TWI554145B - 光輸出裝置 - Google Patents

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Description

光輸出裝置
本發明係關於特定而言使用佈置為一裝置串之離散光源之光輸出裝置。
已知提供一光輸出裝置(例如LED)串，且該"串"經設計使得其可被切割為任何長度。一個端部連接至一電力供應，旨在提供一裝飾照明產品。
此類型之裝置用於標識、帶狀照明(例如加油站)及建築應用，該等應用先前曾使用氖或螢光照明。可將該串設計為撓性、防水且具強健性。LED係密封裝置，通常併入有一散熱片及光學器件。
此類型裝置之一問題係如何控制該串中個別光輸出裝置之接通/關斷狀態及/或輸出電平，同時仍使得該串長度能夠減小。
根據本發明，提供一種光輸出裝置，其包括：一電力連接器，其用於連接至一電源；複數個光源裝置，其佈置於自該電力連接器延伸之一線上，其中該線上之相鄰光源裝置藉由一包括至少一個電力供應線及至少一個電力回流線之電連接器佈置連接在一起，該連接器佈置經調適用以載送至少一個控制信號；複數個控制電路，每一光源裝置與來自該複數個控制電路之一控制電路相關聯，以用於基於該控制信號提供對光 源裝置輸出之獨立控制，其中可藉由切斷一相鄰對光源裝置之間的連接器佈置減小裝置之長度，其中藉由控制信號來獨立控制自電源延伸之剩餘光源裝置。
本發明之裝置使用與串中之光源裝置相關聯之微控制器。然後一單個資料線(或該等電力線中之一者上之經調變資料信號)可用於控制整個光源裝置串。電力供應線及電力回流線可(例如)係導線。
至少一個控制電路可包括：一輸入，一驅動信號被提供至該輸入；一輸出，其用於控制相應的光源裝置；一控制輸入，其用於接收一控制信號；及一控制輸出，其用於輸出一控制信號。然後該電路可有選擇地將一驅動信號(一電壓或一電流)耦合至光源裝置。
此使得控制電路能夠使用其控制輸入及控制輸出耦合在一起。以此方式，其可沿一共同控制線(例如一導線)或控制線組(例如若干導線)提供，以便可在該等控制電路或控制電路群組之間共享該等控制導線。
複數個控制電路可串聯連接，其中一個控制電路之控制輸出連接至下一控制電路之控制輸入。此使得一單個資料線能夠用於控制一光源裝置群組。可自電路至電路地傳遞控制信號。
每一控制電路之控制輸入較佳經調適用以接收一串列資料信號並經調適用以依據該串列資料信號之一或多個位元 來控制驅動信號至輸出之切換。以此方式，使用一共享之控制信號線可自控制電路至控制電路地傳遞一串列資料信號，以影響對多個控制電路之控制。舉例而言，每一控制電路之控制輸出可經調適用以輸出一串列資料信號，已自該串列資料信號移除該串列資料信號之一或多個位元。因此，每一控制電路回應於串列控制字之預先分配部分，且然後移除該控制字之此等部分使得下一控制器可回應於其控制信號。
電力供應線可載送一電流源輸出電流，且此意指光源裝置及相關聯控制電路可沿該電力供應線串聯連接。甚至當切割該串長度時，將不改變剩餘光源裝置之亮度。然後該線之端部較佳包括一連接電力供應線與電力回流線之連接器，以便提供一電流回流路徑。
另一選擇為，電力供應線可載送一驅動電壓。然後光源裝置及相關聯控制電路可並聯連接於電力供應線與電力回流線之間。
每一控制電路可包括一微控制器。
除電力供應線及電力回流線外，電連接器佈置亦可包括一用於控制信號之控制線，否則在電力線中之一者上提供(調變)控制信號。
應注意本發明係關於申請專利範圍中所列舉特徵之所有可能組合。
本發明提供一種光輸出裝置，其中每一光源裝置與一微 控制器相關聯。該微控制器控制該光輸出裝置之接通/關斷狀態。
圖1顯示本發明之裝置之一第一實例。在此實例中，光源裝置係LED。LED串包括若干單位單元5，其由圖1中之虛線指示。每一單位單元5包括兩個導線1及2形式之電力線、一LED 4(或一LED 4群組)、一電阻器3、一微控制器7及一導線18形式之資料線。電力導線1係回流線且電力導線2係供應線。
微控制器7受控於資料導線18上之一信號。如圖1中所示，來自一個微控制器7之一輸出被供應至該串中下一微控制器之輸入，使得該等微控制器串聯連接在一起。
在此實例中，微控制器具有兩個電力輸出16a及16b，且該微控制器之功能實質上係將來自電力導線2之一驅動信號(電流或電壓)耦合至電力輸出16a、16b中之所選擇一者。
因此，基於提供在資料導線18上之輸入，微控制器7欲將電力自電力導線2傳送至導線16a或導線16b。導線16a用作LED 4之電源，以便在電力被供應至16a時，將接通LED 4。
