TW201501570A - 可調光發光二極體驅動電路 - Google Patents

Abstract

可調光發光二極體驅動電路具有一信號接收單元、一控制單元、一發光二極體驅動單元以及一第一開關和一第二開關。信號接收單元接收一無線控制信號並傳送給控制單元。控制單元根據此無線控制信號產生一脈波寬度調變信號，傳送給發光二極體驅動單元。發光二極體驅動單元根據此脈波寬度調變信號產生一驅動電流以及一切換信號。第一開關以及第二開關分別耦接第一發光二極體串以及第二發光二極體串。當調光時，切換信號切換第一開關以及第二開關之導通時間，以分配驅動電流流經第一發光二極體串以及第二發光二極體串之電流比例。

Description

可調光發光二極體驅動電路

本發明是有關於一種驅動電路，且特別是有關於一種遠端控制之可調光發光二極體驅動電路。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)是一種固態發光元件，由P型與N型的半導體材料組成，它能產生在紫外線、可見光以及紅外線區域內的自輻射光。由於發光二極體具有省電、壽命長、亮度高等諸多優點，近來在環保與節能省碳的趨勢下，發光二極體的應用愈來愈廣泛，例如交通號誌、路燈、手電筒、液晶顯示的背光模組或是發光二極體燈泡之各式照明裝置等。

傳統上，為了要讓使用者可以調整發光二極體的亮度，以便達到各種所需的照明情境，需將一調光控制旋扭安裝於一固定位置上，讓使用者能以手動的方式來調整調光控制器以控制亮度，達到調光的功能。然而，如此之方法須配合調光控制旋扭之安裝位置才能進行調光在使用上並不方便，且，並非所有之位置均適合安裝此調光控制旋扭。

再者，一般是利用各種電壓的變化或相位調變的方 式來調整發光二極體燈的亮度，而發光二極體如果無法適應其電壓變化，則會產生損壞狀況，所以傳統上，要讓發光二極體燈直接達到調光功能必須使用昂貴的調光裝置，而不能使用現有的電路，因此仍有進一步改良的空間。

根據本發明之一態樣係在提供一種可調光發光二極體驅動電路，用以驅動一第一發光二極體串以及一第二發光二極體串。此可調光發光二極體驅動電路具有一信號接收單元、一控制單元、一發光二極體驅動單元以及一第一開關以及一第二開關。其中此信號接收單元可接收一無線控制信號並傳送至控制單元，以使控制單元根據此無線控制信號產生一脈波寬度調變信號，並傳送給發光二極體驅動單元。發光二極體驅動單元可根據此脈波寬度調變信號產生一驅動電流以及一切換信號。而第一開關以及第二開關會分別耦接第一發光二極體串以及第二發光二極體串，當調光時，切換信號會切換第一開關以及第二開關之導通時間，用以分配驅動電流流經第一發光二極體串以及第二發光二極體串之電流比例。

在一實施例中，第一開關以及該第二開關為電晶體開關。

在一實施例中，可調光發光二極體驅動電路更具有一光感應器耦接此控制單元，用以根據環境之亮度，控制控制單元產生一對應之脈波寬度調變信號給發光二極體驅動單元。

在一實施例中，發光二極體驅動單元更包括一定電 流產生電路以及一邏輯控制電路，其中第一發光二極體串之一端耦接於定電流產生電路，另一端耦接第一開關；而第二發光二極體串之一端耦接於定電流產生電路，另一端耦接第二開關。其中定電流產生電路根據脈波寬度調變信號產生驅動電流，邏輯控制電路根據脈波寬度調變信號產生此切換信號。

在一實施例中，可調光發光二極體驅動電路之信號接收單元具有一認證碼，一信號發射單元根據該認證碼發射該射頻信號給該信號接收單元。

在一實施例中，可調光發光二極體驅動電路更具有一驅動器耦接控制單元，控制單元可透過驅動器將無線控制信號傳送至一電力線，一接收器耦接該電力線，用以接收電力線上傳送之該無線控制信號，另一可調光發光二極體驅動電路可耦接該接收器，以根據無線控制信號驅動一對應之發光二極體。

