TWM515249U - 發光裝置的控制系統 - Google Patents

Description

發光裝置的控制系統

本新型是有關於一種控制系統，特別是指一種發光裝置的控制系統。

習知應用於如水族缸、植物工廠等模擬日光的人工光源通常包含一個殼體、一個發光二極體單元、及一個控制裝置。該發光二極體單元及該控制裝置整合設置在該殼體內，並根據該控制裝置預先儲存的一個時間與亮度的設定表，及當時的時刻，控制該發光二極體發光的亮度。例如，每天的白天五點至下午五點要控制該發光二極體發光，每天的下午五點至隔天凌晨五點控制該發光二極體不發光。該習知的控制裝置是根據一個震盪器所產生的時鐘頻率，進而決定該當時的時刻。

然而，當該植物工廠的面積較大而需要裝設複數個該習知的人工光源時，該等人工光源的每一者是各自根據其所具有的震盪器決定各自的當時的時刻。由於每一個震盪器在先天上具有誤差，將會導致其所產生的時鐘頻率會有差異，進而使得每一個控制裝置所決定的當時的時刻存在誤差。尤其當該等人工光源的開啟時間較長時，各 個控制裝置所決定的當時的時刻的累積誤差將會變得更大，如此一來，該等人工光源的啟閉時間將會變得不同步，進而影響或干擾植物的生長。因此，如何提供一種同步啟閉的人工光源便成為一個重要的課題。

因此，本新型之目的，即在提供一種同步啟閉的發光裝置的控制系統。

於是，根據本新型之一觀點，提供一種發光裝置的控制系統，適用於控制N個發光裝置，並包含N個控制裝置。N是正整數。該N個控制裝置分別電連接該N個發光裝置，且適用於電連接一個交流電源。每一個控制裝置包括一個轉換單元、一個驅動單元、及一個控制單元。

該轉換單元電連接該交流電源以接收一個交流電壓輸入信號，並產生一個輸出信號，且該輸出信號指示該交流電壓輸入信號的頻率。

該驅動單元電連接對應的該發光裝置，並接收M個脈寬調變信號，且根據該M個脈寬調變信號控制對應的該發光裝置發光，M是正整數。

該控制單元包含M個目前時間與佔空比的對應關係式，並電連接該轉換單元以接收該輸出信號，且根據該輸出信號所指示的該交流電壓輸入信號的頻率，決定一個目前時間，再根據該目前時間及該M個對應關係式，分別決定該M個脈寬調變信號的佔空比，以產生該M個脈寬調變信號。該M個脈寬調變信號的頻率相同。

在一些實施態樣中，每一個發光裝置包括M個電連接對應的該控制裝置的該驅動單元的發光二極體單元。其中，每一個控制裝置的該控制單元所產生的該M個脈寬調變信號的邏輯值在一第一邏輯值及一第二邏輯值之間變化。每一個控制裝置的該驅動單元根據該M個脈寬調變信號的邏輯值分別控制對應的該發光裝置的該M個發光二極體單元發光，當該脈寬調變信號的邏輯值等於該第一邏輯值時，該驅動單元控制該對應的發光二極體單元不發光，當該脈寬調變信號的邏輯值等於該第二邏輯值時，該驅動單元控制該對應的發光二極體單元發光。當M大於1時，該N個控制裝置操作在一第一模式及一第二模式之間，當該N個控制裝置操作在該第一模式時，每一個控制單元所產生的該M個脈寬調變信號的佔空比的和為100%，當該N個控制裝置操作在該第二模式時，每一個控制單元所產生的該M個脈寬調變信號的佔空比的和小於100%。

在一些實施態樣中，其中，每一個控制裝置的該轉換單元所產生的該輸出信號包含複數個連續的電壓脈衝，定義每一電壓脈衝的週期是P1，定義該交流輸入電壓信號的週期是P2，則P1/P2及P2/P1之其中一者是正整數。

