TWI514929B - 結合開關元件之調光裝置 - Google Patents

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

結合開關元件之調光裝置
本發明是有關於一種調光裝置，且特別是有關於一種結合開關元件以簡化電路複雜度之調光裝置。
傳統的照明燈源發光方式，主要是維持恆亮的光源輸出，然使用者只能透過關閉電源或導通電源來使光源全暗或全亮，並無法依使用情境的不同而作亮度的調整。而目前坊間所見之調光技術，多需依賴複雜之電路結構，不僅增加生產成本，亦提高電路安裝的難度。
因此，如何簡化調光裝置之電路複雜度並降低生產成本，乃業界所致力的課題之一。
本發明係有關於一種結合開關元件以簡化電路複雜度之調光裝置。
根據本發明一方面，提出一種調光裝置，用以調整一光源之亮度，包括一整流模組、一第一開關元件、一第二開關元件以及一調控模組。整流模組自一第一電源節點以及一第二電 源節點接收一交流訊號，並對該交流訊號進行整流，以輸出一驅動訊號至該光源。第一開關元件耦接於該第一電源節點。第二開關元件耦接於該第二電源節點。調控模組輸出一調控訊號至該第一及第二開關元件，以控制該第一及第二開關元件之導通狀態。其中，當該第一及第二開關元件為導通，則中斷提供至該光源之該驅動訊號。
根據本發明另一方面，提出一種調光裝置，用以調整一光源之亮度，包括一整流模組、一第一開關元件以及一第二開關元件。整流模組包括一第一二極體(diode)、一第二二極體、一第三二極體以及一第四二極體。第一二極體耦接於第一電源節點和第一節點之間，第一二極體係朝該第一節點正向偏置(forward bias)，該光源之一端係與該第一節點耦接。第二二極體耦接於一第二電源節點和該第一節點之間，該第二二極體係朝該第一節點正向偏置。第三二極體耦接於該第二電源節點和一第二節點之間，該第三二極體係朝該第二電源節點正向偏置，該光源之另一端係與該第二節點耦接。第四二極體耦接於該第一電源節點和該第二節點之間，該第四二極體係朝該第一電源節點正向偏置。第一開關元件耦接於該第一電源節點和該第二節點之間。第二開關元件耦接於該第二電源節點和該第二節點之間。其中，該第一及第二開關元件各具有一控制端，各該控制端分別接收一調控訊號，該調控訊號用以控制該第一及第二開關元件之導通狀態，進而決定是否提供一驅動訊號至該光源。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100‧‧‧調光裝置
102‧‧‧光源
104‧‧‧電源
106‧‧‧整流模組
108‧‧‧調控模組
110‧‧‧濾波模組
S1‧‧‧第一開關元件
S2‧‧‧第二開關元件
IA ‧‧‧交流訊號
ID ‧‧‧驅動訊號
TL ‧‧‧火線輸出端
TN ‧‧‧中性線輸出端
NP1 ‧‧‧第一電源節點
NP2 ‧‧‧第二電源節點
N1 ‧‧‧第一節點
N2 ‧‧‧第二節點
CS‧‧‧調控訊號
D1~D4‧‧‧第一~第四二極體
Cf‧‧‧電容器
第1圖繪示依據本發明之一實施例之調光裝置之方塊圖。
第2A圖繪示當第一及第二開關元件為不導通且交流訊號處於正半週期時，調光裝置之電路圖之一例。
第2B圖繪示當第一及第二開關元件為不導通且交流訊號處於負半週期時，調光裝置之電路圖之一例。
第2C圖繪示當第一及第二開關元件為導通且交流訊號處於正半週期時，調光裝置之電路圖之一例。
第2D圖繪示當第一及第二開關元件為導通且交流訊號處於負半週期時，調光裝置之電路圖之一例。
第3A圖繪示當調控訊號之工作週期為0%時，光源之輸出電流之量測圖。
第3B圖繪示當調控訊號之工作週期為90%時，光源之輸出電流之量測圖。
請參考第1圖，其繪示依據本發明之一實施例之調光裝置100之方塊圖。調光裝置100用以調整光源102之亮度。如第1圖所示，調光裝置100包括整流模組106、第一開關元件S1、第二開關元件S2以及調控模組108。整流模組106用以自第一電源節點NP1 以及第二電源節點NP2 接收交流訊號IA ，並對其 進行整流，以輸出驅動訊號ID 至光源102。第一開關元件S1耦接於第一電源節點NP1 。第二開關元件S2耦接於第二電源節點NP2 。調控模組108輸出調控訊號CS至第一及第二開關元件S1、S2，以控制第一及第二開關元件S1、S2之導通狀態。其中，當第一及第二開關元件S1、S2為導通，則中斷提供至光源102之驅動訊號ID 。
