TWI814339B

TWI814339B - 照明裝置

Info

Publication number: TWI814339B
Application number: TW111114041A
Authority: TW
Inventors: 王志賢; 鄭明杰; 陳伯彥; 張世杰; 杜冠賢; 林修毅; 王怜珺
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2022-04-13
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2023-09-01
Also published as: TW202341814A

Abstract

一種照明裝置。照明裝置包含燈板以及調光電路。燈板包含多個第一發光元件以及多個第二發光元件。多個第一發光元件設置於燈板的第一區域。多個第二發光元件設置於燈板的第二區域。調光電路用以驅動在燈板的第二區域中的該些第二發光元件以頻閃發光，並且調光電路用以驅動在燈板的第一區域中的該些第一發光元件以無頻閃發光。

Description

照明裝置

本案內容係關於一種照明裝置。特別是關於一種具有頻閃功能的照明裝置。

在現今燈板的技術中，通常會為了穩定發光元件的亮度，避免頻閃，而改善直流驅動訊號的穩定度。然而，在一些特殊用途中，可能會需要控制發光元件在特定頻率閃爍發光，進而喪失無頻閃發光的一些好處。因此，如何能夠控制發光元件在特定頻率閃爍發光，同時又能兼具無頻閃好處的照明裝置係一值得研究之課題。

本揭示文件提供一種照明裝置。照明裝置包含燈板以及調光電路。燈板包含複數個第一發光元件以及複數個第二發光元件。複數個第一發光元件設置於燈板的第一區域。複數個第二發光元件設置於燈板的第二區域。調光電路用以驅動在燈板的第二區域中的該些第二發光元件以頻閃發光，並且調光電路用以驅動在燈板的第一區域中的該些第一發光元件以無頻閃發光。

本揭示文件提供一種照明裝置。照明裝置包含燈板以及調光電路。燈板包含複數個第一發光元件以及複數個第二發光元件。調光電路用以依據純直流電壓/電流驅動該些第一發光元件，並且調光電路依據脈動直流電壓/電流驅動該些第二發光元件。

綜上所述，本揭示文件利用調光電路驅動在同一燈板上的第一發光元件以無頻閃發光，並且驅動第二發光元件以頻閃發光。

為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：

100,600:照明裝置

110,410,510:燈板

112,412,512,114,414,514:多個發光元件

112a,114b:發光元件

120,620:調光電路

122,622,628:電源轉換電路

124,624:純直流電壓/電流產生電路

126,626:脈動直流電壓/電流產生電路

130:電源供應電路

140,740,840,940:燈具

210:電流控制單元

310:控制單元

220:開關電路

230,320:直流-交流轉換電路

330:諧振電路

340:變壓器

350:整流電路

V1:直流電

Cin:輸入電容

Q1:開關

N11:初級繞線

N12:次級繞線

D1:整流器

L_cc:電感

C1:電容

LV1,LVL2,LVH2:亮度

Vb:直流輸入電壓

Qs1,Qs2:功率開關

Cr:諧振電容

Lr,Lm:諧振電感

Iac,Io:電流

Vdri:驅動電壓

Vg1,Vg2:控制訊號

AH1:高邏輯位準

AL2:低邏輯位準

TP:週期

Z1:第一區域

Z2:第二區域

為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為本揭露一實施例之照明裝置的示意圖。

第2圖為本揭露一實施例之照明裝置的功能方塊圖。

第3圖為本揭露一實施例之第2圖中的純直流電壓/電流產生電路的電路架構圖。

第4圖為本揭露一實施例之第2圖中由純直流電壓/電流產生電路所驅動的多個發光元件之亮度的示意圖。

第5圖為本揭露一實施例之第2圖中的脈動直流電壓/電流產生電路的電路架構圖。

第6A圖為本揭露一實施例之第5圖中的電流的波形的示意圖。

第6B圖為本揭露一實施例之第5圖中的電流的波形的示意圖。

第6C圖為本揭露一實施例之第2圖中由脈動直流電壓/電流產生電路所驅動的多個發光元件之亮度的示意圖。

第7A圖為本揭露另一實施例之燈板的示意圖。

第7B為本揭露再一實施例之燈板的示意圖。

第8圖為本揭露另一實施例之照明裝置的功能方塊圖。

第9圖為本揭露一實施例之球泡燈外型燈具的示意圖。

第10圖為本揭露一實施例之立燈外型燈具的示意圖。

第11圖為本揭露一實施例之桌上燈外型燈具的示意圖。

第12圖為本揭露一實施例之崁燈外型燈具的示意圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本案所涵蓋的範圍，而結構操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，皆為本案所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。

