TWI494021B - 照明系統及照明驅動方法 - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Description

照明系統及照明驅動方法
本發明是有關於一種照明系統，且特別是有關於一種能自動判別斷電情形的緊急照明系統。
傳統的緊急照明裝置通常設置於室外，例如發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)緊急出口標示燈、壁掛式LED緊急照明燈以及嵌壁式LED緊急照明燈等。LED緊急出口標示燈平時維持恆亮，當市電斷電時，亦維持發亮狀態直至其內儲能裝置供電告罄為止。壁掛式LED緊急照明燈及嵌壁式LED緊急照明燈平時則為熄滅狀態，於市電斷電時才啟動。
傳統緊急照明系統設有市電偵測電路，當市電正常供電時，藉由充電裝置將市電由交流電(Alternating Current,AC)轉換為直流電(Direct Current,DC)，以輸出定電流(Constant Current,CC)或定電壓(Constant Voltage,CV)的模式對其內之儲能裝置進行充電，以維持儲能裝置的電力。儲能裝置電性連接於一偵測電路，以偵測儲能裝置的狀態，避免過度充電而造成儲能裝置的損壞。
當市電斷電時，照明系統內的驅動裝置無法驅動發光裝置發光，此時市電偵測電路發送控制訊號控制開關元件開啟，使儲能裝置可對發光裝置進行供電，讓發光裝置其發光。
由以上可知，傳統緊急照明系統由於設有市電偵測電 路、充電裝置以及偵測電路等，可在市電斷電時，啟動發光裝置發光。然而，傳統緊急照明系統皆設於室外，市電斷電時位於室內的人們仍需開啟手電筒或點燃蠟燭，並無法啟動緊急照明系統進行照明。
室內燈源不同於室外燈源，其設有開關(switch)令使用者得以對其進行啟動/關閉(ON/OFF)的動作，若將室內燈源結合傳統緊急照明系統，易出現誤動作的情況(例如：使用者關閉室內燈源而緊急照明系統內之市電偵測電路卻誤判此時市電斷電，使儲能裝置對發光裝置進行供電)。
因此，在室內設置緊急照明系統使市電斷電時其能進行照明的功能，並且避免此緊急照明系統出現誤動作的情形，有其必要性。
本發明內容是在提供一種照明系統以及照明驅動方法，此照明系統結合室內燈源以及緊急照明裝置，能在一外部電源斷電時於室內提供照明功能。
本發明一實施例係關於一種照明系統，其包含發光裝置、第一開關元件、驅動裝置、偵測電路、運算單元以及供電單元。第一開關元件電性連接一外部電源，以接收外部電源所供應之外部電壓；驅動裝置電性連接於發光裝置以及第一開關元件之間，用於第一開關元件導通時將外部電壓轉換為直流電訊號，以驅動發光裝置發光；偵測電路跨接於第一開關元件之兩端，用以偵測第一開關元件之跨壓，並將其跨壓轉換為一偵測訊號；運算單元電性連接於 驅動裝置以及偵測電路，用以對直流電訊號與偵測訊號進行運算，以產生一控制訊號；供電單元連接運算單元，並於外部電源斷電時依據控制訊號對發光裝置進行供電，並驅動發光裝置發光。
本發明次一實施例係關於一種照明系統，其中供電單元更包含儲能裝置以及第二開關元件，第二開關元件電性連接於儲能裝置、發光裝置以及運算單元，由運算單元輸出控制訊號至第二開關元件，以控制第二開關元件。
本發明再一實施例係關於一種照明系統，其中當外部電源斷電時，第二開關元件接收控制訊號而開啟，使儲能裝置對發光裝置進行供電。
本發明另一實施例係關於一種照明系統，其更包含熱電裝置，熱電裝置電性連接於發光裝置以及儲能裝置，用以將發光裝置之熱能轉換為電能，以對儲能裝置進行充電。
本發明又一實施例係關於一種照明系統，熱電裝置以一定電壓模式對儲能裝置進行充電。
本發明次一實施例係關於一種照明系統，其中外部電源為一交流電。
本發明另一實施例係關於一種照明系統，其中發光裝置為平板燈。
本發明又一實施例係關於一種照明系統，其中平板燈包含有至少一發光二極體、導光板以及擴散板。
本發明再一實施方式係關於一種照明驅動方法，其包含下列步驟：提供一發光裝置；提供一第一開關元件，電性連接一外部電源，以接收外部電源所供應之外部電壓； 提供一驅動裝置，電性連接於發光裝置以及第一開關元件之間，用於第一開關元件導通時將外部電壓轉換為直流電訊號，以驅動發光裝置發光；提供一偵測電路，跨接於第一開關元件之兩端，用以偵測第一開關元件之跨壓，並將其跨壓轉換為一偵測訊號；提供一運算單元，電性連接於驅動裝置以及偵測電路，用以對直流電訊號與偵測訊號進行運算，以產生一控制訊號；以及提供一供電單元，連接運算單元，並於外部電源斷電時依據控制訊號對發光裝置進行供電，以驅動發光裝置發光。
