TWI698612B - 高壓線性驅動兼可記憶調光之led發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置，包含：一高壓線性恆流電路；一控制IC，電性連接該高壓線性恆流電路，且該控制IC係直接接收高壓訊號而受驅動，其中該控制IC包含：一穩壓模組，電性連接該高壓線性恆流電路；一切換模組，電性連接該穩壓模組，具有至少二個電子開關；及一記憶模組，電性連接該切換模組；一第一LED串列，電性連接該高壓線性恆流電路及該控制IC；及一第二LED串列，電性連接該高壓線性恆流電路及該控制IC。藉此，本發明在線性調光架構下，利用前段線性調光之高壓訊號，直接驅動後段之控制IC而進一步控制色溫變化。

Description

高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置
本發明係與LED線性調光驅動領域相關，尤其是一種在線性調光架構下，而以前段之線性調光的高壓訊號，直接驅動後段之色溫調變，同時並兼具有色溫記憶功能之LED發光裝置。
習知常見之發光二極體(Light Emitting Diode, LED)驅動方式大致上可分為交換式電源驅動方式，其中該交換式電源驅動包含有降壓式(Buck)、昇壓式(Boost)、昇降壓式(Buck/Boost)、及反馳式(Flyback)。而該些驅動方式各有其優缺點，例如反馳式之LED利用率高、無頻閃之問題、為隔離式設計，效率不隨輸入電壓有大幅變化等優點，惟其缺點零件數多、設計較為複雜、成本高，且有電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)問題。而其他例如降壓式雖相較反馳式設計少，但非隔離式之設計即存在使用風險。進一步地，部分驅動LED之方式係採用線性式(Linear)為之，該種架構利用直流電壓作為觸發信號，而使LED對應之驅動器伴隨輸出之電流產生連續之變化，藉此形成恆定電流調整進而改變LED亮度。常見作法可通過調節串接之可變電阻阻值，或是在IC元件的部分DIM功能接腳驅動類比電壓，即可完成線性類比調光。由於線性架構之LED調光方式具有許多優點，例如電路設計簡單、操作方便、及成本低廉等，故目前許多LED驅動電路亦多有以線性調光架構為之。
進一步地，除了LED之亮度須予以調整外，對於色溫之改變亦為現今燈具之常見功能。因此為了因應LED各種調變需求，前述之各種驅動架構，亦衍生如何進一步調整色溫之方式。例如傳統隔離式架構針對120V之交流市電，多搭配初級側調節(Primary Side Regulation, PSR)回授方式，並進一步整合微控制器(Microcontroller Unit, MCU)作為控制手段。然而該些微控制器無論是8位元或更高，其驅動電壓係皆遠小於初始之市電高壓值，因此須將該高壓降至例如5.1V後，始得供該微數位控制之MCU驅動而輸出色溫變化之數位訊號，且LED燈板跨壓亦降至約36V左右。
然而在線性驅動之類比調光架構下，LED係以高壓低電流之方式驅動，故其高壓輸出乃為不可避免之前提，亦即以理想市電120V乘以根號2後約169V輸出，是以無法搭配使用數位調整方式之低壓MCU作為調光手段。又縱使串接了電阻作為分壓手段，將使整體溫度過高而造成燈板燒毀之情況。因此為了能具有線性調光架構優點，且於該高壓條件下同時兼具調整色溫且記憶之功能，本團隊竭其心智苦心研究，並憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而提出一種高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置，以利有效改善習知技術之缺失。
本發明之一目的，旨在提供一種在線性調光架構下，而以前段之線性調光的高壓訊號，直接驅動後段之色溫調變，同時並兼具有色溫記憶功能之LED發光裝置，使得本發明之LED驅動電路調光及調變色溫完全由線性調光機制實施。
