TW201105161A - System for driving a lamp - Google Patents

Description

201105161 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於一種用於驅動光源、尤其是固態光 源（諸如LED)之系統，該系統由一交流電源（諸如電源）供 電且能夠對該光源進行調光。在下文中，將該光源簡單地 指示為「LED」。 【先前技術】 圖1示意性地繪示用於對一光源2進行調光之一傳統方 法。一可變電阻器3係與該光源2串聯連接，且此宰聯配置 係連接至一輸入丨，該輸入丨係連接至可視為一恆定振幅交 流電壓源之電源。因此，該光源將接收較小電壓。此方法 之缺點包含：電阻器中發生消耗，調光級之精確度在低強 度下降低，及因改變LED電流導致光輸出之色彩偏移。 圖2示意性地繪示用於對一光源2進行調光之一不同但仍 為傳充之方法。一调光器4在其輸入處從電源接收AC電 壓，且輸出一斷相（phase-cut)AC電壓（即，對於一相位範 圍大體上為零且對剩餘相位大體上等於輸入電壓之一電 壓）°此方法之-缺點為其可能導致可見閃爍效應及頻閃 效應。 圖3不思性地繪示一種避免上述缺點且指示為「在較高 '員率下之作用時間循環調光」的方法。一轉換器5接收从 電=電壓且輸出一 DC電流。—斬波器6從轉換以接收DC 電流且輸出-斬波電流，該斬波電流具有通常在300赫兹 至3〇〇〇赫兹&圍内且至少高於電源頻率之—斬波頻率。 147245.doc 201105161 「斬波」意指在電流週期之一第—部 之反轉）電流為零，而在電流週期之 P ’斬波頻率 第一吾P分内雷、;奋笼· =接收之輸人電流，或者反之亦然。將該第 時間循環可改變平均電流。 ”錢；改變作用 【發明内容】 本發明進一步闡述如圖3所繪示 ^ 铋阿頻率作用時間循 η ° / 題係關於如下事實：決定斬波頻率 ==通常為一自由運行之時脈，而由轉換器$輸出 ::並非完全悝定而是具有與電源相位相 動。斬波頻率在實際中可有所改變或可經穩定化。若斬波 頻率並非電源頻率之精確倍數， ^ ψ . , ^. y 、j 了此心生拍頻效應使得 輸出在-相對低頻率下緩慢改變，此被感知為閃 如，若電源頻率等於50赫兹且新波頻率等於31〇赫兹，則 可能發生10赫茲之拍頻。 、 動一目的係提供一種消除或至少減少此問題之雜 根據本發明之—重要態樣，使斬波頻率與電源頻率同 !，：隨機設定新波頻率相對於電源頻率之相位。因此， 由實％本發明之多個驅動器來驅動多個，則所有 ㈣將在相同頻率下予以驅動且其等相對於彼此具有不同 相位:由於同步’故不會發生拍頻效應。由於斬波頻率之 同疋相故不同燈具之黑暗週期不重合且總光輸出(不 同LED之平均光輪出)不呈現閃爍。 147245.doc 201105161 附屬技術方案中提及其他有利闡述。 【實施方式】 參照圖式藉由一或多個較佳實施例之下列描述，將進一 步闡釋本發明之此等及其他態樣、特徵及優點，在圖式中 相同元件符號指示相同或類似部分。 圖4係不意性地繪示根據本發明之一 LED驅動器之一 實施例的一方塊圖。此驅動器之整體設計在很大程度上相 對應於圖3之设計；以7指示一燈具輸出。驅動器進一步 包括用於控制斬波器6之一控制器5〇、及用於產生一時脈 信號SCLi —時脈產生器2〇。控制器5〇具有一時脈輸入 52，該時脈輸入52係耦接至時脈產生器2〇之一輸出以從時 脈產生器20接收時脈信號Scr控制器5〇具有一使用者輸 入53以接收指示一期望調光級之一使用者輸入信號％，該 使用者輸入信號例如由一電位計（未顯示）產生。控制器5〇 具有一電源輸入55，該電源輸入55係耦接至ACDc轉換器 (或者直接耦接至輸入1)以接收表示輸入丨處之電源電壓之 實際相位的一電源信號SM ;此電源信號、可由任何合適構 件（例如，一電壓感測器）從輸入電源電壓或任何中間電壓 導出，如A習此項技術者所瞭解且無需作進一步解釋。控 制器50具有耦接至斬波器6之一控制輸出56。 控制器5 0在其控制輸出5 6處為斬波器6產生一控制信號 Sc，該控制信號Sc決定阻斷來自ACDC轉換器5之電流的切 換時刻及容許來自ACDC轉換器5之電流通過的切換時刻。 