TW201902298A - 可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法 - Google Patents
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Abstract
一種可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法,發光二極體照明裝置包括一個交流電壓調光控制模組、一個驅動電路模組及一個發光二極體模組,一開始由交流電壓調光控制模組輸出一個被切割相角的交流電壓至驅動電路模組,驅動電路模組依據已設定的占空比限制值限制調光時驅動電路模組轉換至發光二極體模組的能量,由輸出儲能單元儲存能量並穩定減少提供給發光二極體模組的電流,以穩定調降發光二極體模組的亮度。
Description
本發明是有關一種可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法,尤其是可穩定調降發光亮度的發光二極體照明裝置及穩定調光方法。
現有可調光LED 驅動電路是利用洩放電路(bleeder circuit)提供調光器內三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)的保持電流(holding current),避免三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)因保持電流(holding current)不足而被重置導致LED 閃爍。另擷取調光器後的AC 電壓訊號,判斷導通角進而調整LED驅動電路所提供的電流大小,以達成調光目的。
但是,上述的可調光LED驅動電路有下列缺點: 1.因不同三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)所需的保持電流(holding current)大小不同,為符合多數調光器,洩放電路(bleeder circuit)所產生的能量損耗較大,常降低LED燈能效。 2 擷取調光器後的AC 電壓訊號並判斷的方法僅能適用前緣相控調光器(lead edge dimmer)或後緣相控調光器(trailing edge dimmer)其中之一,降低了可調光LED燈的應用範圍。 3.洩放電路(bleeder circuit)或輸入電壓擷取電路的元件誤差值皆容易導致LED電流不穩定,以致閃爍現象。
本發明之一目的在提供一種可避免能量損耗較大,造 成LED燈能效降低的可穩定調光的發光二極體照明裝置。
本發明之另一目的在提供一種可維持LED燈的調光應用範圍的發光二極體照明裝置的穩定調光方法。
本發明之又一目的在提供一種避免輸出電流不穩定造成閃爍現象的發光二極體照明裝置的穩定調光方法。
本發明之一種發光二極體照明裝置的穩定調光方法,所述的發光二極體照明裝置包括一個交流電壓調光控制模組、一個驅動電路模組及一個發光二極體模組,所述的驅動電路模組包括一個交流電壓整流濾波單元、一個調光控制單元、一個切換式電源電路單元及一個輸出儲能單元,所述的驅動電路模組係分別電性連接至所述的交流電壓調光控制模組及所述的發光二極體模組,所述的驅動電路模組係接收一個交流電壓調光控制模組輸出的相角切割的交流電壓,並將所述的相角切割交流電壓的能量等比例轉換成一個穩定電流至所述的發光二極體模組,令所述的發光二極體模組受電發光,以及回饋所述的輸出電流至所述的調光控制單元,其中所述的調光方法包括下列步驟;(a)所述的交流電壓調光控制模組輸出一個未被切割相角的交流電壓至所述的驅動電路模組,所述的調光控制單元依據所述的輸入輸出關係提供一個控制訊號給所述的切換式電源電路單元,所述的切換式電源電路單元依據所述的調光控制單元提供的訊號將所述的交流電壓調光控制模組提供的能量轉換成穩定電流,此時為最大亮度;(b)設定所述最大亮度調光控制單元提供的控制訊號占空比為占空比限制值;(c)當所述的交流電壓調光控制模組提供一個相角切割的交流電壓給所述的驅動電路模組,即所述的交流電壓調光控制模組提供的能量減少,所述的調光控制單元的控制訊號占空比被限制,所述的切換式電源電路單元轉換至所述的輸出儲能單元的能量減少;及(d)所述的輸出儲能單元儲存所述的切換式電源電路單元轉換能量,並穩定減少提供至所述的發光二極體模組的電流並穩定調降發光二極體模組的亮度。
