CN103124459A - 可调整颜色与亮度之调光方法及调光装置与照明*** - Google Patents
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Abstract
本发明是一种可调整颜色与亮度之调光方法及调光装置与照明***，其中调光装置连接一照明装置，该调光装置包含有两个调光元件与一调光编码器，该两调光元件根据使用者的调整而分别产生调光信号，该调光编码器则根据所接收到的调光信号而控制该照明装置所呈现的亮度与颜色，因此，本发明供使用者只要调整该两调光元件即可达到调整亮度与颜色的目的。
Description
【技术领域】
本发明是一种照明***，特别是指可调整颜色与亮度之调光方法及调光装置与照明***。
【背景技术】
调光器是已知用于调整灯具亮度的装置，请参考图7所示，调光器可包含有一旋钮40，该旋钮40可设置在墙壁上的开关面板41上，该旋钮40上设有一最低点MIN与一最高点MAX。该调光器一般内含有三极交流开关(TRIAC)或硅控整流器(SCR)，用来调整输出给一灯具的电压波形。
请参考图8A至图8D所示，该调光器是根据旋钮40所在位置而调整输出给该灯具的电压波形，当旋钮40的位置在最高点MAX时，调光器所输出的电压波形为完整的弦波(如图8A)，使该灯具可呈现最亮的状态；随着旋钮40往最低点MIN方向旋转，当调光器所输出的电压波形如图8B时，此时灯具亮度为原始亮度的75％；当调光器所输出的电压波形如图8C时，此时灯具亮度为原始亮度的50％；当调光器所输出的电压波形如图8D时，此时灯具亮度为原始亮度的25％。该旋钮40系改变电压波形的导通角，使得该灯具的亮度逐渐变暗。
随着灯具种类越来越多样化，灯具已可呈现各种色彩与色温效果，由于已知的调光器仅能调整亮度，对于灯具的色彩与色温无法调整；是以，为了要调整灯具的色彩与色温，现有一种多功能调光控制器，用以分别调整该灯具的亮度、色彩与色温。
请参考图9所示，该多功能调光控制器包含有一操作面板50，该操作面板50中包含有复数个设定键501～516，分别为五个亮度设定键501～505、四个色温设定键506～509与七个色彩设定键510～516。其中，该些亮度设定键501～505分别调整灯具的亮度为100％、50％、25％、10％与1％，该些色温设定键506～509分别调整灯具的色温为5500K、4000K、3300K与2700K，该些色彩设定键510～516分别调整灯具的色彩为红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫等色彩。
由上述可知，该操作面板50中设定键501～516的数量繁多，其操作的步骤繁杂，因此多功能调光控制器操作起来相当不直观，使用者必须研读说明书或经由专业的技术人员的指导后才可顺利的进行操作，因此已知的调光控制器对于使用者来说是不便于使用的。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种可调整颜色与亮度之调光方法及调光装置与照明***，该照明***具有简单的构造，让使用者可以很轻易地调照明***的亮度与颜色，其中所调整的颜色包含色彩与色温，大幅改善因复杂的设定键结构所造成之使用上的困扰。
本发明的调光方法包含有以下步骤：
接收来自调光元件的调光信号；
判断所接收到的调光信号是否为第一调光信号；
若该调光信号不是该第一调光信号，即判断该调光信号为第二调光信号；以及
根据所接收到的该第一调光信号或该第二调光信号产生调光编码信号，并将此调光编码信号与电源调变成一调光输出电源后，藉由电力线将该调光输出电源对外传输至照明装置；其中，当该第一调光信号作为调整亮度使用，则该第二调光信号作为调整颜色使用，当该第一调光信号作为调整颜色使用，则该第二调光信号作为调整亮度使用。
本发明的调光装置执行前述的调光方法并包含有：
一电源输入端，系供连接一输入电源；
一整流电路，对该输入电源进行整流，而由输出端输出一输出电源；
至少两个调光元件，分别根据在最低点与最高点之间的位置而产生第一调光信号与第二调光信号；
