CN101932166A - 照明装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种照明装置及其控制方法。此照明装置包括风扇及适于发光的发光二极管模块。此控制方法包括下列步骤：检测风扇的风扇信号；根据风扇信号来判断风扇的运作是否异常。其中当判断风扇运作异常时，调降发光二极管模块的驱动电流；以及当根据风扇信号而判断出风扇没有运转时，调降发光二极管模块的驱动电流，使落在发光二极管模块的额定驱动电流的预定范围内。

Description

照明装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种照明装置，且特别涉及一种具有风扇的发光二极管照明装置及其控制方法。

背景技术

目前的高亮度的发光二极管(light emitting diode，LED)的价钱仍相当昂贵，而一盏发光二极管灯具所用的发光二极管模块通常不只包括一个发光二极管。在发光二极管灯具中，发光二极管模块的成本是相当昂贵的。有些发光二极管模块使用被动散热机制，例如散热柱或散热鳍片。有些发光二极管模块使用主动散热机制，例如风扇或致冷芯片来保持发光二极管模块在适当的工作温度。另，还可加上适当的过温保护设计以防发光二极管模块烧毁。

公知技术的发光二极管模块过温保护方法是，当感温器检测灯体内的温度过高时，发光二极管模块断路，而使发光二极管模块停止发光。另一公知技术的发光二极管模块过温保护方法是，根据感温器所得到温度来改变发光二极管模块的驱动电流，以调节发光二极管模块的温度。

发光二极管灯具若采用被动式的散热，也就是以自然对流以及热传导方式进行散热，散热器需相当大的体积与重量，对于发光二极管灯具厂商而言是相当重的负担。发光二极管灯具若采用主动式的散热，则不需要太大的散热器，但风扇故障时会造成发光二极管模块烧毁。对于发光二极管灯具厂商而言，如何改进散热机制来保护发光二极管模块是相当重要的课题。

发明内容

本发明提出一种照明装置的控制方法，以达到发光二极管模块的散热与过温保护功能。

本发明提出一种照明装置，以达到发光二极管模块的散热与过温保护功能。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提出一种照明装置的控制方法，照明装置包括风扇以及适于发光的发光二极管模块。控制方法包括：检测风扇的风扇信号；根据风扇信号来判断风扇的运作是否异常，其中当判断风扇运作异常时，调降发光二极管模块的驱动电流；以及当根据风扇信号而判断出风扇没有运转时，调降发光二极管模块的驱动电流，使落在发光二极管模块的额定驱动电流的预定范围内。

本发明的实施例提出一种照明装置，包括发光二极管模块、风扇、驱动器、以及控制电路。发光二极管模块包括至少一发光二极管。风扇用以产生照明装置内的空气对流，并产生风扇信号。驱动器耦接至发光二极管模块，用以驱动发光二极管模块发光。控制电路耦接至风扇以及驱动器，用以接收风扇信号，并根据风扇信号来判断风扇的运作是否异常，其中当控制电路根据风扇信号而判断风扇运作异常时，控制电路调降发光二极管模块的驱动电流；当控制电路根据风扇信号而判断风扇没有运转时，控制电路调降发光二极管模块的驱动电流，使落在发光二极管模块的额定驱动电流的预定范围内。

在本发明的实施例中，当判断风扇运作异常时，控制电路传送异常信号至照明装置外的监控中心。

在本发明的实施例中，照明装置还包括感温器。感温器耦接至控制电路，用以检测照明装置外的环境温度。当控制电路判断风扇运作异常时，控制电路根据环境温度来决定驱动电流的调降幅度。

在本发明的实施例中，风扇包括运转检知器，用以根据风扇的运作状况而产生风扇信号。

在本发明的实施例中，其中预定范围为30％至90％。

在本发明的实施例中，风扇包括脉冲产生器，用以产生风扇信号，且风扇信号的频率与风扇的转速成正比。

在本发明的实施例中，当控制电路判断风扇运作异常时，控制电路根据风扇信号的频率来决定驱动电流的调降幅度。

本发明的实施例中，通过风扇的运转，在照明装置内产生用以散热的空气对流，以避免发光二极管模块的操作温度过高。通过检测照明装置的风扇信号，以判断风扇的运作是否异常。当判断风扇运作异常时，调降发光二极管模块的驱动电流，产生一个过温保护机制，以避免因风扇故障而造成发光二极管模块烧毁。

