CN201374864Y - 具有切换式调光架构的电子镇流器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种具有切换式调光架构的电子镇流器。该电子镇流器包含处理模块、侦测模块、编码模块、非线性转换模块以及驱动模块。处理模块根据第一交流讯号产生直流讯号。侦测模块侦测到启动讯号时，侦测模块根据启动讯号产生侦测结果。编码模块用以自多个预设代码中决定对应侦测结果的特定代码。非线性转换模块根据特定代码调整转换电路使得转换电路具有相对应的电阻值或电容值以产生非线性转换讯号。驱动模块根据非线性转换讯号产生具有特定频率的驱动讯号以驱动灯管产生相对应的亮度。

Description

具有切换式调光架构的电子镇流器
【技术领域】
本实用新型有关于一种电子镇流器，特别是关于一种可提供非线性切换调光比例的电子镇流器。
【背景技术】
自从电灯泡的发明，人类在夜间才得以延续白天继续正常活动。如今科技与经济的蓬勃发展，更让每天作息时间不断延长，改变农耕时代日出而作、日落而息的工作型态，转变成与时间的竞赛模式。换句话说，人类对照明光需求更为密切，制造商因此不断推出符合民众需求的照明产品。
举例来说，照明光源种类小至以半导体发光的发光二极管，大至各种户外探照灯。然而，于各种光源系统中，荧光灯仍是现今最为广泛使用的灯源之一，无论是一般住宅、政府机关或是办公室等场所，皆可发现荧光灯的布置。
由于使用电子镇流器可较传统电磁式镇流器更为省电且发光效率更高，电子镇流器已逐步取代传统电磁式镇流器。相关领域技术人员，为寻求更节能的电子镇流器，便发展出一种可调光的电子镇流器。可调光镇流器提供使用者依空间环境亮暗程度，决定辅助光源的输出量，进而达到节约能源的效果。
请参阅图1，图1绘示现有技术的电子镇流器2的功能方块图。如图1所示，现有技术的电子镇流器2包含电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)滤波器20、整流模块22、功率因子修正模块24以及驱动模块26。
电磁干扰滤波器20接收电源10输出的交流讯号，并且电磁干扰滤波器20可滤除或隔离伴随交流讯号进入电子镇流器2的噪声。滤波后的交流讯号经由整流模块22将交流讯号转换为直流讯号。实际应用中，由于整流后的直流讯号并非平稳的直流讯号，而是具有纹波(ripple)成分的电流。纹波成分将影响输出的直流讯号质量，换句话说，纹波越大，直流讯号质量越不佳；反之，纹波小则可提供一稳定直流讯号。
进一步的说，含有纹波成分的直流讯号亦影响电子镇流器的功率因子，因此需利用功率因子修正模块24修正其功率因子，以提供下一级稳定且高功率因子的直流讯号。最后，直流讯号经驱动模块26的直流转交流的转换器(DC-ACinverter)转换成高频的交流讯号，高频的交流讯号与振荡电路产生高频增益，即可推动并点亮灯管30。
现有技术可调光的电子镇流器2，利用调整振荡频率来达到调光的目的。这种调光方式，无法满足需要快速调整亮度的场所，更使得调光控制不易。
【实用新型内容】
本实用新型的一个目的在于提供一种电子镇流器，其利用非线性转换讯号控制灯管电流，进而达到控制灯管光输出比例。藉此，电子镇流器可提供多段切换的调光系统，并可提高调光的可靠度以及速度，进而使控制更为简易。
根据一个实施方式，本实用新型的电子镇流器包含处理模块、侦测模块、编码模块、非线性转换模块及驱动模块。处理模块根据第一交流讯号产生直流讯号。当侦测模块侦测到启动讯号时，侦测模块根据启动讯号产生侦测结果。编码模块耦接至侦测模块，其自多个预设代码中决定对应于侦测结果的特定代码。非线性转换(non-linear transformation)模块耦接至编码模块，其根据特定代码调整转换电路使得转换电路具有相对应的震荡频率以产生非线性转换讯号。驱动模块耦接至处理模块、非线性转换模块及灯管，根据非线性转换讯号产生具有特定频率的驱动讯号以驱动灯管产生相对应的亮度。综合上述，本实用新型提供的电子镇流器的好处在于，其利用非线性转换讯号控制灯管电流，进而达到控制灯管光输出比例。藉此，电子镇流器可提供多段切换的调光系统，并可提高调光的可靠度以及速度，进而使控制更为简易。
【附图说明】
图1绘示现有技术的电子镇流器的功能方块图。
图2A绘示根据本实用新型的一种具体实施方式的电子镇流器的功能方块图。
