TWI452937B - 適用於相位截斷式調光系統的發光二極體控制裝置及相關的控制方法 - Google Patents

Description

適用於相位截斷式調光系統的發光二極體控制裝置及相關的控制方法

本發明有關於發光二極體控制裝置，尤指一種適用於相位截斷式調光系統的發光二極體控制裝置。

發光二極體(light emitting diode,LED)的發光效率高、壽命長、體積小、啟動速度快、可靠性高並且不易毀損，因此，越來越多人使用發光二極體取代傳統光源，以作為家庭、辦公室、招牌和路燈等室內外的照明光源。

然而，使用發光二極體取代傳統光源時，卻會與現有的燈具產生搭配上的問題。例如，許多傳統的光源會採用相位截斷式調光(phase cut dimming)的方式調整光源的亮度，相位截斷式調光器通常會採用三端雙向可控矽開關(Triode for Alternating Current,TRIAC)或二極體等元件，以將交電流信號的部分信號截斷，使信號被截斷時的電壓或電流為0或很小的數值，而調整光源的明亮度。在本技術領域中，會將導通角定義為180度減去「信號被截斷部分所對應的角度」。因此，當沒有信號被截斷時，導通角等於180度，而當全部的信號都被截斷時，導通角等於0 度。

發光二極體還需要搭配發光二極體控制裝置，以進行驅動發光二極體、穩定電壓、穩定電流和功率因數校正等功能，使發光二極體能夠正常運作。因此，在相位截斷式調光系統中，對發光二極體調光時，若信號被截斷的部份太少時(或稱導通角較大)，發光二極體控制裝置中的穩定電壓或穩定電流的功能會進行補償，使得施加於發光二極體電壓或電流幾乎不會變化，而使發光二極體的亮度幾乎不會變化，因而無法達成調光的功能。由於導通角較大時，使用相位截斷式調光器搭配發光二極體將難以達到調光的功能，而僅能在導通角較小的範圍內才能達到調光的效果。因此，造成發光二極體光源系統的調光線性度(dimming linearity)不佳，使用者無法精確地進行調光而會產生不便。

此外，使用相位截斷式調光器搭配發光二極體進行調光時，在輸入信號被截斷的時段內，發光二極體控制裝置未被供電，然而當輸入信號不再截斷時，發光二極體控制裝置的某些電路會重新開始運作，因而在重新開始運作的一段時間內，供給至發光二極體的電壓或電流與輸入信號被截斷前有較大的差異，因此也會造成發光二極體光源系統的調光線性度不佳，嚴重時還會造成光線的閃爍而對使用者造成不適。

有鑑於此，如何減輕或解決上述相關領域中發光二極體調光時的缺失，實為業界有待解決的問題。

本說明書提供了一種發光二極體控制裝置的實施例，該發光二極 體控制裝置用以控制一相位截斷式調光系統，該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，該發光二極體控制裝置包含：一電流控制電路，用以耦接於該電流開關，以依據該電流開關所通過的電流而產生一輸出信號；一驅動信號產生電路，用以耦接該電流開關的一控制端及該電流控制電路，以依據該輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，而控制該電流開關的導通狀態；以及一相位截斷偵測電路，用以接收該輸入信號，並且將該輸入信號與一第二參考信號值進行比較，其中於該輸入信號大於該第二參考信號值的一第一時段時，該相位截斷偵測電路會設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化，於該輸入信號小於該第二參考信號值的一第二時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該輸出信號而變化，而於該輸入信號大於該第二參考信號值的一第三時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化；其中該第二儲存裝置耦接於該電流控制電路及該驅動信號產生電路。

本說明書另提供了一種發光二極體控制裝置的實施例，該發光二極體控制裝置用以控制一相位截斷式調光系統，該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，並且該電流開關所通過的電流會通過一電阻而產生一偵測電壓，該發光二極體控制裝置包含：一電流控制電路，用以耦接於該電流開關，以依據該電流開關所通過的電流而產生一輸出信號；一驅 動信號產生電路，用以耦接該電流開關的一控制端及該電流控制電路，以依據該輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，而控制該電流開關的導通狀態；以及一相位截斷偵測電路，用以接收該偵測電壓，並且將該偵測電壓與一第三參考信號值進行比較，其中於該偵測電壓大於該第三參考信號值的一第一時段時，該相位截斷偵測電路會設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化，於該偵測電壓小於該第三參考信號值的一第二時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該輸出信號而變化，而於該偵測電壓大於該第三參考信號值的一第三時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化；其中該第二儲存裝置耦接於該電流控制電路及該驅動信號產生電路。

本說明書提供了一種相位截斷式調光系統的控制方法的實施例，該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，該控制方法包含：依據該電流開關所通過的電流而產生一輸出信號；依據該輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，以控制該電流開關的導通狀態；於該輸入信號未被截斷的一第一時段時，設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化；於該輸入信號被截斷的一第二時段時，設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該輸出信號而變化；以及於該輸入信號未被截斷的一第三時段時，設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化。