本發明次一實施例係關於一種照明驅動方法，其中供電單元更包含儲能裝置以及第二開關元件，其中第二開關元件電性連接於儲能裝置、發光裝置以及運算單元，由運算單元輸出一控制訊號至第二開關元件，以控制第二開關元件。
本發明另一實施例係關於一種照明驅動方法，其中當外部電源斷電時，第二開關元件接收控制訊號而開啟，使儲能裝置對發光裝置進行供電。
本發明又一實施例係關於一種照明驅動方法，其中前述照明驅動方法更包括提供一熱電裝置，電性連接於發光裝置以及儲能裝置，用以將發光裝置之熱能轉換為電能，對儲能裝置進行充電。
本發明再一實施例係關於一種照明驅動方法，其中熱電裝置係以一定電壓模式對儲能裝置進行充電。
本發明另一實施例係關於一種照明驅動方法，其中外部電源為一交流電。
本發明再一實施例係關於一種照明驅動方法，其中發光裝置為一平板燈。
本發明又一實施例係關於一種照明驅動方法，其中平板燈包括至少一發光二極體、導光板以及擴散板。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。
關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
第1圖係依照本發明一實施例所繪示之一種照明系統。照明系統100包含發光裝置110、第一開關元件120、驅動裝置130、偵測電路140、運算單元150以及供電單元160。
在此需說明的是，發光裝置110可為包含發光二極體、導光板與擴散板之平板燈，但不以此為限，任何可應用於本發明中的發光裝置(例如一般燈管、球泡燈等等)皆為本發明所涵蓋的範圍。並且，驅動裝置130可為將交流電源轉換為直流電訊號之驅動器(AC/DC driver)，運算單元150可為反互斥或(XNOR)閘，儲能裝置162可為電池，但也不以此為限。
第一開關元件120電性連接外部電源180，以接收外部電源180所供應之外部電壓。實作上，外部電源180可為一交流電。驅動裝置130電性連接於發光裝置110以及第一開關元件120之間，用於第一開關元件120導通時將前述之外部電壓轉換為直流電訊號，以驅動發光裝置110發光。偵測電路140跨接於第一開關元件120之兩端，用以偵測第一開關元件120的跨壓，並將此跨壓轉換為偵測訊號。運算單元150電性連接於驅動裝置130以及偵測電路140，用以對直流電訊號與偵測訊號進行運算，以產生控制訊號。而供電單元160連接運算單元150，於外部電源180斷電時依據前述之控制訊號對發光裝置110進行供電，並且驅動發光裝置110發光。
在一實施例中，前述之供電單元160更包含儲能裝置162以及第二開關元件164，其中第二開關元件164電性連接於儲能裝置162、發光裝置110以及運算單元150，第二開關元件164並接收自運算單元150所輸出之控制訊號，且受控制訊號所控制。
於操作上，當外部電源180正常供電且第一開關元件120開啟(例如：市電正常供電並且使用者將室內燈源開啟)時，驅動裝置130會將外部電源180所供應之外部電壓轉換為直流電訊號(其電壓位準可為邏輯高位準)，而導通的第一開關元件120之兩端無跨壓，因此偵測電路140偵測第一開關元件120之跨壓為零，偵測電路140隨後將其跨壓轉換為偵測訊號(此偵測訊號可為邏輯低位準)。此時，運算單元150對邏輯高位準的直流電訊號以及邏輯低位準 的偵測訊號進行運算，並依據運算結果相應地產生一控制訊號以控制第二開關元件164(此控制訊號可為邏輯低位準)。
接著，第二開關元件164藉由具邏輯低位準的控制訊號所關閉，使得儲能裝置162無法經由第二開關元件164對發光裝置110進行供電。由於外部電源180為正常供電之狀態，只需第一開關元件120開啟，使發光裝置110受驅動裝置130驅動而發光，亦毋須儲能裝置162對其供電。
其次，當外部電源180正常供電且第一開關元件120關閉(例如：市電正常供電並且使用者將室內燈源關閉)時，驅動裝置130會將外部電源180所供應之外部電壓轉換為直流電訊號(其電壓位準可為邏輯低位準)，而偵測電路140偵測第一開關元件120之跨壓後將此跨壓轉換為偵測訊號(例如：偵測到之跨壓為外部電壓，將此外部電壓降壓為約1V之偵測訊號，此偵測訊號可為邏輯高位準)。此時，運算單元150對邏輯高位準的直流電訊號以及偵測訊號進行運算，並依據運算結果相應地產生一控制訊號以控制第二開關元件164(此控制訊號為邏輯低位準)。
