TWI473533B - 可調色溫之發光二極體燈具 - Google Patents

Description

可調色溫之發光二極體燈具

本發明是有關於一種發光二極體燈具，且特別是有關於應用三段切換開關，且具有可調色溫功能之發光二極體燈具。

螢光燈管可以透過螢光粉來改變燈絲所發出之光線的波長，現有的可調色溫之照明燈具多是利用兩種不同色溫的螢光燈管達到混光的目的。舉例而言，將兩種螢光燈管放在同一照明燈具內，其中一種螢光燈管的色溫為2600k(暖白光)，另一種螢光燈管的色溫為5600k(冷白光)。藉由操作切換開關，可以選擇欲發光的螢光燈管，當色溫不同的兩種螢光燈管同時發光時，便可以得到色溫介於2600k至5600k之間的光源。然而，由於螢光燈管本身的體積較大，此種可調色溫之照明燈具的體積難以縮減。除此之外，由於混光時兩種螢光燈管需同時開啟，故此時的照明亮度會是僅使用單一色溫之螢光燈管時的兩倍，容易造成使用者不適。

發光二極體具備了高耐久性、壽命長、體積輕巧、耗電量低等特性，是一極為理想的新世代照明光源。尤其在目前能源費用逐漸高漲的狀況下，發光二極體更為受到產業界的重視及利用，藉以取代以往耗電量較大的其他發光元件。

將發光二極體應用在照明燈具中，雖然可以減少照明 燈具之體積，但是如何進一步利用發光二極體做為燈源並設計成具有可調整色溫功能之燈具，便成為後續欲解決的課題。

本發明之目的在於提供一種可調色溫之發光二極體燈具，用以降低控制成本。

本發明之另一目的在於因應制式的三段切換開關來設計並達成具有可調色溫功能之發光二極體燈具。

依照本發明之一實施例，提出一種可調色溫之發光二極體燈具，包含一三段切換開關、一市電檢測電路、一AND邏輯電路、一振盪電路、一第一發光二極體陣列，以及一第二發光二極體陣列。三段切換開關用以選擇性地導通第一火線、第二火線，或第一火線與第二火線。市電檢測電路連接三段切換開關，以檢測第一火線與第二火線之導通狀態，當第一火線導通時，產生第一分壓訊號，當第二火線導通時，產生第二分壓訊號。AND邏輯電路連接市電檢測電路，當AND邏輯電路同時收到第一分壓訊號與第二分壓訊號時，發出工作訊號。振盪電路連接AND邏輯電路，當振盪電路因應工作訊號產生振盪訊號。第一發光二極體陣列在接收到第一分壓訊號或振盪訊號時作動。第二發光二極體陣列在接收到第二分壓訊號或振盪訊號時作動。當三段切換開關僅導通第一火線時，僅有第一發光二極體陣列作動，以發出具有第一色溫之光線。當三段切換開關僅導通第二火線時，僅有第二發光二極體陣列作動，以發出 具有第二色溫之光線。第一發光二極體陣列包含相連之第一開關與多個第一發光二極體，第二發光二極體陣列包含相連之第二開關與多個第二發光二極體，第一發光二極體之第一色溫與第二發光二極體之第二色溫不同。第一開關與市電檢測電路和振盪電路訊號連接，第二開關與市電檢測電路和振盪電路訊號連接。當三段切換開關導通第一火線與第二火線時，僅有振盪訊號傳送至第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列，第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列交錯地發光。可調色溫之發光二極體燈具更包含驅動電路，與AND邏輯電路與市電檢測電路連接，驅動電路包含驅動開關，驅動開關連接至接地端，當驅動電路接收工作訊號時，驅動開關導通使第一分壓訊號與第二分壓訊號接地。市電檢測電路包含整流電路、第一分壓電路與第二分壓電路。整流電路用以將交流電轉換為直流電。第一分壓電路連接該整流電路，以產生第一分壓訊號。第二分壓電路連接整流電路，以產生第二分壓訊號。

本發明之另一實施例提供一種可調色溫之發光二極體燈具，包含一三段燈座與一三段燈頭。三段燈座包含三段切換開關，三段切換開關用以選擇性地導通第一火線、第二火線，或第一火線與第二火線。三段燈頭連接三段燈座，包含第一發光二極體陣列、第二發光二極體陣列與控制晶片。控制晶片連接三段切換開關與第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列，以根據三段切換開關之模式，使第一發光二極體陣列發出具有第一色溫之光線、第二發光二極體陣列發出具有第二色溫之光線，或是第一發光二極體 陣列與第二發光二極體陣列交錯地發光，以發出色溫介於第一色溫與第二色溫之間的光線。第一發光二極體陣列包含多個第一發光二極體，第二發光二極體陣列包含多個第二發光二極體，第一發光二極體之色溫與第二發光二極體之色溫不同。

