TWI468075B - A dimming device - Google Patents

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Jui Chih Yen
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一種調光裝置
本發明係有關一種照明設備之調光技術，旨在提供一種可於交流端對使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備進行調光而不致產生閃爍的調光方法以及與其相關之調光裝置。
按，在節能減碳的科技訴求及各國政府未來將陸續禁用白熾燈泡的政策下，發光二極體(light emitting diode,LED)挾其高效率、節能與可調光性之優勢在照明市場已逐漸形成風潮，其在路燈、車燈、戶外照明、情境照明等應用已是全球矚目的焦點。
傳統之照明技術領域當中，經常利用調光器進行照明設備亮度的調整；類似的調光器(例如三端交流開關Tri-electrode AC switch,TRIAC)主要依據其導通條件來提供電壓以微調電阻式照明設備發光元件(例如鹵素燈、鎢絲燈等)的發光效果，因此居家內部的調光器即可與照明設備分開設置(例如將調光器設置在牆壁適當位置)，達到方便使用者調整照明亮度之目的。
再者，使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備係利用變壓器將市電交流電轉換為低壓直流電供LED使用或其CCFL需再經一DC-AC升壓/變頻，即被該線路驅動而發光。由於發光二極體(LED)的電路特性呈現電容特性，在直接透過調光器控制LED燈泡之光源亮度的時候，當調光器(TRIAC)動作時會因為波形被切割而無法同步以致發生閃爍的現象。
因此，坊間有一種發光二極體照明設備係先透過由一調光器及變壓單元組成的調光控制單元將輸入的市電交流電源調整為調光交流電源，再透過一驅動裝置當中的倍壓單元將調光交流電源倍壓並將其轉換為直流電源，藉以使倍壓產生之驅動直流電源介於調光驅動單元的操作電壓範圍內，藉以驅動發光二極體，並且避免發光二極體在調光時發生閃爍。惟，如此的設計不但使得整體調光的線路架構趨於複雜，而且照明設備本身之互換性較低，亦相對增加照明設備之製造成本。
有鑑於此，本發明即在提供一種可於交流端對使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備進行調光而不致產生閃爍的調光方法以及與其相關之調光裝置，為其主要目的者。
為達上述目的，本發明之一種調光方法主要係在照明設備之變壓單元初級側設有一連接於整流單元與振盪單元之間的相位比較單元，利用該相位比較單元取得經整流單元輸出之脈衝直流訊號之倍頻頻率訊號做為參考相位，並取得交流電源信號θ相位角同步訊號傳送至振盪單元之致能控制端，使振盪單元之振盪電路頻率與整流單元輸出之倍頻訊號θ相位角同步，俾達到避免交流電源的相位因受調光器(TRAIC)調整改變而造成照明設備光源閃爍之目的。
本發明之一種調光裝置係包括有：一整流單元、一振盪單元、一變壓單元，以及一相位比較單元；其中，該整流單元係供取得市電之交流弦波週期訊號並轉換為一具有正週期之全弦式波形之脈衝直流訊號；該振盪單元係供用以取得該整流單元之脈衝直流訊號以做為位準訊號以決定輸出電力導通週期訊號；該變壓單元係供對應每一電壓脈波訊號接收連續電壓脈波訊號，且依每一電壓脈波訊號之輸入電壓作動輸出電壓至照明設備之光電元件。
至於，該相位比較單元係供取得經整流單元輸出之脈衝直流訊號之倍頻頻率訊號做為參考相位，並取得交流電源信號θ相位角同步訊號傳送至振盪單元之致能控制端，使振盪單元之振盪電路頻率與整流單元輸出之倍頻訊號θ相位角同步。俾達到避免交流電源的相位因受調光器(TRAIC)調整改變而造成照明設備光源閃爍之目的。
依據上述主要結構特徵，所述相位比較單元係進一步包括有：一分壓電路、一濾波電路、一箝位電路，以及一開關元件；其中，該分壓電路係供取得整流單元之脈衝直流訊號的倍頻頻率訊號做為參考相位；該濾波電路係用以降低該倍頻頻率訊號之雜訊；該箝位電路係用以限制該倍頻頻率訊號之電壓介於5~10V之間；該開關元件係設定於該倍頻頻率訊號為Low時，該開關元件不導通(為開路)，並設定於該倍頻頻率訊號為High時，該開關元件導通(為關路)，此時則使該振盪單元同步起振，俾達到使該振盪單元之振盪電路頻率與整該流單元輸出之倍頻訊號θ相位角同步之目的。
上述開關元件係可以為電晶體、MOSFET、OP比較器其中之一者。
依據上述主要結構特徵，所述整流單元與該振盪單元之間係電性連接有一功率因數控制單元(PFC)。
本發明係可以產生下列功效：
1.可有效解決使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備透過調光器(TRIAC)調光時會產生閃爍的問題。
2.可利用調光器(TRIAC)於交流端進行調光，大幅簡化照明設備之調光線路，及縮減照明設備之製造成本。
3.可利用調光器(TRIAC)於交流端進行調光，大幅增加照明設備之互換性。
本發明之特點，可參閱本案圖式及實施例之詳細說明而獲得清楚地瞭解。
本發明主要提供一種可於交流端對使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備進行調光而不致產生閃爍的調光方法以及與其相關之調光裝置；如第一圖所示，本發明之一種調光方法主要係在照明設備之變壓單元30初級側設有一連接於整流單元10與振盪單元20之間的相位比較單元40，利用該相位比較單元40取得經整流單元10輸出之脈衝直流訊號之倍頻頻率訊號做為參考相位，並取得交流電源信號θ相位角同步訊號傳送至振盪單元20之致能控制端，使振盪單元20之振盪電路頻率與整流單元10輸出之倍頻訊號θ相位角同步，俾達到避免交流電源的相位因受調光器(TRAIC) 調整改變而造成照明設備光源閃爍之目的。
請同時配合參照第二圖所示，本發明之一種調光裝置係包括有：一整流單元10、一振盪單元20、一變壓單元30，以及一相位比較單元40；其中：該整流單元10係供取得市電之交流弦波週期訊號並轉換為一具有正週期之全弦式之脈衝直流訊號。該振盪單元20係供用以取得該整流單元10之脈衝直流訊號以做為位準訊號以決定輸出電力導通週期訊號；該變壓單元30係供對應每一電壓脈波訊號接收連續電壓脈波訊號，且依每一電壓脈波訊號之輸入電壓作動輸出電壓至照明設備之光電元件50，該光電元件50可以為發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)。
至於，該相位比較單元40係供取得經整流單元10輸出之脈衝直流訊號之倍頻頻率訊號做為參考相位，並取得交流電源信號θ相位角同步訊號傳送至振盪單元20之致能控制端，使振盪單元20之振盪電路頻率與整流單元輸出之倍頻訊號θ相位角同步。俾達到避免交流電源的相位因受調光器(TRAIC)調整改變而造成照明設備光源閃爍之目的。當然，整體調光裝置係可進一步於該整流單元10與該振盪單元20之間電性連接有一功率因素控制單元(PFC)60藉以提高電能使用率。
本發明於實施時，上述相位比較單元40係進一步包括有：一分壓電路41、一濾波電路42、一箝位電路43，以及一開關元件44；其中：該分壓電路41係供取得整流單元10之脈衝直流訊號的倍頻頻率訊號做為參考相位；該濾波電路42係用以降低該倍 頻頻率訊號之雜訊；該箝位電路43係用以限制該倍頻頻率訊號之電壓介於5~10V之間。
至於，該開關元件44係可以為電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、運算放大(OP)比較器，如圖所示之實施例中係為電晶體，主要供設定於該倍頻頻率訊號為低(Low)時，該電晶體不導通(為開路)，並設定於該倍頻頻率訊號為高(High)時，該電晶體導通(為關路)，此時則使該振盪單元20同步起振，俾達到使該振盪單元20之振盪電路頻率與整該流單元10輸出之倍頻訊號θ相位角同步之目的。
與傳統習用技術相較，本發明所揭露之調光方法以及與其相關之調光裝置可以有效解決使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備透過調光器(TRIAC)調光時會產生閃爍的問題；尤其，本發明所揭露之調光方法以及與其相關之調光裝置可利用調光器(TRIAC)於交流端進行調光，大幅簡化照明設備之調光線路，縮減照明設備之製造成本，更因此大幅增加照明設備之互換性。
如上所述，本發明提供使用發光二極體(LED)或冷陰極燈(CCFL)做為光源的照明設備一種較佳可行之調光方法以及與其相關之調光裝置，爰依法提呈發明專利之申請；本發明之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧整流單元
20‧‧‧振盪單元
30‧‧‧變壓單元
40‧‧‧相位比較單元
41‧‧‧分壓電路
42‧‧‧濾波電路
43‧‧‧箝位電路
44‧‧‧開關元件
50‧‧‧光電元件
60‧‧‧功率因素控制單元(PFC)
第一圖係為本發明之調光裝置基本組成架構圖。
第二圖係為本發明一較佳實施例之相位比較單元電路架構圖。
10．．．整流單元
20．．．振盪單元
30．．．變壓單元
40．．．相位比較單元
50．．．光電元件
60．．．功率因數控制單元(PFC)

