CN216626106U - 一种led灯及其调光器、驱动装置、灯座、调光面板、电源适配器及照明*** - Google Patents
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Abstract
本揭露提出一种LED灯及其调光器、驱动装置、灯座、调光面板、电源适配器及照明***,其中所述调光器用于调节LED灯,其特征在于,所述LED灯通过调光器提供供电,所述调光器包括:指令转换模块,接收一调光指令,用于基于所接收的调光指令输出一调光信号;信号合成模块,耦接于所述指令转换模块以及电性连接所述调光器的输出端,用于基于所述调光信号调整所述调光器所产生的供电信号,以输出合成有所述调光指令的调变电源;其中,所述调变电源的波形中的交流成分用于描述所述调光指令。
Description
技术领域
本揭露涉及照明器具领域,具体涉及一种LED灯及其调光器、驱动装置、灯座、调光面板、电源适配器及照明***。
背景技术
LED照明技术正快速发展而取代了传统的白炽灯及荧光灯。相较于充填有惰性气体及水银的荧光灯而言,LED直管灯无须充填水银。因此,在各种由像是传统荧光灯泡及灯管等照明选项所主宰的家用或工作场所用的照明***中,各种LED灯具,如LED直管灯、LED灯泡、LED灯丝灯、高功率LED灯或一体化LED灯等,无意外地逐渐成为人们高度期待的照明选项。 LED灯的优点包含提升的耐用性及寿命以及较低耗能。因此,考虑所有因素后,LED灯将会是最佳的照明选项。
在一般的LED照明方案中,如何实现调光控制是一个广泛被讨论的议题。在现有的调光技术中,有一种调光方式是以切相/斩波的方式来调整输入电压的有效值,进而实现调光的效果。然而,此种调光控制方式由于显着地影响电压波形的完整性,因此不可避免地会造成LED 灯发光效率降低及闪烁等各种问题。另外有一种方式是通过独立信号线将调光信号给到灯内的驱动电路,使驱动电路根据接收到的调光信号来调整输出电压/电流大小,进而控制LED灯亮度。而这种方式在多灯设置的应用场景里,由于每一个LED灯都需要拉出信号线来接收调光信号,因此会使的LED灯布设复杂度大幅提高,不利于多灯调光控制的实现。
有鉴于上述问题,以下提出本揭露及其实施例。
发明内容
在此摘要描述关于「本揭露」的许多实施例。然而所述词汇「本揭露」仅仅用来描述在此说明书中揭露的某些实施例(不管是否已在权利要求项中),而不是所有可能的实施例的完整描述。以下被描述为「本揭露」的各个特征或方面的某些实施例可以不同方式合并以形成一LED直管灯或其中一部分。
本揭露实施例提出一种调光器,包括:调光信号生成模块,用于基于接收到的调光指令产生一调光信号,所述调光信号用于向LED灯提供控制方式;以及信号合成处理模块,用于将供电信号和所述调光信号合成处理为输出信号;其中,所述供电信号为直流信号,所述输出信号用于供LED灯根据其包含的调光信号进行调光控制。
本揭露一实施例中,所述信号合成处理模块包括:反馈调节单元,耦接于所述调光器的输出端和所述调光信号生成模块,用于基于所述调光信号调整获取自所述输出端的采样信号,并基于调整后的采样信号输出一反馈信号;以及电源转换单元,耦接于所述反馈调节单元以及所述输出端,用于基于所述反馈信号对所述供电信号进行能量转换,以输出有合成所述调光信号的输出信号。
本揭露一实施例中,所述反馈调节单元包括:采样电路,耦接于所述输出端并输出采样信号;调节电路,耦接于所述采样电路,用于基于所述调光信号调整所述采样信号;以及比较电路,耦接于所述采样电路,用于基于调整后的采样信号与一参考信号的信号差异输出所述反馈信号。
本揭露一实施例中,所述调节电路包括一基于所接收的调光信号调整阻值的阻性元件,用于藉由阻值的改变调整所述采样信号。
本揭露一实施例中,所述反馈调节单元还包括:信号传送电路,耦接于所述比较电路和所述电源转换单元之间,用于通过隔离耦合的方式将所述反馈信号传递给所述电源转换单元。
本揭露一实施例中,所述反馈调节单元还包括:参考信号生成电路,耦接于所述电源转换单元,用于利用所述电源转换单元中的电信号生成所述参考信号。
本揭露一实施例中,所述电源转换单元包括:功率转换电路,耦接于所述调光器的输出端,用于进行能量转换以输出所述输出信号;开关电路,耦接于所述功率转换电路,用于受控通断以控制所述功率转换电路进行能量转换;以及驱动控制电路,耦接于所述反馈调节单元和所述开关电路的控制端,用于基于所述反馈信号和检测所述功率转换电路中的电信号控制所述开关电路的通断。
本揭露一实施例中,所述电源转换单元包括:buck电路、boost电路、或boost-buck电路。
本揭露一实施例中,所述调光器还包括:整流模块,耦接于一外部交流电源,用于将所述外部交流电源所输出的交流信号进行整流以输出整流后信号;以及滤波模块,耦接于所述整流模块和所述信号合成处理模块之间,用于对所述整流后信号进行滤波以输出所述供电信号给所述信号合成处理模块。
本揭露一实施例中,所述调光还包括:功率因数校正模块,耦接于所述滤波模块与信号合成处理模块之间,用于对所述供电信号进行功率因数校正。
本揭露一实施例中,所述调光信号以脉冲信号的形式合成在所述供电信号上以形成所述输出信号;其中,所述脉冲信号的频率、占空比、和幅值中任一表示所述调光指令所指示的亮度信息。
本揭露一实施例中,所述脉冲信号的频率与所述调光指令所指示的亮度信息相关联。
本揭露实施例提出一种LED模块的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置与一调光器的输出端相连,包括:信号解析模块,耦接于所述调光器的输出端,用于解析所述输出端输出的输出信号以分别从第一调光输出端输出供电信号和从第二调光输出端输出调光控制信号;信号生成模块,耦接于所述信号解析模块的第二调光输出端,用于将接收的调光控制信号转换为调光指示信号;以及电源转换模块,耦接于所述信号解析模块第一调光输出端和所述信号生成模块,用于基于所述调光指示信号对所述供电信号进行电源转换,以调整对LED模块的供电。
本揭露一实施例中,所述信号生成模块基于所述调光控制信号的频率、占空比、和幅值中的之一者输出所述调光指示信号。
本揭露一实施例中,所述调光控制信号的频率对应于LED模块的亮度。
本揭露一实施例中,所述信号生成模块包括:触发电路,耦接于所述信号解析模块,用于基于所述调光控制信号的跳变沿触发输出所述调光指示信号。
本揭露一实施例中,所述信号生成模块还包括:信号转换电路,耦接于所述信号解析模块和触发电路之间,用于基于所述触发电路对所述调光控制信号进行适配调整。
本揭露一实施例中,所述电源转换模块包括:功率转换电路,耦接于所述信号解析模块的第一输出端,用于进行能量转换以输出用于向LED模块供电的驱动信号;开关电路,耦接于所述功率转换电路,用于受控通断以控制所述功率转换电路进行能量转换;以及驱动控制电路,耦接于所述信号生成模块和开关电路的控制端,用于基于所述调光指示信号控制所述开关电路的通断。
本揭露实施例提出一种LED灯座,其特征在于,包括:基座,内部装配有用于接入LED 灯的电源线路;连接插座,具有与LED灯上的接脚相对应的插槽;以及在所述基座内装配有与所述连接插座相连的,如前述实施例中任一所述的调光器。
本揭露实施例提出一种LED灯的调光面板,其特征在于,包括:人机交互模块,用于接收用户操作,并基于所述用户操作产生调光指令;以及前述实施例中任一所述的调光器,耦接于所述人机交互模块以基于所述调光指令输出有合成调光控制信号的输出信号。
本揭露实施例提出一种LED灯,其特征在于,包括:如前述实施例中任一所述的驱动装置;以及与所述驱动装置耦接的LED模块。
本揭露实施例提出一种LED灯***,其特征在于,包括:如前述实施例中任一所述的调光器;如前述实施例中任一所述的驱动装置;以及与所述驱动装置耦接的LED模块。
本揭露实施例提出一种调光器,用于调节LED灯,其特征在于,所述LED灯通过调光器提供供电,所述调光器包括:指令转换模块,接收一调光指令,用于基于所接收的调光指令输出一调光信号;以及信号合成模块,耦接于所述指令转换模块以及电性连接所述调光器的输出端,用于基于所述调光信号调整所述调光器所产生的供电信号,以输出合成有所述调光指令的调变电源;其中,所述调变电源的波形中的交流成分用于描述所述调光指令。
本揭露一实施例中,所述信号合成模块包含:信号发生电路,电性连接至所述指令转换模块,用以接收所述调光信号,并根据所述调光信号决定是否调节供电端上的电压;反馈调节电路,电性连接至所述信号发生电路,根据一采样信号生成一反馈信号;以及电源转换电路,电性连接至所述反馈调节电路,用以接收所述反馈信号,并根据所述反馈信号调节所述供电端上的电压。
本揭露一实施例中,所述采样信号为所述供电端的电压或其分压。
本揭露一实施例中,所述反馈调节电路包含采样电路,所述采样电路电性连接至所述供电端,用以采集所述供电端的电压,生成所述采样信号,所述信号发生电路可调节所述采样电路的阻抗。
本揭露一实施例中,所述电源转换电路包含:功率转换电路,电性连接至所述供电端,用以进行能量转换;开关电路,电性连接至所述功率转换电路,用以根据一控制信号进行通断,以控制所述功率转换电路进行功率转换;以及切换控制电路,用以根据所述反馈信号生成所述控制信号。
本揭露一实施例中,所述电源转换电路为BUCK电路、BOOST电路或BOOST-BUCK电路其中一种。
本揭露一实施例中,所述信号合成模块包含:电源转换电路,用以对接收到的电力信号进行电源转换,以生成稳定的电压信号;以及信号合成处理模块,电性连接至所述电源转换电路,用以接收所述电压信号,并根据所述调光信号调整所述电压信号,以生成调变的电压信号,所述调变的电压信号包含调光信息。
本揭露一实施例中,所述信号合成处理模块包含第一传输路径和第二传输路径,且第一传输路径的电路阻抗大于第二出传输路径的电路阻抗。
本揭露一实施例中,所述调光信号为低电平时,所述第一传输路径导导通;当所述调光信号为高电平时,所述第二传输路径导通。
本揭露一实施例中,所述调光信号为脉冲信号,脉冲信号的频率、占空比、幅值中任一对应调光指令中的调光信息。
本揭露一实施例中,所述脉冲信号的频率对应所述调光指令中的亮度信息。
本揭露实施例提出一种电源适配器,包括:如权前述实施例中任一所述的调光器;信号调整模块,电性连接至外部电源输入端,用以接收外部电力信号,包含:整流电路,电性连接至所述外部电源输入端,用以对外部电力信号进行整流操作,以生成者整流后信号;以及滤波电路,电性连接至所述整流电路,用以接收所述整流后信号并进行滤波,以生成滤波后信号。
本揭露一实施例中,所述的电源适配器更包含功率因数校正电路,电性连接至所述滤波电路,用以提高所述滤波后信号的功率因数。
本揭露实施例提出一种LED模块的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置和LED模块与一调光器的输出端相连,包括:解调模块,电性连接所述调光器的输出端,用于对从所述调光器接收的信号进行解调处理,以得到所述调光指示信号;其中,从所述调光器接收的信号的波形用于描述一调光指令;以及驱动电路,电性连接所述解调模块,用于基于所述调光指示信号调整LED模块的供电。
本揭露一实施例中,所述解调模块包含:取样电路,电性连接至所述调光器的输出端,用以从调光器输出的信号中采集/撷取出亮度信息,并生成亮度指示信号;以及信号转换电路,用以将所述亮度指示信号转换成调光控制信号。
本揭露一实施例中,所述亮度指示信号的频率、脉冲或者幅值用以指示亮度信息。
本揭露一实施例中,所述亮度指示信号的频率用以指示亮度信息。
本揭露一实施例中,所述亮度指示信号和所述调光控制信号的频率一致。
本揭露一实施例中,所述调光控制信号为脉宽固定的脉冲信号,所述脉宽由内部器件设定。
本揭露实施例提出一种LED灯,其特征在于,包括:如前述实施例中任一所述的驱动装置;以及与所述驱动装置电性连接的LED模块。
本揭露实施例提出一种LED灯***,其特征在于,包括:如前述实施例中任一所述的调光器;如前述实施例中任一所述的驱动装置;以及与所述驱动装置电性连接的LED模块。
本揭露实施例提出一种,LED照明***,其特征在于包含:调光器,电性连接至外部电源,用以根据调光指令对所述外部电源的电力信号进行调变,生成调变电源,所述调变电源携带调光信息;以及LED照明装置,电性连接至所述调光器,用以接收所述调变电源,并根据所述调变电源中包含的调光信息进行调光。
本揭露一实施例中,所述电力信号为市电信号,所述调光器对所述电力信号进行切相处理以生成所述调变电源。
本揭露一实施例中,所述切相处理的相切角小于90度;或者所述相切角小于45度。
本揭露一实施例中,所述调光器包含:
电源转换电路,电性连接至外部电源,用以对所述电力信号进行电源转换,并生成一直流电力信号,并根据所述调光指令改变所述直流信号的幅值。
附图说明
图1A和1B是本揭露一些实施例的LED照明***的功能模块示意图;
图2是本揭露一些实施例的电源适配器的功能模块示意图;
图3是本揭露一些实施例的信号调整模块的电路架构示意图;
图4A是本揭露一些实施例的开关电源模块的功能模块示意图;
图4B是本揭露一些实施例的电源转换电路的电路架构示意图;
图4C是本揭露一些实施例的功率因数电路的电路架构示意图;
图4D为本揭露另一实施例的功率因数校正电路的电路架构示意图;
图4E为本揭露另一实施例的功率因数校正电路的电路架构示意图;
图5A是本揭露一些实施例的调光器的功能模块示意图;
图5B是本揭露一些实施例的调光器的电路架构示意图;
图5C为本揭露另一实施例的调光器的电路架构示意图;
图5D为本揭露另一实施例的调光器的电路架构示意图;
图6A和6B是本揭露一些实施例的LED照明装置的功能模块示意图;
图6C为本揭露一些实施例的驱动电路的功能模块示意图;
图7A是本揭露一些实施例的解调模块的功能模块示意图;
图7B和7C是本揭露一些实施例的LED照明装置的电路架构示意图;
图7D为本揭露一些实施例的解调模块的功能模块示意图;
