TWI478629B - 照明裝置、照明系統以及燈具 - Google Patents

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Lizhi Xu
Weiqiang Zhang
Jianping Ying
Ching Ho Chou
Hsiang Chen Wu
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Description

照明裝置、照明系統以及燈具
本發明係關於半導體照明領域，特別是關於一種照明裝置、照明系統以及燈具。
近年來由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)之製造技術的突破，使得發光二極體發光亮度及發光效率大幅提升，進而逐漸取代傳統的燈管而成為新的照明元件，廣泛地應用於例如家用照明裝置、汽車照明裝置、手持照明裝置、液晶面板背光源、交通號誌指示燈、指示看板等照明應用。為了增加發光二極體使用時的亮度，通常會將複數個發光二極體彼此串接而形成一發光二極體串聯組件。
發光二極體為直流型負載，而將多個發光二極體串聯組件進一步並聯使用的電子裝置中，由於每個發光二極體的特性及阻抗不同，導致流經每個發光二極體串聯組件的電流都不盡相同，如此一來，將使得該電子裝置的發光亮度不均勻，也會使得個別發光二極體的使用壽命大幅減少，進而使得整個電子裝置受到損害。
為了解決發光二極體串聯組件電流不均勻的問題，目前有多種電流平衡技術來改善此一缺陷，其中一種現有技術係採用各自獨立的電能單元來分別驅動每個發光二極體串聯組件。然而使用各自獨立的電能單元將會導致電路的線路複雜以及生產成本的提高，且會因為多個電能單元之間具有容許誤差(tolerance)而導致均流效果不佳。
而另一種現有技術則是利用多個共模扼流線圈(common choke)來平衡流過每個發光二極體串聯組件的電流，然而利用 多個共模扼流線圈將導致電路中的磁性元件數目增加，使得生產成本提高以及裝置體積變大。此外，共模扼流線圈還會產生激磁電流，因此均流效果不佳。
本發明所要解決的技術問題是，提供一種照明裝置、照明系統以及燈具，所提供的照明裝置能夠解決發光二極體組件電流不均勻的問題，所提供的照明系統能夠進一步實現對發光二極體組件電流的調節。
為了解決上述問題，本發明提供了一種照明裝置，包括一發光二極體陣列以及一交流電流源，所述發光二極體陣列包括一第一發光二極體組件、一第二發光二極體組件、一第三發光二極體組件、一第一均流單元以及一第二均流單元，所述交流電流源用以供電給所述發光二極體陣列，所述交流電流源之一第一輸出端電性連接至所述第一均流單元之一第一端和所述第三發光二極體組件之一正極，所述第一均流單元之一第二端電性連接至所述第一發光二極體組件之一正極和所述第二發光二極體組件之一負極，用以對所述第一發光二極體組件和所述第二發光二極體組件進行均流，所述第一發光二極體組件之一負極電性連接至所述交流電流源之一第二輸出端，所述第二均流單元之一第一端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸出端，所述第二均流單元之一第二端電性連接至所述第二發光二極體組件之一正極和所述第三發光二極體組件之一負極，用以對所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件進行均流。
在本發明一實施例中，所述第一均流單元和所述第二均流單元為電容。
在本發明一實施例中，所述交流電流源包括一開關電路、一諧振電容和一諧振電感，所述開關電路之一第一輸出端電性連接至所述諧振電容之一第一端，所述諧振電容之一第二端電性連接至所述諧振電感之一第一端，所述諧振電感之一第二端電性連接至所述交流電源之所述第一輸出端，所述開關電路之一第二輸出端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸出端。
在本發明一實施例中，所述照明裝置進一步包括一隔離變壓器，所述隔離變壓器之一第一輸入端電性連接至所述諧振電感之所述第二端，所述隔離變壓器之一第二輸入端電性連接至所述開關電路之所述第二輸出端，所述隔離變壓器之一第一輸出端以及一第二輸出端分別對應作為所述交流電流源之所述第一輸出端及所述第二輸出端。
在本發明一實施例中，所述交流電流源進一步包括一激磁電感，所述激磁電感之一第一端電性連接至所述諧振電感之所述第二端，所述激磁電感之一第二端電性連接至所述開關電路之所述第二輸出端。
在本發明一實施例中，所述發光二極體陣列之所述第一均流單元及所述第一發光二極體組件進一步組成一第一標準件，所述第二均流單元及所述第二發光二極體組件進一步組成一第二標準件，所述第一標準件和所述第二標準件具有相同的內部連接結構和外部端子。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護模組，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護模組，所述第一過壓保護模組與所述第一發光二極體組件並聯，所述第二過壓保護模組與所述第二發光二極體組件並聯，所述第一過壓保護模組與所述第二過壓保護模組分別用以防止所 述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件兩端的電壓超過一設定值。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括與所述第一發光二極體組件同向串聯之一第一整流二極體，所述第二標準件進一步包括與所述第二發光二極體組件同向串聯之一第二整流二極體。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括與所述第一發光二極體組件並聯之一第一濾波電容，所述第二標準件進一步包括與所述第二發光二極體組件並聯之一第二濾波電容。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護二極體，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護二極體，所述第一過壓保護二極體與所述第一發光二極體組件同向串聯，所述第二過壓保護二極體與所述第二發光二極體組件同向串聯，所述第一過壓保護二極體與所述第二過壓保護二極體分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件任意兩端電壓超過另一設定值。