為達上述目的，本發明於係揭示一種高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置，包含：一高壓線性恆流電路，供以針對外部輸入之一高壓交流訊號轉換為一高壓直流訊號；一控制IC，電性連接該高壓線性恆流電路，且該控制IC係直接接收高壓訊號而受驅動，其中該控制IC包含：一穩壓模組(Low Dropout Regulator, LDO)，電性連接該高壓線性恆流電路；一切換模組，電性連接該穩壓模組，具有至少二個電子開關；及一記憶模組，電性連接該切換模組；一第一LED串列，電性連接該高壓線性恆流電路及該控制IC，且該第一LED串列具有一第一色溫；及一第二LED串列，電性連接該高壓線性恆流電路及該控制IC，具有一第二色溫；其中該第一LED串列與該第二LED串列係可混光形成一第三色溫。
較佳地，其中，該等電子開關為半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)，透過該等MOS元件的開閉狀態形成一真值表，並依據該真值表狀態決定顯示該第一色溫、該第二色溫，或該第三色溫。
較佳地，其中，該記憶模組係為電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM)。
較佳地，其中，該記憶模組具有一時序圖，並針對經該高壓線性恆流電路整流後之該高壓交流訊號進一步比對時序，供以決定現時開啟之色溫表現狀態。
較佳地，其中，該記憶模組具有一重設單元，設定有一重設時間與一開閉次數，而於該重設時間內滿足該開啟次數後，色溫表現回到預設之發光狀態。
較佳地，其中，該真值表至少包含一第一狀態、一第二狀態、一第三狀態，及一記憶暨自動切換狀態，其中該第一狀態係於一固定功率下僅開啟該等第一LED串列；該第二狀態係於該固定功率下同時開啟該等第一LED串列與該等第二LED串列；該第三狀態係於該固定功率下僅開啟該等第二LED串列；而於該記憶暨自動切換狀態時，透過一牆壁開關之開啟及關閉作動並依據該真值表資訊為該第一狀態、該第二狀態及該第三狀態之色溫依序切換控制。
較佳地，其中，該第一色溫為3000K，該第二色溫為5000K。
較佳地，其中，該重設時間為二秒；該開閉次數為七次。
較佳地，其中，該高壓線性恆流電路具有一TRIAC調光器。
綜上所述，本發明之高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置，非採用習知使用反馳式架構搭配微處理器之調變方式，而係利用線性調光架構，以前段之線性調光的高壓訊號，直接驅動後段之色溫調變，而使本發明LED驅動電路調光及調變色溫完全由線性調光機制實施，而據此保有線性調光電路之設計簡單、操作便利、成本低廉等各項優點。同時本發明捨棄採用MCU做為控制手段，取而代之使用MOS元件為各種狀態之色溫定義，進一步據此調變色溫，並搭配利用EEPROM實現後續之色溫記憶等功能。
為使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。其中各圖所示之具體電路、時序圖、真值表色溫對應等，皆僅為利於說明本案技術特徵之示意，並非指本發明僅能以該些方式為其實施。請參閱第1~4圖，係分別為本發明較佳實施例之方塊示意圖、電路架構圖、時序圖及色溫狀態調變機制圖。本發明係揭示一種高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置1，其包含一高壓線性恆流電路10、一控制IC11、一第一LED串列12及一第二LED串列13。
該高壓線性恆流電路10主要供以針對外部輸入之一高壓交流訊號轉換為一高壓直流訊號。架構上大致將外部交流市電經全波橋式整流後，再將之平滑化轉成直流訊號，又本發明並非針對線性調光架構下如何提高功率因子或降低頻閃現象，是以縱使於該線性架構下為降低頻閃及提高效能而做些微為電路調整或回授控制，其本質上仍是於負載端輸出高壓低電流之驅動條件，而與本發明所述之高壓線性恆流電路10所輸出之電壓狀態相同。進一步地該控制IC11電性連接該高壓線性恆流電路10，且該控制IC11係直接接收高壓訊號而受驅動，其中該控制IC11包含一穩壓模組111、一切換模組112及一記憶模組113。該穩壓模組111係電性連接該高壓線性恆流電路10，該切換模組112電性連接該穩壓模組111，且該切換模組112具有至少二個電子開關1121，該記憶模組113電性連接該切換模組112。該第一LED串列12電性連接該高壓線性恆流電路10及該控制IC11，且該第一LED串列12具有一第一色溫，該第二LED串列13電性連接該高壓線性恆流電路10及該控制IC11，且該第二LED串列13具有一第二色溫，其中該第一LED串列12與該第二LED串列13係可混光形成一第三色溫。藉由上述技術特徵，本發明係提供了一種基於線性調光架構之下，以前段線性調光之高壓訊號直接驅動後段色溫調變，同時又兼具色溫記憶功能之LED發光裝置1，而可使得LED驅動電路調光與調變色溫完全地由線性調光機制實施，進而保有線性調光電路之設計簡單、操作便利與成本低廉等優點。
