TWI734845B - 發光二極體（ｌｅｄ）照明系統及操作該系統之方法 - Google Patents

發光二極體（ｌｅｄ）照明系統及操作該系統之方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種系統，該系統包括：一光源；一轉換器，其經組態以將AC電壓轉換為DC操作電壓；一電力備用器件，其耦合至該轉換器；一電流源，其耦合至該電力備用器件，該電流源由該轉換器供電，該電流源經組態以透過該電力備用器件接收由該轉換器產生之該DC操作電壓，且該電流源經組態以基於該DC操作電壓而將一脈寬調變(PWM)信號輸出至該光源；及一切換器件，其與該電流源並聯耦合至該電力備用器件，該切換器件經組態以在由於AC電壓至該轉換器之一供應被中斷而停用該電流源時將該光源耦合至該電力備用器件。

Description

發光二極體(LED)照明系統及操作該系統之方法
諸多市政轄區中之安全規程通常要求在建築物中提供充足且適合照明以確保進入及離開該等建築物之人之合理安全。此包括提供緊急照明以使得人能夠在電源電力不可用時自建築物逃出的一要求。
緊急照明系統通常包括經指定以在一電源斷電之事件中提供備用電力的一電力備用器件。彼等系統中之燈具通常接線至該電力備用器件且同時接線至電力網。然而，由於單一個電力備用器件可被使用以供電給多個燈具，導致某些照明系統包括在其燈具與其電力備用器件之間的冗長走線。具有冗長走線在使用脈寬調變(PWM)信號驅動燈具之例項中可能造成問題。在此等例項中，導線可成為一寄生電感源，該寄生電感源可導致電壓尖峰及振鈴。因此，需要避免產生大量寄生電感之經改良照明系統設計。
本發明解決此需要。根據本發明之一項態樣，一種發光二極體(LED)照明系統，其包含：一第一輸入端子，其經組態以與一備用電力源(backup power source)電耦合；一第二輸入端子及一第三輸入端子，其經 組態以與一主電力源電耦合；第一複數個LED；一第一電流源，其電耦合至該第一複數個LED且經組態以提供一第一脈寬調變(PWM)信號至該第一複數個LED；一控制器，其電耦合於該第三輸入端子與該第一電流源之間且經組態以提供一控制信號以在一正常電力模式(normal power mode)中操作該第一電流源且在一備用電力模式中停用(disable)該第一電流源；及一開關，其配置於該第一複數個LED與該第一輸入端子之間之一電路徑上且經組態以在該正常電力模式中斷開(open)該電路徑且在該備用電力模式中閉合(close)該電路徑以自該第一輸入端子直接供應(supply)電流至該第一複數個LED。
根據本發明之另一態樣，一種用於操作一發光二極體(LED)照明系統之方法，該方法包含：提供直流電(DC)電力至一第一電流源以提供一脈寬調變(PWM)驅動信號至第一複數個LED；及在該DC電力之一電壓位準下降至或低於一閾值之一條件下：關掉該第一電流源，及啟用(activating)一路徑以自一電力備用器件提供一備用DC電流至該第一複數個LED，其藉由失效(deactivating)一第一開關以斷開用以供應該DC電力至該第一電流源之一連接(connection)，且啟用一第二開關以閉合該電力備用器件外之一連接，用以供應該備用DC電流至該第一複數個LED。
根據又一態樣，一種發光二極體(LED)照明系統，其包含：一第一輸入端子，其電耦合至一第一電力線且經組態以與一備用電力源電耦合；一第二輸入端子，其經組態以與一外部直流電(DC)電源供應器電耦合；第一複數個LED；第二複數個LED；一第一電流源，其電耦合至該第一複數個LED；及一開關，其電耦合並聯(in parallel with)該第一複數個LED之一陽極端(anode end)及該第一電力線且在第二輸入端子處之一電壓下降 低於一閾值之一條件下，經組態以電耦合該第一複數個LED之該陽極端至該第一輸入端子。
100:照明系統/系統
112:電力備用器件
114:電池
116:AC/DC轉換器
118:電流源
120:光源
122:電流源
124:光源
126:調光器控制器
130:DC/DC轉換器
132:調光器介面
140:控制器
144:線/導線/長導線
146:線/導線/長導線
