2而节点B1连接到节点A2)。注意，如果简单地不连接其中一个端子，则四路开关可以用作三路开关。
图1D示出了包含多个四路开关185的另一现有技术开关系统190。如图所示，在三路开关102和104之间可以包括任何数量的四路开关以实现照明负载108的多位置控制。
已经开发出采用智能调光器开关和专门设计的远程(或“辅助”)开关的多位置调光系统，其允许从多个位置调节调光等级。智能调光器包括微控制器或其它处理装置，用于向终端用户提供一组先进的控制特征和反馈选项。例如，智能调光器的先进特征可以包括受保护的或锁定的照明预设、变暗和双点触(double-tap)到全强度。为了向微控制器加电，智能调光器包括电源，其在半导体开关不导通的每一个半周期汲取通过照明负载的少量电流。电源通常使用该少量电流使存储电容器充电并且产生直流(DC)电压以向微控制器加电。在发明名称为“LightingControl Device”并且于1993年9月28日授权的美国专利No.5,248,919中公开了用于在多位置调光系统的所有位置配线的多位置照明控制系统的示例，其包括壁装的智能调光器开关和壁装的远程开关，这里引用其全部内容作为参考。
再次参照图1B的系统150，由于当电源106和照明负载108之间的电路通过任一三路开关152B或104断开时，没有负载电流通过三路调光器开关152的调光器电路152A，所以调光器开关152不能包括电源和微控制器。因此，调光器开关152不能向终端用户提供智能调光器的先进特征组。
图2示出了多位置照明控制系统200的示例，其包括一个壁装的智能调光器开关202和一个壁装的远程开关204。调光器开关202具有用于接收通过AC电源206提供的AC源电压的火线(H)端子以及用于向照明负载208提供调光火线(或相位受控的)电压的调光火线(DH)端子。远程开关204与调光器开关202的DH端子和照明负载208串联连接，并且将调光火线电压传输到照明负载208。
调光器开关202和远程开关204均具有致动器以允许提高、降低和触通/触断该照明负载208的光强度等级。调光器开关202对这些致动器中的任何一个的致动做出响应以相应地改变调光等级(或者使照明负载208加电/断电)。具体而言，远程开关204处致动器的致动使AC控制信号或者部分整流的AC控制信号从远程开关204通过远程开关204的辅助调光器(AD)端子和调光器开关202的AD端子之间的配线而传输到调光器开关202。调光器开关202对控制信号的接收做出响应以改变调光等级或触通/触断(toggle on/off)负载208。因而，可以通过远程开关204完全控制负载。
图3示出了多位置照明控制系统200的调光器开关202的用户接口。如图所示，调光器开关202可以包括面板310、罩板312、用于选择由调光器开关202控制的照明负载208的光强度的所需等级的强度选择致动器314以及控制开关致动器316。面板310并不局限于任何具体的形式，并且优选地为适于安装到在安装照明控制设备中通常使用的传统壁盒中的类型。同样，罩板312和致动器314、316并不局限于任何具体的形式，并且可以是允许用户手动致动的任何适合的设计。
致动器314的上部314A的致动增加或提高照明负载208的光强度，而致动器314的下部314B的致动降低或减少光强度。致动器314可以控制摇杆开关、两个单独的按压开关等等。致动器316可以控制按压开关，尽管该致动器316可以是触敏膜。致动器314和316可以按照任何传统的方式连接到相应的开关。由致动器314、316控制的开关可以直接连接到下面将要描述的控制电路，或者可以通过扩展布线的链路、红外(IR)链路、射频(RF)链路、电源线载体(PLC)链路或者以其它方式连接到控制电路。
调光器开关202还可以包括多个光源318形式的强度等级指示器，诸如发光二极管(LED)。光源318可以按照阵列形式设置(例如如图所示的线性阵列)，表示受控的照明负载208的光强度等级范围。照明负载208的强度等级可以包括从最小强度等级到最大强度等级的范围，该最小强度等级优选地为最低可视强度，但是其可以是“完全闭”或零，而该最大强度等级通常为“全开”或基本上100％。光强度等级通常表示为全强度的百分比。因而，当照明负载208接通时，光强度等级可以在从1％到基本上100％的范围内。
图2所示的系统提供了全功能的三路开关系统，其中用户能够访问所有功能，例如在两个位置调光。然而，为了提供该功能性，需要使用各自的设备202和204更换两个开关设备。而且，由于远程开关204不具有LED，在远程开关204处不能向用户提供反馈。