附图说明

图1为本发明实施例的照明装置的方块图。

图2为本发明实施例的照明装置的控制方法的流程图。

图3为R型式风扇的风扇信号Sf与时间的关系图。

图4为F型式风扇的风扇信号Sf与时间的关系图。

图5为本发明实施例中模块的驱动电流I相对额定驱动电流的比例与时间的关系图。

图6为驱动电流I相对额定驱动电流的比例与环境温度的关系图。

图7为驱动电流I相对额定驱动电流的比例与转速的关系图。

图8为本发明另一实施例的照明装置的方块图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语用来说明并非用来限制本发明。

本发明的后续描述通常是参照实施例和方法。应当理解的是其并不意图将本发明局限于具体公开的实施例和方法，而是本发明可使用其他特征、元件、方法和实施例实现。描述实施例是为了说明本发明，并非限制其范围，其范围由权利要求定义。本领域技术人员将意识到后续描述的各种等同变化。各实施例中相似的元件统一地用相似的标号来表示。

在下述诸实施例中，当元件被指为“连接”或“耦接”至另一元件时，其可为直接连接或耦接至另一元件，或可能存在介于其间的元件。相对地，当元件被指为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，则不存在有介于其间的元件。

请参照图1，图1为本发明实施例的照明装置100的方块图。照明装置100包括发光二极管模块110、风扇120、驱动器130以及控制电路140。发光二极管模块110包括至少一发光二极管。发光二极管模块110的一端接地GND。风扇120用以产生照明装置100内的空气对流，进而达到散热的效果。风扇120耦接至控制电路140，并适于输出风扇信号Sf至控制电路140。驱动器130耦接至电压VCC、发光二极管模块110和控制电路140。驱动器130用以驱动发光二极管模块110发光。控制电路140适于接收风扇信号Sf，并控制驱动器130的操作。其中，控制电路140适于根据风扇信号Sf来判断风扇120的运作是否异常，当判断风扇120运作异常时，调降发光二极管模块110的驱动电流I，以避免发光二极管模块110过热；以及当根据风扇信号Sf而判断出风扇120没有运转时，调降发光二极管模块110的驱动电流I，使落在发光二极管模块110的额定驱动电流的预定范围内。在本发明的实施例中，预定范围为30％至90％。在本发明的另一实施例中，控制电路140适于将异常信号Err传送至照明装置100外的监控中心，以向监控中心通报风扇120异常的状况。

在本发明的实施例中，照明装置100包括感温器150。感温器150耦接至控制电路140，用以检测照明装置100外的环境温度Ta。当判断风扇120运作异常时，控制电路140根据环境温度Ta来决定驱动电流I的调降幅度。

请参照图1和图2，图2为本发明实施例中用以控制照明装置100的流程图。在本实施例中，照明装置100的控制方法包括下列的步骤。在步骤S210，控制电路140检测风扇120的风扇信号Sf。接着步骤S220，控制电路140根据风扇信号Sf来判断风扇120的运作是否异常，当判断风扇120运作异常时，进行步骤S230，否则回到步骤S210。在步骤S230，控制电路140调降发光二极管模块110的驱动电流I，以降低发光二极管模块110的消耗功率，进而避免发光二极管模块110在风扇120运作异常时过热。因此，本发明的实施例通过风扇120的运转，在照明装置100内产生用以散热的空气对流，以避免发光二极管模块110的操作温度过高。通过检测风扇信号Sf，来判断风扇120的运作是否异常。当判断风扇120运作异常时，调降发光二极管模块110的驱动电流I，以避免因风扇120故障而造成发光二极管模块110过热或烧毁。