本說明書提供了一種相位截斷式調光系統的控制方法的實施例， 該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，並且該電流開關所通過的電流會通過一電阻而產生一偵測電壓，該控制方法包含：將該電流開關所通過的電流轉換為一第一輸出信號；依據該第一輸出信號與一第一參考信號值產生一輸出信號；依據該輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，以控制該電流開關的導通狀態；於該輸入信號未被截斷的一第一時段時，設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化；於該輸入信號被截斷的一第二時段時，設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該輸出信號而變化；以及於該輸入信號未被截斷的一第三時段時，設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該輸出信號而變化。

上述實施例的優點之一是導通角較大時，發光二極體控制裝置仍然可以達到調光的效果，使調光系統的調光線性度更佳，而讓使用者能夠進行精確的調光。

上述實施例的另一優點是發光二極體控制裝置能夠儲存內部電路的運作參數，而於輸入信號不再被截斷後，能快速地回復至合適的運作狀態，因此可以使調光系統的調光線性度更佳，並可避免光線閃爍對使用者所造成的不適。

上述實施例的另一優點是控制裝置不需要占用額外的封裝接腳，而能夠整合於功率校正等晶片應用中。因此，調光系統僅需要使用單一的控制裝置就可以達成定電流輸出、功率校正、發光二極體驅動及調光等功能，而能夠降低硬體設計的複雜度。

本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。

100、500、700‧‧‧調光系統

110‧‧‧相位截斷式調光器

120‧‧‧變壓器

130‧‧‧發光二極體群組

140‧‧‧分壓電路

141、142‧‧‧電阻

150‧‧‧開關

160‧‧‧電阻

170‧‧‧控制裝置

171‧‧‧電流控制電路

172‧‧‧驅動信號產生電路

173‧‧‧相位截斷偵測電路

310‧‧‧信號處理電路

320、380、390‧‧‧比較電路

330、340‧‧‧開關

350、360‧‧‧儲存裝置

370‧‧‧鋸齒波信號產生電路

720‧‧‧電感

圖1為本發明一實施例的調光系統簡化後的功能方塊圖。

圖2為圖1的調光系統的交流信號以及相位截斷信號簡化後的波形圖。

圖3為圖1的控制裝置的一實施例簡化後的功能方塊圖。

圖4為圖1的調光系統中的信號的簡化後的時序圖。

圖5為本發明另一實施例的調光系統簡化後的功能方塊圖。

圖6為圖5的控制裝置的一實施例簡化後的功能方塊圖。

圖7為本發明另一實施例的調光系統簡化後的功能方塊圖。

以下將配合相關圖式來說明本發明之實施例。在這些圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或流程步驟。

圖1為本發明一實施例的調光系統100簡化後的功能方塊圖。調光系統100包含相位截斷式調光器110、變壓器120、發光二極體群組130、分壓電路140、電流開關150、電阻160及控制裝置170。為使圖式更為簡潔而易於說明，調光系統100中的某些元件、信號和連接關係並未繪示於圖1中。例如，調光系統100中細部電路的阻抗元件及發光二極體群組130的保護電路等皆未繪示於圖1，以便於說明。

相位截斷式調光器110耦接於交流電源，用以接收交流信號Vac，並且可以依據使用者的設置而產生不同程度的相位截斷的輸入信 號Vin。例如，使用者可以藉由旋轉旋鈕或移動滑桿等裝置(圖1中未繪示)，而調整交流信號Vac被截斷的程度。在本實施例中，相位截斷式調光器110還包含全波整流(full wave rectification)的功能，以將交流信號Vac轉換為輸入信號Vin。

圖2為交流信號Vac以及數個相位截斷的輸入信號Vin的實施例簡化後的波形圖。在本實施例中，交流信號Vac為正弦信號(sinusoidal signal)，並且可以表示成Vac=A1*sin(ωt)，其中A1和ω分別為交流信號Vac的振幅和角頻率。在圖2中，相位截斷式調光器110依據交流信號Vac而分別產生信號沒有被截斷的輸入信號波形Vin1(導通角180度)、信號全部被截斷的輸入信號波形Vin2(導通角0度)、及0~30度(0~π/6)和180~210度(π~π+π/6)的信號被截斷的輸入信號波形Vin3(導通角150度)。例如，輸入信號Vin1=A2*|sin(ωt)|，其中A2為輸入信號Vin1的振幅。實作上，振幅A2可以設置為大於、小於或等於振幅A1。此外，相位截斷式調光器110依據交流信號Vac產生輸入信號Vin時也需要信號處理時間，因此，圖2的信號Vac、Vin1、Vin2和Vin3在時間上的對應關係僅是示意性。此外，在說明書及申請專利範圍中，若描述某個信號被截斷時，表示此時信號的電流或電壓等於0或者等於很小的數值。

在本實施例中，變壓器120耦接於相位截斷式調光器110與電流開關150之間，並且耦接於預設電位(例如，接地端)與發光二極體群組130之間，變壓器120會依據輸入信號Vin及電流開關150的導通狀態而產生所需的輸出電壓Vout，並供電至發光二極體群組130，以使發光二極體群組130發光。