本發明進一步提供了一種照明系統，包括一照明裝置以及一調光模組，所述照明裝置進一步包括一發光二極體陣列、一交流電流源以及一輸出功率控制模組；所述交流電流源電性連接至所述發光二極體陣列，用以供電給所述發光二極體陣列，所述輸出功率控制模組電性連接至所述發光二極體陣列及所述交流電流源，所述發光二極體陣列用以提供所述發光二極體陣列的內部電流資訊給所述輸出功率控制模組，所述發光二極體陣列、所述交流電流源及所述輸出功率控制模組形成一閉環控制迴路，用以對所述交流電流源的輸出功率實施閉環控制， 所述調光模組電性連接至所述閉環控制迴路，用以調節所述發光二極體陣列的照明亮度。
在本發明一實施例中，所述發光二極體陣列包括一第一發光二極體組件、一第二發光二極體組件、一第三發光二極體組件、一第一均流單元以及一第二均流單元，所述交流電流源之一第一輸出端電性連接至所述第一均流單元之一第一端和所述第三發光二極體組件之一正極，所述第一均流單元之一第二端電性連接至所述第一發光二極體組件之一正極和所述第二發光二極體組件之一負極，用以對所述第一發光二極體組件和所述第二發光二極體組件進行均流，所述第一發光二極體組件之一負極電性連接至所述交流電流源之一第二輸出端，所述第二均流單元之一第一端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸出端，所述第二均流單元之一第二端電性連接至所述第二發光二極體組件之一正極和所述第三發光二極體組件之一負極，用以對所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件進行均流。
在本發明一實施例中，所述輸出功率控制模組包括一電流比較器、一比例積分調節器以及一開關電路驅動器，所述電流比較器之一第一輸入端電性連接至所述發光二極體陣列，用以獲得流過所述發光二極體陣列的電流，所述電流比較器之一第二輸入端電性連接至所述調光模組以獲得一參考電流，所述比例積分調節器之一輸入端電性連接至所述電流比較器之一輸出端，所述比例積分調節器之一輸出端電性連接至所述開關電路驅動器之一輸入端，用以根據所述電流比較器之一輸出值調節所述開關電路驅動器之一輸出頻率，所述開關電路驅動器之一輸出端電性連接至所述交流電流源，用以調節所述交流電流 源之一輸出功率。
在本發明一實施例中，所述發光二極體陣列進一步包括與所述第一發光二極體組件、所述第二發光二極體組件及所述第三發光二極體組件之其中一者串聯之一採樣電阻，所述電流比較器藉由獲得所述採樣電阻兩端的電壓值來獲得流過所述發光二極體陣列的電流。
在本發明一實施例中，所述發光二極體陣列進一步包括與所述第一發光二極體組件、所述第二發光二極體組件與所述第三發光二極體組件之其中一者串聯之一採樣電感，所述電流比較器透過設置與所述採樣電感耦合之一耦合電感來獲得流過所述發光二極體陣列的電流。
在本發明一實施例中，所述輸出功率控制模組包括一比例積分調節器以及一開關電路驅動器，所述比例積分調節器之一輸入端電性連接至所述發光二極體陣列，所述比例積分調節器之一輸出端電性連接至所述開關電路驅動器之一輸入端，所述開關電路驅動器之一輸出端電性連接至所述交流電流源，用以調節交流電流源之一輸出功率，所述調光模組之一輸出端電性連接至所述開關電路驅動器，直接調節所述開關電路驅動器之一輸出頻率，進而調節所述交流電流源之所述輸出功率和所述發光二極體陣列的照明亮度。
在本發明一實施例中，所述發光二極體陣列進一步包括一可控開關，所述可控開關與所述第一發光二極體組件、所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件之其中一者並聯，所述調光模組電性連接至所述可控開關，用以控制所述可控開關的導通與不導通，從而控制與所述可控開關電性連接的發光二極體組件的工作狀態，進而調節所述發光二極體陣列的 照明亮度。
本發明進一步提供了一種燈具，具有一發光燈板以及一驅動板，所述發光燈板與所述驅動板係透過佈線電性連接，所述發光燈板配設有一發光二極體陣列，所述驅動板配設有一交流電流源，所述發光二極體陣列包括一第一發光二極體組件、一第二發光二極體組件、一第三發光二極體組件、一第一均流單元以及一第二均流單元。
在本發明一實施例中，所述發光二極體陣列之所述第一均流單元和所述第一發光二極體組件進一步組成一第一標準件，所述第二均流單元和所述第二發光二極體組件進一步組成一第二標準件，所述第一標準件和所述第二標準件具有相同的內部連接結構和外部端子。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護模組，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護模組，所述第一過壓保護模組與所述第一發光二極體組件並聯，所述第二過壓保護模組與所述第二發光二極體組件並聯，所述第一過壓保護模組與所述第二過壓保護模組分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件兩端電壓超過一設定值。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括與所述第一發光二極體組件同向串聯之一第一整流二極體，所述第二標準件進一步包括與所述第二發光二極體組件同向串聯之一第二整流二極體。
