CN103491665B - 具线性调光控制的光源供应模块 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种具线性调光控制的光源供应模块包含有至少一发光二极管、一开关电源装置与一控制装置；该开关电源装置包含一电源转换电路与一开关电路，其中，该电源转换电路接收一调光器输出的调光电源，并转换成预定电压或电流的电能后输出予该发光二极管；该开关电路是以震荡线圈变换器(RCC)电路的方式所构成，用以限制输出予该发光二极管的电流于一预定电流值。该控制装置侦测该调光电源的导通角度，并输出一相应的控制信号至该开关电路，改变该预定电流值，用以补偿该发光二极管的亮度与导通角度的关系，使其呈线性关系。
Description
技术领域
本发明与照明装置有关，更详而言之是指一种具线性调光控制的光源供应模块。
背景技术
随着光学科技的进步，发光二极管(Light-emittingdiode，LED)的制程与应用日渐成熟，且发光二极管具有体积小、反应快、寿命长、不易衰减、外表坚固、耐震动、可全彩发光(含不可见光)、损失低、热辐射小、量产容易等优点，是以，越来越多光源供应模块的光源改采用发光二极管来代替传统的灯泡。
然，用于调整传统灯泡亮度的调光器，是通过改变输入电源的导通角度，让灯泡所获得的平均电能改变，达到调整亮度的目的。请参阅图1，传统灯泡为纯电阻性负载，随着导通角度增加，其亮度亦随之线性地增加。但，发光二极管为非纯电阻性负载，在较低导通角度时，亮度与导通角度的关系呈线性，在较高导通角度则呈非线性关系，故，现有的具有发光二极管的光源供应模块配合传统调光器使用时，将存在着调光亮度不线性的缺点，亦即，使用者于调整发光二极管的亮度时，一开始亮度跟随着调光器的导通角度很快速地增加，但随着导通角度增大亮度的增加便趋于缓合，造成使用者不易调整到所需的亮度。是以，现有的具有发光二极管的光源供应模块设计仍未臻完善，且尚有待改进之处。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具线性调光控制的光源供应模块，搭配传统调光器可达到发光二极管线性调光的效果。
缘以达成上述目的，本发明提供的具线性调光控制的光源供应模块，包含有至少一发光二极管、一开关电源装置与一控制装置。其中，该开关电源装置包含有一输入端口、一输出端口、一电源转换电路、一开关电路，其中，该输入端口供一调光器电性连接，该调光器接收一电源，并改变该电源的导通角度，输出一调光电源至该输入端口；该输出端口用以与该发光二极管电性连接；该电源转换电路与该输入端口以及该输出端口电性连接，用以接收该调光电源，并转换成一预定电压或电流的电能后输出；该开关电路是以震荡线圈变换器(RingingChokeConverter，RCC)电路的方式所构成，且与该电源转换电路电性连接，用以导通或阻断该电源转换电路输出的电能，而限制该电源转换电路输出予该发光二极管的电流于一预定电流值；该控制装置，电性连接该开关电路与该电源转换电路，用以侦测该调光电源的导通角度，并依据该调光电源的导通角度输出一相应的直流电压准位至该开关电路，改变该预定电流值，用以让该发光二极管的亮度与导通角度呈线性关系。
依据上述构思，该电源转换电路包含有一整流电路与一直流/直流转换器(DC/DCConverter)；该整流电路电性连接该输入端口与该直流/直流转换器，该直流/直流转换器电性连接该开关电路与该输出端口，该整流电路接收该调光电源的电能，并将其转换成直流电后透过该直流/直流转换器转换成该预定电压或电流的电能后输出。
依据上述构思，该控制装置包含有一侦测单元，电性连接该整流电路，用以侦测该调光电源的导通角度。
依据上述构思，该控制装置还包括有一存储单元、一脉宽调变(PulseWidthModulation，PWM)单元与一积分电路；该存储单元用以储存该调光电源的导通角度以及一与导通角度相对应的脉宽调变参数；该脉宽调变单元电性连接该侦测单元与该存储单元，依据该调光电源的导通角度查询该存储单元中相应的脉宽调变参数，并输出一脉宽调变信号；该积分电路电性连接该脉宽调变单元与该开关电路，该脉宽调变信号透过该积分电路转换成该直流电压准位，并输出至该开关电路。
依据上述构思，该存储单元储存的脉宽调变参数为用以补偿该调光电源的导通角度与该发光二极管的亮度呈线性关系。