特別地，控制信號S c決定斬波頻率及斬波週期，且決定斬 147245.doc 201105161 波作用時間循環。 控制器50係經設計以基於使用者輸入信號su而計算所需 要之作用時間循環。 此外，控制器50係經設計以計算在一預定頻率範圍（例 女 自300赫茲至3〇〇〇赫茲）内之一任意合適值下的斬波頻 率或計算在製造商所預定之一固定頻率下的斬波頻率。 根據本發明之一重要特徵，控制器50係經設計以基於電 源信號sM使控制信號Sc(或在任何情況下，為所得之斬波 輸出電流）與輸入1處之電源電麼同步。熟習此項技術者可 獲得且瞭解用於使輸出控制信號&與輸人電源信號Sm同步 之方法3亥等方法包含例如一鎖相迴路丨此處無需進一 步解釋。 ^ 在使輸出控制信號Se與輸人電源信號&同步後，控制器 =料輸出控制信號〜（即，所得之斬波輸出電流）與輸入 电源仏號SM之相位差具有一自由權。如熟習此項技術者所 瞭解，此相位差可例如表示為輸出控制信號％(即，所得 之斬波輸出電流）在輸入電源信號之-向下越零點的相 位0 若該相位差係對所有驅動器均為㈣之-預定固定值， 則結果將是’在具有擁有不同.驅動器之多個LED的-系統 中所有LED將在完全相同時刻被開啟及/或關閉，因 :任何閃燦效應將被強化且更加明顯。因A，在此類系統 中，不同驅動器之輸出控制信號具有互不相同之相位為有 的…種解決方案為提供經彼此調適使得其等具有互不 147245.doc 201105161 相同之相位的一組驅動器40A、40B、40C等等；例如，在 c括12個驅動器之一系統中，相互之相位差可總是為％。 或其整數倍。 然而，一種提供較高靈活性且因此為較佳之解決方案無 需使驅動器彼此調適。在此較佳實施例中，控制器通常 經設計以將輸出控制信號Sc(即，所得之斬波輸出電流）相 對於輸入電源信號SM之相位差設定為〇。與36〇。之間的一隨 機值。隨後，在具有擁有不同驅動器40A、40B、40C之多 個刷2人、28、％的-系統1()()(見圖5)中，結果將是， 不同驅動器姐、4〇B、4〇C實際上極有可能具有不同㈣ 且不同燈具之黑暗週期將不重合，使得幾乎或根本察覺不 到任何閃爍。 應注意熟習此項技術者應瞭解用於決定輸出控制信號& 之一隨機相位差的方法且無需進一步解釋該等方法。 另外’應;主意該隨機相位差無需總是完全怪定。若此相 位差隨時間（即’在遠大於電源週期之時間標度上）奸改 變’則人眼察覺不到或幾乎察覺不到此改變。此外，假定 此等改變自身相互獨立且不導致不 又 小導致不冋的輪出控制信號％變 成同步，則結果將仍是，不同光輸出 干月J ® <黑暗週期不重合且 總光輸出（不同LED之光輸出的平均 現閃爍。 ”值)不呈現或幾乎不呈 另外，應注意較佳的是斬波頻率對所有驅動器均相同， 但此非必須。 概括而言’本發明提供—種 於驅動— LED 2之驅動器 147245.doc 201105161 ，該驅動器包括： _—ACDC轉換器5，其接收AC電源電壓且產生£)(：輸出電 流； 斬波器6 ’其接收該DC輸出電流且提供一規則地中斷 之輸出電流； _ 一時脈產生器20，其產生一時脈信號Scl ; 控制器50 ,其接收指示一調光級之一使用者輸入信號 Su，接收該時脈信號，接收表示該電源電壓之實際相位的 一電源信號sM，且為該斬波器產生一控制信號Sc。 該斬波器對關於該輸出電流之切換時刻的該控制器控制 信號作出回應。 忒控制器基於該使用者輸入信號來計算所需要之作用時 間循環。 該控制器使其控制信號與該電源信號同步。 該控制器為該輸出控制信號相對於該輸入電源信號之相 位差5又疋一任意值。 雖然已在圖式及前述說明中詳細㈣及描述本發明，但 熟習此項技術者應瞭解應將此繪示及說明視為繪示性或例 不ί生而非限制性。本發明並不限於所揭示之實施例，確切 言之’在隨时請專利範圍所界定之本發明之保護範田壽内 可作出右干變動及修改。例如，可將斬波器績轉換器$整 口為個單凡，且可藉由規則地開啟與關閉轉換器5而獲 得斬波效應。 熟習此項技術者在實踐所主張之發明時，從研究圖式、 147245.doc 201105161 揭示内容及隨附中請專利範圍中可瞭解及實現對所揭示之 實施例的其他變^在請求項中，詞「包括」並不排除其 他元件或步驟，且不定冠詞「―」或「U不排除複 數個。