上述之光源102可以是發光二極體(Light Emitting Diode,LED)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)或其它固態光源。第一電源節點NP1 以及第二電源節點NP2 例如分別耦接至電源104之火線輸出端TL 以及中性線輸出端TN ，以接收來自電源104所輸出之交流訊號IA 。電源104例如是交流電壓源、市電，或其它可產生交流輸出以提供照明設備電能之能量源。整流模組106例如是全波整流器(full wave rectifier)，可將交流訊號IA 整流成直流的驅動訊號ID 。調控模組108例如是脈波調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號產生器，可產生PWM訊號以作為調控訊號CS。然本發明並不限於此。
如第1圖所示，整流模組106與光源102之一端耦接於第一節點N1 ，並與光源102之另一端耦接於第二節點N2 。驅動訊號ID 係自第一節點N1 流向第二節點N2 ，以使光源102發出具有特定亮度及/或色溫的光。
於一例子中，調光裝置100更可包括濾波模組110，其耦接於第一節點N1 與第二節點N2 之間，用以對驅動訊號ID 進 行濾波，以輸出濾波後之驅動訊號ID 。濾波模組110例如是電容器，其可對驅動訊號ID 進行低通濾波處理，以平滑驅動訊號ID 之波形(即濾波後之驅動訊號ID )。然本發明並不以此為限，濾波模組110亦可以其它低通濾波器來實現。
於本實施例中，第一及第二開關元件S1、S2各具有一控制端，各控制端分別自調控模組108接收調控訊號CS。舉例來說，第一及第二開關元件S1、S2可為矽控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)，其依據控制端所接收到的調控訊號CS，以決定是否單向地導通電流。以調控訊號CS為PWM訊號形式為例，當調控訊號CS為低位準，係使第一及第二開關元件S1、S2為不導通。反之，當調控訊號CS為高位準，係使第一及第二開關元件S1、S2為導通，並使電流可從第一或第二開關元件S1、S2之一端(例如是第一電源節點NP1 或第二電源節點NP2 )流向另一端(例如是接地端)。然本發明並不限於此，只要是依據所接收之控制訊號而決定是否單向地導通電流之三端元件，皆可作為本發明實施例之第一及第二開關元件S1、S2。
為清楚說明本發明實施例之調光裝置100之作動，茲以第2A圖至第2D圖說明如下，然其中各模組中所代表的電路結構並不用以限制本發明。
請參考第2A圖，其繪示當第一及第二開關元件S1、S2為不導通且交流訊號IA 處於正半週期時，調光裝置100之電路圖之一例。如第2A圖所示，整流模組106包括第一二極 體(diode)D1、第二二極體D2、第三二極體D3以及第四二極體D4。第一二極體D1耦接於第一電源節點NP1 和第一節點N1 之間，第一二極體D1係朝第一節點N1 正向偏置(forward bias)。第二二極體D2耦接於第二電源節點NP2 和第一節點N1 之間，第二二極體D2係朝第一節點N1 正向偏置。第三二極體D3耦接於第二電源節點NP2 和第二節點N2 之間，第三二極體D3係朝第二電源節點NP2 正向偏置。第四二極體D4耦接於第一電源節點NP1 和第二節點N2 之間，第四二極體D4係朝第一電源節點NP1 正向偏置。濾波模組110於此例中為電容器Cf，其耦接於第一節點N1 與第二節點N2 之間。而第一及第二開關元件S1、S2為矽控整流器。
於此例中，調控模組108係將表示關閉(如低位準)的調控訊號CS輸出至第一及第二開關元件S1、S2之控制端而使其不導通。此時，正半週期之交流訊號IA 係沿著第一電源節點NP1 →整流模組106之第一二極體D1→光源102→第三二極體D3→第二電源節點NP2 之路徑形成供電迴路(如虛線箭頭所示)，使得光源102獲得滿載供電而發光。
請參考第2B圖，其繪示當第一及第二開關元件S1、S2為不導通且交流訊號IA 處於負半週期時，調光裝置100之電路圖之一例。與第2A圖相似地，調控模組108係將表示關閉(如低位準)的調控訊號CS輸出至第一及第二開關元件S1、S2之控制端而使其不導通。此時，負半週期之交流訊號IA 係沿著第 二電源節點NP2 →整流模組106之第二二極體D2→光源102→第四二極體D4→第一電源節點NP1 之路徑形成供電迴路(如虛線箭頭所示)，使得光源102獲得滿載供電而發光。