有时需要在三路和四路开关电路中仅设置一个智能开关。如图1B所示，到目前为止还不可能通过简单地使用智能调光器更换调光器152而在电路中留下机械三路开关104来实现，这是因为当开关104断开电路时，由于电流不再通过调光器流到照明负载108，所以不再向智能调光器(代替调光器152)的微控制器提供功率。根据本发明的三路和四路调光器开关提供了解决该问题的解决方案并且还可选地提供了用于远程控制该开关的装置。
在一种现有技术的远程控制照明控制系统中，可以在相同电路中安装单个多位置调光器和多达九个“辅助”调光器以根据多个控制进行调光。在现有技术中，辅助调光器是必需的，因为现有技术的多位置调光器与机械三路开关不兼容。整个房间范围内安装的辅助调光器会极大地增加部件的成本以及调光系统的安装成本。
而且，即使多位置照明控制系统200允许在三路系统中使用智能调光器开关，消费者还需要连同智能调光器开关202一起购买远程开关204。通常，一般消费者在购买用于三路或四路系统的智能调光器开关时并不会意识到需要远程开关，直到在购买之后安装智能调光器开关时并且发现智能调光器开关与现有的机械三路或四路开关不能一起正确地工作时才会发觉。因此，需要一种智能调光器，其能够在不需要购买和安装专门的远程开关的情况下安装在三路或四路系统的任何位置。
用于安装在三路系统中代替一个三路开关的智能调光器是已知的。图4A示出了现有技术中具有智能三路调光器402的三路系统400并且图4B示出了现有技术中具有智能三路调光器452的三路系统450。在发明名称为“Dimmer Switch for Usewith Lighting Circuits Having Three-Way Switches”并且于2006年6月6日递交的待审共同转让的美国专利申请(代理案号为P/10-814)中对智能三路调光器402和452进行了更加详细的描述，这里引用其全部内容作为参考。注意，调光器402和452可以连接到三路系统400、452的线路侧或负载侧中的任一侧。
智能调光器402包括连接在AC源406和标准三路开关404的第一固定触点A之间的第一调光器电路410以及连接在AC源和三路开关404的第二固定触点B之间的第二调光器电路412。三路开关404的可移动触点连接到照明负载408。智能调光器包括经由两个二极管416连接在跨调光电路410和412的控制电路414。控制电路414包括电源，其用于根据三路开关404的可移动触点的位置而经由二极管416之一向照明负载408充电。优选地，控制电路用于分别根据在第一调光器电路410上或第二调光器电路412上是否产生电压来确定三路开关404是否处于位置A或位置B。智能三路调光器402用于向用户提供照明负载408的强度反馈。
智能调光器452仅包括连接在AC源406和三路开关404的第一固定触点A之间的单个调光器电路460。智能调光器还包括跨接在调光器电路462上的控制电路464以及耦接在三路开关404的第一固定触点A和第二固定触点B之间的电流感测电路468。控制电路462包括用于向照明负载408充电的电源。控制电路464用于对由电流感测电路468产生的控制信号做出响应而确定三路开关404是否处于位置A或位置B。当电流感测电路468感测到电源的充电电流流经三路开关404的第二固定触点B时，向控制电路464提供控制信号。智能三路调光器452用于向用户提供照明负载408的强度反馈。
然而，三路系统400和450不能包括多于一个的智能调光器402、452。因此，需要一种三路系统，其能够在该三路系统的两个位置处包括智能调光器。而且，需要一种多位置调光系统，其在该调光系统的每一个位置具有相同的调光器并且每一个调光器均具有状态指示器。
发明内容
根据本发明，一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光系统包括第一调光器和第二调光器。所述第一调光器耦接在所述AC电源和所述电负载之间，并且所述第一调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第一可控导通设备。所述第二调光器耦接在所述AC电源和所述电负载之间，并且所述第二调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第二可控导通设备。所述第一调光器耦接到所述第二调光器，使得所述第一可控导通设备与所述第二可控导通设备以并联电连接的方式耦接，所述第一和第二可控导通设备的并联组合串联电连接于所述AC电源和所述电负载之间。优选地，所述第二调光器的第二控制器用于监控第二调光器电特性以确定所述第一调光器的所述第一可控导通设备被导通的第一时刻。并且，所述第二控制器用于在所述第一时刻之前的第二时刻使所述第二可控导通设备导通。
