TW201538030A - 可調光的交流發光二極體裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可調光的交流發光二極體裝置，其色溫隨其亮度而變化。可調光的交流發光二極體裝置包含一交流電源、若干電源迴路以及若干發光二極體區段。交流電源用以提供一交流電壓。各電源迴路各別電性連接於交流電源。各發光二極體區段分別電性連接於各電源迴路。其中，當交流電壓逐漸上升時，各電源迴路之各發光二極體區段依序被點亮，使各發光二極體區段於發光時所呈現之色溫依序混合疊加；當交流電壓逐漸下降時，各電源迴路之各發光二極體區段依序被切斷，使各發光二極體區段於熄滅時所呈現之色溫依序降低。

Description

可調光的交流發光二極體裝置

一種發光二極體裝置，特別是指一種色溫可隨亮度變化而改變之可調光的交流發光二極體裝置。

發光二極體之發光效率、能量消耗以及生命週期等各項特性皆遠優於傳統之白熾燈泡。鑒於對能源議題的重視，發光二極體已有逐漸取代現行白熾燈泡的趨勢。

一般發光二極體為直接以直流驅動，或者，需要透過電源交換器將交流轉換為直流。而此等電源交換器轉換效率皆相當低，易導致驅動過程中能源的耗費，並且以此電源交換器之驅動方式亦容易導致雜訊高、電流不穩定等諸多問題。再者，目前市電所提供之皆為交流電壓，因此，以交流電壓方式驅動發光二極體實為必需。

現行已有交流驅動發光二極體裝置的提出。然而，受限其電路的配置，此等交流驅動的發光二極體裝置所發出之光線，在色溫、亮度以及顏色的調變上皆受到限制，因而其發光表現仍不如傳統白熾燈泡。

緣此，亟需一種交流驅動之發光二極體裝置，其可 達到類似或是優於傳統白熾燈泡的發光效果。

本發明提供一種可調光的交流發光二極體裝置。利用交流電源及整流器的配合，並透過半導體控制元件的功能形成多個電源迴路。於各電源迴路各自形成可單獨控制之發光二極體區段。藉此，於可調光的交流發光二極體裝置發光時，各發光二極體區段可依序發光，而使其發光之色溫隨亮度增加而依序疊加；於可調光的交流發光二極體裝置熄滅時，則以反順序使各發光區段依序熄滅，而其發光之色溫隨亮度降低而依序降低。藉此可形成多段累加或遞減式之色溫變化，達到精密之調光效果。

本發明之一目的在提供一種可調光的交流發光二極體裝置，其色溫隨其亮度下降而變低，可調光的交流發光二極體裝置包含一交流電源、若干電源迴路以及若干發光二極體區段。交流電源用以提供一交流電壓。各電源迴路各別電性連接於交流電源。各發光二極體區段，分別電性連接於各電源迴路。其中，當交流電壓逐漸上升時，各電源迴路之各發光二極體區段依序被點亮，使各發光二極體區段於發光時所呈現之色溫依序混合疊加；當交流電壓逐漸下降時，各電源迴路之各發光二極體區段依相反次序被切斷。

上述之可調光的交流發光二極體裝置更包含一橋式整流器。橋式整流器電性連接於交流電源，並整流交流 電壓，令交流電壓之負半周期反向而形成一全波整流電壓。另外，上述之可調光的交流發光二極體裝置更包含一半導體控制元件，其具有一地端及若干端口。地端與橋式整流器之一端口共同連接於地，橋式整流器之另一端口連接於其中一發光二極體區段，半導體控制元件之各端口分別電性連接各發光二極體區段而形成各電源迴路。

本發明之另一目的在提供一種可調光的交流發光二極體裝置，其色溫隨其亮度而變化，可調光的交流發光二極體裝置包含一交流電源以及若干電源迴路。各電源迴路分別包含至少一發光二極體單元而分別形成複數發光二極體區段。交流電源用以提供一交流電壓。當交流電壓逐漸上升時：第一發光二極體區段首先被點亮而提供一第一色溫；第二發光二極體區段接著被點亮而提供一第二色溫，此時第一色溫與第二色溫混合而形成一混合色溫；第三發光二極體區段接著被點亮而提供一第三色溫，此時第一色溫、第二色溫與第三色溫混合而形成另一混和色溫；其中第一色溫低於或等於第二色溫，第二色溫低於或等於第三色溫。當交流電壓逐漸下降時：各發光二極體區段則依相反次序逐段被熄滅。