可調色溫之發光二極體燈具使用兩種不同色溫發光二極體作為光源，相較於使用螢光燈管作為光源，除了可以有效減少燈具的體積之外，更兼具環保省電之功效。此外，可調色溫之發光二極體燈具利用三段切換開關控制第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列的動作模式，並在進行混光時，使得第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列輪流導通而不會同時作動，藉以解決亮度不勻的問題。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

本發明之可調色溫之發光二極體燈具利用兩種色溫不同的發光二極體進行混光，以達到改變色溫之目的。為了降低控制成本，本發明之可調色溫之發光二極體燈具直接利用三段切換開關(3-way switch)作為燈具的控制元件，並配合簡易的電路，即可達到提供三種不同色溫之光線的目的。

參照第1圖，其繪示本發明之可調色溫之發光二極體 燈具於一實施例中的外觀分解圖。可調色溫之發光二極體燈具100包含有三段燈座110以及三段燈頭120。三段燈頭120內具有兩種不同色溫的發光二極體陣列(圖中未繪示)。三段燈座110連接市電電源以及三段燈頭120，其上具有三段切換開關115。市電電源包含有地線與第一火線與第二火線，三段燈頭120具有外露之地線接點122、第一火線接點124與第二火線接點126，三段燈座110內同樣具有接點分別與地線接點122、第一火線接點124以及第二火線接點126連接。

三段切換開關115具有四種操作模式，藉由操作三段切換開關115改變導通的線路，進而開啟對應之發光二極體陣列。三段切換開關115之不同的操作模式及三段燈頭120對應該些不同操作模式之發光狀態請參見第2A圖至第2D圖。

第2A圖所繪示為初始操作模式時三段切換開關的開關電路示意圖。當第1圖中之三段切換開關115切到初始操作模式時，第一火線150與第二火線160均為斷路。也就是說，沒有電流會進入三段燈頭120中的第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140，此時的三段燈頭120不會發光。換言之，當三段切換開關115被切換到初始操作模式時，即關閉本發明之可調色溫之發光二極體燈具100。

第2B圖所繪示為第一操作模式時三段切換開關的開關電路示意圖。當第1圖中之三段切換開關115被切換到第一操作模式時，僅有第一火線150形成通路，第二火線 160為斷路。也就是說，電流從第一火線150流向第一發光二極體陣列130與地線170形成迴路，使第一發光二極體陣列130發光，第二火線160上沒有電流通過，第二發光二極體陣列140不會發光。換言之，當三段切換開關115切換到第一操作模式時，可調色溫之發光二極體燈具100所發出之光線的色溫即為第一發光二極體陣列130的第一色溫。

第2C圖所繪示為第二操作模式時三段切換開關的開關電路示意圖。當第1圖中之三段切換開關115切到第二操作模式時，僅有第二火線160形成通路，第一火線150為斷路。也就是說，電流從第二火線160流向第二發光二極體陣列140與地線170形成迴路，使第二發光二極體陣列140發光，第一火線150上沒有電流通過，第一發光二極體陣列130不會發光。換言之，當三段切換開關115被切換到第二操作模式時，可調色溫之發光二極體燈具100所發出之光線的色溫即為第二發光二極體陣列140的第二色溫。第二色溫不同於第一色溫，舉例來說，第一色溫可以為白光，第二色溫可以為黃光。

第2D圖所繪示為第三操作模式時三段切換開關的開關電路示意圖。當第1圖中之三段切換開關115切到第三操作模式時，第一火線150與第二火線160均形成通路，電流從第一火線150流向第一發光二極體陣列130與地線170形成迴路，使第一發光二極體陣列130發光，同時，電流從第二火線160流向第二發光二極體陣列140與地線170形成迴路，使第二發光二極體陣列140發光。換言之， 當三段切換開關115被切換到第三操作模式時，可調色溫之發光二極體燈具100所發出之光線的第三色溫相當於第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140所發出之光線混光後的色溫，即第三色溫介於第一色溫與第二色溫之間。

換言之，三段切換開關115用以選擇性地導通第一火線150、第二火線160，或是第一火線150與第二火線160。當三段切換開關115位於第一操作模式時，僅有第一火線150被導通，當三段切換開關115位於第二操作模式時，僅有第二火線160被導通，而當三段切換開關115位於第三操作模式時，第一火線150與第二火線160均被導通。