在本发明的实施例中，风扇120采用R型式风扇。为说明R型式风扇的特性，请参照图3。图3为R型式风扇的风扇信号Sf与时间的关系图，其中纵轴表示风扇信号Sf的逻辑准位，且横轴表示时间。R型式风扇包括运转检知器(rotation detector)，用以根据风扇的运作状况产生风扇信号Sf。当风扇120为R型式风扇时，则运转检知器适于产生相应于风扇120运转情形的风扇信号Sf。其中，当风扇信号Sf为逻辑低准位Lo时，表示风扇120运转正常；当风扇信号Sf为逻辑高准位Hi时，表示风扇120运转异常。本领域的技术人员应当了解，风扇信号Sf的逻辑准位相应于风扇120运转状态的定义可变更，例如：在本发明实施例中，当风扇信号Sf为逻辑低准位Lo时，表示风扇120运转异常；当风扇信号Sf为逻辑高准位Hi时，表示风扇120运转正常。控制电路140根据风扇信号Sf的逻辑准位高低来判断风扇120运转是否异常。以图3为例，在时间点T1之后，风扇信号Sf由逻辑低准位Lo变成逻辑高准位Hi，从而控制电路140判断风扇120运转异常。

在本发明的实施例中，风扇120采用脉宽调变(pulse width modulation，PWM)型式风扇或F型式风扇。为说明PWM型式风扇或F型式风扇的特性，请参照图4。图4为PWM型式风扇或F型式风扇的风扇信号Sf与时间的关系图，其中，纵轴表示风扇信号Sf的逻辑准位，且横轴表示时间。PWM型式风扇或F型式风扇包括脉冲产生器，用以产生风扇信号Sf，且脉冲产生器所产生的风扇信号Sf的频率与风扇120的转速成正比。换言之，风扇信号Sf的频率越高，表示风扇120转速越快；风扇信号Sf的频率越低，表示风扇120转速越慢。当风扇120为PWM型式风扇或F型式风扇时，脉冲产生器适于产生相应于风扇120之转速的风扇信号Sf。此风扇信号Sf为频率信号。控制电路140根据风扇信号Sf的频率，以求得风扇120目前转速。当风扇120停止运转时，风扇信号Sf会维持在逻辑低准位Lo或逻辑高准位Hi且不再产生脉冲。控制电路140根据风扇信号Sf的频率来判断风扇120运转是否异常。例如，当风扇120的转速落在某一数值范围可定义为运转正常情形，而超过或低于此数值范围则为运转异常情形。

以下以图5和图3来说明如何调降发光二极管模块110的驱动电流I。其中，图5为本发明实施例中发光二极管模块110的驱动电流I相对于额定驱动电流的比例与时间的关系图，其中，纵轴表示驱动电流I相对于额定驱动电流的比例，而横轴表示时间。在本实施例中，风扇120为R型式风扇，其产生的风扇信号Sf如图3所示。其中，风扇信号Sf在时间点T1由逻辑低准位Lo提升到逻辑高准位Hi。换言之，风扇120在时间点T1发生异常。在此情况下，控制电路140检测到风扇信号Sf的逻辑准位的改变，因此控制驱动器130将其用以驱动发光二极管模块110的驱动电流I由100％额定驱动电流调降至70％额定驱动电流，以避免在风扇120故障的情况下，发光二极管模块110过热或烧毁。须说明的是，在此实施例中，驱动电流I的调降幅度为30％(即100％减70％)的额定驱动电流，但本发明并不以此为限，只要调降后的驱动电流I可使发光二极管模块110继续发光，并使发光二极管模块110在风扇120运转异常的情况下不致过热即可。因调降后的驱动电流I可使发光二极管模块110继续发光，故当风扇120发生故障时，照明装置100还能提供稳定的光源，且不会有突然停止照明的现象。因此，对于照明装置100的应用(例如：作为路灯)来说，可提高其对于使用者的便利性和安全。

本领域技术人员应当了解，调降驱动电流的方式不限上述方式。举例来说，在本发明的另一实施例中，照明装置100包括感温器150，当控制电路140判断出风扇120的运转异常时，控制电路140根据感温器150所检测到的环境温度Ta与预设温度上限阀值之间的差值，来决定驱动电流I的调降幅度。例如，以每5℃为一个等差级数，每差一个级数的范围以调降额定驱动电流的5％为幅度。当环境温度Ta较预设温度上限阀值高出5℃时，则驱动电流I为额定驱动电流的95％；当环境温度Ta较预设温度上限阀值高出10℃时，则驱动电流I为额定驱动电流的90％。在本发明的实施例中，驱动电流I的调整范围落在额定驱动电流的30％至100％的范围。