200:照明系統/系統
212:電力備用器件
214:電池
216:AC/DC轉換器
218:電流源
220:光源
222:電流源
224:光源
226:調光器控制器
230:DC/DC轉換器
232:調光器介面
240:控制器
244:線
246:線
248:返迴路徑
250:線
260:AC電源供應器
288:二極體
C0:電容器
C1:電容器
C2:電容器
C3:電容器
CT:控制端子
CTRL:控制信號
DIM:電壓信號/參考電壓信號
N1:節點
N2:節點
N3:節點
N4:節點
N5:節點
PWM:脈寬調變信號
S1:開關
S2:開關
S3:開關/切換器件
T:連接端子
T1:輸入端子
TO:輸出端子
下文所闡述之圖式僅出於圖解說明目的。圖式不意欲限制本發明之範疇。各圖中所展示之相似元件符號在各種實施例中指定相同部件。
圖1係根據先前技術之一照明系統之一電路圖；圖2係根據本發明之態樣之一照明系統之一電路圖；圖3係根據本發明之態樣之圖解說明圖2之照明系統之操作之一狀態圖；及圖4係根據本發明之態樣之當圖2之照明系統處於一第一狀態中時由圖2之照明系統執行之一程序之一實例之一流程圖；及圖5係根據本發明之態樣之當圖2之照明系統處於一第二狀態中時由圖2之照明系統執行之一程序之一實例之一流程圖。
根據本發明之態樣，揭示產生減少量之電磁干擾(EMI)之一經改良照明系統。該照明系統可包括使用一脈寬調變(PWM)信號供電之一或多個發光二極體(LED)。該PWM信號具有在經由長路程纜線傳輸時產生大量EMI之可能性。然而，該經改良照明系統以減少由PWM信號之傳輸產生之EMI量之一拓撲為特徵。在此拓撲中，經由相當短路程纜線將PWM信號遞送至LED以減少由照明系統產生之EMI量。
下文將參考附圖更充分地闡述經改良照明系統之實施方案之實例。此等實例不相互排斥，且存在於一項實例中之特徵可與存在於一或多個其他實例中之特徵組合以達成額外實施方案。因此，將理解，附圖中所展示 之實例僅出於說明性目的而提供，且其不意欲以任一方式限制本發明。通篇中相似編號指代相似元件。
將理解，雖然本文中可使用第一、第二等術語來闡述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用於將一個元件與另一元件區分開。舉例而言，可將一第一元件稱作一第二元件，且類似地，可將一第二元件稱作一第一元件，此並不背離本發明之範疇。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯所列物項中之一或多者之任何及所有組合。
將理解，當將諸如一層、區域或基板之一元件稱為「在」另一元件「上」或延伸「至」另一元件「上」時，其可直接在另一元件上或直接延伸至另一元件上或亦可存在介入元件。相比而言，當將一元件稱為「直接在」另一元件「上」或「直接延伸至」另一元件「上」時，不存在介入元件。亦將理解，當將一元件稱為「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至另一元件，或者可存在介入元件。相比而言，當將一元件稱為「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件。將理解，除圖中所繪示之定向以外，此等術語亦意欲涵蓋元件之不同定向。
本文中可使用相對術語(諸如「在……下面」或「在……上面」或者「上部」或「下部」或者「水平」或「垂直」)來闡述如圖中所圖解說明之一個元件、層或區域與另一元件、層或區域之一關係。將理解，除圖中所繪示之定向以外，此等術語亦意欲涵蓋器件之不同定向。
圖1係根據先前技術之一照明系統100之一電路圖。照明系統100包括兩者皆連接至一AC電源供應器之一電力備用器件112及一AC/DC轉換器116。該AC電源供應器可包括一市政電力網及/或任何其他適合線電壓源。AC/DC轉換器116經組態以在來自AC電源供應器之電力可用時給一 光源120及一光源124兩者供電。另一方面，電力備用器件112經組態以在電力至AC/DC轉換器116之供應在AC電源供應器之一故障(例如，一電源斷電)之事件中被中斷時僅給光源124供電。