在本發明一實施例中，所述第一標準件中進一步包括與所述第一發光二極體組件並聯之一第一濾波電容，所述第二標準件中進一步包括與所述第二發光二極體組件並聯之一第二濾 波電容。
在本發明一實施例中，所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護二極體，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護二極體，所述第一過壓保護二極體與所述第一發光二極體組件同向串聯，所述第二過壓保護二極體與所述第二發光二極體組件同向串聯，所述第一過壓保護二極體與所述第二過壓保護二極體分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件任意兩端電壓超過另一設定值。
在本發明一實施例中，所述驅動板進一步配設有一調光模組以及一輸出功率控制模組，所述交流電流源電性連接至所述發光二極體陣列，用以供電給所述發光二極體陣列，所述輸出功率控制模組電性連接至所述發光二極體陣列及所述交流電流源，所述發光二極體陣列用以提供所述發光二極體陣列的內部電流資訊給所述輸出功率控制模組，所述發光二極體陣列、所述交流電流源及所述輸出功率控制模組形成一閉環控制迴路，用以對所述交流電流源的輸出功率實施閉環控制，所述調光模組電性連接至所述閉環控制迴路，用以調節所述發光二極體陣列的照明亮度。
本發明的優點在於所提供的照明裝置透過設置均流單元，利用電容的安秒平衡原理，實現多路發光二極體組件電流的均勻，解決了發光二極體組件電流不均勻的問題；在所提供的照明系統中透過設置一調光模組並電性連接至照明裝置的閉環控制迴路中，達到調節發光二極體陣列的照明亮度的目的。
下面結合附圖對本發明提供的照明裝置以及照明系統具 體實施方式做詳細說明。
第1A圖係繪示根據本發明第一實施例之照明裝置的示意圖，所述照明裝置包括一發光二極體陣列100以及一交流電流源110，所述發光二極體陣列100包括一第一發光二極體組件1001、一第二發光二極體組件1002、一第三發光二極體組件1003、一第一均流單元1011以及一第二均流單元1012，所述交流電流源110用以供電給所述發光二極體陣列。
所述交流電流源110的第一輸出端電性連接至所述第一均流單元1011的第一端和所述第三發光二極體組件1003的正極；所述第一均流單元1011的第二端電性連接至所述第一發光二極體組件1001的正極和所述第二發光二極體組件1002的負極，用以對所述第一發光二極體組件1001和所述第二發光二極體組件1002進行均流；所述第一發光二極體組件1001的負極電性連接至所述交流電流源110的第二輸出端；所述第二均流單元1012的第一端電性連接至所述交流電流源110的第二輸出端；所述第二均流單元1012的第二端電性連接至所述第二發光二極體組件1002的正極和所述第三發光二極體組件1003的負極，用以對所述第二發光二極體組件1002和所述第三發光二極體組件1003進行均流。
本實施例中，所述第一均流單元1011以及所述第二均流單元1012分別為一電容器。所述交流電流源110經過所述第一均流單元1011以及所述第二均流單元1012向所述第一發光二極體組件1001、所述第二發光二極體組件1002和所述第三發光二極體組件1003供電，由電容的安秒平衡原理可知，在穩態工作下，電容兩端的正安秒值等於負安秒值，即電容之安秒積分的代數和為零，亦即流經電容之電流的代數和為零。於第1A 圖實施例所示的電路中，所述第一發光二極體組件1001和所述第二發光二極體組件1002均電性連接至所述第一均流單元1011，且所述第一發光二極體組件1001和所述第二發光二極體組件1002的極性相反，故流過兩者的平均電流必然是相等的；類似地，流過所述第二發光二極體組件1002和所述第三發光二極體組件1003的平均電流也必然是相等的。依此類推，如果第1A圖所示之電路繼續以“每兩個相鄰的發光二極體組件極性相反且電性連接至一均流單元”的方式設置更多的發光二極體組件，流過該兩個相鄰的發光二極體組件的平均電流也必然是相等的。
所述交流電流源110包括一開關電路1101、一諧振電容Cs和一諧振電感Lr；所述開關電路1101的輸入端電性連接至一直流電壓源；所述開關電路1101的第一輸出端電性連接至所述諧振電容Cs的第一端，所述諧振電容Cs的第二端電性連接至所述諧振電感Lr的第一端，所述諧振電感Lr的第二端電性連接至一交流電源的第一輸出端；所述開關電路1101的第二輸出端電性連接至所述交流電流源110的第二輸出端。本實施例之開關電路1101為半橋逆變電路，於其他實施例中，所述開關電路1101可以為全橋逆變電路或者其他具有逆變作用的電路。所述開關電路1101將輸入的直流電壓轉換為方波電壓信號，所述方波電壓信號流入所述諧振電容Cs、所述諧振電感Lr以及三組發光二極體組件(即1001、1002、1003)所組成的電路網路。從電路拓樸上來看，所述諧振電容Cs和所述諧振電感Lr串聯組成串聯諧振電路，因此所述交流電流源110可以看作是一串聯諧振轉換器。
上述交流電流源110中，由於所述諧振電感Lr的存在，所 以其輸出電流不會突變，因為電感的電流必須是連續變化的。故相對於其他類型的電源而言，所述交流電流源110不會產生電流突變，因此流過發光二極體組件(即1001、1002、1003)的電流較為平緩，從而使流過發光二極體組件(即1001、1002、1003)的有效電流趨近於平均電流，延長發光二極體組件(即1001、1002、1003)之發光二極體的壽命。
所述交流電流源110進一步包括一激磁電感Lm，所述激磁電感Lm的第一端電性連接至所述諧振電感Lr的第二端，所述激磁電感Lm的第二端電性連接至所述開關電路1101的第二輸出端。所述激磁電感Lm的作用在於將一直流電流分量疊加至所述交流電流源110的輸出信號。本實施例中，所述第一發光二極體組件1001和所述第三發光二極體組件1003的設置方向是相同的，而所述第二發光二極體組件1002與上述兩組件的設置方向是不同的。所述第一發光二極體組件1001、所述第二發光二極體組件1002及所述第三發光二極體組件1003係為正反交錯的設置方式，當正向設置的發光二極體組件與反向設置的發光二極體組件的數量不同時，負載在一個週期內所需的正向電流和反向電流的積分值是不對稱的，故需要激磁電感Lr來提供一直流分量以滿足對稱性破缺的要求。