图7E为本揭露一些实施例的解调模块的波形示意图;
图8A和8B是本揭露一些实施例的调光器的信号波形示意图;
图9A-9D是本揭露一些实施例的LED照明装置的信号波形示意图;
图10A和10B是本揭露一些实施例的LED照明装置的调光控制方法的步骤流程图;
图10C和10D是本揭露一些实施例的LED照明***的调光控制方法的步骤流程图;
图11A和11B是本揭露一些实施例的调光波形示意图;
图11C和11D是本揭露一些实施例的切相角、解调信号及LED模块亮度的对应关系示意图;
图12是本揭露一些实施例的LED照明装置在不同电网电压下的输入电源波形示意图;
图13A和13B为本揭露一些实施例的LED模块的电路结构示意图。以及
图14为本揭露一些实施例中一种LED照明***的调光波形示意图
具体实施方式
本揭露提出了一种LED照明***、LED调光器、LED照明装置及调光控制方法,以解决背景技术中提到的问题以及上述问题。为使本揭露的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本揭露的具体实施例做详细的说明。下列本揭露各实施例的叙述仅是为了说明而为例示,并不表示为本揭露的全部实施例或将本揭露限制于特定实施例。
另外需先说明的是,本文为了明确说明本揭露的各个揭露特点而以多个实施例的方式分就各实施例说明如下。但并非是指各个实施例仅能单独实施。熟习本领域的技术人员可依据需求自行将可行的实施范例搭配在一起设计,或是将不同实施例中可带换的组件/模块依设计需求自行带换。换言之,本案所教示的实施方式不仅限于下列实施例所述的态样,更包含有在可行的情况下,各个实施例/组件/模块之间的带换与排列组合,于此合先叙明。
图1A是本揭露一些实施例的LED照明***的示意框图。请参照图1A,本实施例的LED 照明***10包括调光器80以及LED照明装置100,其中LED照明装置100还包括电源模块PM以及LED模块LM。
在LED照明***10中,调光器80的输入端电性连接外部电网EP,以从外部电网EP接收输入电源Pin。调光器80的输出端通过LED照明装置100的第一连接端T1和第二连接端 T2电性连接LED照明装置100,藉以将经调光处理后的调变电源Pin_C提供给LED照明装置100。换言之,外部电网EP会通过调光器80电性连接至LED照明装置100,以供电给LED照明装置100使用。其中,所述输入电源Pin或调变电源Pin_C可以是交流电源,并且可以是指输入电压、输入电流和输入功率至少其中任一者。外部电网EP可以是市电或镇流器。另外,在LED照明***10中,外部电网EP和LED照明装置100之间所形成的供电回路可以定义为母线。
LED照明装置100可包括一或多个LED照明装置100_1-100_n(以n个表示,其中n为大于或等于1的正整数),其中各个LED照明装置100_1-100_n具有相近或相同的配置。底下以 LED照明装置100_1作为代表来举例说明,LED照明装置100在LED照明***10中的电性连接关系。LED照明装置100_1从第一连接端T1和第二连接端T2接收调变电源Pin_C,其中电源模块PM会基于调变电源Pin_C产生驱动电源Sdrv提供给LED模块LM,使得LED模块LM 响应于驱动电源Sdrv而被点亮。在有多个LED照明装置100_1-100_n的实施例中(即,n≧2),各LED照明装置100_1-100_n可以是相互并联配置,亦即各LED照明装置100_1-100_n的第一连接端T1会电性连接在一起,并且各LED照明装置100_1-100_n的第二连接端T2会电性连接在一起。在其他实施例中,驱动电源Sdrv也可被称为驱动信号。
在一些实施例中,LED照明装置100可以是任何类型以交流电源驱动的LED灯,例如LED 射灯、LED筒灯、LED球泡灯、LED轨道灯、LED面板灯、LED吸顶灯、LED直管灯或LED灯丝灯等,本揭露不对此加以限制。在LED照明装置100为LED直管灯的实施例中,所述LED照明装置100可以是内置驱动型LED直管灯,如镇流兼容型(Type-A)直管灯或镇流旁路型 (Type-B)直管灯。
从LED照明***10的整体操作来看,调光器80会根据一调光指令DIM来对输入电源Pin 进行调光处理,并且据以产生处理后的调变电源Pin_C。用户可以通过一控制接口50来向调光器80给出相应的调光指令DIM。所述控制接口50可以采用开关、旋钮、触控面板或无线信号接收器等各种形式实施,本揭露不对此加以限制。另外,根据选用的调光方式的不同,所述调光处理可以是改变输入电源Pin的导通角、频率、振幅、相位或其组合等信号特征。在调光器80中,其包含有至少一个电性连接在母线或可影响母线电流/电压的可控电子组件 (未绘示),例如可控硅、单片机、晶体管等。所述可控电子组件可响应于调光指令DIM调整输入电源Pin的信号特征,使得输入电源Pin转换为调整后的调变电源Pin_C。在本实施例的LED照明***10配置中,调光器80可视为是对交流的输入电源Pin进行信号特征调整以生成带有调光信号的交流调变电源Pin_C,亦即本实施例的经调光处理后的调变电源Pin_C至少由交流成分和调光信号成分所组成,后续实施例会进一步说明调光器80的配置。
当LED照明装置100接收到调变电源Pin_C时,一方面电源模块PM会将调变电源Pin_C 进一步转换为稳定的驱动电源Sdrv以供LED模块LM使用,另一方面电源模块PM会基于不同的调变电源Pin_C的信号特征而产生具有不同的电压(可称为驱动电压)、电流(可称为驱动电流)及/或脉宽的驱动电源Sdrv。在驱动电源Sdrv被产生后,LED模块LM即会响应于驱动电源Sdrv而被点亮并发光。其中,LED模块LM的发光亮度会与驱动电压、驱动电流及/或脉宽大小有关,驱动电压及/或驱动电流的大小会基于调变电源Pin_C的信号特征调整,并且调变电源Pin_C的信号特征是受到调光指令DIM所控制。换言之,调光指令DIM会直接关连于 LED模块LM的发光亮度。电源模块PM将调变电源Pin_C转换为驱动电源Sdrv的操作可包括但不限于整流、滤波及直流对直流转换等信号处理过程。后续另有实施例针对此部分作进一步描述。
在多个LED照明装置100_1-100_n的配置底下(n≧2),调变电源Pin_C会被同时提供给 LED照明装置100_1-100_n,使得LED照明装置100_1-100_n一并被点亮。因此,在一些实施例中,当调光指令DIM被施加/调整时,LED照明装置100_1-100_n的发光亮度会同步地改变。由于LED照明***10是通过调整输入电源Pin的信号特征的方式来实现调光控制,因此不需要在每个LED照明装置100_1-100_n上拉出独立的信号线来接收调光信号,大幅简化了在多灯控制应用环境下的布线及安装复杂度。
具体而言,通过调整输入电源Pin的信号特征来实现调光控制有多种可能的实施方式。一般常规的实施方式为通过调整输入电源Pin的导通角来调变输入电源Pin的有效值(RMS),进而调整驱动电源Sdrv的大小。
底下以图1A和图14说明上述常规的调光控制方法及相应的电路操作,其中图14是一种LED照明***的调光波形示意图。请同时参照图1A和图14,在本实施例中,外部电网EP是以提供交流电源作为输入电源Pin为例,并且在图14中是绘示振幅为VPK的输入电源Pin的半周期电压波形作为范例来说明。在图14中,由上至下依序是发光亮度Lux为最高亮度Lmax、发光亮度Lux为最高亮度Lmax的50%以及发光亮度Lux为最高亮度Lmax的17%等三个不同调光控制态样下的电压波形WF1、WF2和WF3。其中,调光器80可通过控制串接在母线上的可控电子元件的导通或关断状态来调整输入电源Pin的相切角/导通角。举例来说,若要以90度的相切角调变输入电源Pin,调光器80可在输入电源Pin的1/4周期内关断可控电子元件,并且在半周期的剩馀期间内将可控电子元件维持导通。如此便可使输入电源Pin的电压波形在相位0到90度的期间内为零,并且在相位90度至180度的期间内重新形成弦波的波形(以前沿相切为例,但不仅限于此)。其中,经相切后的输入电源Pin即为导通角为 90度的输入电源Pin_C。采用其他相切角调变输入电源Pin的原理与上述类似。
先从电压波形WF1来看,当调光器80响应于调光信号Sdim而以0度的相切角调变输入电源Pin时(亦即输入电源Pin的导通角为180度),此时调光器80会直接将输入电源Pin提供给LED照明装置100,亦即此时输入电源Pin等于输入电源Pin_C。在此情形下,输入电源Pin_C的有效值为Vrms1,电源模块PM会基于有效值为Vrms1的输入电源Pin_C产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,使得LED模块LM的发光亮度Lux为最高亮度Lmax。
从电压波形WF2来看,当调光器80响应于调光信号Sdim而以90度的相切角调变输入电源Pin时(亦即输入电源Pin的导通角为90度),此时调光器80会在输入电源Pin相位为0度至90度的期间断开母线,并且在相位为90度至180度的期间导通母线。在此情形下,输入电源Pin_C的有效值为Vrms2,其中Vrms2小于Vrms1,并且使得发光亮度Lux等于最高亮度Lmax的50%。
从电压波形WF3来看,当调光器80响应于调光信号而以90度的相切角调变输入电源 Pin时(亦即输入电源Pin的导通角为30度),此时调光器80会在输入电源Pin相位为0度至150度的期间断开母线,并且在相位为150度至180度的期间导通母线。在此情形下,输入电源Pin_C的有效值为Vrms3,其中Vrms3小于Vrms2,并且使得发光亮度Lux等于最高亮度Lmax的17%。
根据上述的调光控制方法,调光器80可以通过调变输入电源Pin的相切角/导通角,使得输入电源Pin_C的有效值(如Vrms1、Vrms2、Vrms3)产生相应的变化,其中所述输入电源Pin_C的有效值变化基本上与输入电源Pin_C的导通角变化呈正相关,亦即输入电源Pin_C 的导通角越大,输入电源Pin_C的有效值也越大。换言之,所述输入电源Pin_C的有效值变化基本上与输入电源Pin_C的相切角呈负相关。总的来说,以上所述的常规调光控制方式实际上是通过调变输入电源的有效值的方式来实现调光的功能。此调光方式的好处在于因为驱动电源Sdrv会直接地反应输入电源Pin_C的有效值而有相应的变化,因此LED照明装置100 无须更动硬件配置,仅需在***中加上调光器80即可实现调光功能。
更具体的说,在此调光方式下,为了让输入电源Pin的有效值具有足够幅度的变化,以致令发光亮度得以有相应幅度的改变,在调光器80控制相切角/导通角以调变输入电源Pin 的有效值时,势必也需要有较大相位调整范围,例如通常会在相位0度至180度之间进行调光。然而,当调变电源Pin_C的导通角小到一定程度时,电源模块PM的谐波失真(total harmonic distortion,THD)和功率因素(power factor,PF)特性即会显著的受到影响,从而使电源转换效率大幅的降低,并且还有可能造成LED模块LM发光闪烁的问题。换言之,在此种调光方式底下,电源模块PM的效率受到调光器80所限制而难以提升。
另一方面,由于调变电源Pin_C的有效值会受到振幅VPK大小的直接影响,因此应用上述调光方式的调光器80无法兼容地适用于各种不同的电网电压规格(例如120V、230V或277V 的交流电压)的环境下。设计者需因应LED照明***10的应用环境来对应的调整调光器80 的参数或硬件设计,如此会造成产品整体的生产成本提升。
因应上述问题,本揭露提出一种新的调光控制方式及应用其之LED照明***和LED照明装置,其可将输入电源Pin的相切角/导通角变化作为调变信号,通过解调所述调变信号来获取实际的调光信息,并据以控制电源模块PM产生驱动电源Sdrv的电路操作。由于相切角/ 导通角的变化仅是为了要承载与调光信号DIM相应的调光信息,而并非要直接调整调变电源Pin_C的有效值,因此调光器80可以在较小的相位区间内调整输入电源Pin的相切角/导通角,使得经处理后的调变电源Pin_C的有效值不会与外部电网EP提供的输入电源Pin有太大的落差。藉此调光控制方式,不论在什么亮度状态底下,调变电源Pin_C的导通角皆会与输入电源Pin近似,因此可以使得THD和PF特性能够被维持。这也就意味著电源模块PM的转换效率不会受到调光器80所抑制。底下就本揭露所教示的调光控制方法及相应的LED照明装置的架构和运作做进一步的说明。
图6A和6B是本揭露一些实施例的LED照明装置的功能模块示意图。请先参照图6A,本实施例的LED照明装置100可应用在如图1A或图1B所示的LED照明***10或20中。LED 照明装置100包括电源模块PM和LED模块LM,其中电源模块PM又包括整流电路110、滤波电路120、驱动电路130和解调模块140。
整流电路110通过第一连接端101和第二连接端102分别电性连接调光器80的第一供电端T1和第二供电端T2,以接收调变电源Pin_C,并对调变电源Pin_C进行整流,然后由第一整流输出端111、第二整流输出端112输出整流后信号Srec。在此调变电源Pin_C的可以是交流信号或直流信号,其不影响LED照明装置200的操作。当LED照明装置200是设计为基于直流信号点亮时,电源模块PM中的整流电路110可被省略。在省略整流电路110的配置下,第一连接端101和第二连接端102会直接电性连接至滤波电路120的输入端(即111、112)。在一些实施例中,所述整流电路110可以是全波整流电路、半波整流电路、桥式整流电路或其他类型的整流电路,本揭露不以此为限。
