TWI538554B - 交流發光裝置 - Google Patents

Description

交流發光裝置

本發明是有關於一種交流發光裝置，特別是指一種可調色溫之交流發光裝置。

隨著交流發光二極體(AC LED)的技術逐漸成熟，其應用面也日益增加，因此，對於一個利用交流發光二極體為光源的發光裝置，如何有效調變其色溫已有不少相關技術被提出。

參閱圖1與圖2，中華民國專利公開案第200926890號揭露第一種習知的交流發光裝置1，其包括一個波形調變單元11及一個交流發光二極體模組12。波形調變單元11從一個外部的交流電源2接收一個呈弦波的交流電訊號，並將交流電訊號由弦波調變成方波，且調整交流電訊號之正電壓與負電壓之脈衝寬度，以產生一個驅動訊號。交流發光二極體模組12包括電流流向相反且發光顏色不同的兩串發光二極體121、122。該兩串發光二極體121、122根據驅動訊號發出光線，在驅動訊號的電壓為正時，該串發光二極體122導通一段第一時間T1以發出光線，而在驅動訊號的電壓為負時，該串發光二極體121導通一段第二時間T2以發出光線。因此，藉由調整正電壓與負電壓的脈衝寬度(也就是調整第一時間T1與第二時間T2)，可以改變交流發光裝置的色溫。

參閱圖3與圖4，中華民國專利公開案第200723956號揭露第二種習知的交流發光裝置3，其包括一個電壓相位控制器31、一個多相位電壓產生器32及三個交流發光二極體模組33~35。電壓相位控制器31根據一個外部設定器42所受的操作，產生一個電壓相位控制訊號。多相位電壓產生器32從一個外部的單相位電壓源41接收一個呈弦波的單相位電壓，並根據電壓相位控制訊號調整單相位電壓的相位，以產生一個第一相位電壓Va、一個第二相位電壓Vb、一個第三相位電壓Vc及一個第四相位電壓Vd。該三個交流發光二極體模組33~35電連接成Y形，交流發光二極體模組33根據第一、第四相位電壓Va、Vd的差異發出紅光，交流發光二極體模組34根據第二、第四相位電壓Vb、Vd的差異發出綠光，交流發光二極體模組35根據第三、第四相位電壓Vc、Vd的差異發出藍光。因此，藉由調整電壓相位，可以改變交流發光裝置3的色溫。然而，此種交流發光裝置3利用多個訊號(也就是第一至第四相位電壓Va、Vb、Vc、Vd)來調整色溫，導致需使用較多電氣元件。

因此，本發明之目的即在提供一種交流發光裝置，藉由改變交流電訊號的電壓振幅，或調整交流電訊號的波形準位，來調整交流發光裝置的亮度、色溫，並提供交流發光裝置過溫保護的功能。

於是，本發明交流發光裝置適用於接收一個交流電訊號，且包含：一個波形產生單元，接收該交流電訊號，並於正半週或負半週期間調整該交流電訊號之電壓振幅，或調整該交流電訊號之波形準位，以產生一個驅動訊號；及一個交流發光單元，包括一個第一發光元件，及一個發光顏色與該第一發光元件不同之第二發光元件，其中，該第一、第二發光元件電連接到該波形產生單元以接收該驅動訊號，並根據該驅動訊號發出光線。

本發明之功效在於：藉由波形產生單元來調整交流電訊號的電壓振幅，或調整交流電訊號的波形準位，本發明只需要一個驅動訊號就可以調整交流發光裝置的亮度、色溫，除了能有效減少電氣元件的使用外，亦可提供交流發光裝置過溫保護的功能。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖5、圖6與圖7，本發明交流發光裝置5之較佳實施例適用於從一個外部的交流電源6(例如市電)接收一個呈弦波的交流電訊號，且包含一個波形產生單元51、一個交流發光單元52及一個感測單元53。