第1B圖係繪示根據本發明第二實施例之照明裝置的示意圖，與第一實施例相比，本實施例之交流電流源110’進一步包括一隔離變壓器Tr；所述隔離變壓器Tr的第一輸入端電性連接至所述諧振電感Lr的第二端，所述隔離變壓器Tr的第二輸入端電性連接至所述開關電路1101的第二輸出端；所述隔離變壓器Tr的第一輸出端和第二輸出端分別對應作為所述交流電流源110的第一輸出端和第二輸出端。
與第一實施例之另一不同處在於本實施例之發光二極體陣列100’進一步包括一第四發光二極體組件1004以及一第三均流單元1013，該兩個新增元件的連接方式係符合第1A圖的連接原則，具體連接方式如第1B圖所示。由於新增所述第四發光二極體組件1004，負載在一個週期內所需的正向電流和反向電流的積分值是對稱的，故無需額外的直流分量而不用設置第1A圖之激磁電感Lm。
實際應用第1A圖或第1B圖所示的結構時，所述發光二極體陣列100或所述發光二極體陣列100’可以製成一發光燈板，而所述交流電流源110或所述交流電流源110’可以製成一驅動板，兩者可以分開製造和出售。從第1A圖和第1B圖中可輕易看出，發光燈板和驅動板皆只有兩個外接端子，便於製造和組裝。
第1C圖係繪示第1B圖之發光二極體陣列100’被分割成複數個標準件之示意圖。在製成發光燈板的發光二極體陣列100’中，所述第一均流單元1011和所述第一發光二極體組件1001可以進一步組成第一標準件S1，所述第二均流單元1012和所述第二發光二極體組件1002可以進一步組成第二標準件S2，所述第三均流單元1013和所述第三發光二極體組件1003可以進一步組成第三標準件S3。第1C圖中的第一標準件S1、第二標準件S2和第三標準件S3實質上具有相同的內部連接結構和外部端子，僅是畫法不同而已。此外，各標準件(即S1、S2、S3)都有三個端子，因此如第1A圖和第1B圖的排列方式可以重複連接這些標準件，最後採用所述第四發光二極體組件1004作為末端即可，因此能有利於發光二極體陣列100’的製造。在製造過程中，可以生產出複數個如第1C圖所示的標準件(即 S1、S2、S3)，再根據不同客戶的要求組合成不同數量的二極體陣列，以標準化的生產滿足了不同客戶的需求，降低了生產成本。
接下來結合附圖提供本發明之照明系統的第一實施例。
第2A圖係繪示根據本發明第一實施例之照明系統的方塊圖，所述照明系統包括一直流電壓源200、一照明裝置10以及一調光模組210，所述照明裝置10進一步包括一發光二極體陣列100、一交流電流源110以及一輸出功率控制模組220；所述直流電壓源200電性連接至所述照明裝置10之交流電流源110，用以供電給所述交流電流源110；所述交流電流源110電性連接至所述發光二極體陣列100，用以供電給所述發光二極體陣列100；所述發光二極體陣列100與所述輸出功率控制模組220電性連接，用以提供發光二極體陣列100的內部電流資訊給所述輸出功率控制模組220；所述輸出功率控制模組220進一步電性連接至所述交流電流源110，形成一閉環控制迴路，用以對所述交流電流源110的輸出功率實施閉環控制；所述調光模組210電性連接至所述閉環控制迴路，用以調節發光二極體陣列100的照明亮度。
第2B圖係繪示第2A圖之照明系統的電路圖。所述照明裝置之發光二極體陣列100和交流電流源110的電路結構請參考第1A圖所述，此處不再重複敍述。所述輸出功率控制模組220包括一電流比較器221、一比例積分調節器222以及一開關電路驅動器223；所述電流比較器221的一輸入端藉由與第一發光二極體組件1001串聯的採樣電阻Rs獲得所述發光二極體陣列100的電流值(從上述可知所述發光二極體陣列100中所有發光二極體組件的電流值是相等的)，所述電流比較器221的另一 輸入端從所述調光模組210中獲得一參考電流值，所述電流比較器221的輸出端電性連接至所述比例積分調節器222的輸入端；所述比例積分調節器222的輸出端電性連接至所述開關電路驅動器223的輸入端；所述開關電路驅動器223的輸出端電性連接至開關電路1101。
繼續參閱第2B圖，該電路係利用所述採樣電阻Rs與其中一個發光二極體組件(即第一發光二極體組件1001)串聯，以採樣流過發光二極體組件的平均電流，達到閉環控制發光二極體組件所流過的平均電流的目的。所述電流比較器221透過採樣電阻Rs獲得所述第一發光二極體組件1001的平均電流，以第一電流I1表示，所述調光模組210輸出的電流以第二電流I2表示，所述電流比較器221藉由比較兩個電流得到一電流誤差信號△I=I2-I1；所述電流誤差信號△I輸入至所述比例積分調節器222，所述比例積分調節器222根據所述電流誤差信號△I輸出一信號以控制所述開關電路驅動器223的輸出頻率。所述開關電路驅動器223的輸出頻率越大，所述開關電路1101的輸出功率越小。
使用者可以透過操作所述調光模組210來調節其輸出的第二電流I2：當使用者希望增加所述發光二極體陣列100的亮度時，可以調節所述調光模組210來增加所述第二電流I2，使所述電流比較器221電流誤差信號△I增大，所述比例積分調節器222隨之控制所述開關電路驅動器223以使其輸出頻率降低，從而提高所述開關電路1101的輸出功率，增加所述發光二極體陣列100的亮度。所述發光二極體陣列100的亮度增加後，所述電流比較器221透過所述採樣電阻Rs獲得所述第一發光二極體組件1001的第一電流I1也逐漸增大，使所述電流 比較器221輸出的電流誤差信號△I逐漸減小至零，所述比例積分調節器222與所述開關電路驅動器223的輸出隨之穩定，整個閉環控制進入穩態工作狀態。反之，降低亮度的操作也與之類似，透過控制以使所述第二電流I2降低，使所述電流誤差信號△I負向增大，進而控制所述比例積分調節器222與所述開關電路驅動器223的輸出變化，達到降低所述開關電路1101之輸出功率的目的。總之，在上述電路中，調光功能是透過控制作為參考電流的第二電流I2來實現的，所述調光模組210接受外部的調節控制，經過內部處理獲得對應的第二電流I2，因此透過控制所述調光模組210號來控制發光二極體組件(即1001、1002、1003)流過的電流，以實現調光功能。