發光二極體群組130耦接於變壓器120與預設電位(例如，接地端)之間，並且可以依據設計考量而包含一個或多個發光二極體，以產生所需的光線。

分壓電路140耦接於相位截斷式調光器110與預設電位(例如，接地端)之間，並且包含電阻141和142，會依據輸入信號Vin而於電阻141和142之間產生適當電壓位準的信號Vd，以輸出至控制裝置170。在其他實施例，分壓電路140也可以使用其他的主動或被動元件而採取適當的電路架構實施，以產生適當電壓位準的信號Vd。

電流開關150的一端耦接於變壓器120，電流開關150的另一端藉由電阻160耦接於預設的電位(例如，接地端)，並且電流開關150的控制端耦接於控制裝置170。電流開關150可以採用MOS電晶體、BJT電晶體、其他類型的電晶體或開關元件，以依據控制裝置170的設置而適時地呈現導通狀態或不導通狀態，使輸入信號Vin通過變壓器120和電流開關150而產生電流Iin，而變壓器120會產生對應的輸出電流Iout以通過發光二極體群組130。此外，電流Iin通過電阻160，會產生偵測電壓信號Vcs。

控制裝置170耦接於分壓電路140、電流開關150及電阻160，並且包含電流控制電路171、驅動信號產生電路172及相位截斷偵測電路173。

電流控制電路171會接收偵測電壓信號Vcs，並依據偵測電壓信號Vcs產生輸出信號，使驅動信號產生電路172能夠產生所需的驅動信號。

驅動信號產生電路172會產生驅動信號，以傳送至電流開關150的控制端(例如，MOS電晶體的閘極或BJT電晶體的基極)，使電流開關150能夠適時地呈現導通或不導通的狀態，以使變壓器120能夠依據輸入信號Vin而產生所需的輸出電壓Vout及輸出電流Iout。

由於輸入信號Vin通過分壓電路150會產生對應的電壓信號Vd，因此藉由電壓信號Vd即可以偵測輸入信號Vin是否被截斷。在本實施例中，相位截斷偵測電路173會接收分壓電路140所輸出的電壓信號Vd，以偵測輸入信號Vin是否被截斷，而能產生控制信號以設置電流控制電路171運作於適當的狀態。

圖3為圖1中的控制裝置170的一實施例簡化後的功能方塊圖，圖4為調光系統100中的數個信號的實施例簡化後的時序圖。以下將以圖3和圖4，進一步說明調光系統100的運作方式。為使圖式更為簡潔而易於說明，控制裝置170中的某些元件、信號和連接關係並未繪示於圖3中。

電流控制電路171包含信號處理電路310、比較電路320、開關330和340、以及儲存裝置350和360。

信號處理電路310會依據一適當時段內所接收的偵測電壓信號Vcs，而產生對應的第一輸出信號Vo1。例如，輸出信號Vo1可採用一適當時段內(例如，圖4中的時段T1)所接收的偵測電壓信號Vcs的平均值、偵測電壓信號Vcs的總和或者依據偵測電壓信號Vcs所運算的數值而產生。

在一實施例中，信號處理電路310可以採用電阻、電感、電容、主動元件、及/或被動元件所組成的低通濾波(low pass filtering)電路，將一段時間內所接收的偵測電壓信號Vcs進行濾波，以產生偵測電壓信號Vcs的平均值而作為輸出信號。在另一實施例中，信號處理電路310可以採用放大器所組成的積分電路(integrator circuit)、開關式電容電路(switched capacitor circuit)所組成的積分電路、或者由電阻、電感、電容、主動元件、及/或被動元件所組成的積分電路，以計算一段時間內所接收的偵測電壓信號Vcs的累積值或者加權累積值而作為輸出信號。

如圖4的第一時段T1所示，此時開關330的控制端信號SW為高電位，開關330為導通狀態，信號處理電路310的輸出信號Vo1會傳送至比較電路320的輸入端及儲存裝置350，使比較電路320的輸入端及儲存裝置350的電壓信號Vinv隨信號處理電路310的輸出信號Vo1而變化。

如圖4的第二時段T2所示，此時開關330的控制端信號SW為低電位，開關330為不導通狀態，由於比較電路320的輸入端通常為高阻抗狀態而不容易導通電流，比較電路320的輸入端及儲存裝置350的電壓信號Vinv即為儲存裝置350所儲存的信號值。因此，在時段T2中，儲存裝置350所儲存的信號值以及比較電路320的輸入端的電壓信號Vinv僅會有些微的變化或是幾乎不會產生變化。

如圖4的第三時段T3所示，此時開關330的控制端信號SW為高電位，開關330為導通狀態，信號處理電路310的輸出信號Vo1會傳送至比較電路320的輸入端及儲存裝置350，使比較電路320的輸入端及儲存裝置350的電壓信號Vinv會由儲存裝置350所儲存的信號值開始，而隨信號處理電路310的輸出信號Vo1而變化。

