CN102244965A - 照明控制器及照明驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明控制器及照明驱动系统。该照明控制器用以控制一转换电路以将一直流输入电源的电力转换后驱动一发光模块。照明控制器包含一调光单元以及一控制单元。调光单元接收一调光信号并根据调光信号的数量对应产生一调光控制信号。控制单元根据调光控制信号控制转换电路提供至发光模块的电力，以调整该发光模块的亮度。

Description

照明控制器及照明驱动系统

技术领域

本发明关于一种照明控制器及照明驱动系统，尤指一种具调光功能的照明控制器及照明驱动系统。

背景技术

请参考图1，为传统的电子式日光灯照明系统的电路示意图。日光灯照明系统包含一镇流控制器(Ballast Controller)10、一直流转交流转换电路60、一日光灯管70、一桥式整流器80以及一电灯开关90。使用者将电灯开关打开，使一交流电源VAC通过电灯开关90耦接至桥式整流器80整流成一直流电压。直流转交流转换电路60接收直流电压，并根据镇流控制器10的控制转换直流电压的电力为一高频交流电压以驱动日光灯管70发光。

一般的日光灯照明系统并无调光功能，使用者无法依据实际需求调整日光灯管70的亮度。若要达到调光的功能，则可以增加一调光旋钮95于电灯开关90端。使用者通过调整调光旋钮95的可调电阻的电阻值，以调整一直流调光信号DCDIM(DC Dimming Signal)的准位高低。镇流控制器10接收直流调光信号DCDIM，以根据直流调光信号DCDIM的准位控制直流转交流转换电路60驱动日光灯管70的电力大小，而达到调光的作用。

然而，为了将直流调光信号DCDIM传送至镇流控制器10，则需再增加一额外线路15以连接调光旋钮95及镇流控制器10。一般而言，镇流控制器10与日光灯管70一同安装在天花板而调光旋钮95与电灯开关90安装在墙壁上，因此镇流控制器10与调光旋钮95两者之间的距离相当远。为了将传统的电子式日光灯照明系统增加调光的功能，除了增加电路安装上的复杂度外，也需增加额外线路15及调光旋钮95而增加整体的成本。

发明内容

鉴于先前技术中的电子式日光灯照明系统在增加调光功能时遭遇电路安装的复杂度及成本的增加的问题，本发明通过计数电灯开关的切换次数来调整照明系统的亮度，因此可以直接通过原有的供电线路来传送调光信号而不需额外增加线路来传送调光信号，同时电路安装的复杂度及成本也相对较低。

为达上述目的，本发明提供一种照明控制器，用以控制一转换电路以将一直流输入电源的电力转换后驱动一发光模块。照明控制器包含一调光单元以及一控制单元。调光单元接收一调光信号并根据调光信号准位的变化数量对应产生一调光控制信号。控制单元根据调光控制信号控制转换电路提供至发光模块的电力，以调整该发光模块的亮度。

另外，本发明一种照明驱动系统，用以驱动一发光模块。照明驱动系统包含一转换电路以及一照明控制器。转换电路耦接一直流输入电源，用以转换直流输入电源的电力以驱动发光模块发光。照明控制器产生至少一控制信号以控制转换电路的转换。其中，照明控制器检测直流输入电源的电压，以根据直流输入电源的电压变化次数控制转换电路驱动发光模块的电力，以调整该发光模块的亮度。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请保护范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1为传统的电子式日光灯照明系统的电路示意图；

