CN114980424A - 发光二极管灯串控制系统及其讯号控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管灯串控制系统及其讯号控制方法，其中，该发光二极管灯串控制系统包括控制模块与发光二极管灯串。控制模块根据发光命令将直流电压切换为发光驱动讯号，且发光二极管灯串耦接控制模块。发光二极管灯串包括至少一发光二极管模块，且至少一发光二极管模块包括侦测电路、逻辑电路及振荡器。侦测电路侦测发光驱动讯号，且逻辑电路根据发光驱动讯号于高准位的维持宽度判断是属于第一逻辑讯号、第二逻辑讯号或为锁存讯号。振荡器根据高准位的发光驱动讯号而提供频率讯号至逻辑电路，以计算维持宽度。

Description

发光二极管灯串控制系统及其讯号控制方法

技术领域

本发明有关一种发光二极管灯串控制系统及其讯号控制方法，尤指一种用于载波控制的发光二极管灯串控制系统及其讯号控制方法。

背景技术

由于现在发光二极管的应用越来越普及，加上其制造成本也越来越低，因此发光二极管在照明或显示的应用越来越广泛。相对地，也有越来越多对发光二极管发光行为的操作及控制方式。在发光二极管灯串的应用中，由于需要对每个发光二极管设定发光行为，方能使发光二极管灯串产生视觉上的效果。因此必须要分别使用控制器来控制每个发光二极管，且每个控制器还必须要具有辨识讯号的功能，方能判断此讯号是否为特定的发光命令。

然而，控制器所接收的讯号还必须要作为控制器内部运作电力之用，且控制器辨在识讯号的过程中，会大幅度地消耗电力，使得此讯号的电压准位逐渐降低。若是此讯号的电压准位降低度无法维持控制器正常运作时，会使得整个发光二极管灯串失效。

因此，如何设计出一种发光二极管灯串控制系统及其讯号控制方法，以避免控制器因电力消耗过巨而导致发光二极管灯串失效，乃为本案创作人所欲行研究的一大课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于载波控制的发光二极管灯串控制系统，以克服已知技术的问题。发光二极管灯串控制系统包括控制模块与发光二极管灯串，控制模块根据发光命令将直流电压切换为发光驱动讯号，且发光二极管灯串耦接控制模块。发光二极管灯串包括至少一发光二极管模块，且至少一发光二极管模块包括侦测电路、逻辑电路及振荡器。侦测电路产生对应于发光驱动讯号的侦测讯号。逻辑电路根据侦测讯号于第一准位的维持宽度判断第一准位属于第一逻辑讯号、第二逻辑讯号或为锁存讯号。振荡器根据休眠讯号而休眠，且根据第一准位而提供频率讯号供逻辑电路计算维持宽度。其中，逻辑电路根据侦测讯号于第二准位而提供休眠讯号，或振荡器将第二准位的侦测讯号作为休眠讯号。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于发光二极管灯串的讯号控制方法，以克服已知技术的问题。讯号控制方法包括下列步骤：根据发光命令将直流电压切换为发光驱动讯号。产生对应于发光驱动讯号的侦测讯号。根据侦测讯号于第一准位的维持宽度判断第一准位属于第一逻辑讯号、第二逻辑讯号或为锁存讯号。及根据第一准位而提供频率讯号，且利用频率讯号计算维持宽度。

本发明的主要目的及功效在于，利用发光驱动讯号于高准位电压时进行逻辑判断，且在发光驱动讯号于低准位电压时，发光二极管模块进行休眠。如此，发光驱动讯号于低准位电压时，发光二极管模块几乎不消耗电力，可以达到避免因电力消耗过巨而导致发光驱动讯号的电压准位消耗至低于发光二极管模块重置电压的状况。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明用于载波控制的发光二极管灯串控制系统的电路方块图；