而且，本发明的应用提供一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光器系统，所述系统包括第一调光器和第二调光器。所述第一调光器耦接在所述AC电源和所述电负载之间，并且所述第一调光器包括第一可控导通设备，所述第一可控导通设备用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时刻通过从所述AC电源向所述电负载传导负载电流而控制传输到所述电负载的功率量。所述第二调光器耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述第二调光器包括第二可控导通设备，所述第二可控导通设备用于控制传输到所述电负载的功率量。所述第二调光器耦接到所述第一调光器，使得所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备以并联电连接的方式耦接。所述第一和第二可控导通设备的所述并联组合串联电连接于所述AC电源和所述电负载之间。在给定时刻，仅所述第一和第二可控传输设备的其中之一用于传导所述负载电流。所述第二调光器用于在所述第一时刻之前的第二时刻使所述第二可控导通设备导通。所述第一调光器对所述第二调光器在所述第二时刻使所述第二可控导通设备导通做出响应而使所述第一可控导通设备不导通。
根据本发明的另一实施例，一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光系统包括耦接到AC电源的第一调光器。第一调光器包括用于控制传输到所述电负载的功率量的第一可控导通设备。所述系统还包括耦接到所述电负载的第二调光器。所述第二调光器包括用于控制导通到所述电负载的功率量的第二可控导通设备。所述第一和第二调光器各包括至少一个状态指示器，用于显示所述电负载的状态。
此外，本发明提供一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率量的负载控制设备。所述负载控制设备包括第一可控导通设备、感测电路和第一控制器。所述第一可控导通设备具有控制输入端并且在所述AC电源和所述电负载之间串联电连接，用于控制传输到所述负载的所述功率量。所述感测电路用于提供表示所述负载控制设备的第一电特性的控制信号。所述第一控制器耦接到所述第一可控导通设备的所述控制输入端并且用于接收来自所述感测电路的所述控制信号。所述负载控制设备用于耦接到具有第二可控导通设备的第二负载控制设备。所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备并联电连接。所述第一控制器用于对来自所述感测电路的所述控制信号做出响应而确定所述第二可控导通设备何时在非导通状态和导通状态之间改变。
本发明还提供一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率量的负载控制设备。所述负载控制设备包括在所述AC电源和所述电负载之间以串联电连接的方式耦接的可控导通设备，用于在所述AC电源的每一个半周期的第一时段通过向所述电负载传导电流而控制传输到所述负载的功率量。所述可控导通设备具有控制输入端。所述负载控制设备还包括电压监控电路，与所述可控导通设备并联耦接并且用于提供表示在所述可控导通设备上产生的电压的控制信号。所述负载控制设备还包括控制器，其耦接到所述可控导通设备的所述控制输入端并且用于接收来自所述电压监控电路的所述控制信号。所述控制器用于在所述第一时段的大致开始时确定所述可控导通设备上的所述电压是基本上低的电压。
根据本发明的另一方面，一种适于耦接到电路的第一调光器开关，所述电路包括电源、电负载和第二调光器开关。所述第一调光器开关包括可控导通设备，用于控制从所述电源传输到所述电负载的功率量；跨接在可控导通设备上的感测电路，用于产生表示所述第一调光器开关的电特性的控制信号；以及控制器，可操作地耦接到所述可控导通设备，用于控制传输到所述负载的所述功率量。所述控制器用于对所述感测电路的所述控制信号做出响应而使所述可控导通设备在有源模式和无源模式之间改变，其中在所述有源模式中所述可控导通设备传导所述负载电流，并且在所述无源模式中所述可控导通设备不传导所述负载电流。
本发明还提供一种控制从AC电源传输到电负载的功率量的方法。所述方法包括步骤：将第一可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间；将第二可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间，并且使所述第二可控导通设备与所述第一可控导通设备并联电连接。所述方法还包括步骤：在所述AC电源的每一个半周期的第一时间控制所述第一可控导通设备为导通。或者，所述方法可包括步骤：在所述AC电源的每一个半周期的第一时段控制所述第一可控导通设备为导通。