图2B绘示图2A中的转换电路的详细功能方块图。
图2C绘示图2A中的转换电路的另一种型式的详细功能方块图。
图2D绘示转换电路(包含电容组件)的详细功能方块图。
图2E绘示转换电路(包含电容组件)的另一种型式的详细功能方块图。
图2F绘示图2A中的处理模块的详细功能方块图。
图3绘示根据本实用新型的一种具体实施方式的运作电子镇流器的方法流程图。
图4绘示根据本实用新型的一种具体实施方式的运作电子镇流器的方法流程图。
【具体实施方式】
请参见图2A，图2A绘示根据本实用新型的一种具体实施方式的电子镇流器的功能方块图。如图2A所示，电子镇流器4用以驱动多个灯管50并提供各种比例的照度。于实际应用中，灯管50可以是荧光灯或其它气体放电灯管。此外，电子镇流器4包含处理模块40、侦测模块42、编码模块44、非线性转换(non-linear transformation)模块46及驱动模块48。
处理模块40耦接至电源10，并自电源10接收第一交流讯号，处理模块40可根据第一交流讯号产生直流讯号。驱动模块48耦接灯管50。驱动模块48提供一驱动讯号给灯管50，并利用驱动讯号的频率调整灯管的亮度。其中，第一交流讯号可以是一般的交流讯号，以提供电子镇流器4所需的基本电源。侦测模块42则可侦测启动讯号，并根据启动讯号产生侦测结果。
其中，启动讯号由第一启动开关12或第二启动开关13被触发时所产生。第一启动开关12耦接至侦测模块42，第二启动开关13耦接于电源10与处理模块40之间，当第二启动开关13被触发时，处理模块40会将第二启动开关13被触发时所产生的启动讯号传送至侦测模块42。以下以第一开关为例，当第一启动开关12被触发(例如使用者切换或按压第一启动开关12)时，侦测模块42即直接侦测到启动讯号，并启动预先设定模式。当第一启动开关12再次被触发时，侦测模块42可侦测到新的启动讯号，并依照新的启动讯号产生新的侦测结果。于实际应用中，第一启动开关12可以是单段开关、无段按钮开关或触碰开关，但不以此为限。
编码模块44耦接至侦测模块42，用以自多组预设代码中决定相对应于侦测结果的其中一组特定代码。换句话说，预设代码与侦测结果的编码形式需相同，并且编码模块44可依需求预先设定多种代码，或依第一启动开关12或第二启动开关13的切换或按压讯号，记忆并编译成有序的编码讯号，以满足使用上的需求。
非线性转换(non-linear transformation)模块46耦接至编码模块44，可根据特定代码调整转换电路460，使得转换电路具有相对应的震荡频率以产生非线性转换讯号。实务中，由于灯管50输出的亮度比例与驱动讯号的频率间并非线性关系，故藉由非线性转换模块46将不同的特定代码转换成驱动模块48的驱动讯号的频率，以调整灯管50所需要的亮度，使灯管50能够呈接近线性的变化。
请参阅图2B，图2B绘示图2A中的转换电路460的详细功能方块图。如图2B所示，转换电路460可包含输入端4600、输出端4602、第一电阻组件4604、第二电阻组件4606及转换开关4608。其中，第一电阻组件4604耦接至输入端4600；第二电阻组件4606耦接至第一电阻组件4604及输出端4602；转换开关4608耦接至输出端4602及接点n0。接点n0位于第一电阻组件4604与第二电阻组件4606之间，非线性转换模块46根据特定代码选择性地开启或关闭转换开关。藉由转换开关4608的开启或关闭，使得转换电路460的输入端4600及输出端4602之间具有一特定的电阻值。
其中，电阻值由转换电路460内串联或并联的电阻组件构成，在此，转换电路460相当于一种变频控制电路。如上所述，编码模块44根据侦测结果对应地产生特定代码，再由特定代码判断转换开关4608是否闭合，以此决定转换电路460输出的一特定电阻值。驱动模块48利用该特定电阻值来调整驱动讯号的频率，进而改变灯管50的亮度，使灯管50能够呈接近线性的变化。