比較電路320會比較輸入端的電壓信號Vinv與預設的參考電壓Vref(也可稱為第一參考信號值)以產生第二輸出信號Vo2，並輸出至驅動信號產生電路172，使驅動信號產生電路172能夠產生對應的驅動信號PWM。例如，在一實施例中，參考電壓Vref大於電壓信號Vinv，而比較電路320所產生的輸出信號Vo2等於K*(Vref-Vinv)，其中K等於適當的常數。

如圖4的時段T1所示，此時開關340的控制端信號SW為高電位，開關340為導通狀態，比較電路320的輸出信號Vo2會傳送至驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360，驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360的電壓信號Vcmp會隨著比較電路320的輸出信號Vo2而變化。

如圖4的時段T2所示，此時開關340的控制端信號SW為低電位，開關340為不導通狀態，由於儲存裝置360仍耦接至驅動信號產生電路172的比較電路380的輸入端，比較電路380的輸入端通常為高阻抗狀態而不容易導通電流，驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360的電壓信號Vcmp即為儲存裝置360所儲存的信號值。因此，在時段T2中，儲存裝置360所儲存的信號值以及驅動信號產生電路172的輸入端的電壓信號Vcmp僅會有些微的變化或是幾乎不會產生變化。

如圖4的時段T3所示，此時開關340的控制端信號SW為高電位，開關340為導通狀態，比較電路320的輸出信號Vo2會傳送至驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360，驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360的電壓信號Vcmp會由儲存裝置360所儲存的信號值開始，隨信號比較電路320的輸出信號Vo2而變化。

開關330和340會依據相位截斷偵測電路173所產生的控制信號SW，而呈現導通或不導通的狀態。在本實施例中，當控制信號SW為高電位時，開關330和340呈現導通狀態，而當控制信號SW為低電位時，開關330和340呈現不導通狀態。此外，在其他實施例中，也可以採用多個控制信號，以同時或不同時地分別導通和不導通開關330和340。

儲存裝置350和360可以採用電容或暫存器(register)等記憶單元，當開關330和340導通時，儲存裝置350和360會分別隨著信號處理電路310的輸出信號Vo1與比較電路320的輸出信號Vo2而變化。當開關330和340不導通時，儲存裝置350和360則會分別保持所儲存的信號值。

在本實施例中，驅動信號產生電路172會產生脈衝寬度調變信號(pulse width modulated signal)以控制電流開關150的導通狀態，並且驅動信號產生電路172包含鋸齒波信號產生電路370和比較電路380。

鋸齒波產生電路370可以採用震盪電路配合主動元件及/或被動元件所組成的電路產生鋸齒波信號，並且傳送至比較電路380的輸入端。在其他實施例中，也可以採用弦波或其他波形的周期性信號作為比較電路380的輸入信號。

比較電路380會比較電壓信號Vcmp和鋸齒波信號產生電路370所產生的鋸齒波信號，以產生脈衝寬度調變信號PWM。例如，當輸入端的電壓信號Vcmp大於鋸齒波信號時，比較電路380會設置產生高電位的脈衝寬度調變信號PWM；而當電壓信號Vcmp小於鋸齒波 信號時，比較電路380會設置產生低電位的脈衝寬度調變信號PWM。

相位截斷偵測電路173包含比較電路390，用以比較電壓信號Vd與參考電壓Vpc(也可稱為第二參考信號值)，以偵測輸入信號Vin是否被截斷，而輸出對應的控制信號SW。參考電壓Vpc可以設置為接近於0但是比0大的稍大的數值，例如，將參考電壓Vpc設置為0.1伏特等數值。

在圖4的時段T1中，電壓信號Vd大於參考電壓Vpc，相位截斷偵測電路173會判斷輸入信號Vin未被截斷。因此，相位截斷偵測電路173會設置控制信號SW為高電位，以使開關330和340成為導通的狀態，信號處理電路310的輸出信號Vo1的信號值會傳送至比較電路320的輸入端及儲存裝置350，而比較電路320的輸出信號Vo2會傳送至驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360，使儲存裝置350和360的電壓信號Vinv和Vcmp會分別隨著信號處理電路310的輸出信號Vo1與比較電路320的輸出信號Vo2而變化。

由於信號處理需要時間，因此雖然輸入信號Vin已於時段T1中就被截斷，但至圖4的時段T2時，相位截斷偵測電路173才會判斷電壓信號Vd小於參考電壓Vpc，而判斷輸入信號Vin被截斷。因此，相位截斷偵測電路173會設置控制信號SW為低電位，以使開關330和340成為不導通的狀態，而儲存裝置350和360則會分別保持所儲存的信號值。

在圖4的時段T3中，電壓信號Vd大於參考電壓Vpc，相位截斷偵測電路173會判斷輸入信號Vin未被截斷。因此，相位截斷偵測電路 173會設置控制信號SW為高電位，以使開關330和340成為導通的狀態，信號處理電路310的輸出信號Vo1的信號值會傳送至比較電路320的輸入端及儲存裝置350，使儲存裝置350的電壓信號Vinv會由儲存裝置350所儲存的信號值開始，隨著信號處理電路310的輸出信號Vo1而變化。而比較電路320的輸出信號Vo2會傳送至驅動信號產生電路172的輸入端及儲存裝置360，使儲存裝置360的電壓信號Vcmp會由儲存裝置360所儲存的信號值開始，隨著比較電路320的輸出信號Vo2而變化。