波形產生單元51適用於電連接到交流電源6以接收交流電訊號，並調整交流電訊號之波形準位B，或於正半週或負半週期間調整交流電訊號之電壓振幅，以產生一個驅動訊號。如圖6所示，波形產生單元51可以調整交流電訊號之波形準位B，使得交流電訊號的正半週電壓峰值P1及負半週電壓峰值P2隨著波形準位B一起改變。當然，波形產生單元51也可以於正半週期間調整交流電訊號之電壓振幅，以改變交流電訊號的正半週電壓峰值P1，或於負半週期間調整交流電訊號之電壓振幅，以改變交流電訊號的負半週電壓峰值P2。

具體而言，如圖6(a)所示，當波形產生單元51未調整交流電訊號之波形準位B時(即B=0)，正、負半週的電壓峰值P1、P2分別為V1和V2。如圖6(b)所示，當波形產生單元51調整交流電訊號之波形準位B至V0時，正、負半週的電壓峰值P1、P2分別為V0+V1和V0+V2，交流電訊號的波形並不會隨著波形準位的調整而受影響。換言之，波形產生單元51僅將波形準位做垂直移動(向上位移或向下位移)，波形產生單元51並不會改變波形的形狀。

如圖6(a)所示，當波形產生單元51未調整交流電訊號之電壓振幅時，以波形準位B=0為例，正、負半週的電壓峰值P1、P2分別為V1和V2。如圖6(c)所示，當波形產生單元51調整交流電訊號之電壓振幅時，正、負半週之電壓峰值P1、P2可以為V1±ΔV1和V2±ΔV2。ΔV1和ΔV2可以是相等或不等。

在一種實施態樣中，波形產生單元51不改變交流電訊號之波形，因此驅動訊號呈弦波(如圖7(a)所示)；在另一種實施態樣中，波形產生單元51更改變交流電訊號之波形，以使驅動訊號呈方波(如圖7(b)所示)、三角波(如圖7(c)所示)或其它形狀。

在一種實施態樣中，波形產生單元51不對交流電訊號進行頻率調整，因此驅動訊號與交流電訊號具有相同頻率(例如60Hz)；在另一種實施態樣中，波形產生單元51更對交流電訊號進行頻率調整，以使驅動訊號的頻率大於交流電訊號的頻率，例如驅動訊號的頻率大於60Hz。

交流發光單元52包括電流流向相反且發光顏色不同的一個第一發光元件521及一個第二發光元件522。每一個發光元件521、522包括多個發光二極體(未標號)。第一、第二發光元件521、522電連接到波形產生單元51以接收驅動訊號，且根據驅動訊號發出光線，在驅動訊號的電壓為正(也就是波形為正半週)且第一發光元件521順向導通時，第一發光元件521發出光線，而在驅動訊號的電壓為負(也就是波形為負半週)且第二發光元件522順向導通時，第二發光元件522發出光線。

在一種實施態樣中，第一、第二發光元件521、522中的一者是一個白光高壓發光二極體(HV LED)模組，另一者是一個紅光高壓發光二極體模組；在另一種實施態樣中，交流發光單元52是一個交流發光二極體模組，第一、第二發光元件521、522中的一者發出第一顏色的光，另一者發出第二顏色的光。舉例來說，當第一發光元件521發出的光為紅光，第二發光元件522發出的光為白光時，則交流發光單元52可經由第一發光元件521的紅光光量之多寡，用以使照明光於暖白(warm white)光與冷白(cold white)光間作調整。

感測單元53用於感測交流發光單元52的狀態，以產生至少一個感測訊號。在本實施例中，感測單元53包括一個亮度感知器531、一個色溫感知器532及一個溫度感知器533。亮度感知器531用於感測交流發光單元52的亮度，以產生相關於交流發光單元52之亮度的一個亮度感測訊號。色溫感知器532用於感測交流發光單元52的色溫，以產生相關於交流發光單元52之色溫的一個色溫感測訊號。溫度感知器533用於感測交流發光單元52的溫度，以產生相關於交流發光單元52之溫度的一個溫度感測訊號。