本案說明書和圖式中使用的元件編號和訊號編號中的索引1~n，只是為了方便指稱個別的元件和訊號，並非有意將前述元件和訊號的數量侷限在特定數目。在本案說明書和圖式中，若使用某一元件編號或訊號編號時沒有指明該元件編號或訊號編號的索引，則代表該元件編號或訊號編號是指稱所屬元件群組或訊號群組中不特定的任一元件或訊號。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及/或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、...等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。

請參閱第1圖，第1圖為本揭露一實施例之照明裝置100的示意圖。如第1圖所示，照明裝置100包含燈具140、燈板110、調光電路120以及電源供應電路130。在一些實施例中，燈板110可由發光二極體燈板實施。再另一些實施例中，燈板110可由次毫米發光二極體燈板或其他發光元件實施。因此，本案不以此為限。

在一些實施例中，電源供應電路130可以由市電、交流電源實施。在另一些實施例中，電源供應電路130可由直流電源實施，例如，由電子裝置透過通用序列匯流排介面提供的直流電源。調光電路120用以自電源供應電路130接收電源，並且調光電路120更用以將電源同時轉換為純直流電壓/電流以及脈動直流電壓/電流以驅動燈板110發光。

請參閱第2圖，第2圖為本揭露一實施例之照明裝置100的功能方塊圖。如第2圖所示，照明裝置100包含燈板110、調光電路120以及電源供應電路130。燈板110包含設置於第一區域Z1的多個發光元件112以及設置於第二區域Z2的多個發光元件114。

調光電路120包含電源轉換電路122以及純直流電壓/電流產生電路124以及脈動直流電壓/電流產生電路126。在一些實施例中，電源轉換電路122可由交流-直流轉換電路或直流-直流轉換電路實施，以將自電源供應電路130傳送的交流/直流電源降壓以及整流並且輸出直流電至純直流電壓/電流產生電路124以及脈動直流電壓/電流產生電路126。

純直流電壓/電流產生電路124用以產生純直流電壓/電流以驅動燈板110中的多個發光元件112以無頻閃發光。脈動直流電壓/電流產生電路126用以產生脈動直流電壓/電流以驅動燈板110中的多個發光元件114以一頻閃發光。所述頻閃的頻率為人類視覺可察覺的頻率，所述無頻閃的頻率為人類視覺較難察覺的頻率。在一些實施例中，所述頻閃的頻率具有治療或改善特定疾病的效果，或是對於人體具有刺激某些機能作用的效果。在一些實施例中，所述頻閃的頻率可設定在1~80赫茲的範圍內。在一些實施例中，所述頻閃的頻率可設定在40赫茲，從而治療、改善或防止某些腦部功能衰退，例如阿茲海默症等腦神經退化/病變疾病。

值得注意的是，由於燈板110上設置多個發光元件112的第一區域Z1在設置多個發光元件114的第二區域Z2的外側，經由純直流電壓/電流驅動的多個發光元件112在發光元件114的相對外側以無頻閃發光，藉此降低人眼對於發光元件114以頻閃發光所產生的不適感。並且，在降低人類視覺對所述頻閃的察覺能力同時亦能保有治療、改善、或防止特定疾病(例如，阿茲海默症等腦神經退化/病變疾病)的功效。

請參閱第3圖，第3圖為本揭露一實施例之第2圖中的純直流電壓/電流產生電路124的電路架構圖。如第3圖所示，純直流電壓/電流產生電路124包含直流-交流轉換電路230、整流器D1、電感L_cc、電容C1以及電流控制單元210。

直流-交流轉換電路230包含輸入電容Cin、開關電路220以及第一變壓器T1，其中輸入電容Cin連接於直流-交流轉換電路230的輸入端，並用以接收來自電源轉換電路122提供的直流電V1。電流控制單元210用以控制開關電路220(開關Q1)的切換頻率，從而經由變壓器T1的初級繞線N11以及次級繞線N12將脈衝式電流傳送至整流器D1的第一端，以使整流器D1以及電感L_cc將脈衝式電流轉換為純直流電壓/電流並將純直流電壓/電流提供予發光元件112a。發光元件112a可對應至第2圖中的發光元件112。

請參閱第4圖，第4圖為本揭露一實施例之第2圖中的多個發光元件112的亮度LV1的示意圖。如第4圖所示，由於純直流電壓/電流產生電路124提供純直流電壓/電流以驅動燈板110上多個發光元件112，多個發光元件112的亮度可維持在亮度LV1，使多個發光元件112以無頻閃發光。在一些實施例中，純直流電壓/電流產生電路124可以控制純直流電壓/電流的電流幅值大小，以依據電流幅值大小調整多個發光元件112的亮度LV1。