在一實施例中，此無線控制信號為一射頻控制信號。

綜上所述，本發明藉由在燈具上設置一信號接收單元來接收一信號發射單元輸出之無線控制信號，可讓使用者進行遠端控制，且藉由信號接收單元之辨識碼設定，可讓信號發射單元控制單組燈具或多組燈具。此外，本發明是藉由改變流過發光二極體串之電流分配比率來進行色溫或亮度之調整，可適用所有之發光二極體，大幅度降調光成本。

100和200‧‧‧可調光發光二極體驅動電路

101‧‧‧信號接收單元

102‧‧‧控制單元

103‧‧‧發光二極體驅動單元

104‧‧‧第一開關

105‧‧‧第二開關

106‧‧‧第一發光二極體串

107‧‧‧第二發光二極體串

108‧‧‧電源開關

109‧‧‧光感應器

110‧‧‧信號發射單元

201‧‧‧驅動器

202‧‧‧接收器

203‧‧‧電力線

1101‧‧‧記憶體

1031‧‧‧定電流產生電路

1032‧‧‧邏輯控制電路

第1圖所示為根據本發明一實施例的可行遠端控制的可調光發光二極體驅動電路概略圖示。

第2圖所示為根據本發明一實施例利用電力線來傳輸控制信號之概略圖示。

第3圖所示為根據本發明一實施例發光二極體驅動電路的輸出訊號波形圖。

以下為本發明較佳具體實施例以所附圖示加以詳細說明，下列之說明及圖示使用相同之參考數字以表示相同或類似元件，並且在重複描述相同或類似元件時則予省略。

第1圖所示為根據本發明一實施例的可行遠端控制的可調光發光二極體驅動電路概略圖示。本發明之可調光發光二極體驅動電路100包含：一信號接收單元101、一控制單元102、一發光二極體驅動單元103、一第一開關104、一第二開關105、第一發光二極體串106、第二發光二極體串107以及一電源開關108。其中，第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107均包含一個以上之發光二極體，且第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之發光二極體數目可不相同，且產生之色溫可以不同。值得注意的是，在本發明中是以兩發光二極體串來說明本發明之應用，但在其他之實施例中，發光二極體串不以兩個為限。

信號接收單元101係用以接收一無線控制信號，例如為一射頻(Radio frequency,RF)控制信號，讓一使用者可以遠端 控制該可調光發光二極體驅動電路100，來開啟並調整第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之發光亮度。控制單元102和發光二極體驅動單元103係電連接至電源開關108，該電源開關108可安裝於牆壁上，藉由開啟電源開關108以供電給控制單元102和發光二極體驅動單元103來驅動第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107發光。控制單元102耦接於發光二極體驅動單元103，可用來處理信號接收單元101所接收之射頻控制信號，並輸出對應之脈波寬度調變信號信號(Pulse Width Modulation,PWM)至發光二極體驅動單元103。發光二極體驅動單元103根據此脈波寬度調變信號產生一定電流來驅動第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107發光，並產生一切換信號至第一開關104以及第二開關105，用以分配第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107發光時間以產生色階變化。其中該第一開關104以及該第二開關105，例如為電晶體開關，其汲極耦接第一發光二極體串106或第二發光二極體串107之一端，其源極接地，而閘極受切換信號控制，以導通流經第一發光二極體串106或第二發光二極體串107之驅動電流。

在一實施例中，發光二極體驅動單元103更包括一定電流產生電路1031以及一邏輯控制電路1032。第一發光二極體串106之一端耦接於定電流產生電路1031，另一端耦接第一開關104。第二發光二極體串107之一端耦接於定電流產生電路1031，另一端耦接第二開關105。定電流產生電路1031可根據控制單元102輸出之脈波寬度調變信號產生一驅動電流以驅動第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107。其中，脈波寬度 調變信號之工作週期(Duty Cycle)決定此驅動電流之大小，而此驅動電流之大小則決定第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之發光亮度。此外，邏輯控制電路1032可根據控制單元102輸出之脈波寬度調變信號產生一切換信號，以控制第一開關104以及第二開關105的開關責任週期，調整驅動電流流過第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之電流分配比率，來決定整體之色溫。