電力備用器件112可包括一電池114、一開關K1及一開關K2。當來自AC電源供應器之電力可用時，開關K1經組態以將線144連接至線146以便將來自電流源122之電力路由至光源124。此外，當來自AC電源供應器之電力可用時，開關K2經組態以將電池114之負端子與光源124之返迴路徑斷開連接。當來自AC電源供應器之電力供應被中斷時，開關K1經重新組態以將導線144與導線146斷開連接。此外，當來自AC電源供應器之電力供應被中斷時，開關K2經重新組態以將電池114之負端子連接至光源124之返迴路徑。將電池之負端子連接至光源124確保光源124可在來自AC電源供應器之電力係不可用的時保持可操作。簡潔地陳述，根據圖1中所展示之配置，電池114之正端子始終連接至電流源122，而電池114之負端子僅在來自AC電源供應器之電力係不可用的時連接至光源124之返迴路徑。
光源120可包括一或多個LED。類似地，光源124亦可包括一或多個LED。光源120中之LED可經組態以發射具有一第一色彩溫度之光，且光源124中之LED可經組態以發射具有不同於該第一色彩溫度之一第二色彩溫度之光。舉例而言，光源120中之LED可經組態以發射具有3000K之一色彩溫度之光，且光源124中之LED可經組態以發射具有4000K之一色彩溫度之光。
光源120可由一電流源118驅動且光源124可由一電流源122驅動。電流源118可經組態以基於自一控制器140接收之一控制信號CTRL而產生一PWM信號。該PWM信號之工作循環可取決於由控制器140提供之控制信 號CTRL，且其可判定光源120中之LED之。電流源122可類似地經組態以基於控制信號CTRL而產生一PWM信號。由電流源122產生之該PWM信號之工作循環亦可取決於由控制器140提供之控制信號CTRL，且其可判定光源124中之LED之亮度。簡潔地陳述，控制器140可使用控制信號CTRL來調整光源120及124之亮度位準。
控制器140可包括一處理器(未展示)及一藍芽介面(未展示)。該處理器可經組態以基於由調光器介面132產生之一電壓信號DIM而產生控制信號CTRL(單獨或與其他電路組合)。調光器介面132可經組態以基於由調光器控制器126饋送至調光器介面132之一輸入信號而產生參考電壓信號。調光器控制器126可包括一滑動開關或一旋鈕，一使用者可實體地操縱該滑動開關或該旋鈕以便設定光源120及124之亮度。
控制器140及調光器介面132可由DC/DC轉換器130供電。DC/DC轉換器130可包括可操作以將由AC/DC轉換器116提供之48V DC信號降低至12V且隨後將12V信號饋送至調光器介面的一電壓調節器(未展示)。此外，DC/DC轉換器可包括可操作以將由電壓調節器提供之12V DC信號進一步減小至3.3V DC且隨後將3.3V信號饋送至控制器140的一線性調節器(未展示)。
用於給光源124供電之PWM信號經由線144及146經路由穿過電力備用器件112。此准許電力備用器件112控制電池114還是AC/DC轉換器116將電力供應至LED，此又消除在存在一功率波動時雙驅動光源124之可能性。其進一步准許在一斷電之事件中執行用於測試照明系統100之操作準備度之測試序列。
根據照明系統100之設計，自電流源122輸出之PWM信號在其到達光 源124之前經路由穿過線144及146。線144及146(例如，導線、纜線、電力軌等)可係超過1米長且其在可在市場上購得之某些產品中各自可高達15米。具有如此長之線可(舉例而言)因電力備用器件112位於遠離光源124處或需要使電力備用器件112給彼此分開某一距離之多個燈具供電而係必需的。
在正常操作期間，當來自AC電源供應器之電力可用時，由電流源122針對光源124產生之PWM信號(例如，一1kHz PWM信號)經由使線144及146彼此連接之開關K1經路由穿過電力備用器件112。將PWM信號(電流)傳導穿過電力備用器件112之長導線144/146可引入寄生電感。如可容易地瞭解，在PWM頻率下之電流(具有大約1微秒之上升及下降時間)可導致顯著EMI。所得EMI信號之隅角頻率可係大約300kHz。在某些態樣中，大電容器C0及C1之使用稍微減少EMI，而且降低PWM脈衝之清晰度，此影響亮度及色彩控制之準確度。進一步地，即使未使用電容器C0及C1，線144及146(如上文所述，其係高達15m長)上之寄生電容及電感亦可由於PWM電流流動穿過其而導致不一致效能。
