TWI703897B - 自適應調光驅動系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種自適應調光驅動系統，包括一燈座、一驅動電路、一燈具識別電路、以及一控制器。該燈座用以供如上所述的LED燈具設置，該燈座包括有一LED電源埠電性連接至該LED燈具的電源輸入埠。該驅動電路連接或耦接至該LED電源埠，用以輸出功率至該LED燈具。該燈具識別電路輸出一測試電流至該LED電源埠以導通該LED燈具的識別電阻，並回授該識別電阻的電壓參數以依據該電壓參數輸出一檢測訊號。該控制器接收該檢測訊號並依據該檢測訊號獲取該識別電阻電阻值的相關性參數，依據該相關性參數切換該驅動電路的功率輸出模式。

Description

自適應調光驅動系統
本發明有關於一種LED燈具以及調光驅動系統，特別是指一種具識別性的LED燈具以及自適應調光驅動系統。
隨著技術的發展，白光發光二極體的突破已使市面上的燈具逐漸由傳統式的燈泡、水銀燈管被更為省電的發光二極體所取代。發光二極體相較於傳統式的燈具除了更為省電之外，同時尚包括壽命長、效率高、不易破損的優點；此外，過去一般螢光燈管需要透過在燈座上安裝一安定器將市電轉換成高頻的交流電以驅動該螢光燈管。而LED燈管是以直流電源驅動，故有些LED燈管會有內置電源轉換器，將市電轉換成驅動該LED燈管的直流電源，或是將電源轉換器設置在用於安裝LED燈管的燈座上，透過燈座上的電源轉換器將市電轉換成驅動該LED燈管的直流電源。因此，發光二極體可以自由的依據輸出功率調整輸出亮度(dim)，比起傳統式燈泡、水銀燈管等裝置等固定功率的裝置而言，使用發光二極體作為一般照明使用顯然具有明顯的好處。
然而，現有的LED燈具僅針對一般市電的需求有訂定相應的標準，亦即現有的LED燈具(例如LED燈泡)多半自帶適配器、驅動器，因此當LED燈泡壽命屆期或損壞時，必須要將整個LED燈具含適配器、驅動器一併汰換，造成不必要的浪費。對此，部分廠商會特別於設計燈座時，將適配器及驅動器結合於燈座上，因此於燈泡或燈板年限到達時，僅需替換燈泡或燈板便可。然 而，有關於燈泡或燈板的設計，並沒有一個公規的限制針對燈泡或燈珠的數量、驅動功率進行均一的限制，導致各家廠商的燈泡或燈板不能互用，甚至同家廠商的不同類型產品之間亦不能混用，造成使用上的不便。
本發明的主要目的，在於提供一種具識別性的LED燈具，包括一燈主體、一或複數個LED單元、以及一識別電阻。該LED單元設置於該燈主體上並電性連接至一電源輸入埠。該識別電阻係設置於該燈主體上並聯於該LED單元，該識別電阻的電阻值係對應於該LED燈具的型號或種類。
本發明的另一目的，在於提供一種自適應調光驅動系統，包括一燈座、一驅動電路、一燈具識別電路、以及一控制器。該燈座用以供如上所述的LED燈具設置，該燈座包括有一LED電源埠電性連接至該LED燈具的電源輸入埠。該驅動電路連接或耦接至該LED電源埠，用以調變並輸出功率至該LED燈具。該燈具識別電路包括一測試電流輸出模組、以及一電壓回授模組，該測試電流輸出模組係掛載至該LED電源埠的迴路上，該電壓回授模組掛載於該LED電源埠的單端或雙端以回授電壓參數並依據該電壓參數輸出一檢測訊號。該控制器接收該檢測訊號並依據該檢測訊號獲取與該識別電阻電阻值的相關性參數，依據該相關性參數切換該驅動電路的功率輸出模式。
是以，本發明係比起習知技術具有以下優勢功效：本發明可以依據安裝的LED燈具(例如燈泡或燈板)自適應的切換適當的輸出功率，藉此提升各式LED燈具的通用性，有效的減少浪費並增加便利性。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本發明之範圍，在此先行敘明。
請先參閱「圖1」，為本發明自適應調光驅動系統的方塊示意圖，如圖所示：
