TW201414351A

TW201414351A - Ｌｅｄ裝置及其色溫與亮度之控制方法及裝置

Info

Publication number: TW201414351A
Application number: TW101135205A
Authority: TW
Inventors: Ding-Feng Wu; Sheng-Jie Zeng; Jin-Chen Zhou; Jian-An Chen
Original assignee: Anteya Technology Corp; Ding-Feng Wu
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-01
Also published as: TWI452928B

Abstract

本發明係關於一種LED裝置及其色溫與亮度之控制方法及裝置，該控制方法係於LED裝置進行冷開啟後，判斷使用者是否有在一預設的切換時間內執行一暖開啟動作，若是，即控制該LED裝置改變其色溫，並重複判斷以循環改變色溫；若該暖開啟動作是大於該切換時間才執行，即控制該LED裝置改變其亮度，並重複判斷後續是否再有暖開啟動作，若是，即重複循環改變亮度；藉此，使用者只需循環切換該LED裝置之供電開關，即可循環改變LED裝置之色溫與亮度。

Description

LED裝置及其色溫與亮度之控制方法及裝置

本發明關於一種控制LED燈具之色溫、亮度的技術，尤指一種利用開關元件即可簡單達成控制作用的方法及裝置。

LED燈具可根據不同的燈具形態、LED晶片種類等因素而提供豐富的照明模式及顏色，消費者可以依個人興趣喜好購買適當的產品。目前市面上的LED燈具也開發出可調整照明的燈具，但是此類型的產品僅提供單一項目的調整功能，例如只能對色彩或亮度其中之一加以改變，而沒有辦法進行複合式的功能調整。

因一方面，要達成前述調整功能時，既有的LED燈具多數是額外增設一控制器，利用該外加的控制器達成調整目的，但該控制器的電路相對複雜，所以整體燈具的價格變得更加昂貴，而使一般消費者難以輕易接受。

考慮到現有LED燈具的照明控制僅針對單一項目，且必須藉助複雜的控制電路實現，本發明主要目的是提供一種以相對簡單的電路達成色溫與亮度目的之LED燈具控制方法及裝置。

為達成前述目的，本發明LED裝置色溫與亮度之控制方法，係包含有：執行LED裝置之一冷開啟動作；判斷該LED裝置之一暖開啟動作是否有在一預設的切換時間內執行；若LED裝置之暖開啟動作有在該預設的切換時間內執行，係改變該LED裝置之色溫；若LED裝置之暖開啟動作係超過該預設的切換時間才執行，係改變該LED裝置之亮度；其中，該冷開啟動作係指LED裝置電源中斷後大於第一時間後恢復電源；該暖開啟動作係指LED裝置電源中斷後小於第二時間即恢復電源，且該第二時間小於第一時間。

在另一較佳實施作法中，前述改變色溫與改變亮度之順序係彼此互換。

利用前述方法，當使用者先經過一段較長的時間而冷啟動該LED裝置時，若使用者在預設的切換時間內快速切換LED裝置的開關而執行一暖開啟動作，即進入色溫調整模式，隨著使用者的重複切換動作，係依序分段式的改變LED裝置的色溫，例如由冷白光逐步變換至暖白光；若使用者在超過預設的切換時間後執行該暖開啟動作，即進入亮度調整模式，隨著使用者的重複切換動作，係依序分段式的改變LED裝置的亮度，例如由高亮度逐漸變化至低亮度；整體操作來看，使用者重複切換該LED裝置的開關便可循環調整色溫與亮度，操作方式簡易，控制電路相對簡單，且不需額外配線，利用既有LED裝置的線路便可實現控制目的。

本發明之另一目的係一種LED裝置色溫與亮度之控制裝置，包含有：一整流電路，係連接該交流電源，將交流電流整流為一全波直流電源；一光耦合器，包含有一輸入部及一輸出部，該輸入部連接在整流電路以檢知全波直流電源，該輸出部依據檢知出的全波直流電源產生連續方波；一電源轉換電路，係連接整流電路的輸出端，將該全波直流電源轉換為一穩定直流電壓，該穩定直流電壓係供用於驅動負載；一穩壓器，連接該電源轉換電路以接收該穩定直流電壓而產生另一直流電壓之工作電壓；一微處理器，係接收該穩壓器產生的工作電壓及光耦合器輸出的連續方波，其中，該微處理器檢知冷開啟動作後，係根據光耦合器輸出的連續方波之存在與否，判斷一暖開啟動作，並判斷該暖開啟動作是否在一預設的切換時間內執行，若是，該微處理器係輸出第一信號，並再次重複判斷是否在一預設的切換時間內有暖開啟動作，若是，即再輸出該第一信號；若判斷該暖開啟動作是大於該預設切換時間後再執行，該微處理器係輸出第二信號，並再重複判斷是否有暖開啟動作，若是，即再輸出該第二信號；當該第一信號為色溫改變信號時，該第二信號即為亮度改變信號；反之，當該第一信號為亮度改變信號時，該第二信號即為色溫改變信號。