滤波电路120与所述整流电路110电性连接,用以对整流后信号Srec进行滤波;即滤波电路220的输入端耦接第一整流输出端111与第二整流输出端112,以接收整流后信号Srec,并对整流后信号Srec进行滤波。滤波后信号Sflr会从第一滤波输出端121和第二滤波后输出端122输出。其中,第一整流输出端111可视为滤波电路120的第一滤波输入端,并且第二整流输出端112可视为滤波电路120的第二滤波输入端。在本实施例中,滤波电路120可滤除整流后信号Srec中的纹波,使得所产生的滤波后信号Sflr的波形较整流后信号Srec的波形更平滑。此外,滤波电路120可透过选择电路配置以实现对特定频率进行滤波,以滤除外部驱动电源在特定频率的响应/能量。在一些实施例中,所述滤波电路120可以是由电阻、电容及电感至少其中之一所组成的电路,例如是并联电容滤波电路或π型滤波电路,本揭露不限于此。当LED照明装置100是设计为基于直流信号点亮时,电源模块PM中的滤波电路120也可被省略。在省略整流电路110及滤波电路120的配置下,第一连接端101和第二连接端102会直接电性连接至驱动电路130的输入端(即121、122)。
驱动电路130与滤波电路120电性连接,以接收滤波后信号Sflr并且对滤波后信号Sflr 进行电源转换(power conversion),进而产生驱动电源Sdrv;即驱动电路130的输入端耦接第一滤波输出端121与第二滤波输出端122,以接收滤波后信号Sflr,然后产生用以驱动 LED模块LM发光的驱动电源Sdrv。其中,第一滤波输出端121可视为驱动电路130的第一驱动输入端,并且第二滤波输出端122可视为驱动电路130的第二驱动输入端。驱动电路130 所产生的驱动电源Sdrv会通过第一驱动输出端130a与第二驱动输出端130b提供给LED模块 LM,使得LED模块LM可响应于接收到的驱动电源Sdrv而点亮。本实施例的驱动电路130也可以是包括有切换控制电路和转换电路的电源转换电路,其具体配置范例可以参考图4A和图 4B实施例的说明,于此不再重复赘述。
解调模块140的输入端电性连接第一连接端101和第二连接端102以接收调变电源Pin_C,并且解调模块140的输出端电性连接驱动电路130以提供调光控制信号Sdc。解调模块140 会从调变电源Pin_C中解析/解调出亮度信息,并且根据所述亮度信息产生相应的调光控制信号Sdc,其中驱动电路130会根据调光控制信号Sdc来调整输出的驱动电源Sdrv的大小。举例来说,在驱动电路130中,切换控制电路(如72)可根据调光控制信号Sdc来调整功率开关PSW的占空比,使得驱动电源Sdrv响应于调光控制信号Sdc指示的亮度信息而增加或减少。当调光控制信号Sdc指示较高的发光亮度或色温时,切换控制电路可基于调光控制信号Sdc 将占空比调高,进而令功率转换电路ESE输出较高的驱动电源Sdrv给LED模块LM;相反地,当调光控制信号Sdc指示较低的发光亮度或色温时,切换控制电路可基于调光控制信号Sdc 将占空比调低,进而令功率转换电路ESE输出较低的驱动电源Sdrv给LED模块LM。藉此方式,即可实现调光控制的效果。
在一些实施例中,也可藉由控制驱动电路130以外的电路来对LED模块LM进行调光控制,举例而言,请参照图6B,在图6B的电源模块200中,基于调变电源产生驱动电源的动作和从调变电源Pin_C解调出调光信息的动作皆与图6A的实施例类似,其差别在于,在图6B的实施例中,电源模块PM更包括调光开关150。调光开关150根据调光控制信号Sdc而导通或切断驱动电源Sdrv以产生断续的调光电源Sdrv供应给LED模块LM,以对LED模块LM进行调光。在一些实施例中,解调模块140所产生调光控制信号Sdc可以是脉冲宽度调变(PWM) 形式的信号,藉以控制调光开关150间歇导通,进而实现PWM调光效果。
图6C是本揭露一实施例的驱动电路的示意框图。请搭配参照图6A和图6C,驱动电路130 为前述图6A的驱动电路130的一实施例,其包括切换控制电路131及转换电路132,以电流源的模式进行电力转换,以驱动LED模块LM发光。转换电路132包含开关电路(也可称为功率开关)PSW以及储能电路ESE。转换电路132耦接第一滤波输出端121及第二滤波输出端122,接收滤波后信号Sflr,并根据切换控制电路131的控制,将滤波后信号Sflr转换成驱动电源Sdrv而由第一驱动输出端130a及第二驱动输出端130b输出,以驱动LED模块LM。在切换控制电路131的控制下,转换电路132所输出的驱动电源为稳定电流,而使LED灯丝模块稳定发光。除此之外,驱动电路130还可包含有偏压电路133,所述偏压电路133可基于电源模块的母线电压产生工作电压Vcc,并且工作电压Vcc提供给切换控制电路131使用,使切换控制电路131可因应工作电压而启动并进行运作。
本实施例的切换控制电路131可以根据当前LED模块LM的工作状态来实时地调整所输出的点亮控制信号Slc的占空比(Duty Cycle),使得开关电路PSW反应于点亮控制信号Slc而导通或截止。其中,切换控制电路131可通过侦测输入电压(可为第一连接端101/第二接脚 102上的电平、第一整流输出端111上的电平或第一滤波输出端121上的电平)、输出电压(可为第一驱动输出端130a上的电平)、输入电流(可为母线电流,亦即流经整流输出端111/112、滤波输出端121/122的电流)及输出电流(可为流经驱动输出端130a/130b的电流、流经储能电路ESE的电流或流经开关电路PSW的电流)至少其中一者或多者来判断当前LED模块LM 的工作状态。储能电路ESE会根据开关电路PSW导通/截止的状态而反覆充/放能,进而令LED 模块LM接收到的驱动电源Sdrv可以被稳定地维持在一预设电流值Ipred上。
解调模块(140)的输入端电性连接第一连接端101和第二连接端102以接收调变电源 Pin_C,并且解调模块140的输出端电性连接驱动电路130以提供调光控制信号Sdc。解调模块140会根据调变电源Pin_C在每个周期或半周期内的相切角/导通角大小产生相应的调光控制信号Sdc,其中切换控制电路131会根据调光控制信号Sdc来调整点亮控制信号Slc的输出,进而令驱动电源Sdrv响应于点亮控制信号Slc的变化而改变。举例来说,切换控制电路 131可根据调光控制信号Sdc来调整点亮控制信号Slc的占空比,使得驱动电源Sdrv响应于点亮控制信号Slc指示的亮度信息而增加或减少。当调光控制信号Sdc指示较高的发光亮度或色温时,切换控制电路131会基于调光控制信号Sdc将占空比调高,进而令转换电路ESE输出较高的驱动电源Sdrv给LED模块LM;相反地,当调光控制信号Sdc指示较低的发光亮度或色温时,切换控制电路131会基于调光控制信号Sdc将占空比调低,进而令转换电路ESE输出较低的驱动电源Sdrv给LED模块LM。藉此方式,即可实现调光控制的效果。
更具体的说,解调模块140针对调变电源Pin_C所进行的解调处理,可以例如是取样、计数及/或映射等信号转换手段。举例来说,解调模块140可以在调变电源Pin_C的每一周期或半周期内取样并计数调变电源Pin_C的零电平时长,其中计数出的零电平时长可以线性或非线性的被映射为一电平,所述映射出的电平可作为调光控制信号Sdc提供给切换控制电路 131。其中,经映射出的电平范围可以基于切换控制电路131的可处理范围内选定,其可例如为0V-5V。底下以图11A来进一步说明本揭露的LED照明***在不同调光状态下的信号波形和电路操作,图11A是本揭露一实施例的调光波形示意图。
请一并参照图6A和图11A至图11D,在本实施例中,调光器可例如是在调光相位区间 D_ITV内调变输入电源Pin的相切角。在图11A中,由上至下依序是示意调光相位区间D_ITV 的电压波形WF4、发光亮度Lux为最高亮度Lmax时的电压波形WF5以及发光亮度Lux为最低亮度Lmin时的电压波形WF6。
先从电压波形WF4来看,调光相位区间D_ITV是由下限相切角C1和上限相切角C2之间的相位区间所组成,所述下限相切角C1可例如是0度至15度区间内的任一数值(如1、2、3…以此类推),但本揭露不仅限于此。另外,所述上限相切角C2可例如是20度至45度区间内的任一数值(如21、22、23…以此类推),但本揭露不仅限于此。换言之,所述调光相位区间D_ITV可例如为0度至45度的相位区间、5度至45度的相位区间、5度至20度的相位区间、15度至20度的相位区间或15度至45度的相位区间等等,其可视设计需求而选用。在本揭露中,上限相切角C2的选择主要基于两个原则:第一、令调光相位区间D_ITV的宽度在映射时可具有足够的分辨率;第二、在调光器将调变电源Pin_C的相切角调整至上限相切角C2时,电源模块PM的THD和PF特性仍可被维持(例如不低于以下限相切角C1调光时的 THD和PF的80%,较佳为使THD小于25%及/或使PF大于0.9)。从电压波形WF5来看,当调光器80响应于调光信号Sdim而以相切角C1调变输入电源Pin时(亦即输入电源Pin的导通角为180-C1度),此时调光器80会在输入电源Pin相位为0度至C1的期间断开母线,并且在相位为C1至180度的期间导通母线。在此情形下,解调模块240会根据相切角为C1的调变电源Pin_C产生指示将发光亮度Lux调整至最高亮度Lmax的调光控制信号Sdc。切换控制电路331会以调光控制信号Sdc作为控制功率开关PSW切换的参考,进而令转换电路132产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,并使LED模块LM的发光亮度Lux维持在最高亮度Lmax。
从电压波形WF6来看,当调光器80响应于调光信号而以相切角C2调变输入电源Pin时 (亦即输入电源Pin的导通角为180-C2度),此时调光器80会在输入电源Pin相位为0度至C2的期间断开母线,并且在相位为150度至180度的期间导通母线。在此情形下,解调模块140会根据相切角为C2的调变电源Pin_C产生指示将发光亮度Lux调整至最低亮度Lmin 的调光控制信号Sdc。切换控制电路331会以调光控制信号Sdc作为控制功率开关PSW切换的参考,进而令转换电路132产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,并使LED模块 LM的发光亮度Lux降至最低亮度Lmin。在本实施例中,所述最低亮度Lmin可例如为最高亮度Lmax的10%。
本实施例虽然同样是采用调变相切角/导通角的方式来实现调光控制,但由于本实施例仅是将调变电源Pin_C的相切角/导通角变化作为一个指示调光信息的参考信号,而并非是要使调变电源Pin_C的有效值变化能直接被反应在发光亮度变化上,因此在本实施例的调光控制方法下,选用的调光相位区间D_ITV会明显的小于在图14的调光控制方法下的调光相位区间。从另一个角度来说,在本实施例的调光控制方法下,无论调光器采用调光相位区间内的任一相切角来调变输入电源Pin,所产生出的调变电源Pin_C的有效值皆不会有太大差异。举例来说,在一些实施例中,基于上限相切角C2调变产生的调变电源Pin_C的有效值(如电压波形WF6下的有效值)不会低于基于下限相切角C1调变产生的调变电源Pin_C的有效值(如电压波形WF5下的有效值)超过50%。
从另一个角度来说,前述一般常规的实施方式中,由于LED模块的发光亮度调变后直接相关于调变电源Pin_C的有效值,因此,在一般常规的实施方式中,调变电源Pin_C的有效值范围比与LED模块的亮度范围比大致上相同。此处所述有效值范围比的定义是调变电源 Pin_C的有效值的最大值与最小值的比值,所述亮度范围比的定义是所述LED模块的发光亮度的最大值与最小值的比值。相对来说,根据本揭露,如前所述,调变电源Pin_C的有效值范围比与LED模块的亮度范围比可以不相关,在一些优选的实施例中,调变电源Pin_C的有效值范围比可以小于所述LED模块的亮度范围比,在一些优选的实施例中,调变后输入电源的有效值范围Pin_C比小于等于2,以及所述LED模块的亮度范围比大于等于10。
需说明的是,上述LED模块LM的发光亮度Lux相对于相切角变化的相关性仅为举例而非限制,举例而言,在其他实施例中,所述LED模块的亮度可以是负相关于所述调变电源Pin_C 的相切角。
请参照图11B,在本实施例中,从电压波形WF7来看,当调光器80响应于调光信号Sdim 而以相切角C1调变输入电源Pin时(亦即输入电源Pin的导通角为180-C1度),此时调光器 80会在输入电源Pin相位为0度至C1的期间断开母线,并且在相位为C1至180度的期间导通母线。在此情形下,解调模块140会根据相切角为C1的调变电源Pin_C产生指示将发光亮度Lux调整至最低亮度Lmin的调光控制信号Sdc。切换控制电路131会以调光控制信号Sdc作为控制功率开关PSW切换的参考,进而令转换电路132产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,并使LED模块LM的发光亮度Lux维持在最低亮度Lmin。
从电压波形WF8来看,当调光器80响应于调光信号而以相切角C2调变输入电源Pin时 (亦即输入电源Pin的导通角为180-C2度),此时调光器80会在输入电源Pin相位为0度至C2的期间断开母线,并且在相位为150度至180度的期间导通母线。在此情形下,解调模块140会根据相切角为C2的调变电源Pin_C产生指示将发光亮度Lux调整至最高亮度Lmax 的调光控制信号Sdc。切换控制电路131会以调光控制信号Sdc作为控制功率开关PSW切换的参考,进而令转换电路132产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,并使LED模块 LM的发光亮度Lux降至最高亮度Lmax。附带说明的是,图11A与图11B的实施例中,相切角 C2大于相切角C1。
底下以图11C和图11D来进一步说明解调模块240在不同实施例中的具体电路动作及信号产生机制。其中,图11C和图11D分别是本揭露不同实施例的切相角、解调信号及LED模块亮度的对应关系示意图。
