CN204559931U - 照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种照明系统，特别是应用在发光二极管的灯具，在发光二极管串联并联数量未知时，使用者仅需在电源供应器间耦接控制器，控制器可提供一驱动电压，该驱动电压逐渐地增加，并自动侦测该些发光二极管的每次驱动电压增幅后的总电流，利用每次增幅驱动电压与每次侦测的总电流计算目前该些发光二极管全部导通的工作电压。

Description

照明系统

技术领域

本实用新型是关于驱动发光二极管灯具的控制器及其控制方法。

背景技术

在现今环保意识高涨时代，能源的开发及消耗已被更加重视。为延长人类活动时间及增加工作环境，照明设备为日常中不可或缺之物，目前常用照明以灯泡或灯管为主要光源，惟该些装置即使经多次改良仍有其缺点，其中灯泡以钨丝发光，光电转换效率低，多数能量更消耗在热能，故耗电量高，反应慢或容易损坏，而灯管中为使电子相互撞击产生光，需要填充汞气体，惟汞对环境所造成污染众所皆知，不适于环保议题的讨论。取代灯泡或灯管的主流技术，以发光二极管(Light-Emitting Diode:LED)呼声最高，其利用电子在半导体材料能阶中移动产生光的特性，具有耗电量低且效率高，又不似传统灯泡以灯丝发光，因此使用寿命长且不易损坏，或填充汞气体对环境造成重大污染，广泛使用发光二极管取代传统灯具指日可待。

目前多数灯座规格诸如皆由多数厂商统一制定，为使发光二极管在使用者无需另行更换照明设备情况下，发光二极管的研发主要配合习知灯座规格，将多数发光二极管以串联或并联方式，设置于灯座上，形成一灯具。又各家厂商依其使用目的与环境，于每颗灯具内部设置发光二极管串或并联数量为不一致。例如，目前一颗发光二极管额定电压约3～4伏特，厂商可能将多个发光二极管串联或并联成一灯具，或是灯具可串联或并联使的适用家庭110伏特的额定电压。如此一来，每个厂商出产灯具所需消耗的电压即不同，使得不同样式或不同数量的发光二极管形成的灯具，所需电压不同，使用者如欲同时使用不同灯 具，则需各种灯具的电源供应器，若电源供应器不当应用，可能造成灯具烧毁，或照明亮度不足等情况。此时，因此，须分别携带不同需求的电源供应器，对于在不同地点或随时移动使用该些灯具的使用者来说是一大负担。

为解决上述问题，习知技术中，提供一种灯具，设置一发光灯条，发光灯条包括多个发光二极管，此灯具包括：一驱动模块、一壳体、一灯罩及灯座。驱动模块包括一驱动单元及一规格辨识单元，驱动单元对应规格辨识单元获得的一规格数据提供特定电子特性的电子环境予发光灯条，使得发光灯条发光。发光灯条是设置于壳体及灯罩之间，并经由灯座电性连接驱动模块，其中，前述规格数据由规格辨识单元自发光灯条所获得。藉由设置于灯具中的规格辨识单元，取得储存于发光灯条的规格储存单元中的一规格数据，以辨识出发光灯条及/或其内的发光元件的电子特性，从而提供符合发光灯条所用的电子特性的电子环境，使得发光灯条发光。惟此种方法倚靠规格辨识单元辨识不同规格的灯具，需另外设置规格储存单元，造成额外的耗电量或灯具空间。