图2为本发明发光二极管模块的电路方块图；

图3为本发明发光二极管灯串控制系统的电路波形图；及

图4为本发明用于发光二极管灯串的讯号控制方法的方法流程图。

附图中的符号说明：

100 发光二极管灯串控制系统；

1 整流器；

2 控制模块；

20 功率开关；

22 控制器；

3 发光二极管灯串；

30 发光二极管模块；

32 发光二极管；

34 侦测电路；

36 逻辑电路；

38 振荡器；

40 滤波电路；

Vin 输入电压；

Vdc 直流电压；

Vr 重置电压；

Cl 发光命令；

Sl 发光驱动讯号；

Sc 控制讯号；

Ss 侦测讯号；

Ssp 休眠讯号；

Sck 频率讯号；

Sf 滤波讯号；

Sk 锁存完成讯号；

(S100)~(S220) 步骤。

具体实施方式

有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：

请参阅图1为本发明用于载波控制的发光二极管灯串控制系统的电路方块图。发光二极管灯串控制系统100通过输入端接收输入电压Vin，且发光二极管灯串控制系统100包括整流器1、控制模块2及发光二极管灯串3。控制模块2耦接整流器1与发光二极管灯串3，且整流器1将交流的输入电压Vin整流为直流电压Vdc。控制模块2接收直流电压Vdc，且根据外部提供的发光命令Cl将直流电压Vdc切换为载波形式的发光驱动讯号Sl。发光二极管灯串3耦接控制模块2，且发光二极管灯串3包括至少一个发光二极管模块30(本实施例以多个示意，但其可以为单个)。每个发光二极管模块30包括至少一个发光二极管32，且根据发光驱动讯号Sl控制发光二极管32的发光行为。其中，当发光二极管模块30为数个时，发光二极管模块30可以为串联耦接或并联耦接(图未示)。值得一提，在本发明的一实施例中，发光二极管灯串控制系统100也可以不包括整流器1，发光二极管灯串控制系统100所接收的输入电压Vin即为直流电压Vdc。或者，整流器1可替换为直流转换器。直流转换器接收直流的输入电压Vin，且将输入电压Vin转换为直流电压Vdc。

控制模块2包括功率开关20与控制器22，且功率开关20耦接整流器1与发光二极管灯串3之间。控制器22耦接功率开关20的控制端，且根据发光命令Cl提供控制讯号Sc控制功率开关22的导通或关断，以通过控制功率开关22的导通或关断而将直流电压Vdc切换为发光驱动讯号Sl。其中，控制器22内部可不包括传统的发光讯号产生器，仅通过控制功率开关22的导通或关断而产生高准位电压与低准位电压变化的发光驱动讯号Sl。

请参阅图2为本发明发光二极管模块的电路方块图，配合参阅图1。每个发光二极管模块30除了包括至少一个发光二极管32外，更包括侦测电路34、逻辑电路36及振荡器38。侦测电路34耦接控制模块2，且侦测发光驱动讯号Sl而产生对应于发光驱动讯号Sl的侦测讯号Ss。逻辑电路36耦接侦测电路34，且根据侦测讯号Ss判断是否提供休眠讯号Ssp。振荡器38耦接逻辑电路36，且根据是否收到休眠讯号Ssp而休眠。

具体而言，侦测电路34可通过侦测发光驱动讯号Sl而产生例如但不限于互补于发光驱动讯号Sl的侦测讯号Ss，或者为发光驱动讯号Sl等比例缩放的侦测讯号Ss。逻辑电路36根据侦测讯号Ss于第一准位的维持宽度判断此第一准位属于第一逻辑讯号(例如逻辑“0”)、第二逻辑讯号(例如逻辑“1”)或为锁存讯号。逻辑电路36根据侦测讯号Ss于第二准位而提供休眠讯号Ssp(或者，振荡器38直接依照第二准位的侦测讯号Ss作为休眠讯号Ssp)，以通过控制振荡器38的休眠而节省发光驱动讯号Sl于低准位电压时的电力消耗，进而避免低准位电压的电力消耗过大而低于重置电压。当振荡器38未收到休眠讯号Ssp时，振荡器38提供频率讯号Sck供逻辑电路34计算维持宽度，且当振荡器38收到休眠讯号Ssp时，振荡器38休眠而不提供频率讯号Sck。其中，在振荡器38休眠而不提供频率讯号Sck时，利用频率讯号Sck工作的内部电路(例如锁存电路、驱动电路等)，也会因为未有频率讯号而跟着休眠。如此，即可以大幅度地降低发光二极管模块30的电力消耗。