在一些實施態樣中，每一個發光裝置的該M個發光二極體單元的輸出功率相同，其中，該N個控制裝置所適用於電連接的該交流電源是一個市電。該交流電壓輸入信號的頻率為50赫茲及60赫茲之其中一種。其中，每一個控制裝置的該轉換單元同時接收到該交流電壓輸入信 號，且所產生的該輸出信號的該等電壓脈衝的週期與該交流輸入電壓信號的週期相同。

在一些實施態樣中，其中，每一個控制裝置的該控制單元包含一個計數器，以根據該輸出信號的頻率及邏輯值，計算該交流輸出電壓信號的該等電壓脈衝的個數，而產生一個計數值。該控制單元再根據該計數值決定該目前時間。

或者在一些實施態樣中，其中，當M等於2且該N個控制裝置操作在該第一模式時，每一個控制裝置的該控制單元所產生的該二個脈寬調變信號的相位互補，即該二個脈寬調變信號之其中一者的邏輯值為該第一邏輯值時，該二個脈寬調變信號之其中另一者的邏輯值為該第二邏輯值。

或者在一些實施態樣中，每一個發光裝置的該二個發光二極體單元分別是一種白色光的發光二極體及一種暖色光的發光二極體，其中，在每一個控制裝置的該M個對應關係式分別是每一天的時刻與佔空比的M個對應關係，且每一天在一第一時間區間內所對應的佔空比使得該控制裝置操作在該第一模式。每一天在一第二時間區間內所對應的佔空比使得該控制裝置操作在該第二模式。該第一時間區間及該第二時間區間不重疊。

根據本新型之另一觀點，提供一種發光裝置的控制系統，適用於控制N個發光裝置，並包含N個控制裝置。N是正整數。該N個控制裝置分別電連接該N個發光 裝置，且適用於電連接一個交流電源。每一個控制裝置包括一個轉換單元、一個驅動單元、及一個控制單元。

該轉換單元電連接該交流電源以接收一個交流電壓輸入信號，並產生一個輸出信號，且該輸出信號指示該交流電壓輸入信號的頻率。

該驅動單元電連接對應的該發光裝置，並接收M個控制信號，且根據該M個控制信號控制對應的該發光裝置發光，M是正整數。

該控制單元包含M個目前時間與控制信號的對應關係式，並電連接該轉換單元以接收該輸出信號，且根據該輸出信號所指示的該交流電壓輸入信號的頻率，決定一個目前時間，再根據該目前時間及該M個對應關係式，分別產生該M個控制信號。

本新型之功效是藉由該N個控制裝置都根據同一個交流電源所產生的該交流電壓輸入信號，以分別獲得相同的該等輸出信號，且該等輸出信號能指示該交流電壓輸入信號的頻率，再分別根據該等輸出信號產生該等控制信號以控制該N個發光裝置發光，而達到控制該等發光裝置同步啟閉的效果。

1‧‧‧控制裝置

11‧‧‧轉換單元

12‧‧‧驅動單元

13‧‧‧控制單元

7‧‧‧開關

8‧‧‧交流電源

9‧‧‧發光裝置

91‧‧‧第一發光二極體單元

92‧‧‧第二發光二極體單元

C1‧‧‧第一脈寬調變信號

C2‧‧‧第二脈寬調變信號

V1‧‧‧跨壓

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本新型發光裝置的控制系統的一實施例； 圖2是一時序圖，說明該實施例之一脈寬調變信號的三種態樣；圖3是一時序圖，說明該實施例之一第一發光二極體的一輸出功率的百分比與時間的關係；及圖4是一時序圖，說明該實施例之一第二發光二極體的一輸出功率的百分比與時間的關係。

參閱圖1，本新型發光裝置的控制系統之實施例適用於控制N個發光裝置9，並包含N個控制裝置1。其中，N是正整數。該N個控制裝置1分別電連接該N個發光裝置9，且適用於電連接一個交流電源8。每一個控制裝置1包括一個轉換單元11、一個驅動單元12、及一個控制單元13。以下為方便說明起見，以N=2為例作說明。