请参阅图2C，图2C绘示图2A中的转换电路460的另一种型式的详细功能方块图。如图2C所示，转换电路460可包含输入端4601、输出端4603、第一电阻组件4605、第二电阻组件4607、第三电阻组件4609、第四电阻组件4611、第一转换开关4613及第二转换开关4615。其中，第一电阻组件4605耦接至输入端4601；第二电阻组件4607耦接至第一电阻组件4605；第三电阻组件4609耦接至第二电阻组件4607；第四电阻组件4611耦接至第三电阻组件4609及输出端4603；第一转换开关4613耦接至输入端4601及第一接点n1；第二转换开关4615耦接至第二接点n2及第三接点n3。第一接点n1位于第二电阻组件4607与第三电阻组件4609之间；第二接点n2位于第一电阻组件4605与第二电阻组件4607之间；第三接点n3位于第三电阻组件4609与第四电阻组件4611之间。
非线性转换模块46根据特定代码选择性地开启或关闭转换电路460中的第一转换开关4613及第二转换开关4615。藉由第一转换开关4613及第二转换开关4615的开启或关闭的四种组合情形，使得转换电路460的输入端4601与输出端4601之间通过电路分析即可获得转换电路460的四种不同的电阻值。请参阅表一，表一绘示特定代码与转换电路460的电阻值间的对应关系。
表一
  特定代码   第一转换开关   第二转换开关 电阻值
  00   开启   开启   R4
  01   开启   关闭   R3+R4
  10   关闭   开启   R1+R4
  11   关闭   关闭   R1+R2+R3+R4
假设第一电阻组件4605、第二电阻组件4607、第三电阻组件4609及第四电阻组件4611的电阻值分别为R1～R4，如表一所示，当特定代码为00时，第一转换开关4613及第二转换开关4615均为开启，此时输入端4601与输出端4601间的电阻值为R4；当特定代码为01时，第一转换开关4613为开启而第二转换开关4615则为关闭，此时输入端4601与输出端4601间的电阻值为R3+R4；当特定代码为10时，第一转换开关4613为关闭而第二转换开关4615则为开启，此时输入端4601与输出端4601间的电阻值为R1+R4；当特定代码为11时，第一转换开关4613及第二转换开关4615均为关闭，此时输入端4601与输出端4601间的电阻值为R1+R2+R3+R4。藉此，非线性转换模块46即可透过不同的特定代码调整转换电路460，使转换电路460具有对应于特定代码的电阻值，以产生不同频率的驱动讯号。
值得注意的是，图2B及图2C所绘示的两种转换电路460的不同型式，仅为实际应用中的两种范例，并不以此为限。
由于电容也可以用来改变驱动讯号的频率，图2D中的转换电路460系由第一电容组件4624及第二电容组件4626及转换开关4628所构成。其包含输入端4620；输出端4622；第一电容组件4624，耦接至该输入端4620；第二电容组件4626，耦接至该输入端4620；以及转换开关4628耦接至该第二电容组件4626及该输出端4622。当转换开关4628开启时，输入端4620与输出端4622的电容值为C1+C2，当转换开关4628关闭时，输入端4620与输出端4622的电容值为C1。图2E绘示转换电路(包含电容组件)的另一种型式的详细功能方块图。图2E中的转换电路460由第一电容组件4625、第二电容组件4627、第三电容组件4629及第四电容组件4631、第一转换开关4613及第二转换开关4615所构成。其包含输入端4621；输出端4623；第一电容组件4625，耦接至该输入端4621；第二电容组件4627，耦接至该输入端4621；第三电容组件4629，耦接至该输入端4621；第四电容组件4631，耦接至该输入端4621及该输出端4623；第一转换开关4633，耦接至该第一电容组件4625、该第三电容组件4629及该输出端4623；以及第二转换开关4635，耦接至该第二电容组件4627及该输出端4623。表二则绘示特定代码与图2E的转换电路的电容值的对应关系。由于图2D和图2E中包含电容组件的转换电路的工作原理与前述包含电阻的转换电路近似，都是用RC震荡原理，故在此不另行赘述。
表二
  特定代码   第一转换开关   第二转换开关 电阻值
  00   开启   开启   C1+C2+C3+C4
  01   开启   关闭   C1+C3+C4
  10   关闭   开启   C2+C4
  11   关闭   关闭   C4
请再参阅图2A。驱动模块48耦接至处理模块40、非线性转换模块46及灯管50，用以根据非线性转换讯号产生具有特定频率的驱动讯号，以驱动灯管50产生相对应的亮度。实际上，相对应的亮度指灯管50输出不同比例的额定亮度，例如10％、30％、60％与100％的输出比例。