图2为本发明照明驱动系统的电路方块图；

图3为本发明第一较佳实施例照明驱动系统的电路示意图；

图4为本发明第二较佳实施例照明驱动系统的电路示意图。

附图标记说明

镇流控制器：10；                额外线路：15；

直流转交流转换电路：60；        日光灯管：70；

桥式整流器：80；                电灯开关：90；

交流电源：VAC；                 调光旋钮：95；

直流调光信号：DCDIM；           照明控制器：100、200、300；

调光单元：110、210、310；       作周期控制电路：120、220、320；

反馈单元：130、230；            转换电路：160、260、360；

发光模块：170、270、370；       桥式整流器：180；

均流器：275；                   比较器：212；

计数电路：214；                 调光控制信号产生器：216；

与门：222；                     驱动电路：224；

脉宽调变电路：226；             误差放大器：232；

软起动电路：235；               模式切换电路：315；

点灯驱动电路：340               储能组件：365；

脉宽调变信号：PWM；             电流检测电阻：Rse；

电流检测信号：Cse；             输出电压：Vout；

软起动信号：SS；                驱动变压器：T1；

变压器：T2；                    电阻：R；

齐纳二极管：Z；                 输入电容：Cin；

二极管：D；                     驱动电压：VDD；

点灯驱动信号：Ing；             第一参考电压信号：Vr1；

电压检测反馈信号：VFB；         第二参考电压信号：Vr2；

直流输入电源：Vin；             交流电源：VAC；

检测反馈信号：FB；              控制信号：CON、CON1、CON2；

调光控制信号：DIM；             反馈信号：Comp；

调光信号：Ssw        ；开关：190；

省电信号：Re。

具体实施方式

请参见图2，图2为本发明照明驱动系统的电路方块图。照明驱动系统包含了一照明控制器100及一转换电路160，用以接收一直流输入电源Vin并转换成一输出电压后驱动一发光模块170。在本实施例中，直流输入电源Vin由一交流电源VAC经一桥式整流器180而产生。转换电路160耦接直流输入电源Vin，并转换直流输入电源Vin的电力以成为适当的驱动电源来驱动该发光模块发光。照明控制器100接收一检测反馈信号FB，并根据检测反馈信号FB产生一控制信号CON，以控制经由转换电路160传递至发光模块170的电力大小，使发光模块170的电性状态(例如：施加于发光模块170的跨压或流经发光模块170的电流)维持在一预定值附近。另外，照明控制器100耦接直流输入电源Vin并检测直流输入电源Vin的电压，以根据直流输入电源Vin的电压之变化次数来决定调光比例，并通过突发模式(burst mode)方式进行调光，以调整发光模块170的亮度。

照明控制器100包含一调光单元110及一控制单元，其中控制单元包含一工作周期控制电路120及一反馈单元130。调光单元110检测直流输入电源Vin的电压，以将直流输入电源Vin的电压变化转换成一调光控制信号DIM。因此，使用者可以通过，例如：切换开关190的方式，将所需的调光比例以直流输入电源Vin的电压变化方式传送至照明控制器100，其中开关190耦接直流输入电源Vin，用以提供使用者选择是否提供直流输入电源Vin至照明驱动系统。开关190可以是安装于墙壁上的照明开关，使用者切换开关190可控制交流电源VAC是否耦接到发光模块170，也就是说可以控制是否点亮或关闭发光模块170。因此，本发明的照明驱动系统可以通过同一线路传递驱动发光模块170的电力，并通过同一线路传递调光的信息而不需额外增加线路。当然，使用者亦可通过额外的线路来传递调光的信息，照明控制器100依然可根据调光的信息来达到调光的功能。

