TWI392399B - 用於一發光二極體之調光裝置及其相關調光方法與發光裝置 - Google Patents

Description

用於一發光二極體之調光裝置及其相關調光方法與發光裝置

本發明係指一種用於一發光二極體之調光裝置及其相關調光方法與發光裝置，尤指一種可節省成本並直接取代現有電燈系統的調光裝置及其相關調光方法與發光裝置。

目前發光二極體已愈來愈廣泛地應用在市面上，因其具有節省能源的好處及優勢。習知技術通常藉由一微型控制器產生一調光訊號(Dimming)，此訊號將經由脈波寬度調變控制器(Pulse Width Modulation，PWM)輸出訊號數位處理來調整發光二極體的發光亮度，其調光方式請見下述。

請參考第1圖，第1圖為習知一包含調光裝置系統1之示意圖。調光裝置系統1係用以驅動一發光二極體電路10，並可調整發光二極體電路10的發光亮度。調光裝置系統1包含一橋式整流器12、一脈波寬度調變控制器14、一驅動級16及產生調光訊號之微型控制器18(Microprocessor Control Unit，MCU)。

橋式整流器12係用以將一交流電源轉換成一直流電源，並將直流電源提供給脈波寬度調變控制器14及驅動級16。驅動級16則用以驅動發光二極體電路10，使其發光。脈波寬度調變控制器14可藉由微型控制器18輸出之調光訊號產生脈波寬度調變，改變 驅動級16之驅動訊號的脈波寬度，從而調整發光二極體電路10的發光亮度。

透過脈波寬度調變技術，調光裝置系統1可調整發光二極體電路10的發光亮度。然而，習知調光裝置系統1需要微型控制器18控制調光脈波，如此增加成本，且無法直接取代現有的電燈系統，故有改進之必要。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可節省成本且可直接取代現有電燈系統的調光裝置、發光裝置及調光方法。

本發明揭露一種用於一發光二極體之調光裝置，包含有一開關、一偵測單元及一亮度調節單元。開關係耦接於一電源端，該電源端用以提供該發光二極體之電源。偵測單元係耦接於該開關，用來判斷該開關的關閉情形，以產生一偵測結果。亮度調節單元係耦接於該偵測單元，用來根據該偵測結果，調整該發光二極體之發光亮度。

本發明另揭露一種用於一發光二極體之調光方法，包含有：判斷用以驅動該發光二極體之一電源的關閉情形，以產生一偵測結果，以及根據該偵測結果，調整該發光二極體之發光亮度。

本發明另揭露一種發光裝置，包含有一電源端、一發光二極體、一驅動級、一脈波寬度調變控制器及一調光裝置。電源端用來接收一輸入電源。該輸入電源經由橋式整流器將交流訊號轉為全波整流輸出。此全波整流電源將提供給後級電路使用。

調光裝置包含有一開關、一偵測單元、儲存單元及一亮度調節單元。開關係耦接於一電源端，該電源端用以提供該發光二極體之電源。偵測單元係耦接於該開關，用來判斷該開關的關閉情形，以產生一偵測結果。儲存單元會記憶之前偵測到開關的狀態，亮度調節單元係耦接於該偵測單元，用來根據儲存單元之狀態，產生一調光訊號至脈波調變控制器。

脈波調變控制器將調光訊號與脈波調變訊號結合，經數位處理後輸出至驅動級，以調整流經發光二極體的電流，改變發光亮度。

請參考第2A圖，第2A圖為本發明實施例一發光裝置2之示意圖。發光裝置2包含一橋式整流器3、一電源端4、一穩壓電容5、一發光二極體6、一驅動級7、一脈波寬度調變控制器8及一調光裝置9。

橋式整流器3係用以將電源端4提供的一交流電源VIN轉換 成一直流電源VDC，並將直流電源VDC提供給驅動級7。穩壓電容5係用來提供電源穩壓的作用。驅動級7係耦接於電源端4與發光二極體6之間，用來驅動發光二極體6。脈波寬度調變控制器8係耦接於驅動級7，用以產生脈波寬度調變訊號VPWM。驅動級7根據脈波寬度調變訊號VPWM來改變流經發光二極體6的電流。另外，調光裝置9包含有一開關90、一偵測單元92、一儲存單元94及一亮度調節單元96。調光裝置9將產生一調光訊號至脈波寬度調變控制器8。

開關90係耦接於電源端4。偵測單元92則耦接於開關90，用來判斷開關90的關閉情形，以產生一偵測結果VDEC。儲存單元94係用來儲存複數個驅動狀態，每一驅動狀態對應於發光二極體6之一發光亮度。亮度調節單元96係耦接於偵測單元92、脈波寬度調變控制器8及儲存單元94，用來根據偵測結果VDEC，輸出調光訊號VDIM給脈波寬度調變控制器8，以調整發光二極體6之發光亮度。詳細來說，亮度調節單元96用來於偵測結果VDEC顯示開關90於一預設時段內有啟閉的情形時，根據開關90的關閉次數，由複數個驅動狀態中選擇一驅動狀態，據以調整發光二極體6的發光亮度。因此，藉由偵測開關90的關閉次數，本發明可據以調整發光二極體6的發光亮度。