在另一實施例中，本發明之控制單元102更可選擇外接一光感應器109，用以根據環境之亮度，控制控制單元102輸出對應之脈波寬度調變信號給發光二極體驅動單元103。發光二極體驅動單元103則據此脈波寬度調變信號產生驅動電流以及切換信號。

此外，一使用者可使用一信號發射單元110輸出一射頻控制信號給信號接收單元101，以遠端控制可調光發光二極體驅動電路100，來開啟並調整第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之發光色溫與亮度。其中信號接收單元101具有特定之辨識碼(identification)，使得信號發射單元110可根據此辨識碼發射射頻控制信號至此信號接收單元101，以控制該可調光發光二極體驅動電路100進行亮度或色溫調整。在一實施例中，可在每一燈具均安裝一信號接收單元101，且每一信號接收單元101均具不同之辨識碼，讓信號發射單元110可分別控制每一信號接收單元101，進行不同之亮度或色溫調整。而在另一實施例中，此些信號接收單元101可具有相同之辨識碼，讓信號發射單元110可以群組之方式同時控制具相同辨識碼之信號接收單 元101進行相同之亮度或色溫調整。在再一實施例中，本發明亦可選擇在信號發射單元110或控制單元102中設置一記憶體1101，用以記憶整體燈具之不同設定條件以及其他資料。

值得注意的是，上述之調整方法，不論此些信號接收單元101是否具有相同之辨識碼，在每一燈具上均須安裝一信號接收單元101，以接收射頻控制信號。然在本實施例中，亦可使用電力線來進行控制信號之傳輸，第2圖所示為根據本發明一實施例利用電力線來傳輸控制信號之概略圖示。在本圖示中，為說明起見，可調光發光二極體驅動電路100僅繪出信號接收單元101以及控制單元102，而可調光發光二極體驅動電路200，係利用一接收器202接收由電力線203傳輸而來之控制信號，因此與可調光發光二極體驅動電路100相較，並不需裝設信號接收單元101，而其餘之元件則相同。在本實施例中，一使用者可使用一信號發射單元110輸出一射頻控制信號給信號接收單元101，以遠端控制可調光發光二極體驅動電路100。此可調光發光二極體驅動電路100更可透過一驅動器201將接收之控制信號透過電力線203傳送給遠端之接收器202，控制對應之可調光發光二極體驅動電路200，來開啟並調整第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之發光色溫與亮度。在此實施例中，例如由控制單元102透過驅動器201將控制信號透過電力線203傳送給遠端之接收器202，由於控制信號是由電力線203傳輸，因此其傳送範圍更廣，且可大幅降低環境影響射頻控制信號傳送之缺點。再者，每一接收器202以可具不同之辨識碼，讓信號發射單元110可分別控制每一可調光發光二極體驅動電路200，進行不同之亮 度或色溫調整。而在另一實施例中，此些接收器202可具有相同之辨識碼，讓信號發射單元110可以群組之方式同時控制具相同辨識碼之可調光發光二極體驅動電路200進行相同之亮度或色溫調整。

第3圖所示為根據本發明一實施例發光二極體驅動電路的輸出訊號波形圖。其中A點之波形為定電流產生電路1031所產生之驅動電流波形，其中此驅動電流之大小決定第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之發光亮度。B點和C點之波形為邏輯控制電路1032所產生之切換信號波形，用以分別控制第一開關104以及第二開關105的開關責任週期，以調整驅動電流流過第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之電流分配比率，來決定整體之色溫。其中當定電流產生電路1031根據控制單元102輸出之脈波寬度調變信號所產生之驅動電流波形為高準位時，可驅動第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107發光。此時使用者可發出一射頻控制信號給信號接收單元101用以改變整體之色溫。例如，在驅動電流為高準位之時間區段T中，調整第一發光二極體串106之導通時間為前1/3T時間區段，而第二發光二極體串107之導通時間為其後之2/3T時間區段，藉以改變流過第一發光二極體串106以及第二發光二極體串107之電流分配比率。此時，控制單元102可根據信號接收單元101所接收之射頻控制信號產生一對應之脈波寬度調變信號，由邏輯控制電路1032根據此脈波寬度調變信號輸出一切換信號，以在驅動電流為高準位之時間區段T中，在前1/3T時間區段中，控制B點切換信號波形為高準位，C點切換信號波形為低準位， 使得第一開關104導通以及第二開關105截止，讓驅動電流僅流過第一發光二極體串106。而在其後之2/3T時間區段，控制B點切換信號波形為低準位，C點切換信號波形為高準位，使得第一開關104截止以及第二開關105導通，切換驅動電流流過第二發光二極體串107，藉此調整整體之色溫。而在另一實施例中，本發明亦可進行光線亮度之調整，例如，在驅動電流為高準位之時間區段T中，在前1/3T時間區段中，僅讓第一發光二極體串106發光，其後之2/3T時間區段中，第一發光二極體串106和第二發光二極體串107均不發光，用以改變整體之色溫。依此，邏輯控制電路1032在驅動電流為高準位之前1/3T時間區段中，控制B點切換信號波形為高準位，C點切換信號波形為低準位，使得第一開關104導通以及第二開關105截止，讓驅動電流僅流過第一發光二極體串106。而在其後之2/3T時間區段，控制B點切換信號波形為低準位，C點切換信號波形亦為低準位，使得第一開關104截止以及第二開關105截止，藉此改變整體之色溫。