上述之可調光的交流發光二極體裝置中，更包含一橋式整流器，其電性連接交流電源，並整流交流電壓，令交流電壓之負半周期反向而形成一全波整流電壓。另外，上述之可調光的交流發光二極體裝置，更包含一半導體控制元件，其具有一地端及若干端口，地端與橋式整流器之 一端口共同連接於地，橋式整流器之另一端口連接於一第一發光二極體區段，半導體控制元件之各端口分別電性連接各發光二極體區段而形成各電源迴路。此外，上述之可調光的交流發光二極體裝置中，各發光二極體區段可放置一起，而形成一具有複數發光二極體區段之COB型式之發光二極體裝置。

本發明之再一目的在提供一種可調光的交流發光二極體裝置，其色溫隨其亮度而變化，可調光的交流發光二極體裝置包含一交流電源、一整流器、複數發光二極體單元以及一半導體控制元件。一交流電源用以提供一交流電壓。整流器與交流電源電性連接，用以整流交流電壓而輸出一整流電壓。複數發光二極體單元接收整流電壓，並彼此互相串聯而定義出複數發光二極體區段。半導體控制元件之一端連接於地，另一端與此等發光二極體區段各別電性連接而形成複數電源迴路。其中當交流電壓逐漸上升時：各電源迴路之各發光二極體區段依序被點亮，使各發光二極體區段於發光時所呈現之色溫依序混合疊加；當交流電壓逐漸下降時：各電源迴路之各發光二極體區段依序被切斷，使各發光二極體區段所呈現之色溫依序降低。

上述之可調光的交流發光二極體裝置中，整流器可為一橋式整流器，用以整流交流電壓而形成一全波整流電壓。各發光二極體區段可包含一發光二極體單元或一以上串聯之發光二極體單元，發光二極體單元可為COB封裝。另外，上述之可調光的交流發光二極體裝置更可包含一雙 向矽控調光器，其用以調整各發光二極體區段之亮度。

101‧‧‧交流電源

102‧‧‧橋式整流器

102a‧‧‧端口

102b‧‧‧端口

103‧‧‧第一電源迴路

104‧‧‧第二電源迴路

105‧‧‧第三電源迴路

106‧‧‧半導體控制元件

201‧‧‧第一發光二極體區段

202‧‧‧第二發光二極體區段

203‧‧‧第三發光二極體區段

201a、202a、203a‧‧‧輸入端

201b、202b、203b‧‧‧輸出端

301‧‧‧第一發光二極體單元

302‧‧‧第二發光二極體單元

303‧‧‧第三發光二極體單元

T1‧‧‧第一色溫

T2‧‧‧第二色溫

T3‧‧‧第三色溫

V1、V2、V3‧‧‧驅動電壓

S1‧‧‧第一端口

S2‧‧‧第二端口

S3‧‧‧第三端口

GND‧‧‧地端

第1圖繪示依據本發明一實施例的可調光的交流發光二極體裝置電路示意圖。

第2圖繪示依據本發明一實施例的可調光的交流發光二極體裝置之一運作狀態示意圖。

第3圖繪示依據本發明一實施例的可調光的交流發光二極體裝置之另一運作狀態示意圖。

第4圖繪示本發明之可調光的交流發光二極體裝置之一應用方式示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施例的運作方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，第1圖繪示依據本發明一實施例的可調光的交流發光二極體裝置電路示意圖。