图6为本发明实施例中当风扇120停止转动时，不会使发光二极管模块110烧毁的驱动电流I相对于额定驱动电流的比例与环境温度Ta的关系图，其纵轴表示驱动电流I相对于额定驱动电流的比例，而横轴表示环境温度Ta，并且应用照明装置100的环境温度范围介于-20℃～60℃。请参照图6。实施例中的风扇120可为R型式风扇或PWM型式风扇或F型式风扇。感温器150检测环境温度Ta，且控制电路140根据环境温度Ta来决定驱动电流I的调整幅度。举例来说，当判断风扇120停止转动时，且环境温度Ta超过0℃并低于60℃时，直接将驱动电流I调整额定驱动电流的一个比例值。如图6所示，当环境温度低于0℃时，驱动电流I调降比例为0％，此时驱动电流I等于额定驱动电流；当环境温度为30℃，驱动电流I调降比例为额定驱动电流的30％；当环境温度为60℃，驱动电流I调降比例为额定驱动电流的60％；以及当环境温度大于60℃时，驱动电流I调降比例为额定驱动电流的100％，此时驱动电流I降为零，以关闭发光二极管模块110。在此实施例中，驱动电流I的调降范围落在0％-100％的额定驱动电流，但本发明并不以此为限，只要调降后的驱动电流I可使发光二极管模块110继续发光，并使发光二极管模块110在风扇120停止转动的情况下不致过热即可。

以下通过图7，来说明当本发明实施例的风扇120为PWM型式风扇或F型式风扇时，驱动电流I被调整的情况。图7的纵轴表示驱动电流I相对于额定驱动电流的比例，横轴表示风扇120的转速相对于额定转速的比例。假设风扇120运转正常时，风扇120的转速为额定转速，且驱动电流I为额定驱动电流。当风扇120因老化或其他原因造成转速下降时，控制电路140适于根据风扇120的转速来决定驱动电流I的调降幅度。驱动电流I的调整方式如下。当风扇120的转速为额定转速时，驱动电流I为额定驱动电流的100％；当风扇120转速为零时，驱动电流I为额定驱动电流的70％；而当风扇120的转速介于额定转速与零之间时，驱动电流I则采取等比例方式做调降。举例来说，假设目前风扇转速为额定转速的80％，则驱动电流I的设定为额定驱动电流的94％(即70％+(100-70)×80％)。因风扇120的转速与风扇信号Sf的频率成正比，故控制电路140直接根据风扇信号Sf的频率，来决定驱动电流I的调降幅度。在此实施例中，驱动电流I的调降范围落在70％～100％的额定驱动电流，但本发明并不以此为限，只要调降后的驱动电流I可使发光二极管模块110继续发光，并使发光二极管模块110在风扇120转速下降的情况下不致过热即可。

在另一实施例中，当照明装置100包括感温器150与PWM型式风扇或F型式风扇时，驱动电流I的调降方式可根据环境温度Ta和风扇转速来做调整。这部分内容请参考前述图5至图7实施例的相应说明来进行，故不再赘述。

图8为本发明另一实施例的照明装置的发光二极管模块110和驱动器130的方块图。在本实施例中，驱动器130为直流对直流的转换电路，可以为一般熟知的降压式(buck)、升压式(boost)或降-升压式(buck-boost)的其中一种驱动器。本实施例的驱动器130包括数字模拟转换器(digital-to-analog converter，DAC)810、脉宽调变(pulse width modulation，PWM)电路820、开关SW1、以及开关SW2。开关SW1与开关SW2耦接至数字模拟转换器810、脉宽调变电路820及发光二极管模块110。数字模拟转换器810接收控制电路140传送来的控制信号Ref1，以设定驱动器130所输出脉波的波峰准位。因此，控制信号Ref1可用来调整驱动器130所输出脉波的电压大小，因而能调整发光二极管模块110的驱动电流I。另外，脉宽调变电路820接收控制电路140传送来的控制信号Ref2，以设定脉宽调变电路820所输出脉波的脉波宽度。因此，控制信号Ref2可用来调整驱动器130所输出脉波的脉波宽度，因而能调整发光二极管模块110的驱动电流I。本发明的另一实施例中，控制电路140可以调整电压的方式来调降驱动器130，用以驱动发光二极管模块110的驱动电流I。