該交流電源8是一個市電，並輸出一個例如頻率為50赫茲或60赫茲且振幅為110伏特或220伏特的交流電壓輸入信號。此外，在本實施例中，該交流電源8是與一個開關7串聯，再與該二個控制裝置1並聯。而在其他實施例中，該交流電源8、該開關7、及該二個控制裝置1之間也可以具有其他的電連接方式，只要該開關7在導通時，能使該交流電源8同時供電給該二個控制裝置1即可，不在此限。

每一個發光裝置9包括M個電連接對應的該控制裝置1的該驅動單元12的發光二極體單元，M是正整數。在本實施例中，每一個發光裝置9的該M個發光二極體單 元的最大輸出功率相同，例如都為10W。以下為方便說明起見，以M=2為例作說明，定義每一個發光裝置9的該二個發光二極體單元分別是一個第一發光二極體單元91及一個第二發光二極體單元92。該第一發光二極體單元91是一種白色光，即色溫為6000K左右的發光二極體(LED)。該第二發光二極體單元92是一種暖色光，即色溫為3000K左右的發光二極體。

每一個發光裝置9的該轉換單元11電連接該交流電源8以接收該交流電壓輸入信號，並產生一個輸出信號，且該輸出信號指示該交流電壓輸入信號的頻率。

每一個發光裝置9的該驅動單元12電連接對應的該發光裝置9，並接收M個脈寬調變(Pulse Width Modultion；PWM)信號，且分別根據該M個脈寬調變信號控制對應的該發光裝置9的該M個發光二極體發光。承續前面的說明，M=2，定義該二個脈寬調變信號分別為第一脈寬調變信號C1及第二脈寬調變信號C2。也就是說，每一個控制裝置1的該驅動單元12根據該第一脈寬調變信號C1及第二脈寬調變信號C2，分別控制對應的該發光裝置9的該第一發光二極體單元91及該第二發光二極體單元92發光。

每一個控制裝置1的該控制單元13所產生的該M個脈寬調變信號的邏輯值在一第一邏輯值及一第二邏輯值之間變化。每一個控制裝置1的該驅動單元12根據該M個脈寬調變信號的邏輯值分別控制對應的該發光裝置9的 該M個發光二極體單元發光。當該脈寬調變信號的邏輯值等於該第一邏輯值時，該驅動單元12控制該對應的發光二極體單元不發光。當該脈寬調變信號的邏輯值等於該第二邏輯值時，該驅動單元12控制該對應的發光二極體單元發光。在本實施例中，該第一邏輯值為邏輯0，該第二邏輯值為邏輯1，而在其他實施例中，不在此限。

每一個發光裝置9的該控制單元13包含M個目前時間與佔空比的對應關係式，並電連接對應的該轉換單元11以接收該輸出信號，且根據該輸出信號所指示的該交流電壓輸入信號的頻率，決定一個目前時間，再根據該目前時間及該M個對應關係式，分別決定該M個脈寬調變信號的佔空比，以產生該M個脈寬調變信號。該M個脈寬調變信號的頻率相同。

更具體的說，在本實施例中，當該開關7導通時，每一個控制裝置1的該轉換單元11同時接收到該交流電壓輸入信號，且所產生的該輸出信號包含複數個連續的電壓脈衝，定義每一電壓脈衝的週期是P1，定義該交流輸入電壓信號的週期是P2，則P1/P2及P2/P1之其中一者是正整數，也就是說P1是P2的整數倍，或者P2是P1的整數倍。在本實施例中，該電壓脈衝的週期與該交流輸入電壓信號的週期相同。舉例來說，該交流電壓輸入信號的頻率及振幅分別是60赫茲110伏特，該控制單元13是操作在1.2伏特的數位積體電路(Digital IC)所實施，則該轉換單元11所產生的該輸出信號例如為佔空比為50%且週期為1/60 秒的脈衝信號，且該脈衝信號在1.2伏特(邏輯1)及0伏特(邏輯0)之間變化，也就是說，在圖1中的跨壓V1的振幅為1.2伏特。每一個控制裝置1的該控制單元13包含一個計數器(Counter)(圖未示)，以根據該輸出信號的頻率及邏輯值，例如以邊緣觸發(Edge Trigger)或準位觸發(Level Trigger)，計算該交流輸出電壓信號的該等電壓脈衝的個數，而產生一個計數值，該控制單元13再根據該計數值決定該目前時間。承續前例來說明，該計數器例如由0開始計數，當該計數值等於60時，表示在計數值由0到60所經過的時間是1秒。