圖2係根據本發明之態樣之一照明系統200之一電路圖。照明系統200包括兩者皆連接至一AC電源供應器260之一電力備用器件212及一AC/DC轉換器216。AC電源供應器260可包括一市政電力網及/或任何其他適合線電壓源。AC/DC轉換器216可經組態以在來自AC電源供應器260之電力可用時給一光源220及一光源224兩者供電。另一方面，電力備用器件212可經組態以在AC/DC轉換器216由於來自AC電源供應器260之電力供應被中斷而經關斷時僅給光源224供電。
電力備用器件212可包括一電池214，以及開關S1及S2。開關S1及S2 中之每一者可包括一彈簧負載繼電器開關及/或任何其他適合類型之切換器件。在某些實施方案中，電力備用器件212可進一步包括經配置以偵測來自AC電源供應器260之電力供應何時被中斷之電流感測電路(未展示)。在某些實施方案中，電力備用器件212之電流感測電路可經組態以回應於偵測到來自AC電源供應器260之電力供應被中斷而斷開開關S1且閉合開關S2。電力備用器件112之電流感測電路亦可偵測來自AC電源供應器260之電力供應何時重新開始且作為回應而斷開開關S2同時閉合開關S1。因此，在某些實施方案中，電流感測電路可藉由以下操作來至少部分地使電力備用器件212在兩種不同狀態之間轉變：基於來自AC電源供應器260之電力是否可用而重新組態開關S1及S2。
更具體而言，當來自AC電源供應器260之一電力供應可用時，開關S1可由電力備用器件212之電流感測電路組態以將線244連接至線246，因此致使AC/DC轉換器216之正端子連接至電流源222之輸入端子T1。同時，開關S2可由電力備用器件212之電流感測電路組態以維持電池214之負端子與光源224之返迴路徑248之間的一開路。在某些實施方案中，線244及246(例如，導線、纜線、電力軌等)可實質上比自電流源118及222之輸出端子TO橫跨至光源220及224之陽極的線長。具體而言，在某些實施方案中，線244及246之長度可介於1m與15m之間。如下文進一步論述，在系統200中，PWM信號不經由線244及246載運，此減少由系統200產生之EMI量(與系統100相比較)。
此外，當來自AC電源供應器260之一電力供應被中斷時，開關S1可由電力備用器件212之電流感測電路組態以將線244與線246斷開連接，因此致使AC/DC轉換器之正端子與電流源222之輸入端子T1斷開連接。同 時，開關S2可由電力備用器件212之電流感測電路組態以閉合電池214之負端子與光源224之返迴路徑248之間的電路。
如圖2中所圖解說明，電池214之正端子可始終連接至電流源222之輸入端子T1。此外，電池214之負端子可僅在來自AC電源供應器260之電力供應被中斷時連接至光源224之返迴路徑248。然而，其中電池之負端子總是連接至返迴路徑248而另一切換器件用於將線246連接至線244及電池214之正端子中之一者的替代實施方案係可能的。
光源220可包括一或多個LED。光源220中之LED可安置在同一燈具中或安置在彼此分開某一距離之複數個燈具中。類似地，光源224亦可包括一或多個LED。光源224中之LED亦可安置在同一燈具中或安置在彼此分開某一距離之複數個燈具中。根據本發明之態樣，光源220中之LED可經組態以發射具有一第一色彩溫度之光，且光源224中之LED可經組態以發射具有不同於該第一色彩溫度之一第二色彩溫度之光。舉例而言，光源220中之LED可經組態以發射具有3000K之色彩溫度之光且光源224中之LED可經組態以發射具有4000K之一色彩溫度之光。
光源220可由一電流源218驅動且光源224可由一電流源222驅動。電流源218可經組態以基於自一控制器240接收之一控制信號CTRL而產生用於驅動光源220之一PWM信號。該PWM信號之工作循環可取決於控制信號CTRL，且其可判定光源220中之LED之亮度。電流源222可類似地經組態以基於控制信號CTRL而產生用於驅動光源224之一PWM信號。由電流源222產生之該PWM信號之工作循環亦可取決於由控制器240提供之控制信號CTRL且判定光源224中之一或多個LED之亮度。簡潔地陳述，由控制器240提供之控制信號CTRL可設定光源220及224之亮度位準。
