CN103167685A - 照明控制电路与照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种照明控制电路,其耦接于市电输入与照明灯具之间,照明控制电路包含调光模块、取样保持电路、差动电路、积分电路以及箝位电路。调光模块用以产生调光信号,调光信号包含数个波型脉冲。取样保持电路用以对调光信号中进行取样,并得到平均波型脉冲。差动电路用以提取平均波型脉冲的高低电压差。积分电路用以根据高低电压差对平均波型脉冲进行积分,进而产生直流电压信号。当直流电压信号的电压准位超过箝位电路的门槛电压准位时,直流电压信号驱动照明灯具。
Description
技术领域
本揭示内容是有关于一种照明控制电路,且特别是有关于一种具有调光功能的照明控制电路。
背景技术
近年来随着光电技术发展,业界开发了许多种新颖的照明设备,例如,气体放电式的萤光灯管(fluorescent lamp)与发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)灯管皆受到广泛的关注。
其中,LED灯管的发光效率优于传统白炽灯泡,因为LED灯管所消耗的能量中极高比例被转化为可见光,LED的光电转换效率远较其他种类的灯管高,产生的废热较少。因此,同一亮度下的发光二极管灯管的操作温度比白炽传统灯泡要低,且发光效率较佳,符合节能趋势经常可见于各种照明应用当中。
已知的传统白炽灯泡为电阻性负载经常搭配硅控调光器(TRIAC dimmer)使用,方便使用者可自行调整所需的亮度,避免亮度过高而使眼睛不适且造成电能浪费。一般来说,硅控调光器包含一可变电阻,使用者可自行调整(例如通过旋钮旋转)可变电阻的阻值,控制硅控调光器输出导通的角度,进而改变硅控调光器的输出波形。
硅控调光器利用相位截断方式进行调光,请参阅图1,其绘示已知硅控调光器产生的调光信号波型示意图。经硅控调光器调光后产生的波型为相位截断,其调光强度大小与相位截断的导通角大小有关。
然而,LED灯管本身为一直流负载,无法直接套用硅控调光器进行调光。若采用硅控调光器调光后的波型直接驱动,将使LED灯管发生高频闪烁。此外,当设定的调光亮度愈低时,LED灯管闪烁情形将更为严重,进而使LED灯管以硅控调光器调光的可调整对比范围受到限制。
目前市面上已知的LED照明设备中,通过特定的LED驱动电路将市电转换为固定的直流电压信号,进而驱动LED发光元件进行照明,其直流电压信号为定电压,因此,照明亮度无法便利进行微调。为了配合节能的趋势与使用者的需求,开发具有调光功能的LED照明设备实有必要。
发明内容
为解决上述问题,本揭示文件提出一种照明控制电路以及照明系统,于一实施例中照明控制电路包含调光模块可用来调整照明灯具的发光亮度,且包含多个信号处理电路对调光模块产生的调光信号取样,产生稳定度高的直流电压信号来驱动照明灯具,且照明控制电路具有箝位功能,当直流电压信号的准位过低时,进行电压箝位将照明灯具关闭,避免照明灯具闪烁或在低压工作下受损。
本揭示内容的一方面是在提供一种照明控制电路,其耦接于一市电输入与一照明灯具之间,该照明控制电路包含调光模块、取样保持电路、差动电路、积分电路以及箝位电路。调光模块与该市电输入耦接,用以调变该市电输入的一交流输入信号而产生一调光信号,该调光信号包含数个波型脉冲。取样保持电路与该调光模块耦接,用以对该调光信号中这些波型脉冲进行连续性取样,并由经取样的多个波型脉冲得到一平均波型脉冲。差动电路与该取样保持电路耦接,用以提取该平均波型脉冲的一高低电压差。积分电路与该差动电路耦接,用以根据该高低电压差对取样后的该平均波型脉冲进行积分,进而产生一直流电压信号。箝位电路耦接于该积分电路与该照明灯具之间,该箝位电路具有一门槛电压准位,当该直流电压信号的一电压准位超过该门槛电压准位时,该箝位电路将该直流电压信号导通至该照明灯具以驱动该照明灯具发光。