再者，本發明之可調色溫之發光二極體燈具100中更包含有控制電路190，控制電路190連接第一火線150、第二火線160、第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140，以根據第一火線150與第二火線160的導通狀態控制第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140發光，以避免第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140同時發光而造成亮度過亮。

參照第3圖，其繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具一實施例中之發光陣列的電路圖。發光陣列包含有第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140。第一發光二極體陣列130包含有多個第一發光二極體132以及與其相連之一第一開關134。第二發光二極體陣列140包含有多個第二發光二極體142以及與其相連之一第二開關144。第一發光二極體132之色溫與第二發光二極體142之 色溫不同，舉例來說，第一發光二極體132可以為白光發光二極體，其所發出之光線的色溫為第一色溫。第二發光二極體142可以為黃光發光二極體，其所發出之光線的色溫為第二色溫，第二色溫不同於第一色溫。第一發光二極體132與第二發光二極體142所發出之光線經過混光之後，便可以得到色溫介於第一色溫與第二色溫之間之第三色溫的自然光。

第一發光二極體132與第二發光二極體142較佳地為交錯地排列。第一開關134用以控制第一發光二極體132是否導通。第二開關144用以控制第二發光二極體142是否導通。第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140更與電源供應電路180連接。電源供應電路180同樣連接至市電。電源供應電路180為定電流之電源供應電路。電源供應電路180可以為隔離式電源供應器(flyback converter)，如第4A圖所示。或是，電源供應電路180可以為非隔離式電源供應器(buck converter)，如第4B圖所示。

參照第5圖，其繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具於一實施例中之市電檢測電路的電路示意圖。市電檢測電路200包含有整流電路210、第一分壓電路220與第二分壓電路230。第一火線150、第二火線160與地線170連接至整流電路210，以將交流電轉換為直流電。整流電路210可以為三段橋式整流器。市電檢測電路200中的第一分壓電路220與第二分壓電路230，可以根據如前所述之初始操作模式到第三操作模式等不同的操作模式，產生 不同的電壓訊號組合控制第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140開啟或是關閉。

具體而言，當初始操作模式時，第一火線150與第二火線160處於斷路狀態。當第一操作模式時，電流從第一火線150流到整流電路210後，接著透過第一分壓電路220產生第一分壓訊號，導通第一開關134使得第一發光二極體陣列130動作。當第二操作模式時，電流從第二火線160流到整流電路210後，接著透過第二分壓電路230產生第二分壓訊號，導通第二開關144使得第二發光二極體陣列140動作。當第三操作模式時，電流從第一火線150與第二火線160流到整流電路210後，經由第一分壓電路220與第二分壓電路230各自產生第一與第二分壓訊號，分別導通第一開關134與第二開關144而讓第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140動作。

本發明之可調色溫之發光二極體燈具的第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140在第一操作模式到第三操作模式的工作週期較佳地如第6圖所示。當位於第一操作模式時，僅有第一發光二極體陣列130發光，此時第一發光二極體陣列130所發出之光線的色溫為第一色溫。當位於第二操作模式時，僅有第二發光二極體陣列140發光，此時第二發光二極體陣列140所發出之光線的色溫為第二色溫。當位於第三操作模式時，第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140均會發光以進行混光，此時所得到之混光後光線的第三色溫會介於第一色溫與第二色溫之間。亦即，第一發光二極體陣列130與第二發光 二極體陣列140較佳地為交錯地發光不會同時導通，只要工作頻率在200Hz以上，便不會產生閃爍的不適感。於本發明中，此種交錯的工作週期可以透過振盪電路產生，其工作訊號可以透過AND邏輯電路取得。

參照第7A圖至第7C圖，其分別繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具一實施例於不同操作模式的電路圖。三段切換開關115為用以選擇操作模式。市電檢測電路200與三段切換開關115連接，市電檢測電路200包含有整流電路210、第一分壓電路220與第二分壓電路230，整流電路210為將交流電轉換為直流電，第一分壓電路220為用以產生作動第一發光二極體陣列130的第一分壓訊號，第二分壓電路230為用以產生作動第二發光二極體陣列140的第二分壓訊號。

參見第7A圖，當三段切換開關115位於第一操作模式時，經由第一分壓電路220產生第一分壓訊號，第一分壓訊號直接傳送至第一發光二極體陣列130，導通第一開關134，使得第一發光二極體132發光。此時第一發光二極體132所發出具有第一色溫之光線。