上述採樣第一電流I1的方式不限於在某一發光二極體組件中串聯採樣電阻Rs，也可以如第2C圖所示，在多個發光二極體組件的主幹線路上設置採樣電阻Rs，此時需要根據發光二極體組件的數量來獲得各發光二極體組件流過的平均電流。或者如第2D圖所示，以採樣電感和耦合電感組成的採樣模組Ls替代採樣電阻Ls，當然，採樣模組Ls也可以如第2B圖所示設置在支路上。
上述第2B圖至第2D圖所示的電路可以進一步包括整流二極體D1、D2和D3，分別與所述第一發光二極體組件1001、所述第二發光二極體組件1002和所述第三發光二極體組件1003同向串聯。第2B圖至第2D圖所示的電路還包括濾波電容C1、C2和C3，分別與所述第一發光二極體組件1001、所述第二發光二極體組件1002和所述第三發光二極體組件1003並聯。上述濾波電容C1、C2和C3可以濾除流過各發光二極體組件(即1001、1002、1003)的電流的高頻部分，使流過的電流更 穩定，從而增強發光二極體的工作壽命。
上述係以第1A圖的電路為例介紹調光機制，第1B圖的電路也可以採用相同的方法進行調光，此處不再重複敍述。
在本實施例所述的電路中，各發光二極體組件(即1001、1002、1003)可以進一步並聯一過壓保護模組。第2E圖係繪示第2B圖之第一發光二極體組件1001進一步並聯過壓保護模組2005的電路圖，所述過壓保護模組2005能檢測所述第一發光二極體組件1001的電壓，一旦該電壓超過一設定值，所述過壓保護模組2005會將所述第一發光二極體組件1001短路。短路之後，其他發光二極體組件負載不會受到影響。若無所述過壓保護模組2005，一旦某一個發光二極體組件開路，其他發光二極體組件會受到影響而不能正常工作，且電路會遭到損害。整流二極體D1的作用在於所述過壓保護模組2005將所述第一發光二極體組件1001短路後，阻斷流過所述第一發光二極體組件1001的反向電流。
第2F圖是第2E圖之過壓保護模組2005的實施例，所述過壓保護模組2005包括一穩壓二極體D21、一閘流體Q21和一電阻R21，所述過壓保護模組2005具有A端和B端，A端電性連接到所述第一發光二極體組件1001(第2E圖)的正極，B端電性連接到所述第一發光二極體組件1001(第2E圖)的負極。A端內部電性連接至所述閘流體Q21的陽極，B端內部電性連接至所述閘流體Q21的陰極，所述閘流體Q21的閘極電性連接至所述穩壓二極體D21的正極，所述穩壓二極體D21的負極電性連接至A端，所述電阻R21電性連接於所述閘流體Q21的閘極和陰極之間。當所述第一發光二極體組件1001(第2E圖)之發光二極體連接顆數過多或所述第一發光二極體組件 1001(第2E圖)開路時，會導致A端與B端之間的電壓升高，一旦電壓升高至擊穿所述穩壓二極體D21，從而觸發所述閘流體Q21導通，將所第一發光二極體組件1001(第2E圖)短路。
接下來結合附圖提供本發明之照明系統的第二實施例。
第3圖係繪示根據本發明第二實施例之照明系統的電路圖。所述照明裝置之發光二極體陣列100和交流電流源110的電路結構請參考第1A圖所述，此處不再重複敍述。輸出功率控制模組320包括一比例積分調節器322和一開關電路驅動器323；所述比例積分調節器322的輸入端藉由與所述第一發光二極體組件1001串聯的採樣電阻Rs獲得發光二極體陣列100的電流值，所述比例積分調節器322的輸出端電性連接至所述開關電路驅動器323的輸入端；所述開關電路驅動器323的輸出端電性連接至所述開關電路1101；所述調光模組310電性連接至所述開關電路驅動器323。
電路中的調光模組310接受外部輸入的調光信號，對應地輸出一個可變工作週期的低頻開/關信號，所述低頻開/關信號輸出給所述開關電路驅動器323，決定是否致能所述開關電路驅動器323，例如所述調光模組310輸出開啟信號時，致能所述開關電路驅動器323，反之則禁能所述開關電路驅動器323。當所述開關電路驅動器323被致能時，各發光二極體組件(即1001、1002、1003)之發光二極體流過額定電流，當所述開關電路驅動器323被禁能時，各發光二極體組件(即1001、1002、1003)之發光二極體無電流流過。因此，改變所述調光模組310輸出的低頻開/關信號的工作週期，即可改變發光二極體流過的平均電流，實現調光功能。
電路中的調光模組310也可以接受外部輸入的調光信號， 對應地控制以使所述開關電路驅動器323輸出不對稱的控制信號給所述開關電路1101的兩個控制電晶體，使其中一個控制電晶體的導通時間大於另一個控制電晶體的導通時間，從而降低所述交流電流源110的輸出功率。通常來說，所述開關電路1101之兩個控制電晶體的打開時間相差越多，所述交流電流源110的輸出功率越低。
以上係以第1A圖的電路為例介紹調光機制，第1B圖的電路也可以採用相同的方法進行調光，此處不再重複敍述。
接下來結合附圖提供本發明之照明系統的第三實施例。
第4圖係繪示根據本發明第三實施例之照明系統的電路圖。所述照明裝置之發光二極體陣列100和交流電流源110的電路結構請參考第1A圖所述，此處不再重複敍述。所述輸出功率控制模組320與第二實施例相同，包括比例積分調節器322和開關電路驅動器323；所述比例積分調節器322的輸入端藉由與所述第一發光二極體組件1001串聯的採樣電阻Rs獲得所述發光二極體陣列100的電流值，所述比例積分調節器322的輸出端電性連接至所述開關電路驅動器323的輸入端；所述開關電路驅動器323的輸出端電性連接至所述開關電路1101。所述調光模組310藉由控制一可控開關K4來控制與所述可控開關K4並聯的第三發光二極體組件1003的工作狀態，顯然地，當所述可控開關K4導通時，所述第三發光二極體組件1003的發光二極體將處於被短路的狀態而不再發光。第4圖中可以進一步包括更多的發光二極體組件，而各發光二極體組件均配置一可控開關，並由所述調光模組310控制。