根据本揭示内容的一实施例,调光信号所包含的这些波型脉冲分别具有一导通角度,调光信号的这些波型脉冲的这些导通角度为可调整的。
根据本揭示内容的一实施例,导通角度、该直流电压信号的该电压准位以及该照明灯具的发光亮度具有正比关系。
根据本揭示内容的一实施例,当该直流电压信号未达该门槛电压准位时,该箝位电路阻隔该直流电压信号以关断该照明灯具。
本揭示内容的另一方面是在提供一种照明系统,其与市电输入耦接,该照明系统包含照明灯具以及照明控制电路。照明灯具根据流经该照明灯具的一工作电流的大小而产生不同发光亮度。照明控制电路与该市电输入耦接,该照明控制电路包含调光模块、取样保持电路、差动电路、积分电路以及箝位电路。调光模块与该市电输入耦接,用以调变该市电输入的一交流输入信号而产生一调光信号,该调光信号包含数个波型脉冲。取样保持电路与该调光模块耦接,用以对该调光信号中这些波型脉冲进行连续性取样,并由经取样的多个波型脉冲得到一平均波型脉冲。差动电路与该取样保持电路耦接,用以提取该平均波型脉冲的一高低电压差。积分电路与该差动电路耦接,用以根据该高低电压差对取样后的该平均波型脉冲进行积分,进而产生一直流电压信号。箝位电路耦接于该积分电路与该照明灯具之间,该箝位电路具有一门槛电压准位,当该直流电压信号的一电压准位超过该门槛电压准位时,该箝位电路将该直流电压信号导通至该照明灯具以驱动该照明灯具发光,其中依据该直流电压信号的该电压准位不同而使流经该照明灯具的该工作电流相对应改变。
根据本揭示内容的一实施例,调光信号所包含的这些波型脉冲分别具有一导通角度,其中该调光信号的这些波型脉冲的这些导通角度为可调整的。
根据本揭示内容的一实施例,导通角度、该直流电压信号的该电压准位以及该照明灯具的发光亮度具有正比关系。
根据本揭示内容的一实施例,其中当该直流电压信号未达该门槛电压准位时,该箝位电路阻隔该直流电压信号以关断该照明灯具。
根据本揭示内容的一实施例,照明灯具进一步包含一开关单元、一灯具驱动器以及一发光负载,其中该开关单元的一第一端耦接至该箝位电路,该开关单元的一第二端耦接至该发光负载,该灯具驱动器耦接于该开关单元的一第三端与该发光负载之间,该开关单元选择性地将该第一端导通至该第二端或该第三端。
根据本揭示内容的一实施例,于一调光模式下该开关单元将该第一端耦接至该第二端,将该直流电压信号施加于该发光负载上,于一非调光模式下该开关单元将该第一端耦接至该第三端,使该直流电压信号施加至该灯具驱动器,经由该灯具驱动器产生一具有固定电流值的工作电流至该发光负载。
附图说明
为让本揭示内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,附图的说明如下:
图1绘示已知硅控调光器产生的调光信号波型示意图;
图2绘示根据本发明的第一具体实施例中一种照明控制电路的功能方块图;
图3绘示于理想情况下调光模块产生的调光信号的波型示意图;
图4绘示于实际情况下调光模块产生的调光信号的波型示意图;
图5绘示取样保持电路取样产生的平均波型脉冲的示意图;以及
图6绘示根据本发明的一实施例中一种照明系统的功能方块示意图。
主要元件符号说明:
100,310:照明控制电路
200,400:市电输入
220,330:照明灯具
120,320:调光模块
140,340:取样保持电路
160,360:差动电路
180,380:积分电路
190,390:箝位电路
332:开关单元
334:灯具驱动器
336:发光负载
300:照明系统
具体实施方式