當電力被供應至導線16b時，向電阻器3供應電力，使得電壓差保持恆定。可不需要此電阻器，在此情形下，當未選擇一LED時，電流僅繞過該LED。
在替代實施例中，一繞過機制可用於連續地或間歇地使LED短路。一間歇短路功能可用作在不切斷電力導線2上之電流路徑之情形下提供亮度減低之方式。圖1中未顯示 此繞過機制。
可進行額外連接以向微控制器7供應電源電壓或參考電壓。舉例而言，圖1中所示導線16c向微控制器供應一用於電力供應之參考電壓。
在LED裝置之實例中，此等係電流驅動之裝置。因此，LED可自一供電給電力導線2之中心電流源接收其電力。藉由使用一電流源，所有串聯連接之LED(例如圖1中之LED)將由相同電流驅動且將因此具有相同亮度。該鏈中之LED數目將不會影響亮度。當然需要電流源電力供應具有足夠電力/電壓以便可將接通電流驅動穿過最大數目之串聯連接之LED。
在每一模組中皆存在：微控制器由電力導線1或2予以供電。
微控制器經由資料導線18接收之資料被轉遞至串中之下一微控制器。較佳地，微控制器7修改此資料使得下一微控制器知道其位於串中何處及應使用該資料之哪部分。舉例而言，每一微控制器可使用第一資料符號，且其轉遞除該第一符號外之整個資料串。
圖2更詳細顯示一資料串"110"如何被輸入至資料導線18並由微控制器解譯。第一微控制器7使用此串中之第一符號"1"來確定應接通其對應LED 4。微控制器移除資料串中之第一項目，並使用其控制輸出將剩餘資料"10"轉遞至下一微控制器，此界定資料導線18之連續性。類似地，下一微控制器接通LED，並將資料"0"轉遞至最後的微控制器， 該微控制器關斷其LED。
在此實施例中，僅顯示一個資料導線18。然而，可使用多個資料導線18或一資料導線與微控制器之低電力供應之一組合。
作為一微控制器之一實例，可使用一6引腳、8位元之快閃微控制器，例如美國微芯科技公司的PIC10F200/202/204/206。
在圖1之實例中，兩個電力導線2及1擔當一供應線及一回流線。電流源電源連接在導線1與2之間，且在電力導線1與2之間的串之端部處需要一端部連接器。
因為圖1中之結構由單位單元組成，因此可在不停用微控制器之控制之情形下減小串之長度。
在圖1中，單位單元5係串聯連接。然而，亦可並聯連接單位單元。此如圖3中所示。
在此實例中，每一微控制器控制來自電力導線2之電力之切換，且電力導線2並聯連接至每一微控制器7。來自微控制器之兩個輸出16a、16b並行到達回流電力導線1。
一並聯連接方法之優點在於一個LED之故障不會導致其他LED出現問題。
在此實例中，可電壓驅動電力導線2，此乃因將跨越所有LED施加相同電壓。在此實例中，導線16a連接至LED。在一替代實施例中，導線16a可連接至一LED+電阻器之一組合，以使該LED在與其他LED並聯連接時作業更穩定。
導線16c用作微控制器之電力供應。
圖3中之單位單元係並聯，但提供資料導線18至微控制 器之相同串聯連接。
圖4顯示一提供並聯與串聯連接之一混合之佈置。此串中之第一元件30被放大顯示，從而指示一並聯連接之開始。接下來四個LED電路係串聯。此種混合式解決方案允許供電導線上之電源電壓比一單個LED 4之電源電壓高，此乃因其供電給一組串聯連接之LED(在此實例中一組四個)。然而仍可減小該系統之長度。圖4亦示意性顯示電力路線及主控制器32，其針對局部個別LED控制電路產生控制信號並提供驅動信號。
圖4僅顯示一個分支，且多個分支(圖4中未顯示)可並聯連接在一起。
微控制器及LED可合併至一單個離散裝置內。如上所述，微控制器亦可用於控制LED之光強度。舉例而言，此可使用微控制器在LED位置處實施局部脈衝寬調變達成。
在一替代實例中，可使用一具有若干輸出連接器(具有一不同電阻)之微控制器實施亮度控制。對於電壓驅動之應用(例如圖2)，來自微控制器7之不同輸出電阻可用於提供不同電壓降，及LED驅動電壓及輸出亮度之對應改變。
視情形，可藉由將控制信號疊加在另一導線(例如電力導線2)上來消除資料導線18。此使得能夠使用一現有之LED串實施本發明，使得本發明之系統可與現有LED串回溯相容。
概言之，微控制器7可係任一電組件，其包括允許將一電力供應輸入有選擇地路由(基於一控制輸入)至一輸出， 以用於驅動LED。較佳地，存在一用於繞過LED之第二輸出。舉例而言，一簡化裝置可包括一連接至資料導線18之電晶體。然後資料導線有選擇地接通或關斷該電晶體，且藉此影響一電力導線共同輸入與一驅動LED之輸出之間的切換。
