CN102215621A - 电源供应单元、发光装置及调光方法 - Google Patents

电源供应单元、发光装置及调光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电源供应单元、发光装置及调光方法。电源供应单元具有调光功能，其适于一发光装置，其中发光装置包括一电源系统。电源供应单元包括至少一输出通道、一功率级、一检测单元以及一控制单元。功率级用以接收电源系统的一第一输出并提供一第一信号。检测单元用以检测电源系统的一第二输出并提供一第二信号。微控制单元用以接收第一信号及第二信号，并控制至少一输出通道。控制单元依据第一信号及第二信号被程序化，以为输出通道设定一调光比例。

Description

电源供应单元、发光装置及调光方法
技术领域
本发明是关于一种发光装置及其电源供应单元(power supply unit，PSU)，且特别是有关于一种具有调光功能(dimming function)的发光装置及其电源供应单元。
背景技术
近来，由于发光二极管的发光亮度与发光效率持续地提升，同时高亮度的白光发光二极管也被成功地量产，所以逐渐有白光发光二极管被使用于照明装置中，如室内的灯光照明以及户外的路灯照明等。然而，以户外的路灯为例，这些发光二极管路灯在设计上通常仅具有单纯的照明功能，并未对用路人或是管理者带来其它的附加价值。
详细而言，许多路灯装置皆设计有调光功能(dimming)，以因应不同的环境提供不同的光线。以夜间调光(nighttime dimming)功能为例，设置于路灯装置的光源在夜间时可独立地被开启或关闭，如图1所示。图1绘示一传统路灯装置100的示意图。请参考图1，路灯装置100的电源系统110提供信号N、L1、L2及FG至电源供应单元120、130。在接收信号N、L1、L2及FG之后，电源供应单元120、130分别驱动路灯面板122、132发光。在此种配置的路灯装置100的情况下，当电源供应单元120被信号N、L1及FG关闭时，路灯面板122也会被关闭。类似地，当电源供应单元130被信号N、L2及FG关闭时，路灯面板132也会被关闭。此外，当电源供应单元120、130皆被开启时，路灯面板122、132也都会被开启。相反地，当电源供应单元120、130皆被关闭时，路灯装置100将不会提供任何的光源输出。
因此，传统的路灯装置100仅具有两种模式，不是全开就是全关，而无调光比例(dimming ratio)，故使得此种路灯装置在应用上会有很多的限制，且其所使用的电能较需求者为多。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种具有调光功能的电源供应单元，其可被程序化，以设定不同的调光比例，降低电能的浪费。
本发明的另一目的是提供一种发光装置，其包括上述具有调光功能的电源供应单元。发光装置的电源供应单元可被程序化，以设定不同的调光比例，降低电能的浪费。
本发明的又一目的是提供一种调光方法。藉此，电源供应单元可被程序化，以设定不同的调光比例，降低电能的浪费。
本发明的其它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。
为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明一方面提供一种具有调光功能的电源供应单元，其适于一发光装置，其中发光装置包括一电源系统。电源供应单元包括至少一输出通道、一功率级、一检测单元以及一控制单元。功率级用以接收电源系统的一第一输出并提供一第一信号。检测单元用以检测电源系统的一第二输出并提供一第二信号。控制单元用以接收第一信号及第二信号，并控制至少一输出通道。控制单元依据第一信号及第二信号被程序化，以为输出通道设定一调光比例。
本发明的另一方面提供一种具有调光功能的发光装置，其包括一电源系统、一电源供应单元以及至少一光源。电源系统用以提供一第一输出及一第二输出。电源供应单元用以接收第一输出及第二输出电源供应单元包括至少一输出通道、一功率级、一检测单元以及一控制单元。功率级用以接收电源系统的一第一输出并提供一第一信号。检测单元用以检测电源系统的一第二输出并提供一第二信号。控制单元用以接收第一信号及第二信号，并控制至少一输出通道。控制单元依据第一信号及第二信号被程序化，以为至少一输出通道设定一调光比例。
本发明的另一方面提供一种调光方法，其适于一发光装置。其中，发光装置包括一电源系统、一电源供应单元及至少一光源。所述调光方法包括如下步骤。接收一第一输出及一第二输出。其中，第一输出及第二输出由电源系统所提供。依据一第一信号及一第二信号，为电源供应单元设定一调光比例。其中，第一信号对应第一输出，且第二信号对应第二输出。依据调光比例，藉由电源供应单元，驱动至少一光源发光。