请参阅图2,其绘示根据本发明的第一具体实施例中一种照明控制电路100的功能方块图。如图2所示,照明控制电路100耦接于市电输入200与照明灯具220之间,照明控制电路100包含调光模块120、取样保持电路140、差动电路160、积分电路180以及箝位电路190。
其中,调光模块120与市电输入200耦接,实际应用中,市电输入200提供的通常为交流输入信号(如110V或220V的交流电压信号),调光模块120用以调变市电输入200的交流输入信号而产生调光信号。于此实施例中,调光模块120可为一硅控调光器,硅控调光器利用相位截断方式进行调光。经硅控调光器调光后产生的波型为相位截断,其调光强度大小与相位截断的导通角大小有关。
请一并参阅图3以及图4,图3绘示于理想情况下调光模块120产生的调光信号的波型示意图。图4绘示于实际情况下调光模块120产生的调光信号的波型示意图。
如图3与图4所示,调光信号所包含的这些波型脉冲P1,P2,P3,P4分别具有导通角度θ1,θ2,θ3,θ4,其中调光信号的这些波型脉冲P1,P2,P3,P4的这些导通角度θ1,θ2,θ3,θ4为可调整的。如使用者可调整调光模块120的旋钮,提高调光亮度设定,此时波型\脉冲的导通角度将加大。
如图3的理想情况下,调光模块120产生的调光信号包含多个波型脉冲。如图3所示,当使用者已将调光模块120设置至特定亮度时(例如将调光旋钮旋转至特定角度),调光模块120产生的调光信号所包含的多个连续性的波型脉冲P1,P2,P3,P4应具有一致的导通角度,如图3所示,波型脉冲P1,P2,P3,P4的导通角度等为θ1。
然而,真实情况下,即使在调光亮度设定不变时,因实际工艺上的限制,市面上的调光模块120所产生的多个连续性的波型脉冲P1,P2,P3,P4仍会有微小的波动差距,如图4所示,在图4中绘示的是,在调光亮度设定不变时,多个连续性的波型脉冲P1,P2,P3,P4所对应的导通角度仍各自不同,如导通角度θ1、导通角度θ2、导通角度θ3以及导通角度θ4。
接着,请同时参阅图2及图4,于此实施例中,照明控制电路100中与调光模块120耦接的取样保持电路140用以对该调光信号中波型脉冲P1,P2,P3,P4(如图4所示)进行连续性取样,并由经取样的多个波型脉冲得到平均波型脉冲。
举例来说,于此例中,取样保持电路140可取样对图4中的波型脉冲P2与波型脉冲P3,并藉此产生一平均波型脉冲,请参阅图5,其绘示取样保持电路140取样产生的平均波型脉冲Pa的示意图,但本发明并不以取样连续的2个波型脉冲为限,于另一实施例中亦可取样连续的3个以上的波型脉冲,或是以间隔方式取样多个波型脉冲。藉此,取样保持电路140可对调光模块120产生的调光信号进行取样并将其维持在较稳定的波型状态下。
本实施例中,差动电路160与取样保持电路140耦接,差动电路160用以提取平均波型脉冲Pav的高低电压差Vd(如图5所示)。
积分电路180与该差动电路160耦接,用以根据高低电压差Vd对取样后的平均波型脉冲Pav进行积分,进而产生直流电压信号。此一直流电压信号便可用来驱动照明灯具220发光。当直流电压信号的电压准位愈高时,照明灯具220的发光亮度愈亮,藉此达到调光的效果。
基本上,于此实施例中,直流电压信号的电压准位与平均波型脉冲Pav的高低电压差Vd具有正比关系,进一步来说,直流电压信号的电压准位与调光模块120所产生的波型脉冲的导通角度亦具有正比关系。也就是说,导通角度、直流电压信号的电压准位以及照明灯具220的发光亮度具有正比关系。照明灯具220的发光亮度主要是由调光模块120所产生的波型脉冲的导通角度而决定的。
于此实施例中,照明灯具220可包含发光二极管,其具有高光电转换效率、低废热与使用寿命长等优点。然而,实际应用中,发光二极管在低驱动电压下可能发生高频闪烁、亮度不稳定或容易损坏等问题。于此实施例中,照明灯具220可为商用编号为MR16的LED灯具,但本发明并不以此为限。
