CN102821507A - 照明装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种照明装置及其方法，该照明装置接收一输入电源，所述输入电源为脉动直流，照明装置包括：发光单元、侦测单元以及控制单元；发光单元具有多个发光组及开关单元，开关单元用以使所述多个发光组串联及/或并联；侦测单元用于侦测输入于发光单元的输入电源的状态；以及控制单元耦接于侦测单元与开关单元，并根据侦测单元的侦测结果控制开关单元，以使发光单元的导通电压随输入电源变化。由此，发光单元的导通电压可以被调整，并得以延长发光单元在输入电源的一周期时间内的导通时间。

Description

照明装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种照明装置及方法，尤其涉及一种发光二极管的照明装置及方法。

背景技术

由于发光二极管具有低耗电、高亮度与寿命长的特点，因此发光二极管已逐渐广泛应用于各式各样的照明装置中。请参阅图1，其为照明装置的示意图。此照明装置包括有整流电路90、发光组92与电流源94，发光组92为由多颗发光二极管串联组成。整流电路90在此以全波整流电路作说明，因此交流电源经过整流电路90是可得到脉动直流，此脉动直流即作为供应发光二极管的输入电源。当多颗串联的发光二极管导通时，电流源94可提供稳定的电流给发光组92中的各发光二极管。

为了增加照明装置的亮度，一般的做法是如发光组92所述串联多颗发光二极管，但相对的也提高了发光组92的导通电压。因此在脉动直流的一周期内，发光组92导通时间只有在脉动直流电源高于发光组92的导通电压的时间范围内。更具体的说，发光组92过低的导通时间，将使得照明装置的频闪现象更为明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种照明装置及方法，用以调整其导通电压，以使得发光单元在输入电源的一周期时间内的导通时间得以延长，以达到降低发光单元发亮时的频闪的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种照明装置，接收一输入电源，所述输入电源为脉动直流，照明装置包括：发光单元、侦测单元以及控制单元。发光单元具有多个发光组及开关单元，开关单元用以使所述多个发光组串联及/或并联；侦测单元用于侦测输入于发光单元的输入电源的状态；以及控制单元耦接于侦测单元与开关单元，并根据侦测单元的侦测结果控制开关单元，以使发光单元的导通电压随输入电源变化。

本发明提供另一种照明装置，接收一输入电源，所述输入电源为脉动直流，照明装置包括：发光单元、侦测单元以及控制单元。发光单元具有多个相互耦接的发光二极管模块，并且每一发光二极管模块包括：第一发光组、第二发光组以及开关电路。第一发光组由多个第一发光二极管串联组成。第二发光组由多个第二发光二极管串联组成。开关电路耦接于第一发光组与第二发光组之间，并用于控制第一发光组与第二发光组串联或并联。侦测单元用于侦测输入于发光单元的输入电源的状态。控制单元耦接于侦测单元与开关电路，并根据侦测单元的侦测结果控制开关电路，以使发光单元的导通电压随输入电源变化。

除此之外，本发明还提供一种照明方法，用于控制发光单元，发光单元具有多个发光组及开关单元，开关单元用以使所述多个发光组串联及/或并联。照明方法包括：侦测输入于发光单元的一输入电源的状态，所述输入电源为脉动直流；以及根据输入电源的侦测结果，控制开关单元以使发光单元的导通电压随输入电源变化。

因此，本发明具有下述功效：对于照明装置而言，可以调整其导通电压，以使得发光单元在输入电源的一周期时间内的导通时间得以延长，以此降低发光单元发亮时的频闪。

以上的概述与接下来的实施例，皆是为了进一步说明本发明的技术手段与达到的功效，然而所叙述的实施例与附图仅提供参考说明用，并非用来对本发明的权利要求加以限制。

附图说明

图1为公知照明装置的示意图；

图2为本发明实施例一的照明装置的方块示意图；

图3为本发明实施例二的照明方法的流程图；

图4为本发明实施例三的照明装置结合电源供应的方块示意图；

图5为本发明实施例四的照明方法的流程图；

图6为本发明实施例的输入电源与发光单元导通电压的波形图；

图7为本发明照明装置发光导通时间与传统照明装置发光导通时间的比较图；以及

图8为本发明实施例五的照明装置的方块示意图。

【主要元件附图标记说明】

1、2、3：照明装置

10：整流单元

11：侦测单元

12：稳压单元

13、14、16：发光单元

131：发光组

133：开关单元

141：发光二极管模块

1411：第一发光组

1412、143：开关电路

1413：第二发光组

15：控制单元

17、94：电流源

90：整流电路

92：发光组

S301～S305：流程图步骤说明

S501～S519：流程图步骤说明

具体实施方式

本发明涉及一种照明装置及其方法，所述的照明装置是针对多个发光二极管所组成的照明阵列，且通过改变多个发光二极管之间的串/并联关系，使得照明阵列的导通电压可以调整。例如当输入电压无法所使所有串联的发光二极管导通时，可以将部份或所有发光二极管并联以降低照明阵列的导通电压，以延长照明装置在一输入电源的一周期内的导通时间。