本發明之一種可穩定調光的發光二極體照明裝置,包括: 一個交流電壓調光控制模組,可為前緣式或後緣式的調光裝置,可提供一個相角切割的交流電壓的裝置; 一個驅動電路模組,將交流電壓調光控制模組提供的能量轉換成定電流的裝置,包括: 一個交流電壓整流濾波單元,係將交流電壓整流並濾波的裝置; 一個調光控制單元,係提供切換式電源電路單元控制訊號以維持固定電流或穩定調整電流的裝置; 一個切換式電源電路單元,係利用切換式電源電路原理,將交流電壓整流濾波單元提供的能量依照調光控制單元的控制訊號轉換成穩定電流的裝置; 一個輸出儲能單元,係儲存切換式電源電路單元所轉換的能量並穩定提供至發光二極體模組的裝置; 一個發光二極體模組,可為單顆或多顆,串聯或並聯的發光二極體矩陣裝置。
本發明之一種可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法,是在調降發光二極體模組的發光亮度時,限制控制訊號的占空比,並利用輸出儲能單元儲能並穩定提供電流至發光二極體模組,如此一來,可避免失真的訊號影響調光的效果,避免能量損耗較大,造成發光二極體模組的發光效率降低,以及避免閃爍現象,並可維持發光二極體模組的調光應用範圍,以達成上述所有之目的。
依照本發明一實施例的一種可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法,如圖1所示,本例之發光二極體照明裝置包括一個交流電壓調光控制模組110、一個驅動電路模組120及一個發光二極體模組130,驅動電路模組120包括一個交流電壓整流濾波單元121、一個調光控制單元122、一個切換式電源電路單元123及一個輸出儲能單元124;交流電壓調光控制模組110是與驅動電路模組120電性連接,並供輸出一未被切割相角的交流電壓(如圖2-1)或供輸出一相角切割的交流電壓(如圖2-2及圖2-3),於驅動電路模組120的交流電壓整流濾波單元121,交流電壓整流濾波單元121是與調光控制單元122與切換式電源電路單元123電性連接,並供將交流電壓調光控制模組提供的交流電壓整流成正電壓,並輸出於調光控制單元122及切換式電源電路單元123,切換式電源電路單元123是與輸出儲能單元124電性連接,並供電能輸出於輸出儲能單元124,並由輸出儲能單元124儲存,以輸出於發光二極體模組130,調光控制單元122接收發光二極體模組130的電流回授訊號並提供控制訊號至切換式電源電路單元123,切換式電源電路單元123依照調光控制單元的控制訊號,將交流電壓整流濾波單元121提供的電能轉換穩定電流。
一併參考圖3所示,為本發明之穩定調光方法的流程圖,一開始如步驟501,交流電壓調光控制模組110輸出一個未被切割相角的交流電壓至驅動電路模組120,調光控制單元122依據發光二極體模組130的電流回授訊號提供一個控制訊號給切換式電源電路單元123,切換式電源電路單元123依據調光控制單元122提供的控制訊號將交流電壓調光控制模組110提供的能量轉換成穩定電流,此時為最大亮度,再如步驟502,設定最大亮度的調光控制單元122提供的控制訊號占空比為占空比限制值,再如步驟503,當交流電壓調光控制模組110提供一個相角切割的交流電壓給驅動電路模組120,即交流電壓調光控制模組110提供的能量減少,調光控制單元122的控制訊號占空比被限制,切換式電源電路單元123轉換至輸出儲能單元124的能量減少,最後如步驟504,輸出儲能單元124儲存切換式電源電路單元123轉換的能量,並穩定減少提供至發光二極體模組130的電流,以穩定調降發光二極體模組130的亮度。
參考圖4-1所示,無調光切換式定電流LED驅動電路方塊圖,定電流控制單元312接收發光二極體模組320電流回授訊號314,提供控制訊號313至切換式電源電路單元315,控制方法的流程如圖4-2;以降壓架構為例,一開始如步驟601,定電流控制單元312讀取電流回授訊號314,再如步驟602,比較判斷回授電流與電流設定值,如果回授電流等於電流設定值則如步驟604,輸出原占空比,並回到步驟601繼續讀取電流回授訊號314,若回授電流大於電流設定值,則如步驟603,縮小控制訊號占空比,再如步驟604,輸出所述的縮小占空比,並回到步驟601繼續讀取電流回授訊號314;若回授電流小於電流設定值,則如步驟605,放大控制訊號占空比,再如步驟604,輸出所述的放大占空比,並回到步驟601繼續讀取電流回授訊號314;如此周而復始,以維持發光二極體電流恆定。
參考圖4-1及4-3,控制方法的流程以升壓架構為例,一開始如步驟801,定電流控制單元312讀取電流回授訊號314,再如步驟802,比較判斷回授電流與電流設定值,如果回授電流等於電流設定值則如步驟804,輸出原占空比,並回到步驟801繼續讀取電流回授訊號314,若回授電流小於電流設定值,則如步驟803,縮小控制訊號占空比,再如步驟804,輸出所述的縮小占空比,並回到步驟801繼續讀取電流回授訊號314;若回授電流大於電流設定值,則如步驟805,放大控制訊號占空比,再如步驟804,輸出所述的放大占空比,並回到步驟801繼續讀取電流回授訊號314;如此周而復始,以維持發光二極體電流恆定。