關於調光裝置9的運作方式，請參考第2B圖，第2B圖為本發明實施例一流程20之示意圖。流程20包含以下步驟： 步驟200：開始。

步驟202：判斷用以驅動發光二極體6之直流電源VDC的關閉情形，以產生偵測結果VDEC。

步驟204：根據偵測結果VDEC，產生調光訊號，調整發光二極體6之發光亮度。

步驟206：結束。

根據流程20，調光裝置9先判斷直流電源VDC的關閉情形，即開關90是否關閉，以根據對應的偵測結果VDEC，調整發光二極體6之發光亮度。其中，判斷直流電源VDC之關閉情形的判斷方式可參考第3圖，第3圖為第2A圖中直流電源VDC於開關90啟閉時之電壓變化示意圖。在第3圖中，VD為一預設值，用以判斷開關90是否關閉。當開關90開啟時(即區域A、C、E)，直流電源VDC的電壓大於VD；在開關90關閉時(即區域B、D)，直流電源VDC的電壓小於VD。藉此，偵測單元92偵測電源的電壓值(即VDC)，若小於預設值VD時，判斷開關90為關閉，儲存單元94將儲存現在的狀態。

另外，步驟202及步驟204的詳細操作方式可繼續參考第4圖，第4圖為本發明實施例一流程40之示意圖。流程40用於調光裝置9調整發光二極體6的發光亮度，其包含以下步驟：步驟900：開始，設定一狀態值N＝0。

步驟902：偵測VDC。

步驟904：判斷VDC是否小於VD且持續一段時間？若是，則進行步驟906；若否，則進行步驟902。

步驟906：設定狀態值N＝N＋1。

步驟910：將狀態值N傳送給亮度調節單元96。

在流程40中，狀態值N即為步驟204中的偵測結果，每一狀態值N對應到儲存單元94所儲存的每一驅動狀態，可以設定狀態值N愈小則發光二極體6的亮度愈亮，或者，狀態值N愈大則發光二極體6的亮度愈亮。另外，在步驟904中，當開關90的關閉長久一段時間，即表示開關90一段時間未被開起，此時進行步驟900使狀態值N恢復到初始值(即初使驅動狀態)。

因此，藉由流程40，偵測單元92可偵測開關90的關閉次數，並將偵測結果傳給亮度調節單元96以調整發光二極體6的亮度。

請參考第5圖，第5圖為本發明實施例發光裝置2電路實現示意圖。在第5圖中，驅動級7為一降升壓型轉換器電路，然本領域具通常知識者當可據以做不同之變化，並不以此為限。另外，偵測單元92亦可被整合於脈波寬度調變控制器8之中，換句話說，即利用脈波寬度調變控制器8的既有功能來偵測直流電源VDC的電壓。

綜上所述，本發明利用偵測單元來偵測開關的關閉次數，並 將偵測結果傳給亮度調節單元以調整發光二極體的亮度，如此可節省成本並直接取代現有的電燈系統，故確實能達成本發明之目的。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

2‧‧‧發光裝置

3‧‧‧橋式整流器

4‧‧‧電源端

5‧‧‧穩壓電容

6‧‧‧發光二極體

7‧‧‧驅動級

8‧‧‧脈波寬度調變控制器

9‧‧‧調光裝置

90‧‧‧開關

92‧‧‧偵測單元

94‧‧‧儲存單元

96‧‧‧亮度調節單元

20、40‧‧‧流程

200、202、204、206、900、902、904、906、910‧‧‧步驟

第1圖為習知一調光裝置系統之示意圖。

第2A圖為本發明實施例一發光裝置之示意圖。

第2B圖本發明實施例一流程之示意圖。

第3圖為第2A圖之一直流電源於開關啟閉時之電壓之示意圖。

第4圖為本發明實施例一流程之示意圖。

第5圖為本發明實施例發光裝置電路實現示意圖。

2‧‧‧發光裝置

3‧‧‧橋式整流器

4‧‧‧電源端

5‧‧‧穩壓電容

6‧‧‧發光二極體

7‧‧‧驅動級

8‧‧‧脈波寬度調變控制器

9‧‧‧調光裝置

90‧‧‧開關

92‧‧‧偵測單元

94‧‧‧儲存單元

96‧‧‧亮度調節單元

Claims (20)