參考圖1所示，本發明之控制裝置10包含有一整流電路12、一光耦合器13、一電源轉換電路14、一穩壓器15 一微處理器16、以及設置在交流電源AC的迴路上開關1。

該開關1係設置在交流電源AC的迴路上，當開關1導通時可允許交流電源AC通過而供電給負載，該交流電源AC的波形如圖2(A)所示，當開關1截止時係中斷交流電源AC波形如圖2(A)虛線所示；在本較佳實施例中，該開關1可利用設於牆面上的既有開關構成。

該整流電路12係經由該開關1連接該交流電源AC，將交流電流AC進行整流後再輸出，若為一般市電提供之交流電源，則經過整流後之輸出電源其波形會成為正半波的連續波形，稱之為全波直流電源，其波形如圖2(B)所示，該圖2(B)虛線部分系表示開關1關閉，交流電源中斷。

該光耦合器13包含有一輸入部及一輸出部，該輸入部連接在整流電路12的輸出端，用以檢知整流電路12輸出的全波直流電源，該輸出部則是依據檢知出的全波直流電源產生連續方波，其波形如圖2(C)所示，該圖2(C)虛線部分系表示開關1關閉，交流電源中斷。

該電源轉換電路14連接整流電路12的輸出端，可將全波直流電源轉換為一穩定直流電壓(例如24V)，可供應給負載，其波形如圖2(D)所示，該電源轉換電路14內部包含有一儲能電容141；當有持續接收到全波直流電源時，該儲能電容141上的電壓可維持提供穩定直流電壓，相反的，當全波直流電源中斷時，該儲能電容141會開始放電而使本身的電壓逐漸下降，如圖2(D)t1時間之後電壓逐漸下降。

該穩壓器15連接於該電源轉換電路14的輸出端，根據電源轉換電路14輸出的穩定直流電壓而產生一相對較低準位的工作電壓(例如3.3V)，該工作電壓的波形如圖2(E)所示。

該微處理器16接收穩壓器15輸出的工作電壓及光耦合器13輸出的連續方波，當使用者有控制開關1進行開啟/關閉的動作時，因為交流電源會隨著開關1的關閉而中斷，光耦合器13之輸入部無電壓，故其輸出部亦無產生該連續方波，微處理器16便可根據該連續方波的存續狀態偵測使用者是否有執行開關動作，也就是有連續方波時代表交流電源開啟，無連續方波時代表交流電源關閉，用以判斷應執行色溫或亮度的改變；微處理器16內建有一判斷流程，可依照切換動作輸出色溫調整信號與亮度調整信號，其中該色溫調整信號係為已預設好的多段循環調整值，例如5500K→4000K→3300K→2700K，該亮度調整值同樣是已預設好的多段循環調整值，例如100%→50%→25%→10%→1%，有關判斷原理的部分將於後面進一步詳細說明。

前述控制裝置10用於調整LED燈具20的色溫及亮度，其中，該LED燈具20可以是平板燈、筒燈、日光燈、球泡燈、投射燈、燈條、洗牆燈、路燈或天井燈等而未特別限制。該LED燈具20是由多數個具有不同色溫的LED發光群組構成，本實施例以第一LED發光群組21及第二LED發光群組22為例，例如第一LED發光群組21是以色溫為5500K偏冷白光的LED構成，第二LED發光群組22是以色溫為2700K偏暖白光的LED構成，當調整不同LED發光群組的發光比例，可混合產生出不同的色溫，例如：

該多數個LED發光群組21、22連接該電源轉換電路14的輸出端以接收該穩定直流電壓，藉此定電流控制電路211、221可驅動點亮各LED發光群組21、22內部的LED；又LED發光群組21、22亦分別連接電流控制電路211、221，該微處理器16的輸出端藉由控制該電流控制電路211、221之輸出電流大小與比率，來達成改變色溫與改變亮度信號之目的。

在本發明中，使用者藉由切換該開關1便可直接達成調整色溫與亮度的目的，在實際操作時，本發明利用冷開啟、暖開啟及配合一切換時間Tcct(cct係Correlated Color Temperature之縮寫)來判斷使用者欲調整的是為色溫或亮度。該切換時間Tcct是指色溫調整或亮度調整兩種模式之間的區分時間，例如設定為5秒，Tcct=5。