一电压感知器，其输入端连接该整流电路之输出端，并根据该整流电路之输出电源大小输出一信号；
一调光编码器，电连接该电压感知器与该些调光元件，并执行该调光方法，以接收该些调光元件所产生的第一与第二调光信号而产生该调光编码信号，并根据该电压感知器所产生的信号而输出该调光编码信号；
一电源开关切换器，其输入端电连接该整流电路与该调光编码器，以将该输出电源与该调光编码信号调变成包含有电源与调光编码信号之调光输出电源；以及
一电源暨信号输出端，用于输出该调光输出电源。
本发明的照明***具有前述的调光装置并进一步包含有至少一照明装置，该照明装置具包含有：
至少一发光单元；
一电源暨信号输入端，供连接该调光装置的电源暨信号输出端以接收该调光输出电源；
一电源供应器，系经由该电源暨信号输入端接收该调光输出电源，并据此产生一直流电源，供应本照明装置所需之直流电源；
一电源切换解码器，系经由该电源暨信号输入端接收该调光输出电源，并撷取该调光输出电源中之调光编码信号；
一控制电路，系根据该电源切换解码器所撷取的调光编码信号产生一控制信号；以及
一光源驱动电路，电连接该电源供应器、该控制电路与该发光单元，系经由该电源供应器接收该直流电源，并根据该控制电路所输出的控制信号而驱动该发光单元呈现特定的发光变化效果。
综上所述，该两个调光元件是供使用者操作使用，当使用者调整调光元件时，调光元件会产生调光信号，该调光装置即可根据调光元件的调光信号而对应调控该照明装置的亮度与颜色；因此对于使用者而言，使用者所要操作的元件仅有该两个调光元件而已，相对于先前技术，所要操作的元件是大幅减少，系有效减轻使用上的负担。
【附图说明】
图1：本发明照明***的使用状态参考图。
图2：本发明照明***的电路方块图。
图3：本发明中调光装置的电路示意图。
图4A～4E：本发明中调光装置的电压波形示意图。
图5：本发明的调光方法流程图。
图6：本发明中照明装置的电路示意图。
图7：已知开关面板示意图。
图8A～8D：已知调光器所产生的电压波形图。
图9：已知多功能调光编码器的示意图。
【主要元件符号说明】
10 调光装置 100 电源输入端
101 总开关 102 电源暨信号输出端
103 开关面板 11 整流电路
12 电源开关切换器 13 电压感知器
14 调光编码器 15 第一调光元件
16 第二调光元件 20 照明装置
200 电源暨信号输入端
21 电源供应器 210 桥式整流器
211 稳压电路 22 光源驱动电路
24 电源切换解码器 25 控制电路
26 发光单元 40 旋钮
41 开关面板 50 操作面板
501～505 亮度设定键
506～509 色温设定键
510～516 色彩设定键
【具体实施方式】
请参考图1与图2所示，本发明之照明***包含有一调光装置10与至少一照明装置20。
该调光装置10包含有一电源输入端100、一整流电路11、至少两个调光元件15、16、一电压感知器13、一调光编码器14、一电源开关切换器12与一电源暨信号输出端102。
该电源输入端100系供连接一输入电源，该输入电源可为一般市电提供之交流电源Vac，其波形可参考图4A所示。于本较佳实施例中，该电源输入端100为插头式，但本发明并不仅局限此种电源连接介面，举凡插座式、出线式、电源端子式，皆可适用于本发明。
该整流电路11对该输入电源进行整流，而由输出端输出一输出电源。于本较佳实施例中，该整流电路11为一桥式整流器，其输入端系连接该电源输入端100，以对输入电源进行整流后而由输出端输出一全波直流电压Vp，该全波直流电压Vp的波形可参考图4B所示。其中，该整流电路11与该电源输入端100之间可连接一总开关101，当该总开关101导通时，该调光装置10才可使用该交流电源Vac。