请先搭配参照图6A、图11C和11D,本实施例的解调电路140是采用类似模拟电路的信号处理手段来实现调光信息的撷取与转换。由11C可以看出,调变电源Pin_C的相切角ANG_pc 在C1和C2的区间内被调整时,调光控制信号Sdc的电平会对应的在V1和V2的区间内变化。换言之,调变电源Pin_C的相切角ANG_pc在调光相位区间内会与调光控制信号Sdc的电平呈正相关的线性关系。从解调模块140的运作角度来看,当解调模块140判断调变电源Pin_C 的相切角为C1时,其即会对应的产生电平为V1的调光控制信号Sdc;类似地,当解调模块 140判断调变电源Pin_C的相切角为C2时,其即会对应的产生电平为D2的调光控制信号Sdc。
接著,与相切角ANG_pc呈正相关的调光控制信号Sdc被给到切换控制电路131,使得转换电路132产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,并使LED模块LM具有相应的发光亮度Lux。在一些实施例中,LED模块LM的发光亮度Lux会与调光控制信号Sdc的电平呈负相关的线性关系。如11C所示,当切换控制电路131接收到的调光控制信号Sdc为位于电平V1和电平V2之间的电平Va时,切换控制电路331会相应的调整点亮控制信号Slc,使得LED模块LM经驱动电源Sdrv的驱动后以亮度La发光。其中,亮度La与电平Va呈反比关系,并且可以用表示,但本揭露不仅限于此。
值得注意的是,以上所述产生调光控制信号Sdc和发光亮度Lux的机制皆只是在说明本揭露的解调模块140将调变电源Pin_C的信号特征(如相切角)撷取出并转换/映射为调光控制信号Sdc,使得驱动电路130可基于此调光控制信号Sdc来调整LED模块LM的发光亮度Lux 的一种类似于模拟电路的信号转换的实施方式,但其并非用于限制本揭露的范围。在一些实施例中,11C所示的相切角ANG_pc和调光控制信号Sdc的对应关系也可以是非线性关系。例如,相切角ANG_pc和调光控制信号Sdc是呈指数形式的对应关系。类似地,11C所示的调光控制信号Sdc和发光亮度Lux的对应关系同样也可以是非线性关系,本揭露不以此为限。此外,在一些实施例中,相切角ANG_pc和调光控制信号Sdc的电平也可以是負相关。在一些实施例中,亮度La与电平Va也可以呈正相关。
请搭配参照图6A和11D,本实施例的解调模块140是采用类似数字电路的信号处理手段来实现调光信息的撷取与转换,具体而言,调变电源Pin_C的相切角於默认的区间内被调整时,调光控制信号会对应于相切角的变化而具有默认数量个不同的信号状态,以对应控制所述LED模块调光于默认数量个调光水平。进一步举例来说,由11D可以看出,调变电源Pin_C 的相切角ANG_pc在C1和C2的区间内被调整时,调光控制信号Sdc会对应于相切角ANG_pc 的变化而具有D1至D8等8个不同的信号状态。换言之,调变电源Pin_C的相切角ANG_pc在调光相位区间内会被切分为8个子区间,并且每个子区间会对应至调光控制信号Sdc的一个信号状态D1-D8。在一些实施例中,所述信号状态可以用电平高低指示;例如状态D1的调光控制信号Sdc对应1V的电平,状态D8的调光控制信号Sdc对应5V的电平。在一些实施例中,所述信号状态可以用多位元的逻辑电平指示;例如状态D1的调光控制信号Sdc对应“000”的逻辑电平,状态D8的调光控制信号Sdc对应“111”的逻辑电平。
接著,带有信号状态D1-D8的调光控制信号Sdc被给到切换控制电路131,使得转换电路132产生相应的驱动电源Sdrv来驱动LED模块LM,并使LED模块LM具有相应的发光亮度Lux。在一些实施例中,信号状态D1-D8可以和LED模块LM的不同发光亮度Lux一对一对应。如11C所示,信号状态D1-D8可例如分别对应发光亮度Lux为最高亮度Lmax的100%、87.5%、75%、62.5%、50%、37.5%、25%、10%。在此附带一提的是,本实施例是列举以3位元的分辨率来设计解调模块140为例(即,8段调光),但本揭露不以此为限。
图12是本揭露一实施例的LED照明装置在不同电网电压下的输入电源波形示意图。请搭配参照图1A、图6A和图12,从图式中可以看出,无论输入电源Pin的峰值电压为a1或a2,若调光器80以相切角C3对输入电源进行调变,则调光器80所产生的调变电源Pin_C仍会具有相同的零电平期间(即,相位由0至C3的期间)。因此,无论输入电源Pin的峰值电压为何,解调模块140仍可对具有相同的相切角的调变电源Pin_C解调出相同的调光控制信号Sdc。换言之,无论LED照明***10是应用在哪一种外部电网EP规格下,LED照明***10皆可在接收到同样的调光信号Sdim时,使LED照明装置100具有相同的发光亮度或色温,因此可以兼容于各种电网电压规格的应用中。从另一角度来说,本揭露中,LED模块的调光(例如发光亮度或色温)响应于调变电源Pin_C的相切角,但大致上不响应于所述外部电网的电压的峰值。
需说明的是:因电路零件的本身之寄生效应或是零件间相互的匹配不一定为理想,因此,虽然欲使LED模块的调光不响应于所述外部电网的电压的峰值,但实际上对LED模块的调光效果仍可能些微响应于所述外部电网的电压的峰值,也即,根据本揭露,可接受由于电路的不理想性而造成LED模块的调光些微响应于所述外部电网的电压的峰值,此即前述之「大致上」不响应于所述外部电网的电压的峰值之意,本文中其他提到「大致上」之处亦同。此处「些微」一词,在一实施例中,可指在外部电网的电压的峰值为2倍的情况下,LED模块的调光仅受到例如小于5%的影响。
请同时参照图7D与图7E,图7D是本揭露一实施例的LED照明装置中,解调模块240,的一种具体实施例示意框图,图7E是本揭露一实施例的LED照明装置中,解调模块的波形的对应关系示意图。如图7D所示,在一实施例中,解调模块240包括电平判断电路241、取样电路242、计数电路243以及映射电路244。电平判断电路241用以侦测调变电源Pin_C是否位于阈值区间VTB0内,以判断调变电源Pin_C是否为零电平,具体而言,如图7E所示,在一实施例中,电平判断电路241比较电源Pin_C的电平与上阈值Vt1及下阈值Vt2,藉此判断调变电源Pin_C是否位于阈值区间VTB0内,当调变电源Pin_C确实位于阈值区间VTB0内时,电平判断电路241输出具有第一逻辑位准(例如为高逻辑位准)的零电平判断信号S0V 用以指示调变电源Pin_C确实位于阈值区间VTB0内。取样电路242用以根据时脉信号CLK,对零电平判断信号S0V进行取样,以产生脉波形式的取样信号Spls,其中,当取样的零电平判断信号S0V为高逻辑位准时(代表调变电源Pin_C确实位于阈值区间VTB0内),取样信号 Spls输出脉波,接著,计数电路243,例如于1/2个市电的周期内(例如对应于50Hz或60Hz) 计数取样信号Spls的脉波数量以产生计数信号Scnt,映射电路244则根据计数信号Scnt(指示取样信号Spls的脉波数量)与1/2个市电的周期内时脉信号CLK的总数量的比值,映射产生如前所述的调光控制信号Sdc。其中复位信号RST同步于1/2个市电的周期,用以将计数电路复位。需说明的是,本揭露中的调光控制信号Sdc,并不在LED模块LM与驱动电源Sdrv 的电源回路上,换句话说,调光控制信号Sdc并非用以直接驱动LED模块LM的电源。从另一个角度来看,调光控制信号Sdc的电流或功率远小于驱动电源Sdrv的电流或功率。具体而言,在一些实施例中,调光控制信号Sdc的电流或功率远是驱动电源Sdrv的电流或功率的1/10、 1/100或1/100以下。
图10C是本揭露一实施例的LED照明***的调光控制方法的步骤流程图。请搭配参照图 1A和图10C,在此以LED照明***10的角度描述整体调光控制方法。首先,调光器80会根据调光指令DIM调变输入电源Pin,并且据以产生调变电源Pin_C(步骤S310),其中所述调变电源Pin_C带有指示调光信息的信号特征,并且所述信号特征可例如为调变电源Pin_C的相切角/导通角。调变电源Pin_C会被提供给LED照明装置100,使LED照明装置100基于调变电源Pin_C进行电源转换并点亮内部的LED模块(步骤S320)。另一方面,LED照明装置 100会从调变电源Pin_C中撷取信号特征(步骤S330),并且对撷取到的信号特征进行解调,藉以取出相应的调光信息(步骤S340)。接著,LED照明装置100会参考解调出的调光信息去调整电源转换运作,藉以改变LED模块的发光亮度或色温(步骤S350)。
更具体的说,搭配图6A来看,上述撷取信号特征(步骤S330)和解调调变电源Pin_C的动作(步骤S340)可以通过LED照明装置100/200中的解调模块140来实现。在一实施例中,LED照明装置100基于调变电源Pin_C进行电源转换并点亮内部的LED模块的动作(步骤S320)以及参考调光信息调整电源转换运作,藉以调整LED模块的发光亮度的动作(步骤S350)可以通过LED照明装置100/200中的驱动电路230来实现。
底下进一步以LED照明装置100的角度来描述整体调光控制方法,如图10D所示。图10D 是本揭露一实施例的LED照明装置的调光控制方法的步骤流程图。请搭配参照图1A、图6A 和图10D。当LED照明装置100接收到调变电源Pin_C时,整流电路110和滤波电路120会依序对调变电源Pin_C进行整流和滤波处理,并据以产生滤波后信号Sflr给驱动电路130(步骤S410)。驱动电路130会对接收到的滤波后信号Sflr进行电源转换,并且产生驱动电源Sdrv 提供给后端的LED模块(步骤S420)。另一方面,解调模块140会撷取调变电源Pin_C的信号特征(步骤S430),接著对撷取到的信号特征进行解调,藉以取出调光信息(例如对应于相切角的角度的大小),并且产生相应的调光控制信号Sdc(步骤S440)。其中,驱动电路130会参考调光控制信号Sdc来调整电源转换运作,藉以响应于调光信息而调整所产生的驱动电源Sdrv大小(步骤S450),进而令LED模块LM的发光亮度或色温改变。
进一步来说,以调光控制信号Sdc来调整驱动电130的电源转换运作的方式,在一实施例中,可以是模拟式的控制方式,举例而言,调光控制信号Sdc的电平可用以模拟式地控制例如驱动电路130的电压或电流参考值,藉此以模拟式地调整驱动电源Sdrv的大小。
在一些实施例中,以调光控制信号Sdc来调整驱动电路130的电源转换运作的方式,在一实施例中,可选的,可以是数字式的控制方式,举例而言,调光控制信号Sdc可以响应于相切角而对应具有不同的占空比,在这类的实施例中,调光控制信号Sdc可具有例如第一状态(例如高逻辑状态)与第二状态(例如低逻辑状态),在一实施例中,第一状态与第二状态用以数字式地控制驱动电路130的驱动电源Sdrv的大小,例如第一状态时输出电流,第二状态时停止输出电流,而藉此对LED模块LM进行调光。
图1B是本揭露另一些实施例的LED照明***的示意框图。本实施例是绘示调光器包含在一个电源适配器中的***配置图。请参照图1B,本实施例的LED照明***20包括电源适配器PA以及LED照明装置200。在LED照明***20中,电源适配器PA设置在LED照明装置200的外部,并且可用以将交流的输入电源Pin转换为供电信号,其中电源适配器PA包括调光器80,其可依据调光指令DIM对经电源适配器PA转换后的供电信号进行调光处理,并且据以产生处理后的调变电源Pin_C。相较于前述图1A实施例而言,在本实施例的LED照明***20 配置中,调光器80可视为是对整流后的输入电源Pin进行信号特征调整以生成带有调光信号的直流调变电源Pin_C,亦即本实施例的经调光处理后的调变电源Pin_C至少由直流成分和调光信号成分所组成,后续实施例同样会进一步说明调光器80的配置。
类似于前述图1A实施例,本实施例的LED照明装置200同样可包括一或多个LED照明装置200_1-200_n(以n个表示,其中n为大于或等于1的正整数),其中各个LED照明装置200_1-200_n具有相近或相同的配置,并且类似于前述的LED照明装置100_1-100_n。因此,有关于各LED照明装置200_1-200_n的电源模块PM和LED模块LM的配置和运作可参照前述实施例所述,于此不再重复赘述。于此附带一提的是,由于在图1A实施例中调光器80提供给LED照明装置100的调变电源Pin_C是交流电源,而图1B实施中电源适配器PA提供给LED 照明装置200的调变电源Pin_C是供电信号,因此LED照明装置100和200中的电源模块PM 可因应接收的电源类型不同而具有不同的配置。举例来说,LED照明装置100中的电源模块 PM可例如包括整流电路、滤波电路以及直流对直流转换电路等;ED照明装置200中的电源模块PM可仅包括滤波电路和直流对直流转换电路,而不包括整流电路。
在一些实施例中,LED照明装置200可以是任何类型以供电信号驱动的LED灯,例如搭配外置电源适配器使用的LED射灯、LED筒灯、LED球泡灯、LED轨道灯、LED面板灯、LED 吸顶灯、LED直管灯或LED灯丝灯等,本揭露不对此加以限制。在LED照明装置200为LED 直管灯的实施例中,所述LED照明装置200可以是外置驱动型(Type-C)LED直管灯。
图2是本揭露一些实施例的电源适配器的功能模块示意图。请参照图2,在一些实施例中,电源适配器PA包括信号调整模块60、开关电源模块70以及调光器80。
信号调整模块60接收输入电源Pin,并用以对交流的输入电源Pin进行整流、滤波等信号调整。开关电源模块70电性连接信号调整模块60,并用以对经信号调整的输入电源Pin 进行电源转换(power conversion),以产生并输出稳定的供电信号。调光器80电性连接开关电源模块70,并用以对开关电源模块70所输出的供电信号进行调变,以将调光指令DIM 转换为特定的形式/信号特征加载到开关电源模块70所输出的供电信号上,进而产生经调光处理后的调变电源Pin_C。底下分别以图3至图5B来说明在电源适配器PA中的各模块的一些配置实施例。