反馈单元130接收代表发光模块170状态的检测反馈信号FB，以根据检测反馈信号FB来产生一反馈信号Comp至工作周期控制电路120。其中，检测反馈信号FB可以是代表转换电路160施加于发光模块170的电压或电流。工作周期控制电路120则根据反馈信号Comp来调整控制信号CON的工作周期，以此调整转换电路160提供至发光模块170的电力大小，使转换电路160施加于发光模块170的电压或电流稳定在一预定值上。在本发明中，也可以如图2所示增加耦接直流输入电源Vin的调光转换电路150。在本实施中，调光转换电路150由串联的两电阻及一电容所组成，用以将直流输入电源Vin的电压变化转换成调光信号Ssw。电容可避免一些噪声干扰造成的误判，而串联的两电阻为一分压器，可将直流输入电源Vin的电压转换成较低的适当准位再提供给照明控制器100，以降低照明控制器100的耐压需求。调光单元110接收调光信号Ssw以计数调光信号Ssw的个数，并根据调光信号Ssw的个数产生对应调光比例的调光控制信号DIM。调光单元110可以根据调光信号Ssw的准位高于一预定准位值来判断调光信号Ssw产生次数，并依此计算其个数。例如，四阶调光时，当开关190被使用者导通后未有其它切换动作，调光信号Ssw的个数为0，调光比例为100％(即全亮)；当开关190被使用者导通后使用者有在切换一次开关，调光信号Ssw的个数为1，调光比例为75％；调光信号Ssw的个数为2时，调光比例为50％；调光信号Ssw的个数为3时，调光比例为25％；调光信号Ssw的个数为4时，调光比例再回到100％，依此循环。实际应用时，调光的阶数可以根据使用环境来设定成二阶或以上的阶数。

接着请参见图3，图3为本发明第一较佳实施例照明驱动系统的电路示意图。照明驱动系统包含了一照明控制器200及一转换电路260，用以接收一直流输入电源Vin并转换成一输出电压后驱动一发光模块270。在本实施例中，转换电路260为一反驰式转换电路，包含一开关、一变压器及整流二极管及一输出电容。发光模块270为一发光二极管模块，包含多串并联的发光二极管串，耦接转换电路260以接收发光所需的电力。为使发光模块270中各发光二极管串的亮度一致，发光模块270可耦接一均流器275，使发光二极管串流经的电流一致。

照明控制器200包含一调光单元210及一控制单元，其中控制单元包含一工作周期控制电路220及一反馈单元230。调光单元210接收一调光信号Ssw，并根据调光信号Ssw的个数对应产生调光控制信号DIM。反馈单元230接收代表转换电路260的输出电压大小的一电压检测反馈信号VFB，并据此产生一反馈信号Comp，其中电压检测反馈信号VFB由一耦接转换电路260输出端的分压器所产生。工作周期控制电路220耦接调光单元210及反馈单元230以接收调光控制信号DIM及反馈信号Comp，并据此产生一控制信号CON对转换电路260的开关进行切换，以控制转换电路260提供至发光模块270的电力。

调光单元210包含了一比较器212、一计数电路214以及一调光控制信号产生器216。比较器212接收调光信号Ssw及一第一参考电压信号Vr1，在调光信号Ssw的准位超过第一参考电压信号Vr1的准位时产生一高准位输出。使用者通过调光信号Ssw的产生数量，例如：切换墙上此照明驱动系统的开关，比较器212则因此产生对应数量的高准位信号至计数电路214。计数电路214则计数比较器212产生高准位信号的次数，并将计数的次数信息传送至调光控制信号产生器216。另外，计数电路214可以因重设或在照明控制器200重启时会将次数归零重新计算。调光控制信号产生器216则根据计数电路214的次数信息来产生调光控制信号DIM至工作周期控制电路220。

反馈单元230包含一误差放大器232，接收电压检测反馈信号VFB及一第二参考电压信号Vr2，以产生一反馈信号Comp至工作周期控制电路220。工作周期控制电路220包含一与门222、一驱动电路224以及一脉宽调变电路226。脉宽调变电路226接收一斜坡信号及反馈信号Comp，以据此产生一脉宽调变信号PWM至与门222。与门222接收调光控制信号DIM及脉宽调变信号PWM，并经AND运算后产生一输出信号。驱动电路224耦接转换电路260开关的一电流检测电阻Rse以接收一电流检测信号Cse及与门222的输出信号产生一控制信号CON以控制转换电路260开关的切换，使在转换电路260开关流经电流不超过一电流保护值情况下稳定转换电路260的输出电压Vout。另外，照明控制器200可还包含一软起动电路235，软起动电路235在启动之初输出软起动信号SS至与门222，使照明控制器200启动软起动功能，以避免启动之初输出电压Vout或输出电流上的涟波(Ripple)。而当照明控制器200进行突发模式进行调光时，也可以在调光周期”OFF”时，重设软起动电路235，并在调光周期“ON”之初启动软起动电路235，以避免调光过程造成的电压/电流涟波。

