TW201338629A - 應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法 - Google Patents

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Abstract

一種應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，包括產生至少二啟動訊號來對應驅動至少一照明裝置；在對應的時間序中依據一預設規則來調整各該啟動訊號之一凸起處的寬度；及形成一總亮度輸出以響應各該啟動訊號之重疊處。其中，啟動訊號是同步於照明裝置之電力輸入。因此，本發明可透過複數個相位來驅動照明裝置，以複合照明裝置的光照，進而有效率的降低頻閃現象。

Description

應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方 法
本發明關於一種脈衝寬頻調變(Pulse-Width Modulation,PWM)的驅動方法；特別關於一種應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法。
脈衝寬頻調變技術(Pulse-Width Modulation,PWM)已經被普遍的利用於電機設備的電力控制中，其可將一可調光式照明裝置調整到最佳運作狀態以達到最高使用效率，一般來說，在一個將PWM正常應用於該照明裝置的情況下，當調整照明裝置之輸出亮度為50%時，該照明裝置之電力輸入值也會是其最大電力輸入值的50%，當PWM調整之頻率大於200Hz時，該照明裝置的輸出光照不會對人類的眼睛造成傷害，且當PWM調整之頻率越大時，則該照明裝置的輸出光照會具有越佳的視覺舒適度。
然而，應用PWM來調整頻率仍具有不理想的地方。例如：當PWM是應用在紡織設備或其他具有週期性運動的設備之照明時，用來照明如上述設備的光源所產生之頻閃現象就會導致不理想的光學效應。
頻閃現象是當一連續動作是以短暫或瞬間的取樣串聯而成時所發生的一種視覺混淆現象。也就是說，頻閃現象是在當一個移動物體 的移動視圖是以不同的瞬時取樣串接而成，且該移動物體的旋轉或其他循環運動之運動速率與瞬時取樣或其他方式取樣的速率接近時所發生的，其可能造成視覺上的錯覺且對於癲癇患者會有不利影響。
因此，是否有一種方法，能夠降低在應用PWM於照明裝置時所產生的頻閃現象，以改善其可能對人類造成之不利影響。
鑒於上述之缺點與發明動機，本發明之一範疇在於揭露一種方法來改善脈衝寬頻調變驅動照明裝置之頻閃現象。
根據本發明之一實施例，一種應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，包括產生至少二啟動訊號來對應驅動至少一照明裝置；在對應的時間序中依據一預設規則來調整各該啟動訊號之一凸起處的寬度；及形成一總亮度輸出來響應各該啟動訊號之重疊處。其中，各該啟動訊號是與該照明裝置之一電力輸入同步的。
因此，本發明應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法透過複數個相位來驅動照明裝置，以複合照明裝置的光照，進而有效率的降低頻閃現象。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能用以限定本發明可實施之範圍，凡知悉本案領域具有通常技藝人士所明顯可作的變化與修飾，皆應視為不悖離本發明之實質內容。
20、30、40、50、60‧‧‧第一啟動訊號
21、31、41、51、61‧‧‧第二啟動訊號
22、32、42、54、64‧‧‧總亮度輸出
52、62‧‧‧第三啟動訊號
53、63‧‧‧第四啟動訊號
70‧‧‧第一半市電週期
71‧‧‧第二半市電週期
第1圖是本發明應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降 低頻閃現象的方法之流程圖。
第2圖是本發明的一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。
第3圖是本發明的另一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。
第4圖是本發明的又一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。