而後，第二開關元件164藉由具邏輯低位準的控制訊號所關閉，使得儲能裝置162無法經由第二開關元件164對發光裝置110進行供電。由於外部電源180處於正常供電之狀態，只需第一開關元件120開啟，使發光裝置110受驅動裝置130驅動而發光，故此時亦毋須儲能裝置162對其供電。
又，當外部電源180斷電且第一開關元件120開啟(例 如：市電斷電但使用者將室內控制燈源之開關開啟)時，驅動裝置130接收之外部電壓為零，其將外部電壓轉換成直流電訊號(此直流電訊號的電壓位準可為邏輯低位準)，而偵測電路140偵測第一開關元件120之跨壓亦為零，偵測電路140隨後將其跨壓轉換為偵測訊號(此偵測訊號可為邏輯低位準)。此時，運算單元150對邏輯低位準的直流電訊號以及偵測訊號進行運算後，並依據運算結果相應地產生一控制訊號以控制第二開關元件164(此控制訊號可為邏輯高位準)。
由於外部電源180為斷電狀態，發光裝置110無法受驅動裝置130驅動而發光，故上述第二開關元件164藉由具邏輯高位準的控制訊號所開啟，使得儲能裝置162經由第二開關元件164對發光裝置110進行供電，令發光裝置110發光。
此外，當外部電源180斷電且第一開關元件120關閉(例如：市電斷電且使用者將室內控制燈源之開關關閉)時，驅動裝置130接收之外部電壓為零，其將外部電壓轉換為直流電訊號(此直流電訊號的電壓位準可為邏輯低位準)，而偵測電路140偵測第一開關元件120之跨壓亦為零，偵測電路140隨後將其跨壓轉換為偵測訊號(此偵測訊號可為邏輯低位準)。此時，運算單元150對邏輯低位準的直流電訊號以及偵測訊號進行運算，並依據運算結果相應地產生一控制訊號以控制第二開關元件164(此控制訊號可為邏輯高位準)。
由於外部電源180為斷電狀態，發光裝置110無法受 驅動裝置130驅動而發光，故第二開關元件164藉由具邏輯高位準的控制訊號所開啟，使得儲能裝置162經由第二開關元件164對發光裝置110進行供電，令發光裝置110發光。
綜上所述，當外部電源斷電時，不論第一開關元件120關閉或開啟，上述直流電訊號以及偵測訊號皆為邏輯低位準，而運算單元150對直流電訊號以及偵測訊號進行運算後產生之控制訊號為邏輯高位準。接著，邏輯高位準的控制訊號控制第二開關元件164開啟，使得儲能裝置162通過第二開關元件164對發光裝置110進行供電，令發光裝置110在外部電源斷電狀態下仍可發光。
反之，當外部電源正常供電時，不論第一開關元件120關閉或開啟，運算單元150對直流電訊號以及偵測訊號進行運算後產生之控制訊號皆為邏輯低位準，此控制訊號控制第二開關元件164關閉，使得儲能裝置162無法通過第二開關元件164對發光裝置110進行供電。因此，當市電正常供電但使用者僅將室內控制燈源之開關關閉時，於照明系統100中，儲能裝置162不會因誤動作而對發光裝置110進行供電進而讓發光裝置110發光。
此外，照明系統100更可包含熱電裝置170，電性連接於發光裝置110以及儲能裝置162，用以將發光裝置110的熱能轉換為電能，以對儲能裝置162進行充電。第2圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源正常供電時照明系統的電路示意圖，如第2圖所示，當外部電源180正常供電且第一開關元件120開啟時，發光裝置110會受驅 動裝置130驅動而發光並產生熱能，此時熱電裝置170便可將此熱能轉換為電能，對儲能裝置162進行充電。
為方便說明起見，請同時參照第2圖與第3圖，第3圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源正常供電時熱電裝置對儲能裝置充電的波形示意圖。由第2圖可知，當外部電源180正常供電且第一開關元件120開啟(例如：市電正常供電並且使用者將室內燈源開啟)時，驅動裝置130會將外部電源180供應的外部電壓轉換為直流電訊號以驅動發光裝置110發光。熱電裝置170用以將發光裝置110發光所產生的熱能轉換為電能，以定電壓(Constant Voltage,CV)模式對儲能裝置162進行充電。