请参见图4，图4为本发明第二较佳实施例照明驱动系统的电路示意图。照明驱动系统包含了一照明控制器300及一转换电路360，用以接收一直流输入电源Vin并转换成一输出电压后驱动一发光模块370。在本实施例中，发光模块370为一放电灯管模块，例如：冷阴极灯管模块、热阴极灯管模块等。转换电路360主要包含一驱动变压器T1、一变压器T2及串联的两开关，照明控制器300产生两控制信号CON1、CON2以分别控制两开关的切换，以控制调整转换电路360提供至发光模块370的电力大小。照明控制器300包含一调光单元310及一控制单元，其中控制单元包含一工作周期控制电路320及一点灯驱动电路340。相较于图3所示电路，在本实施例的照明驱动系统不需要通过检测反馈信号来进行反馈控制，而是由点灯驱动电路340根据预定的一点灯程序产生一点灯驱动信号Ing，先预热发光模块370中的放电灯管，然后扫频使放电灯管点亮，最后维持操作频率使放电灯管稳定发亮。

调光单元310接收一调光信号Ssw，并根据调光信号Ssw的个数对应产生调光控制信号DIM。工作周期控制电路320接收点灯驱动信号Ing及调光控制信号DIM，以产生控制信号CON1、CON2以控制转换电路360中两开关的切换。另外，为了在发光模块370稳定发光时才进行调光以避免调光过程影响发光模块370的启动。工作周期控制电路320可在发光模块370进入稳定发光状态时，才根据调光控制信号DIM进行调光。在本实施例，工作周期控制电路320可设定一预定时间周期，在启动经预定时间周期后，即点灯驱动电路340完成点灯程序后才判断发光模块370进入稳定发光状态。或者如图3所示的实施例可根据电压/电流检测反馈信号来判断发光模块是否进入稳定发光状态，若是，才开始根据调光控制信号DIM调整转换电路提供至该发光模块的电力大小来进行调光。

另外，在本实施例中，照明控制器300操作所需的电力同发光模块370的驱动电力均来自直流输入电源Vin。在使用者通过照明驱动系统的开关输入调光信息时，照明控制器300可能会因直流输入电源Vin的电压降为0而停止操作，在此情况下照明控制器300无法累计调光信号Ssw的数量。为避免上述问题，可增加一储能组件365于照明驱动系统中。储能组件365包含一电阻R、一齐纳二极管Z、一输入电容Cin以及一二极管D，以提供一驱动电压VDD供照明控制器300操作所需。直流输入电源Vin启动时，电流经电阻R对输入电容Cin充电至跨压达到齐纳二极管Z的击穿电压为止。当使用者切换照明驱动系统的开关而造成直流输入电源Vin中断而暂时性的无法提供电力时，输入电容Cin可在一预定时间周期内以所储存电力持续提供足够的驱动电压VDD使照明控制器300持续操作以计数使用者的调光信息。为了进一步延长输入电容Cin本身维持照明控制器300持续操作的时间长度，可增加一模式切换电路315。模式切换电路315检测驱动电压VDD，于驱动电压VDD上升达到一第一预定值以上时，开始运作。此时照明控制器300操作于一第一操作模式，即正常操作。当驱动电压VDD下降一第二预定值以下时，模式切换电路315输出一省电信号Re，以关闭工作周期控制电路320中的部分或全部电路，使第二操作模式下的功耗低于第一操作模式下的功耗。此时，照明控制器300操作于一第二操作模式，即进入省电模式。因此当使用者中断直流输入电源Vin的提供而造成驱动电压VDD下降时，照明控制器300会降低操作功耗，以延长输入电容Cin维持照明控制器300持续操作的时间长度。另外，储能组件365中的二极管D可耦接至转换电路360中的变压器T2，在转换电路360正常运作时，即可通过二极管D提供电力至储能组件365。