在本发明的一实施例中，上述的功率级包括一变压器、一输出电路、一开关单元以及一辅助功率单元。变压器用以将电能由变压器的初级转换至变压器的次级。输出电路耦接至变压器，并将变压器的次级电能传递至至少一输出通道。开关单元耦接于控制单元及变压器之间，并受控于控制单元，以处理输出至变压器的初级的一输出。辅助功率单元耦接至变压器，并提供一电源及第一信号至控制单元。
在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括一微控制单元(micro controllerunit，MCU)。
在本发明的一实施例中，上述的电源供应单元还包括一电磁干扰滤波器(electromagnetic interface filter，EMI filter)、一桥式整流器以及一功率因数校正器(power factor correction，PFC)。电磁干扰滤波器用以降低电源系统的第一输出的一交流噪声。桥式整流器耦接至电磁干扰滤波器，并将第一输出由一交流电转换为一直流电。功率因数校正器耦接至桥式整流器，并修正第一输出的功率因数，且输出修正后的第一输出至功率级。
在本发明的一实施例中，上述的检测单元包括一限流电阻以及一转换单元。限流电阻用以限制电源系统的第二输出的一电流值。转换单元用以将具有一模拟形式的第二输出转换为具有一数字形式的第二输出。
在本发明的一实施例中，上述的转换单元包括一比较器或一模拟数字转换器。
在本发明的一实施例中，上述的第一信号及第二信号具有一第一状态或一第二状态。控制单元根据第一信号及第二信号的状态而被程序化，以设定调光比例为介于0％至100％之间的一比例。
在本发明的一实施例中，当第一信号及第二信号具有相同状态时，微控制单元被程序化，以设定调光比例为100％或0％。
在本发明的一实施例中，当第一信号及第二信号具有不同状态时，微控制单元被程序化，以设定调光比例为介于0％至100％之间的一比例，或者设定调光比例为0％。
本发明的有益技术效果是：在本发明中，电源供应单元可被程序化，以设定不同的调光比例及输出通道。电源供应单元的绕线容易且适于原来发光装置所具有的电源系统。此外，不需改变电源系统的配置，本发明的调光方法即可达成设定不同的调光比例的目的。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1绘示一传统路灯装置的示意图。
图2绘示本发明一实施例的路灯装置的示意图。
图3依据本发明一实施例绘示图2的电源供应单元的方块图。
图4依据本发明另一实施例绘示图2的电源供应单元的方块图。
图5依据本发明一实施例绘示图4的检测单元的方块图。
图6为本发明一实施例的调光方法的步骤流程图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。因此，实施例及附图中相同的标号用来说明或代表相同或相似的部分，并非用来限制本发明。
在下面所描述的实施例中，将以路灯装置及发光二极管光面板做为发光装置及光源的范例实施例，任何所属技术领域中具有通常知识者当知路灯装置及发光二极管光面板并非用以限定本发明的发光装置及光源。举凡任何具有调光功能的发光装置皆为本发明所欲保护的范畴。
图2绘示本发明一实施例的路灯装置200的示意图。请参考图2，在本实施例中，路灯装置200包括一电源系统210、一电源供应单元(power supply unit，PSU)220以及至少一光源。在此，是以两个路灯面板222及224作为至少一光源的范例实施例。在另一实施例中，该至少一光源也可包括一发光二极管光板(light board)。本实施例的电源供应单元220可被程序化，以为路灯面板222、224设定一调光比例，进而藉由降低路灯装置200的光源输出来降低电能的浪费。
详细而言，电源系统210提供信号N、L1、L2及FG至电源供应单元220。接着，在接收信号N、L1、L2及FG之后，电源供应单元220依据调光比例分别藉由驱动信号D1、D2及D3、D4驱动路灯面板222、232发光，其中该调光比例已预先程序化(pre-programmed)于0％至100％之间。
图3依据本发明一实施例绘示图2的电源供应单元的方块图。请参考图2及图3，在本实施例中，具有调光功能的电源供应单元220包括至少一输出通道、一功率级228、一检测单元224以及一微控制单元(micro controller unit，MCU)226。在此，是以多个光引擎通道230a～230d作为至少一输出通道的范例实施例，其分别输出驱动信号D1～D4，以驱动路灯面板222、232发光。