其中，驱动模块48通过内部的直流转交流的转换器(DC-AC inverter)将直流讯号转换为第二交流讯号，并根据非线性转换讯号调整第二交流讯号的频率以产生驱动讯号。实务中，第二交流讯号是高频的交流讯号，其与RC振荡电路产生一驱动讯号，用以推动灯管50并产生相对应的亮度。在此，灯管50的数量可以是单一灯管或是复数灯管的架构。
于本实施方式中，电子镇流器4可进一步包含保护模块49。保护模块49耦接至驱动模块48，当保护模块49侦测到多个灯管50中的任何一个灯管50产生异常状态时，保护模块49随即命令驱动模块48停止输出驱动讯号至灯管50。
进一步说明，若在电子镇流器4启动瞬间保护模块49即侦测到灯管50或接线状态发生异常，则驱动模块48不输出任何驱动讯号至灯管50。若是电子镇流器4已启动并且灯管50亦正常动作情况下，突然发生异常状态，则保护模块49马上命令驱动模块48停止输出灯管电流至灯管50。
其中，异常状态可能是灯管50的老化、破裂、灯丝断裂或是线路连接错误等问题，因此保护模块49提供一种安全防护，以防止电子镇流器损坏或是人员因更换灯管线路而触电。
请参阅图2F，图2F绘示图2A中的处理模块40的详细功能方块图。如图2E所示，处理模块40可包含第一处理单元400、第二处理单元402以及第三处理单元404。第一处理单元400可滤除第一交流讯号的电磁干扰噪声。第二处理单元402耦接至第一处理单元400，用以将第一交流讯号转换为直流讯号。第三处理单元404耦接至第二处理单元402，用以提升直流讯号的功率因子(power factor，PF)。功率因子数值在0～1之间变化，功率因子越高(趋近于1)表示电子镇流器4电力利用率接近100％或是电力损失极低。藉此，处理模块40可将交流讯号做进一步整流而产生直流讯号，并提供稳定且功率因子高的直流讯号供下一级使用。
请参阅图3，图3绘示根据本实用新型的一具体实施方式的运作电子镇流器的方法流程图。此运作方法使电子镇流器藉由非线性的频率切换以控制灯管的光输出比例，进而达到多段调光功能。于本具体实施方式中，电子镇流器进一步包含转换电路。
如图3所示，首先，该方法执行步骤S60，使电子镇流器接收电源端送出的第一交流讯号，并将第一交流讯号经整流转换成直流讯号。于实务中，第一交流讯号相当于一般交流讯号，交流讯号经线路传输过程可能受邻近设备影响，导致第一交流讯号含有噪声，而非理想弦波电流。藉此，藉此，该方法可滤除或隔离第一交流讯号所包含的噪声，并将其整流转换为直流讯号及提高功率因子。当功率因子值愈趋近1时，表示愈能提供下一级稳定的直流电源。
接着，该方法执行步骤S62，侦测并判断是否侦测到启动讯号。其中，启动讯号由启动开关被触发(例如被切换或按压)时所产生，并且启动开关可以是单段开关、无段按钮开关或触碰开关，但不以此为限。
若该方法未侦测到启动讯号，则电子镇流器维持启动时所设定的模式，并持续侦测开关是否有切换或按压动作。于实际应用，电子镇流器启动后，即执行初始的驱动模式。
反之，若该方法侦测到启动讯号，则该方法执行步骤S64，根据启动讯号产生侦测结果。接着，该方法执行步骤S66，自多个预设代码中决定对应于侦测结果的特定代码。其中多个预设代码分别代表灯管亮度的光输出比例，例如灯管额定亮度10％、30％、60％与100％的光输出比例。实际上，预设代码可视使用者需求预先设定所需的比例。
接着，该方法执行步骤S68，根据特定代码调整转换电路使得转换电路具有与特定代码相对应的一电阻值或一电容值。于本实施方式中，转换电路的电阻组件或电容组件与转换开关并联连接，并依特定代码决定转换开关是否闭合。若转换开关闭合，表示转换电路的等效阻抗值因转换开关闭合，使得该电阻或电容被短路，因此改变驱动模块的驱动讯号的驱动频率。
之的后，该方法执行步骤S70，根据该电阻值或该电容值产生具有特定频率的驱动讯号，以驱动灯管产生相对应的亮度。其中，驱动讯号根据该电阻值或该电容值调整第二交流讯号的频率而得，第二交流讯号转换自直流讯号，并且第二交流讯号为高频的交流讯号。
实际上，由于特定频率值的改变，使得直流转交流的转换器(DC-AC inverter)的频率驱动讯号亦改变，进而影响RC振荡电路输出不同的频率的驱动讯号，最后达到控制灯管亮度的目的。