所述調光模組310的控制機制可以是對應地輸出多個可變工作週期的開/關信號。控制各可控開關使其週期性的導通與不 導通，進而使流過各發光二極體組件(即1001、1002、1003)的電流週期性的存在與消失。因此，改變所述調光模組310輸出的開/關信號的工作週期即可改變流過各發光二極體組件(即1001、1002、1003)的平均電流，實現調光功能。本實施例的優點在於可以實現各發光二極體組件的獨立調光控制。
所述可控開關與各發光二極體組件(即1001、1002、1003)之間係以並聯方式連接。
接下來結合附圖提供本發明之照明系統的第四實施例。
第5圖係繪示根據本發明第四實施例之照明系統的電路圖。所述照明裝置之發光二極體陣列100和交流電流源110的電路結構請參考第1A圖所述，此處不再重複敍述。所述輸出功率控制模組320與第三實施例相同，包括比例積分調節器322和開關電路驅動器323。所述比例積分調節器322和所述開關電路驅動器323的工作原理請參考第三實施例。
本實施例中，所述發光二極體陣列100進一步包括過壓保護器，例如過壓保護二級體D1a、D2a和D3a，上述三個過壓保護二級體D1a、D2a和D3a分別與所述第一發光二極體組件1001、所述第二發光二極體組件1002和所述第三發光二極體組件1003同向串聯。所述過壓保護二級體D2a和D3a的作用在於避免所述第二發光二極體組件1002的正極和所述第三發光二極體組件1003的負極直接連接，導致在所述第二發光二極體組件1002的負極和所述第三發光二極體組件1003的任意兩端之間產生高壓。所述過壓保護二級體D1a的作用在於擴展至四組發光二極體組件(例如第1B圖和第1C圖所示)的情況下，與擴展的第四發光二極體組件進行隔離。所述過壓保護器也可以是其他具有相同作用的過壓保護裝置。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
10‧‧‧照明裝置
100、100’‧‧‧發光二極體陣列
110、110’‧‧‧交流電流源
200‧‧‧直流電壓源
210、310‧‧‧調光模組
220、320‧‧‧輸出功率控制模組
221‧‧‧電流比較器
222、322‧‧‧比例積分調節器
223、323‧‧‧開關電路驅動器
1001‧‧‧第一發光二極體組件
1002‧‧‧第二發光二極體組件
1003‧‧‧第三發光二極體組件
1004‧‧‧第四發光二極體組件
1011‧‧‧第一均流單元
1012‧‧‧第二均流單元
1013‧‧‧第三均流單元
1101‧‧‧開關電路
2005‧‧‧過壓保護模組
C1、C2、C3‧‧‧濾波電容
Cs‧‧‧諧振電容
D1、D2、D3‧‧‧整流二極體
D21‧‧‧穩壓二極體
D1a、D2a、D3a‧‧‧過壓保護二級體
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
K4‧‧‧可控開關
Lm‧‧‧激磁電感
Lr‧‧‧諧振電感
Ls‧‧‧採樣模組
Q21‧‧‧閘流體
Rs‧‧‧採樣電阻
R21‧‧‧電阻
S1‧‧‧第一標準件
S2‧‧‧第二標準件
S3‧‧‧第三標準件
Tr‧‧‧隔離變壓器
△I‧‧‧電流誤差信號
第1A圖係繪示根據本發明第一實施例之照明裝置的示意圖；第1B圖係繪示根據本發明第二實施例之照明裝置的示意圖；第1C圖係繪示第1B圖之發光二極體陣列被分割成複數個標準件之示意圖；第2A圖係繪示根據本發明第一實施例之照明系統的方塊圖；第2B圖、第2C圖以及第2D圖係繪示第2A圖之照明系統的電路圖的實施例；第2E圖係繪示第2B圖之第一發光二極體組件進一步並聯過壓保護模組的電路圖；第2F圖是第2E圖之過壓保護模組的實施例；第3圖係繪示根據本發明第二實施例之照明系統的電路圖；第4圖係繪示根據本發明第三實施例之照明系統的電路圖；以及第5圖係繪示根據本發明第四實施例之照明系統的電路圖。
10‧‧‧照明裝置
100‧‧‧發光二極體陣列
110‧‧‧交流電流源
200‧‧‧直流電壓源
210‧‧‧調光模組
220‧‧‧輸出功率控制模組

Claims (23)

  1. 一種照明裝置，包括：一發光二極體陣列，包括一第一發光二極體組件、一第二發光二極體組件、一第三發光二極體組件、一第一均流單元以及一第二均流單元；以及一交流電流源，用以供電給所述發光二極體陣列，所述交流電流源之一第一輸出端電性連接至所述第一均流單元之一第一端和所述第三發光二極體組件之一正極，所述第一均流單元之一第二端電性連接至所述第一發光二極體組件之一正極和所述第二發光二極體組件之一負極，用以對所述第一發光二極體組件和所述第二發光二極體組件進行均流，所述第一發光二極體組件之一負極電性連接至所述交流電流源之一第二輸出端，所述第二均流單元之一第一端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸出端，所述第二均流單元之一第二端電性連接至所述第二發光二極體組件之一正極和所述第三發光二極體組件之一負極，用以對所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件進行均流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中所述第一均流單元和所述第二均流單元為電容。