在可調光的交流發光二極體裝置之一電路中，大致包含一交流電源101、一橋式整流器102、一第一發光二極 體區段201、一第二發光二極體區段202以及一第三發光二極體區段203。一交流電源101用以提供可調光的交流發光二極體裝置發光所需之交流電壓。橋式整流器102電性連接至交流電源101以為整流之用。透過橋式整流器102的整流效果，交流電源101所產生之交流電壓波形之負半周期將反向而輸出一全波整流電壓。一半導體控制元件106包含一地端GND及至少三端口，分別為第一端口S1、第二端口S2及第三端口S3。半導體控制元件106之地端GND與橋式整流器102之一端口102a連接於地，而橋式整流器102之另一端口102b則電性連接至一第一發光二極體區段201之一輸入端201a。第一發光二極體區段201之輸出端201b並電性連接至半導體控制元件106之第一端口S1。藉此，形成第一電源迴路103，而使得第一發光二極體區段201可受控制而發光。

第一發光二極體區段201、第二發光二極體區段202以及第三發光二極體區段203彼此形成串聯。第二發光二極體區段202之一輸入端202a電性連接至半導體控制元件106之第一端口S1，而第二發光二極體區段202之一輸出端202b電性連接至半導體控制元件106之第二端口S2。藉此，形成一第二電源迴路104，而使得第二發光二極體區段202可受控制而發光。第三發光二極體區段203之一輸入端203a電性連接至半導體控制元件106之第二端口S2，而第三發光二極體區段203之一輸出端203b電性連接至半導體控制元件106之第三端口S3。藉此，形成一第三電源迴路 105，而使得第三發光二極體區段203可受控制而發光。

上述第一發光二極體區段201、第二發光二極體區段202以及第三發光二極體區段203中，各別可由單一發光二極體單元或多個發光二極體單元串聯形成。詳而言之，第一發光二極體區段201可由一或多個發光二極體單元301串聯而形成，第二發光二極體區段202可由一或多個第二發光二極體單元302串聯而形成，以及第三發光二極體區段203可由一或多個第三發光二極體單元303串聯而形成。

第一發光二極體單元301、第二發光二極體單元302以及第三發光二極體單元303可發出不同顏色之光線。在一例中，第一發光二極體單元301為一紅光發光二極體而具有一第一色溫T1；第二發光二極體單元302為一綠光發光二極體而具有一第二色溫T2；而第三發光二極體單元303為一藍光發光二極體而具有一第三色溫T3。

請參照第2圖及第3圖，第2圖繪示依據本發明一實施例的可調光的交流發光二極體裝置之一運作狀態示意圖。第3圖繪示依據本發明一實施例的可調光的交流發光二極體裝置之另一運作狀態示意圖。上述之可調光的交流發光二極體裝置電路中，使用了交流電源101配合橋式整流器102進行整流，並使用了半導體控制元件106分別形成第一電源迴路103、第二電源迴路104以及第三電源迴路105，藉以對第一發光二極體區段201、第二發光二極體區段202以及第三發光二極體區段203形成單獨控制。在第2 圖中，在交流電源101透過橋式整流器102整流所形成的全波整流電壓中，驅動電壓V1、驅動電壓V2以及驅動電壓V3將依序產生並藉以依序驅動第一發光二極體區段201、第二發光二極體區段202以及第三發光二極體區段203的發光。

實際運作時，隨著交流電源101所提供的交流電壓持續增加，第一發光二極體區段201將先被點亮，接著第二發光二極體區段202被點亮，第三發光二極體區段203則最後被點亮。

藉此，第一發光二極體區段201之第一發光二極體單元301先被點亮而產生第一色溫T1。接著，第二發光二極體區段202之第二發光二極體單元302被點亮而產生第二色溫T2，最後第三發光二極體區段203之第三發光二極體單元303被點亮而產生第三色溫T3。其中，第一色溫T1低於或等於第二色溫T2，而第二色溫T2低於或等於第三色溫T3。