以下将进一步说明本实用新型电子镇流器的保护方式，以及保护的后续步骤。请参阅图4，图4绘示根据本实用新型的一具体实施方式的运作电子镇流器的方法流程图。如图4所示，本实用新型的运作电子镇流器的方法还可包含下列步骤：
首先，该方法执行步骤S80，根据驱动讯号对应产生驱动灯管的电流值。接着，该方法执行步骤S82，根据步骤S80所产生的电流判断灯管或接线是否产生异常状态，异常状态可能是灯管老化、灯管破裂、灯丝断裂或是线路连接错误等。
若步骤S82的判断结果为是，则该方法执行步骤S84，停止输出驱动讯号(即灯管电流)至灯管。相反地，若步骤S82的判断结果为是，则该方法执行步骤S86，输出驱动讯号以使灯管产生相对应的亮度。
综合上述，本实用新型的电子镇流器以及运作电子镇流器的方法，其利用非线性转换讯号控制灯管电流，进而达到控制灯管光输出比例。藉此，电子镇流器可提供多段切换的调光系统，并可提高调光的可靠度以及速度，进而使控制更为简易。

Claims (6)

1、一种具有切换式调光架构的电子镇流器，其特征在于包含：
处理模块，该处理模块根据一第一交流讯号产生一直流讯号；
侦测启动讯号的侦测模块，该侦测模块根据该启动讯号产生一侦测结果；
编码模块，耦接至该侦测模块，该编码模块自多个预设代码中决定对应于该侦测结果的一特定代码；
非线性转换模块，耦接至该编码模块，该非线性转换模块根据该特定代码调整一转换电路使得该转换电路具有与该特定代码相对应的一电阻值或一电容值；以及
驱动模块，耦接至该处理模块、该非线性转换模块及一灯管，该驱动模块根据该电阻值或该电容值产生具有一特定频率的驱动讯号以驱动该灯管产生相对应的亮度。
2、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于该转换电路包含：
输入端；
输出端；
第一电阻组件，耦接至该输入端；
第二电阻组件，耦接至该第一电阻组件及该输出端；以及
转换开关，耦接至该输出端及一接点，该接点位于该第一电阻组件与该第二电阻组件之间，该非线性转换模块根据该特定代码选择性地开启或关闭该转换开关，以使得该转换电路的该输入端及该输出端之间具有该电阻值。
3、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于该转换电路包含：
输入端；
输出端；
第一电阻组件，耦接至该输入端；
第二电阻组件，耦接至该第一电阻组件；
第三电阻组件，耦接至该第二电阻组件；
第四电阻组件，耦接至该第三电阻组件及该输出端；
第一转换开关，耦接至该输出端及一第一接点，该第一接点位于该第二电阻组件与该第三电阻组件之间；以及
第二转换开关，耦接至一第二接点及一第三接点，该第二接点位于该第一电阻组件与该第二电阻组件之间且该第三接点位于该第三电阻组件与该第四电阻组件之间，该非线性转换模块根据该特定代码选择性地开启或关闭该第一转换开关及开启或关闭该第二转换开关，以使得该转换电路的该输入端及该输出端之间具有该电阻值。
4、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于该转换电路包含：
输入端；
输出端；
第一电容组件，耦接至该输入端；
第二电容组件，耦接至该输入端；以及
转换开关，耦接至该第二电容组件及该输出端，该非线性转换模块根据该特定代码选择性地开启或关闭该转换开关，以使得该转换电路的该输入端及该输出端之间具有该电容值。
5、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于该转换电路包含：
输入端；
输出端；
第一电容组件，耦接至该输入端；
第二电容组件，耦接至该输入端；
第三电容组件，耦接至该输入端；
第四电容组件，耦接至该输入端及该输出端；
第一转换开关，耦接至该第一电容组件、该第三电容组件及该输出端；以及
第二转换开关，耦接至该第二电容组件及该输出端，该非线性转换模块根据该特定代码选择性地开启或关闭该第一转换开关及开启或关闭该第二转换开关，以使得该转换电路的该输入端及该输出端之间具有该电容值。
6、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于该电子镇流器包括至少一个启动开关，所述启动讯号由所述启动开关被触发时产生。
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