实施例一

请参阅图2，其为本发明实施例一的照明装置的方块示意图。照明装置1可包括侦测单元11、发光单元13及控制单元15。控制单元15耦接于侦测单元11与发光单元13之间。

侦测单元11用于侦测供发光单元13使用的输入电源Vin的状态，例如侦测单元11可以得知输入电源Vin的相位变化或是电压变化。更具体来说侦测单元11可以是相位侦测电路或是电压侦测电路，但本发明并不以此为限。此输入电源可以是脉动直流，例如交流电源经过整流之后即可得到此脉动直流。更进一步说，此脉动直流端可以是全波或半波的脉动直流。而以下的说明将以全波的脉动直流作解释。

照明单元13可包括多个发光组131及开关单元133。所述发光组131是指由多个发光二极管串联组成的灯串，且发光组131可以接收输入电源Vin而呈现顺向导通。开关单元133则可以用来改变多个发光组131之间的电路连接关系。开关单元133可以包括多个开关元件及/或相关电路元件(如单向导通元件)。

在实施例一中，开关单元133可建立多个发光组131相互之间的各种串/并联的电路连接关系。举例来说，通过开关单元133的控制，一个发光组131可以与另一个或多个发光组131形成串联及/或并联，或者是将多个发光组131分成多个群组，且每一群组内是包括相互串联及/或并联的多个发光组131，并且多个群组之间亦可以相互串联及/或并联。需注意的是，上述各发光组131之间的电路连接关仅是举例说明，本发明并不以此为限。

控制单元15根据侦测单元11的侦测结果以作为控制开关单元133的依据，借以让发光单元13中各发光组131之间的电路连接关可以依据输入电源的状态(例如电压或相位)进行对应调整而让发光单元13导通。举例来说，当输入电源Vin的电压电平高于一组发光组131导通压降或是多组发光组133串联导通压降时，则控制单元15可以通过侦测单元11得知此结果，并通过对开关单元133的控制以使发光组131可以通过并联或是串联以导通发亮。在实施例一中，控制单元15是可以设定一组或多组预设值以作为调整开关单元133的判断条件，此预设值可以是电压值或是时间值，但并不以此为限。

在实施例一中，照明装置1更包括一电流源17。此电流源17耦接于发光单元13，并在发光单元13中的发光组131导通时提供稳定的电流源。而在另一实例中，此电流源17亦可以根据控制单元15的控制以提供可调的电流源，以根据发光组131之间的串联及/或并联时的导通压降不同而相对提供不同的导通电流源。例如当发光单元13的导通压降较低时，则可能代表着发光组131间并联数量较多，故电流源17相对需要较大的导通电流；反之当发光单元13的导通压降较高时，则可能代表着发光组131间串联数量较多，故电源流17可以相对提供较小的导通电流。

实施例二

请参阅图3，其为本发明实施例二的照明方法的流程图。在说明图3流程时亦请配合参阅图2所示的照明装置，图3流程包括如下步骤：

控制单元15通过侦测单元11侦测输入电源(如步骤S301)，以得知输入电源的状态，如输入电源的电压状态或是目前输入电源的相位位置。根据侦测单元11的侦测结果，控制单元15判断是否有符合预设值的设定条件，以决定开关单元133的控制方式(如步骤S303)。当有符合预设值条件时，控制单元15根据此预设值下所对应发光单元13的导通压降，进而控制开关单元133以控制各发光组131之间的连接关系(如步骤S305)，并使各发光组131可以在此导通压降下维持导通发亮。之后并依此方式不断重复执行上述步骤。

实施例三

请参阅图4，其为本发明实施例三的照明装置结合电源供应的方块示意图。照明装置2可包括整流单元10、侦测单元11、稳压单元12、发光单元14、控制单元15及电流源17。整流单元10分别与侦测单元11、稳压单元12、发光单元14耦接。控制单元15分别与侦测单元11、稳压单元12及发光单元14耦接。

在实施例三中，整流单元10可为全波整流电路，以将交流电源的波形整流为可供发光单元14使用的输入电源，此输入电源为全波的脉动直流。需注意的是整流单元10在此并不以为限，亦可以是半波整流电路。