在第3圖中，隨著交流電源101所提供的交流電壓持續增加，此時，藉由第一電源迴路103提供驅動電壓V1並點亮第一發光二極體區段201，同時產生第一色溫T1。隨著交流電壓持續增加，此時第二電源迴路104提供驅動電壓V2並點亮第二發光二極體區段202，同時產生第二色溫T2。此時，對整個可調光的交流發光二極體裝置而言，隨著亮度的增加，其發光之顏色為第一發光二極體區段201之第一發光二極體單元301之發光顏色與第二發光二極體 區段202之第二發光二極體單元302之發光顏色的混合；而其發光之色溫則為第一色溫T1與第二色溫T2的總和。交流電壓若再持續增加，則第三電源迴路105提供驅動電壓V3並點亮第三發光二極體區段203，同時產生第二色溫T2。此時整個可調光的交流發光二極體裝置發光之顏色為第一發光二極體區段201之第一發光二極體單元301之發光顏色、第二發光二極體區段202之第二發光二極體單元302之發光顏色與第三發光二極體區段203之第三發光二極體單元303之發光顏色的混合；而其發光之色溫則為第一色溫T1、第二色溫T2以及第三色溫T3的總和。其中，第一色溫T1低於或等於第二色溫T2，而第二色溫T2低於或等於第三色溫T3。

在一例中，當第一發光二極體單元301為一紅光發光二極體，第二發光二極體單元302為一綠光發光二極體，而第三發光二極體單元303為一藍光發光二極體時，藉由上述調光光式，整個可調光的交流發光二極體裝置隨著交流電壓的持續增加，可發出具有綿密色溫的白光。並且，其發之顏色、亮度以及色溫之呈現可達到與現行交流驅動之白熾燈泡相同之效果。

上述為持續增加交流電壓(點亮)之情況。當交流電源101所提供之交流電壓逐漸降低時，則第三發光二極體區段203首先被切斷，然後第二發光二極體區段202被切斷，最後第一發光二極體區段201被切斷。在交流電壓持續被降低(熄滅)的狀況下，第三色溫T3首先被降低，然後 第二色溫T2被降低，最後第一色溫T1被降低。藉由此種方式，使可調光的交流發光二極體裝置之發光於熄滅時，亦可呈現綿密之色溫分佈。

請參照第4圖，第4圖為本發明之可調光的交流發光二極體裝置之一應用示意圖。在第4圖之可調光的交流發光二極體裝置中，第一發光二極體區段201、第二發光二極體區段202以及第三發光二極體區段203分使用了不同顏色的發光二極體單元。因此整個可調光的交流發光二極體裝置於點亮時，則具有色溫隨亮度逐漸上升的效果，而整個可調光的交流發光二極體裝置於熄滅時，則具有色溫隨亮度逐漸下降的效果。藉此，可達到綿密的色溫控制，使發光顏色及亮度更為均勻。

上述之實施例中，發光二極體區段的數量並不受限制。實際使用時，亦可使用三以上電源迴路結合三以上的發光二極體區段，藉此形成更綿密的色溫控制，使整個可調光的交流發光二極體裝置的發光模式更為接近於傳統之白熾燈泡。並且，發光二極體單元之封裝型式亦不受限制，可為COB封裝或其他型式。在一例中，可調光的交流發光二極體裝置更可使用一矽控調光器，用以調整各發光二極體區段之亮度，形成更為精密之調光效果。

綜合以上，本發明揭示一種可調光的交流發光二極體裝置。透過各發光二極體區段依序發光或依序熄滅，使可調光的交流發光二極體裝置之色溫隨亮度產生多段連續之變化，藉以達到類似於傳統白熾燈泡的發光效果。

101‧‧‧交流電源

102‧‧‧橋式整流器

102a‧‧‧端口

102b‧‧‧端口

103‧‧‧第一電源迴路

104‧‧‧第二電源迴路

105‧‧‧第三電源迴路

106‧‧‧半導體控制元件

201‧‧‧第一發光二極體區段

202‧‧‧第二發光二極體區段

203‧‧‧第三發光二極體區段

201a、202a、203a‧‧‧輸入端

201b、202b、203b‧‧‧輸出端

301‧‧‧第一發光二極體單元

302‧‧‧第二發光二極體單元

303‧‧‧第三發光二極體單元

S1‧‧‧第一端口

S2‧‧‧第二端口

S3‧‧‧第三端口

GND‧‧‧地端

Claims (12)