較佳者，為了定義不同色溫之表現狀態。本發明於該切換模組112係採用二進位電子電路作為各狀態之區別方式。又本發明係於負載端以高壓方式驅動，故調控色溫過程並無法採用MCU作為控制元件。又為了達到二進位制之狀態表現，該等電子開關1121係可選擇半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)，且透過該等電子開關1121的開閉狀態決定輸出0或1而形成一真值表，並依據該真值表狀態決定顯示該第一色溫、該第二色溫或該第三色溫。此外，該記憶模組113係為電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM)。
進一步地，該記憶模組113係具有一時序圖，並針對經該高壓線性恆流電路10整流後之該高壓交流訊號進一步比對時序，如第2圖所示之V-BUS即係針對全波整流後之波形進行相位偵測並進一步與該時序圖相互比對，據此供以決定現時開啟之色溫表現狀態。如第3圖所示，係為本發明較佳實施例之時序呈現，惟圖中所示僅為一較佳示例，實際應用上係可依據各種需求予以調整其設定。
此外，該記憶模組113具有一重設單元1131，設定有一重設時間與一開閉次數，而於該重設時間內滿足該開啟次數後，色溫表現回到預設之發光狀態。藉該重設單元1131即可針對該LED發光裝置1進行重設而使其返回預設發光表現，特別在同時安裝多個該LED發光裝置1之時，該重設機制係可讓使用者對各該LED發光裝置1予以校正以使其回到相同的預設發光狀態，以降低使用者在控制上的不易。其中，一較佳之實施狀態為使該重設時間為二秒，該開閉次數為七次，以藉較為嚴苛的重啟作動來降低誤動作機率，避免使用者在短時間開閉較少次數即被該重設單元判定成欲重設發光狀態。
較佳者，本發明之發光裝置可透過一牆壁開關(圖中未示)為自動色溫切換或限制僅能呈現固定色溫。故為實現前述之各種色溫表現狀態，該真值表可至少定義包含一第一狀態、一第二狀態、一第三狀態，及一記憶暨自動切換狀態，其中該第一狀態係於一固定功率下僅開啟該等第一LED串列12；該第二狀態係於該固定功率下同時開啟該等第一LED串列12與該等第二LED串列13；該第三狀態係於該固定功率下僅開啟該等第二LED串列13；而於該記憶暨自動切換狀態時，透過該牆壁開關之開啟及關閉作動並依據該真值表資訊為該第一狀態、該第二狀態及該第三狀態之色溫依序切換控制。藉由此種方式進行色溫之切換與混成控制，係可有效地提升色溫調變時之穩定性，大幅增進該LED發光裝置1之調整效能，而該色溫調變機制係可參照第4圖所示之內容。
於本實施例中，僅使用二不同色溫LED串列，透過全部開啟或部分開啟方式實現三種色溫表現，因此本發明所述之該第一色溫可為3000K，該第二色溫可為5000K，而相互混成之該第三色溫較佳係為4000K，惟此僅為一較佳設定呈現，實際上係可依據應用需求予以變更與選擇。並且，於本實施例中該高壓線性恆流電路10係具有一TRICA調光器，藉此提高線性調光之便利性。而如前所述一般，縱使本發明結合了TRIAC調光器，其本質上仍是於負載端輸出高壓低電流之驅動條件，而與本發明所述之高壓線性恆流電路10所輸出之電壓狀態相同。
綜上所述，本發明之高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置1，非採用習知使用反馳式架構搭配微處理器之調變方式，而係利用線性調光架構，以前段之線性調光的高壓訊號，直接驅動後段之色溫調變，而使本發明LED驅動電路調光及調變色溫完全由線性調光機制實施，而據此保有線性調光電路之設計簡單、操作便利、成本低廉等各項優點。同時本發明捨棄採用MCU做為控制手段，取而代之使用MOS元件為各種狀態之色溫定義，進一步據此調變色溫，並搭配利用EEPROM實現後續之色溫記憶等功能。