当逻辑电路36判断侦测讯号Ss于第一准位的维持宽度为锁存讯号时，通知发光二极管模块30将前述所暂存的第一逻辑讯号与第二逻辑讯号锁存并记忆为驱动命令。之后，发光二极管模块30即可使用此驱动命令控制自我的发光二极管32的发光行为。以发光驱动讯号Sl与侦测讯号Ss互补为例，第一准位(低准位电压)可对应发光驱动讯号Sl的高准位电压，且第二准位高准位电压)可对应发光驱动讯号Sl的低准位电压。

进一步而言，为了降低发光二极管灯串控制系统100的建置成本，通常会以未具有断电记忆功能的发光二极管模块30实施。由于具有断电记忆功能的发光二极管模块30在所接收的电力(即发光驱动讯号Sl)低于重置电压时(即低于内部运作所需的工作电压)，发光二极管模块30会重置而忘记所有的设定，以及所记忆的驱动命令。为了避免发生上述状况，通常发光二极管灯串控制系统100的操作会尽可能地避免发光驱动讯号Sl的电压准位低于重置电压。然而，发光驱动讯号Sl通常为高电压准位和低电压准位相间的脉波电压。若是在发光驱动讯号Sl于低准位电压时进行逻辑判断时(即判断第一逻辑讯号、第二逻辑讯号及锁存讯号)，发光二极管模块30仍然在工作而消耗电力。因此很容易发生在判断过程因电力消耗过巨而导致发光驱动讯号Sl的电压准位消耗至低于重置电压的状况。

因此，本发明的主要目的及功效在于，利用发光驱动讯号Sl于高准位电压时进行逻辑判断，且在发光驱动讯号Sl于低准位电压时，发光二极管模块30进行休眠。如此，发光驱动讯号Sl于低准位电压时，发光二极管模块30几乎不消耗电力，可以达到避免因电力消耗过巨而导致发光驱动讯号Sl的电压准位消耗至低于发光二极管模块30重置电压的状况。

再参阅图2，每个发光二极管模块30更包括滤波电路40，且滤波电路40耦接侦测电路34。其中，滤波电路40可以耦接在侦测电路34与控制模块2之间，用以对发光驱动讯号Sl进行噪声滤除。或者，耦接在侦测电路34与逻辑电路36之间，用以对侦测讯号Ss进行噪声滤除。具体而言，由于发光驱动讯号Sl属于大功率讯号，且功率开关20属于高频切换，因此发光驱动讯号Sl会产生较多地毛边或切换突波。若是未有滤波电路40对发光驱动讯号Sl或侦测讯号Ss进行噪声滤除时，其毛边或切换突波会影响到逻辑电路38对侦测讯号Ss的维持宽度的判断准确度。甚至于将原本该为逻辑”0”或逻辑”1”的讯号误判为其他讯号。因此，利用滤波电路40对发光驱动讯号Sl或侦测讯号Ss进行噪声滤除为发光二极管灯串控制系统100较佳的实施方式。其中，由于在发光二极管模块30内部属于弱电操作，操作时所消耗的电力较少，因此滤波电路40耦接在侦测电路34与逻辑电路36之间为最佳的实施方式。