波形產生單元51更電連接到感測單元53以接收亮度感測訊號、色溫感測訊號及溫度感測訊號。波形產生單元51根據亮度感測訊號調整交流電訊號之電壓振幅，以改變或維持交流發光單元52的發光亮度。波形產生單元51根據色溫感測訊號調整交流電訊號之電壓振幅或波形準位B，以改變或維持交流發光單元52的色溫。波形產生單元51根據溫度感測訊號，在交流發光單元52的溫度高於一個預設的溫度值時，調整交流電訊號的電壓振幅，如將正負半週之電壓振幅變小，以避免交流發光單元52因過熱而損壞。

舉例來說，當亮度感知器531所偵測的交流發光單元52的亮度大於一個預設亮度上限值(如一個預設亮度值的110%)時，波形產生單元51即根據亮度感測訊號來調降交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為99%×V1或99%×V2，或兩者同時調整為99%×V1及99%×V2。調降之後，亮度感知器531亦持續偵測交流發光單元52的發光亮度，並回饋至波形產生單元51，當交流發光單元52的亮度仍大於預設亮度上限值時，則持續調降交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為98%×V1或98%×V2，或兩者同時調整為98%×V1及98%×V2，直至交流發光單元52的亮度維持在一個預設亮度範圍內(即預設亮度值的正負10%)。

反之亦然，當亮度感知器531所偵測的交流發光單元52的亮度小於一個預設亮度下限值(如預設亮度值的90%)時，波形產生單元51即根據亮度感測訊號來調升交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為101%×V1或101%×V2，或兩者同時調整為101%×V1及101%×V2。調整之後，亮度感知器531亦持續偵測交流發光單元52的發光亮度，並回饋至波形產生單元51，當交流發光單元52的亮度仍小於預設亮度下限值時，則持續調升交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為102%×V1或102%×V2，或兩者同時調整為102%×V1及102%×V2，直至交流發光單元52的亮度維持在預設亮度範圍內(即預設亮度值的正負10%)。值得注意的是，預設亮度值可為一個預設值，或是藉由記憶啟動交流發光單元52的初始亮度而產生。

同理，溫度感知器533的操作方式與亮度感知器531的回饋方式大致相同。具體而言，當溫度感知器533所偵測的交流發光單元52的溫度大於一個預設溫度值，波形產生單元51即根據溫度感測訊號來調降交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為99%×V1或99%×V2，或兩者同時調整為99%×V1及99%×V2。調降之後，溫度感知器533仍持續感測交流發光單元52的溫度，並回饋至波形產生單元51，當交流發光單元52的溫度仍大於預設溫度值時，則持續調降交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為98%×V1或98%×V2，或兩者同時調整為98%×V1及98%×V2，直至交流發光單元52的溫度低於預設溫度值。值得注意的是，波形產生單元51在依據感測訊號做調變時，先以溫度感知器533的溫度感測訊號進行優先調變，才能使交流發光單元52達到過溫保護的效果。

以交流發光單元52的第一發光元件521發出的光是白光、第二發光元件522發出的光是紅光為例，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫大於一個預設色溫值(如以預設色溫值為5500K，但感測到的色溫為5900K)時，波形產生單元51即根據色溫感測訊號來調降交流電訊號的波形準位B，如調降0.1V(亦即調整為V0-0.1V)。調降之後，色溫感知器532亦持續感測交流發光單元52的發光色溫，並回饋至波形產生單元51，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫仍大於預設色溫值(如感測到的色溫為5800K>預設色溫值5500K)時，則持續調降交流電訊號的波形準位B，如調降0.2V(亦即調整為V0-0.2V)，直至交流發光單元52的色溫維持在預設色溫值(5500K)。

反之亦然，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫小於預設色溫值(如以預設色溫值為5500K，但感測到的色溫為5000K)時，波形產生單元51即根據色溫感測訊號來調升交流電訊號的波形準位B，如調升0.1V(亦即調整為V0+0.1V)。調升之後，色溫感知器532亦持續感測交流發光單元52的發光色溫，並回饋至波形產生單元51，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫仍小於預設色溫值(如感測到的色溫為5100K<預設色溫值5500K)時，則持續調升交流電訊號的波形準位B，如調升0.2V(亦即調整為V0+0.2V)，直至交流發光單元52的色溫維持在預設色溫值(5500K)。