切換器件S3及電流源222可並聯耦合至光源224及電力備用器件212。電流源222可配置於電力備用器件212與光源224之間的一第一電路徑上且切換器件S3可配置於電力備用器件212與光源224之間的一第二電路徑上。該第一電路徑可橫跨節點N1、N2及N3。且該第二電路徑可橫跨節點N1、N4、N5、N2及N3。在某些實施方案中，該第一電路徑與該第二電路徑之間的差異可在於：該第一電路徑不(1)在節點N1與N4之間及(2)節點N4與N5之間延伸，而該第二電路徑不(3)在節點N1與N2之間延伸。
切換器件S3可包括一控制端子CT及兩個連接端子T。切換器件S3可經組態以基於在控制端子CT處施加之一信號之值而將連接端子T彼此選擇性地連接及斷開連接。當在控制端子CT處施加一第一信號(例如，48V)時，切換器件S3可斷開連接端子T之間的一電路徑。在此等例項中，電流可不在連接端子之間(跨越切換器件S3)流動且切換器件S3被稱為係在一斷開狀態中。當在控制端子CT處施加一第二信號(例如，0V)時，切換器件S3可閉合連接端子T之間的電路徑。在此等例項中，電流可跨越切換器件S3在連接端子T之間流動，且切換器件S3被稱為係在一閉合狀態中。
在本發明實例中，連接端子中之一者耦合至電池214且另一連接端子耦合至光源224之陽極端。當在控制端子CT上施加一第一信號(例如，48V)時，切換器件S3可將兩個連接端子T之間的一電路徑維持為斷開的。當在控制端子CT上施加一第二信號(例如，0V)時，切換器件S3可閉合兩個連接端子T之間的電路徑。在某些實施方案中，可在電流源222之輸出端子TO處提供一個二極體288以阻止電流之回流。電容器C2及C3可耦合至線246及250以濾除某些類型之雜訊，諸如由切換器件S3產生之切換雜訊。
切換器件S3可包括任何適合類型之切換器件。在某些實施方案中，切換器件S3可包括一PMOS電晶體。在此等例項中，切換器件S3之控制端子CT可係PMOS電晶體之閘極。此外，在其中切換器件S3包括一PMOS電晶體之例項中，PMOS電晶體之閘極可耦合至一簡單Vgs限制電路，諸如一齊納(Zener)二極體，以限制閘極處之電壓。Vgs極限可係大約20V。
控制器240可包括一處理器(未展示)及一通信介面(未展示)，諸如一藍芽介面。該處理器可包括一個一般用途處理器、一特殊應用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)及/或任何其他適合類型之電路中之一或多者。該處理器可經組態以基於由調光器介面232產生之一參考電壓信號DIM而產生控制信號CTRL(單獨或與其他電路組合)。調光器介面232可經組態以基於由調光器控制器226饋送至調光器介面232之一輸入信號而產生參考電壓信號。在某些實施方案中，調光器控制器226可包括一滑動、一開關、一旋鈕及/或可由一使用者實體地操縱以改變光源220及224之亮度之另一類似器件。控制器240可由一DC/DC轉換器230供電，DC/DC轉換器230可係可操作的以將由AC/DC轉換器輸出之48V DC信號進一步減小至3.3V DC。
當來自AC電源供應器260之電力可用時，開關S1可由電力備用器件212之電流感測電路維持在一閉合狀態中，且開關S2可由電力備用器件212之電流感測電路維持在一斷開狀態中。同時，一48V DC信號(例如，DC操作電壓)可由AC/DC轉換器216產生且經路由穿過電力備用器件212之開關S1且進入電流源222。一PWM信號可由電流源222基於48V DC信號(例如，DC操作電壓)而產生且用於給光源224供電。由於PWM信號不經由將電流源222連接至電力備用器件212之線244及246載運，因此由照 明系統200產生之EMI量大大減少。此部分地歸因於如下事實：線244及246可比將電流源之輸出端子連接至光源之線長得多。此外，此與照明系統100形成對比，其中將電流源122連接至電力備用器件112之導線載運PWM信號，此又導致EMI量增加。將想到，將電流源122/222連接至各別電力備用器件112/212可出於各種實際原因(諸如確保LED不經雙驅動及/或執行測試序列)而係必要的。