侦测单元11用于对输入电源的状态进行侦测。在实施例三中，侦测单元11可以是相位侦测电路或是电压侦测电路。

稳压单元12用于将输入电源通过电源稳压处理以输出固定电压的直流电源以供控制单元15使用。

发光单元14包括多个相互串联的发光二极管模块141，且每一个发光二极管模块141中更包括多个发光组及开关电路1412。在实施例三中，此发光二极管模块141中的多个发光组是以第一发光组1411及第二发光组1413的两组数量举例说明。第一发光组1411与第二发光组1413分别包括多个相互串联且数量相同的发光二极管，且每一个发光组是可以接收输入电源并于输入电源的电压超过此发光组的导通压降时而顺向导通发亮。

开关电路1412更包括第一开关元件S1、第二开关元件S2及单向导通元件D1。第一开关元件S1耦接于第一发光组1411的一端，第二开关元件S2耦接于第二发光组1413的一端，单向导通元件D1耦接于第一发光组1411与第二发光组1413之间。第一开关元件S1及第二开关元件S2可以是机械式开关或电子式开关。若第一开关元件S1及第二开关元件S2为电子式开关可由达灵顿电路所组成。向导通元件D1可以是二极管。但上述元件的说明并非用以限制本发明。

开关电路1412的动作方式说明如下。当第一开关元件S1及第二开关元件S2皆为不导通时，则第一发光组1411单向导通元件D1与第二发光组1412是依序串联且可供导通。而当第一开关元件S1及第二开关元件S2皆为导通时，则第一发光组1411与第二发光组1413并联，且单向导通元件D1不导通。需注意的是，上述开关电路1412架构仅是举例说明发光单元14中使用的开关单元，并非用以限制本发明。

更具体来说，各发光二极管模块141中可以通过开关电路1412的控制，以使第一发光组1411与第二发光组1413串联或并联。也就是说，发光单元14的导通压降是可以在最低导通压降及最高导通压降之间调整。举例来说，以图4的发光单元14而言，当各发光二极管模块141中的第一发光组1411与第二发光组1413皆为并联时，发光单元14的最低导通压降即为于n×单一发光组的导通压降即可，上述n为发光单元14中发光二极管模块141的数量。发光单元14的最高导通压降即为于2n×单一发光组的导通压降。

控制单元15则是依据侦测单元11的结果，以对各开关电路1412进行控制。所述开关电路1412的控制方式可以例如是所有第一开关元件S1及第二开关元件S2均导通或不导通，或是部份发光二极管模块141中的第一开关元件S1及第二开关元件S2导通或不导通，但本发明并不此为限。在实施例三中，控制单元15可以在发光单元14的最低导通压降及最高导通压降之间设定一组以上的预设值，且每一预设值对应有一种开关电路1412的控制方式。故控制单元15于实际运作时，可以先根据侦测单元11的侦测结果得知输入电源的状态，并判断是否有对应预设值符合，若有符合则根据此预设值对应的开关电路1412的控制方式以调整发光单元14中的导通压降可以在目前输入电源的电压下导通。

另一方面，控制单元15通过开关电路1412调整发光单元14的导通压降时，还可进一步配合调整供应发光单元14的电流源17的电流大小。

实施例四

请参阅图5，其为本发明实施例四的照明方法的流程图。在说明图5流程时亦请配合参阅图4及图6，为了方便下述举例说明，图4中发光二极管模块141的数量是以2组以及侦测单元11是以相位侦测电路作为下述举例说明。

图6为输入电源的波形图。在执行图5之前，照明装置2可以通过相位侦测电路侦测或是根据输入电源的规格(如电压及频率)以计算方式得知输入电源在一周期时间，或是预先设定输入电源一周期时间于控制单单元15内。之后即可在此输入电源的一周期时间内配合发光单元14所需的导通电压(如V1、V2)计算出多组预设值(如T1、T2、T3、T4)。此预设值为用以控制发光单元14中开关电路1412控制第一发光组1411与第二发光组1413为串联或并联的控制时间值。

图5流程包括如下步骤，另外为了方便解释，各发光二极管模块141中的第一发光组1411与第二发光组1413的初始连接状态为并联。

控制单元15通过相位侦测电路侦测输入电源的相位(如步骤S501)。根据S501的侦测结果判断输入电源的相位是否在触发启动点(如步骤S503)。在实施例四中此触发启动点是输入电源的零相位，如图6所示在T0时间位置即为输入电源零相位。

