CN111918455A - 具识别性的led灯具以及自适应调光驱动系统 - Google Patents

具识别性的led灯具以及自适应调光驱动系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自适应调光驱动系统，包括一灯座、一驱动电路、一灯具识别电路、以及一控制器。该灯座用以供如上所述的LED灯具设置，该灯座包括有一LED电源埠电性连接至该LED灯具的电源输入埠。该驱动电路连接或耦接至该LED电源埠，用以输出功率至该LED灯具。该灯具识别电路输出一测试电流至该LED电源埠以导通该LED灯具的识别电阻，并回授该识别电阻的电压参数以依据该电压参数输出一检测讯号。该控制器接收该检测讯号并依据该检测讯号获取该识别电阻电阻值的相关性参数，依据该相关性参数切换该驱动电路的功率输出模式。

Description

具识别性的LED灯具以及自适应调光驱动系统
技术领域
本发明有关于一种LED灯具以及调光驱动系统，特别是指一种具识别性的LED灯具以及自适应调光驱动系统。
背景技术
随着技术的发展，白光发光二极管的突破已使市面上的灯具逐渐由传统式的灯泡、水银灯管被更为省电的发光二极管所取代。发光二极管相较于传统式的灯具除了更为省电之外，同时尚包括寿命长、效率高、不易破损的优点；此外，过去一般荧光灯管需要透过在灯座上安装一安定器将市电转换成高频的交流电以驱动该荧光灯管。而LED灯管是以直流电源驱动，故有些LED灯管会有内置电源转换器，将市电转换成驱动该LED灯管的直流电源，或是将电源转换器设置在用于安装LED灯管的灯座上，透过灯座上的电源转换器将市电转换成驱动该LED灯管的直流电源。因此，发光二极管可以自由的依据输出功率调整输出亮度(dim)，比起传统式灯泡、水银灯管等装置等固定功率的装置而言，使用发光二极管作为一般照明使用显然具有明显的好处。
然而，现有的LED灯具仅针对一般市电的需求有订定相应的标准，亦即现有的LED灯具(例如LED灯泡)多半自带适配器、驱动器，因此当LED灯泡寿命届期或损坏时，必须要将整个LED灯具含适配器、驱动器一并汰换，造成不必要的浪费。对此，部分厂商会特别于设计灯座时，将适配器及驱动器结合于灯座上，因此于灯泡或灯板年限到达时，仅需替换灯泡或灯板便可。然而，有关于灯泡或灯板的设计，并没有一个公规的限制针对灯泡或灯珠的数量、驱动功率进行均一的限制，导致各家厂商的灯泡或灯板不能互用，甚至同家厂商的不同类型产品之间亦不能混用，造成使用上的不便。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种具识别性的LED灯具，包括一灯主体、一或复数个LED单元、以及一识别电阻。该LED单元设置于该灯主体上并电性连接至一电源输入埠。该识别电阻设置于该灯主体上并联于该LED单元，该识别电阻的电阻值对应于该LED灯具的型号或种类。
本发明的另一目的，在于提供一种自适应调光驱动系统，包括一灯座、一驱动电路、一灯具识别电路、以及一控制器。该灯座用以供如上所述的LED灯具设置，该灯座包括有一LED电源埠电性连接至该LED灯具的电源输入埠。该驱动电路连接或耦接至该LED电源埠，用以调变并输出功率至该LED灯具。该灯具识别电路包括一测试电流输出模块、以及一电压回授模块，该测试电流输出模块挂载至该LED电源埠的回路上，该电压回授模块挂载于该LED电源埠的单端或双端以回授电压参数并依据该电压参数输出一检测讯号。该控制器接收该检测讯号并依据该检测讯号获取与该识别电阻电阻值的相关性参数，依据该相关性参数切换该驱动电路的功率输出模式。
是以，本发明与现有技术相比具有以下优势功效：
本发明可以依据安装的LED灯具(例如灯泡或灯板)自适应的切换适当的输出功率，藉此提升各式LED灯具的通用性，有效的减少浪费并增加便利性。
附图说明
图1，为本发明自适应调光驱动系统的方块示意图。
图2，为本发明自适应调光驱动系统的电路示意图。
图3，为本发明自适应调光驱动系统的控制流程图。
附图标记说明
100自适应调光驱动系统，M1灯座，M2 LED电源埠，10驱动电路，11整流器，12 EMI滤波器，13电源调变器，131脉冲宽度调变模块，132场效晶体管，14隔离变压器模块，15整流单元，16滤波单元，20灯具识别电路，21测试电流输出模块，211测试电流回路，212旁通回路，213开关单元，22电压回授模块，221减法器，222比较器数组，223