以交流發光單元52的第一發光元件521發出的光是白光、第二發光元件522發出的光是紅光為例，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫大於一個預設色溫值(如以預設色溫值為5500K，但感測到的色溫為5900K)時，波形產生單元51即根據色溫感測訊號來調整交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為99%×V1或101%×V2(即正半週的電壓振幅小一點，或負半週的電壓振幅大一點)，或兩者同時調整為99%×V1及101×%V2。調整之後，色溫感知器532亦持續感測交流發光單元52的發光色溫，並回饋至波形產生單元51，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫仍大於預設色溫值(如感測到的色溫為5800K>預設色溫值5500K)時，則持續調整交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為98%×V1或102%×V2，或兩者同時調整為98%×V1及102%×V2，直至交流發光單元52的色溫維持在預設色溫值(5500K)。

反之亦然，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫小於預設色溫值(如以預設色溫值為5500K，但感測到的色溫為5000K)時，波形產生單元51即根據色溫感測訊號來調整交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為101%×V1或99%×V2，或兩者同時調整為101%×V1及99%×V2。調整之後，色溫感知器532亦持續感測交流發光單元52的發光色溫，並回饋至波形產生單元51，當色溫感知器532感測到的交流發光單元52的色溫仍小於預設色溫值(如感測到的色溫為5100K<預設色溫值5500K)時，則持續調整交流電訊號的電壓振幅，如電壓峰值P1、P2調整為102%×V1或98%×V2，或兩者同時調整為102%×V1及98%×V2，直至交流發光單元52的色溫維持在預設色溫值(5500K)。

值得注意的是，在另一個實施例中，亮度感知器531可以是用於感測環境亮度，以產生相關於環境亮度的一個亮度感測訊號。波形產生單元51可根據亮度感測訊號，動態調整交流發光單元52的亮度，以節省電力。

值得注意的是，波形產生單元51可以是設置在交流發光單元52的封裝之外，或是設置在交流發光單元52的封裝之內。

值得注意的是，參閱圖8，在另一個實施例中，交流發光單元52可以是包括電連接成橋式結構的一個第一發光元件523、一個第二發光元件524、一個第三發光元件525、一個第四發光元件526及一個第五發光元件527。每一個發光元件523~527包括多個發光二極體(未標號)。第一及第四發光元件523、526的發光顏色相同，第二、第三及第五發光元件524、525、527的發光顏色相同，但不同於第一發光元件523的發光顏色。第一至第五發光元件523~527根據驅動訊號發出光線，在驅動訊號的電壓為正且第一、第五及第四發光元件523、527、526順向導通時，第一、第五及第四發光元件523、527、526發出光線，而在驅動訊號的電壓為負且第三、第五及第二發光元件525、527、524順向導通時，第三、第五及第二發光元件525、527、524發出光線。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：

(1)藉由調整交流電訊號之電壓振幅或波形準位，只需要一個驅動訊號就可以調整交流發光裝置5的亮度和色溫，能有效減少電氣元件的使用。

(2)可以直接使用市電所提供的交流電訊號。

(3)藉由亮度、色溫及溫度感知器531~533，可以控制亮度、控制色溫及提供過溫度保護。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧交流發光裝置