当S503判断为是，则控制单元15自图6中T0位置开始计时并判断是否计时至图6所示的第一串联控制时间T1(如步骤S505)。当步骤S505判断为是，则控制单元15控制第一组发光二极管模块141为串联(如步骤S507)，亦即控制单元15控制第一组发光二极管模块141中的第一及第二开关元件S1及S2为不导通，以使第一组发光二极管模块141中的第一发光组1411与第二发光组1413串联。而此时发光单元14的导通电压即为V1。

控制单元15继续计时并判断是否计时至如图6所示的第二串联控制时间T2(如步骤S509)。当步骤S509判断为是，则控制单元15控制第二组发光二极管模块141为串联(如步骤S511)，亦即控制单元15控制第二组发光二极管模块141中的第一及第二开关元件S1及S2为不导通，以使第二发光二极管模块141中的第一发光组1411与第二发光组1412串联。而此时发光单元14的导通电压即为V2。

控制单元15继续计时并判断是否计时至如图6所示的第一并联控制时间T3(如步骤S513)。当步骤S513判断为是，则控制单元15控制第一组发光二极管模块141为并联(如步骤S515)，亦即控制单元15控制第一组发光二极管模块141中的第一及第二开关元件S1及S2为导通，以使第一组发光二极管模块141的第一发光组141与第二发光组1413并联。而此时发光单元14的导通电压即为V2。

控制单元15继续计时并判断是否计时至图6所示的第二并联控制时间T4(如步骤S517)。当步骤S517判断为是，则控制单元15控制第二组发光二极管模块141为并联(如步骤S519)，亦即控制单元15控制第二组发光二极管模块141中的第一及第二开关元件S1及S2为导通，以使第二组发光二极管模块141中的第一发光组1411与第二发光组1413并联。而此时发光单元14的导通电压即为V1。

上述S501～S519是以输入电源的一个周期(即输入电源相位零度到一百八十度)作举例说明。而接下来输入电源的每一个周期即以此方式不断重复执行。

另外值得一提，当S507及S511执行时，控制单元15可以一并控制电流源17提供给发光单元14的电流减小至维持发光单元14发光所需的最小电流。以及当S515及S519执行时，控制单元15可以一并控制电流源17提供给发光单元14的电流增加至维持发光单元14发光所需的最小电流。

因此，通过上述图5的举例说明，可以得知在输入电源的一个周期中，当在输入电源V3峰值之前的时间，随着输入电源的电压是由小到大的变化，发光单元14中的第一发光组1411与第二发光组1413串联的数量亦跟着变多，以使发光单元14的导通电压增加。反之当在输入电源V3峰值之后时间，随着输入电源的电压是由大到小的变化，发光单元14中的第一发光组1411与第二发光组1413并联的数量亦跟着变多，以使发光单元14的导通电压减小。另外需特别注意的是上述图6中发光单元14的导通电压V1、V2是由发光单元14中的发光二极管串联及/或并联数量决定。

此外上述图5说明中控制单元15是以计时方式来判断各发光二极管模块141中第一发光组1411与第二发光组1412的串联或并联的时间是否到达。但在本发明的另一实施例中，控制单元15也可以通过判断输入电源的电压来判断各发光二极管模块141中第一发光组1411与第二发光组1412是否串联或并联。例如当侦测单元11为电压侦测电路时，控制单元15即可得知图6中各T1、T2、T3、T4的对应电压，并可根据此侦测结果以相对控制各发光二极管模块141中第一发光组1411与第二发光组1412为串联或并联。

请参阅图7，其为本发明发光导通时间与传统发光导通时间的比较图。图7中是假设本发明与公知的照明装置均具有相同数量的发光二极管，而公知照明装置的发光二极管均为串联。其中波形P1是输入电源在一周期时间T11的波形图，波形P2是本发明在此周期时间T11内的发光导通时间T12的波形图，波形P3是公知照明装置在此周期时间T11内的发光导通时间T13的波形图。由于本发明照明装置中的发光单元的导通电压可以调整，故本发明照明装置中的发光单元的导通时间可以调整得比公知的长。

实施例五

请参阅图8，其为本发明实施例五的照明装置的方块示意图。图8所示的照明装置相较于图4所示的照明装置除了发光二极管模块141之间可以通过开关电路143串联或并联，其余部分则相同，在此即不予以赘述。

综上所述，本发明通过调整发光单元中的导通电压，以使得发光单元的导通时间可以变长，因此，可以有效减少发光单元的频闪现象。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种照明装置，其特征在于，接收一输入电源，该输入电源为脉动直流，所述照明装置包括：