功率级228接收电源系统210所提供的信号N、L1及FG。检测单元224检测电源系统210所提供的信号L2。微控制单元226控制光引擎通道230a～230d，并依据第一信号及第二信号(未绘示)被程序化，以为光引擎通道230a～230d设定一调光比例，其中第一信号对应第一输出L1，且第二信号对应第二输出L2。因此，光引擎通道230a～230d依据调光比例分别藉由驱动信号D1、D2及D3、D4驱动路灯面板222、232发光。
在本实施例中，电源供应单元220的输出参数可个别地为每一光引擎通道230a～230d而被程序化，以依据预先程序化的调光比例增加或减少图2的路灯装置200的光源输出。例如，光引擎通道于驱动街道照明装置时，可降低其亮度，而光引擎通道于驱动行人道照明装置时，其亮度可保持不变。
图4依据本发明另一实施例绘示图2的电源供应单元的方块图。请参考图2至图4，相较于图3的电源供应单元，本实施例的电源供应单元420还包括一电磁干扰滤波器(electromagnetic interface filter，EMI filter)432、一桥式整流器434以及一功率因数校正器(power factor correction，PFC)436。此外，多个光引擎通道例如是设定为N个光引擎通道430_1～430_N。
EMI滤波器432用以降低电源系统210的信号N、L1及FG的交流噪声。桥式整流器434耦接至EMI滤波器432，并将信号N、L1及FG由一交流电转换为一直流电。PFC 436耦接至桥式整流器434，并修正信号N、L1及FG的功率因数，且输出修正后的这些信号至功率级428。
在本实施例中，功率级428包括一变压器444、一输出电路442、一开关单元438以及一辅助功率单元440。变压器444用以将电能由其初级转换至次级。输出电路442耦接至变压器444，并将变压器444的次级电能传递至光引擎通道430_1～430_N的至少其中之一。开关单元438耦接于微控制单元426及变压器444的初级之间，并受控于微控制单元426，以处理输出至变压器444的初级的一输出。辅助功率单元440耦接至变压器444，并提供一电源及第一信号S1至微控制单元426。
在本实施例中，微控制单元426接收第一信号S1及第二信号S2，其中第二信号S2由检测单元424所提供。微控制单元426藉由第一信号S1及第二信号S2控制光引擎通道430_1～430_N的电压及电流。第一信号S1由功率级428的辅助功率单元440所提供，而第二信号S2由检测单元424所提供，其中第一信号S1对应第一输出L1，且第二信号S2对应第二输出L2。因此，微控制单元426可被程序化，以设定一调光比例及光引擎通道430_1～430_N。该调光比例可同时地或独立地针对光引擎通道430_1～430_N的至少其中之一由0％设定至100％。
详细而言，在本实施例中，第一信号S1及第二信号S2具有一第一状态或一第二状态(例如1或0)，如下表所示。
  S1   S2   调光比例
  1   1   100％(不调光)
  1   0   50％(调光且可调整)
  0   1   0％
  0   0   0％
在上表的第2列中，当第一信号S1及第二信号S2皆具有第一状态1时，微控制单元426被程序化，以设定调光比例为100％。其代表光引擎通道430_1～430_N依据100％的调光比例驱动路灯装置的光源，因此此时的路灯装置具有最大亮度。
此外，当第一信号S1及第二信号S2皆具有第二状态0时，微控制单元426完全不具有功率，且其结果为所有的输出信号的调光比例皆被设定为0％，因此此时的路灯装置不提供任何的光输出。
也就是说，当第一信号S1及第二信号S2具有相同状态时(例如皆为状态1或状态0)，微控制单元被程序化，以设定调光比例为100％或0％。
此外，当第一信号S1具有第二状态0，而第二信号S2具有第一状态1时，微控制单元426也被程序化而设定其调光比例为0％。因此此时的路灯装置也不提供任何的光输出。相反地，在本实施例中，当第一信号S1具有第一状态1，而第二信号S2具有第二状态0时，微控制单元426例如是被程序化而设定其调光比例为50％。其代表光引擎通道430_1～430_N依据50％的调光比例驱动路灯装置的光源，而此时的路灯装置的亮度为最大亮度的一半。