11‧‧‧波形調變單元

12‧‧‧交流發光二極體模組

121‧‧‧發光二極體

122‧‧‧發光二極體

2‧‧‧交流電源

3‧‧‧交流發光裝置

31‧‧‧電壓相位控制器

32‧‧‧多相位電壓產生器

33~35‧‧‧交流發光二極體模組

41‧‧‧單相位電壓源

42‧‧‧外部設定器

5‧‧‧交流發光裝置

51‧‧‧波形產生單元

52‧‧‧交流發光單元

521‧‧‧第一發光元件

522‧‧‧第二發光元件

523‧‧‧第一發光元件

524‧‧‧第二發光元件

525‧‧‧第三發光元件

526‧‧‧第四發光元件

527‧‧‧第五發光元件

53‧‧‧感測單元

531‧‧‧亮度感知器

532‧‧‧色溫感知器

533‧‧‧溫度感知器

6‧‧‧交流電源

圖1是一個電路示意圖，說明第一種習知的交流發光裝置；

圖2是一個波形圖，說明圖1的交流發光裝置所產生的一個驅動訊號；

圖3是一個電路示意圖，說明第二種習知的交流發光裝置之電路示意圖；

圖4是一個波形圖，說明圖3的交流發光裝置所產生的多個相位電壓；

圖5是一個電路示意圖，說明本發明交流發光裝置之較佳實施例；

圖6是一個波形圖，說明本發明交流發光裝置之較佳實施例產生一個驅動訊號的方式；

圖7是一個波形圖，說明本發明交流發光裝置之較佳實施例的驅動訊號的波形；及

圖8是一個電路示意圖，說明本發明交流發光裝置之較佳實施例的一個交流發光單元的另一種實施態樣。

5．．．交流發光裝置

51．．．波形產生單元

52．．．交流發光單元

521．．．第一發光元件

522．．．第二發光元件

53．．．感測單元

531．．．亮度感知器

532．．．色溫感知器

533．．．溫度感知器

6．．．交流電源

Claims (10)

1. 一種交流發光裝置，適用於接收一個交流電訊號，且包含：一個波形產生單元，接收該交流電訊號，並調整該交流電訊號之波形準位，以改變該交流電訊號的正半週電壓峰值及負半週電壓峰值來產生一個驅動訊號；及一個交流發光單元，包括一個第一發光元件，及一個發光顏色與該第一發光元件不同之第二發光元件，其中，該第一、第二發光元件電連接到該波形產生單元以接收該驅動訊號，並根據該驅動訊號發出光線。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之交流發光裝置，其中，該交流發光單元更包括一個第三發光元件、一個第四發光元件及一個第五發光元件，該些發光元件電連接成一個橋式結構，該第一發光元件和該第四發光元件發出第一顏色光，且該第二發光元件、該第三發光元件及該第五發光元件發出第二顏色光。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之交流發光裝置，其中，該交流發光單元是一個交流發光二極體模組，該第一、第二發光元件中的一者發出白光，另一者發出紅光。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之交流發光裝置，更包含：一個感測單元，用於感測該交流發光單元的狀態，以產生至少一個感測訊號；其中，該波形產生單元更電連接到該感測單元以接收該感測訊號，且根據該感測訊號於正半週或負半週期間調整該交流電訊號之電壓振幅，或根據該感測訊號調整該交流電訊號之波形準位。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之交流發光裝置，其中，該感測單元包括：一個溫度感知器，用於感測該交流發光單元的溫度，以產生相關於該交流發光單元之溫度的一個溫度感測訊號。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之交流發光裝置，其中，該波形產生單元根據該溫度感測訊號調整該交流電訊號的電壓振幅，以提供該交流發光單元過溫保護。
7. 依據申請專利範圍第4、5或6項所述之交流發光裝置，其中，該感測單元包括：一個亮度感知器，用於感測該交流發光單元的亮度，以產生相關於該交流發光單元之亮度的一個亮度感測訊號。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之交流發光裝置，其中，該波形產生單元根據該亮度感測訊號調整該交流電訊號的電壓振幅，以改變該交流發光單元的亮度。
9. 依據申請專利範圍第4、5或6項所述之交流發光裝置，其中，該感測單元包括：一個色溫感知器，用於感測該交流發光單元的色溫，以產生相關於該交流發光單元之色溫的一個色溫感測訊號。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之交流發光裝置，其中，該波形產生單元根據該色溫感測訊號調整該交流電訊號的電壓振幅或波形準位，以改變該交流發光單元的色溫。