发光单元，具有多个发光组及开关单元，该开关单元用以使所述多个发光组串联及/或并联；

侦测单元，用于侦测输入于该发光单元的该输入电源的状态；以及

控制单元，耦接于该侦测单元与该开关单元，并根据该侦测单元的侦测结果控制该开关单元，以使该发光单元的导通电压随该输入电源变化。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，其中每一该发光组是包括多颗串联的发光二极管。

3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，其中该控制单元通过该侦测单元得知该输入电源的周期时间，并且在该周期时间内设定多组预设时间值，且每一组预设时间值对应有该开关单元的一电路控制方式，该控制单元则于计时至符合一个该预设时间值时，根据该组预设时间值对应的该电路控制方式对该开关单元进行控制。

4.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，其中该控制单元通过该侦测单元得知该输入电源的电压变化，并判断该输入电源的电压是否有符合对应的一预设值，若有符合该控制单元根据该预设值对应的一电路控制方式对该开关单元进行控制。

5.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，更包括：

电流源，耦接于该发光单元，以在该发光单元导通发亮时提供稳定的电流。

6.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，其中该控制单元根据该发光单元的导通电压由小到大变化时相对应控制该电流源的电流由大到小变化。

7.一种照明装置，其特征在于，接收一输入电源，该输入电源为脉动直流，所述照明装置包括：

发光单元，具有多个相互耦接的发光二极管模块，且每一该发光二极管模块包括：第一发光组、第二发光组及开关电路；

所述第一发光组，由多个第一发光二极管串联组成；

所述第二发光组，由多个第二发光二极管串联组成；

所述开关电路，耦接于该第一发光组与该第二发光组之间，该开关电路用于控制该第一发光组与该第二发光组串联或并联；

侦测单元，用于侦测输入于该发光单元的该输入电源的状态；以及

控制单元，耦接于该侦测单元与该开关电路，并根据该侦测单元的侦测结果控制该开关电路，以使该发光单元的导通电压随该输入电源变化。

8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，其中该侦测单元为相位侦测电路，该控制单元通过该相位侦测电路得知该输入电源的周期时间，并且在该周期时间内设定多组预设时间值，且每一组预设时间值对应有该开关电路的一电路控制方式，该控制单元则于该输入电源的零相位开始计时至符合一个该预设时间值时，根据该组预设时间值对应的该电路控制方式对该开关电路进行控制。

9.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，其中该侦测单元为电压侦测电路，该控制单元通过该电压侦测电路得知该输入电源的电压变化，并判断该输入电源的电压是否有符合对应的一预设值，若有符合该控制单元根据该预设值对应的一电路控制方式对所述多个开关电路进行控制。

10.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，其中该开关电路包括：

第一开关元件，耦接于该第一发光组；

第二开关元件，耦接于该第二发光组；以及

单向导通元件，耦接于该第一开关元件与该第二开关元件之间；

其中当该第一开关元件与该第二开关元件导通时，该第一发光组与该第二发光组并联；

其中当该第一开关元件与该第二开关元件不导通时，该第一发光组与该第二发光组串联，且该单向导通元件为导通。

11.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，更包括：

电流源，耦接于该发光单元，以在该发光单元导通亮时提供稳定的电流。

12.如权利要求11所述的照明装置，其特征在于，其中该控制单元根据该发光单元的导通电压由小到大变化时相对应控制该电流源的电流由大到小变化。

13.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，其中所述多个发光二极管模块之间更耦接有至少一开关电路，以控制所述多个发光二极管模块之间为串联或并联。

14.一种照明方法，其特征在于，控制一发光单元，该发光单元具有多个发光组及一开关单元，该开关单元用以使所述多个发光组串联及/或并联，照明方法包括：

侦测输入于该发光单元的一输入电源的状态，该输入电源为脉动直流；以及

根据该输入电源的侦测结果，控制该开关单元以使该发光单元的导通电压随该输入电源变化。

15.如权利要求14所述的照明方法，其特征在于，其中当侦测得知该输入电源的周期时间时，判断在该周期时间内是否计时至符合一个预设时间值时，若判断为有，则以该组预设时间值对应的一电路控制方式对该开关单元进行控制。

16.如权利要求14所述的照明方法，其特征在于，其中当侦测得知该输入电源的电压变化时，判断该输入电源的电压是否有符合对应的一预设值，若有符合，则根据该预设值对应的一电路控制方式对该开关单元进行控制。

17.如权利要求14所述的照明方法，其特征在于，更包括：

根据该输入电源的侦测结果，调整电流源的大小，该电流源为供应给该发光单元导通亮发时的电流。

18.如权利要求17所述的照明方法，其特征在于，其中，当该发光单元的导通电压由小到大变化时，相对应调整该电流源的电流由大到小变化。

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