另一习知技术是一种发光二极管控制电路，适用于控制一发光二极管灯管，该发光二极管灯管包含复数发光二极管灯串，其中该发光二极管灯管较佳的最大输入电压不超过70伏特且发光二极管灯串的灯串数目较佳限制于4串以内。该发光二极管控制电路包含复数二极管、一保护电路、复数定电流电路及一切换开关。每一二极管的正极连接单一发光二极管灯串的输出端。保护电路连接于每一二极管的负极，当该发光二极管灯管的输入端电压高于一临界值或是该发光二极管灯管中有发光二极管出现短路时，该保护电路输出一切换信号。每一定电流电路连接单一发光二极管灯串的输出端，并依据一开关控制信号控制该定电流电路是否工作以进而控制该发光二极管灯管是否工作，且依据一调光控制信号控制该发光二极管灯管的亮度。切换开关在未接收到该切换信 号时不影响该开关控制信号，并在接收到该切换信号时通过该开关控制信号控制该发光二极管灯管不工作。上述方法利用定电流电路，使每个发光二极管灯串都可以工作，并控制亮度，惟该方法为避免电压过大损毁，其限制灯串最大电压为不超过70伏特，如此一来，若使用者需要更多的灯串，使用超过70伏特，此方法即不可行。

综上，当使用者需要不同规格的发光二极管灯具时，即需要携带多数个适用于各种额定电压的驱动装置，以驱动该些灯具，对使用者来说，极不便利且不经济。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种发光二极管控制器及其方法，利用该驱动装置，使用者仅需一个电源供应器，即可驱动适用不同额定电压的发光二极管灯具。

本实用新型的次要目的在于提供一照明系统，当发光二极管灯具正负极接反时，可避免内部发光二极管烧毁。

本实用新型的次要目的在于提供一种发光二极管控制器及其方法，该驱动装置可自动侦测该些发光二极管的工作电压，使驱动电压适于发光二极管工作点。

为达到上述所指称的各目的与功效，本实用新型揭露一种照明系统，其包含：一逆止元件，耦接一直流电压；以及至少一个灯具，耦接该逆止元件；其中该直流电压透过该逆止元件驱动该灯具。

在本实用新型的照明系统中，其中更包含：一控制器，该控制器具有一输入端及一输出端，该输入端耦接该逆止元件，该输出端耦接该灯具，其中该控制器具有一控制单元及一侦测单元，该侦测单元侦测该些灯具的一总电流， 将该总电流回传予该控制单元，该控制单元依据总电流控制该直流电压。

在本实用新型的照明系统中，其中该灯具为多个发光二极管组成。

在本实用新型的照明系统中，其中该控制单元更包含一运算电路，计算电压与该总电流的斜率。

在本实用新型的照明系统中，其中该控制单元更包含一驱动电路，逐渐地增幅该直流电压。

在本实用新型的照明系统中，其中该些发光二极管为串联。

在本实用新型的照明系统中，其中该些发光二极管为并联。

在本实用新型的照明系统中，其中该些发光二极管为相同额定电压。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用实用新型作进一步说明，附图中：

图1：其为本实用新型一较佳实施例的--照明系统示意图；

图2：其为本实用新型另一较佳实施例的照明系统示意图；

图3：其为本实用新型的控制器示意图；

图4：其为发光二极管的特性曲线图；

图5：其为本实用新型的控制器工作流程图；

图6：其为本实用新型另一较佳实施例的控制器示意图；

图7：其为本实用新型运算电路的计算斜率示意图。

【图号对照说明】

100    逆止元件

200    灯具

300    控制器

301    控制单元

3011   运算电路

3012   驱动电路

302    侦测单元

具体实施方式

为使对本实用实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

参照图1，其为本实用新型的一较佳实施例的照明系统示意图；如图所示，本实用新型的照明系统，其包含：一逆止元件100、以及至少一灯具200。逆止元件100耦接一直流电压，且逆止元件100具有电流单向性，直流电压透过逆止元件100驱动灯具200，该灯具由多个发光二极管组成。由于逆止元件100具有单向性，因此，当灯具200正负极接反时，逆止元件100可避免灯具200内发光二极管因为逆向电压过大而崩溃烧毁。