请参阅图3为本发明发光二极管灯串控制系统的电路波形图，再配合参阅图1~2。在图3中，Sl为发光驱动讯号、Ss为侦测讯号、Sf为滤波后的侦测讯号(之后称为滤波讯号Sf)，且Sk为锁存完成讯号。控制模块2将直流电压Vdc切换为载波形式的发光驱动讯号Sl。发光驱动讯号Sl包括高准位电压与低准位电压，且低准位电压不低于重置电压Vr。在发光驱动讯号Sl中，有一段宽度X较长的高准位电压，其代表前一段的载波已产生完毕，所对应接收的发光二极管模块30可将前一段的载波所对应的驱动命令锁存。侦测电路34侦测发光驱动讯号Sl而产生互补于发光驱动讯号Sl的侦测讯号Ss，且滤波电路40将侦测讯号Ss滤波而产生稍微延迟侦测讯号Ss的滤波讯号Sf。

在侦测讯号Ss为第二准位时(即发光驱动讯号Sl为低准位电压时)，发光二极管模块30控制震荡器38休眠而使得发光二极管模块30内部大部分消耗电力较大的电路皆休眠，使得发光驱动讯号Sl为低准位电压的消耗较少。因此，低准位电压不至于被消耗过多而低于重置电压Vr。在侦测讯号Ss为第一准位时(即发光驱动讯号Sl为高准位电压时)，逻辑电路36利用震荡器38所提供的频率讯号Sck计算维持宽度Y(例如较宽的判断为逻辑“1”，较窄的为逻辑“0”)。在侦测讯号Ss为第一准位的宽度最宽时(即宽度X)，即判断此为锁存讯号，且将前一段的滤波讯号Sf锁存。最后，在锁存经过一小段时间后，发出锁存完成讯号Sk，以告知完成驱动命令锁存的动作。值得一提，由于通常锁存讯号所维持的时间较长，若是将其使用低准位的发光驱动讯号Sl表示时，由于其判断的时间长，发光二极管模块30耗电的时间较久，容易产生发光驱动讯号Sl低于重置电压Vr的状况。因此通过控制器22的设定，将原本低准位的锁存讯号改变为高准位的锁存讯号(即宽度X为高准位电压)可避免此状况的发生。

请参阅图4为本发明用于发光二极管灯串的讯号控制方法的方法流程图，再配合参阅图1~3。讯号控制方法包括，根据发光命令将直流电压切换为发光驱动讯号(S100)。其较佳的实施方式为，利用控制器22根据发光命令Cl提供控制讯号Sc控制功率开关22的导通或关断，以通过控制功率开关22的导通或关断而将直流电压Vdc切换为发光驱动讯号Sl。然后，产生对应于发光驱动讯号的侦测讯号(S120)。其较佳的实施方式为，利用侦测电路34侦测发光驱动讯号Sl而产生对应于发光驱动讯号Sl的侦测讯号Ss，且侦测讯号Ss例如但不限于互补于发光驱动讯号Sl，或者为等比例缩放的发光驱动讯号Sl。然后，根据侦测讯号于第一准位的维持宽度判断第一准位属于第一逻辑讯号、第二逻辑讯号或为锁存讯号(S140)。其较佳的实施方式为，利用逻辑电路36根据侦测讯号Ss于第一准位的维持宽度判断此第一准位属于第一逻辑讯号(例如逻辑“0”)、第二逻辑讯号(例如逻辑“1”)或为锁存讯号。

然后，根据第一准位而提供频率讯号，且利用频率讯号计算维持宽度(S160)。其较佳的实施方式为，利用振荡器38根据第一准位的侦测讯号Ss(可由侦测电路34通知或由逻辑电路36通知)提供频率讯号Sck供逻辑电路34计算维持宽度，以判断侦测讯号Ss的第一准位属于第一逻辑讯号、第二逻辑讯号或为锁存讯号。然后，根据侦测讯号于第二准位而提供休眠讯号(S180)。其较佳的实施方式为，利用逻辑电路36根据侦测讯号Ss于第二准位而提供休眠讯号Ssp，或者振荡器38直接依照第二准位的侦测讯号Ss作为休眠讯号Ssp。最后，根据休眠讯号而不提供频率讯号(S200)。当振荡器38收到休眠讯号Ssp时，振荡器38休眠而不提供频率讯号Sck，使利用频率讯号Sck工作的内部电路(例如锁存电路、驱动电路等)，也会因为未有频率讯号而跟着休眠。