所述调光元件15、16用于产生调光信号，各调光元件15、16可为一可调式被动元件，例如可变电阻元件，数位旋扭开关元件(Rotary Switch)或触控元件等；本实施例中包含有两个调光元件15、16，分别为一第一调光元件15与一第二调光元件16，分别产生一第一调光信号与一第二调光信号，以调整该照明装置20的亮度与颜色。该第一调光信号与第二调光信号分别用以调控该照明装置20的亮度或颜色，举例来说，当第一调光信号用于调整亮度时，该第二调光信号用于调整颜色；或当第一调光信号用于调整颜色时，该第二调光信号用于调整亮度，其中所调整的颜色包含有色彩与色温。
该调光元件15、16可为自旋钮式、长形推拉式、一般开关式、触控开关式等各式可调元件，本较佳实施例中，该些调光元件15、16是以自旋钮式的可变电阻元件为例，调光元件15、16系根据使用者的调整操作而改变本身的电阻值大小，而调光元件15、16的电阻值作为调光信号。请参考图1所示，该总开关101与调光元件15、16可设置在一个开关面板103上。
各调光元件15、16上设有一最低点MIN与一最高点MAX，该照明装置20的状态系依调光元件15、16的位置而任意调整，假设最低点MIN对应到调光元件15、16的位置为0％，则最高点MAX对应到调光元件15、16的位置为100％。
举例来说，若第一调光元件15是用于调整亮度，则第一调光元件15在0％的位置时可代表照明装置20为最暗状态而在100％时代表照明装置20为最亮状态，该照明装置20的亮度可随着第一调光元件15的位置而在最暗与最亮的状态之间任意调整。由此可见，使用者可以很直观的直接调整第一调光元件15的位置而改变该照明装置20的亮度。
同理，若第二调光元件16是用于调整色温，则第二调光元件16在0％时可代表色温2700K，而在100％时可代表色温6500K，该照明装置20的色温可在2700K与6500K之间任意调整，例如第二调光元件16在50％时代表色温4000K，在90％时代表色温5000K；若第二调光元件16是用于调整RGB色彩，则该照明装置20的色彩可依第二调光元件16而调整，例如第二调光元件16在0％时可代表红色，在33％时代表绿色，在66％时代表蓝色，在100％时代表白色。
该电压感知器13于实际电路使用时，可以用电压比较器或是光耦合器等元件来检知电压的大小，请参考图3之电压感知器13是以电压比较器元件来说明，该电压感知器13具有两输入端与一输出端，其中之一个输入端连接该整流电路11的输出端，而另一输入端连接一参考电压Vref。当该电压感知器13从该整流电路11接收到该全波直流电压Vp，该电压感知器13进行比对该全波直流电压Vp与该参考电压Vref的相对大小，并根据全波直流电压Vp与参考电压Vref之相对大小于输出端输出一信号。
请参考图4B与4C所示，假设在市电110V***下，其电压之波峰为155V，此时将电压感知器13的参考电压Vref可设定为100V。在该全波直流电压Vp的一个周期中，其电压值是从0V递增到峰值155V，再从峰值155V递减到0V；当该全波直流电压Vp之电压值大于该参考电压Vref，该电压感知器13于该输出端产生高电位(5V)，当全波直流电压Vp之电压值低于该参考电压Vref，该电压感知器13于该输出端产生低电位(0V)；是以，请参考图4C所示，该电压感知器13的输出端所输出的信号波形包含有高电位区间(如Z区间)与低电位区间(如y区间)，该高电位区间代表该全波直流电压Vp的电压值大于该参考电压的Vref状态。
该调光编码器14系根据该些调光元件15、16所产生的调光信号而产生一调光编码信号Vs，并在该电压感知器13比较结果信号于高电位区间时才对外输出该调光编码信号Vs，该调光编码信号Vs是用于控制该照明装置20的亮度与颜色，其中该调光编码信号Vs之格式可为最通用之UART通用非同步收发格式，其波形可参考图4D所示。
倘若该调光编码器14不在该比较结果信号于高电位区间时才对外输出该调光编码信号Vs，可能会导致该调光编码信号Vs失败。其原因在于，若不在该比较结果信号于高电位区间，会遇到全波直流电压Vp为0V的状态，此时该调光编码器14所产生之调光编码信号Vs在调变全波直流电压Vp时，输出信号都是0V，造成调光编码信号Vs的遗失。
请参考图5所示的流程图，在该调光编码器14产生调光编码信号Vs的过程中，该调光编码器14会从该第一调光元件15或第二调光元件16接收到调光信号，如步骤(31)。