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中所述交流電流源包括：一開關電路，所述開關電路之一輸入端電性連接至一直流電壓源；一諧振電容；以及 一諧振電感，其中所述開關電路之一第一輸出端電性連接至所述諧振電容之一第一端，所述諧振電容之一第二端電性連接至所述諧振電感之一第一端，所述諧振電感之一第二端電性連接至所述交流電源之所述第一輸出端，所述開關電路之一第二輸出端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸出端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，進一步包括一隔離變壓器，其中所述隔離變壓器之一第一輸入端電性連接至所述諧振電感之所述第二端，所述隔離變壓器之一第二輸入端電性連接至所述開關電路之所述第二輸出端，所述隔離變壓器之一第一輸出端以及一第二輸出端分別對應作為所述交流電流源之所述第一輸出端及所述第二輸出端。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中所述交流電流源進一步包括一激磁電感，所述激磁電感之一第一端電性連接至所述諧振電感之所述第二端，所述激磁電感之一第二端電性連接至所述開關電路之所述第二輸出端。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中所述發光二極體陣列之所述第一均流單元及所述第一發光二極體組件進一步組成一第一標準件，所述第二均流單元及所述第二發光二極體組件進一步組成一第二標準件，所述第一標準件和所述第二標準件具有相同的內部連接結構和外部端子。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之照明裝置，其中所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護模組，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護模組，所述第一過壓保護模組與所述第一發光二極體組件並聯，所述第二過壓保護模組與所述第二發 光二極體組件並聯，所述第一過壓保護模組與所述第二過壓保護模組分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件兩端的電壓超過一設定值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之照明裝置，其中所述第一標準件進一步包括與所述第一發光二極體組件同向串聯之一第一整流二極體，所述第二標準件進一步包括與所述第二發光二極體組件同向串聯之一第二整流二極體。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之照明裝置，其中所述第一標準件進一步包括與所述第一發光二極體組件並聯之一第一濾波電容，所述第二標準件進一步包括與所述第二發光二極體組件並聯之一第二濾波電容。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之照明裝置，其中所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護二極體，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護二極體，所述第一過壓保護二極體與所述第一發光二極體組件同向串聯，所述第二過壓保護二極體與所述第二發光二極體組件同向串聯，所述第一過壓保護二極體與所述第二過壓保護二極體分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件任意兩端電壓超過另一設定值。
  11. 一種照明系統，包括：一照明裝置，包括：一發光二極體陣列，所述發光二極體陣列包括一第一發光二極體組件、一第二發光二極體組件、一第三發光二極體組件、一第一均流單元以及一第二均流單元；一交流電流源，電性連接至所述發光二極體陣列，用 以供電給所述發光二極體陣列，所述交流電流源之一第一輸出端電性連接至所述第一均流單元之一第一端和所述第三發光二極體組件之一正極，所述第一均流單元之一第二端電性連接至所述第一發光二極體組件之一正極和所述第二發光二極體組件之一負極，用以對所述第一發光二極體組件和所述第二發光二極體組件進行均流，所述第一發光二極體組件之一負極電性連接至所述交流電流源之一第二輸出端，所述第二均流單元之一第一端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸出端，所述第二均流單元之一第二端電性連接至所述第二發光二極體組件之一正極和所述第三發光二極體組件之一負極，用以對所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件進行均流；以及一輸出功率控制模組，電性連接至所述發光二極體陣列及所述交流電流源，所述發光二極體陣列用以提供所述發光二極體陣列的內部電流資訊給所述輸出功率控制模組，所述發光二極體陣列、所述交流電流源及所述輸出功率控制模組形成一閉環控制迴路，用以對所述交流電流源的輸出功率實施閉環控制；以及一調光模組，電性連接至所述閉環控制迴路，用以調節所述發光二極體陣列的照明亮度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之照明系統，其中所述輸出功率控制模組包括一電流比較器、一比例積分調節器以及一開關電路驅動器，所述電流比較器之一第一輸入端電性連接至所述發光二 極體陣列，用以獲得流過所述發光二極體陣列的電流，所述電流比較器之一第二輸入端電性連接至所述調光模組以獲得一參考電流，所述比例積分調節器之一輸入端電性連接至所述電流比較器之一輸出端，所述比例積分調節器之一輸出端電性連接至所述開關電路驅動器之一輸入端，用以根據所述電流比較器之一輸出值調節所述開關電路驅動器之一輸出頻率，所述開關電路驅動器之一輸出端電性連接至所述交流電流源，用以調節所述交流電流源之一輸出功率。