當輸入信號Vin被截斷時(如圖4的時段T2)，相位截斷偵測電路173會設置控制信號SW為低電位，使開關330和340呈現不導通狀態，儲存裝置350和360則會分別保持所儲存的信號值，而使比較電路320和380的輸入端的電壓信號Vinv和Vcmp幾乎不會變化。

當輸入信號Vin不再被截斷時(如圖4的時段T3)，相位截斷偵測電路173會設置控制信號SW為高電位，使開關330和340呈現導通狀態，由於儲存裝置350和360所儲存的信號值仍舊維持在先前運作的信號值附近，使得比較電路320和380能夠分別依據儲存裝置350和360所儲存的信號值而快速地回復到輸入信號Vin被截斷前的運作狀態(如圖4的時段T1的運作狀態)，而能夠產生合適的脈衝寬度調變信號PWM，以設置電流開關150的導通狀態，使得變壓器120能夠產生所需的輸出電壓Vout和輸出電流Iout，而使發光二極體群組130能夠達成所需的調光效果。

因此，上述的實施例藉由儲存裝置350和360保持比較電路320和380的運作狀態，使控制裝置170在輸入信號Vin被截斷前後都能運作於類似的運作狀態，而能夠避免發光二極體群組130產生閃 爍的現象。

由於電流Iin是輸入信號Vin通過變壓器120和電流開關150的電流，而會具有與輸入信號Vin相似的波形，所以當輸入信號Vin被截斷時，電流Iin的數值也會等於0或很小的數值。因此，控制裝置170也可以使用電流Iin通過電阻160所產生對應的偵測電壓信號Vcs，以偵測輸入信號Vin是否被截斷。

圖5為本發明另一實施例的調光系統500簡化後的功能方塊圖。調光系統500包含相位截斷式調光器110、變壓器120、發光二極體群組130、分壓電路140、電流開關150、電阻160及控制裝置170。為使圖式更為簡潔而易於說明，調光系統500中的某些元件、信號和連接關係並未繪示於圖5中。

調光系統500與調光系統100主要的差異部分在於調光系統500的控制裝置170的相位截斷偵測電路173改由依據偵測電壓信號Vcs來偵測輸入信號Vin是否被截斷，而能產生控制信號以設置電流控制電路171運作於適當的狀態。而控制裝置170雖然仍然會接收電壓信號Vd，但在此實施例中，電壓信號Vd主要是用於控制裝置170的其他功能區塊(未繪示於圖中)。此外，圖1的調光系統100中的各個元件實施方式、運作方式、以及相關優點的其他說明，也可適用於圖5的中調光系統500，為簡潔起見，在此不重複敘述。

圖6為圖5中的控制裝置170的一實施例簡化後的功能方塊圖。在圖6的實施例中，比較電路390改由比較偵測電壓信號Vcs與參考電壓Vpc1(也可稱為第三參考信號值)，以偵測輸入信號Vin是否 被截斷，而輸出對應的控制信號SW。其中，參考電壓Vpc和Vpc1可以採用相同或不同的數值。此外，圖3的控制裝置170中的各個元件實施方式、運作方式、以及相關優點的其他說明，也可適用於圖6中的實施例，為簡潔起見，在此不重複敘述。

在上述的實施例中採用返馳式穩壓器(flyback regulator)架構的調光系統進行說明，在其他的實施例中，調光系統也可以依據採用其他架構的穩壓器，例如，升壓式穩壓器或降壓式穩壓器等。

例如，圖7為本發明另一實施例的調光系統700簡化後的功能方塊圖，調光系統700採用升壓式穩壓器的架構。調光系統700包含相位截斷式調光器110、電感720、發光二極體群組130、分壓電路140、電流開關150、電阻160及控制裝置170。為使圖式更為簡潔而易於說明，調光系統700中的某些元件、信號和連接關係並未繪示於圖7中。前述實施例中各個元件的實施方式、運作方式、以及相關優點的其他說明，也適用於圖7的實施例為簡潔起見，在此不重複敘述。

與圖1的實施例類似，控制裝置170耦接於分壓電路140、電流開關150及電阻160，並且包含電流控制電路171、驅動信號產生電路172及相位截斷偵測電路173。控制裝置170會依據電壓信號Vd，以偵測輸入信號Vin是否被截斷，而能產生控制信號以設置電流控制電路171運作於適當的狀態。並且，當輸入信號Vin被截斷時，控制裝置170會將內部電路的運作參數保存於儲存裝置，並且當輸入信號Vin不再被截斷時，發光二極體控制裝置會以儲存的運作參數讓內部的電路快速地回復先前的運作狀態，而不須重 新啟動內部的電路。因此，控制裝置170能夠更精確的依據相位截斷式調光器110的設置，而更精準地控制輸出至發光二極體群組130的輸出電流Iout。此外，在另一實施例中，調光系統700和控制裝置170也可以採用圖5和圖6的實施方式，而依據偵測電壓信號Vcs來偵測輸入信號Vin是否被截斷。