根据本发明的另一实施例，一种控制从AC电源传输到电负载的功率量的方法，所述方法包括步骤：将多个可控导通设备耦接在所述AC电源和所述电负载之间，所述多个可控导通设备按照并联电连接的方式耦接；以及对于所述AC电源的每一个半周期的时段，选择性地控制所述多个可控导通设备其中之一为导通。
本发明还提供一种用于控制从AC电源传输到电负载的功率的多位置调光系统，所述系统包括：按照并联电连接的方式连线的多个调光器。每一个调光器独立工作或者与其它调光器一起工作以控制传输到所述电负载的功率量。优选地，所述调光器通过调节激发角度而彼此通信。
通过以下参照附图的本发明的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
为了解释本发明，附图中示出了目前优选的形式，但是应该理解，本发明并非局限于所示出的精确结构和手段。通过参照附图对本发明进行的如下描述，本发明的特征和优点将变得明显。在附图中：
图1A示出了现有技术的三路开关系统，其包括两个三路开关；
图1B示出了现有技术的三路调光器开关系统的示例，其包括一个现有技术的三路调光器开关和一个三路开关；
图1C示出了现有技术的四路开关系统；
图1D示出了现有技术的扩展的四路开关系统；
图2是典型的现有技术的多位置照明控制系统的简化框图；
图3示出了图2的多位置照明控制系统的调光器开关的现有技术的用户接口；
图4A示出了具有智能三路调光器的现有技术的三路系统；
图4B示出了具有智能三路调光器的另一现有技术的三路系统；
图5是根据本发明的包括两个智能三路调光器的三路调光系统的简化方框图；
图6是图5的调光器的零交叉(zero-crossing)检测器的简化示意图；
图7是由图5的调光器的控制器执行的零交叉过程的流程图；
图8是由图5的调光器的控制器执行的强度等级过程的流程图；
图9是由图5的调光器的控制器执行的双向晶闸管激发过程的流程图；
图10是由图5的调光器的控制器执行的输入监控过程的流程图；
图11是具有四个智能调光器的多位置调光系统的简化方框图，其中每一个智能调光器具有四个负载端子；
图12是具有四个智能调光器的多位置调光系统的简化方框图，其中每一个智能调光器具有两个负载端子；
图13是根据本发明另一实施例的包括两个智能三路调光器的三路调光系统的简化方框图；
图14是图13的智能三路调光器的电流感测电路的简化示意图；以及
图15是具有三个智能调光器的多位置调光系统的简化方框图，其中每一个智能调光器具有四个负载端子和两个电流感测电路。
具体实施方式
通过结合附图来理解将更好地理解优选实施例的前述发明内容和下面的详细说明。为了说明本发明，附图中示出了目前优选的实施例，其中在整个附图中，相似的附图标记表示相似的部分，但是应该理解，本发明并非局限于所公开的具体方法和手段。
图5是根据本发明的包括两个智能三路调光器502A和502B的三路调光系统500的简化方框图。调光器502A和502B在AC电压源506和照明负载508之间串联连接。注意，调光器502A和502B在结构上相同，从而调光器502A和502B中的任意一个可以耦接到三路系统500的线路侧或负载侧。调光器502A和502B包括分别耦接到AC电压源506和照明负载508的火线端子H1和H2。第一调光器502A的转换火线端子SH1耦接到第二调光器502B的调光火线端子DH2。类似地，第二调光器502B的转换火线端子SH2耦接到第一调光器502A的调光火线端子DH1。调光器502A和502B的端子H1、H2、SH1、SH2、DH1和DH2可以是螺旋式接线柱、绝缘线或“飞线(flying lead)”、插入式端子或者用于将调光器连接到AC电压源506和照明负载508的其它适合的装置。
由于调光器502A和502B在结构上相同，下面仅详细描述调光器502A。调光器502B的部件与调光器502A的相应部件具有类似的功能和类似的附图标记。调光器502A包括耦接在转换火线端子SH1和调光火线端子DH1之间的双向半导体开关510A。如图5所示，调光器502A将半导体开关实现为双向晶闸管(triac)。然而，也可以使用其它半导体开关电路，例如反向串联连接的两个FET、桥接的FET或者一个或多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)。双向晶闸管510A具有耦接到栅驱动电路512A的栅极(或控制输入)。调光器502A还包括耦接到栅驱动电路512A的控制器514A，以控制双向晶闸管510A的导通时间t_ON，即每一个半周期中双向晶闸管510A传导负载电流的时段。控制器514A优选地实现为微控制器，但是可以是任何适合的处理设备，例如可编程逻辑器件(PLD)、微处理器或专用集成电路(ASIC)。