依据上述构思，该控制装置还包括有一存储单元与一模拟输出单元；该存储单元用以储存该调光电源的导通角度以及一与导通角度相对应的直流电压准位参数；该模拟输出单元电性连接该侦测单元、该存储单元与该开关电路，该模拟输出单元依据该调光电源的导通角度查询该存储单元中相应的直流电压准位参数，并输出该直流电压准位至该开关电路。
依据上述构思，该存储单元储存的脉宽调变参数为用以补偿该调光电源的导通角度与该发光二极管的亮度呈线性关系。
依据上述构思，该控制装置包含有一分压电路，该侦测单元透过该分压电路电性连接该整流电路。
依据上述构思，该开关电路包括有一第一晶体管与一第二晶体管耦合连接该第一晶体管，该开关电路透过使该第一晶体管与该第二晶体管交互导通，而限制该电源转换电路输出予该发光二极管的电流于该预定电流值。
依据上述构思，该控制装置电性连接该第二晶体管，该控制装置输出该直流电压准位至该第二晶体管，以改变该第一晶体管与第二晶体管交互导通的时间，进而改变该预定电流值。
本发明的有益效果：透过上述设计该光源供应模块配合传统调光器使用时便可线性地调整发光二极管的亮度，改善现有的光源供应模块亮度调整不易的缺点。
附图说明
图1为调光器用于传统灯泡与发光二极管的导通角度与亮度关系图；
图2为本发明第一较佳实施例的方块图；
图3为本发明第一较佳实施例可行的详细电路图；
图4为本发明第一较佳实施例控制装置改变发光二极管电流的波形图；
图5为本发明第一较佳实施例的发光二极管补偿前与补偿后的导通角度与电流关系图；
图6为本发明第一较佳实施例的发光二极管补偿前与补偿后的导通角度与亮度关系图；以及
图7为本发明第一较佳实施例另一可行的详细电路图。
主要元件符号说明
10开关电源装置
12输入端口
14输出端口
16电源转换电路
161整流电路162直流/直流转换器
N2辅助线圈
18开关电路
Q1晶体管Q2晶体管
20控制装置
22分压电路
R1电阻R2电阻
24处理器
241侦测单元242存储单元243脉宽调变单元
26积分电路
30发光二极管
40控制装置
42分压电路
R3电阻R4电阻
44处理器
441侦测单元442存储单元443模拟输出单元
50调光器
52电源
具体实施方式
为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合图示详细说明如后。
图2所示为本发明第一较佳实施例的具线性调光控制的光源供应模块，包含有一开关电源装置10、一控制装置20与多个发光二极管30。其中，该开关电源装置10供一调光器50电性连接，该调光器50接收一电源52，并改变该电源52的导通角度，输出一调光电源至该开关电源装置10，于本实施例中，该电源52为交流电源；该开关电源装置10接收并转换该调光电源供予所述发光二极管30。该开关电源装置10包含一输入端口12、一输出端口14、一电源转换电路16、一开关电路18，其中：
该输入端口12用以与该调光器50电性连接。
该输出端口14用以与所述发光二极管30电性连接。
该电源转换电路16包含有一整流电路161以及一直流/直流转换器162(DC/DCConverter)，该整流电路161与该输入端口12电性连接，用以接收该调光电源，并将其转换成直流电后输出。该直流/直流转换器162与该整流电路161以及该输出端口14电性连接，用以接收该整流电路161输出的直流电，并将接收的电能转换成一预定电压或电流的电能后输出予所述发光二极管30。
该开关电路18是以震荡线圈变换器(RingingChokeConverter，RCC)的自激式(Self-oscillating)电路的方式所构成，但不以此为限，亦可是其它可行的自激式电路。该开关电路18与该直流/直流转换器162电性连接，用以导通或阻断该直流/直流转换器162输出的电能，而限制该直流/直流转换器162输出予所述发光二极管30的电流于一预定电流值，进而达到定电流供应予所述发光二极管30的目的。
该控制装置20电性连接该开关电路18与该整流电路161，用以侦测该调光电源的导通角度，并依据该调光电源的导通角度输出一相应的直流电压准位至该开关电路，改变该预定电流值，用以让该发光二极管30的亮度与调光电源的导通角度呈线性关系。