因此，調光系統可以依據設計考量而採用合適的轉換器架構，而皆能採用與上述實施例類似的方式，進行發光二極體群組130的調光。

在上述的實施例中，控制裝置170僅使用電壓信號Vd或偵測電壓信號Vcs的其中之一，以偵測輸入信號Vin是否被截斷。在另一實施例中，控制裝置170也可以同時採用電壓信號Vd和偵測電壓信號Vcs，以偵測輸入信號Vin是否被截斷。例如，當相位截斷偵測電路173會將電壓信號Vd和偵測電壓信號Vcs分別與參考電壓Vpc和Vpc1進行比較，當電壓信號Vd小於參考電壓Vpc及/或偵測電壓信號Vcs小於參考電壓Vpc1時，相位截斷偵測電路173會判斷輸入信號Vin被截斷。

在上述的實施例中，各個功能方塊皆能夠以類比電路及/或數位電路的方式實施。例如，在一實施例中，信號處理電路310和比較電路320皆為類比電路，而儲存裝置350和360採用電容的方式實施。當儲存裝置350和360採用電容的方式實施時，當開關330和340呈現不導通的狀態，儲存裝置350和360所儲存的數值可能會隨著時間而稍微衰減而產生小幅的變化。例如，以60Hz的交流信號Vac為例，當儲存裝置350和360採用電容的方式實施時，所儲存的電壓信號Vinv及Vcmp於時段T2中所變化的數值大約會在 100mV以下。

在另一實施例中，信號處理電路310和比較電路320皆為數位電路，此時，信號處理電路310另外包含類比至數位轉換電路，以將類比的偵測電壓信號Vcs轉換為數位信號，而進行後續的信號處理。此時，儲存裝置350和360可以採用暫存器的方式分別記錄信號處理電路310和比較電路320的輸出信號，使得儲存裝置350和360能夠儲存準確的數位信號值，而不會隨著時間而產生信號衰減。

在另一實施例中，儲存裝置350和360也可以接收偵測電路173所產生的控制信號，並且在輸入信號Vin不再被截斷的一段時間後才開始隨著信號處理電路310的輸出信號的信號值與比較電路320的輸出信號的信號值而變化。

在另一實施例中，控制裝置170也可以僅使用儲存裝置350和360的其中之一。或者，在另一實施例中，控制裝置170的其他功能區塊也可以使用儲存裝置儲存運作時的參數，以記錄輸入信號Vin被截斷前的工作狀態，而在輸入信號Vin不再被截斷後能夠快速地回復正常的工作狀態。

在另一實施例中，驅動信號產生電路172也可以接收相位截斷偵測電路173所產生的控制信號，並且於輸入信號Vin被截斷時停止輸出驅動信號PWM，以節省電力消耗。

在上述實施例的波形圖中，某些信號的部分波形被簡化或者以較誇張的方式繪示，以便於說明，而非用以限制申請專利範圍。此外，上述實施例同樣也可以依據未被相位截斷的輸入信號Vin(即 導通角等於180度)，而對發光二極體群組130供電。

在上述實施例中，各個功能皆能夠依據設計考量整合於單一的電路元件或者以多個電路元件的方式實施。例如，在一實施例中，儲存裝置350及/或360可以分別設置於控制裝置170的內部或外部。在另一實施例中，電流開關150也可以整合於控制裝置170內，使得調光系統所需要的電路元件更少，而降低硬體設計的複雜度。

在上述的實施例中，控制裝置170可以藉由偵測輸入信號Vin是否被截斷，而作為調光的依據。因此，即使當輸入信號Vin的導通角接近180度時，控制裝置170也能夠偵測輸入信號Vin是否被截斷，而進行調光的運作。因此，上述的實施例幾乎在各種導通角的情況下都能夠達成調光的效果，而讓使用者能夠藉由旋鈕或滑桿的整個操作範圍進行精確的調光。

在上述的實施例中，當輸入信號Vin被截斷時，控制裝置170會將內部電路的運作參數保存於儲存裝置，並且當輸入信號Vin不再被截斷時，發光二極體控制裝置會以儲存的運作參數讓內部的電路快速地回復先前的運作狀態，而不須重新啟動內部的電路。因此，控制裝置170能夠更精確的依據相位截斷式調光器110的設置，而更精準地控制輸出至發光二極體群組130的輸出電流Iout。因此，上述調光系統的調光線性度都能夠提升，而讓使用者能夠更精確地調整所需的光源亮度。

在上述的實施例中，控制裝置170所使用的信號在功率校正(power factor correction)晶片等應用中已為其他功能區塊所 使用，因此不需要占用額外的封裝接腳即能夠整合於功率校正晶片中。因此，調光系統僅需要使用單一的控制裝置就可以達成定電流輸出、功率校正、發光二極體驅動及調光等功能，而能夠降低硬體設計的複雜度。