請參考第2C圖，其繪示當第一及第二開關元件S1、S2為導通且交流訊號IA 處於正半週期時，調光裝置100之電路圖之一例。於此例中，調控模組108係將表示開啟(如高位準)的調控訊號CS輸出至第一及第二開關元件S1、S2之控制端而使其導通。此時，正半週期之交流訊號IA 係沿著第一電源節點NP1 →第一開關元件S1→整流模組106之第三二極體D3→第二電源節點NP2 之路徑形成迴路電流(如虛線箭頭所示)。由於此迴路電流並未流經光源102，故光源102於此期間內被停止供給電源。
請參考第2D圖，其繪示當第一及第二開關元件S1、S2為導通且交流訊號IA 處於負半週期時，調光裝置100之電路圖之一例。與第2C圖相似地，調控模組108係將表示開啟(如高位準)的調控訊號CS輸出至第一及第二開關元件S1、S2之控制端而使其導通。此時，負半週期之交流訊號IA 係沿著第二電源節點NP2 →第二開關元件S2→整流模組106之第四二極體D4→第一電源節點NP1 之路徑形成迴路電流(如虛線箭頭所示)。由於此迴路電流並未流經光源102，故光源102於此期間內被停止供給電源。
請同時參考第3A圖以及第3B圖，其分別繪示當調控訊號CS之工作週期(Duty Cycle)為0%以及90%時，光源102(以 LED串為例)之輸出電流之量測圖。如第3A圖所示，由於調控訊號CS之工作週期為0%，表示第一及第二開關元件S1、S2為不導通(或未動作)，此時光源102之輸出電流約為0.8安培，顯示光源102係操作於滿載之工作條件。相反地，如第3B圖所示，由於調控訊號CS之工作週期為90%，表示第一及第二開關元件S1、S2為導通(或已動作)，此時光源102之輸出電流約為0.24安培，也使得光源102之發光亮度降低。然上述之工作條件及量測結果旨在驗證本發明實施例之調光裝置100之功效，並非用以限制本發明。
綜上所述，本發明實施例之調光裝置藉由控制與電源耦接之第一及第二開關元件的導通狀態，即可達成調整光源之效果。如此不僅大幅簡化電路複雜度，也可減少生產成本與製作工費。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧調光裝置
102‧‧‧光源
104‧‧‧電源
106‧‧‧整流模組
108‧‧‧調控模組
110‧‧‧濾波模組
S1‧‧‧第一開關元件
S2‧‧‧第二開關元件
IA ‧‧‧交流訊號
ID ‧‧‧驅動訊號
TL ‧‧‧火線輸出端
TN ‧‧‧中性線輸出端
NP1 ‧‧‧第一電源節點
NP2 ‧‧‧第二電源節點
N1 ‧‧‧第一節點
N2 ‧‧‧第二節點
CS‧‧‧調控訊號

Claims (16)

  1. 一種調光裝置，用以調整一光源之亮度，該調光裝置包括：一整流模組，用以自一第一電源節點以及一第二電源節點接收一交流訊號，並對該交流訊號進行整流，以輸出一驅動訊號至該光源；一第一開關元件，耦接於該第一電源節點；一第二開關元件，耦接於該第二電源節點；以及一調控模組，用以輸出一調控訊號至該第一及第二開關元件，以控制該第一及第二開關元件之導通狀態；其中，當該第一及第二開關元件為導通，則中斷提供至該光源之該驅動訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，其中該第一及第二電源節點分別耦接至一電源之一火線輸出端(live output terminal)以及一中性線輸出端(neutral output terminal)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，其中該第一及第二開關元件各具有一控制端，各該控制端分別用以自該調控模組接收該調控訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之調光裝置，其中該整流模組與該光源之一端耦接於一第一節點，該整流模組與該光源之另一端耦接於一第二節點，該驅動訊號係自該第一節點流向該第二節點，該第一及第二開關元件係與該第二節點連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之調光裝置，其中該第一及第 