換句話說，每一個控制裝置1的該轉換單元11能夠同時接收到該交流電壓輸入信號，每一個控制裝置1的該控制單元13再根據該輸出信號，決定該目前時間，且每一個控制裝置1的該控制單元13所決定的該目前時間並不會有誤差，以達到控制該N個發光裝置9，也就是複數個發光裝置9同時開啟或關閉，而能克服先前技術所具有的問題。另外，要補充說明的是：舉例來說，每一個控制裝置1都能根據該交流電壓輸入信號而在各個計數器獲得相同的計數值，再利用一個相同的初始時間，例如該開關選擇在22點開啟，則每一個控制裝置1也都設定該相同的初始時間，22點，進而使得每一個控制裝置1能夠獲得相同的該目前時間。還要特別補充說明的是：當N等於1時，雖然沒有複數個發光裝置9同時啟閉的效果，但是該控制裝置1能根據該交流電壓輸入信號的頻率，而獲得正確的 該目前時間，進而控制該單一個發光裝置9能在正確無誤的時間點開啟或關閉。

此外，當M大於1時，該N個控制裝置1操作在一第一模式及一第二模式之間。當該N個控制裝置1操作在該第一模式時，每一個控制單元13所產生的該M個脈寬調變信號的佔空比的和為100%。當該N個控制裝置1操作在該第二模式時，每一個控制單元13所產生的該M個脈寬調變信號的佔空比的和小於100%。更具體的說，當該N個控制裝置1操作在該第一模式時，雖然該M個發光二極體各自根據該M個脈寬調變信號的控制而決定其輸出功率，即每一個發光二極體的亮度不同，但每一個發光裝置9的總輸出功率相等，即每一個發光裝置9的亮度都相同，例如都等於每一個發光二極體的最大輸出功率。相對地，當該N個控制裝置1操作在該第二模式時，則每一個發光裝置9的總輸出功率會小於該最大輸出功率。

承續前例，以N=M=2為例作說明。更具體的說，當M=2且該二個控制裝置1操作在該第一模式時，每一個控制裝置1的該控制單元13所產生的該二個脈寬調變信號的相位互補，即該二個脈寬調變信號之其中一者的邏輯值為該第一邏輯值時，該二個脈寬調變信號之其中另一者的邏輯值為該第二邏輯值。

再參閱圖2，舉例來說，若該二個控制裝置1操作在該第一模式，且該第一脈寬調變信號C1如圖2的第一態樣，且該第二脈寬調變信號C2如圖2的第二態樣。此 時，(t2-t0)、(t4-t2)、及(t6-t4)都等於該第一脈寬調變信號C1及該第二脈寬調變信號C2的週期，且該第一脈寬調變信號C1的佔空比為(t1-t0)/(t2-t0)、(t3-t2)/(t4-t2)、及(t5-t4)/(t6-t4)，該第二脈寬調變信號C2的佔空比為(t2-t1)/(t2-t0)、(t4-t3)/(t4-t2)、及(t6-t5)/(t6-t4)，該二個脈寬調變信號的佔空比的和為100%。若該二個控制裝置1操作在該第二模式，且該第一脈寬調變信號C1如圖2的第一態樣，且該第二脈寬調變信號C2如圖2的第三態樣。此時，該二個脈寬調變信號的佔空比的和小於100%。

參閱圖1，在每一個控制裝置1的該二個對應關係式分別是每一天的時刻與佔空比的二個對應關係，且每一天在一第一時間區間內所對應的佔空比使得該控制裝置1操作在該第一模式。每一天在一第二時間區間內所對應的佔空比使得該控制裝置1操作在該第二模式。該第一時間區間及該第二時間區間不重疊。