图3是本揭露一些实施例的信号调整模块的电路架构示意图。请参照图3,在一些实施例中,信号调整模块60包括整流电路61以及第一滤波电路62。整流电路61通过整流输入端接收输入电源Pin,并对输入电源Pin进行整流,然后由整流输出端输出整流后信号。所述整流电路61可以是全波整流电路、半波整流电路、桥式整流电路或其他类型的整流电路,但本揭露不以此为限。在图3中,整流电路61是绘示以四个二极管D11-D14所组成的全波整流桥为例,其中二极管D11的阳极和二极管D12的的阴极电性连接在一起作为整流电路61的第一整流输入端,二极管D13的阳极和二极管D14的的阴极电性连接在一起作为整流电路61的第二整流输入端。此外,二极管D11和D13的阴极电性连接在一起作为整流电路61的第一整流输出端,并且二极管D12和14的阳极电性连接在一起作为整流电路61的第二整流输出端。
第一滤波电路62的输入端电性连接整流电路61的整流输出端,以接收整流后信号,并对整流后信号进行滤波,以产生滤波后信号,并从第一滤波输出端Ta1和第二滤波输出端Ta2 输出。其中,第一整流输出端可视为第一滤波电路62的第一滤波输入端,并且第二整流输出端可视为第一滤波电路62的第二滤波输入端。在一些实施例中,第一滤波电路62可滤除整流后信号中的纹波,使得所产生的滤波后信号的波形较整流后信号的波形更平滑。此外,第一滤波电路62可透过选择电路配置以实现对特定频率进行滤波,以滤除外部驱动电源在特定频率的响应/能量。在一些实施例中,所述第一滤波电路62可以是由电阻、电容及电感至少其中之一所组成的电路,例如是并联电容滤波电路或π型滤波电路,本揭露不限于此。在图 3中,第一滤波电路62是绘示以电容C11为例,其中电容C11的第一端(也是第一滤波输出端Ta1)通过第一整流输出端电性连接二极管D11和D13的阴极,并且电容C11的第二端(也是第二滤波输出端Ta2)通过第二整流输出端电性连接二极管D12和D14的阳极。
在一些实施例中,信号调整模块60更包括第二滤波电路63和/或第三滤波电路64,其中第二滤波电路63是串连在外部电网和整流电路61之间的滤波电路,并且第三滤波电路64 是电性连接整流电路61的整流输入端并且与整流电路61并连的滤波电路。第二滤波电路63 /第三滤波电路64的设置可以起到抑制输入电源Pin中的高频干扰或是限流的功能,使得输入电源Pin的信号稳定性更佳。类似于前述第一滤波电路62,第二滤波电路63和第三滤波电路64同样可以是由电阻、电容及电感至少其中之一所组成的电路,本揭露不以此为限。在图3中,第二滤波电路63是绘示以电感L11和L12为例,其中电感L11串接在外部电网EP的火线和零线其中之一与整流电路61的第一整流输入端之间,并且电感L12串接在外部电网 EP的火线和零线其中之另一与整流电路61的第二整流输入端之间。在一些实施例中,电感 L11和L12可以是共模电感或差模电感。图3的第三滤波电路64是绘示以电容C12为例,其中电容C12的第一端电性连接电感L11和第一整流输入端(即,二极管D11的阳极和二极管D12的阴极的连接端),并且电容C12的第二端电性连接电感L12和第二整流输入端(即,二极管D13的阳极和二极管D14的阴极的连接端)。
图4A是本揭露一些实施例的开关电源模块的功能模块示意图。请参照图4A,在一些实施例中,开关电源模块70可包括电源转换电路71,其中电源转换电路71的输入端电性连接到第一滤波电路(如图3的第一滤波电路62)的滤波输出端Ta1和Ta2,以接收滤波后信号。在一些实施例中,电源转换电路71可以电流源的模式对滤波后信号进行电力转换,以产生稳定的供电信号Sp。电源转换电路71包含切换控制电路72以及转换电路73,其中转换电路73包含开关电路(也可称为功率开关)PSW以及功率转换电路ESE。转换电路73接收滤波后信号,并根据切换控制电路72的控制,将滤波后信号转换成供电信号Sp而由第一供电端T1及第二供电端T2输出,以供电给LED灯使用。
图4B是本揭露一些实施例的电源转换电路的电路架构示意图。请参照图4B,本实施例的电源转换电路71是以降压直流转直流转换电路为例,其包含切换控制电路72及转换电路 73,而转换电路73包含电感L21、续流二极管D21、电容C21以及晶体管M21,其中电感L21 和续流二极管D21构成功率转换电路ESE1,并且晶体管作M21为开关电路PSW1。转换电路 73耦接滤波输出端Ta1和Ta2,以将接收的滤波后信号转换成供电信号Sp,并通过第一供电端T1及第二供电端T2输出。
在本实施例中,晶体管M21例如为金氧半场效晶体管,具有控制端、第一端及第二端。晶体管M21的第一端耦接续流二极管D21的阳极,第二端耦接滤波输出端Ta2,控制端耦接切换控制电路72以接受切换控制电路72的控制使第一端及第二端之间为导通或截止。第一供电端T1耦接滤波输出端Ta1,第二供电端T2耦接电感L21的一端,而电感L22的另一端耦接晶体管M21的第一端。电容C21的耦接于第一供电端T1及第二供电端T2之间,以稳定第一供电端T1及第二供电端T2之间的电压波动。续流二极管D21的阴极耦接滤波输出端Ta1 和第一供电端T1。
接下来说明电源转换电路71的运作。控制器72根据电流检测信号Scs1或/及Scs2决定切换开关635的导通及截止时间,也就是控制晶体管M21的占空比(Duty Cycle)来调节供电信号Sp的大小。电流检测信号Scs1代表流经晶体管M21的电流大小,并且电流检测信号Scs2 代表电感电流IL的大小,其中电流检测信号Scs2可以通过设置与电感L21耦合的辅助绕组来取得。根据电流检测信号Scs1及Scs2的任一,切换控制电路72可以得到转换电路所转换的电力大小的信息。当晶体管M21导通时,滤波后信号的电流由滤波输出端Ta1流入,并经过电容C21及第一供电端T1到后端负载(LED灯),再从后端负载经过电感L21、晶体管M21后由滤波输出端Ta2流出。此时,电容C21及电感L21进行储能。当晶体管M21截止时,电感L21及电容C21释放所储存的能量,电流经续流二极管D21续流到第一供电端T1使后端负载仍持续被供电。附带一提的是,电容C21是非必要组件而可以省略,故在图中以虚线表示。在一些应用环境,可以藉由电感会阻抗电流的改变的特性来达到稳定LED模块电流的效果而省略电容C21。
本实施例中,电源转换电路71可根据具体应用采用buck电路、boost电路、和boost-buck 电路中的任意一种。
请再次参照图4A,在一些实施例中,开关电源模块70还可包括功率因数校正(power factor correction,PFC)电路74。PFC电路74电性连接在第一滤波电路(如图3的第一滤波电路62)的滤波输出端Ta1和Ta2和电源转换电路71的输入端之间。在一些实施例中,PFC电路74包含切换控制电路75和转换电路76,其中切换控制电路75会控制转换电路76 的运作,以对滤波后信号进行PFC补偿,并产生PFC信号,也即提高滤波后信号的功率因数,使得滤波后信号的有功功率增大,无功功率减小。
所述PFC电路74可例如为升压型转换电路(简称Boost电路),如图4C所示,图4C是本揭露一些实施例的功率因数电路的电路架构示意图。请参照图4C,PFC电路74包含切换控制电路75及转换电路76,而转换电路76包含电阻R22、电感L22、续流二极管D22、电容 C22以及晶体管M22,其中电感L22和续流二极管D22构成功率转换电路ESE2,并且晶体管作M22为开关电路PSW2。转换电路76耦接滤波输出端Ta1和Ta2,以将接收的滤波后信号转换成PFC信号,并通过PFC输出端Ta3及Ta4输出至电源转换电路71。附带一提的是,电容 C22是非必要组件而可以省略,故在图中以虚线表示。在一些应用环境,可以藉由电感会阻抗电流的改变的特性来达到稳定LED模块电流的效果而省略电容C22。在其他实施例中,功率因数校正电路又可称为功率因数校正模块。
请参阅图4D,显示为本申请的功率因数校正电路在另一实施例中的电路架构示意图,如图所示,所述功率因数校正电路74的输入耦接第一滤波输出端Ta1和第二滤波输出端Ta2,输出耦接PFC输出端Ta3和Ta4。功率因数校正电路74包括乘法器2500、切换控制电路75、第一比较器CP24、第二比较器CP23、晶体管M23、电阻R23、二极管D23、电感L23。其中,电感L23的一端耦接第一滤波输出端Ta1,另一端耦接二极管D23的阳极,二极管D23的阴极耦接PFC输出端Ta3。晶体管M23的第一端耦接于电感L23和二极管D23的连接节点上,第二端经电阻R23接参考低电位(例如为接电源地GND,或接基准地SGND),控制端耦接切换控制电路75的输出端。第一比较器CP24的第一输入端耦接PFC输出端Ta3,第二输入端接收一基准电压Vt,输出端耦接乘法器2500的第一输入端。乘法器2500的第二输入端耦接第一滤波输出端Ta1,输出端耦接第二比较器CP23的第二输入端,第二比较器CP23的第一输入端耦接电阻R23与晶体管M23的第二端的连接节点上,输出端耦接切换控制电路75的输入端。
需要说明的是,乘法器2500、切换控制电路75、第一比较器CP24、第二比较器CP23中的至少部分电路器件可以集成在一个控制器内,用于控制晶体管M23的通断。所述控制器还可以集成有所述晶体管M23。所述控制器为一集成电路,如控制芯片。所述晶体管M23可举例为金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-oxide-semiconductor Field-effectTransistor,MOSFET)、双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)、三极管等。
具体地,功率因数校正电路74在PFC输出端Ta3上的输出电压V0被第一比较器CP24获取与基准电压Vt比较后,将比较结果输送给乘法器2500的第一输入端,乘法器2500的第二输入端还获取到第一滤波输出端Ta1输出的电压Vdc,乘法器2500基于其第一输入端和第二输入端的输入而输出作为电流反馈控制的基准信号Vi,第二比较器CP23将从电阻R23上获取的反映电感L23峰值电流的电压信号与基准信号Vi比较,而输出比较结果给切换控制电路 75,用以控制晶体管M23的通断,使得输入功率因数校正电路74的电流Ii与电压Vdc的波形基本一致,从而大大减少了电流谐波,提高了功率因数。
请参阅图4E,显示为本申请的功率因数校正电路在又一实施例的电路架构示意图,如图所示,所述功率因数校正图4E电路74包括控制器2510、变压器2511、二极管2512、晶体管2515、电阻2513_0、电阻2513_1、电阻2513_2、电阻2513_3、电阻2513_4、电阻2513_5、电阻2513_6、电阻2513_7、电阻2513_8、电容2514_0、电容2514_1。所述控制器2510具有反向输入端Inv、误差放大输出端Com、乘法器输入端Mult、采样端Cs、过零检测信号的输入端Zcd、驱动输出端Gd、芯片电源端Vcc。变压器2511的一端耦接第一滤波输出端Ta1,另一端耦接二极管2512的阳极,二极管2512的阴极耦接PFC输出端Ta3。晶体管2515的第一端耦接于变压器2511和二极管2512的连接节点上,第二端经电阻2513_7耦接第二滤波输出端Ta2(或接电源地GND,或接第二接脚221),控制端经电阻2513_8耦接控制器2510的驱动输出端Gd。控制器2510的采样端Cs经电阻2513_6耦接于晶体管2515的第二端与电阻 2513_7的连接节点上。芯片电源端Vcc电性接入一恒压,用于给控制器2510供电。反向输入端Inv与由电阻2513_0和电阻2513_1串联构成分压电路相耦接以获取PFC输出端Ta3上输出的电压V0。反向输入端Inv和误差放大输出端Com之间耦接由电阻2513_5、电容2514_0、电容2514_1构成的RC补偿网络。其中,电容2514_0的一端和电容2514_1的一端同时耦接反向输入端Inv,电容2514_0的另一端经电阻2513_5连接电容2514_1的另一端后接入误差放大输出端Com。乘法器输入端Mult与由电阻2513_3和电阻2513_4串联于第一滤波输出端 Ta1和第二滤波输出端Ta2(或接地端)的分压电路的输出相耦接。过零检测信号的输入端Zcd经电阻2513_2耦接变压器2511。
需要说明的是,与功率因数校正电路74的输出相连的PFC输出端Ta3还耦接一电容2514_1以稳定有源功率因数校正模块251输出的电信号,滤除高频干扰信号,由于电容2514_1 可视实际应用情况增加或省略(非必要组件),故图中以虚线表示之。同样的情况还包括以下至少一种电路结构:并联于电阻2513_4两端的电阻电容2514_3,并联于电阻2513_1两端的电容2514_4,耦接在晶体管2515控制端和第二端之间的电阻2513_9,耦接于晶体管2515控制端和电阻2513_8之间的二极管2516和电阻2513_10,耦接于电阻2513_7和控制器的采样端Cs之间的电阻2513_6。其中,虚线所示的各电路结构还可由更复杂的、或更简洁的电路结构所替换。例如,控制器的采样端Cs通过导线连接电阻2513_7。又如,电容2514_5由包含至少两个电容的储能电路构成等。基于上述示例而改进的等效电路、或集成电路均应视为功率因数校正电路的一些具体示例。