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中所述發光二極體陣列進一步包括與所述第一發光二極體組件、所述第二發光二極體組件及所述第三發光二極體組件之其中一者串聯之一採樣電阻，所述電流比較器藉由獲得所述採樣電阻兩端的電壓值來獲得流過所述發光二極體陣列的電流。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中所述發光二極體陣列進一步包括與所述第一發光二極體組件、所述第二發光二極體組件與所述第三發光二極體組件之其中一者串聯之一採樣電感，所述電流比較器透過設置與所述採樣電感耦合之一耦合電感來獲得流過所述發光二極體陣列的電流。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之照明系統，其中所述輸出功率控制模組包括一比例積分調節器以及一開關電路驅動器，所述比例積分調節器之一輸入端電性連接至所述發光二極體陣列，所述比例積分調節器之一輸出端電性連接至所述開關電路驅動器之一輸入端，所述開關電路驅動器之一輸出端電性連接至所述交流電 流源，用以調節所述交流電流源之一輸出功率，所述調光模組之一輸出端電性連接至所述開關電路驅動器，直接調節所述開關電路驅動器之一輸出頻率，進而調節所述交流電流源之所述輸出功率和所述發光二極體陣列的照明亮度。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之照明系統，其中所述發光二極體陣列進一步包括一可控開關，所述可控開關與所述第一發光二極體組件、所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件之其中一者並聯，所述調光模組電性連接至所述可控開關，用以控制所述可控開關的導通與不導通，從而控制與所述可控開關電性連接的發光二極體組件的工作狀態，進而調節所述發光二極體陣列的照明亮度。
  17. 一種燈具，具有：一發光燈板；以及一驅動板，所述發光燈板與所述驅動板係透過佈線電性連接，其中所述發光燈板配設有一發光二極體陣列，所述驅動板配設有一交流電流源，所述發光二極體陣列包括一第一發光二極體組件、一第二發光二極體組件、一第三發光二極體組件、一第一均流單元以及一第二均流單元，所述交流電流源之一第一輸出端電性連接至所述第一均流單元之一第一端和所述第三發光二極體組件之一正極，所述第一均流單元之一第二端電性連接至所述第一發光二極體組件之一正極和所述第二發光二極體組件之一負極，用以對所述第一發光二極體組件和所述第二發光二極體組件進行均流，所述第一發光二極體組件之一負極電性連接至所述交流電流源之一第二輸出端，所述第二均流單元之一第一端電性連接至所述交流電流源之所述第二輸 出端，所述第二均流單元之一第二端電性連接至所述第二發光二極體組件之一正極和所述第三發光二極體組件之一負極，用以對所述第二發光二極體組件和所述第三發光二極體組件進行均流。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之燈具，其中所述發光二極體陣列之所述第一均流單元和所述第一發光二極體組件進一步組成一第一標準件，所述第二均流單元和所述第二發光二極體組件進一步組成一第二標準件，所述第一標準件和所述第二標準件具有相同的內部連接結構和外部端子。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之燈具，其中所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護模組，所述第二標準件進一步包括一第二過壓保護模組，所述第一過壓保護模組與所述第一發光二極體組件並聯，所述第二過壓保護模組與所述第二發光二極體組件並聯，所述第一過壓保護模組與所述第二過壓保護模組分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件兩端電壓超過一設定值。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之燈具，其中所述第一標準件進一步包括與所述第一發光二極體組件同向串聯之一第一整流二極體，所述第二標準件進一步包括與所述第二發光二極體組件同向串聯之一第二整流二極體。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之燈具，其中所述第一標準件中進一步包括與所述第一發光二極體組件並聯之一第一濾波電容，所述第二標準件中進一步包括與所述第二發光二極體組件並聯之一第二濾波電容。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之燈具，其中所述第一標準件進一步包括一第一過壓保護二極體，所述第二標準件進一 步包括一第二過壓保護二極體，所述第一過壓保護二極體與所述第一發光二極體組件同向串聯，所述第二過壓保護二極體與所述第二發光二極體組件同向串聯，所述第一過壓保護二極體與所述第二過壓保護二極體分別用以防止所述第一發光二極體組件與所述第二發光二極體組件任意兩端電壓超過另一設定值。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之燈具，其中所述驅動板進一步配設有一調光模組以及一輸出功率控制模組，所述交流電流源電性連接至所述發光二極體陣列，用以供電給所述發光二極體陣列，所述輸出功率控制模組電性連接至所述發光二極體陣列及所述交流電流源，所述發光二極體陣列用以提供所述發光二極體陣列的內部電流資訊給所述輸出功率控制模組，所述發光二極體陣列、所述交流電流源及所述輸出功率控制模組形成一閉環控制迴路，用以對所述交流電流源的輸出功率實施閉環控制，所述調光模組電性連接至所述閉環控制迴路，用以調節所述發光二極體陣列的照明亮度。
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