冷開啟是指在電源中斷後，經等待大於第一時間Tcs後(cs係指Cold Start之縮寫，例如8秒)切換該開關1導通而供電，其示意時序圖如圖3(A)所示；暖開啟是指在電源中斷後，立即小於第二時間Tws(ws係指Warw Start之縮寫，例如2秒)內切換該開關1導通而開啟電源，其示意波時序圖如圖3(B)，其中Tcs>Tws；暖開啟此一動作實現在電路上時，請參考圖2(D)所示，當交流電源AC正常供電時，該電源轉換電路14可持續輸出一穩定直流電壓(例如24V)，當控制該開關1於t1時間點關閉電源時，微處理器16係透過光耦合器13檢知電源中斷，該電源轉換電路14中的儲能電容141會持續放電給穩壓器15，可令穩壓器15仍可維持輸出正常的工作電壓(例如3.3V)，但是當放電時間達到t2時間，儲能電容141的電力即將耗盡，到達維持該穩壓器15正常工作的所需最低之輸入電壓(例如5V)，若過了t2時間，開關1仍然沒有開啟，穩壓器15將會停止工作，同步也會導致微處理器16也停止工作。但若在t1~t2這段時間中，該開關1導通而有恢復供電，因為微處理器16在這段時間中仍然持續工作，並沒有停止，所以t1~t2這段時間可視為是執行暖開啟的動作，t1~t2這段時間即為前述的第二時間Tws，此時間長度視儲能電容141的容值而決定。另外冷開啟，是因為儲能電容141的電力已經耗盡，令穩壓器15停止工作，也導致微處理器16停止運轉而停機。因此超過Tcs後開啟電源，可讓微處理器16可以重置(Reset)而重新啟動。

請配合參考圖4所示，本發明控制方法的判斷流程如下：執行冷開啟(401)，本發明之控制裝置10關機大於Tcs時間後再開機，微處理器16可以重置(Reset)，重頭開始執行程式，藉由此重置微處理器16即可設定為一冷開啟動作；判斷暖開啟是否在該切換時間Tcct內執行(402)；若暖開啟的動作是在切換時間Tcct內執行，則進行改變色溫(403)，並回歸前一步驟(402)重複判斷，若仍是在切換時間Tcct內有再次暖開啟的動作，即再次改變色溫，如此達成循環改變色溫的效果，例如依照以下的順序多段循環改變色溫5500K→4000K→3300K→2700K；若暖開啟的動作不是在該切換時間Tcct內執行，代表該暖開啟動作是大於切換時間Tcct才被啟動，故進行改變亮度(404)的動作，當第一次改變亮度之後，後續的任一時間點若有再執行暖開啟(405)，仍是會進行改變亮度(404)的動作，亮度改變同樣是多段循環改變，例如依照以下順序改變亮度100%→50%→25%→10%→1%。

在另一較佳實施例中，上述判斷流程中的改變色溫(403)與改變亮度(404)兩步驟可互相調換。即暖開啟的動作是在切換時間Tcct內執行時則改變亮度，反之若是大於切換時間Tcct執行則改變色溫，只是調整的先、後順序有所變動而己，仍可達到本發明要改變色溫與亮度之目的。

請參考圖5所示，本發明控制裝置10的電路部分可成為一獨立控制盒，與LED燈具20電性連接；或是將電路部分整合在LED燈具20內部的電路板，使用者控制該開關1而改變該LED燈具20的色溫與亮度。

綜上所述，本發明利用單一開關裝置便可實現LED燈具的色溫與亮度切換改變，且控制電路簡單而不複雜，使用者只需要單純的切換開關便可達到調整目的，在實際應用時不需要複雜接線，整體而言具有低製造成本、簡化施工、兼具色溫與亮度雙重控制等優點。係確實具有產業利用性、新穎性及進步性等專利要件，爰依法具文提出申請專利。

1‧‧‧開關

10‧‧‧控制裝置

12‧‧‧整流電路

13‧‧‧光耦合器

14‧‧‧電源轉換電路

141‧‧‧儲能電容

15‧‧‧穩壓器

16‧‧‧微處理器

20‧‧‧LED燈具

21‧‧‧第一LED發光群組

22‧‧‧第二LED發光群組

211‧‧‧電流控制電路

221‧‧‧電流控制電路

圖1：本發明控制裝置之電路圖。

圖2(A)~2(E)：本發明控制裝置之相關波形圖。

圖3(A)~3(B)：本發明冷開啟、暖開啟之示意時序圖。

圖4：本發明控制方法一較佳實施例之流程圖。

圖5：本發明控制裝置應用於多種LED燈具之實施狀態外觀圖。