以下说明图4E所示的功率因数校正电路74的工作过程,功率因数校正电路74输出的直流电压信号V0经由电阻2513_0和电阻2513_1串联构成分压电路分压后输入到控制器2510 的反向输入端Inv,输入到功率因数校正电路74的电压信号Vdc被由电阻2513_3和电阻 2513_4串联构成的分压电路分压后输入至乘法器输入端Mult以确定电压信号Vdc的波形和相位,变压器2511的初级电感(又称初级线圈、初级绕组)感应到的高频电流经由互感的次级电感(又称次级线圈、次级绕组)、电阻2513_2输入给过零检测信号的输入端Zcd以作为过零检测信号。晶体管2515在导通时,电压信号Vdc经变压器2511的初级电感、晶体管2515 输入至参考低电位(例如第二滤波输出端Ta2、或电源地GND,或第二接脚221),在此期间,变压器2511储能(又称励磁),晶体管2515所输出的电信号被采样端Cs获取,以对变压器2511中的电感电流进行取样;与此同步地,控制器2510的乘法器输入端Mult接收经电阻2513_3采样的信号Vdc,并基于经采样的信号Vdc的电信号生成内部基准信号Vi,以供基于内部基准信号Vi检测采样端Cs所获取的采样信号。当所述采样端所获取的采样信号的准位值达到所述内部基准信号Vi所提供的准位值时,换言之,在检测到变压器2511中的初级电感中的电感电流达到峰值时,控制器2510控制晶体管2515截止。此时,变压器2511的初级电感放能(又称退磁),变压器2511的次级电感感应该放能操作并输出过零检测信号。当变压器2511放能使得其输出的电流减至接近零点时,控制器2510所接收的过零检测信号亦接近零点,控制器2510根据过零检测信号的输入端Zcd所接收的过零检测信号确定放能操作结束时刻,以及利用基于检测过零检测信号的检测结果而设置的控制逻辑从驱动输出端Gd输出驱动晶体管2515导通的信号,向后端电路供电。
其中,所述控制器2510可选取为内部集成有优化谐波失真(或称为THD优化)或功率因数校正的专门电路的控制芯片,用于有效控制向其输入的输入电流的交越失真和纹波失真,从而提高功率因数和降低谐波失真。例如,控制器2510可采用L6562芯片、L6561芯片、或 L6560芯片。所述晶体管2515为三端可控功率元件,例如为金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-oxide-semiconductor Field-effect Transistor,MOSFET)、双极结型晶体管 (Bipolar Junction Transistor,BJT)、三极管等。
功率因数校正电路的电路架构也并不仅限于此,功率因数校正电路还可例如为升压型 (Boost)功率因数校正电路、降压型(Buck)功率因数校正电路、升降压型(Boost-Buck) 功率因数校正电路、正激型(Forward)功率因数校正电路、或反激型(Flyback)功率因数校正电路。
功率因数校正模块也可例如采用无源功率因数校正单元,无源功率因数校正单元可通过在交流侧接入谐振滤波器实现,以此增大了交流信号中电流的导通角。
在另一些具体示例中,还可通过在图3所示的整流模块的电路架构中整流模块之后增设包含二极管和电容的无源功率因数校正电路来实现,以使无源功率因数校正电路兼具滤波模块的功能。
图5A是本揭露一些实施例的调光器的功能模块示意图。请参照图5A,调光器80包含信号合成模块81和指令转换模块82。信号合成模块81用于利用调光信号Sdim对供电信号Sp 进行调变,以产生经调光处理后的调变电源Pin_C;或可说是将供电信号Sp和调光信号Sdim 合成处理为调变电源Pin_C。指令转换模块82用于接收上述调光指令DIM,并且将调光指令DIM转换为具有特定格式的调光信号Sdim。所述特定格式的调光信号Sdim可以例如是指示切相时间的信号、响应调光信息的变频信号、或是响应调光信息的数字编码(例如具有特定次序高/低电平的方波)等,上述信号格式都可以以脉冲或方波的形式呈现,因此调光信号 Sdim在外观上可以是由高电平和低电平两种信号状态所组成的信号。
在其他实施例中,指令转换模块82可被称为调光信号生成模块。信号合成模块81可被称为信号合成处理模块。电源转换电路可被称为电源转换单元。
底下以图5B来说明调光器80在一些实施例中的具体电路配置,其中图5B是本揭露一些实施例的调光器的电路架构示意图。请参照图5B,信号合成模块81可例如包括电源转换电路71、反馈调节电路83以及信号发生电路84,其中电源转换电路71可如图4B实施例所述,相关配置与运作可参照前述实施例说明,于此不再赘述。在本实施例中,反馈调节电路83电性连接电源转换电路71,并且用以根据供电端上的信号状态产生相应的反馈信号反馈给电源转换电路71的切换控制电路72,使得切换控制电路72依据反馈信号调整对晶体管M21的控制,进而补偿供电端上的信号波动,使得输出稳定。信号发生电路84电性连接反馈调节电路 83,并用以依据调光信号Sdim的信号状态决定是否调节供电端T1/T2上的电压。
在其他实施例中,反馈调节电路83和信号发生电路84可统称为反馈调节单元。所述反馈调节单元2基于指令转换模块82输出的调光信号Sdim调整获取自供电端T1/T2的采样信号,并基于调整后的采样信号输出一反馈信号,该反馈信号传递给电源转换电路71;电源转换电路71基于反馈信号对从接脚ta1/ta3获取的供电信号进行能量转换,以在供电端T1/T2 输出有合成调光信号的输出信号。
具体而言,在调光信号Sdim为低电平的情况下,信号发生电路84不会调节供电端T1/T2 上的电压,因此反馈调节电路83输出的反馈信号不会有大幅的波动,使得供电端T1/T2上的电压可以维持动态稳定在一设定电压上。
当调光信号Sdim从低电平切换为高电平时,信号发生电路84会将供电端T1/T2上的电压拉高,而此电压瞬间拉高的情形会影响反馈调节电路83的运作,使得反馈调节电路83输出相应的反馈信号以指示切换控制电路72将供电端T1/T2上的电压调整回所述设定电压上。接着,当调光信号Sdim从高电平再次回到低电平时,信号发生电路84对供电端T1/T2的电压调节作用消失,再加上电源转换电路71仍倾向要将供电端T1/T2上电压往下调整以趋近设定电压,此时供电端T1/T2上的电压会快速的被下拉回设定电压附近。综上,供电端T1/T2 上的电压响应信号发生电路84的控制而拉高,再响应电源转换电路71和反馈调节电路83的控制而降低回设定电压的过程,即会在供电端T1/T2形成一个叠加在设定电压上的脉冲/方波波形,而此波形会与调光信号Sdim大致同步。所述在设定电压上叠加有脉冲/方波波形的信号即是调光器80所产生的调变电源Pin_C。
在一些实施例中,反馈调节电路83包括电感L31、电容C31、电阻R31-R34、二极管D31-D32、运放单元CP31以及光耦单元U31,其中电感L31、电容C21、电阻R31和R32以及二极管D31 和D32可组成反馈辅助模块,并且电阻R33和R34可组成电阻模块。
具体而言,在反馈辅助模块中,电感L31的一端电性连接接地端GND1,并且用以电感L21 耦合,以感应电感L21上的信号。电容C31的一端电性连接电感L31的另一端。二极管D31 的阳极电性连接接地端GND2,并且二极管D31的阴极电性连接电容C31的另一端。二极管D32 的阳极电性连接二极管D31的阴极和电容C31的另一端。电阻R31和R32的一端共同电性连接二极管D32的阴极,并且电阻R31的另一端电性连接光耦单元U31。运放单元CP31具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端电性连接电阻R32的另一端,其第二输入端电性连接电阻模块和信号发生电路84,且其输出端电性连接光耦单元U31。在一些实施例中,运放单元CP31的第一输入端上还可以电性连接一稳压管,但本揭露不以此为限。光耦单元 U31包含发光组件Ua和光敏组件Ub,其中发光组件Ua的阳极电性连接电阻R31的另一端,并且发光组件Ua的阴极电性连接运放单元CP31的输出端;光敏组件Ub的一端电性连接偏压电源Vcc1(可以是通过对母线电压分压而产生,或是利用辅助绕组产生),并且光敏组件Ub的另一端电性连接切换控制电路72的反馈控制端。
电阻模块是用以对供电端T1上的电压进行分压,并且将分压信号提供给运放单元CP31。在电阻模块中,电阻R33和R34串接在供电端T1和接地端GND2之间,并且电阻R33和R34的连接端电性连接至运放单元CP31的第二输入端。换言之,运放单元CP31的第二输入端可以视为是电性连接在电阻模块的分压点上,以接收分压信号即采样信号。运放单元CP31输出的信号为反馈信号,并通过光耦单元U31传输给切换控制电路72。
信号发生电路84包括电阻R35和晶体管M31。电阻R35的一端电性连接运放单元CP31 的第二输入端以及电阻R33和R34的连接端。晶体管M31具有第一端、第二端及控制端,其第一端电性连接电阻R35的另一端,其第二端电性连接接地端GND2,且其控制端电性连接指令转换电路82以接收调光信号Sdim。
在其他实施例中,信号发生电路84可被称为调节电路;电阻R33和电阻R34可被称为采样电路;运放单元CP31可被称为比较电路;光耦单元U31可被称为信号传送电路;以及,电感L31、电容C31、二极管D31、D31可被称为参考信号生成电路。运放单元的第一输入端可为正向输入端,其第二输入端为反向输入端。
底下搭配图8A和图8B来举例说明调光器80的具体电路动作,其中图8A和8B是本揭露一些实施例的调光器的信号波形示意图。在本实施例中,调光信号Sdim是以根据调光指令 DIM所指示的亮度信息而改变频率的脉冲信号为例,但本揭露不以此为限。
请先同时参照图5B和图8A,当指令转换电路接82收到指示将亮度调整为最大亮度的30%时,指令转换电路82会产生周期为T1的调光信号Sdim提供至晶体管M31的控制端。在调光信号Sdim的低电平期间,晶体管M31会维持截止,使电阻R35可视为是浮接状态,因此不会影响供电端T1的电压及反馈调节电路83的运作。在调光信号Sdim的高电平期间,晶体管M31会被导通,使得电阻R35被等效为与电阻R34并联。此时,由于电阻R34和R35并联会使运放单元CP31的第二输入端到接地端GND2之间的阻抗降低,供电端T1上的电压会被相应的抬高。另一方面,由于运放单元CP31会响应其第二输入端上的电压变化而使输出端上的信号相应改变,而运放单元CP31的输出端信号改变会影响发光组件Ua发光量,使得光敏阻件 Ub的导通程度有相应的改变。光敏阻件Ub导通程度的变化会影响反馈到切换控制电路72的反馈控制端的电压大小,使得切换控制电路72在调光信号Sdim的高电平期间倾向于减小晶体管M21的占空比以将供电端T1上突然被抬高的电压快速下拉回设定电压Vset。
因此,在调光信号Sdim从高电平再次回到低电平时,供电端T1上的电压也会快速回到设定电压Vdet,使得调变电源Pin_C在设定电压Vdet的基础上形成与调光信号Sdim大致同步且周期为T1的脉冲。整体而言,可以视为调光信号Sdim被叠加在供电信号Sp上而形成调变电源Pin_C。
从另外一个角度,当调光信号Sdim从低电平切换为高电平时,晶体管R35导通,电阻 R35和R34并联,使运放单元CP31的第二输入端到接地端GND2之间的阻抗降低,运放单元CP31的第二输入端处的分压降低,而此时运放单元第一输入端的电压不变,为了继续维持运放第二输入端的电压和第一输入端的电压保持相同的电平,运放单元CP31输出信号通过信号传送电路U31传输给切换控制电路72,使得切换控制电路72调整电源转换电路的输出电压 (即供电端T1的电压)升高,当供电端T1的电压升高后,运放单元CP31的第二输入端处的分压升高到和第一输入端相同的电平。从整体来看,调光信号Sdim的低电平期间,晶体管M31截止,供电端T1的电压为设定电压Vset;当调光信号呢Sdim为高点平期间,晶体管M31导通,供电端T1的电压升高。供电端T1电压升高的幅值与电阻R33、R34和R35有关。
在其他实施例中,还可以通过改变采样电路中的电阻阻值,以实现当调光信号为低电平时,供电端T1的电压为设定电压Vset;当调光信号Sdim为高点平时,供电端T1的电压降低。
本实施例中,运放单元CP31的第一输入端耦接一恒压源或一参考信号生成电路用以接收参考信号Vref。
请接着同时参照图5B和图8B,当指令转换电路接82收到指示将亮度调整为最大亮度的 80%时,指令转换电路82会产生周期为T2的调光信号Sdim提供至晶体管M31的控制端,其中周期T2小于周期T1,亦即对应30%最大亮度的调光信号Sdim的频率低于对应70%最大亮度的调光信号Sdim的频率。在调光信号Sdim的低电平和高电平期间内,反馈调节模块83和信号发生模块84类似上述实施例的运作,使得调变电源Pin_C可在设定电压Vdet的基础上形成与调光信号Sdim大致同步且周期为T2的脉冲。整体而言,可以视为调光信号Sdim被叠加在供电信号Sp上而形成调变电源Pin_C。
在上述实施例中,信号合成模块81可以视为是利用既有的电源转换电路71的配置来实现信号合成的部分功能,因此在此将电源转换电路71视为信号合成模块81的一部份。但在一些实施例的功能模块划分中,信号合成模块81也可以视为不包含电源转换电路71(即,仅包含反馈调节电路83和信号发生电路84),此时信号合成模块81是协同电源转换电路71 来产生调变电源Pin_C。此外,在另一些实施例的功能模块划分中,反馈调节电路83也可视为是电源转换电路71的一部份。关于电源转换电路71的具体配置可参照前述实施例说明,于此不再重复赘述。
参考图5C为发明另一实施例的调光器的电路架构示意图。本实施例中的调光的电路架构与图5B所示的实施例类似,与之不同的是,本实施例中,信号发生电路84包含晶体管M31, B与电阻R36并联。采样电路包含电阻R33、R34和R36,三个电阻串联连接至供电端T1和接地端GND2。信号发生电路84通过旁路采样电路中的电阻R36来调整运放单元CP31的第二输入端到接地端GND2之间的阻抗,从而对供电端T1上的电压产生影响。其他部分的动作与前述实施例相同,此处不再赘述。在其他实施例中,还可以采用其他方式调节运放单元CP31的第二输入端到接地端GND2之间的阻抗,可例如是使用受控的可变电阻,其举例为线性区对应于调光信号的电压变化区间的功率管。例如受控的可变电阻可串联或并联于采样电路中的分压电阻,可变电阻的控制端接收调光信号Sdim,以根据调光信号Sdim的幅值变化而改变阻值,从而调节采样电路所输出的采样信号。所述采样信号的信号幅值反映调光信号的亮度信息。