第5圖是本發明的一實施例中當增加更多照明裝置時啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。
第6圖是本發明的另一實施例中當增加更多照明裝置時啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。
第7圖是本發明的再一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法之流程圖。如圖所示，本發明應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法包括步驟S10產生至少二個啟動訊號來對應驅動至少一照明裝置；S12在對應的時間序中依據一預設規則來調整各該啟動訊號之一凸起處的寬度；及S14形成一總亮度輸出以響應各該啟動訊號之重疊處。其中，各該啟動訊號是同步於該照明裝置之一電力輸入。
於一實施例，各該啟動訊號是同步於一市電電壓。為了實現以大型的脈衝寬頻調變技術(Pulse Width Modulation,PWM)進行調光，一房 間中的該照明裝置之一調光頻率必須與其他該照明裝置之該調光頻率同步，當各該調光頻率不同步時，則各該照明裝置間PWM的調變頻率之差異將會導致”差頻問題”。舉例來說，若在該房間中之其中一個該照明裝置的PWM調變頻率為200赫茲(Hz)，而相鄰之另一個該照明裝置的PWM調變頻率為201Hz，便會造成各該照明裝置的PWM調變頻率具有1Hz的差異，則在該房間中的一觀察者將會因為這1Hz的差異而能夠察覺出是哪一個該照明裝置在發光(一般來說，120Hz以上的頻率是不會被人類察覺到的)。
值得注意的是，如該步驟S12所述，本發明所述之同步的特徵在於，各該啟動訊號都必須同步將其中一個該照明裝置之啟動時間與另一個該照明裝置之關閉時間交錯配置以消除頻閃現象。
請參考第2圖，第2圖為本發明的一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。如圖所示，該啟動訊號包括一第一啟動訊號20及一第二啟動訊號21，其中，該第一啟動訊號20及該第二啟動訊號21為各自驅動一個該照明裝置，且各該照明裝置會具有一總亮度輸出22。
如前段所述之該步驟S12，本實施例中由該第一啟動訊號20驅動之該照明裝置的關閉時間與由該第二啟動訊號21驅動之該照明裝置的啟動時間是同時發生的。本領域的通常知識者可以得知，該第一啟動訊號20及該第二啟動訊號21皆具有至少一凸起處，另外，本實施例的理想工作週期比為50%，且該總亮度輸出22不會改變。因此，在本實施例中，該預設規則是調整該第一啟動訊號20與該第二啟動訊號21之各該凸起處的寬度以達到50%的工作週期比，且該第二啟動訊號21之該凸起處是相鄰於該第一啟動訊號20之該凸起處。
請參考第3圖，第3圖為本發明的另一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。如圖所示，本實施例中之該啟動訊號包括一第一啟動訊號30與一第二啟動訊號31，且該第一啟動訊號30之工作週期比與該第二啟動訊號31之工作週期比是相等的並且都在50%以下，而當工作週期比低於50%時，兩個該照明裝置將會有同時處於關閉狀態的情況發生。另外，由該第一啟動訊號30與該第二啟動訊號31所驅動之各該照明裝置會具有一總亮度輸出32。
然而，相較於第2圖所示之實施例，本實施例對於PWM的調變頻率而言仍然有好處，其好處是在該總亮度輸出32不變的情況下，本實施例中有效的PWM調變頻率之次數比第2圖所示之實施例多了二次。
請參考第4圖，第4圖為本發明的又一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。如圖所示，本實施例中之該啟動訊號包括一第一啟動訊號40與一第二啟動訊號41，且該第一啟動訊號40之工作週期比與該第二啟動訊號41之工作週期比皆在50%以上，其中，由該第一啟動訊號40與該第二啟動訊號41所驅動之各該照明裝置會具有一總亮度輸出42，該第一啟動訊號40及該第二啟動訊號41皆具有至少一凸起處，該第一啟動訊號40與該第二啟動訊號41在其每兩個該凸起處之間皆各具有一凹陷處，且各該凹陷處為依序排列的。另外，於工作週期比在50%以上的情況下，各該照明裝置會在一部份的時間區間內同時處於啟動狀態，進而產生光能的瞬間倍增(如圖中所示之該總亮度輸出42的高度)。此外，如同前段所述，本實施例中之有效的PWM調變頻率之次數仍然比第2圖所示之實施例多了二次，且其所產生之複合的光照是持續發生的，因此，本實施例仍可以改善頻閃現 象。