承續前例，以N=M=2為例作說明。再參閱圖3，圖3是該第一發光二極體單元91的一輸出功率與時間的對應關係，其中，橫軸表示時間，縱軸表示該第一發光二極體單元91的輸出功率相對於最大輸出功率的百分比，例如若該第一發光二極體單元91的最大輸出功率為10W，則在9點所對應的百分比為50%，表示在9點的輸出功率為5W。相似地，再參閱圖4，圖4是該第二發光二極體單元92的一輸出功率與時間的對應關係。以圖3與圖4來說，該第一時間區間是在5點至18點之間，該第二時間區間是在0 點至5點及18點至24點之間。在4點至7點及17點至20點之間，每一個控制裝置1控制對應的該第二發光二極體單元92發出不同亮度的暖色光，例如在4點30分，該第一脈寬調變信號C1的佔空比為0%，該第二脈寬調變信號C2的佔空比為50%，該第二發光二極體單元92的輸出功率為50%；在10點至14點之間，每一個控制裝置1控制對應的該第一發光二極體單元91發出不同亮度的白色光，例如在12點，該第一脈寬調變信號C1的佔空比為100%，該第二脈寬調變信號C2的佔空比為0%，該第一發光二極體單元91的輸出功率為100%；在7點至10點與14點至17點之間，每一個控制裝置1控制對應的該第一發光二極體單元91及該第二發光二極體單元92發出不同亮度的白色光及暖色光，例如在8點30分，該第一脈寬調變信號C1的佔空比為50%，該第二脈寬調變信號C2的佔空比為50%，該第一發光二極體單元91及該第二發光二極體單元92的輸出功率都為50%；進而實現一個模擬太陽光的人工光源。

要特別補充說明的是：每一個控制單元13的該M個目前時間與佔空比的對應關係式可利用一預先儲存的數學運算式，以軟體運算的方式獲得對應的佔空比，或者，每一個控制單元13也可以預先儲存一對照表，以查找數值的方式獲得該對應的佔空比，不在此限。此外，在本實施例中，M=2，且該發光裝置9的該第一發光二極體單元91及該第二發光二極體單元92分別是一種白色光及暖色光的發光二極體。而在其他實施例中，M也可以為其他複數， 例如M=3，該發光裝置9包括三種發光二極體，如紅色、藍色、及綠色發光二極體，不在此限。此外，在本實施例中，該驅動單元12是根據脈寬調變信號的佔空比來控制發光裝置9發光或不發光。而在其他實施例中，該驅動單元12也可以是根據其他種類的控制信號，如類比式的控制信號，來控制該發光裝置9發光或不發光，也能達成本新型之同步啟閉的功效。

綜上所述，藉由該N個控制裝置1都根據同一個交流電源8所產生的該交流電壓輸入信號，以獲得相同的該交流電壓輸入信號的頻率，進而獲得相同的該目前時間，以達到控制該N個發光裝置9同步啟閉的效果。此外，再藉由該N個控制裝置1的該控制單元13根據該目前時間及該M個的對應關係式，分別決定該M個脈寬調變信號，以控制對應的該M個發光二極體單元的發光亮度，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧控制裝置

11‧‧‧轉換單元

12‧‧‧驅動單元

13‧‧‧控制單元

7‧‧‧開關

8‧‧‧交流電源

9‧‧‧發光裝置

91‧‧‧第一發光二極體

92‧‧‧第二發光二極體

C1‧‧‧第一脈寬調變信號

C2‧‧‧第二脈寬調變信號

V1‧‧‧跨壓

Claims (8)