在繪示圖式時，某些元件的尺寸及相對大小會被加以放大，以使圖式的內容能清楚地表達。另外，某些元件的形狀會被簡化以方便繪示。因此，圖式中所繪示的各元件的形狀、尺寸及相對大小，除非申請人有特別指明，否則不應被用來限縮本發明的範圍。此外，本發明可用許多不同的形式來體現，在解釋本發明時，不應限縮在本說明書所提出的示例性實施例的態樣。

在說明書及後續的請求項當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。本說明書及後續的請求項並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區分的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於…」。另外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述一第一元件耦接於一第二元件，則代表該第一元件可直接(包含通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式)連接於該第二元件，或通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非本說明書中有特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明請求項所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

120‧‧‧變壓器

140‧‧‧分壓電路

150‧‧‧電流開關

160‧‧‧電阻

170‧‧‧控制裝置

171‧‧‧電流控制電路

172‧‧‧驅動信號產生電路

173‧‧‧相位截斷偵測電路

310‧‧‧信號處理電路

320、380、390‧‧‧比較電路

330、340‧‧‧開關

350、360‧‧‧儲存裝置

370‧‧‧鋸齒波信號產生電路

Claims (26)

1. 一種發光二極體控制裝置，用以控制一相位截斷式調光系統，該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，該發光二極體控制裝置包含：一電流控制電路，用以耦接於該電流開關，以依據該電流開關所通過的電流轉換而產生一第二輸出信號；一驅動信號產生電路，用以耦接該電流開關的一控制端及該電流控制電路，以依據該第二輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，而控制該電流開關的導通狀態；以及一相位截斷偵測電路，用以接收該輸入信號，並且將該輸入信號與一第二參考信號值進行比較，其中於該輸入信號大於該第二參考信號值的一第一時段時，該相位截斷偵測電路會設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化，於該輸入信號小於該第二參考信號值的一第二時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第二輸出信號而變化，而於該輸入信號大於該第二參考信號值的一第三時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化；其中該第二儲存裝置耦接於該電流控制電路及該驅動信號產生電路。
2. 如請求項1的發光二極體控制裝置，其中於該第三時段時，該驅動 信號產生電路會依據該第二輸出信號、該第二儲存裝置所儲存的信號值、以及該周期性信號來產生該驅動信號。
3. 如請求項1或2的發光二極體控制裝置，另包含：一第二開關，耦接於該電流控制電路與該第二儲存裝置之間；其中當該相位截斷偵測電路將該第二開關設置為不導通時，該第二儲存裝置所儲存的信號值不會隨著該第二輸出信號而變化。
4. 如請求項1的發光二極體控制裝置，其中該電流控制電路會將該電流開關所通過的電流轉換為一第一輸出信號，並且依據該第一輸出信號與一第一參考信號值而產生該第二輸出信號；並且於該第一時段時，該相位截斷偵測電路會設置一第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化，於該第二時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第一儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第一輸出信號而變化，而於該第三時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化，並且該第一儲存裝置耦接於該電流控制電路，並且設置於該發光二極體控制裝置的內部或外部。
5. 如請求項4的發光二極體控制裝置，其中於該第三時段時，該電流控制電路會依據該第一輸出信號、該第一儲存裝置所儲存的信號值、以及該第一參考信號值來產生該第二輸出信號。
6. 如請求項4或5的發光二極體控制裝置，另包含：一第一開關，耦接於該電流控制電路與該第一儲存裝置之間；其中當該相位截斷偵測電路將該第一開關設置為不導通時，該第一儲存裝置所儲存的信號值不會隨著該第一輸出信號而變化。
7. 如請求項1、2、4及5其中任一項的發光二極體控制裝置，其中該電流控制電路會依據該電流開關所通過的電流的平均值或累積值 以產生該第一輸出信號。
8. 一種發光二極體控制裝置，用以控制一相位截斷式調光系統，該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，並且該電流開關所通過的電流會通過一電阻而產生一偵測電壓，該發光二極體控制裝置包含：一電流控制電路，用以耦接於該電流開關，以依據該電流開關所通過的電流而產生一第二輸出信號；一驅動信號產生電路，用以耦接該電流開關的一控制端及該電流控制電路，以依據該第二輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，而控制該電流開關的導通狀態；以及一相位截斷偵測電路，用以接收該偵測電壓，並且將該偵測電壓與一第三參考信號值進行比較，其中於該偵測電壓大於該第三參考信號值的一第一時段時，該相位截斷偵測電路會設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化，於該偵測電壓小於該第三參考信號值的一第二時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第二輸出信號而變化，而於該偵測電壓大於該第三參考信號值的一第三時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化；其中該第二儲存裝置耦接於該電流控制電路及該驅動信號產生電路。