參見第7B圖，當三段切換開關115位於第二操作模式時，經由第二分壓電路230產生第二分壓訊號，第二分壓訊號直接傳送至第二發光二極體陣列140，導通第二開關144，使得第二發光二極體142發光。此時第二發光二極體142發出具有第二色溫之光線，第二色溫不同於第一色溫。

參見第7C圖，如前所述，當三段切換開關115位於第三操作模式時，若是第一分壓訊號與第二分壓訊號直接進 入第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140，則會使得第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140同時發光導致亮度過亮。因此，可調色溫之發光二極體燈具100中更包含有AND邏輯電路300、振盪電路310以及驅動電路320，使得在第三操作模式時，第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140交錯地發光。

具體而言，當第一分壓訊號與第二分壓訊號同時產生時，AND邏輯電路300會作動，產生一個驅動訊號302至驅動電路320，導通驅動電路320中之驅動開關322，將第一分壓訊號與第二分壓訊號接地，使第一分壓訊號與第二分壓訊號不會直接傳送至第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140。再者，AND邏輯電路300作動後，係發出工作訊號304至振盪電路310，使得振盪電路310因應該工作訊號301產生振盪訊號至第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140，以控制第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140的工作週期為交錯地發光。如此一來，當第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140進行混光，以得到色溫介於第一色溫與第二色溫之間之第三色溫的自然光時，可調色溫之發光二極體燈具100的亮度不會有明顯變化。

參照第8A圖與第8B圖，其分別繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具之不同實施例的方塊圖。第8A圖使用非隔離式電源供應電路180，第8B圖則使用隔離式電源供應電路180’搭配隔離元件182。當三段切換開關115位於第一操作模式或第二操作模式時，驅動電路320不會作 動，第一分壓訊號與第二分壓訊號可以直接進入第一發光二極體陣列130或第二發光二極體陣列140以導通第一開關134或第二開關144。當三段切換開關位於第三操作模式時，AND邏輯電路300與振盪電路310動作，產生振蕩訊號至第一開關134與第二開關144，使第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140的工作週期為交錯地發光。各個電路詳細的工作原理已經詳細敘述如前。

參照第9圖，其繪示應用隔離式電源供應器的可調色溫之發光二極體燈具一實施例的電路圖。電源供應電路180為隔離式電源供應器，以提供穩定的電流至第一發光二極體陣列130與第二發光陣列140。電源供應電路180的輸入端包含有a端點與b端點，其分別連接至整流電路210中之a端點與b端點。電流供應器180的輸出端包含有c端點與d端點，其分別連接至第一發光二極體陣列130與第二發光二極體陣列140兩端的c端點與d端點。

當然，前述之市電檢測電路、AND邏輯電路、振蕩電路與驅動電路等亦可以整合於專用積體電路(Application-specific integrated circuit)中，使用控制晶片連接三段切換開關與第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列，如第10圖所示。控制晶片500可以根據三段切換開關之模式(如僅導通第一火線、僅導通第二火線，或是同時導通第一火線和第二火線)，發出對應的訊號作動第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列。控制晶片500可以設置於三段燈頭之中，控制晶片500中具有邏輯電路單元510與兩控制開關520、530。其中第一腳位501為連接 至地線，第二腳位502為連接至第一火線，第三腳位503為連接至第二火線，第四腳位504為連接至電壓源，第五腳位505與第六腳位506分別與第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列連接。若是有大功率的照明需求，則兩控制開關520、530亦可以移到控制晶片500外，控制晶片500中的控制電路維持不變。

由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下列優點。可調色溫之發光二極體燈具使用兩種不同色溫發光二極體作為光源，相較於使用螢光燈管作為光源，除了可以有效減少燈具的體積之外，更兼具環保省電之功效。此外，可調色溫之發光二極體燈具利用三段切換開關控制第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列的動作模式，並在進行混光時，使得第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列輪流導通而不會同時作動，藉以解決亮度不勻的問題。