本發明主要包括自適應調光驅動系統100、以及配合該自適應調光驅動系統100的LED燈具200。於本發明的應用實施例中，自適應調光驅動系統100及LED燈具200係可用以配合任意類型的LED光源設置，舉凡室內照明、戶外照明、可攜式燈具、醫療用途燈、工業用途燈等，均可以作為本發明的應用實施例。
該LED燈具200主要包括燈主體N1、LED單元N2、以及識別電阻N3。該燈主體N1係用以作為LED單元N2、識別電阻N3以及其他電路或機構(例如電路板、散熱板等)之載具，並具有電源輸入埠N4電性連接至該LED單元N2、以及識別電阻N3。為了讓燈座的驅動電路可以自適應的配合該LED燈具200的種類調整至適當的輸出功率，該識別電阻N3的電阻值係對應於該LED燈具200的型號或種類。於電路的配置上，本實施例中的該識別電阻N3係設置於該燈主體N1上並並聯於該LED單元N2。於另一較佳實施例中，該識別電阻N3亦可以配合獨立的迴路及連接埠設置，此部分非屬本發明所欲限制的範圍。
為了供該LED燈具200安裝固定，該自適應調光驅動系統100具有燈座M1，該燈座M1包括有一LED電源埠M2電性連接至該LED燈具200的電源輸入埠N4。
以下針對本發明其中一較佳實施例進行說明，請一併參閱「圖1」及「圖2」，為本發明自適應調光驅動系統的方塊示意圖以及電路示意圖，如圖所示：
所述的自適應調光驅動系統100可以自適應的確認LED燈具200的種類及其所需的工作電壓，藉以切換不同的功率輸出模式。該自適應調光驅動系統100主要包括驅動電路10、燈具識別電路20、以及控制器30。
所述的驅動電路10連接至該LED電源埠M2，用以提供該LED電源埠M2所需的工作功率。於一實施例中，該驅動電路10包括整流器11、設置於該整流器11後端的EMI濾波器12、以及連接至該EMI濾波器12輸出的電源調變器13。該整流器11係用以將輸入的電源由交流電轉換為直流電；該EMI濾波器12用以抑制電磁干擾(EMI)，把直流電源功率無衰減地傳輸到設備上，並大幅減少經電源傳入的EMI信號藉以保護後端設備；該電源調變器13係連接至該控制器30，並依據該控制器30的輸出訊號調變功率輸出模式。該電源調變器13包括一連接至該控制器30的脈衝寬度調變模組131(Pulse Width Modulation, PWM)、以及一設置於該脈衝寬度調變模組131後端的場效電晶體132，該場效電晶體132係連接至該EMI濾波器12的輸出，並依據該脈衝寬度調變模組131的輸出控制該場效電晶體132的開關啟閉以藉由占空比控制該EMI濾波器12的輸出功率。
其中，為了隔離前端電源電路及後端LED電路，該驅動電路10包括一設置於該EMI濾波器12後端的隔離變壓器模組14，避免電流直接由供電端(例如市電)饋入LED電源埠M2；於該隔離變壓器模組14後端更進一步設置有一整流單元15、以及一濾波單元16設置於該整流單元15後端，用以將電壓濾波輸出至該LED電源埠M2。該濾波單元16主要用以將整流過後的直流電進一步進行濾波，以去除直流電中的雜訊(例如漣波)。於本發明中該驅動電路10係可以為上述任意裝置的選用及組合，該等選用及組合非屬本發明所欲限制的範圍。
所述的燈具識別電路20雙端分別連接至該LED電源埠M2及該控制器30，用以輸入測試電流，並經由回授該LED電源埠M2的電壓，將所獲得的電壓轉換為檢測訊號提供至該控制器30。該燈具識別電路20包括一測試電流輸出模組21、以及一電壓回授模組22。於一可行的實施例中，該測試電流輸出模組21係掛載至該LED電源埠M2的迴路上，並與該LED電源埠M2構成一測試迴路，藉此得以輸出一測試電流至該LED電源埠M2；於該識別電阻N3具有獨立的迴路及連接埠的實施例中，該測試電流輸出模組21可以經由該獨立的連接埠連接至該識別電阻所屬的獨立迴路；該電壓回授模組22係依據該LED電源埠M2(或是依據獨立連接埠)的電壓參數輸出一檢測訊號至該控制器30。其中，所述的測試電流必須小於該LED電源埠M2上LED燈具200的最低導通電流，避免LED單元N2導通造成檢測失誤。