Claims (3)

  1. 一種調光裝置，係包括有：一整流單元，係供取得市電之交流弦波週期訊號並轉換為一具有正週期之全弦式波形之脈衝直流訊號；一振盪單元，係供用以取得該整流單元之脈衝直流訊號以做為位準訊號以決定輸出電力導通週期訊號；一變壓單元，供對應每一電壓脈波訊號接收連續電壓脈波訊號，且依每一電壓脈波訊號之輸入電壓作動輸出電壓至照明設備之光電元件；一相位比較單元，供取得經整流單元輸出之脈衝直流訊號之倍頻頻率訊號做為參考相位，並取得交流電源信號θ相位角同步訊號傳送至振盪單元之致能控制端，使振盪單元之振盪電路頻率與整流單元輸出之倍頻訊號θ相位角同步，而該相位比較單元具有一分壓電路、一濾波電路、一箝位電路以及一開關元件，該分壓電路供取得整流單元之脈衝直流訊號的倍頻頻率訊號做為參考相位，該濾波電路用以降低該倍頻頻率訊號之雜訊，該箝位電路用以限制該倍頻頻率訊號之電壓介於5~10V之間，而該開關元件係設定於該倍頻頻率訊號為低(Low)，該開關元件不導通，並設定於該倍頻頻率訊號為高(High)時，該開關元件導通，此時則使該振盪單元同步起振。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，其中，該開關元件係可以為電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、運算放大(OP)比較器其中之一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，其中，該整流 單元與該振盪單元之間係電性連接有一功率因素控制單元(PFC)。
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