以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作之權利範圍；故在不脫離本創作之均等範圍下所做之變化、修飾或替換相同功能之元件，仍皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。
1:LED發光裝置 10:高壓線性恆流電路 11:控制IC 111:穩壓模組 112:切換模組 1121:電子開關 113:記憶模組 1131:重設單元 12:第一LED串列 13:第二LED串列
第1圖，為本發明較佳實施例之方塊示意圖。 第2圖，為本發明較佳實施例之電路架構圖。 第3圖，為本發明較佳實施例之時序圖。 第4圖，為本發明較佳實施例之色溫狀態調變機制圖。
1:LED發光裝置
10:高壓線性恆流電路
11:控制IC
111:穩壓模組
112:切換模組
1121:電子開關
113:記憶模組
1131:重設單元
12:第一LED串列
13:第二LED串列

Claims (8)

  1. 一種高壓線性驅動兼可記憶調光之LED發光裝置，包含：一高壓線性恆流電路，供以針對外部輸入之一高壓交流訊號轉換為一高壓直流訊號；一控制IC，電性連接該高壓線性恆流電路，且該控制IC係直接接收高壓訊號而受驅動，其中該控制IC包含：一穩壓模組，電性連接該高壓線性恆流電路；一切換模組，電性連接該穩壓模組，具有至少二個電子開關；及一記憶模組，電性連接該切換模組；一第一LED串列，電性連接該高壓線性恆流電路及該控制IC，且該第一LED串列具有一第一色溫；及一第二LED串列，電性連接該高壓線性恆流電路及該控制IC，具有一第二色溫；其中該第一LED串列與該第二LED串列係可混光形成一第三色溫；其中，該等電子開關為電子開關為半導體場效電晶體，且透過該等電子開關的開閉狀態形成一真值表，並依據該真值表狀態決定顯示該第一色溫、該第二色溫，或該第三色溫。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之LED發光裝置，其中，該記憶模組係為電子抹除式可複寫唯讀記憶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之LED發光裝置，其中，該記憶模組具有一時序圖，並針對經該高壓線性恆流電路整流後之該高壓交流訊號進一步比對時序，供以決定現時開啟之色溫表現狀態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之LED發光裝置，其中，該記憶模組具有一重設單元，設定有一重設時間與一開閉次數，而於該重設時間內滿足該開啟次數後，色溫表現回到預設之發光狀態。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之LED發光裝置，其中，該真值表至少包含一第一狀態、一第二狀態、一第三狀態，及一記憶暨自動切換狀態，其中該第一狀態僅開啟該等第一LED串列；該第二狀態係同時開啟該等第一LED串列與該等第二LED串列；該第三狀態僅開啟該等第二LED串列；而於該記憶暨自動切換狀態時，透過一牆壁開關之開啟及關閉作動並依據該真值表資訊為該第一狀態、該第二狀態及該第三狀態之色溫依序切換控制。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之LED發光裝置，其中，該第一色溫為3000K，該第二色溫為5000K。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之LED發光模組，其中，該重設時間為二秒；該開閉次數為七次。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之LED發光模組，其中，該高壓線性恆流電路具有一TRIAC調光器。
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TWI727910B (zh) * 2020-12-03 2021-05-11 節明科技股份有限公司 開關可調式燈具及其使用方法

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