而由第3圖可知，當發光裝置110開始發光時，熱電裝置170便開始對儲能裝置162進行充電。儲能裝置162之電壓Vs始終維持在一定值，避免過度充電(例如：電池過充)而造成儲能裝置162的損壞。如第3圖所示，充電之始由於熱電裝置170與儲能裝置162的電位差較大，熱電裝置170對儲能裝置162的充電電流IC 也較高，充電一段時間後上述兩者的電位差漸漸減小，因此充電電流IC 也漸漸降低，並達到穩定狀態。
在此需注意的是，熱電裝置170對儲能裝置162充電的輸出電壓相同於儲能裝置162的電壓VS (如第3圖所示)，以達到定電壓模式的充電。
同樣為方便起見，請同時參照第4圖與第5圖，第4圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源斷電時照明系統的電路示意圖，第5圖係依照本發明一實施例繪示一 種於外部電源斷電時儲能裝置對熱電裝置供電的波形示意圖。當外部電源180斷電時，第二開關元件164受運算單元150所產生的控制訊號開啟(見第1圖)，使得儲能裝置162通過第二開關元件164對發光裝置110進行供電，令發光裝置110發光。
由第4圖可知，此時熱電裝置170會將發光裝置110發光所產生的熱能轉換為電能，同時以定電壓模式對儲能裝置162進行充電，延長儲能裝置162供電的時間。
接著參考第5圖，發光裝置110分別在圖中(a)區以及(b)區發光，此時發光裝置110的電壓以圖中VI 所表示。如(a)區所示，當外部電壓180正常供電時(見第1圖)，發光裝置110發光，但儲能裝置162並不對發光裝置110供電，因此儲能裝置162的輸出電流為零。而(b)區所示為當外部電壓180斷電時，發光裝置110受儲能裝置162供電所發光的情況，儲能裝置162此時的輸出電流以圖中IS 所表示。
本發明另一實施例係揭示一種照明驅動方法，如第6圖所示，第6圖係依照本發明一實施例所繪示之一種照明驅動方法的流程圖。為清楚說明起見，請同時參照第1圖與第6圖。首先，提供發光裝置110(步驟602)，接著提供第一開關元件120，第一開關元件120電性連接外部電源180，以接收外部電源180所供應之外部電壓(步驟604)。而後提供驅動裝置130，驅動裝置130電性連接於發光裝置110以及第一開關元件120之間，用於第一開關元件120導通時將前述之外部電壓轉換為直流電訊號，以驅動發光裝置110發光(步驟606)。
在步驟608中，提供偵測電路140，偵測電路140跨接於第一開關元件120之兩端，用以偵測第一開關元件120的跨壓，並將此跨壓轉換為偵測訊號。接著在步驟610中，提供運算單元150，運算單元150電性連接於驅動裝置130以及偵測電路140，用以對直流電訊號與偵測訊號進行運算，以產生控制訊號。其後於步驟612中，提供供電單元160，供電單元160連接運算單元150，於外部電源180斷電時依據前述之控制訊號對發光裝置110進行供電，並且驅動發光裝置110發光。
上述提及之供電單元160如第1圖所示，包含儲能裝置162以及第二開關元件164，其用途以及與其他元件之連接關係皆如同前文所介紹。此外，在另一實施例中，本發明所揭示之照明驅動方法更包含提供熱電裝置170，熱電裝置170之用途以及與其他元件之連接關係亦如同前文所介紹，在此不贅述。
綜上所述，目前緊急照明系統以及室內燈源為各自獨立的系統，本發明係揭示一種照明系統及照明驅動方法，整合室內燈源以及緊急照明系統，在市電斷電時於室內提供照明功能；並且避免市電正常供電時，使用者因關閉室內燈源，使照明系統誤判市電斷電，而造成儲能裝置對發光裝置供電，讓發光裝置發光。
此外，本發明亦毋須內建充電電路，使用熱電裝置對儲能裝置進行定電壓模式的充電，避免儲能裝置因過度充電而造成的損壞。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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‧‧‧照明系統
110‧‧‧發光裝置
120‧‧‧第一開關元件
130‧‧‧驅動裝置
140‧‧‧偵測電路
150‧‧‧運算單元
160‧‧‧供電單元
162‧‧‧儲能裝置
164‧‧‧第二開關元件
170‧‧‧熱電裝置
180‧‧‧外部電源
602、604、606、608、610、612‧‧‧步驟
第1圖係依照本發明一實施例所繪示之一種照明系統。