需要注意的是，在第3圖的實施例中，純直流電壓/電流產生電路124的電路架構僅為示例，調光電路120中的純直流電壓/電流產生電路124可以由其他能產生純直流電壓/電流的電路實施。因此，本案不應以此為限。

請參閱第5圖以及第6A-第6B圖，第5圖為本揭露一實施例之第2圖中的脈動直流電壓/電流產生電路126的電路架構圖。第6A圖為本揭露一實施例之第5圖中的電流Iac的波形的示意圖。第6B圖為本揭露一實施例之第5圖中的電流Io的波形的示意圖。脈動直流電壓/電流產生電路126包含直流-交流轉換電路320、諧振電路330、變壓器340、整流電路350以及控制單元310。

在一些實施例中，直流-交流轉換電路320可由半橋式直流-交流轉換器(half-bridge DC/AC converter)、全橋式直流-交流轉換器(full-bridge DC/AC converter)或者E類轉換器(class-E converter)。因此，本案不以此為限。相應地，在第5圖的實施例中，脈動直流電壓/電流產生電路126的電路架構僅為示例，調光電路120中的脈動直流電壓/電流產生電路126可以由其他能產生脈動直流電壓/電流的電路實施。因此，本案不應以此為限。直流-交流轉換器320包含兩個功率開關，亦即為功率開關Qs1以及Qs2，以接收直流輸入電壓Vb，並轉換直流輸入電壓Vb為交流電壓。諧振電路330電性耦接該直流-交流轉換器320，以接收該交流電壓，並轉換該交流電壓為一諧振電壓。

諧振電路330包含諧振電容Cr與兩諧振電感Lr以及Lm，所形成的LLC諧振電路。變壓器340包含一次側繞組與二次側繞組，一次側繞組係電性連接諧振電路330，以接收諧振電壓並輸出交流驅動電壓。

控制單元310係接收外部調光控制訊號dim。其中，該外部調光控制訊號dim係由一微控制器(未繪示)或一脈波寬度調變訊號產生電路(未繪示)所提供的脈衝訊號。在一週期TP之中，當該調光控制訊號dim具有高邏輯位準時，控制單元310產生控制訊號Vg1及Vg2控制電流Iac在相對較大的幅度震盪，並且提供電流Iac至整流電路350，使整流電路350將電流Iac轉換為具有高邏輯位準AH2的電流Io(或驅動電壓Vdri)至發光元件114b；並且當該調光控制訊號dim具有低邏輯位準時，控制單元310則產生控制訊號Vg1以及Vg2，控制電流 Iac在較小的幅度震盪，使整流電路350將電流Iac轉換為具有低邏輯位準AL2的電流Io(或驅動電壓Vdri)，以驅動發光元件114b，進而對發光元件114b提供電流控制調光操作，以使發光元件114b以頻閃發光。在一些實施例中，可將外部調光控制訊號dim的脈衝頻率可以設定在1~80Hz(對應地，週期TP可被設定在1秒~0.0125秒的區間中)，以使發光元件114b以相應頻率的頻閃發光。在一些實施例中，可將外部調光控制訊號dim的脈衝頻率可以設定在40Hz，以使發光元件114b以相應頻率的頻閃發光。發光元件114b可對應於第2圖中的發光元件114。

請一併參閱第6C圖，第6C圖為本揭露一實施例之第2圖中的多個發光元件114的亮度的示意圖。如第6C圖所示，由於脈動直流電壓/電流產生電路126提供脈動直流電壓/電流以驅動燈板110上多個發光元件114，多個發光元件114依據上述的脈動直流電壓/電流的周期TP在高亮度LVH2以及低亮度LVL2的範圍間閃爍。所述脈動直流電壓/電流的週期TP對應於多個發光元件114的頻閃的週期TP。因此，可藉由設定脈動直流電壓/電流的週期來控制多個發光元件114的頻閃的週期TP/頻率。

舉例而言，脈動直流電壓/電流產生電路126提供具有週期1/40秒或1/60秒的脈動直流電壓/電流驅動多個發光元件114，多個發光元件114會以40Hz或60Hz 的頻率閃爍。如此，多個發光元件114可在特定頻閃的頻率下發光。