根據上述各實施例，本發明是使各該照明裝置分相位產生光線，以顯著降低頻閃現象。
請一併參考第5及6圖，第5圖為本發明的一實施例中當增加更多照明裝置時啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。第6圖為本發明的另一實施例中當增加更多照明裝置時啟動訊號與總亮度輸出之關係曲線圖。如圖所示，第5及6圖所示之實施例是應用四個相位來驅動照明裝置，其中，該相位之數目是可以自由增加的，另外，該相位之數目是會隨著該照明裝置的數目來增加的。
如第5圖所示之實施例，該啟動訊號包括一第一啟動訊號50、一第二啟動訊號51、一第三啟動訊號52及一第四啟動訊號53，其中，該第一啟動訊號50、該第二啟動訊號51、該第三啟動訊號52及該第四啟動訊號53是各自驅動一個該照明裝置，且各具有至少一凸起處，而各該照明裝置會另具有一總亮度輸出54。
值得注意的是，本實施例中之該預設規則是將該第一啟動訊號50、該第二啟動訊號51、該第三啟動訊號52及該第四啟動訊號53之工作週期比調降至25%以下，且該第一啟動訊號50、該第二啟動訊號51、該第三啟動訊號52及該第四啟動訊號53的各該凸起處是依序排列的。
如第5圖所示之實施例，第6圖所示之實施例中該啟動訊號包括一第一啟動訊號60、一第二啟動訊號61、一第三啟動訊號62及一第四啟動訊號63，且都各自驅動一個該照明裝置，並各具有至少一凸起處，而各該照明裝置會另具有一總亮度輸出64。
與第5圖所示之實施例不同的是，第5圖所示之實施例是應用在低照度的照明，本實施例則是應用在高照度的照明。另外，本實施例中之該預設規則是調整該第一啟動訊號60、該第二啟動訊號61、該第三啟動訊號62及該第四啟動訊號63的工作週期比至75%以上，其中，該第一啟動訊號60、該第二啟動訊號61、該第三啟動訊號62及該第四啟動訊號63在其每兩個該凸起處之間皆各具有一凹陷處，且各該凹陷處為依序排列的。然而，熟知本技術領域的通常技藝者能夠得知，第5及6圖所示之實施例可以在最後將工作週期比分別調整至49%以下及51%以上。
此外，複數個該照明裝置是可以被裝設在一燈具內，所以該燈具實際上看來是一個標準的照明結構，但其內部卻具有許多獨立的照明設備。因此，一種在天花板將四個不同的照明裝置安裝至同一”托架”中的裝置是可以被應用在辦公室照明的。一般來說，應用在辦公室照明的天花板是一種應用吊掛式天花板及模塊式燈具的模塊化天花板，而裝設在該模塊式燈具內的各該照明裝置為分別對應一啟動相位(例如：啟動訊號)，且該模塊式燈具會產生該總亮度輸出54與64(如第5及6圖所示)。
另外，為了進一步改善各該照明裝置的調變頻率與相位處於同一照明區域的情況(或是以不同的開啟訊號及關閉訊號來驅動在一照明裝置內的複數個照明元件)，該預設規則會以隨機的方式調整各該啟動訊號的各該凸起處，使得各該照明裝置之準確的相位與頻率不再精確。如此一來，在週期性運作之設備中的任何頻閃都將被”洗”掉，這對於當該照明裝置的頻率與相位之振動在週期性運作方式中沒有變化，而在隨機及類噪音型態中有變化的情況是有益的，且當該照明裝置的頻率與相位之振動是具有 週期性時，則任何頻閃現象都看起來是週期性的移動型態。
請參考第7圖，第7圖為本發明的一實施例中啟動訊號與總亮度輸出之關係圖。如圖所示，本實施例是以定期性的方式改變頻率或是該啟動訊號之至少一凸起處，但整體的工作週期仍維持不變，其自該啟動訊號與該電力輸入(例如：60Hz的市電電壓)同步時，該預設規則會精確地將該啟動訊號依不同的脈衝模式劃分為至少二個部份，於本實施例，該預設規則包括一240Hz開關脈衝模式(即半個週期內有二個脈衝)之第一半市電週期70及一360Hz開關脈衝模式(即半個週期內有三個脈衝)之第二半市電週期71，如此的差異是發生在大約8毫秒的區間中，不過該照明裝置之總亮度輸出是不變的。當該啟動訊號之該凸起處的頻率恆大於200Hz且不斷改變時，幾乎所有的閃頻現象都會被消除而不會被該觀察者察覺。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能用以限定本發明可實施之範圍，凡知悉本案領域具有通常技藝人士所明顯可作的變化與修飾，皆應視為不悖離本發明之實質內容。

Claims (13)