綜上所述，本發明藉由在燈具上設置一信號接收單元來接收一信號發射單元輸出之射頻控制信號，不需進行額外之調光旋扭配線，可讓使用者進行遠端控制，且藉由信號接收單元之辨識碼設定，可讓信號發射單元控制單組燈具或多組燈具。此外，本發明是藉由改變流過發光二極體串之電流分配比率來進行色溫之調整，非透過電壓的變化或相位調變的方式，因此可適用所有之發光二極體，大幅度降低調光成本。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧可調光發光二極體驅動電路

101‧‧‧信號接收單元

102‧‧‧控制單元

103‧‧‧發光二極體驅動單元

104‧‧‧第一開關

105‧‧‧第二開關

106‧‧‧第一發光二極體串

107‧‧‧第二發光二極體串

108‧‧‧電源開關

109‧‧‧光感應器

110‧‧‧信號發射單元

1101‧‧‧記憶體

1031‧‧‧定電流產生電路

1032‧‧‧邏輯控制電路

Claims (12)

1. 一種可調光發光二極體驅動電路，係用以驅動一第一發光二極體串以及一第二發光二極體串，至少包括：一信號接收單元，係用以接收一無線控制信號；一控制單元，用以根據該無線控制信號產生一脈波寬度調變信號；一發光二極體驅動單元，用以根據該脈波寬度調變信號產生一驅動電流以及一切換信號；以及一第一開關以及一第二開關，分別耦接該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串，其中當調光時，該切換信號會切換該第一開關以及該第二開關之導通時間，以分配該驅動電流流經該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串之電流比例。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中該第一開關以及該第二開關為電晶體開關。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中更包括一光感應器耦接該控制單元，用以根據環境之亮度，控制該控制單元產生一對應之脈波寬度調變信號給該發光二極體驅動單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中該發光二極體驅動單元更包括一定電流產生電路以及 一邏輯控制電路，其中該第一發光二極體串之一端耦接於該定電流產生電路，另一端耦接該第一開關，該第二發光二極體串之一端耦接於該定電流產生電路，另一端耦接該第二開關。
5. 如申請專利範圍第4項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中該定電流產生電路根據該脈波寬度調變信號產生該驅動電流，其中該邏輯控制電路根據該脈波寬度調變信號產生該切換信號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中該信號接收單元具有一認證碼，一信號發射單元根據該認證碼發射該射頻信號給該信號接收單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，更包括一驅動器耦接該控制單元，其中該控制單元透過該驅動器將該無線控制信號傳送至一電力線。
8. 如申請專利範圍第7項所述之可調光發光二極體驅動電路，更包括一接收器耦接該電力線，用以接收該電力線上傳送之該無線控制信號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中另一可調光發光二極體驅動電路耦接該接收器，用以根據該無線控制信號驅動一對應之發光二極體。
10. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中該無線控制信號為一射頻控制信號。
11. 如申請專利範圍第1項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中每一該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串具有複數個發光二極體。
12. 如申請專利範圍第11項所述之可調光發光二極體驅動電路，其中該第一發光二極體串之發光二極體數目不同於該第二發光二極體串之發光二極體數目。