请参阅图3，是以本发明第一较佳实施例的结构为基础架构下，其中一种可行的详细电路结构。本实施例中，该直流/直流转换器162为一隔离式变压器。当该电源52经由该调光器50开始供电予该电源转换电路16时，该开关电路18中的晶体管Q1导通，并使得该直流/直流转换器162作动而供应电能予所述发光二极管30，此将使得晶体管Q1的集极电流上升，且晶体管Q2基极电压上升；当晶体管Q2的基极电压上升至预定值时，使得晶体管Q2导通并使晶体管Q1关断，而该直流/直流转换器162开始释放能量，且该直流/直流转换器162的辅助线圈N2的电压为负压；当晶体管Q1关断一段时间后，该直流/直流转换器162能量释放完毕，该直流/直流转换器162的辅助线圈N2的电压转为正压，而使晶体管Q1导通，并关断晶体管Q2；透过上述原理进行晶体管Q1、Q2交互导通的循环，进而达到限制该直流/直流转换器162输出予所述发光二极管30的电流于该预定电流值的效果。
该控制装置20包含有一分压电路22、一处理器24与一积分电路26。其中：
该处理器24包括有一侦测单元241、一存储单元242与一脉宽调变(PulseWidthModulation，PWM)单元243。该侦测单元241透过电阻R1与电阻R2构成的分压电路22，电性连接至该整流电路161，用以侦测该调光电源的导通角度。该存储单元242用以储存该调光电源的导通角度以及一与导通角度相对应的脉宽调变参数。该脉宽调变单元243电性连接该侦测单元241与该存储单元242，依据该调光电源的导通角度查询该存储单元242中相对应的脉宽调变参数，并输出一相应的脉宽调变信号；该脉宽调变信号透过该积分电路26转换成该直流电压准位，并输出至该晶体管Q2的基极，改变该直流/直流转换器162输出予所述发光二极管30的电流值。
续参阅图4，当该调光电源的导通角度减少时(如波形1)，该脉宽调变信号的脉波宽度相应的加宽(如波形2)，该积分电路26输出的直流电压准位相对增加(如波形3)，使晶体管Q2的基极电压上升速度增加，进而加速晶体管Q2导通而缩短晶体管Q1导通的时间，而使得该直流/直流转换器162输出予所述发光二极管30的电流值减少(如波形4)，达到减少所述发光二极管30的亮度的效果。反之，该调光电源的导通角度增加时，该脉宽调变信号的脉波宽度相应的变窄，使该积分电路26输出的直流准位减少，让该直流/直流转换器162输出予所述发光二极管30的电流值增加，达到增加所述发光二极管30亮度的效果。
为达到线性调光的效果，上述处理器24的存储单元242内储存的脉宽调变参数用以补偿所述发光二极管30的电流与调光电源的导通角度的特性，用以将调光电源的导通角度与所述发光二极管30的亮度修正成线性关系。举例而言，请参阅图5，曲线1为所述发光二极管30未补偿前的导通角度与电流的关系，将曲线1所对应的补偿曲线(曲线2)的脉宽调变参数储存于该存储单元242中，该控制装置20便可依据该调光电源的导通角度，令该直流/直流转换器162输出如曲线2的电流补偿曲线予所述发光二极管30，续参阅图6，经过补偿后的所述发光二极管30亮度与导通角度的关系便呈线性。由此，该光源供应模块与传统的调光器50配合使用时，即可线性地调整所述发光二极管30的亮度。
另外，本发明除了上述电路结构以外，图7所揭示的控制装置40同样可达到上述的控制装置20的效果。其中，该控制装置40包含有一分压电路42与一处理器44。该处理器44包括有一侦测单元441、一存储单元442与一模拟输出单元443。该侦测单元441透过电阻R3与电阻R4构成的分压电路42，电性连接至该整流电路161，用以侦测该调光电源的导通角度。该存储单元442用以储存该调光电源的导通角度以及一与导通角度相对应的直流电压准位参数。该模拟输出单元443电性连接该侦测单元441与该存储单元442，依据该调光电源的导通角度查询该存储单元442中相应的直流电压准位参数，并输出一相应的直流电压准位至该晶体管Q2的基极，改变该直流/直流转换器162输出予所述发光二极管30的电流值。同样地，该处理器44的存储单元442内储存的直流电压准位参数为用以补偿所述发光二极管30的电流与调光电源的导通角度的特性，使该控制装置40依据该调光电源的导通角度，令该直流/直流转换器162输出相对应的补偿电流予所述发光二极管30，用以将调光电源的导通角度与所述发光二极管30的亮度修正成线性关系。
以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为之等效结构变化，理应包含在本发明的专利范围内。