如上所述，本发明完全符合专利三要件：新颖性、进步性和产业上的利用性。虽然本发明已以实施例描述如上，然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，在不脱离本发明精神和范围内，都可作些许更动与润饰，故本发明保护范围当以权利要求书为准。

Claims (14)

1.一种照明控制器，用以控制一转换电路以将一直流输入电源的电力转换后驱动一发光模块，该照明控制器包含：

一调光单元，接收一调光信号并根据该调光信号准位的变化次数对应产生一调光控制信号；以及，

一控制单元，根据该调光控制信号控制该转换电路提供至该发光模块的电力，以调整该发光模块的亮度。

2.根据权利要求1所述的照明控制器，其中该控制单元包含：

一反馈单元，接收代表该发光模块电性特征之一的检测反馈信号，以产生一反馈信号；以及，

一工作周期控制电路，产生至少一控制信号以调整该转换电路提供至该发光模块的电力大小，其中该至少一控制信号的工作周期根据该反馈信号来决定。

3.根据权利要求1或2所述的照明控制器，其中该照明控制器耦接该直流输入电源以接收一驱动电压，该驱动电压提供该照明控制器操作所需的电力。

4.根据权利要求3所述的照明控制器，其中该照明控制器根据该驱动电压决定操作于一第一操作模式或一第二操作模式，其中该照明控制器处于该第一操作模式时的功耗大于处于该第二操作模式时的功耗。

5.根据权利要求2所述的照明控制器，其中该控制单元根据该检测反馈信号判断该发光模块处于一第一状态或一第二状态，且该控制单元仅在该发光模块处于该第二状态时根据该调光控制信号控制该转换电路提供至该发光模块的电力。

6.根据权利要求1、2、4和5任一项所述的照明控制器，其中该控制单元还包含一软起动单元，在该控制单元以一突发模式进行调光时提供一软起动程序。

7.根据权利要求5所述的照明控制器，其中该调光单元仅在该发光模块处于该第二状态时接收一调光信号并根据该调光信号的数量对应产生一调光控制信号。

8.一种照明驱动系统，用以驱动一发光模块，包含：

一转换电路，耦接一直流输入电源，用以转换该直流输入电源的电力以驱动该发光模块发光；以及，

一照明控制器，产生至少一控制信号以控制该转换电路的转换；以及

其中，该照明控制器检测该直流输入电源的电压，以根据该直流输入电源的电压变化次数控制该转换电路驱动该发光模块的电力，以调整该发光模块的亮度。

9.根据权利要求8所述的照明驱动系统，还包含一调光转换电路耦接该直流输入电源，用以将该直流输入电源的电压变化滤波转换成一调光信号，该照明控制器根据该调光信号的数量控制该转换电路驱动该发光模块的电力。

10.根据权利要求9所述的照明驱动系统，还包含一储能组件耦接该直流输入电源以储存电力，并在该直流输入电源中断时提供电力至该照明控制器以维持该照明控制器持续操作一预定时间周期以上。

11.根据权利要求10所述的照明驱动系统，还包含一输入电容耦接该直流输入电源，以提供一驱动电压至该照明控制器，该照明控制器根据该驱动电压决定操作于一第一操作模式或一第二操作模式，其中该照明控制器处于该第一操作模式时的功耗大于处于该第二操作模式时的功耗。

12.根据权利要求9所述的照明驱动系统，其中该发光模块为一发光二极管模块或一冷阴极灯管模块。

13.根据权利要求9或12所述的照明驱动系统，还包含一开关耦接于该直流输入电源，用以提供一使用者选择是否提供该直流输入电源。

14.根据权利要求8、9和12任一项所述的照明驱动系统，还包含一开关耦接于该直流输入电源，其中该照明控制器根据该直流输入电源的电压变化以检测该开关切换次数，以此调整该发光模块的亮度。

Images