电源516A生成DC电压、V_CC以对控制器514A加电。电源516A耦接在双向晶闸管510A的两端，即从转换火线端子SH1到调光火线端子DH1。电源516A能够在双向晶闸管510A不导通并且在调光器502A上具有产生的电压电势时，通过将充电电流汲取经过照明负载508而进行充电。
调光器502A还包括用于感测调光器的电特性的感测电路。该电特性可以是调光器502A两端产生的电压或者通过调光器传导的负载电流。具体地说，调光器502A包括零交叉检测器518A，即，耦接在双向晶闸管510A两端的电压监控电路。零交叉检测器518A监控可控导通设备510A两端的与“调光器电压”交叉的电压，以确定来自AC电源206的输入AC波形的零交叉。零交叉被定义为在每一个半周期的开始处，AC电源从正极性转变为负极性或者从负极性转变为正极性的时刻。将零交叉信息作为输入提供到控制器514A。控制器514A提供栅极控制信号以操作半导体开关510A，从而在相对于AC波形的零交叉点的预定时刻将来自AC电源506的电压提供给照明负载508。
控制器514A使用前向相位控制调光(或者上升沿控制调光)来控制双向晶闸管510A的导通时间t_ON，并且因而控制照明负载508的强度。通过前向相位控制调光，双向晶闸管510A在某些时候，即AC线电压半周期内的相位角处，呈现导通。双向晶闸管510A保持导通，直到双向晶闸管呈现不导通的下一个线电压零交叉时刻为止。前向相位控制调光经常用于控制到电阻性或电感性负载的能量，例如可以包括磁低压变换器或白炽灯。
图6是零交叉检测器518A的简化示意图。全波整流器桥630的AC端子耦接在火线端子H1和调光器火线端子DH1之间，即，在双向晶闸管510A的两端。整流器桥630包括四个二极管632、634、636和638。整流器桥630的DC端子耦接在光耦接器640的光电二极管642和电阻器650的两端。光耦接器640的光电晶体管644对光电二极管642做出响应。在电阻器652和光电晶体管644的交叉点处输出零交叉检测器518A的控制信号，即，到控制器514A的输出。将控制器514A的输出通过电阻器652耦接到电源516A的DC电压V_CC。当在双向晶闸管510A的两端基本上没有产生电压时，即，当光电二极管642没有被前向偏置时，将到控制器514A的输出上拉到逻辑高电平。当在双向晶闸管510A的两端产生电压时，输入电流将流经光电二极管642和电阻器650。因此，光电晶体管644将该输出下拉到电路公共点654，即逻辑低电平。因而，在大部分半周期内控制信号是逻辑低电平，而在零交叉处控制信号为逻辑高电平。电阻器650优选地具有相当大的电阻，例如56kΩ，以使得通过光电二极管642的输入电流的幅值很小。
用户接口520A耦接到控制器514A并且允许用户确定照明负载508所需的照明等级(或状态)。用户接口520A提供多个致动器，用于接收来自用户的输入，例如包括触发按钮和强度致动器。对触发按钮的致动做出响应，控制器514A将触发照明负载508的状态(即，从接通到断开或者反之亦然)，这将在下面进行详细描述。进而，控制器514A将对强度致动器的致动做出响应来调节照明负载508的强度。用户接口520A还提供多个状态指示器，例如LED，以向调光器502A的用户提供反馈。优选地设置状态指示器以显示调光器502A或照明负载508的操作特性。例如，可以按照线性阵列来设置状态指示器(如图3所示)以显示照明负载508的强度。
调光器502A和502B包括耦接到火线端子H1和H2(优选地分别耦接到AC电源406和照明负载408)的气隙开关522A和522B。因此，气隙开关522A和522B各耦接在AC电源406和照明负载408之间，以使得如果任意一个空气隙开关522A或522B打开，就可防止电流流经照明负载508。调光器502A和502B还包括感应器424A，524B，即扼流圈，以提供电磁干扰(EMI)过滤。
根据本发明，调光器502A和502B的双向晶闸管510A和510B并联电连接地耦接在AC源506和照明负载508之间。在任意给定时刻，仅双向晶闸管510A和510B其中之一将负载电流从AC源506传导到照明负载508。具有导通的双向晶闸管510A和510B的调光器502A和502B被认为处于“有源”模式。因此，具有没有向照明负载508传导电流的双向晶闸管510A和510B的调光器502A和502B将处于“无源”模式。当调光器502A和502B处于有源模式时，各自的控制器514A和514B用于控制导通的双向晶闸管510A和510B的导通时间，以控制照明负载508的强度。