雖然本發明已以一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‧‧‧可調色溫之發光二極體燈具

110‧‧‧三段燈座

115‧‧‧三段切換開關

120‧‧‧三段燈頭

122‧‧‧地線接點

124‧‧‧第一火線接點

126‧‧‧第二火線接點

130‧‧‧第一發光二極體陣列

132‧‧‧第一發光二極體

134‧‧‧第一開關

140‧‧‧第二發光二極體陣列

142‧‧‧第二發光二極體

144‧‧‧第二開關

150‧‧‧第一火線

160‧‧‧第二火線

170‧‧‧地線

180、180’‧‧‧電源供應電路

182‧‧‧隔離元件

190‧‧‧控制電路

200‧‧‧市電檢測電路

210‧‧‧整流電路

220‧‧‧第一分壓電路

230‧‧‧第二分壓電路

300‧‧‧AND邏輯電路

302‧‧‧驅動訊號

304‧‧‧工作訊號

310‧‧‧振盪電路

320‧‧‧驅動電路

322‧‧‧驅動開關

500‧‧‧控制晶片

510‧‧‧邏輯電路單元

520、530‧‧‧控制開關

501‧‧‧第一腳位

502‧‧‧第二腳位

503‧‧‧第三腳位

504‧‧‧第四腳位

505‧‧‧第五腳位

506‧‧‧第六腳位

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具一實 施例的外觀分解圖。

第2A圖至第2D圖繪示可調色溫之發光二極體燈具一實施例中三段切換開關不同的操作模式及三段燈頭對應該些不同操作模式之發光狀態。

第3圖繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具一實施例中之發光陣列的電路圖。

第4A圖與第4B圖分別繪示應用於本發明之電源供應電路不同實施例的電路圖。

第5圖繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具於一實施例中之市電檢測電路的電路示意圖。

第6圖繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具的第一發光二極體陣列與第二發光二極體陣列在第一操作模式到第三操作模式的工作週期。

第7A圖至第7C圖分別繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具一實施例於不同操作模式的電路圖。

第8A圖與第8B圖分別繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具之不同實施例的方塊圖。

第9圖繪示應用隔離式電源供應器的可調色溫之發光二極體燈具一實施例的電路圖。

第10圖繪示本發明之可調色溫之發光二極體燈具再一實施例的示意圖。

115‧‧‧三段切換開關

132‧‧‧第一發光二極體

134‧‧‧第一開關

142‧‧‧第二發光二極體

144‧‧‧第二開關

180‧‧‧電源供應電路

200‧‧‧市電檢測電路

300‧‧‧AND邏輯電路

310‧‧‧振盪電路

320‧‧‧驅動電路

Claims (8)

1. 一種可調色溫之發光二極體燈具，包含：一三段切換開關，以選擇性地導通一第一火線、一第二火線，或該第一火線與該第二火線；一市電檢測電路，連接該三段切換開關，以檢測該第一火線與該第二火線之導通狀態，當該第一火線導通時，產生一第一分壓訊號，當該第二火線導通時，產生一第二分壓訊號；一AND邏輯電路，連接該市電檢測電路，當該AND邏輯電路同時收到該第一分壓訊號與該第二分壓訊號時，產生一工作訊號；一振盪電路，連接該AND邏輯電路，且因應該工作訊號，產生一振盪訊號；一第一發光二極體陣列，於接收到該第一分壓訊號或該振盪訊號時作動，以發出具有一第一色溫之光線；以及一第二發光二極體陣列，於接收到該第二分壓訊號或該振盪訊號時作動，以發出具有一第二色溫之光線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可調色溫之發光二極體燈具，其中當該三段切換開關僅導通該第一火線時，僅有該第一發光二極體陣列作動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可調色溫之發光二極 體燈具，其中當該三段切換開關僅導通該第二火線時，僅有該第二發光二極體陣列作動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可調色溫之發光二極體燈具，其中該第一發光二極體陣列包含相連之一第一開關與複數個第一發光二極體，該第二發光二極體陣列包含相連之一第二開關與複數個第二發光二極體，其中，該些第一發光二極體之該第一色溫與該些第二發光二極體之該第二色溫不同。
5. 如申請專利範圍第4項所述之可調色溫之發光二極體燈具，其中該第一開關訊號連接該市電檢測電路與該振盪電路，且該第二開關訊號連接該市電檢測電路與該振盪電路連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可調色溫之發光二極體燈具，其中當該三段切換開關導通該第一火線與該第二火線時，僅有該振盪訊號傳送至該第一發光二極體陣列與該第二發光二極體陣列，並使該第一發光二極體陣列與該第二發光二極體陣列交錯地發光。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可調色溫之發光二極體燈具，更包含一驅動電路，連接該AND邏輯電路與該市電檢測電路，該驅動電路包含一驅動開關，該驅動開關連接至一接地端，當該驅動電路接收該工作訊號時，該驅動 開關導通使該第一分壓訊號與該第二分壓訊號接地。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可調色溫之發光二極體燈具，其中該市電檢測電路包含：一整流電路，以將一交流電轉換為一直流電；一第一分壓電路，連接該整流電路，以產生該第一分壓訊號；以及一第二分壓電路，連接該整流電路，以產生該第二分壓訊號。