第2圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源正常供電時照明系統的電路示意圖。
第3圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源正常供電時熱電裝置對儲能裝置充電的波形示意圖。
第4圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源斷電時照明系統的電路示意圖。
第5圖係依照本發明一實施例繪示一種於外部電源斷電時儲能裝置對熱電裝置供電的波形示意圖。
第6圖係依照本發明一實施例所繪示之一種照明驅動方法的流程圖。
100‧‧‧照明系統
110‧‧‧發光裝置
120‧‧‧第一開關元件
130‧‧‧驅動裝置
140‧‧‧偵測電路
150‧‧‧運算單元
160‧‧‧供電單元
162‧‧‧儲能裝置
164‧‧‧第二開關元件
170‧‧‧熱電裝置
180‧‧‧外部電源

Claims (14)

  1. 一種照明系統，包含：一發光裝置；一第一開關元件，電性連接一外部電源，以接收該外部電源所供應之一外部電壓；一驅動裝置，電性連接於該發光裝置以及該第一開關元件之間，用於該第一開關元件導通時將該外部電壓轉換為一直流電訊號，以驅動該發光裝置發光；一偵測電路，跨接於該第一開關元件之兩端，用以偵測該第一開關元件之跨壓，並將該跨壓轉換為一偵測訊號；一運算單元，電性連接於該驅動裝置以及該偵測電路，用以對該直流電訊號與該偵測訊號進行運算，以產生一控制訊號；以及一供電單元，連接該運算單元，並於該外部電源斷電時依據該控制訊號對該發光裝置進行供電，並驅動該發光裝置發光，其中該供電單元更包含：一儲能裝置；以及一第二開關元件，電性連接於該儲能裝置、該發光裝置以及該運算單元，由該運算單元輸出該控制訊號至該第二開關元件，以控制該第二開關元件。
  2. 如請求項1所述之照明系統，其中當該外部電源斷電時，該第二開關元件接收該控制訊號而開啟，使該儲能裝置對該發光裝置進行供電。
  3. 如請求項1或2任一項所述之照明系統，更包含：一熱電裝置，電性連接於該發光裝置以及該儲能裝置，用以將該發光裝置之熱能轉換為一電能，以對該儲能裝置進行充電。
  4. 如請求項3所述之照明系統，該熱電裝置以一定電壓模式對該儲能裝置進行充電。
  5. 如請求項1所述之照明系統，其中該外部電源為一交流電。
  6. 如請求項1所述之照明系統，其中該發光裝置為一平板燈。
  7. 如請求項6所述之照明系統，其中該平板燈包含有至少一發光二極體、一導光板以及一擴散板。
  8. 一種照明驅動方法，包含：提供一發光裝置；提供一第一開關元件，電性連接一外部電源，以接收該外部電源所供應之一外部電壓；提供一驅動裝置，電性連接於該發光裝置以及該第一開關元件之間，用於該第一開關元件導通時將該外部電壓 轉換為一直流電訊號，以驅動該發光裝置發光；提供一偵測電路，跨接於該第一開關元件之兩端，用以偵測該第一開關元件之跨壓，並將該跨壓轉換為一偵測訊號；提供一運算單元，電性連接於該驅動裝置以及該偵測電路，用以對該直流電訊號與該偵測訊號進行運算，以產生一控制訊號；以及提供一供電單元，連接該運算單元，並於該外部電源斷電時依據該控制訊號對該發光裝置進行供電，以驅動該發光裝置發光，其中該供電單元更包含：一儲能裝置；以及一第二開關元件，電性連接於該儲能裝置、該發光裝置以及該運算單元，由該運算單元輸出該控制訊號至該第二開關元件，以控制該第二開關元件。
  9. 如請求項8所述之照明驅動方法，其中當該外部電源斷電時，該第二開關元件接收該控制訊號而開啟，使該儲能裝置對該發光裝置進行供電。
  10. 如請求項8或9任一項所述之照明驅動方法，其中更包括提供一熱電裝置，電性連接該發光裝置以及該儲能裝置，用以將該發光裝置之熱能轉換為一電能，對該儲能裝置進行充電。
  11. 如請求項10所述之照明驅動方法，其中該熱電裝 置係以一定電壓模式對該儲能裝置進行充電。
  12. 如請求項8所述之照明驅動方法，其中該外部電源為一交流電。
  13. 如請求項8所述之照明驅動方法，其中該發光裝置為一平板燈。
  14. 如請求項13所述之照明驅動方法，其中該平板燈包括至少一發光二極體、一導光板以及一擴散板。
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