每一光源裝置可包括一單個光源或多個光源。一光源可包括一單個LED或多個LED且一個控制電路可控制多個光源。亦可使用其他類型之光源。當一個控制電路用於多個光源時，其可係不同色彩(例如紅色、綠色及藍色)，因而界定一單個色彩光源之色彩子像素。
在上述實例中，控制電路係用於控制亮度。控制電路之另一功能可係接通/關斷狀態之一程式化序列。舉例而言，可指令控制電路使LED以1秒之週期接通/關斷地閃爍。另一選擇為，可指令其以一預定平均頻率(例如1Hz)隨機接通/關斷該等LED。另一選擇為，可藉由一接通/關斷狀態序列指令控制電路，該控制電路將自此序列之開始保持運作。
因此，控制電路可用於實施各種可程式化光學功能及效果。提供用於整個裝置之照明控制器來控制此等效果，控制提供至個別控制電路之信號。
對於熟習此項技術者，各種修改係顯而易見。
1‧‧‧電力回流線(電力導線)
2‧‧‧電力供應線(電力導線)
3‧‧‧電阻器
4‧‧‧光源裝置(LED)
5‧‧‧單位單元
7‧‧‧微控制器(控制電路)
16a‧‧‧電力輸出(導線)
16b‧‧‧電力輸出(導線)
16c‧‧‧導線
18‧‧‧資料導線(控制線)
30‧‧‧第一元件
32‧‧‧主控制器
現將參照附圖對本發明之實例予以詳細說明，附圖中：圖1顯示本發明之光輸出裝置之一第一實例； 圖2顯示可如何控制控制電路；圖3顯示本發明之光輸出裝置之一第二實例；及圖4顯示整個產品之一實例之外觀。
在不同圖式中使用相同之參考編號表示類似部件。
1‧‧‧電力回流線(電力導線)
2‧‧‧電力供應線(電力導線)
3‧‧‧電阻器
4‧‧‧光源裝置(LED)
5‧‧‧單位單元
7‧‧‧微控制器(控制電路)
16a‧‧‧電力輸出(導線)
16b‧‧‧電力輸出(導線)
16c‧‧‧導線
18‧‧‧資料導線(控制線)

Claims (13)

  1. 一種光輸出裝置，其包括：- 一電力連接器，其用於連接至一電源；- 複數個光源裝置(4)，其佈置於自該電力連接器延伸之一線上，其中該線上之相鄰光源裝置藉由一包括至少一個電力供應線(2)及至少一個電力回流線(1)之電連接器佈置連接在一起，該電連接器佈置經調適用以載送至少一個控制信號；- 複數個控制電路(7)，每一光源裝置與來自該複數個控制電路(7)之一控制電路相關聯以用於基於該控制信號提供對該光源裝置輸出之獨立控制，其中可藉由切斷一相鄰對光源裝置(4)之間的該電連接器佈置減小該裝置之長度，其中藉由該控制信號來獨立控制自該電源延伸之剩餘光源裝置，其中該複數個控制電路中之每一控制電路之一控制輸入經調適用以接收該控制信號並經調適用以依據該控制信號之一或多個位元來控制一驅動信號至該控制電路之一輸出之切換，該控制信號係一串列資料信號，及每一控制電路經調適用以輸出一串列資料信號，其中該串列資料信號之該一或多個位元該串列資料信號已被移除。
  2. 如請求項1之裝置，其中該複數個控制電路中之每一者 包括：一輸入，該驅動信號被提供至該輸入；該輸出，其用於控制相應的該光源裝置；該控制輸入，其用於接收該控制信號；及一控制輸出，其用於輸出一控制信號。
  3. 如請求項1或2之裝置，其中每一光源裝置包括複數個光源。
  4. 如請求項1之裝置，其中複數個控制電路(7)串聯連接，其中該複數個控制電路中之一個控制電路之一控制輸出連接至下一控制電路之該控制輸入。
  5. 如請求項1或2之裝置，其中該電力供應線(2)載送一電流源輸出電流。
  6. 如請求項5之裝置，其中該光源裝置及相關聯控制電路沿該電力供應線(2)串聯連接。
  7. 如請求項6之裝置，其中該電力供應線(2)之端部包括一連接該電力供應線(2)與該電力回流線(1)之連接器。
  8. 如請求項1或2之裝置，其中該電力供應線(2)載送一驅動電壓。
  9. 如請求項8之裝置，其中該光源裝置及相關聯控制電路並聯連接於該電力供應線與該電力回流線之間。
  10. 如請求項1或2之裝置，其中該光源裝置及相關聯控制電路連接為複數個並聯分支，其中每一分支包括沿該電力供應線串聯連接之複數個源裝置佈置及相關聯控制電路。
  11. 如請求項1或2之裝置，其中每一控制電路(7)包括一微控 制器。
  12. 如請求項1或2之裝置，其中除該電力供應線(2)及該電力回流線(1)外，該電連接器佈置亦包括一用於該控制信號之控制線(18)。
  13. 如請求項1或2之裝置，其中該控制信號被提供於該電力供應線(2)及該電力回流線(1)中之一者上。
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