为了避免发光驱动讯号Sl所产生的地毛边或切换突波影响到逻辑电路38对侦测讯号Ss的维持宽度的判断准确度，于步骤(S120)前或后，可对发光驱动讯号或侦测讯号进行噪声滤除(S220)。其较佳的实施方式为，利用滤波电路40对发光驱动讯号Sl或侦测讯号Ss进行噪声滤除以避免影响到逻辑电路38对侦测讯号Ss的维持宽度的判断准确度。

以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，但本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以申请专利权利要求书的范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包括于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺的人在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管灯串控制系统，其特征在于，包括：

一控制模块，根据一发光命令将一直流电压切换为一发光驱动讯号；

一发光二极管灯串，耦接该控制模块，且包括至少一发光二极管模块，该至少一发光二极管模块包括：

一侦测电路，产生对应于该发光驱动讯号的一侦测讯号；

一逻辑电路，根据该侦测讯号于一第一准位的一维持宽度判断该第一准位属于一第一逻辑讯号、一第二逻辑讯号或为一锁存讯号；及

一振荡器，根据一休眠讯号而休眠，且根据该第一准位而提供一频率讯号供该逻辑电路计算该维持宽度；

其中，该逻辑电路根据该侦测讯号于一第二准位而提供该休眠讯号，或该振荡器将该第二准位的该侦测讯号作为该休眠讯号。

2.如权利要求1所述的发光二极管灯串控制系统，其特征在于，该至少一发光二极管模块更包括至少一发光二极管，且该至少一发光二极管模块根据该锁存讯号将该第一逻辑讯号与该第二逻辑讯号锁存为一驱动命令，以根据该驱动命令控制该至少一发光二极管的一发光行为。

3.如权利要求1所述的发光二极管灯串控制系统，其特征在于，该振荡器于休眠时不提供该频率讯号。

4.如权利要求1所述的发光二极管灯串控制系统，其特征在于，该至少一发光二极管模块更包括：

一滤波电路，耦接该侦测电路；

其中，该滤波电路对该发光驱动讯号或该侦测讯号进行一噪声滤除。

5.如权利要求1所述的发光二极管灯串控制系统，其特征在于，该控制模块包括：

一功率开关，接收该直流电压，且耦接该发光二极管灯串；及

一控制器，耦接该功率开关，且接收该发光命令；

其中，该控制器根据该发光命令提供一控制讯号控制该功率开关的导通或关断，以通过控制该功率开关的导通或关断而将该直流电压切换为该发光驱动讯号。

6.如权利要求1所述的发光二极管灯串控制系统，其特征在于，当该至少一发光二极管模块为数个时，该些发光二极管模块为串联耦接或并联耦接。

7.一种发光二极管灯串的讯号控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

根据一发光命令将一直流电压切换为一发光驱动讯号；

产生对应于该发光驱动讯号的一侦测讯号；

根据该侦测讯号于一第一准位的一维持宽度判断该第一准位属于一第一逻辑讯号、一第二逻辑讯号或为一锁存讯号；及

根据该第一准位而提供一频率讯号，且利用该频率讯号计算该维持宽度。

8.如权利要求7所述的发光二极管灯串的讯号控制方法，其特征在于，更包括下列步骤：

根据该侦测讯号于一第二准位而提供一休眠讯号；及

根据该休眠讯号而不提供该频率讯号。

9.如权利要求7所述的发光二极管灯串的讯号控制方法，其特征在于，更包括下列步骤：

根据该发光命令提供一控制讯号控制一功率开关的导通或关断，以通过控制该功率开关的导通或关断而将该直流电压切换为该发光驱动讯号。

10.如权利要求7所述的发光二极管灯串的讯号控制方法，其特征在于，更包括下列步骤：

对该发光驱动讯号或该侦测讯号进行一噪声滤除。

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