在一些實施例中，多個發光元件114的頻閃的頻率係設定在1~80Hz的範圍內，從而治療相應的疾病。在一些實施例中，所述多個發光元件114的頻閃的頻率可設定在40Hz，從而治療、改善或防止某些腦部功能衰退，例如阿茲海默症等腦神經退化/病變疾病。

在一些實施例中，多個發光元件112以及114具有相同規格，並且純直流電壓/電流產生電路124與脈動直流電壓/電流產生電路126所能提供的最大電流的幅值相同。因此，當純直流電壓/電流產生電路124產生的純直流電壓/電流具有最大幅值時，由脈動直流電壓/電流產生電路126所產生的脈動直流電壓/電流的邏輯位準可設定在由純直流電壓/電流產生電路124所產生的純直流電壓/電流的幅值的0~1倍的範圍。

在一些實施例中，由脈動直流電壓/電流產生電路126所產生的脈動直流電壓/電流的高邏輯位準AH1以及低邏輯位準AL2的差值小於由純直流電壓/電流產生電路124所產生的純直流電壓/電流的幅值的½倍。在此情形中，可降低人眼對多個發光元件114在頻閃發光的察覺程度，在保有最佳的療效的同時改善患者的治療體驗。

在另一些實施例中，由脈動直流電壓/電流產生電路126所產生的脈動直流電壓/電流的高邏輯位準AH1以及低邏輯位準AL2的差值小於由純直流電壓/電流產生電路124所產生的純直流電壓/電流的幅值的¼倍。在此情形中，可大幅降低人眼對多個發光元件114在頻閃發光的察覺程度，從而在人眼難以察覺頻閃的情形中，對特定疾病治療的同時，改善患者的治療體驗。

請參閱第7A圖，第7A圖為本揭露另一實施例之燈板410的示意圖。如第7A圖所示，燈板410包含設置在第一區域Z1的多個發光元件412以及設置於第二區域Z2的多個發光元件414。在一些實施例中，第2圖的照明裝置100中的燈板110可以由第7A圖所示的燈板410實施。在第2圖所示的實施例中，燈板110是以圓形為例。與第2圖的照明裝置100中的燈板110相較，第7A圖中燈板410的不同之處在於，是採用方形結構。於燈板410的多個發光元件412以及414的其他細部連接關係與作動方式，大致相同於先前第2圖之實施例中燈板110的多個發光元件112以及114，在此不另贅述。

請參閱第7B圖，第7B圖為本揭露另一實施例之燈板510的示意圖。如第7B圖所示，燈板510包含設置在第一區域Z1的多個發光元件512以及設置於第二區域Z2的多個發光元件514。在一些實施例中，第2圖的照明裝置100中的燈板110可以由第7B圖所示的燈板510實施。

與第2圖的照明裝置100中的燈板110相較，第7B圖所示的燈板510的不同之處在於，是採用長方形結構。於燈板510的多個發光元件512以及514的其他細部連接關係與作動方式，大致相同於先前第2圖之實施例中燈板110的多個發光元件112以及114，在此不另贅述。

需要說明的是，雖然第2圖、第7A圖、以及第7B圖皆是由第一區域Z1的多個發光元件112、412、512包圍第二區域Z2的多個發光元件114、414、514，但是本發明不以此為限。在一些實施例中，第一區域Z1的多個發光元件可以是ㄇ字型，或是上下兩條線型，將第二區域Z2的多個發光元件置於第一區域Z1的多個發光元件的中間位置。在一些實施例中，第一區域Z1的多個發光元件與第二區域Z2的多個發光元件為並排而非包圍的位置關係。

請參閱第8圖，第8圖為本揭露另一實施例之照明裝置600的功能方塊圖。如第8圖所示，照明裝置600包含電源供應電路130、調光電路620以及燈板110。調光電路620包含電源轉換電路622以及628、純直流電壓/電流產生電路624以及脈動直流電壓/電流產生電路626。

與第2圖的照明裝置100中的調光電路120相較，第7B圖所示的調光電路620的不同之處在於電源轉換電路的數量。具體而言，調光電路620包含電源轉換電路622以及628。在架構上，電源供應電路130電性耦接電源轉換電路622，電源轉換電路622電性耦接純直流電壓/電流產生電路624，並且純直流電壓/電流產生電路624電性耦接驅動燈板110上的發光元件112。在功能上，電源轉換電路622用以將電源供應電路130提供的電源轉換為直流電並提供予純直流電壓/電流產生電路624，使純直流電壓/電流產生電路624產生純直流電壓/電流以驅動燈板110上的發光元件112以無頻閃發光。