1. 一種發光裝置的控制系統，適用於控制N個發光裝置，並包含：N個控制裝置，分別電連接該N個發光裝置，且適用於電連接一個交流電源，N是正整數，每一個控制裝置包括一個轉換單元，電連接該交流電源以接收一個交流電壓輸入信號，並產生一個輸出信號，且該輸出信號指示該交流電壓輸入信號的頻率，一個驅動單元，電連接對應的該發光裝置，並接收M個脈寬調變信號，且根據該M個脈寬調變信號控制對應的該發光裝置發光，M是正整數，及一個控制單元，包含M個目前時間與佔空比的對應關係式，並電連接該轉換單元以接收該輸出信號，且根據該輸出信號所指示的該交流電壓輸入信號的頻率，決定一個目前時間，再根據該目前時間及該M個對應關係式，分別決定該M個脈寬調變信號的佔空比，以產生該M個脈寬調變信號，該M個脈寬調變信號的頻率相同。
2. 如請求項1所述的發光裝置的控制系統，每一個發光裝置包括M個電連接對應的該控制裝置的該驅動單元的發光二極體單元，其中，每一個控制裝置的該控制單元所產生的該M個脈寬調變信號的邏輯值在一第一邏輯值及一第二邏輯值 之間變化，每一個控制裝置的該驅動單元根據該M個脈寬調變信號的邏輯值分別控制對應的該發光裝置的該M個發光二極體單元發光，當該脈寬調變信號的邏輯值等於該第一邏輯值時，該驅動單元控制該對應的發光二極體單元不發光，當該脈寬調變信號的邏輯值等於該第二邏輯值時，該驅動單元控制該對應的發光二極體單元發光，當M大於1時，該N個控制裝置操作在一第一模式及一第二模式之間，當該N個控制裝置操作在該第一模式時，每一個控制單元所產生的該M個脈寬調變信號的佔空比的和為100%，當該N個控制裝置操作在該第二模式時，每一個控制單元所產生的該M個脈寬調變信號的佔空比的和小於100%。
3. 如請求項2所述的發光裝置的控制系統，其中，每一個控制裝置的該轉換單元所產生的該輸出信號包含複數個連續的電壓脈衝，定義每一電壓脈衝的週期是P1，定義該交流輸入電壓信號的週期是P2，則P1/P2及P2/P1之其中一者是正整數。
4. 如請求項3所述的發光裝置的控制系統，每一個發光裝置的該M個發光二極體單元的輸出功率相同，其中，該N個控制裝置所適用於電連接的該交流電源是一個市電，該交流電壓輸入信號的頻率為50赫茲及60赫茲之其中一種，其中，每一個控制裝置的該轉換單元同時接 收到該交流電壓輸入信號，且所產生的該輸出信號的該等電壓脈衝的週期與該交流輸入電壓信號的週期相同。
5. 如請求項4所述的發光裝置的控制系統，其中，每一個控制裝置的該控制單元包含一個計數器，以根據該輸出信號的頻率及邏輯值，計算該交流輸出電壓信號的該等電壓脈衝的個數，而產生一個計數值，該控制單元再根據該計數值決定該目前時間。
6. 如請求項2所述的發光裝置的控制系統，其中，當M等於2且該N個控制裝置操作在該第一模式時，每一個控制裝置的該控制單元所產生的該二個脈寬調變信號的相位互補，即該二個脈寬調變信號之其中一者的邏輯值為該第一邏輯值時，該二個脈寬調變信號之其中另一者的邏輯值為該第二邏輯值。
7. 如請求項6所述的發光裝置的控制系統，每一個發光裝置的該二個發光二極體單元分別是一種白色光的發光二極體及一種暖色光的發光二極體，其中，在每一個控制裝置的該M個對應關係式分別是每一天的時刻與佔空比的M個對應關係，且每一天在一第一時間區間內所對應的佔空比使得該控制裝置操作在該第一模式，每一天在一第二時間區間內所對應的佔空比使得該控制裝置操作在該第二模式，該第一時間區間及該第二時間區間不重疊。
8. 一種發光裝置的控制系統，適用於控制N個發光裝置，並包含： N個控制裝置，分別電連接該N個發光裝置，且適用於電連接一個交流電源，N是正整數，每一個控制裝置包括一個轉換單元，電連接該交流電源以接收一個交流電壓輸入信號，並產生一個輸出信號，且該輸出信號指示該交流電壓輸入信號的頻率，一個驅動單元，電連接對應的該發光裝置，並接收M個控制信號，且根據該M個控制信號控制對應的該發光裝置發光，M是正整數，及一個控制單元，包含M個目前時間與控制信號的對應關係式，並電連接該轉換單元以接收該輸出信號，且根據該輸出信號所指示的該交流電壓輸入信號的頻率，決定一個目前時間，再根據該目前時間及該M個對應關係式，分別產生該M個控制信號。