参考图5D为本发明一实施例的调光器的电路架构示意图。本实施例中信号合成模块81 包含电源转换电路71和信号合成处理模块85。信号合成处理模块85电性连接至电源转换电路71,用以根据根据调光信号Sdim调整供电端T1的电压。与上述实施例类似,都是根据调光信号Sdim调整电源转换电路71的输出电压(供电端T1的电压),本实施例使用的技术手段不同与上述实施例。
信号合成处理模块85包含晶体管M32,二极管D33、D34和D35。晶体管的第一引脚电性连接至电感L21的一端,其第二引脚电性连接至第二供电端T2,其第三引脚电性连接至指令转换模块82。二极管D33、D34和D35串联后并联在晶体管M32的第一引脚和第二引脚。
同时参考图8A,晶体管M32受控于调光信号Sdim而导通/断开,当调光信号Sdim为低电平时,晶体管M32断开,电源转换电路71输出的供电信号经由二极管D33、D34和D35形成的第一传输路径向LED照明装置供电,调变电源Pin_C电压为Vset;当调光信号Sdim为高电平信号时,晶体管M32导通,旁路晶体管D33、D34和D35,电源转换电路71输出的供电信号经由晶体管M32形成的第二传输路径向LED照明装置供电。调变电源Pin_C电压为Vset1。因为第二传输路径相较于第一传输路径具有更小的阻抗,相较于第一传输路径,第二路径导通时形成的调变电源Pin_C的电压Vset1>Vset。对应的,在调变电源Pin_C上形成和调光信号Sdim相同频率和脉宽的脉冲信号。
在其他实施例中,二极管D33、D34和D35可一并称为分压单元,晶体管M32可并称为控制单元。
通过上述实施例的说明,本领域的技术人员可以了解到如何实现令调光器输出带有调光信息的调变电源Pin_C。以下将进一步说明LED照明装置如何通过调变电源Pin_C点亮发光并且同时从调变电源Pin_C中解调出调光信息,再依据调光信息来调整对的LED控制。
更具体的说,解调模块140针对调变电源Pin_C所进行的解调处理,可以例如是取样、计数及/或映像等信号转换手段。底下以图7A至图7C来进一步说明本揭露的解调模块140的配置和电路操作,图7A是本揭露一些实施例的解调模块的功能模块示意图,并且图7B和7C 是本揭露一些实施例的LED照明装置的电路架构示意图。
请先参照图7A,本实施例的解调模块140包括取样电路141和信号转换电路145。取样电路141接收调变电源Pin_C,并且用以从调变电源Pin_C中采集/撷取出亮度信息,并据以产生与调光器中的调光信号(如Sdim)相对应的亮度指示信号Sdim’。信号转换电路145电性连接取样电路141以接收亮度指示信号Sdim’,并且用以依据亮度指示信号Sdim’产生用以控制后级电路的调光控制信号Sdc。所述调光控制信号Sdc的信号格式会依据后级电路的类型而设计或调整;举例来说,若是解调模块140是通过控制驱动电路130来实现调光功能,则所述调光控制信号Sdc可以例如是电平、频率及脉宽至少其中之一与调光信息成比例的信号;若是解调模块140是通故控制调光开关150来实现调光功能,则所述调光控制信号Sdc可以例如是脉宽与调光信息成比例的信号。
底下以图7B和图7C来说明本揭露一些实施例的解调模块140的具体范例。请先参照图 7B,在本实施例的电源模块中,驱动电路130包括切换控制电路131和转换电路132,并且解调模块140包括取样电路141和信号转换电路145a。在驱动电路130中,转换电路132包含电阻R41、电感L41、续流二极管D41、电容C41以及晶体管M41,其中上述各组件之间的连接配置类似于图4B实施例的电阻R21、电感L21、续流二极管D21、电容C21以及晶体管 M21,故于此不再重复赘述。取样电路141包含耦合电路142。耦合电路142电性连接第一连接端101、第二连接端102以及信号转换电路145a,用以过滤调变电源Pin_C的直流成分,进而将调变电源Pin_C中的调光信息撷取出,其中所述耦合电路142可例如是以电容C51来实施。
在一些实施例中,取样电路141更包含多个用以稳压或调节电平的电子组件,例如电阻 R51-R53和稳压管ZD51。电容C51的一端电性连接第一连接端101。电阻R51电性连接在电容C51的另一端和第二连接端102之间。电阻R52的一端电性连接电容C51和电阻R1的连接端,并且电阻R52的另一端电性连接信号转换电路145a。电阻R53电性连接在电阻R52的另一端和第二连接端102之间。稳压管ZD51与电阻R51并联。在上述配置底下,电阻R52和 R53的连接端上的信号可视为是亮度指示信号Sdim’。
信号转换电路145a会基于亮度指示信号Sdim’所指示的亮度信息产生具有对应的频率、电压及占空比的调光控制信号Sdc提供给切换控制电路131,使得切换控制电路131可以根据调光控制信号Sdc生成一点亮控制信号Slc调整晶体管M41的切换行为,进而使驱动电路 130所产生的驱动电源Sdrv响应于亮度信息而有所变化。在其他实施例中,点亮控制信号也可称为调光指示信号。
底下搭配图9A和图9B来说明上述解调模块140的运作,其中图9A和图9B是本揭露一些实施例的LED照明装置的信号波形示意图。在此类似于前述实施例,同样是将LED模块的亮度调整为最大亮度的30%和70%作为举例说明,但本揭露不以此为限。请同时参照图7B、图9A以及图9B,当LED装置接收到具有直流成分(例如直流的设定电压Vset)和交流成分(例如在设定电压Vset基础上的脉冲)的调变电源Pin_C时,一方面驱动电路130会响应调变电源Pin_C而启动并进行电源转换以产生驱动电源Sdrv;另一方面解调模块140会通过电容C51将调变电源Pin_C的交流成分耦合出,并且通过电阻R51-R53和稳压管ZD51进行分压与稳压,以产生亮度指示信号Sdim’。其中,亮度指示信号Sdim’可例如具有脉冲波形,且各脉冲会大致与调变电源Pin_C中的交流成分同步的信号。调光器所给出的调光信息/亮度信息可以视为是包含在亮度指示信号Sdim’的频率信息里。如图9A和图9B所示,指示30%亮度的亮度指示信号Sdim’的频率会小于指示70%亮度的亮度指示信号Sdim’,亦即指示30%亮度的亮度指示信号Sdim’的周期T1会大于指示70%亮度的亮度指示信号Sdim’的周期T2。
亮度指示信号Sdim’会触发信号转换电路145a产生具有固定脉宽PW的方波作为调光控制信号Sdc。在图9A和图9B中,是绘示信号转换电路145a基于亮度指示信号Sdim’的上升沿触发方波产生为例,但本揭露不以此为限。在其他实施例中,信号转换电路145a也可以是基于亮度指示信号Sdim’的下降沿进行触发,或是基于判断亮度指示信号Sdim’的电压是否达到一特定值的方式来进行触发。另外,由于调光控制信号Sdc中的方波是基于亮度指示信号Sdim’的脉冲所触发产生,所以调光控制信号Sdc的频率基本上会与亮度控制信号Sdim’大致相同。
通过上述的信号转换动作,当切换控制电路131接收到指示30%最大亮度的调光控制信号Sdc时,切换控制电路131会调降晶体管M41的占空比以使驱动电源Sdrv的电流值降低至额定电流值的30%;当切换控制电路131后续接到指示70%最大亮度的调光控制信号Sdc时,切换控制电路131会调高晶体管的占空比以使驱动电源Sdrv的电流值从额定电流值的30%上升至70%,藉此来实现调光的效果。
请接着参照图7C,本实施例绘示另一种解调模块140的配置,本实施例的配置与前述图 7B实施例大致相同,其主要差异在于本实施例的取样电路141更包括晶体管M51和电阻R54,并且信号转换电路是以下降沿触发的信号转换电路145b来实施,其中所述晶体管M51和电阻 R54用以组成信号反向模块,以将电阻R52和R53的连接端上的信号反相并输出亮度指示信号Sdim’。晶体管M51和电阻R54可被称为信号转换电路。
具体而言,晶体管M51具有第一端、第二端以及控制端,其第一端电性连接信号转换电路145b,其第二端电性连接第二连接端102(也可视为接地端GND2),且其控制端电性连接电阻R52和R53的连接端。电阻R54的一端电性连接偏压电源Vcc2(可以例如是从母线分压而来),并且电阻R54的另一端电性连接晶体管M51的第一端,其中晶体管M51和电阻R54 的连接端上的信号可以视为是亮度指示信号Sdim’。
在图7C实施例中,电阻R52和R53的连接端上的信号会作为晶体管M51的控制信号。当所述控制信号为高电平时,晶体管M51导通,使得晶体管M51的第一端可视为被短路至接地端GND2,因此亮度指示信号Sdim’会被下拉至低电平(接地电平);当所述控制信号为低电平时,晶体管M51截止,因此亮度指示信号Sdim’会被上拉至高电平(偏压电源Vcc2)。换言之,亮度指示信号Sdim’的信号电平会与电阻R52和R53的连接端上的信号电平互为反相。
底下搭配图9C和图9D来说明上述解调模块140的运作,其中图9C和图9D是本揭露一些实施例的LED照明装置的信号波形示意图。在此类似于前述实施例,同样是将LED模块的亮度调整为最大亮度的30%和70%作为举例说明,但本揭露不以此为限。请同时参照图7C、图9C以及图9D,当LED装置接收到具有直流成分(例如直流的设定电压Vset)和交流成分(例如在设定电压Vset基础上的脉冲)的调变电源Pin_C时,一方面驱动电路130会响应调变电源Pin_C而启动并进行电源转换以产生驱动电源Sdrv;另一方面解调模块140会通过电容C51将调变电源Pin_C的交流成分耦合出,并且通过电阻R51-R53和稳压管ZD51进行分压与稳压,以产生晶体管M51的控制信号。晶体管M51经切换而影响其第一端上的信号状态以形成亮度指示信号Sdim’。其中,亮度指示信号Sdim’可例如具有反相的脉冲波形(即,基准电平为高电平,脉冲期间切换为低电平),且各脉冲会大致与调变电源Pin_C中的交流成分同步的信号。调光器所给出的调光信息/亮度信息可以视为是包含在亮度指示信号Sdim’的频率信息里。
亮度指示信号Sdim’会触发信号转换电路145b产生具有固定脉宽PW的方波作为调光控制信号Sdc。在图9C和图9D中,是绘示信号转换电路145b基于亮度指示信号Sdim’的下升沿触发方波产生为例,但本揭露不以此为限。
通过上述的信号转换动作,当切换控制电路131接收到指示30%最大亮度的调光控制信号Sdc时,切换控制电路131会调降晶体管M41的占空比以使驱动电源Sdrv的电流值降低至额定电流值的30%;当切换控制电路131后续接到指示70%最大亮度的调光控制信号Sdc时,切换控制电路131会调高晶体管的占空比以使驱动电源Sdrv的电流值从额定电流值的30%上升至70%,藉此来实现调光的效果。
由于解调模块140仅是利用调变电源Pin_C中的交流成分作为调光控制信号Sdc的触发,而不是直接基于此信号来控制驱动电路130的调光行为,因此即便调光器80在受到其他非预期因素而使调变电源Pin_C有所波动或不稳定时,只要在信号脉冲得以辨识出的情况下,解调模块140都能够确保不会因为电压波动而使调光控制发生误动作,提高LED照明装置的可靠度。
在其他实施例中,取样电路141可被称为信号解析模块,信号转换电路145可被称为信号生成模块。驱动电路130可被称为电源转换模块。
在其他实施例中,信号转换电路145包含一触发电路,触发电路耦接至取样电路141用以接收取样电路141以接收亮度指示信号Sdim’。举例来说,当触发电路检测到亮度指示信号Sdim’中的上升沿信号时触发一个脉冲宽度为Th的脉冲,脉冲宽度Th可由触发器内部器件设定。转换后的信号为调光控制信号Sdc,调光控制信号Sdc的频率和亮度指示信号Sdim’一致,脉冲宽度为Th。
图10A和10B是本揭露一些实施例的LED照明装置的调光控制方法的步骤流程图。在此所述的调光控制方法可以应用在上述图1A至图7C实施例其中任一所述的LED照明***或LED 照明装置中。请先参照图10A,在本实施例的调光控制方法中,LED照明装置中的电源模块会对输入电源进行电源转换,并且产生驱动电源提供给LED模块(步骤S110)。另一方面,LED 照明装置中的解调模块会撷取输入电源的信号特征(步骤S120)。接着解调模块会对撷取到的信号特征进行解调,藉以取出亮度信息,并产生相应的调光控制信号(步骤S130)。接着电源模块会参考解调模块所产生的调光控制信号调整电源转换运作,藉以响应于所述亮度信息调整驱动电源大小(步骤S140)。
在一些实施例中,步骤S120至S140可以进一步的依据图10B所述的控制方法来实施。请参照图10B,在本实施例中,解调模块可以通过滤除输入电源的直流成分的方式来产生第一特征信号(步骤S220),在此所述的第一特征信号即可如前述实施例提及的亮度指示信号 Sdim’。接着,解调模块会基于所述第一特征信号的上升沿或下降沿,触发产生调光控制信号 (步骤S230),并使电源模块中的切换控制电路依据调光控制信号的占空比调整驱动电源的大小(步骤S240)。
请参考图13A,显示为本申请的LED模块在一实施例中的电路架构示意图,如图所示,所述LED模块LM的正端耦接驱动装置的第一驱动输出端130a,负端耦接第二驱动输出端130b。 LED模块LM包含至少一个LED单元200a,LED单元200a为两个以上时彼此并联。每一个LED 单元的正端耦接LED模块LM的正端,以耦接第一驱动输出端130a;每一个LED单元的负端耦接LED模块LM的负端,以耦接第一驱动输出端322。LED单元200a包含至少一个LED组件2000a,即LED灯的光源。当LED组件2000a为多个时,LED组件2000a串联成一串,第一个LED组件2000a的正端耦接所属LED单元200a的正端,第一个LED组件2000a的负端耦接下一个(第二个)LED组件2000a。而最后一个LED组件2000a的正端耦接前一个LED组件2000a 的负端,最后一个LED组件2000a的负端耦接所属LED单元200a的负端。