參考圖5-1所示,本發明驅動電路方塊圖,架構與功能類似於無調光切換式定電流LED驅動電路方塊圖,增加占空比限制單元417,調光控制單元412接收發光二極體模組420電流回授訊號414,產生一控制訊號需再經過占空比限制單元417後提供控制訊號413至切換式電源電路單元415,穩定調光方法的流程如圖5-2;以降壓架構為例,一開始如步驟701,調光控制單元412讀取電流回授訊號414,再如步驟702,比較回授電流與電流設定值,若回授電流等於電流設定值,則如步驟704,輸出原占空比控制訊號,並回到步驟701繼續讀取電流回授訊號414;若回授電流大於電流設定值,則如步驟703,縮小控制訊號占空比,再如步驟704,輸出所述的縮小占空比控制訊號,並回到步驟701,繼續讀取電流回授訊號414;若回授電流小於電流設定值,則如步驟706,放大控制訊號占空比,再如步驟707,若此放大的控制訊號占空比小於占空比限制值,則如步驟704,輸出所述的放大占空比控制訊號,並回到步驟701繼續讀取電流回授訊號414,若此放大的控制訊號占空比大於或等於占空比限制值,則如步驟708,設定控制訊號占空比等於占空比限制值,再如步驟704,輸出所述的占空比限制值控制訊號,並回到步驟701繼續讀取電流回授訊號414;如此周而復始,以調整發光二極體電流。
參考圖5-1及5-3所示,穩定調光方法的流程以升壓架構為例,一開始如步驟901,調光控制單元412讀取電流回授訊號414,再如步驟902,比較回授電流與電流設定值,若回授電流等於電流設定值,則如步驟904,輸出原占空比控制訊號,並回到步驟901繼續讀取電流回授訊號414,若回授電流大於電流設定值,則如步驟903,放大控制訊號占空比,再如步驟904,輸出所述的放大占空比控制訊號,並回到步驟901,繼續讀取電流回授訊號414;若回授電流小於電流設定值,則如步驟906,縮小控制訊號占空比,再如步驟907,若此縮小的控制訊號占空比大於占空比限制值,則如步驟904,輸出所述的縮小占空比控制訊號,並回到步驟901繼續讀取電流回授訊號414,若此縮小的控制訊號占空比小於或等於占空比限制值,則如步驟908,設定控制訊號占空比等於占空比限制值,再如步驟904,輸出所述的占空比限制值控制訊號,並回到步驟901繼續讀取電流回授訊號414;如此周而復始,以調整發光二極體電流。
以降壓架構為例,無調光切換式定電流LED驅動電路模組的輸入能量減少時,會放大控制訊號占空比,以維持轉換到發光二極體模組的能量,保持定電流,以升壓架構為例,無調光切換式定電流LED驅動電路模組的輸入能量減少時,會縮小控制訊號占空比,以維持轉換到發光二極體模組的能量,保持定電流;本發明之一種可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法,是在無調光切換式定電流LED驅動電路模組增加占空比限制單元,以降壓架構為例,限制控制訊號占空比最大值,以升壓架構為例,限制控制訊號占空比最小值,因此,兩種架構皆可調降亮度時限制轉換到發光二極體模組的能量,並藉由輸出儲能單元儲存能量再穩定提供降低的電流給發光二極體模組,如此一來,可避免失真的訊號影響調光的效果,避免能量損耗較大,造成發光二極體模組的發光效率降低,以及避免閃爍現象,並可維持發光二極體模組的調光應用範圍,以達成上述所有之目的。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110‧‧‧交流電壓調光控制模組
120、310、410‧‧‧驅動電路模組
121、311、411‧‧‧交流電壓整流濾波單元
122、412‧‧‧調光控制單元
312‧‧‧定電流控制單元
123、315、415‧‧‧切換式電源電路單元
124、316、416‧‧‧輸出儲能單元
130、320、420‧‧‧發光二極體模組
314、414‧‧‧電流回授訊號
313、413‧‧‧控制訊號
417‧‧‧占空比限制單元
Duty‧‧‧控制訊號占空比
DLimit‧‧‧占空比限制值
IFB‧‧‧回授電流
ISET‧‧‧電流設定值
圖1是本發明一實施例之可穩定調光的發光二極體照明裝置的方塊圖; 圖2-1是未被切割相角的交流電壓的波形圖; 圖2-2是前緣式切割相角的交流電壓的波形圖; 圖2-3是後緣式切割相角的交流電壓的波形圖; 圖3是圖1之發光二極體照明裝置的穩定調光方法的流程圖; 圖4-1是圖1之無調光切換式定電流LED驅動電路方塊圖; 圖4-2是圖4-1之定電流控制單元控制方法的流程圖,是以降壓架構為例; 圖4-3是圖4-1之定電流控制單元控制方法的流程圖,是以升壓架構為例; 圖5-1是圖1之另一可調光切換式LED驅動電路方塊圖; 圖5-2是圖5-1之穩定調光方法的流程圖,是以降壓架構為例;及 圖5-3是圖5-1之穩定調光方法的流程圖,是以升壓架構為例。