PWM驱动器，30控制器，50信号隔离器，60适配器，61降压单元，62整流单元，63滤波单元，200 LED灯具，N1灯主体，N2 LED单元，N3识别电阻，N4电源输入埠。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本发明中的图式，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，该等图式及其比例并非用以限制本发明的范围，在此先行叙明。
请先参阅图1，为本发明自适应调光驱动系统的方块示意图，如图所示：
本发明主要包括自适应调光驱动系统100、以及配合该自适应调光驱动系统100的LED灯具200。于本发明的应用实施例中，自适应调光驱动系统100及LED灯具200系可用以配合任意类型的LED光源设置，举凡室内照明、户外照明、可携式灯具、医疗用途灯、工业用途灯等，均可以作为本发明的应用实施例。
该LED灯具200主要包括灯主体N1、LED单元N2、以及识别电阻N3。该灯主体N1用以作为LED单元N2、识别电阻N3以及其他电路或机构(例如电路板、散热板等)的载具，并具有电源输入埠N4电性连接至该LED单元N2、以及识别电阻N3。为了让灯座的驱动电路可以自适应的配合该LED灯具200的种类调整至适当的输出功率，该识别电阻N3的电阻值为对应于该LED灯具200的型号或种类。于电路的配置上，本实施例中的该识别电阻N3为设置于该灯主体N1上并并联于该LED单元N2。于另一较佳实施例中，该识别电阻N3亦可以配合独立的回路及端口设置，此部分非属本发明所欲限制的范围。
为了供该LED灯具200安装固定，该自适应调光驱动系统100具有灯座M1，该灯座M1包括有一LED电源埠M2电性连接至该LED灯具200的电源输入埠N4。
以下针对本发明其中一较佳实施例进行说明，请一并参阅图1及图2，为本发明自适应调光驱动系统的方块示意图以及电路示意图，如图所示：
所述的自适应调光驱动系统100可以自适应的确认LED灯具200的种类及其所需的工作电压，藉以切换不同的功率输出模式。该自适应调光驱动系统100主要包括驱动电路10、灯具识别电路20、以及控制器30。
所述的驱动电路10连接至该LED电源埠M2，用以提供该LED电源埠M2所需的工作功率。于一实施例中，该驱动电路10包括整流器11、设置于该整流器11后端的EMI滤波器12、以及连接至该EMI滤波器12输出的电源调变器13。该整流器11用以将输入的电源由交流电转换为直流电；该EMI滤波器12用以抑制电磁干扰(EMI)，把直流电源功率无衰减地传输到设备上，并大幅减少经电源传入的EMI信号藉以保护后端设备；该电源调变器13连接至该控制器30，并依据该控制器30的输出讯号调变功率输出模式。该电源调变器13包括一连接至该控制器30的脉冲宽度调变模块131(Pulse Width Modulation,PWM)、以及一设置于该脉冲宽度调变模块131后端的场效晶体管132，该场效晶体管132连接至该EMI滤波器12的输出，并依据该脉冲宽度调变模块131的输出控制该场效晶体管132的开关启闭以藉由占空比控制该EMI滤波器12的输出功率。
其中，为了隔离前端电源电路及后端LED电路，该驱动电路10包括一设置于该EMI滤波器12后端的隔离变压器模块14，避免电流直接由供电端(例如市电)馈入LED电源埠M2；于该隔离变压器模块14后端更进一步设置有一整流单元15、以及一滤波单元16设置于该整流单元15后端，用以将电压滤波输出至该LED电源埠M2。该滤波单元16主要用以将整流过后的直流电进一步进行滤波，以去除直流电中的噪声(例如涟波)。于本发明中该驱动电路10可以为上述任意装置的选用及组合，该等选用及组合非属本发明所欲限制的范围。
所述的灯具识别电路20双端分别连接至该LED电源埠M2及该控制器30，用以输入测试电流，并经由回授该LED电源端口M2的电压，将所获得的电压转换为检测讯号提供至该控制器30。该灯具识别电路20包括一测试电流输出模块21、以及一电压回授模块22。于一可行的实施例中，该测试电流输出模块21挂载至该LED电源埠M2的回路上，并与该LED电源埠M2构成一测试回路，藉此得以输出一测试电流至该LED电源埠M2；于该识别电阻N3具有独立的回路及端口的实施例中，该测试电流输出模块21可以经由该独立的端口连接至该识别电阻所属的独立回路；该电压回授模块22依据该LED电源埠M2(或是依据独立端口)的电压参数输出一检测讯号至该控制器30。其中，所述的测试电流必须小于该LED电源埠M2上LED灯具200的最低导通电流，避免LED单元N2导通造成检测失误。