应注意的是，在本实施例中，调光比例被设定为50％以及调光比例与上表中信号状态的对应关系仅为一范例实施例，并不用以限定本发明。例如，当第一信号S1具有第二状态0，而第二信号S2具有第一状态1时，微控制单元426可被程序化而设定其调光比例为50％，而当第一信号S1具有第一状态1，而第二信号S2具有第二状态0时，微控制单元426被程序化而设定其调光比例为0％。又例如，当第一信号S1具有第一状态1，而第二信号S2具有第二状态0时，微控制单元426被程序化而设定其调光比例为80％，而当第一信号S1具有第二状态0，而第二信号S2具有第一状态1时，微控制单元426可被程序化而设定其调光比例为40％等。
换句话说，根据第一信号及第二信号的状态，微控制单元被程序化，以设定调光比例为介于0％至100％之间的一比例，或者设定调光比例为0％或100％。
图5依据本发明一实施例绘示图4的检测单元的方块图。请参考图5，在本实施例中，检测单元424包括一保险丝510、一限流电阻520以及一转换单元530。在此，转换单元包括一比较器或一模拟数字转换器。
保险丝510保护检测单元424，以避免其电路被烧毁。限流电阻520限制电源系统所输出的信号L2的电流值。转换单元530将具有一模拟形式的信号L2转换为具有一数字形式的信号。
图6为本发明一实施例的调光方法的步骤流程图。请参考图2、图4及图6，调光方法例如是适于上述发光装置。所述调光方法包括如下步骤。在步骤S600中，接收由电源系统所提供的一第一输出及一第二输出(例如信号L1、L2)。接着，在步骤S602中，依据一第一信号及一第二信号(例如信号S1、S2)，为电源供应单元设定一调光比例。其中，第一信号对应第一输出，且第二信号对应第二输出。之后，在步骤S604中，依据调光比例，藉由电源供应单元，驱动至少一光源发光。
另外，本发明的实施例的调光方法可以由图2～图5实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
综上所述，在本发明上述的范例实施例中，电源供应单元可被程序化，以设定不同的调光比例及输出通道。电源供应单元的绕线容易且适于原来发光装置所具有的电源系统。此外，不需改变电源系统的配置，本发明的实施例的调光方法即可达成设定不同的调光比例的目的。因此，藉由本发明的范例实施例所提供的具有调光功能的电源供应单元，可降低电能的浪费，以达到环境保护的目的。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出种种等同的改变或替换，，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (25)

1.一种具有调光功能的电源供应单元，适于一发光装置，其中该发光装置包括一电源系统，其特征在于，该电源供应单元包括：
至少一输出通道；
一功率级，接收该电源系统的一第一输出，并提供一第一信号；
一检测单元，检测该电源系统的一第二输出，并提供一第二信号；以及
一控制单元，接收该第一信号及该第二信号，并控制该至少一输出通道，且依据该第一信号及该第二信号被程序化，以为该至少一输出通道设定一调光比例。
2.根据权利要求1所述的电源供应单元，其特征在于，该控制单元包括一微控制单元。
3.根据权利要求1所述的电源供应单元，其特征在于，该功率级包括：
一变压器，将电能由该变压器的初级转换至该变压器的次级；
一输出电路，耦接至该变压器，并将该变压器的次级电能传递至该至少一输出通道；
一开关单元，耦接于该控制单元及该变压器之间，并受控于该控制单元，以处理输出至该变压器的初级的一输出；以及
一辅助功率单元，耦接至该变压器，并提供一电源及该第一信号至该控制单元。
4.根据权利要求1所述的电源供应单元，其特征在于，还包括：
一电磁干扰滤波器，降低该电源系统的该第一输出的一交流噪声；
一桥式整流器，耦接至该电磁干扰滤波器，并将该第一输出由一交流电转换为一直流电；以及
一功率因数校正器，耦接至该桥式整流器，并修正该第一输出的功率因数，且输出修正后的该第一输出至该功率级。
5.根据权利要求1所述的电源供应单元，其特征在于，该检测单元包括：
一限流电阻，限制该电源系统的该第二输出的一电流值；以及
一转换单元，将具有一模拟形式的该第二输出转换为具有一数字形式的该第二输出。
6.根据权利要求5所述的电源供应单元，其特征在于，该转换单元包括一比较器或一模拟数字转换器。
7.根据权利要求1所述的电源供应单元，其特征在于，该第一信号及该第二信号具有一第一状态或一第二状态，且该控制单元根据该第一信号及该第二信号的状态而被程序化，以设定调光比例为介于0％至100％之间的一比例。
8.根据权利要求7所述的电源供应单元，其特征在于，当该第一信号及该第二信号具有相同状态时，该控制单元被程序化，以设定该调光比例为100％或0％。
9.根据权利要求7所述的电源供应单元，其特征在于，当该第一信号及该第二信号具有不同状态时，该控制单元被程序化，以设定该调光比例为介于0％至100％之间的一比例，或者设定该调光比例为0％。
