CN204559932U - 应用于路灯的控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种应用于路灯的控制器，仅需在电源间耦接本控制器，即可灵活配置路灯内部灯源的发光二极管数量，控制器可提供一工作电压，并自动侦测该些发光二极管的总电流，利用每次侦测电压与总电流计算目前该些发光二极管全部导通的工作电压。

Description

应用于路灯的控制器

技术领域

本实用新型是关于一种应用于路灯的照明***控制方法。

背景技术

在现今环保意识高涨时代，能源的开发及消耗已被更加重视。为延长人类活动时间及增加工作环境，照明设备为日常中不可获缺的物，目前常用照明以灯泡或灯管为主要光源，惟该些装置即使经多次改良仍有其缺点，其中灯泡以钨丝发光，光电转换效率低，多数能量更消耗在热能，故耗电量高，反应慢或容易损坏，而灯管中为使电子相互撞击产生光，需要填充汞气体，惟汞对环境所造成污染众所皆知，不适于环保议题的讨论。取代灯泡或灯管的主流技术，以发光二极管(Light-Emitting Diode:LED)呼声最高，其利用电子在半导体材料能阶中移动产生光的特性，具有耗电量低且效率高，又不似传统灯泡以灯丝发光，因此使用寿命长且不易损坏，或填充汞气体对环境造成重大污染。因此，为了减低能源消耗及环境污染，目前多数政策将路灯全面汰换为发光二极管灯源。

此外，厂商为使发光二极管在使用者无需另行更换照明设备情况下，发光二极管的研发主要配合习知灯座规格，将多数发光二极管以串联或并联方式，设置于灯座上，形成一灯具。又各家厂商依其使用目的与环境，于每颗灯具内部设置发光二极管串或并联数量为不一致。例如，目前一颗发光二极管额定电压约3～4伏特，厂商可能将多个发光二极管串联或并联成一灯具，或是灯具可串联或并联使的适用家庭110伏特的额定电压。因此，每个厂商出产灯具所需消耗的电压即不同，使得不同样式或不同数量的发光二极管形成的灯具，所需电压不同，或者每颗发光二极管额定电压不同，若将其应用于路灯，对于每颗发光二极管的可靠度是一大考验。

为解决上述问题，习知技术中，提供一种灯具，设置一发光灯条，发光灯条包括多个发光二极管，此灯具包括：一驱动模块、一壳体、一灯罩及灯座。驱动模块包括一驱动单元及一规格辨识单元，驱动单元对应规格辨识单元获得的一规格数据提供特定电子特性的电子环境予发光灯条，使得发光灯条发光。发光灯条是设置于壳体及灯罩之间，并经由灯座电性连接驱动模块，其中，前述规格数据由规格辨识单元自发光灯条所获得。藉由设置于灯具中的规格辨识单元，取得储存于发光灯条的规格储存单元中的一规格数据，以辨识出发光灯条及/或其内的发光组件的电子特性，从而提供符合发光灯条所用的电子特性的电子环境，使得发光灯条发光。惟此种方法倚靠规格辨识单元辨识不同规格的灯具，需另外设置规格储存单元，若将其应用在路灯上，将造成额外的耗电量与空间。

另一习知技术是一种发光二极管控制电路，适用于控制一发光二极管灯管，该发光二极管灯管包含复数发光二极管灯串，其中该发光二极管灯管较佳的最大输入电压不超过70伏特且发光二极管灯串的灯串数目较佳限制于4串以内。该发光二极管控制电路包含复数二极管、一保护电路、复数定电流电路及一切换开关。每一二极管的正极连接单一发光二极管灯串的输出端。保护电路连接于每一二极管的负极，当该发光二极管灯管的输入端电压高于一临界值或是该发光二极管灯管中有发光二极管出现短路时，该保护电路输出一切换信号。每一定电流电路连接单一发光二极管灯串的输出端，并依据一开关控制信号控制该定电流电路是否工作以进而控制该发光二极管灯管是否工作，且依据一调光控制信号控制该发光二极管灯管的亮度。切换开关在未接收到该切换信号时不影响该开关控制信号，并在接收到该切换信号时通过该开关控制信号控制该发光二极管灯管不工作。上述方法利用定电流电路，使每个发光二极管灯串都可以工作，并控制亮度，惟该方法为避免电压过大损毁，其限制灯串最大电压为不超过70伏特，将其应用于路灯，无法灵活配置其发光二极管的数量，非常不便。

综上，习知技术无法使发光二极管应用在路灯时，增加每颗发光二极管的稳定度及寿命，且使其可以灵活配置发光二极管数量的重大缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种路灯的控制器，可驱动多个路灯，且路灯的灯源由多个发光二极管组成。