于一可行的实施例中，该测试电流输出模块21包括有一测试电流回路211以及一旁通回路212，该旁通回路212包括有一开关单元213连接至该控制器30，并依据该控制器30输出的指令开启或关闭，该控制器30依据该电压回授模块22回授的电压参数决定是否启闭该开关单元213。在测试电流小于发光二极管的导通电流情况下，发光二极管为等效于开路状态，测试电流将完全通过识别电阻N3并形成压降。在此需特别注明的是，因此可以透过单端(高压端或低压端(由分压节点回授))或双端回授(跨压)的方式获得与该识别电阻N3电阻值相关的检测讯号。由于测试电流的数值相当小，虽然本实施例是以双开关分别切换测试电流回路211以及旁通回路212(开关为反向)，开关单元213亦可以仅设置于旁通回路212上而忽略该测试电流。
于本实施例中，该电压回授模块22包括有一减法器221、一比较器数组222、以及一PWM驱动器223。该减法器221连接至该LED电源埠M2的双端以撷取该LED电源埠M2双端的跨压，透过将一端的电压减去另一端的电压以获得双端的压差。该比较器数组222包括复数个默认有不同电压值的比较器，依据该跨压与默认的电压值进行比对输出一比对结果至该PWM驱动器223。该PWM驱动器223依据该比对结果输出该检测讯号至该控制器30。于另一可行的实施例中，于控制器30藉自查找表(Look up table)中获得相关性参数的实施例中，可以省略该比较器数组222的设置。
所述的控制器30连接至该驱动电路10以及该灯具识别电路20。该控制器30例如可以是中央处理器可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、单芯片RF系统(RF-SoC)或其他类似装置或这些装置的组合，于本发明中不予以限制。该控制器30可以配合储存单元设置，利用该储存单元储存例如参数、查找表(Look up table)、或故障记录等。该储存单元例如可以为电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-OnlyMemory,EEPROM)，于本发明中不予以限制。
该控制器30接收该检测讯号并依据该检测讯号获取与该识别电阻N3电阻值的相关性参数，并依据该相关性参数切换该驱动电路10的功率输出模式。
于一可行的实施例中，为了避免控制器30与LED电源埠M2相互干扰产生噪声，于该灯具识别电路20的回授端与该控制器30之间设置有一信号隔离器50。于一实施例中，该信号隔离器50可以为光耦合器，经由光耦合器成对的光发射器及光接收器将讯号由该灯具识别电路20回授至控制器30，藉此隔离该控制器30与LED电源埠M2所属的回路。
为了供应控制器30所需的电源，该驱动电路10与该控制器30之间设置有一适配器60用以将该驱动电路10的输出转换为该控制器30的驱动电压及功率。其中，该适配器60包括一降压单元61、一设置于该降压单元61后端的整流单元62、以及一设置于该整流单元62后端的滤波单元63。
以下针对本发明中自适应调光驱动系统的工作流程进行说明，请一并参阅图3，为本发明自适应调光驱动系统的控制流程图，如图所示：
首先，控制器30于该LED灯具200安装于该LED电源埠M2时触发启动指令(步骤S01)；该启动指令可以由安装于灯座M1上的微动开关触发，或是由该控制器30程序化控制，例如：当该LED电源端口M2双端电压变化时触发或是由LED灯具200内建的芯片通讯而触发，此部分于本发明中不予以限制。
于启动后，该控制器30输出一第一切换指令至该开关单元，经由开启该开关单元213(开路)使主要载流通过该测试电流回路211，使该测试电流回路211提供的固定测试电流经由LED电源埠M2(或经由独立端口)通过识别电阻N3，并于该识别电阻N3形成压降变更各节点电压以及跨压的数值(步骤S02)。
于步骤S02确认执行后，灯具识别电路20的比较器数组222经由复数个比较器各自设定的默认电压进行比对以输出一比对结果至该PWM驱动器223(步骤S03)，藉此确认该识别电阻N3的跨压所在的区间。该PWM驱动器223则依据该比对结果输出该检测讯号至该控制器30(步骤S04)。在此须说明的是，回授的该检测讯号不一定必须是准确的电压数值，亦可以是与障壁电压间具有高度正相关性的任何参数，在此必须先行叙明。
于该控制器30获得该检测讯号后，藉由该检测讯号自查找表(Look up table)中获得该相关性参数并藉此切换对应的功率输出模式(步骤S05)；所述的相关性参数是指对应于该识别电阻N3的LED灯具200的型号、代码或是其他相关索引等，经由该相关性参数确认应以何种驱动模式控制该驱动电路10的输出功率。