本发明实施例中的风扇产生照明装置内的空气对流，且照明装置能提供稳定的光源，来照亮所应用的场所，因此可用以替换街道上传统的高压水银灯，以节省电能。而且本发明实施例中的照明装置不会有突然关掉光源的现象。相较于公知技术，本发明实施例能避免使用者的不便或遭遇危险，有助安全性的提升。

综上所述，本发明的实施例的照明装置包括风扇。风扇产生空气对流，用以散热，以避免发光二极管模块过热。照明装置还具有防止因风扇故障而造成发光二极管模块烧毁的过温保护机制，能够提供稳定的LED光源，来照亮所应用的场所。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出许多变型与修改，因此本发明的保护范围以所附权利要求为准。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (12)

1.一种照明装置的控制方法，所述照明装置包括风扇及适于发光的发光二极管模块，所述控制方法包括：

检测所述风扇的风扇信号；

根据所述风扇信号来判断所述风扇的运作是否异常，其中，当判断所述风扇运作异常时，调降所述发光二极管模块的驱动电流；以及

当根据所述风扇信号而判断出所述风扇没有运转时，调降所述发光二极管模块的所述驱动电流，使落在所述发光二极管模块的额定驱动电流的预定范围内。

2.如权利要求1所述的控制方法，还包括：

当判断所述风扇运作异常时，将异常信号传送至所述照明装置外的监控中心。

3.如权利要求1所述的控制方法，还包括：

当判断所述风扇运作异常时，检测所述照明装置外的环境温度，并根据所述环境温度来决定所述驱动电流的调降幅度。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述风扇包括运转检知器，用以根据所述风扇的运作状况而产生所述风扇信号。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述预定范围为30％至90％。

6.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述风扇包括脉冲产生器，用以产生所述风扇信号，且所述风扇信号的频率与所述风扇的转速成正比，当判断所述风扇运作异常时，根据所述风扇信号的频率来决定所述驱动电流的调降幅度。

7.一种照明装置，包括：

发光二极管模块，包括至少一发光二极管；

风扇，用以产生所述照明装置内的空气对流，并产生风扇信号；

驱动器，耦接至所述发光二极管模块及所述风扇，用以驱动所述发光二极管模块发光；以及

控制电路，耦接至所述风扇及所述驱动器，用以接收所述风扇信号，并根据所述风扇信号来判断所述风扇的运作是否异常，其中，当所述控制电路根据所述风扇信号而判断所述风扇运作异常时，所述控制电路调降所述发光二极管模块的驱动电流；当所述控制电路根据所述风扇信号而判断所述风扇没有运转时，所述控制电路调降所述发光二极管模块的所述驱动电流，使落在所述发光二极管模块的额定驱动电流的预定范围内。

8.如权利要求7所述的照明装置，其中，当判断所述风扇运作异常时，所述控制电路传送异常信号至所述照明装置外的监控中心。

9.如权利要求7所述的照明装置，还包括：

感温器，耦接至所述控制电路，用以检测所述照明装置外的环境温度；

其中，当所述控制电路判断所述风扇运作异常时，所述控制电路根据所述环境温度来决定所述驱动电流的调降幅度。

10.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述风扇包括运转检知器，用以根据所述风扇的运作状况而产生所述风扇信号。

11.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述预定范围为30％至90％。

12.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述风扇包括脉冲产生器，用以产生所述风扇信号，且所述风扇信号的频率与所述风扇的转速成正比，当所述控制电路判断所述风扇运作异常时，所述控制电路根据所述风扇信号的频率来决定所述驱动电流的调降幅度。

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