本实用新型的次要目的在于提供一种路灯的控制器，自动侦测该些路灯的发光二极管的工作电压，使电压适于发光二极管工作点。

为达到上述所指称的各目的与功效，本实用新型揭露一种路灯的控制器，使用者仅需在电源间耦接控制器，即可灵活配置发光二极管的数量。控制器供给多个路灯电压，该电压逐渐地增加，控制器并自动侦测该些路灯的发光二极管每次电压增幅后的总电流，利用每次增幅电压与每次侦测的总电流计算目前该些发光二极管全部导通的工作电压，确定该工作电压后，该控制器即停止对电压增幅，使后端发光二极管不致应电压过大而损毁。

本实用新型在一实施例中，该路灯的控制器，其包含：一控制单元，具有电压输入端，及电压输出端，电压输出端输出一电压供给多个路灯；以及一侦测单元，侦测该些发光二极管的一总电流；其中，控制单元依据该总电流调整工作电压。

本实用新型在另一较佳实施例中，该控制器的控制单元，更包含一运算电路，计算该电压与该总电流的斜率。

本实用新型在另一较佳实施例中，该控制器的控制单元，更包含一驱动电路，可逐渐地增幅供给路灯的发光二极管的电压。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1：其为本实用新型一较佳实施例路灯的控制器示意图；

图2：其为发光二极管的顺向偏压的特性曲线；

图3：其为本实用新型另ㄧ较佳实施例控制器的工作流程图；

图4：其为本实用新型另一较佳实施例的控制器示意图；

图5：其为本实用新型运算电路的计算斜率示意图.

【图号对照说明】

10    发光二极管控制器

100   控制单元

101   运算电路

102   驱动电路

200   侦测单元

D     发光二极管

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

参照图1，其为本实用新型的ㄧ较佳实施例路灯的控制器示意图：如图所示，本实用新型路灯的控制器10，其包含：一控制单元100；以及一侦测单元200。控制单元100具有一电压输入端Vin耦接电源，及电压输出端Vo输出一工作电压供给多个路灯，其中该些路灯的灯源由多个发光二极管D组成，故以下将以多个发光二极管D表示，以及一侦测单元200侦测该些发光二极管D的一总电流，并将该总电流数据予控制单元100，控制单元100依据总电流调整工作电压。

请参照图2，其为发光二极管的顺向偏压的特性曲线：如图所示，本实用新型控制器的控制单元100，依据习知单一发光二极管操作时，如曲线C₁所示，具有一切入电压Vcut，电压小于该切入电压Vcut时，发光二极管为未导通状态，工作电流非常微小，且趋近于0，但是当电压大于切入电压Vcut时，发光二极管为导通状态，工作电流急速上升。同理可推，多数个相同发光二极管串联，如曲线C₂所示，当串联数越多时，切入电压Vcut则会越大；多数个相同发光二极管并联，当并联数越多，工作电流增加速度会越快，如曲线C₃所示；若为相同发光二极管同时串联及并联时，则切入电压Vcut增加，同时工作电流也一并增加。本实用新型的控制单元100可控制供给发光二极管D的电压，藉以驱动多个发光二极管D。侦测单元200侦测该些发光二极管D的总电流，并将该总电流信号回传予控制单元100，控制单元100依该总电流调整驱动电压。由于该些发光二极管串联或并联数量为未知，控制单元100利用侦测单元200侦测的总电流取得该些发光二极管D全部导通的工作电压，并控制供给发光二极管D的电压，使该电压等于工作电压。藉由上述装置及方法，电源透过本实用新型的路灯的控制器10，可取得全部路灯的发光二极管D导通工作电压，并供给工作电压，且在群组路灯串接时，内部发光二极管数量可灵活配置，并且维持稳定供给电压，增加路灯寿命。

请参照图3，其为本实用新型一较佳实施例的控制器工作流程图：如图所示，依据前述控制器10，其步骤说明如下，在步骤S10，控制单元100输出端产生一电压予多个发光二极管；步骤S20，侦测单元200侦测发光二极管的总电流；步骤S30，控制单元100增幅该电压；步骤S40，侦测单元200侦测发光二极管的总电流；步骤S50：控制单元200计算电压与总电流的斜率；步骤S60：依据该斜率，决定该些发光二极管全部导通的工作电压；步骤S70：若该些发光二极管皆为全部导通，即产生一导通讯号，使控制单元200不再继续对电压增幅，若该些发光二极管非全部导通，即回到步骤S30。透过上述方法流程，可取得该些发光二极管完全导通的一工作电压，并且利用控制器10将电压维持在略高于或等于工作电压，使该些发光二极管不致因电压过大而毁损。透过上述流程，可取得该些发光二极管完全导通的一工作电压，并且利用控制器将电压维持在工作电压，使该些发光二极管不致因电压过大而毁损。