於一可行的實施例中，該測試電流輸出模組21包括有一測試電流迴路211以及一旁通迴路212，該旁通迴路212係包括有一開關單元213連接至該控制器30，並依據該控制器30輸出的指令開啟或關閉，該控制器30係依據該電壓回授模組22回授的電壓參數決定是否啟閉該開關單元213。在測試電流小於發光二極體的導通電流情況下，發光二極體係等效於開路狀態，測試電流將完全通過識別電阻N3並形成壓降。在此需特別註明的是，因此可以透過單端(高壓端或低壓端(由分壓節點回授))或雙端回授(跨壓)的方式獲得與該識別電阻N3電阻值相關的檢測訊號。由於測試電流的數值相當小，雖然本實施例是以雙開關分別切換測試電流迴路211以及旁通迴路212(開關為反向)，開關單元213亦可以僅設置於旁通迴路212上而忽略該測試電流。
於本實施例中，該電壓回授模組22包括有一減法器221、一比較器陣列222、以及一PWM驅動器223。該減法器221係連接至該LED電源埠M2的雙端以擷取該LED電源埠M2雙端的跨壓，透過將一端的電壓減去另一端的電壓以獲得雙端的壓差。該比較器陣列222包括複數個預設有不同電壓值的比較器，依據該跨壓與預設的電壓值進行比對輸出一比對結果至該PWM驅動器223。該PWM驅動器223依據該比對結果輸出該檢測訊號至該控制器30。於另一可行的實施例中，於控制器30藉自查找表(Look up table)中獲得相關性參數的實施例中，可以省略該比較器陣列222的設置。
所述的控制器30連接至該驅動電路10以及該燈具識別電路20。該控制器30例如可以是中央處理器可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)、單晶片RF系統(RF-SoC)或其他類似裝置或這些裝置的組合，於本發明中不予以限制。該控制器30可以配合儲存單元設置，利用該儲存單元儲存例如參數、查找表(Look up table)、或故障記錄等。該儲存單元例如可以為電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM)，於本發明中不予以限制。
該控制器30接收該檢測訊號並依據該檢測訊號獲取與該識別電阻N3電阻值的相關性參數，並依據該相關性參數切換該驅動電路10的功率輸出模式。
於一可行的實施例中，為了避免控制器30與LED電源埠M2相互干擾產生雜訊，於該燈具識別電路20的回授端與該控制器30之間係設置有一信號隔離器50。於一實施例中，該信號隔離器50係可以為光耦合器，經由光耦合器成對的光發射器及光接收器將訊號由該燈具識別電路20回授至控制器30，藉此隔離該控制器30與LED電源埠M2所屬的迴路。
為了供應控制器30所需的電源，該驅動電路10與該控制器30之間係設置有一適配器60用以將該驅動電路10的輸出轉換為該控制器30的驅動電壓及功率。其中，該適配器60包括一降壓單元61、一設置於該降壓單元61後端的整流單元62、以及一設置於該整流單元62後端的濾波單元63。
以下針對本發明中自適應調光驅動系統的工作流程進行說明，請一併參閱「圖3」，為本發明自適應調光驅動系統的控制流程圖，如圖所示：
首先，控制器30於該LED燈具200安裝於該LED電源埠M2時觸發啟動指令(步驟S01)；該啟動指令可以由安裝於燈座M1上的微動開關觸發，或是由該控制器30程式化控制，例如：當該LED電源埠M2雙端電壓變化時觸發或是由LED燈具200內建的晶片通訊而觸發，此部分於本發明中不予以限制。