如这里所使用的，当第一设备与第二设备“并联电连接”地耦接时，可以从AC源506通过第一设备到照明负载508来描绘第一路径，其中第一路径不经过第二设备，并且可以从AC源通过第二设备到照明负载来描绘第二路径，其中第二路径不经过第一设备。因此，其它电子部件可以与第一和第二设备串联耦接，以使得第一和第二设备仍然基本并联耦接。例如，电感器524A和524B可以分别与双向晶闸管510A和510B串联耦接，以使得电感器与双向晶闸管的串联组合进行并联耦接。进而，如这里所使用的，将以“并联电连接”的方式耦接的第一调光器和第二调光器进行耦接，以使得它们的可控导通设备以并联电连接的方式进行耦接。
当第一调光器502A处于无源模式时，第一控制器514A通过监控第一零交叉检测器518A的输出来监控第二双向晶闸管510B的激发角度，即，照明负载508的当前强度。因此，第一控制器514A用于在用户接口520A的状态指示器上显示照明负载508的当前照明强度，而与控制器目前是否在控制照明负载无关。
根据本发明，调光器502A和502B用于彼此通信以“控制”照明负载508。当调光器502A和502B处于无源模式时，控制器502A和502B用于例如，对用户接口520A和520B的按钮致动做出响应，以从无源模式改变为有源模式以控制照明负载508。为了控制照明负载508，处于无源模式的调光器502A和502B的控制器502A和502B用于恰在处于有源模式的调光器的双向晶闸管之前激发各自的双向晶闸管510A和510B。
例如，如果第一调光器502A处于有源模式并且第二调光器502B处于无源模式，则第一控制器514A用于通过在AC线电压的零交叉之后大致5毫秒的时刻导通双向晶闸管510A而控制照明负载508的强度。因此，双向晶闸管510A将在每一个半周期的大致3毫秒的第一导通时间t_ON1传导负载电流。为了控制照明负载，第二控制器514B用于在第一控制器514A导通第一双向晶闸管510A之前的时刻导通第二双向晶闸管510B，例如在AC线电压的零交叉之后大致4.9毫秒的时刻(即，使得第二双向晶闸管510B的第二导通时间t_ON2是3.1毫秒)。然后，第一控制器514A通过监控第一零交叉检测器518A的输出而确定第二控制器514B已经激发第二双向晶闸管510B。具体地说，如果第二控制器514B已经激发了第二双向晶闸管510B，则跨第一双向晶闸管510A的调光器电压将基本为零伏特。如果第一控制器514A确定第二双向晶闸管510B已经激发，则在当前半周期期间，第一控制器不激发第一双向晶闸管510A。优选地，在预定量时间，即，预定数量的半周期，例如三个(3)半周期，第二调光器502B的第二控制器514B使用第二导通时间t_ON2继续控制第二双向晶闸管510B的导通时间。在该预定量时间之后，第二控制器514B将第二双向晶闸管510B控制到如根据由第二用户接口522B提供的输入所确定的所需的强度等级。
图7-10示出了用于操作根据本发明的三路调光系统500中的调光器502A和502B的控制器514A和514B的软件流程图。下面将参照第一控制器514A来描述该流程图，即使第二控制器514B优选地执行完全相同的软件。
图7是零交叉过程700的流程图，其优选地在步骤710中在AC电压源506的零交叉处开始的每个半周期执行。如在步骤712中调光器502A处于有源模式，则在步骤714，激发角度定时器开始降低，该定时器的初始值与所需强度等级相对应。对用户输入，例如来自用户接口520A的输入做出响应而生成该所需强度等级并且将该所需强度等级存储在控制器514A的存储器中。当激发角度定时器终止时，激发双向晶闸管中断请求(IRQ)发生。参照图9，下面更详细描述对激发双向晶闸管IRQ做出相应而执行双向晶闸管激发过程900。
当调光器502A处于无源模式时，第一控制器514A确定第二调光器502B(其处于有源模式)的第二双向晶闸管510B的激发角度。具体地说，如果调光器502A在步骤712不处于有源模式，即，处于无源模式，则在步骤716，对调光器502A是否从无源模式转换到有源模式进行判断。如果不是，则在步骤718开始强度等级定时器。该强度等级定时器随着时间而增加值并且由强度等级过程800使用以计算第二调光器502B的第二双向晶闸管510B的激发角度。