9. 如請求項8的發光二極體控制裝置，其中於該第三時段時，該驅動信號產生電路會依據該第二輸出信號、該第二儲存裝置所儲存的信號值、以及該周期性信號來產生該驅動信號。
10. 如請求項8或9的發光二極體控制裝置，另包含：一第二開關，耦接於該電流控制電路與該第二儲存裝置之間；其中當該相位截斷偵測電路將該第二開關設置為不導通時，該第二儲存裝置所儲存的信號值不會隨著該第二輸出信號而變化。
11. 如請求項8的發光二極體控制裝置，其中該電流控制電路會將該電流開關所通過的電流轉換為一第一輸出信號，並且依據該第一輸出信號與一第一參考信號值而產生該第二輸出信號；並且於該第一時段時，該相位截斷偵測電路會設置一第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化，於該第二時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第一儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第一輸出信號而變化，於該第三時段時，該相位截斷偵測電路會設置該第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化，並且該第一儲存裝置耦接於該電流控制電路，並且設置於該發光二極體控制裝置的內部或外部。
12. 如請求項11的發光二極體控制裝置，其中於該第三時段時，該電流控制電路會依據該第一輸出信號、該第一儲存裝置所儲存的信號值、以及該第一參考信號值來產生該第二輸出信號。
13. 如請求項11或12的發光二極體控制裝置，另包含：一第一開關，耦接於該電流控制電路與該第一儲存裝置之間；其中當該相位截斷偵測電路將該第一開關設置為不導通時，該第一儲存裝置所儲存的信號值不會隨著該第一輸出信號而變化。
14. 如請求項8、9、11及12其中任一項的發光二極體控制裝置，其中該電流控制電路會依據該電流開關所通過的電流的平均值或累積值以產生該第一輸出信號。
15. 一種相位截斷式調光系統的控制方法，該相位截斷式調光系統包 含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，該控制方法包含：依據該電流開關所通過的電流而產生一第二輸出信號；依據該第二輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，以控制該電流開關的導通狀態；於該輸入信號未被截斷的一第一時段時，設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化；於該輸入信號被截斷的一第二時段時，設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第二輸出信號而變化；以及於該輸入信號未被截斷的一第三時段時，設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化。
16. 如請求項15的控制方法，另包含：比較該輸入信號與一第二參考信號值，以判斷該輸入信號是否被截斷。
17. 如請求項15的控制方法，另包含：於該第三時段時，依據該第二輸出信號、該第二儲存裝置所儲存的信號值、以及該周期性信號來產生該驅動信號。
18. 如請求項15的控制方法，另包含：將該電流開關所通過的電流轉換為一第一輸出信號，並且依據該第一輸出信號與一第一參考信號值而產生該第二輸出信號；於該第一時段時，設置一第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化；於該第二時段時，設置該第一儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第一輸出信號而變化；以及 於該第三時段時，設置該第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化。
19. 如請求項18的控制方法，另包含：於該第三時段時，設置該電流控制電路依據該第一輸出信號、該第一儲存裝置所儲存的信號值、以及該第一參考信號值來產生該第二輸出信號。
20. 如請求項15至19其中任一項的控制方法，另包含：依據該電流開關所通過的電流的平均值或累積值以產生該第一輸出信號。
21. 一種調光系統的控制方法，該相位截斷式調光系統包含一發光二極體及一電流開關，用以依據一相位截斷的輸入信號及該電流開關的導通狀態，而對該發光二極體供電，並且該電流開關所通過的電流會通過一電阻而產生一偵測電壓，該控制方法包含：依據該電流開關所通過的電流而產生一第二輸出信號；依據該第二輸出信號與一周期性信號而產生一驅動信號，以控制該電流開關的導通狀態；於該輸入信號未被截斷的一第一時段時，設置一第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化；於該輸入信號被截斷的一第二時段時，設置該第二儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第二輸出信號而變化；以及於該輸入信號被截斷的一第三時段時，設置該第二儲存裝置所儲存的信號值隨著該第二輸出信號而變化。
22. 如請求項21的控制方法，另包含：比較該輸入信號與一第三參考信號值，以判斷該輸入信號是否被截斷。
23. 如請求項21的控制方法，另包含：於該第三時段時，依據該第二輸出信號、該第二儲存裝置所儲存的信號值、以及該周期性信號來產生該驅動信號。
24. 如請求項21的控制方法，另包含：將該電流開關所通過的電流轉換為一第一輸出信號，並且依據該第一輸出信號與一第一參考信號值而產生該第二輸出信號；於該第一時段時，設置一第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化；於該第二時段時，設置該第一儲存裝置保持所儲存的信號值，而不會隨著該第一輸出信號而變化；以及於該第三時段時，設置該第一儲存裝置所儲存的信號值隨著該第一輸出信號而變化。
25. 如請求項24的控制方法，另包含：於該第三時段時，設置該電流控制電路依據該第一輸出信號、該第一儲存裝置所儲存的信號值、以及該第一參考信號值來產生該第二輸出信號。
26. 如請求項21至25其中任一項的控制方法，另包含：依據該電流開關所通過的電流的平均值或累積值以產生該第一輸出信號。