於啟動後，該控制器30輸出一第一切換指令至該開關單元，經由開啟該開關單元213(開路)使主要載流通過該測試電流迴路211，使該測試電流迴路211提供的固定測試電流經由LED電源埠M2(或經由獨立連接埠)通過識別電阻N3，並於該識別電阻N3形成壓降變更各節點電壓以及跨壓的數值(步驟S02)。
於步驟S02確認執行後，燈具識別電路20的比較器陣列222經由複數個比較器各自設定的預設電壓進行比對以輸出一比對結果至該PWM驅動器223 (步驟S03)，藉此確認該識別電阻N3的跨壓所在的區間。該PWM驅動器223則依據該比對結果輸出該檢測訊號至該控制器30(步驟S04)。在此須說明的是，回授的該檢測訊號不一定必須是準確的電壓數值，亦可以是與障壁電壓間具有高度正相關性的任何參數，在此必須先行敘明。
於該控制器30獲得該檢測訊號後，係藉由該檢測訊號自查找表(Look up table)中獲得該相關性參數並藉此切換對應的功率輸出模式(步驟S05)；所述的相關性參數係指對應於該識別電阻N3的LED燈具200的型號、代碼或是其他相關索引等，經由該相關性參數確認應以何種驅動模式控制該驅動電路10的輸出功率。
最終，於決定好對應的功率輸出模式後，該控制器30係傳送一切換指令至該開關單元213，將該主要載流迴路切換至旁通迴路212，並依據對應的功率輸出模式控制驅動電路10，啟動LED燈具200(步驟S06)。
綜上所述，本發明可以依據安裝的LED燈具(例如燈泡或燈板)自適應的切換適當的輸出功率，藉此提升各式LED燈具的通用性，有效的減少浪費並增加便利性。
以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。
綜上所述，本發明可以依據安裝的LED燈具(例如燈泡或燈板)自適應的切換適當的輸出功率，藉此提升各式LED燈具的通用性，有效的減少浪費並增加便利性。
以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。
100:自適應調光驅動系統 M1:燈座 M2:LED電源埠 10:驅動電路 11:整流器 12:EMI濾波器 13:電源調變器 131:脈衝寬度調變模組 132:場效電晶體 14:隔離變壓器模組 15:整流單元 16:濾波單元 20:燈具識別電路 21:測試電流輸出模組 211:測試電流迴路 212:旁通迴路 213:開關單元 22:電壓回授模組 221:減法器 222:比較器陣列 223:PWM驅動器 30:控制器 50:信號隔離器 60:適配器 61:降壓單元 62:整流單元 63:濾波單元 200:LED燈具 N1:燈主體 N2:LED單元 N3:識別電阻 N4:電源輸入埠 步驟:S01-S06
圖1，為本發明自適應調光驅動系統的方塊示意圖。
圖2，為本發明自適應調光驅動系統的電路示意圖。
圖3，為本發明自適應調光驅動系統的控制流程圖。
100:自適應調光驅動系統
M1:燈座
M2:LED電源埠
10:驅動電路
20:燈具識別電路
21:測試電流輸出模組
211:測試電流迴路
212:旁通迴路
213:開關單元
30:控制器
200:LED燈具
N1:燈主體
N2:LED單元
N3:識別電阻
N4:電源輸入埠

Claims (10)

  1. 一種自適應調光驅動系統，包括：一種具識別性的LED燈具，包括一燈主體、一或複數個LED單元、以及一識別電阻，該LED單元設置於該燈主體上並電性連接至一電源輸入埠，該識別電阻設置於該燈主體上並聯於該LED單元，該識別電阻的電阻值係對應於該LED燈具的型號或種類；以及一燈座，包括有：一LED電源埠電性連接至該LED燈具的電源輸入埠；一驅動電路，連接或耦接至該LED電源埠，用以調變並輸出功率至該LED燈具；一燈具識別電路，包括一測試電流輸出模組、以及一電壓回授模組，該測試電流輸出模組係掛載至該LED電源埠的迴路上，該電壓回授模組掛載於該LED電源埠的單端或雙端以回授電壓參數並依據該電壓參