请参见图13B,显示为本申请的LED模块在又一实施例中的电路架构示意图,如图所示, LED模块LM的正端耦接第一驱动输出端130a,负端耦接第一驱动输出端130b。本实施例的 LED模块LM包含至少二个LED单元200b,而且每一个LED单元200b的正端耦接LED模块LM 的正端,以及负端耦接LED模块LM的负端。LED单元200b包含至少二个LED组件2000b,在所属的LED单元200b内的LED组件2000b的连接方式如同图13A所描述般,LED组件2000b 的负极与下一个LED组件2000b的正极耦接,而第一个LED组件2000b的正极耦接所属LED 单元200b的正极,以及最后一个LED组件2000b的负极耦接所属LED单元200b的负极。再者,本实施例中的LED单元200b之间也彼此连接。每一个LED单元200b的第n个LED组件 2000b的正极彼此连接,负极也彼此连接。因此,本实施例的LED模块LM的LED组件间的连接为网状连接。实际应用上,LED单元200b所包含的LED组件2000b的数量较佳为15-25个,更佳为18-22个。
另外附带一提的是,虽然上述实施例皆是以调整LED模块的发光亮度作为实施说明,但其同样可类推至LED模块的色温调整上。举例来说,若上述调光控制方式是应用于仅调整提供给红色LED灯珠的驱动电源的情况下(亦即仅有红色LED灯珠的发光亮度受到调整),通过上述调光控制方式即可实现LED照明装置的色温调整。
Claims (47)
1.一种调光器,用于调节LED灯,其特征在于,所述调光器包括:
调光信号生成模块,用于基于接收到的调光指令产生一调光信号,所述调光信号用于向LED灯提供控制方式;以及
信号合成处理模块,用于将供电信号和所述调光信号合成处理为输出信号;其中,所述供电信号为直流信号,所述输出信号用于供LED灯根据其包含的调光信号进行调光控制。
2.根据权利要求1所述的调光器,其特征在于,所述信号合成处理模块包括:
反馈调节单元,耦接于所述调光器的输出端和所述调光信号生成模块,用于基于所述调光信号调整获取自所述输出端的采样信号,并基于调整后的采样信号输出一反馈信号;以及
电源转换单元,耦接于所述反馈调节单元以及所述输出端,用于基于所述反馈信号对所述供电信号进行能量转换,以输出有合成所述调光信号的输出信号。
3.根据权利要求2所述的调光器,其特征在于,所述反馈调节单元包括:
采样电路,耦接于所述输出端并输出采样信号;
调节电路,耦接于所述采样电路,用于基于所述调光信号调整所述采样信号;以及
比较电路,耦接于所述采样电路,用于基于调整后的采样信号与一参考信号的信号差异输出所述反馈信号。
4.根据权利要求3所述的调光器,其特征在于,所述调节电路包括一基于所接收的调光信号调整阻值的阻性元件,用于藉由阻值的改变调整所述采样信号。
5.根据权利要求3所述的调光器,其特征在于,所述反馈调节单元还包括:信号传送电路,耦接于所述比较电路和所述电源转换单元之间,用于通过隔离耦合的方式将所述反馈信号传递给所述电源转换单元。
6.根据权利要求3所述的调光器,其特征在于,所述反馈调节单元还包括:参考信号生成电路,耦接于所述电源转换单元,用于利用所述电源转换单元中的电信号生成所述参考信号。
7.根据权利要求2所述的调光器,其特征在于,所述电源转换单元包括:
功率转换电路,耦接于所述调光器的输出端,用于进行能量转换以输出所述输出信号;
开关电路,耦接于所述功率转换电路,用于受控通断以控制所述功率转换电路进行能量转换;以及
驱动控制电路,耦接于所述反馈调节单元和所述开关电路的控制端,用于基于所述反馈信号和检测所述功率转换电路中的电信号控制所述开关电路的通断。
8.根据权利要求2所述的调光器,其特征在于,所述电源转换单元包括:buck电路、boost 电路或boost-buck电路。
9.根据权利要求1所述的调光器,其特征在于,还包括:
整流模块,耦接于一外部交流电源,用于将所述外部交流电源所输出的交流信号进行整流以输出整流后信号;以及
滤波模块,耦接于所述整流模块和所述信号合成处理模块之间,用于对所述整流后信号进行滤波以输出所述供电信号给所述信号合成处理模块。
10.根据权利要求9所述的调光器,其特征在于,还包括:
功率因数校正模块,耦接于所述滤波模块与信号合成处理模块之间,用于对所述供电信号进行功率因数校正。
11.根据权利要求1所述的调光器,其特征在于,所述调光信号以脉冲信号的形式合成在所述供电信号上以形成所述输出信号;其中,所述脉冲信号的频率、占空比、和幅值中任一表示所述调光指令所指示的亮度信息。
12.根据权利要求11所述的调光器,其特征在于,所述脉冲信号的频率与所述调光指令所指示的亮度信息相关联。
13.一种LED灯的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置与一调光器的输出端相连,包括:
信号解析模块,耦接于所述调光器的输出端,用于解析所述输出端输出的输出信号以分别从第一调光输出端输出供电信号和从第二调光输出端输出调光控制信号;
信号生成模块,耦接于所述信号解析模块的第二调光输出端,用于将接收的调光控制信号转换为调光指示信号;以及
电源转换模块,耦接于所述信号解析模块第一调光输出端和所述信号生成模块,用于基于所述调光指示信号对所述供电信号进行电源转换,以调整对LED模块的供电。
14.根据权利要求13所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述信号生成模块基于所述调光控制信号的频率、占空比、和幅值中的之一者输出所述调光指示信号。
15.根据权利要求14所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述调光控制信号的频率对应于LED模块的亮度。
16.根据权利要求13所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述信号生成模块包括:
触发电路,耦接于所述信号解析模块,用于基于所述调光控制信号的跳变沿触发输出所述调光指示信号。
17.根据权利要求16所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述信号生成模块还包括:
信号转换电路,耦接于所述信号解析模块和触发电路之间,用于基于所述触发电路对所述调光控制信号进行适配调整。
18.根据权利要求13所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述电源转换模块包括:
功率转换电路,耦接于所述信号解析模块的第一输出端,用于进行能量转换以输出用于向LED模块供电的驱动信号;
开关电路,耦接于所述功率转换电路,用于受控通断以控制所述功率转换电路进行能量转换;以及
驱动控制电路,耦接于所述信号生成模块和开关电路的控制端,用于基于所述调光指示信号控制所述开关电路的通断。
19.一种LED灯的灯座,其特征在于,包括:
基座,内部装配有用于接入LED灯的电源线路;
连接插座,具有与LED灯上的接脚相对应的插槽;以及
在所述基座内装配有与所述连接插座相连的,如权利要求1-12中任一所述的调光器。
20.一种LED灯的调光面板,其特征在于,包括:
人机交互模块,用于接收用户操作,并基于所述用户操作产生调光指令;以及
如权利要求1-12中任一所述的调光器,耦接于所述人机交互模块以基于所述调光指令输出有合成调光控制信号的输出信号。
21.一种LED灯,其特征在于,包括:
如权利要求13-18中任一所述的驱动装置;以及
与所述驱动装置耦接的LED模块。
22.一种LED灯照明***,其特征在于,包括:
如权利要求1-12中任一所述的调光器;
如权利要求13-18中任一所述的驱动装置;以及
与所述驱动装置耦接的LED模块。
23.一种调光器,用于调节LED灯,其特征在于,所述LED灯通过调光器提供供电,所述调光器包括:
指令转换模块,接收一调光指令,用于基于所接收的调光指令输出一调光信号;以及
信号合成模块,耦接于所述指令转换模块以及电性连接所述调光器的输出端,用于基于所述调光信号调整所述调光器所产生的供电信号,以输出合成有所述调光指令的调变电源;其中,所述调变电源的波形中的交流成分用于描述所述调光指令。
24.根据权利要求23所述的调光器,其特征在于,所述信号合成模块包含:
信号发生电路,电性连接至所述指令转换模块,用以接收所述调光信号,并根据所述调光信号决定是否调节供电端上的电压;
反馈调节电路,电性连接至所述信号发生电路,根据一采样信号生成一反馈信号;以及
电源转换电路,电性连接至所述反馈调节电路,用以接收所述反馈信号,并根据所述反馈信号调节所述供电端上的电压。
25.根据权利要求24所述的调光器,其特征在于,所述采样信号为所述供电端的电压或其分压。
26.根据权利要求24所述的调光器,其特征在于,所述反馈调节电路包含采样电路,所述采样电路电性连接至所述供电端,用以采集所述供电端的电压,生成所述采样信号,所述信号发生电路可调节所述采样电路的阻抗。
27.根据权利要求24所述的调光器,其特征在于,所述电源转换电路包含:
功率转换电路,电性连接至所述供电端,用以进行能量转换;
开关电路,电性连接至所述功率转换电路,用以根据一控制信号进行通断,以控制所述功率转换电路进行功率转换;以及
切换控制电路,用以根据所述反馈信号生成所述控制信号。
28.根据权利要求24所述的调光器,其特征在于,所述电源转换电路为BUCK电路、BOOST电路或BOOST-BUCK电路其中一种。
29.根据权利要求23所述的调光器,其特征在于,所述信号合成模块包含:
电源转换电路,用以对接收到的电力信号进行电源转换,以生成稳定的电压信号;以及
信号合成处理模块,电性连接至所述电源转换电路,用以接收所述电压信号,并根据所述调光信号调整所述电压信号,以生成调变的电压信号,所述调变的电压信号包含调光信息。
30.如权利要求29所述的调光器,其特征在于,所述信号合成处理模块包含第一传输路径和第二传输路径,且第一传输路径的电路阻抗大于第二传输路径的电路阻抗。
31.如权利要求30所述的调光器,其特征在于,所述调光信号为低电平时,所述第一传输路径导通;当所述调光信号为高电平时,所述第二传输路径导通。
32.如权利要求23所述的调光器,其特征在于,所述调光信号为脉冲信号,脉冲信号的频率、占空比、幅值中任一对应调光指令中的调光信息。
33.如权利要求32所述的调光器,其特征在于,所述脉冲信号的频率对应所述调光指令中的亮度信息。
34.一种LED灯的电源适配器,包括:
如权利要求23-33中任一所述的调光器;
信号调整模块,电性连接至外部电源输入端,用以接收外部电力信号,包含:
整流电路,电性连接至所述外部电源输入端,用以对外部电力信号进行整流操作,以生成者整流后信号;以及
滤波电路,电性连接至所述整流电路,用以接收所述整流后信号并进行滤波,以生成滤波后信号。
35.如权利要求34所述的电源适配器,更包含功率因数校正电路,电性连接至所述滤波电路,用以提高所述滤波后信号的功率因数。
36.一种LED灯的驱动装置,其特征在于,所述驱动装置和LED模块与一调光器的输出端相连,包括:
解调模块,电性连接所述调光器的输出端,用于对从所述调光器接收的信号进行解调处理,以得到调光指示信号;其中,从所述调光器接收的信号的波形用于描述一调光指令;以及
驱动电路,电性连接所述解调模块,用于基于所述调光指示信号调整LED模块的供电。
37.如权利要求36所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述解调模块包含:
取样电路,电性连接至所述调光器的输出端,用以从调光器输出的信号中采集/撷取出亮度信息,并生成亮度指示信号;以及
信号转换电路,用以将所述亮度指示信号转换成调光控制信号。
38.如权利要求37所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述亮度指示信号的频率、脉冲或者幅值用以指示亮度信息。
39.如权利要求38所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述亮度指示信号的频率用以指示亮度信息。
40.如权利要求37所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述亮度指示信号和所述调光控制信号的频率一致。
41.如权利要求37所述的LED灯的驱动装置,其特征在于,所述调光控制信号为脉宽固定的脉冲信号,所述脉宽由内部器件设定。
42.一种LED灯,其特征在于,包括:
如权利要求36-41中任一所述的驱动装置;以及
与所述驱动装置电性连接的LED模块。
43.一种LED灯照明***,其特征在于,包括:
如权利要求23-33中任一所述的调光器;
如权利要求36-41中任一所述的驱动装置;以及
与所述驱动装置电性连接的LED模块。
44.一种LED灯照明***,其特征在于包含:
调光器,电性连接至外部电源,用以根据调光指令对所述外部电源的电力信号进行调变,生成调变电源,所述调变电源携带调光信息;以及
LED照明装置,电性连接至所述调光器,用以接收所述调变电源,并根据所述调变电源中包含的调光信息进行调光。
45.如权利要求44所述的LED灯照明***,其特征在于,所述电力信号为市电信号,所述调光器对所述电力信号进行切相处理以生成所述调变电源。
46.如权利要求45所述的LED灯照明***,其特征在于,所述切相处理的相切角小于90度;或者所述相切角小于45度。
47.如权利要求44所述的LED灯照明***,其特征在于,所述调光器包含:
电源转换电路,电性连接至外部电源,用以对所述电力信号进行电源转换,并生成一直流电力信号,并根据所述调光指令改变所述直流电力信号的幅值。
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