Claims (9)
1.一种具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，包含有：
至少一发光二极管；
一开关电源装置，包含有一输入端口、一输出端口、一电源转换电路、一开关电路，其中：
该输入端口供一调光器电性连接，该调光器接收一电源，并改变该电源的导通角度，输出一调光电源至该输入端口；
该输出端口用以与该发光二极管电性连接；
该电源转换电路与该输入端口以及该输出端口电性连接，用以接收该调光电源，并转换成一预定电压或电流的电能后输出；
该开关电路是以震荡线圈变换器电路的方式所构成，且与该电源转换电路电性连接，用以导通或阻断该电源转换电路输出的电能，而限制该电源转换电路输出予该发光二极管的电流于一预定电流值；以及
一控制装置，电性连接该开关电路与该电源转换电路，用以侦测该调光电源的导通角度，并依据该调光电源的导通角度输出一相应的直流电压准位至该开关电路，改变该预定电流值，用以让该发光二极管的亮度与导通角度呈线性关系；
其中，该电源转换电路包含有一整流电路与一直流/直流转换器；该整流电路电性连接该输入端口与该直流/直流转换器，该直流/直流转换器电性连接该开关电路与该输出端口，该整流电路接收该调光电源的电能，并将其转换成直流电后透过该直流/直流转换器转换成该预定电压或电流的电能后输出；
其中，该直流/直流转换器为一隔离式变压器，该隔离式变压器具有相隔离的一次侧以及一二次侧，该一次侧与该开关电路电性连接，该二次侧与该发光二极管电性连接。
2.如权利要求1所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该控制装置包含有一侦测单元，电性连接该整流电路，用以侦测该调光电源的导通角度。
3.如权利要求2所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该控制装置还包括有一存储单元、一脉宽调变单元与一积分电路；该存储单元用以储存该调光电源的导通角度以及一与导通角度相对应的脉宽调变参数；该脉宽调变单元电性连接该侦测单元与该存储单元，依据该调光电源的导通角度查询该存储单元中相应的脉宽调变参数，并输出一脉宽调变信号；该积分电路电性连接该脉宽调变单元与该开关电路，该脉宽调变信号透过该积分电路转换成该直流电压准位，并输出至该开关电路。
4.如权利要求3所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该存储单元储存的脉宽调变参数为用以补偿该调光电源的导通角度与该发光二极管的亮度呈线性关系。
5.如权利要求2所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该控制装置还包括有一存储单元与一模拟输出单元；该存储单元用以储存该调光电源的导通角度以及一与导通角度相对应的直流电压准位参数；该模拟输出单元电性连接该侦测单元、该存储单元与该开关电路，该模拟输出单元依据该调光电源的导通角度查询该存储单元中相应的直流电压准位参数，并输出该直流电压准位至该开关电路。
6.如权利要求5所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该存储单元储存的脉宽调变参数为用以补偿该调光电源的导通角度与该发光二极管的亮度呈线性关系。
7.如权利要求2所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该控制装置包含有一分压电路，该侦测单元透过该分压电路电性连接该整流电路。
8.如权利要求1所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该开关电路包括有一第一晶体管与一第二晶体管耦合连接该第一晶体管，该开关电路透过使该第一晶体管与该第二晶体管交互导通，而限制该电源转换电路输出予该发光二极管的电流于该预定电流值。
9.如权利要求8所述的具线性调光控制的光源供应模块，其特征在于，该控制装置电性连接该第二晶体管，该控制装置输出该直流电压准位至该第二晶体管，以改变该第一晶体管与第二晶体管交互导通的时间，进而改变该预定电流值。
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