图8是强度等级过程800的流程图，其对强度等级IRQ做出响应，当控制器514A处于无源模式时，每半周期执行。在步骤810，当控制器514A已经被零交叉检测器518A发出信号通知第一双向晶闸管501A两端的电压已经下降到基本为零伏特时，强度等级IRQ发生。在步骤812，控制器514A将该强度等级定时器的值保存在控制器的存储器中。在步骤814，控制器514A使用强度等级定时器的值，即，第二双向晶闸管510B的激发角度，来确定传输到照明负载508的功率量，即照明负载的照明强度。然后，在步骤816，控制器514A使用已确定的照明负载508的照明强度来照亮用户接口520A的一个或多个状态指示器以作为反馈向用户提供该照明负载508的强度，并且在步骤818处退出。
在调光器502A从无源模式转换到有源模式的同时，控制器514A将在第二调光器502B的第二双向晶闸管510B之前在预定数量的半周期时间激发第一双向晶闸管510A。控制器514A使用前置计数器(advance counter)来跟踪调光器502A在第二双向晶闸管510B之前已经激发了第一双向晶闸管501A多少个半周期。回来参照图7，如果在步骤716调光器502A正在从无源模式转换到有源模式，并且如果前置计数器在步骤720处大于零，则在步骤722处，控制器514A使前置计数器减一(1)。在步骤724，控制器514A从照明负载508的所计算的强度等级(如在图8所示的强度等级过程800中确定的)中减去前置常数，例如100微秒，以产生前置激发时间。接下来，在步骤726，控制器514A使用来自步骤724的前置激发时间而开始激发角度定时器，并且过程700在步骤730处退出。如果在步骤720处前置计数器已经降低到零，则控制器514A在步骤728中进入到有源模式，并且在步骤730退出零交叉过程700。
图9是双向晶闸管激发过程900的流程图，其中当激发角度定时器终止时，在步骤910，对激发双向晶闸管中断请求(IRQ)做出响应，优选地控制器514A而每半周期执行一次。在图7的步骤714和726开始激发角度定时器。如果在步骤912，调光器502A没有转换到有源模式，则在步骤914，控制器514A监控零交叉检测器的输出以确定跨第一双向晶闸管510A的调光器电压是否基本为零伏特，即第二双向晶闸管510B是否导通。如果在步骤916第二双向晶闸管510B不导通，则在步骤918，控制器514A按照正常方式简单地激发第一双向晶闸管510A并且然后在步骤924退出。如果在步骤916第二双向晶闸管510B导通，则在当前半周期期间控制器514A不激发双向晶闸管510A。在步骤920，控制器514A改变到无源模式，并且在步骤924退出。如果在步骤912，调光器502A转换到有源模式，则在步骤922，控制器514A在前置时刻激发双向晶闸管510A以控制照明负载508，并且在步骤924退出。
图10是输入监控过程1000的流程图，其优选地是每半周期执行一次，并且在步骤1010开始。在步骤1012，控制器514A检查输入，例如从用户接口520A提供的输入。如果在步骤1014没有接收到输入，则过程1000简单地在步骤1020退出。否则，如果在步骤1015调光器502A处于无源模式，则在步骤1016，控制器514A开始转换到有源模式。在步骤1018，控制器514A将前置计数器初始化为最大前置计数器值，例如三，以使得在转换到有源模式的同时，控制器在第二双向晶闸管510B之前三个半周期时间内激发第一双向晶闸管510A。接下来，在步骤1020控制器514A相应地处理输入并且在步骤1022退出。
虽然已经参照图5所示的三路调光系统500描述了本发明，但是本发明并不限于仅包括两个调光器502A和502B。图11是根据本发明的具有四个调光器1102A、1102B、1102C和1102D的多位置调光系统1100的简化方框图。每一个调光器1102A、1102B、1102C和1102D具有可控制的导通设备，例如，双向晶闸管1110A、1110B、1110C和1110D。双向晶闸管1110A、1110B、1110C和1110D在AC电源1106和照明负载1108之间以并联电连接的方式耦接，以使得每一个双向晶闸管能够控制照明负载的强度。如图11所示，每一个调光器1102A、1102B、1102C和1102D具有四个端子以实现调光器之间的简单连接。每一个调光器1102A、1102B、1102C和1102D包括电源(未示出)，其用于通过汲取经过照明负载1108的充电电流而充电。优选地，每一个电源的充电电流基本上很小，以使得每一个电源的充电电流之和不足够大来照亮该照明负载108。
在给定的时刻，仅调光器1102A、1102B、1102C和1102D其中之一处于有源模式，即控制照明负载1108，而其它三个调光器处于无源模式。如图5所示的系统500，处于无源模式的调光器1102A、1102B、1102C和1102D之一临时增加提供到照明负载1108的激发角度以控制照明负载。本发明并不局限于如图11所示的仅包括四个调光器。由于以并联电连接的方式提供调光器的双向晶闸管，可以向系统1100增加更多的调光器。