10.根据权利要求1所述的电源供应单元，其特征在于，该发光装置还包括至少一发光二极管光板，且该至少一输出通道依据该调光比例驱动该至少一发光二极管光板发光。
11.一种具有调光功能的发光装置，其特征在于，包括：
一电源系统，提供一第一输出及一第二输出；
一电源供应单元，接收该第一输出及该第二输出，该电源供应单元包括：
至少一输出通道；
一功率级，接收该第一输出，并提供一第一信号；
一检测单元，检测该第二输出，并提供一第二信号；以及
一控制单元，接收该第一信号及该第二信号，并控制该至少一输出通道，且依据该第一信号及该第二信号被程序化，以为该至少一输出通道设定一调光比例；以及
至少一光源，其中该至少一输出通道依据该调光比例驱动该至少一光源发光。
12.根据权利要求11所述的电源供应单元，其特征在于，该控制单元包括一微控制单元。
13.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，该功率级包括：
一变压器，将电能由该变压器的初级转换至该变压器的次级；
一输出电路，耦接至该变压器，并将该变压器的次级电能传递至该至少一输出通道；
一开关单元，耦接于该控制单元及该变压器之间，并受控于该控制单元，以处理输出至该变压器的初级的一输出；以及
一辅助功率单元，耦接至该变压器，并提供一电源及该第一信号至该控制单元。
14.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，该电源供应单元还包括：
一电磁干扰滤波器，降低该电源系统的该第一输出的一交流噪声；
一桥式整流器，耦接至该电磁干扰滤波器，并将该第一输出由一交流电转换为一直流电；以及
一功率因数校正器，耦接至该桥式整流器，并修正该第一输出的功率因数，且输出修正后的该第一输出至该功率级。
15.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，该检测单元包括：
一限流电阻，限制该电源系统的该第二输出的一电流值；以及
一转换单元，将具有一模拟形式的该第二输出转换为具有一数字形式的该第二输出。
16.根据权利要求15所述的发光装置，其特征在于，该转换单元包括一比较器或一模拟数字转换器。
17.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，该第一信号及该第二信号具有一第一状态或一第二状态，且该控制单元根据该第一信号及该第二信号的状态而被程序化，以设定调光比例为介于0％至100％之间的一比例。
18.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，当该第一信号及该第二信号具有相同状态时，该控制单元被程序化，以设定该调光比例为100％或0％。
19.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，当该第一信号及该第二信号具有不同状态时，该控制单元被程序化，以设定该调光比例为介于0％至100％之间的一比例，或者设定该调光比例为0％。
20.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，该至少一光源包括至少一发光二极管光板，且该至少一输出通道依据该调光比例驱动该至少一发光二极管光板发光。
21.一种调光方法，适于一发光装置，其中该发光装置包括一电源系统、一电源供应单元及至少一光源，其特征在于，该调光方法包括：
接收一第一输出及一第二输出，其中该第一输出及该第二输出由该电源系统所提供；
依据一第一信号及一第二信号，为该电源供应单元设定一调光比例，其中该第一信号对应该第一输出，且该第二信号对应该第二输出；以及
依据该调光比例，藉由该电源供应单元，驱动该至少一光源发光。
22.根据权利要求21所述的调光方法，其特征在于，该第一信号及该第二信号具有一第一状态或一第二状态，在设定该调光比例的该步骤中，根据该第一信号及该第二信号的状态，设定该调光比例为介于0％至100％之间的一比例。
23.根据权利要求22所述的调光方法，其特征在于，当该第一信号及该第二信号具有相同状态时，设定该调光比例为100％或0％。
24.根据权利要求22所述的调光方法，其特征在于，当该第一信号及该第二信号具有不同状态时，设定该调光比例为介于0％至100％之间的一比例，或者设定该调光比例为0％。
25.根据权利要求21所述的调光方法，其特征在于，该至少一光源包括至少一发光二极管光板。
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