數輸出一檢測訊號；以及一控制器，接收該檢測訊號並依據該檢測訊號獲取與該識別電阻電阻值的相關性參數，依據該相關性參數切換該驅動電路的功率輸出模式，其中該測試電流輸出模組包括有一測試電流迴路以及一旁通迴路，該旁通迴路係包括有一開關單元連接至該控制器，並依據該控制器輸出的第一切換指令開啟該開關單元，使該測試電流迴路的一固定測試電流經由該LED電源埠通過該識別電阻，使識別電阻形成壓降變更各節點電壓以及跨壓的數值獲取該識別電阻電阻值的相關性參數，並藉此決定功率輸出模式，當決定好功率輸出模式後，控制器傳送一切換 指令關閉該開關單元，切換至該旁通迴路，並依據對應的功率輸出模式啟動該LED燈具。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的自適應調光驅動系統，其中，該電壓回授模組包括有一減法器、一比較器陣列、以及一PWM驅動器，該減法器係連接至該LED電源埠的雙端以擷取該LED電源埠雙端的跨壓，該比較器陣列包括複數個預設有不同電壓值的比較器，依據該跨壓與預設的電壓值進行比對輸出一比對結果至該PWM驅動器，該PWM驅動器依據該比對結果輸出該檢測訊號至該控制器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的自適應調光驅動系統，其中，該燈具識別電路與該控制器之間係設置有一信號隔離器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的自適應調光驅動系統，其中，該燈具識別電路直接連接至該控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的自適應調光驅動系統，其中，該驅動電路與該控制器之間係設置有一適配器用以將該驅動電路的輸出轉換為該控制器的驅動功率。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的自適應調光驅動系統，其中，該適配器包括一降壓單元、一設置於該降壓單元後端的整流單元、以及一設置於該整流單元後端的濾波單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的自適應調光驅動系統，其中，該驅動電路包括整流器、設置於該整流器後端的電磁干擾濾波器、以及連接至該電磁干擾波器輸出的電源調變器，該電源調變器係連接至該控制器，並依據該控制器的輸出訊號調變該功率輸出模式。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的自適應調光驅動系統，其中，該電源調變器包括一連接至該控制器的脈衝寬度調變模組、以及一設置於該脈衝寬度調變模組後端的場效電晶體，該場效電晶體係連接至該電磁干擾濾波器的輸出，並依據該脈衝寬度調變模組的輸出控制該場效電晶體的開關啟閉以藉由占空比控制輸出功率。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的自適應調光驅動系統，其中，該驅動電路包括一設置於該電磁干擾濾波器後端的隔離變壓器模組、一設置於該隔離變壓器模組後端的整流單元、以及一設置於該整流單元後端將電壓濾波輸出至該LED電源埠的濾波單元。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的自適應調光驅動系統，其中，該控制器係藉由該檢測訊號自查找表(Look up table)中獲得該相關性參數並藉此切換對應的該功率輸出模式。
TW108115768A 2019-05-07 2019-05-07 自適應調光驅動系統 TWI703897B (zh)

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