1. 一種用於一發光二極體之調光裝置，包含有：一開關，耦接於一電源端，該電源端用以提供該發光二極體之電源；一偵測單元，耦接於該開關，用來判斷該開關的關閉次數，以產生一偵測結果；以及一亮度調節單元，耦接於該偵測單元，用來根據該偵測結果，從複數個驅動狀態當中選擇與該關閉次數相對應的一驅動狀態，調整該發光二極體之發光亮度，其中該複數個驅動狀態當中每一者對應於該發光二極體之一發光亮度。
2. 如請求項1所述之調光裝置，其中該偵測單元係於該發光二極體之供給電源的電壓值小於一預設值時，判斷該開關為關閉。
3. 如請求項1所述之調光裝置，其另包含有一儲存單元，用來儲存該複數個驅動狀態。
4. 如請求項3所述之調光裝置，其中該亮度調節單元用來於該偵測結果顯示該開關於一預設時段內有啟閉的情形時，根據該開關的該關閉次數，由該複數個驅動狀態中選擇該驅動狀態，據以調整該發光二極體的發光亮度。
5. 如請求項3所述之調光裝置，其中該亮度調節單元用來於該偵測結果顯示該開關於一預設時段內皆為關閉時，由該複數個驅動狀態中選擇一初始驅動狀態，據以調整該發光二極體的發光亮度。
6. 一種用於一發光二極體之調光方法，包含有：判斷用來傳輸用以驅動該發光二極體之一電源之一開關的關閉次數，以產生一偵測結果；以及根據該偵測結果，從複數個驅動狀態當中選擇與該關閉次數相對應的一驅動狀態，調整該發光二極體之發光亮度，其中該複數個驅動狀態當中每一者對應於該發光二極體之一發光亮度。
7. 如請求項6所述之調光方法，其中判斷用以驅動該電源之該開關的關閉次數以產生該偵測結果之步驟係包括：於該發光二極體之供給電源的電壓值小於一預設值時，判斷該開關為關閉。
8. 如請求項6所述之調光方法，其另包含儲存該複數個驅動狀態。
9. 如請求項8所述之調光方法，其中根據該偵測結果調整該發光二極體之發光亮度係於該偵測結果顯示該開關於一預設時 段內有啟閉的情形時，根據該開關的該關閉次數，由該複數個驅動狀態中選擇該驅動狀態，據以調整該發光二極體的發光亮度。
10. 如請求項8所述之調光方法，其中根據該偵測結果調整該發光二極體之發光亮度係於該偵測結果顯示該開關於一預設時段內皆為關閉時，由該複數個驅動狀態中選擇一初始驅動狀態，據以調整該發光二極體的發光亮度。
11. 一種發光裝置，包含有：一電源端，用來接收一輸入電源；一發光二極體；一驅動級，耦接於該電源端與該發光二極體，用來根據一脈波寬度調變訊號，將該輸入電源轉換為一驅動電源並輸出至該發光二極體；一脈波寬度調變控制器，耦接於該驅動器，用來根據一調光訊號，產生該脈波寬度調變訊號；以及一調光裝置，包含有：一開關，耦接於該電源端；一偵測單元，耦接於該開關，用來判斷該開關的關閉次數，以產生一偵測結果；一亮度調節單元，耦接於該偵測單元與該脈波寬度調變控制器，用來根據該偵測結果，從複數個驅動狀態當中 選擇與該關閉次數相對應的一驅動狀態，輸出該調光訊號，以調整該發光二極體之發光亮度，其中該複數個驅動狀態當中每一者對應於該發光二極體之一發光亮度；以及一儲存單元，用來儲存該複數個驅動狀態。
12. 如請求項11所述之發光裝置，其中該偵測單元係於該發光二極體之供給電源的電壓值小於一預設值時，判斷該開關為關閉。
13. 如請求項11所述之發光裝置，其中該亮度調節單元用來於該偵測結果顯示該開關於一預設時段內有啟閉的情形時，根據該開關的該關閉次數，由該複數個驅動狀態中選擇該驅動狀態，據以調整該發光二極體的發光亮度。
14. 如請求項11所述之發光裝置，其中該亮度調節單元用來於該偵測結果顯示該開關於一預設時段內皆為關閉時，由該複數個驅動狀態中選擇一初始驅動狀態，據以調整該發光二極體的發光亮度。
15. 如請求項11所述之發光裝置，其中該偵測單元係整合於該脈波寬度調變控制器之中。
16. 如請求項2所述之調光裝置，其中該電源供給該發光二極體之該電壓係供給至耦接於該開關與該發光二極體之一驅動級。
17. 如請求項1所述之調光裝置，其中該開關耦接於該電源端與耦接於該發光二極體之一整流器之間。
18. 如請求項7所述之調光方法，其中該電源供給該發光二極體之該電壓係供給至耦接於該開關與該發光二極體之一驅動級。
19. 如請求項11所述之發光裝置，其另包含一整流器，耦接於該開關與該驅動級之間。
20. 如請求項12所述之發光裝置，其中該電源供給該發光二極體之該電壓係供給至耦接於該開關與該發光二極體之一驅動級。