当该调光编码器14接收到调光信号时，该调光编码器14判断所接收到的调光信号是否为第一调光信号，如步骤(32)。
若是，该调光编码器14根据该第一调光信号而进行调变调光编码信号Vs以调整亮度，如步骤(33)；若否，该调光编码器14即认定所接收到的调光信号为第二调光信号，如步骤(34)。
当该调光编码器14认定调光信号为第二调光信号，该调光编码器14根据该第二调光信号而调变该调光编码信号Vs以调整颜色，如步骤(35)。
该电源开关切换器12系连接该调光编码器14及该整流电路11，以分别接收该全波直流电压Vp与该调光编码信号Vs，并将该全波直流电压Vp与该调光编码信号Vs整合为一调光输出电源Vps，其中该调光输出电源Vps的波形可参考图4E所示。
该电源开关切换器12内含一电子开关，该电子开关系根据该调光编码信号Vs而进行快速开关动作，以控制该全波直流电压Vp快速的导通与关闭，使得该调光输出电源Vps内含该调光编码信号Vs。前述中，该电子开关可选自固态继电器、P型场效电晶体(P-MOS)、N型场效电晶体(N-MOS)、NPN电晶体、PNP电晶体、IGBT、SCR、TRIAC等元件其中之一。请参考图3所示，本发明之实施例中系选用N型场效电晶体(N-MOS)作为电子开关。
该电源暨信号输出端102系连接该电源开关切换器12而输出该调光输出电源Vps。于本较佳实施例中，该电源暨信号输出端102为插座式，但本发明并不仅局限此种电源连接介面，举凡插头式、出线式、电源端子式，皆可适用于本发明。
请参考图6所示，该照明装置20包含有至少一发光单元26与一可调光电源电路。
该发光单元26受该可调光电源电路的控制而发出不同波长之光线，如红、绿、蓝三原色光及其混色光，亦可为蓝光加黄色萤光粉所发出之冷白光或暖白光等不同色温之白光。其中该发光单元26可为一般发光二极体(LED)、有机发光二极体(OLED)或高分子发光二极体(PLED)。
该可调光电源电路包含有一电源暨信号输入端200、一电源供应器21、一电源切换解码器24、一控制电路25与一光源驱动电路22。
该电源暨信号输入端200可透过电力线电连接到前述的电源暨信号输出端102，该电源暨信号输入端200可为插头式、插座式、出线式、电源端子式、E27、E12、E14、E17、E26、E39、E40、MR11、MR16、GU10、B22、T5、T8、G24等连接介面其中之一。
该电源供应器21的输入端电连接该电源暨信号输入端200，而输出端电连接该电源切换解码器24、该控制电路25与该光源驱动电路22。该电源供应器21系通过该电源暨信号输入端200而从该调光装置10接收该调光输出电源Vps。该电源供应器21可由桥式整流器210及稳压电路211所组成，以通过该稳压电路211输出平稳之直流工作电压，而将该直流工作电压供应给该电源切换解码器24、该控制电路25与该光源驱动电路22。
该电源切换解码器24可以为一光耦合器或一讯号隔离器等元件组成，本发明之实施例中系选用光耦合器为例说明，该光耦合器系经由电源暨信号输入端200接收该调光输出电源Vps，并撷取该调光输出电源Vps中之调光编码信号Vs，而由一输出端输出该调光编码信号Vs。
该控制电路25的输入端连接该电源切换解码器24的输出端以接收该调光编码信号Vs，该控制电路25系根据该调光编码信号Vs而产生一控制信号。
该光源驱动电路22电连接该电源供应器21与该控制电路25，并连接到该发光单元26。该光源驱动电路22系从该电源供应器21接收该直流电源，并根据该控制电路25所输出的控制信号而驱动该发光单元26呈现特定的发光变化效果。
综上所述，根据该调光装置10所产生的调光输出电源Vps，因该调光输出电源Vps中包含有调光编码信号Vs，又调光编码信号Vs是根据第一调光信号与第二调光信号而产生，因此藉由调整各调光元件15、16即可达到调整该发光单元26的亮度与颜色效果。
请参考图1所示，每一组照明装置20皆可配置一个开关面板103，该开关面板103上设有该总开关101、第一调光元件15与第二调光元件16，该开关面板103可对应控制一个调光装置10。使用者仅须透过该些调光元件15、16就能达到控制该照明装置20的明灭与颜色效果，使用起来相当直观与方便。