1. 一種可調光的交流發光二極體裝置，該可調光的交流發光二極體裝置之色溫隨該發光二極體調光裝置之亮度下降而變低，該可調光的交流發光二極體裝置包含：一交流電源，用以提供一交流電壓；若干電源迴路，各該電源迴路各別電性連接於該交流電源；以及若干發光二極體區段，分別電性連接於各該電源迴路；其中，當該交流電壓逐漸上升時，各該電源迴路之各該發光二極體區段依序被點亮，使各該發光二極體區段於發光時所呈現之色溫依序混合疊加；當該交流電壓逐漸下降時，各該電源迴路之各該發光二極體區段依相反次序被切斷。
2. 如請求項1之可調光的交流發光二極體裝置，更包含一橋式整流器，該橋式整流器電性連接該交流電源，並整流該交流電壓，令該交流電壓之負半周期反向而形成一全波整流電壓。
3. 如請求項2之可調光的交流發光二極體裝置，更包含一半導體控制元件，該半導體控制元件具有一地端及若干端口，該地端與該橋式整流器之一端口共同連接於地，該橋式整流器之另一端口連接於其中一該發光二極體區段，該半導體控制元件之各該端口分別電性連接各該發光二極體區段而形成各該電源迴路。
4. 一種可調光的交流發光二極體裝置，該可調光的交流發光二極體裝置之色溫隨該發光二極體調光裝置之亮度下降而變低，該可調光的交流發光二極體裝置包含：一交流電源，用以提供一交流電壓；若干電源電源迴路，各該電源電源迴路分別包含至少一發光二極體單元而分別形成複數發光二極體區段，其中：當該交流電壓逐漸上升時：該第一發光二極體區段首先被點亮而提供一第一色溫；該第二發光二極體區段接著被點亮而提供一第二色溫，此時該第一色溫與該第二色溫混合而形成一混合色溫；及該第三發光二極體區段接著被點亮而提供一第三色溫，此時該第一色溫、該第二色溫與該第三色溫混合而形成另一混和色溫；其中該第一色溫低於或等於該第二色溫，該第二色溫低於或等於該第三色溫；當該交流電壓逐漸下降時：各發光二極體區段則依相反次序逐段被熄滅。
5. 如請求項4之可調光的交流發光二極體裝置，更包含一橋式整流器，該橋式整流器電性連接該交流電源，並整流該交流電壓，令該交流電壓之負半周期反向而形成一全波整流電壓。
6. 如請求項4之可調光的交流發光二極體裝置，其中各該發光二極體區段可實體上放置一起，而形成一具有複數發光二極體區段之COB型式之發光二極體裝置。
7. 如請求項5之可調光的交流發光二極體裝置，更包含一半導體控制元件，該半導體控制元件具有一地端及若干端口，該地端與該橋式整流器之一端口共同連接於地，該橋式整流器之另一端口連接於一該第一發光二極體區段，該半導體控制元件之各該端口分別電性連接各該發光二極體區段而形成各該電源迴路。
8. 一種可調光的交流發光二極體裝置，該可調光的交流發光二極體裝置之色溫隨該可調光的交流發光二極體裝置之亮度而變化，該可調光的交流發光二極體裝置包含：一交流電源，用以提供一交流電壓；一整流器，與該交流電源電性連接，用以整流該交流電壓而輸出一整流電壓；複數發光二極體單元，該些發光二極體單元接收該整流電壓，並彼此互相串聯而定義出複數發光二極體區段；以及一半導體控制元件，其一端連接於地，另一端與該些發光二極體區段各別電性連接而形成複數電源迴路；其中當該交流電壓逐漸上升時：各該電源迴路之各該發光二極體區段依序被點亮，使各該發光二極體區段於發光時所呈現之色溫依序混合疊加； 當該交流電壓逐漸下降時：各該電源迴路之各該發光二極體區段依序被切斷，使各該發光二極體區段所呈現之色溫依序降低。
9. 如請求項8之可調光的交流發光二極體裝置，其中該整流器為一橋式整流器，用以整流該交流電壓而形成一全波整流電壓。
10. 如請求項8之可調光的交流發光二極體裝置，其中各該發光二極體區段包含一發光二極體單元或一以上串聯之發光二極體單元。
11. 如請求項9之可調光的交流發光二極體裝置，其中該發光二極體單元為COB封裝。
12. 如請求項8之可調光的交流發光二極體裝置，更包含一雙向矽控調光器，其用以調整各該發光二極體區段之亮度。