请参照图2，其为本实用新型的另一较佳实施例的照明系统示意图；如图所示，照明系统可包含一控制器300，控制器具有一输入端Vi及一输出端Vo，输入端Vi耦接逆止元件100，并且调整直流电压，输出端Vo耦接至少一灯具300。请参照第图3，其为本实用新型的控制器示意图；如图所示，控制器具有控制单元301，控制单元301具有，一电压输入端Vi耦接直流电压，及电压输出端Vo输出一工作电压供给至少一个灯具300，以及一侦测单元302侦测该灯具的一总电流，并将该总电流数据予控制单元301，控制单元100依据总电流调整工作电压。本实用新型使用的灯具为多个发光二极管串或并联而成.由于发光二极管的工作具有单向性，本实用新型更设置一逆止元件100，避免发光二极管因为极性接反，造成逆线偏压过大而损毁。此外，控制单元301必须利用侦测单元302侦测的总电流取得该些发光二极管D全部导通的工作电压。藉由上述装置，透过本实用新型的控制器300，当输出端耦接发光二极管D串联或并联数量未知时，该控 制器可得到全部发光二极管导通的工作电压，并将电压调整为工作电压，而不需要额外携带适用该些灯具的驱动装置。

参阅图4，其为发光二极管的特性曲线。如图所示，本实用新型发光二极管控制器的控制单元，依据习知单一发光二极管操作时，顺向偏压时，如曲线C₁所示，具有一切入电压Vcut，供给电压小于该切入电压Vcut时，发光二极管为未导通状态，工作电流非常微小，且趋近于0，但是当供给电压大于切入电压Vcut时，发光二极管为导通状态，工作电流急速上升。同理可推，多数个相同发光二极管串联，如曲线C₂所示，当串联数越多时，切入电压Vcut则会越大；多数个相同发光二极管并联，当并联数越多，工作电流增加速度会越快，如曲线C₃所示；若为相同发光二极管同时串联及并联时，则切入电压Vcut增加，同时工作电流也一并增加。此外，逆向偏压时，会有一逆向饱和电流Is，若当逆向偏压过大时，会使该些二极管崩溃而烧毁。

请参照图5，其为本实用新型一较佳实施例的控制器工作流程图。如图所示，依据前述发光二极管控制器10，其步骤说明如下，在步骤S10，控制单元301输出端产生一电压予至少一灯具；步骤S20，侦测单元302侦测该灯具的总电流；步骤S30，控制单元301增幅该直流电压；步骤S40：侦测单元302侦测该灯具的总电流；步骤S50：控制单元301计算电压与总电流的斜率；步骤S60：依据该斜率，决定该些发光二极管全部导通的工作电压；步骤S70：若该些发光二极管皆为全部导通，即产生一工作讯号，使控制单元301不再继续对电压增幅。透过上述方法流程，可取得该些发光二极管完全导通的一工作电压，并且利用控制器将驱动电压维持在工作电压，使该些发光二极管不致因电压过大而毁损。

请参照图6，其为本实用新型另一较佳实施例的控制器示意图。如图所示，本实用新型的控制器300，其中该控制单元301更包含：运算电路3011及驱 动电路3012。运算电路3011具有两输入端，其中一端接收供应灯具300的电压，另一端接收由侦测单元302得到的总电流讯号，该驱动电路3012具有一输入端耦接电源，输出端输出供应灯具300的电压，驱动电路3012逐渐地增幅供应给灯具的电压，使电压由初始值每次时间区间增加一微小伏特，该微小伏特值可视使用者所需调整，例如可调整范围从10^-5mV到10^-1mV，当分辨率需求越大时，则电压每次增加幅度越小。运算电路3011的一输入端接收供给发光二极管的电压时，另一输入端即可得到一总电流，当电压每次增加一微小伏特，就得到另一总电流，此时，运算电路3011依据增幅前的电压及总电流与增幅后的电压与总电流，计算电压与电流斜率，透过该斜率即可判断目前所使用灯具所有发光二极管导通的工作电压，当运算电路3011得到发光二极管D的工作电压，即将一工作讯号传送予驱动电路3012，驱动电路3012接收工作讯号时，即停止继续增幅，使供给的电压不再继续增加，此时电压等于工作电压。藉由上述装置及方法，电源供应器透过本实用新型的发光二极管的控制器300，当输出端耦接相同发光二极管数量未知时，可得到目前需要工作电压。