于此实施例中,照明控制电路100中具有箝位电路190耦接于积分电路180与照明灯具220之间,箝位电路190具有门槛电压准位(threshold voltage level),当直流电压信号的电压准位超过门槛电压准位时,箝位电路190便将直流电压信号导通至照明灯具220,进而以驱动照明灯具220发光。
另一方面,当直流电压信号未达门槛电压准位时,箝位电路190阻隔直流电压信号,例如将直流电压信号接地或以切换开关进行隔离,进而以关断照明灯具220。如此一来,当直流电压信号的电压准位相对低(未达门槛电压准位)时,箝位电路190便可关断照明灯具220,避免照明灯具220中的发光二极管在低驱动电压下闪烁或在低压工作下受损。
接着,请参阅图6,其绘示根据本发明的一实施例中一种照明系统300的功能方块示意图。
如图6所示,照明系统300其与市电输入400耦接,照明系统300包含照明灯具330以及照明控制电路310。照明灯具330根据流经照明灯具330的工作电流IL的大小而产生不同发光亮度。
照明控制电路310与市电输入400耦接,照明控制电路310包含调光模块320、取样保持电路340、差动电路360、积分电路380以及箝位电路390。有关照明控制电路310中各个模块与电路的详细功能与作动关系,与先前实施例大致相同,可对照参考图2至图5中的照明控制电路100及其相关说明,在此不另赘述。
须注意的是,当积分电路380产生的直流电压信号的电压准位超过箝位电路390的门槛电压准位时,箝位电路390将直流电压信号导通至照明灯具330以驱动照明灯具330发光,其中依据直流电压信号的电压准位不同而使流经照明灯具330的工作电流IL的大小相对应改变。
于此实施例中,调光信号中波型脉冲的导通角度、直流电压信号的电压准位、工作电流IL的大小以及照明灯具330的发光亮度具有正比关系。
此外,如图6所示,照明灯具330进一步包含开关单元332、灯具驱动器334以及发光负载336。于实际应用中,发光负载336可为发光二极管。
开关单元332的第一端T1耦接至箝位电路390,开关单元332的第二端T2耦接至发光负载336,灯具驱动器334耦接于开关单元332的第三端T3与发光负载336之间,开关单元332选择性地将第一端T1导通至第二端T2或第三端T3。
于此实施例中,于调光模式下开关单元332将第一端T1耦接至第二端T2,也就是说,将照明控制电路310产生的直流电压信号施加于照明灯具330的发光负载336上。此时,随着照明控制电路310的控制,可使发光负载336具有不同的亮度。
当使用者不需要调光时,也就是在非调光模式下,开关单元332可将第一端T1耦接至第三端T3,使直流电压信号施加至灯具驱动器334,经由灯具驱动器334产生具有固定电流值的工作电流Id至照明灯具330的发光负载336。经由,灯具驱动器334产生的工作电流Id为固定电流值,使照明灯具330产生恒定的发光亮度,关闭调光功能。于此实施例中,照明灯具330可为商用编号为MR16的LED灯具,灯具驱动器334可为MR16的LED灯具所内建的灯具驱动电路,但本发明并不以此为限。
综上所述,本揭示文件提出一种照明控制电路以及照明系统,于一实施例中照明控制电路包含调光模块可用来调整照明灯具的发光亮度,且包含多个信号处理电路对调光模块产生的调光信号取样,产生稳定度高的直流电压信号来驱动照明灯具,且照明控制电路具有箝位功能,当直流电压信号的准位过低时,进行电压箝位将照明灯具关闭,避免照明灯具闪烁或在低压工作下受损。
虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上,然其并非用以限定本揭示内容,任何熟习此技艺者,在不脱离本揭示内容的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本揭示内容的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种照明控制电路,耦接于一市电输入与一照明灯具之间,该照明控制电路包含:
一调光模块,与该市电输入耦接,用以调变该市电输入的一交流输入信号而产生一调光信号,该调光信号包含数个波型脉冲;
一取样保持电路,与该调光模块耦接,用以对该调光信号中所述波型脉冲进行连续性取样,并由经取样的多个波型脉冲得到一平均波型脉冲;
一差动电路,与该取样保持电路耦接,用以提取该平均波型脉冲的一高低电压差;
一积分电路,与该差动电路耦接,用以根据该高低电压差对取样后的该平均波型脉冲进行积分,进而产生一直流电压信号;以及
一箝位电路,耦接于该积分电路与该照明灯具之间,该箝位电路具有一门槛电压准位,当该直流电压信号的一电压准位超过该门槛电压准位时,该箝位电路将该直流电压信号导通至该照明灯具以驱动该照明灯具发光。
2.如权利要求1所述的照明控制电路,其中该调光信号所包含的所述波型脉冲分别具有一导通角度,其中该调光信号的所述波型脉冲的所述导通角度为可调整的。
3.如权利要求2所述的照明控制电路,其中该导通角度、该直流电压信号的该电压准位以及该照明灯具的发光亮度具有正比关系。
4.如权利要求1所述的照明控制电路,其中当该直流电压信号未达该门槛电压准位时,该箝位电路阻隔该直流电压信号以关断该照明灯具。
5.一种照明系统,与一市电输入耦接,该照明系统包含:
一照明灯具,根据流经该照明灯具的一工作电流的大小而产生不同发光亮度;以及
一照明控制电路,与该市电输入耦接,该照明控制电路包含:
一调光模块,与该市电输入耦接,用以调变该市电输入的一交流输入信号而产生一调光信号,该调光信号包含数个波型脉冲;
一取样保持电路,与该调光模块耦接,用以对该调光信号中所述波型脉冲进行连续性取样,并由经取样的多个波型脉冲得到一平均波型脉冲;
一差动电路,与该取样保持电路耦接,用以提取该平均波型脉冲的一高低电压差;
一积分电路,与该差动电路耦接,用以根据该高低电压差对取样后的该平均波型脉冲进行积分,进而产生一直流电压信号;以及
一箝位电路,耦接于该积分电路与该照明灯具之间,该箝位电路具有一门槛电压准位,当该直流电压信号的一电压准位超过该门槛电压准位时,该箝位电路将该直流电压信号导通至该照明灯具以驱动该照明灯具发光,其中依据该直流电压信号的该电压准位不同而使流经该照明灯具的该工作电流相对应改变。
6.如权利要求5所述的照明系统,其中该调光信号所包含的所述波型脉冲分别具有一导通角度,其中该调光信号的所述波型脉冲的所述导通角度为可调整的。
7.如权利要求6所述的照明系统,其中该导通角度、该直流电压信号的该电压准位以及该照明灯具的发光亮度具有正比关系。
8.如权利要求5所述的照明系统,其中当该直流电压信号未达该门槛电压准位时,该箝位电路阻隔该直流电压信号以关断该照明灯具。
9.如权利要求5所述的照明系统,其中该照明灯具进一步包含一开关单元、一灯具驱动器以及一发光负载,其中该开关单元的一第一端耦接至该箝位电路,该开关单元的一第二端耦接至该发光负载,该灯具驱动器耦接于该开关单元的一第三端与该发光负载之间,该开关单元选择性地将该第一端导通至该第二端或该第三端。
10.如权利要求9所述的照明系统,其中于一调光模式下该开关单元将该第一端耦接至该第二端,将该直流电压信号施加于该发光负载上,于一非调光模式下该开关单元将该第一端耦接至该第三端,使该直流电压信号施加至该灯具驱动器,经由该灯具驱动器产生一具有固定电流值的工作电流至该发光负载。
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