  1. 一種應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，是在複數個相位狀態中驅動至少一照明裝置，並包括：產生至少二啟動訊號來對應驅動至少一照明裝置，其中，各該啟動訊號是同步於該照明裝置之一電力輸入；在對應的時間序中依據一預設規則來調整各該啟動訊號之一凸起處的寬度；及形成一總亮度輸出以響應各該啟動訊號之重疊處。
  2. 根據申請專利範圍第1項應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該電力輸出為一市電電壓，且該啟動訊號之頻率大於120Hz。
  3. 根據申請專利範圍第2項應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該啟動訊號包括一第一啟動訊號及一第二啟動訊號，且該第一啟動訊號與該第二啟動訊號是各自驅動一個該照明裝置。
  4. 根據申請專利範圍第3項應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該預設規則是調整該第一啟動訊號與該第二啟動訊號之各該凸起處的寬度至50%的工作週期比，且該第二啟動訊號之各該凸起處是相鄰於該第一啟動訊號之各該凸起處。
  5. 根據申請專利範圍第3項應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該預設規則是調整該第一啟動訊號與該第二啟動訊號之各該凸起處的寬度至50%以上的工作週期比，且該第一啟動訊號與該第二啟動訊號之每二個該凸起處間的一凹陷處是依序排列的。
  6. 根據申請專利範圍第2項應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該啟動訊號包括一第一啟動訊號、一第二啟動訊號、一第三啟動訊號及一第四啟動訊號，且該第一啟動訊號、該第二啟動訊號、該第三啟動訊號與該第四啟動訊號是各自驅動一個該照明裝置。
  7. 根據申請專利範圍第6項應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該預設規則是調整該第一啟動訊號、該第二啟動訊號、該第三啟動訊號與該第四啟動訊號之工作週期，且該第一啟動訊號、該第二啟動訊號、該第三啟動訊號與該第四啟動訊號之各凸起處是依序產生的。
  8. 根據申請專利範圍第6項之應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該預設規則是調整該第一啟動訊號、該第二啟動訊號、該第三啟動訊號與該第四啟動訊號之工作週期，且該第一啟動訊號、該第二啟動訊號、該第三啟動訊號與該第四啟動訊號之每兩個凸起處間的一凹陷處是依序排列的。
  9. 根據申請專利範圍第2項之應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該預設規則是改變該啟動訊號之一產生各凸起處的頻率，並保持該總亮度輸出不變。
  10. 根據申請專利範圍第9項之應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中該頻率是在一預設頻率範圍內隨機變化的。
  11. 一種應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，是在複數個相位狀態中驅動至少一照明裝置，並包括： 產生至少二啟動訊號來對應驅動至少一照明裝置，其中，各該啟動訊號是與該照明裝置之一市電電壓同步的；在對應的時間序中依據一預設規則來調整各該啟動訊號之一凸起處的寬度，其中該市電電壓的一連續半市電週期與該啟動訊號之一前半市電週期之間具有一頻率差異；及形成一總亮度輸出來響應各該啟動訊號之重疊處。
  12. 根據申請專利範圍第11項之應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，經該預設規則設定後，該前半市電週期具有二個頻率為240Hz的凸起處，且該連續半市電週期具有三個頻率為360Hz的凸起處。
  13. 根據申請專利範圍第11項之應用於脈衝寬頻調變驅動照明裝置之降低頻閃現象的方法，其中，各該相鄰的半市電週期是在二個不同的頻率之間交替的。
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