请参照图7，其为本实用新型运算电路的计算斜率示意图。如图所示，该图为局部放大发光二极管特性曲线C，其中驱动电路每次供给的电压为Vn、Vn1、Vn2及Vn3，电压Vn及Vn1小于Vcut，电压Vn2及Vn3大于Vcut。当电压为Vn时具有一总电流In，当电压增幅至Vn1时，具有另一总电流In1，此时，运算电路101由电压Vn及总电流In，与电压Vn1及总电流In1，可得一斜率S1，计算公式为：

$S1=\frac{\left(\mathrm{In}1\right)-\left(\mathrm{In}\right)}{\left(\mathrm{Vn}1\right)-\left(\mathrm{Vn}\right)}$

当电压增幅至Vn2时，具有一总电流In2，此时，运算电路101由电压Vn1及总电流In1，与电压Vn2极总电流In2，可得一斜率S2，计算公式为：

$S2=\frac{\left(\mathrm{In}2\right)-\left(\mathrm{In}1\right)}{\left(\mathrm{Vn}2\right)-\left(\mathrm{Vn}1\right)}$

以此类推当电压Vn3时，运算电路3011亦可得一总电流In3以及一斜率S3。由此可得，当电压逐渐增幅时，发光二极管上电压及电流斜率会越大，当电压等于Vn或Vn1时，发光二极管可能尚未完全导通，在电压Vn1所得到斜率S1非常小；当电压为Vn2或Vn3时，所有发光二极管可能全部导通状态，在电压Vn2及Vn3所得到斜率S2及S3非常大。注意的是，此处尚未完全导通及可能全部导通的意思，指虽为规格相同的发光二极管，切入电压仍有现实上些微差距，例如10^-5mV甚至更小，当电压过于接近每颗发光二极管的切入电压，使得并非所有发光二极管未导通或已经导通。此部分的解决方法可藉由电压增幅的分辨率解决，其中分辨率的调整已如前述。此外，经由该斜率决定工作电压，并将工作讯号传送予驱动电路，该斜率大小可视使用者所需调整，例如使用者只想使该些发光二极管工作，而不需以给予满载额定电压，则设定斜率值越小，但使其所有发光二极管工作，反之则设定斜率值越大，但不使所有发光二极管损毁。

本实用新型利用二极管工作特性，完成一种发光二极管控制器，该发光二极管控制器具有一控制单元输出工作电压，及一侦测单元，侦测该些发光二极管的一总电流，控制单元依据该总电流计算目前发光二极管的工作电压，并将该驱动电压维持在工作电压。透过本实用新型的发光二极管的控制器，使用者无需携带各种型式的驱动装置，即可驱动各种规格的发光二极管灯具，且不论该发光二极管串联并联数量皆可稳定工作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种照明系统，其特征在于，其包含：

一逆止元件，耦接一直流电压；以及

至少一个灯具，耦接该逆止元件；其中该直流电压透过该逆止元件驱动该灯具。

2.如权利要求1项所述的照明系统，其特征在于，其中更包含：一控制器，该控制器具有一输入端及一输出端，该输入端耦接该逆止元件，该输出端耦接该灯具，其中该控制器具有一控制单元及一侦测单元，该侦测单元侦测该些灯具的一总电流，将该总电流回传予该控制单元，该控制单元依据总电流控制该直流电压。

3.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，其中该灯具为多个发光二极管组成。

4.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，其中该控制单元更包含一运算电路，计算电压与该总电流的斜率。

5.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，其中该控制单元更包含一驱动电路，逐渐地增幅该直流电压。

6.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，其中该些发光二极管为串联。

7.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，其中该些发光二极管为并联。

8.如权利要求第2所述的照明系统，其特征在于，其中该些发光二极管为相同额定电压。