類似地，電源供應電路130電性耦接電源轉換電路622，電源轉換電路628電性耦接脈動直流電壓/電流產生電路626，並且脈動直流電壓/電流產生電路626電性耦接驅動燈板110上的發光元件114。在功能上，電源轉換電路628用以將電源供應電路130提供的電源轉換為直流電並提供予脈動直流電壓/電流產生電路626，使脈動直流電壓/電流產生電路626產生脈動直流電壓/電流以驅動燈板110上的發光元件114以頻閃發光。

於調光電路620中的電源轉換電路622以及628、純直流電壓/電流產生電路624以及脈動直流電壓/電流產生電路626的其他細部連接關係與作動方式，大致相同於先前第2圖之實施例中調光電路120的電源轉換電路122、純直流電壓/電流產生電路124以及脈動直流電壓/電流產生電路126，在此不另贅述。

第9圖為本揭露一實施例之燈具740的示意圖。如第9圖所示，燈具740是由球泡燈實施，圓形的燈板110可設置於燈具740之中。在另一些實施例中，球泡燈的燈板亦可由方形的燈板410實施。因此，本案不以此為限。

第10圖為本揭露一實施例之燈具840的示意圖。如第10圖所示，燈具840是由立燈實施，長方形的燈板510可設置於燈具840之中。在另一些實施例中，燈板510亦可由方形的燈板410或圓形的燈板110實施。因此，本案不以此為限。

第11圖為本揭露一實施例之燈具940的示意圖。如第11圖所示，燈具940是由桌上燈實施，圓形的燈板110可設置於燈具940之中。在另一些實施例中，桌上燈的燈板亦可由方形的燈板410或長方形的燈板510實施。因此，本案不以此為限。

第12圖為本揭露一實施例之第1圖中的燈具140的示意圖。如第12圖所示，燈具140是由崁燈實施，圓形的燈板110可設置於崁燈外型的燈具140之中。在另一些實施例中，崁燈的燈板亦可由方形的燈板410實施。因此，本案不以此為限。需要注意的是，在第1圖的實施例中，照明裝置100的燈具140可以由第9至11圖中的燈具740、840以及940或其他類型的燈具實施。因此，本案不以此為限。

綜上所述，本揭示文件利用調光電路驅動在同一燈板上的多個發光元件112以無頻閃發光，並且驅動多個發光元件114以頻閃發光。透過多個發光元件112以特定頻率的頻閃發光，可加強對特定疾病的治療效果，並且經由多個發光元件112以無頻閃發光，可降低人眼對多個發光元件114在頻閃發光的察覺程度，進而改善患者的治療體驗。

雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:照明裝置

110:燈板

120:調光電路

130:電源供應電路

140:燈具

Claims

一種照明裝置，包含：一燈板，包含：複數個第一發光元件，設置於該燈板的一第一區域；以及複數個第二發光元件，設置於該燈板的一第二區域；以及一調光電路，用以根據一脈動直流電流驅動在該燈板的該第二區域中的該些第二發光元件以一頻閃發光，並且該調光電路用以根據一純直流電流驅動在該燈板的該第一區域中的該些第一發光元件以無頻閃發光，其中該脈動直流電流的邏輯位準係設定在該純直流電流的幅值的0~1倍的範圍。
如請求項1所述之照明裝置，其中該頻閃為人類視覺可察覺的頻率。
如請求項1所述之照明裝置，其中該第一區域位於該第二區域的外圍。
如請求項1所述之照明裝置，其中該調光電路包含：一純直流電流產生電路，用以產生一純直流電流以驅動該些第一發光元件以無頻閃發光；以及一脈動直流電流產生電路，用以產生一脈動直流電流以驅動該些第二發光元件以該頻閃發光，其中該脈動直流電流的頻率係該頻閃。
如請求項4所述之照明裝置，其中該脈動直流電流的高邏輯位準以及低邏輯位準的差值小於該純直流電流的幅值的½倍。
如請求項4所述之照明裝置，其中該脈動直流電流的高邏輯位準以及低邏輯位準的差值小於該純直流電流的幅值的¼倍。
如請求項4所述之照明裝置，其中該頻閃係設定在1~80Hz的範圍內。
如請求項4所述之照明裝置，其中該些第一發光元件以及該些第二發光元件具有相同規格。
一種照明裝置，包含：一燈板，包含複數個第一發光元件以及複數個第二發光元件；以及一調光電路，用以依據一純直流電流驅動該些第一發光元件，並且該調光電路依據一脈動直流電流驅動該些第二發光元件，其中該脈動直流電流的邏輯位準係設定在該純直流電流的幅值的0~1倍的範圍。