本发明以传统简单的操作习惯，来达到高科技的调光效果，让人们的生活不在局限于亮与不亮，而是可以利用调光营造各种生活情趣与氛围，系确实具有产业利用性、新颖性及进步性等专利要件，爰依法具文提出申请专利。
本发明所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。故举凡运用本发明说明书及图示内容所为之等效结构变化，均同理包含于本发明之范围内，合予陈明。
Claims (10)
1.一种可调整颜色与亮度的调光方法，包含有以下步骤：
接收来自调光元件的调光信号；
判断所接收到的调光信号是否为第一调光信号；
若该调光信号不是该第一调光信号，即判断该调光信号为第二调光信号；以及
根据所接收到的该第一调光信号或该第二调光信号产生调光编码信号，并将此调光编码信号与电源调变成一调光输出电源后，藉由电力线将该调光输出电源对外传输至照明装置；其中，当该第一调光信号作为调整亮度使用，则该第二调光信号作为调整颜色使用，当该第一调光信号作为调整颜色使用，则该第二调光信号作为调整亮度使用。
2.一种使用如权利1所述调光方法的调光装置，包含有：
一电源输入端，系供连接一输入电源；
一整流电路，对该输入电源进行整流，而由输出端输出一输出电源；
至少两个调光元件，分别根据在最低点与最高点之间的位置而产生第一调光信号与第二调光信号；
一电压感知器，其输入端连接该整流电路之输出端，并根据该整流电路之输出电源大小输出一信号；
一调光编码器，电连接该电压感知器与该些调光元件，并执行该调光方法，以接收该些调光元件所产生的第一与第二调光信号而产生该调光编码信号，并根据该电压感知器所产生的信号而输出该调光编码信号；
一电源开关切换器，其输入端电连接该整流电路与该调光编码器，以将该输出电源与该调光编码信号调变成包含有电源与调光编码信号之调光输出电源；以及
一电源暨信号输出端，用于输出该调光输出电源。
3.如权利2所述之调光装置，其特征在于该电源输入端与该整流电路之间连接一总开关。
4.如权利2所述之调光装置，其特征在于该调光元件系选自旋钮式、长形推拉式、开关式或触控开关式之可调元件中的一种。
5.如权利2所述之调光装置，其特征在于该电源开关切换器系选自固态继电器、P型场效电晶体、N型场效电晶体、NPN电晶体、PNP电晶体、IGBT、SCR或TRIAC中的一种。
6.如权利2所述之调光装置，其特征在于该电源输入端及电源暨信号输出端的规格系选自插座式、出线式、电源端子式其中之一。
7.一种具有如权利2至6中任一项所述调光装置的照明***，其特征在于进一步包含至少一照明装置，其中该照明装置具包含有：
至少一发光单元；
一电源暨信号输入端，供连接该调光装置的电源暨信号输出端以接收该调光输出电源；
一电源供应器，系经由该电源暨信号输入端接收该调光输出电源，并据此产生一直流电源，供应本照明装置所需之直流电源；
一电源切换解码器，系经由该电源暨信号输入端接收该调光输出电源，并撷取该调光输出电源中之调光编码信号；
一控制电路，系根据该电源切换解码器所撷取的调光编码信号产生一控制信号；以及
一光源驱动电路，电连接该电源供应器、该控制电路与该发光单元，系经由该电源供应器接收该直流电源，并根据该控制电路所输出的控制信号而驱动该发光单元呈现特定的发光变化效果。
8.如权利7所述之照明***，其特征在于该发光单元系选自发光二极体(LED)、有机发光二极体(OLED)、高分子发光二极体(PLED)其中之一。
9.如权利7或8所述之照明***，其特征在于该电源暨信号输入端系选自插座式、出线式、电源端子式、E27、E12、E14、E17、E26、E39、E40、MR11、MR16、GU10、B22、T5、T8、G24等连接介面其中之一。
10.如权利7或8所述之照明***，其特征在于该发光单元供发出不同波长之色光。
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