图12是具有多个智能调光器1202A、1202B、1202C和1202D的多位置调光系统1200的简化方框图，每一个智能调光器仅具有两个端子。每一个智能调光器1202A、1202B、1202C和1202D具有可控导通设备，例如，双向晶闸管1210A、1210B、1210C和1210D。双向晶闸管1210A、1210B、1210C和1210D以并联电连接的方式耦接在AC电源1206和照明负载1208之间，以使得每一个双向晶闸管能够控制照明负载的强度。调光器1202A、1202B、1202C和1202D以所描述的其它系统500和1100的调光器来自的方式进行工作。
图13是根据本发明另一实施例的三路调光系统1300的简化方框图。系统1300包括耦接在AC电源1306和照明负载1308之间的两个调光器1302A和1302B，以单独控制传输到照明负载的功率量。调光器1302A和1302B包括分别与转换火线端子SH1和SH2串联耦接的电流感测电路1326A和1326B，并且两者向控制器1314A提供控制信号。当调光器1302A和1302B处于无源模式时，电流感测电路1326A和1326B提供控制信号，表示其它双向晶闸管中该双向晶闸管510A和510B的激发角度。例如，当第一调光器1302A处于无源模式时，第一电流感测电路1326A用于在第二双向晶闸管510B激发时感测通过转换火线端子S1的负载电流的上升沿。尽管本申请中没有示出通过控制器1314A执行的软件的流程图，但是该实施例的控制器逻辑基本与图7-10中所示的流程图类似。
图14是电流感测电路1326A的简化示意图。电流感测电路1326A包括电流感测变压器1430，其具有在转换火线端子SH1和双向晶闸管510A与电感器524A的节点之间串联耦接的初级线圈。电流感测变压器1430仅在最小工作频率以上工作，以使得当通过初级线圈的电流波形具有在最小工作频率以上的频率时，电流仅流入次级线圈。优选地，电流感测变压器1430检测通过第二调光器502B的第二双向晶闸管510B的负载电流的上升沿。由于当第二双向晶闸管510B激发(即，负载电流具有高频分量)时，负载电流将增加得很快，所以当第二双向晶闸管510B激发时，电流将如电流感测变压器的次级线圈。
电流感测变压器1430的次级线圈耦接在电阻器1432的两端。电阻器1432还耦接在电路公共点和比较器1434的负输入端之间。通过包括两个电阻器1436和1438的分压器产生基准电压，并且将该基准电压提供到比较器1434的正输入端。比较器1434的输出端通过电阻器1440连接到电源516A的DC电压V_CC并且耦接到控制器1314A。当电流流经电流感测变压器1430的次级线圈时，在电阻器1432两端产生超过基准电压的电压。然后，比较器1434将输入端驱动为低电平，向控制器1314A发出信号通知已经感测到该电流。可选择地，可以使用运算放大器或包括一个或多个晶体管的分立电路，而不是比较器1434，来实现电流检测电路1326A。
图15是另一多位置调光系统1500的简化方框图。系统1500包括耦接在AC源1506和照明负载1508之间的多个调光器1502A、1502B和1502C。每一个调光器1502A、1502B和1502C包括用于控制传输到照明负载1508的功率量的双向晶闸管1510A、1510B和1510C。由于调光器1502A、1502B和1502C各包括四个负载端子，每一个调光器包括第一电流感测电路1526A、1526B、1526C和第二电流感测电路1528A、1528B、1528C。每一个第一和第二电流感测电路对流经各自电流感测电路的负载电流的上升沿做出响应。例如，调光器1502B用于通过第二电流感测电路1528B感测经过双向晶闸管1510A的负载电流的激发角度，或通过第一电流感测电路1526B感测经过双向晶闸管1510C的负载电流的激发角度。
虽然使用词语“设备”和“单元”来描述本发明的调光系统的元件，但是应该注意，这里描述的每一个“设备”和“单元”不需完全包含在单个盒或结构中。例如，图5的调光器502A可以包括在壁装的盒中的多个按钮以及包括在单独位置中的控制器。而且，一个“设备”可以包含在另一“设备”中。例如，半导体开关(即，可控导通设备)是本发明的调光器的一部分。
虽然已经参照特定实施例描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员来说很明显，本发明可以具有许多其它变形和修改以及其它使用。因此，本发明不应局限于这里的具体公开。