二開關元件為矽控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，其中當該調控訊號使該第一及第二開關元件導通，且該交流訊號處於正半週期，該調光裝置係形成一迴路電流，該第一迴路電流流經該第一開關單元以及該整流模組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，其中當該調控訊號使該第一及第二開關元件導通，且該交流訊號處於負半週期，該調光裝置係形成一迴路電流，該迴路電流流經該第二開關單元以及該整流模組。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之調光裝置，更包括：一濾波模組，耦接於該第一節點與該第二節點之間，用以對該驅動訊號進行濾波，以輸出濾波後之該驅動訊號。
  9. 一種調光裝置，用以調整一光源之亮度，包括：一整流模組，包括：一第一二極體(diode)，耦接於一第一電源節點和一第一節點之間，該第一二極體係朝該第一節點正向偏置(forward bias)，該光源之一端係與該第一節點耦接；一第二二極體，耦接於一第二電源節點和該第一節點之間，該第二二極體係朝該第一節點正向偏置；一第三二極體，耦接於該第二電源節點和一第二節點之間，該第三二極體係朝該第二電源節點正向偏置，該光源之另一端係與該第二節點耦接；以及 一第四二極體，耦接於該第一電源節點和該第二節點之間，該第四二極體係朝該第一電源節點正向偏置；一第一開關元件，耦接於該第一電源節點和該第二節點之間；以及一第二開關元件，耦接於該第二電源節點和該第二節點之間；其中，該第一及第二開關元件各具有一控制端，各該控制端分別接收一調控訊號，該調控訊號用以控制該第一及第二開關元件之導通狀態，進而決定是否提供一驅動訊號至該光源。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，其中該第一及第二電源節點分別耦接至一電源之一火線輸出端以及一中性線輸出端。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，其中該第一及第二開關元件為矽控整流器(Silicon Controlled Rectfier,SCR)。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，其中該調光裝置自該第一電源節點以及該第二電源節點接收一交流訊號；當該交流訊號處於正半週期，且該調控訊號使該第一及第二開關元件導通，該調光裝置係形成一迴路電流，該迴路電流流經該第一開關單元以及該第三二極體。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，其中該調光裝置自該第一電源節點以及該第二電源節點接收一交流訊號；當該交流訊號處於負半週期，且該調控訊號使該第一及第二 開關元件導通，該調光裝置係形成一迴路電流，該迴路電流流經該第二開關單元以及該第四二極體。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，其中該調光裝置自該第一電源節點以及該第二電源節點接收一交流訊號；當該交流訊號處於正半週期，且該調控訊號使該第一及第二開關元件不導通，該調光裝置係形成該驅動訊號，該驅動訊號流經該第一二極體、該光源以及該第三二極體。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，其中該調光裝置自該第一電源節點以及該第二電源節點接收一交流訊號；當該交流訊號處於負半週期，且該調控訊號使該第一及第二開關元件不導通，該調光裝置係形成該驅動訊號，該驅動訊號流經該第二二極體、該光源以及該第四二極體。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之調光裝置，更包括：一濾波模組，耦接於該第一節點與該第二節點之間，用以對該驅動訊號進行濾波，以輸出濾波後之該驅動訊號。
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