Claims (12)
- 一種發光二極體照明裝置包括 一交流電壓調光控制模組,係供輸出一未被切割相角的交流電壓或供輸出一相角切割的交流電壓; 一驅動電路模組,係與該交流電壓調光控制模組電性連接,並供將該交流電壓調光控制模組提供的電能轉換成定電流,該驅動電路模組包括: 一交流電壓整流濾波單元,係供接收該交流電壓調光控制模組輸出的交流電壓,以供電壓整流並濾波; 一調光控制單元,係與該交流電壓整流濾波單元電性連接,供接收該交流電壓整流濾波單元輸出的電壓 一切換式電源電路單元,係與該交流電壓整流濾波單元及該調光控制單元電性連接,並供接收該交流電壓整流濾波單元輸出的電壓;及 一輸出儲能單元,係與該切換式電源電路單元電性連接,供接收該切換式電源電路單元輸出的電能並儲存; 一發光二極體模組,係與該驅動電路模組電性連接,並供接收該輸出儲能單元輸出的電流以穩定至能發光; 其中該調光控制單元更供接收發光二極體模組的電流回授訊號並提供控制訊號至切換式電源電路單元,該切換式電源電路單元依照該調光控制單元的控制訊號,將該交流電壓整流濾波單元提供的電能轉換穩定電流。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體照明裝置,其中該驅動電路模組更包括一占空比限制單元,該占空比限制單元係電性連接該調光控制單元及該切換式電源電路單元,該調光控制單元產生的控制訊號係經由該占空比限制單元提供至切換式電源電路單元。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體照明裝置,其中該調光控制單元讀取電流回授訊號時,若回授電流等於電流設定值,則輸出原占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號;若回授電流大於電流設定值,則縮小控制訊號占空比,輸出所述的縮小占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若回授電流小於電流設定值,則放大控制訊號占空比,並比較放大的控制訊號占空比與占空比限制值。
- 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體照明裝置,其中該調光控制單元比較放大的控制訊號占空比與占空比限制值時,若放大的控制訊號占空比小於占空比限制值,則輸出所述的放大占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若放大的控制訊號占空比大於或等於占空比限制值,則設定控制訊號占空比等於占空比限制值,輸出所述的占空比限制值控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體照明裝置,其中該調光控制單元讀取電流回授訊號時,若回授電流等於電流設定值,則輸出原占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號;若回授電流大於電流設定值,則放大控制訊號占空比,輸出所述的放大占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若回授電流小於電流設定值,則縮小控制訊號占空比,並比較縮小的控制訊號占空比與占空比限制值。
- 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體照明裝置,其中該調光控制單元比較縮小的控制訊號占空比與占空比限制值時,若縮小的控制訊號占空比大於占空比限制值,則輸出所述的縮小占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若縮小的控制訊號占空比小於或等於占空比限制值,則設定控制訊號占空比等於占空比限制值,輸出所述的占空比限制值控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號。