一單一處理器或其他單元可實現請求項令所敘述之 右干項目的功w。某些措施係在互不相同之附屬請求項中 敘述’這-純粹事實並不指示不可有利地使用該等措施之 組合。 在上文中’已參照方塊圖來闡釋本發明，該等方塊圖繪 示根據本發明之裝置的功能區塊。應瞭解可以硬體實施該 專功能區塊之一者或多者，λ中此功能區塊之功能係藉由 個別硬體組件而執行，但亦可以軟體實施該等功能區塊之 一者或多纟’使得此功能區塊之功能係、藉由—電腦程式或 -可程式化裝置(諸如一微處理器、微控制器、數位信號 處理器等等）之一或多個程式線而執行。 ’ 【圖式簡單說明】 之—傳統方 圖1係示意性地繪示用於對一光源進行調光 法的一方塊圖； 同但 圖2係示意性地繪示用於對一光源進行調光之—不 仍為傳統之方法的一方塊圖； 之作用時間循環調 圖3係示意性地繪示「在較高頻率下 光」的一方塊圖； 器之一實 >圖4係#意性㈣示根據本發明之—咖驅動 施例的一方塊圖；及 圖5係示意性地繪示一種包括具有 相關聯驅動器之多 個 ,47245.d〇c -10- 201105161 LED之系統的一方塊圖。 【主要元件符號說明】 1 輸入 2 光源 2A-2C LED 3 可變電阻器 4 調光器 5 轉換器 6 斬波器 7 燈具輸出 20 時脈產生器 40 LED驅動器 40A-40C 驅動器 50 控制器 52 時脈輸入 53 使用者輸入 55 電源輸入 56 控制輸出 100 照明系統 Sc 控制信號 ScL 時脈信號 Sm 電源信號 Su 使用者輸入信號 147245.doc - 11 -

Claims (1)

1. 201105161 七、申請專利範圍： 1. 一種用於驅動一固態光源（2)之驅動器（1〇)，該驅動器包 括： 一電力輸入（1)，其用於接收AC電源電壓； 電流源構件（5、6)，其等用於接收該AC電源電壓且經 設計以提供具有一可變作用時間循環之一規則地中斷之 輸出電流； 一燈具輸出（7)，其用於連接一光源（2); 時脈產生器（20)，其用於產生一時脈信號（Scl); 一控制器（50)，其具有用於接收指示一期望調光級之 一使用者輸入信號的一使用者輸入（53)，具有經耦接以 用於從該時脈產生器（20)接收該時脈信號（Scl)的一時脈 輸入（52)，具有經耦接以用於接收表示輸入（1)處之該電 源電壓之實際相位之一電源信號(Sm)的一電源輸入 (55) ’且具有用於為該等電流源構件（5、幻產生一控制 信號（Sc)的一控制輸出（56); 其中該等電流源構件(5、6)對關於該輸出電流之切換 時刻的該控制器控制信號（Sc)作出回應； 其中該控制器（50)係經設計以基於該使用者輸入信號 (Su)來計算所需要之作用時間循環； 且其中該控制器（50)係經設計以使其控制信號（Sc)與 在其電源輸入（55)處所接收之該電源信號同步。 2.如請求们之驅動器，其中該控制器（5〇)係經設計以為該 輸出控制信號（SC)相對於該輸人電源信號〜)之相位差 147245.doc 201105161 設定一任意值。 3. 如請求们之驅動器，其中該控制器（5〇)係經設計以呀管 在例如自300赫兹至3〇〇〇赫茲之一預定頻率範圍内之I 任意合適值下或在一固定預定頻率下的電流中斷頻率。 4. 如請求項丨之驅動器，其中該等電流源構件包括： ACDC轉換器（5) ’其用於接收該AC電源電壓且經設 計以產生一 DC輸出電流； 一可控制斬波器（6)，其用於從該ACDC轉換器（5)接收 該DC輸出電流且經設計以提供具有一可變作用時間循環 之一規則地中斷之輸出電流。 5. —種照明系統（1 〇〇) ’其包括具有諸相關聯驅動器（4〇A、 40B、40C)之複數個LED(2A、2B、2C)，各個驅動器係 根據請求項2實施。 6. —種照明系統（1〇〇) ’其包括具有諸相關聯驅動器（4〇a、 40B、40C)之複數個LED(2A、2B、2C)，各個驅動器係 根據請求項1實施’其中該等驅動器係經彼此調適使得 其等之輸出控制信號（Sc)具有互不相同之相位。 147245.doc