请参照图4，其为本实用新型另一较佳实施例的控制器示意图：如图所示，其中该控制单元100更包含：一运算电路101，一驱动电路102。该运算电路101具有两输入端，其中一端接收供给发光二极管的电压，另一端接收由侦测单元200得到的总电流讯号，驱动电路102具有一输入端耦接电源，输出端输出供给发光二极管D的电压，驱动电路102对供给发光二极管的电压逐渐增幅，使电压由初始值开始，每次时间区间增加一微小伏特，该微小伏特值可视使用者所需调整，例如可调整范围从10^-5mV到10^-1mV，当分辨率需求越大时，则电压每次增加幅度越小。运算电路101的一输入端接收电压时，另一输入端即可得到一总电流，当电压每次增加一微小伏特，就得到另一总电流，此时，运算电路101依据增幅前的电压及总电流与增幅后的电压与总电流，计算电压电流斜率，透过该斜率即可判断目前所使用发光二极管的工作电压，当运算电路101得到目前所使用发光二极管D的工作电压，即将一工作讯号传送予驱动电路102，驱动电路102接收工作讯号时，即停止继续增幅供给发光二极管的电压，使该电压等于工作电压。藉由上述装置及方法，电源透过本实用新型的发光二极管的控制器10，可得到目前需要工作电压，使该些发光二极管皆为工作状态，应用于路灯时，可灵活配置发光二极管的数量。

请参照图5，其为本实用新型运算电路的计算斜率示意图；如图所示，该图系局部放大发光二极管特性曲线C，其中驱动电路每次供给的电压为Vn、Vn1、Vn2及Vn3，电压Vn及Vn1小于Vcut，电压Vn2及Vn3大于Vcut。当电压为Vn时具有一总电流In，当电压增幅至Vn1时，具有另一总电流In1，此时，运算电路101由电压Vn及总电流In，与电压Vn1及总电流In1，可得一斜率S1，计算公式为：

$S1=\frac{\left(\mathrm{In}1\right)-\left(\mathrm{In}\right)}{\left(\mathrm{Vn}1\right)-\left(\mathrm{Vn}\right)}$

当电压增幅至Vn2时，具有一总电流In2，此时，运算电路2011由电压Vn1及总电流In1，与电压Vn2及总电流In2，可得一斜率S2，计算公式为：

$S2=\frac{\left(\mathrm{In}2\right)-\left(\mathrm{In}1\right)}{\left(\mathrm{Vn}2\right)-\left(\mathrm{Vn}1\right)}$

以此类推当电压Vn3时，运算电路101亦可得一总电流In3以及一斜率S3。由此可得，当电压逐渐增幅时，发光二极管上电压及电流斜率会越大，当电压等于Vn或Vn1时，发光二极管可能尚未完全导通，在电压Vn1所得到斜率S1非常小；当电压为Vn2或Vn3时，所有发光二极管可能全部导通状态，在电压Vn2及Vn3所得到斜率S2及S3非常大。注意的是，此处尚未完全导通及可能全部导通的意思，指虽为规格相同的发光二极管，切入电压仍有现实上些微差距，例如10^-5mV甚至更小，当电压过于接近每颗发光二极管的切入电压，使得并非所有发光二极管未导通或已经导通。此部分的解决方法可藉由电压增幅的分辨率解决，其中分辨率的调整已如前述。此外，经由该斜率决定工作电压，并将工作讯号传送予驱动电路102，该斜率大小可视使用者所需调整，例如使用者只想使该些发光二极管工作，而不需以给予满载额定电压，则设定斜率值越小，但使其所有发光二极管工作，反之则设定斜率值越大，但不使所有发光二极管损毁。

本实用新型利用二极管工作特性，完成一种发光二极管控制器及方法，该发光二极管控制器具有一控制单元输出驱动电压，及一侦测单元，侦测该些发光二极管的一总电流，控制单元依据该总电流计算目前发光二极管的工作电压，并将电压维持在工作电压，将此控制器应用在路灯时，可增加该路灯寿命，并使发光二极管数量视需求灵活配置。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于路灯的控制器，其特征在于，该控制器包含：

一控制单元，输出一工作电压予多个路灯；以及

一侦测单元，侦测该些路灯的一总电流，将该总电流回传予该控制单元，其中该控制单元依据该总电流调整该工作电压。

2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，其中该些路灯的灯源由多个发光二极管组成。

3.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，其中该控制单元更包含一运算电路，计算该工作电压与该总电流的斜率。

4.如权利要求3所述的控制器，其特征在于，其中该控制单元更包含一驱动电路，逐渐地增幅该工作电压。

5.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，其中该些发光二极管适用相同额定电压。

6.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，其中该些发光二极管为串联。

7.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，其中该些发光二极管为并联。