- 一種發光二極體照明裝置的穩定調光方法,該發光二極體照明裝置包括一交流電壓調光控制模組、一驅動電路模組及一發光二極體模組,所述的驅動電路模組包括一個交流電壓整流濾波單元、一個調光控制單元、一個切換式電源電路單元及一個輸出儲能單元,所述的驅動電路模組係分別電性連接至所述的交流電壓調光控制模組及所述的發光二極體模組,所述的驅動電路模組係接收一個交流電壓調光控置模組輸出的相角切割的交流電壓,並將所述的相角切割交流電壓的能量等比例轉換成一個穩定電流至所述的發光二極體模組,令所述的發光二極體模組受電發光,以及回饋所述的輸出電流至所述的調光控制單元,其中所述的調光方法包括下列步驟: a)該交流電壓調光控制模組輸出一個未被切割相角的交流電壓至該驅動電路模組,該調光控制單元依據發光二極體模組的電流回授訊號並提供一個控制訊號給該切換式電源電路單元,該切換式電源電路單元依據該調光控制單元提供的訊號將該交流電壓調光控制模組提供的能量轉換成穩定電流,此時為最大亮度; b)設定該最大亮度調光控制單元提供的控制訊號占空比為占空比限制值; c)當該交流電壓調光控制模組提供一個相角切割的交流電壓給該驅動電路模組,即該交流電壓調光控制模組提供的能量減少,該調光控制單元的控制訊號占空比被限制,該切換式電源電路單元轉換至該輸出儲能單元的能量減少;及 d)該輸出儲能單元儲存該切換式電源電路單元轉換能量,並穩定減少提供至該發光二極體模組的電流,以穩定調降發光二極體模組的亮度。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體照明裝置,其中該驅動電路模組更包括一占空比限制單元,該占空比限制單元係電性連接該調光控制單元及該切換式電源電路單元,該調光控制單元產生的控制訊號係經由該占空比限制單元提供至切換式電源電路單元。
- 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體照明裝置,其中該步驟c)包括一個步驟c1)該調光控制單元讀取電流回授訊號時,若回授電流等於電流設定值,則輸出原占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號;若回授電流大於設定值,則縮小控制訊號占空比,輸出所述的縮小占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若回授電流小於設定值,則放大控制訊號占空比,並比較放大的控制訊號占空比與占空比限制值。
- 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體照明裝置,其中該步驟c)包括一個在步驟c1後的步驟c2)調光控制單元比較放大的控制訊號占空比與占空比限制值時,若放大的控制訊號占空比小於占空比限制值,則輸出所述的放大占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若放大的控制訊號占空比大於或等於占空比限制值,則設定控制訊號占空比等於占空比限制值,輸出所述的占空比限制值控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號。
- 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體照明裝置,其中該步驟c)包括一個步驟c1)該調光控制單元讀取電流回授訊號時,若回授電流等於電流設定值,則輸出原占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號;若回授電流大於設定值,則放大控制訊號占空比,輸出所述的放大占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若回授電流小於設定值,則縮小控制訊號占空比,並比較縮小的控制訊號占空比與占空比限制值。
- 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體照明裝置,其中該步驟c)包括一個在步驟c1後的步驟c2)調光控制單元比較縮小的控制訊號占空比與占空比限制值時,若縮小的控制訊號占空比大於占空比限制值,則輸出所述的縮小占空比控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號,若縮小的控制訊號占空比小於或等於占空比限制值,則設定控制訊號占空比等於占空比限制值,輸出所述的占空比限制值控制訊號,並繼續讀取電流回授訊號。
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TW106115580A TWI625067B (zh) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | 可穩定調光的發光二極體照明裝置及穩定調光方法 |
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Also Published As
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