最终，于决定好对应的功率输出模式后，该控制器30传送一切换指令至该开关单元213，将该主要载流回路切换至旁通回路212，并依据对应的功率输出模式控制驱动电路10，启动LED灯具200(步骤S06)。
综上所述，本发明可以依据安装的LED灯具(例如灯泡或灯板)自适应的切换适当的输出功率，藉此提升各式LED灯具的通用性，有效的减少浪费并增加便利性。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅惟本发明的一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims (12)

1.一种具识别性的LED灯具，其特征在于，包括：
一灯主体；
一或复数个LED单元，设置于该灯主体上并电性连接至一电源输入埠；以及
一识别电阻，设置于该灯主体上并联于该LED单元，该识别电阻的电阻值对应于该LED灯具的型号或种类。
2.一种自适应调光驱动系统，其特征在于，包括：
一灯座，用以供权利要求1所述的LED灯具设置，该灯座包括有一LED电源埠电性连接至该LED灯具的电源输入埠；
一驱动电路，连接或耦接至该LED电源埠，用以调变并输出功率至该LED灯具；
一灯具识别电路，包括一测试电流输出模块、以及一电压回授模块，该测试电流输出模块挂载至该LED电源埠的回路上，该电压回授模块挂载于该LED电源埠的单端或双端以回授电压参数并依据该电压参数输出一检测讯号；以及
一控制器，接收该检测讯号并依据该检测讯号获取与该识别电阻电阻值的相关性参数，依据该相关性参数切换该驱动电路的功率输出模式。
3.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该测试电流输出模块包括有一测试电流回路以及一旁通回路，该旁通回路包括有一开关单元连接至该控制器，并依据该控制器输出的指令开启或关闭。
4.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该电压回授模块包括有一减法器、一比较器数组、以及一PWM驱动器，该减法器连接至该LED电源埠的双端以撷取该LED电源埠双端的跨压，该比较器数组包括复数个默认有不同电压值的比较器，依据该跨压与默认的电压值进行比对输出一比对结果至该PWM驱动器，该PWM驱动器依据该比对结果输出该检测讯号至该控制器。
5.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该灯具识别电路与该控制器之间设置有一信号隔离器。
6.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该灯具识别电路直接连接至该控制器。
7.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，，其中，该驱动电路与该控制器之间设置有一适配器用以将该驱动电路的输出转换为该控制器的驱动功率。
8.根据权利要求7所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该适配器包括一降压单元、一设置于该降压单元后端的整流单元、以及一设置于该整流单元后端的滤波单元。
9.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该驱动电路包括整流器、设置于该整流器后端的EMI滤波器、以及连接至该EMI滤波器输出的电源调变器，该电源调变器系连接至该控制器，并依据该控制器的输出讯号调变该功率输出模式。
10.根据权利要求9所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该电源调变器包括一连接至该控制器的脉冲宽度调变模块、以及一设置于该脉冲宽度调变模块后端的场效晶体管，该场效晶体管连接至该EMI滤波器的输出，并依据该脉冲宽度调变模块的输出控制该场效晶体管的开关启闭以藉由占空比控制输出功率。
11.根据权利要求9所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该驱动电路包括一设置于该EMI滤波器后端的隔离变压器模块、一设置于该隔离变压器模块后端的整流单元、以及一设置于该整流单元后端将电压滤波输出至该LED电源端口的滤波单元。
12.根据权利要求2所述的自适应调光驱动系统，其特征在于，其中，该控制器藉由该检测讯号自查找表中获得该相关性参数并藉此切换对应的该功率输出模式。
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