此外，當來自AC電源供應器260之電流可用時，可由AC/DC轉換器216在切換器件S3之控制端子CT處施加一48V DC信號(例如，DC操作電壓)，此可致使切換器件S3保持在斷開狀態中。
當來自AC電源供應器260之電力供應被中斷時，控制器240可由於使其電力供應被切斷而經關斷。當控制器240經關斷時，其可不再將控制信號CTRL供應至電流源222，此又可致使電流源222變得停用。當停用電流源222時，輸入端子T1與電流源222之輸出端子TO之間的電路徑被中斷且電流不可跨越電流源222自電力備用器件212流動至光源224。
此外，當來自AC電源供應器260之電流供應被中斷時，電力備用器件212之電流偵測電路(未展示)可偵測到該中斷。作為回應，電力備用器件212之電流偵測電路(未展示)可重新組態(例如，斷開)開關S1以將線244與線246斷開連接，因此使線246僅連接至電池214之正端子。此外，回應於偵測到來自AC電源供應器260之電力供應已被中斷，電力備用器件212之電流偵測電路可重新組態(例如，閉合)開關S2以將光源224之返迴路徑連接至電池214之負端子。同時，當來自AC電源供應器260之電力供應已被中斷時，由AC/DC轉換器216在切換器件S3之控制端子CT處施加之信號可改變至一邏輯低狀態(例如，0V)，此又可致使切換器件S3轉變至閉合 狀態中，因此將電池214之正端子連接至光源224。由於開關S1、S2及S3之重新組態，光源224可開始自電力備用器件212接收電力且在AC電源供應器260之一故障之事件中(例如，在一電源斷電之事件中)保持可操作。
圖3係圖解說明根據本發明之態樣之照明系統200之操作之一狀態圖。圖3展示在其操作期間，系統200可在至少兩個操作狀態(稱為「正常電力狀態」及「備用電力狀態」)之間循環。
當系統200處於正常電力狀態中時，光源220及224兩者皆由AC/DC轉換器216供電。更特定而言，當系統200處於正常電力狀態中時，來自AC電源供應器260之AC電壓之一供應對於AC/DC轉換器216係可用的，AC/DC轉換器216將AC電壓轉換為一48V DC操作電壓。如上文所論述，該48V DC操作電壓可用於驅動系統200之各種組件，諸如控制器240以及電流源218及222。當系統200處於正常電力狀態中時，線244及246可藉由開關S1彼此連接，而電池214之負端子可藉由開關S2與光源224斷開連接。此外，切換器件S3可由於具有由AC/DC轉換器216在切換器件S3之控制端子CT處施加之操作DC電壓而處於斷開狀態中。
當系統200處於備用電力狀態中時，光源220經關斷，而光源224由電力備用器件212供電。更特定而言，當系統200處於備用電力狀態中時，來自AC電源供應器260之AC電壓供應被中斷。因此，AC/DC轉換器216可停止輸出48V DC操作電壓，從而致使控制器240變得經關斷。當控制器240經關斷時，控制信號CTRL停止由控制器240供應至電流源222。當控制信號CTRL不供應至電流源222時，電流源222之輸入端子與輸出端子之間的電路徑被中斷使得來自電力備用器件212之電流不可流動跨越電流源222。此外，線244藉由開關S1與線246斷開連接，而電池214之負端子 藉由開關S2連接至光源224之返迴路徑248。此外，在備用電力狀態中，切換器件S3轉變至閉合狀態中(由於AC/DC轉換器216不再在控制端子CT處施加一48V DC操作電壓)，此准許來自電池214之電流流動跨越切換器件S3且進入光源224。
當電力備用器件212中之電流感測電路偵測到來自AC電源供應器260之電力供應已被中斷從而致使AC/DC轉換器216失去其AC電壓供應且停止接收任何電力時，系統200可退出正常電力狀態且轉變至備用電力狀態中。當電力備用器件212中之電流感測電路偵測到來自AC電源供應器260之電力供應已重新開始從而致使AC電壓至AC/DC轉換器216之供應可用時，系統200可退出備用電力狀態且轉變至正常電力狀態中。
圖4係當系統200處於正常電力狀態中時由系統200執行之一程序400之一實例之一流程圖。在步驟410處，開關S1經組態以將線244及246彼此連接，且開關S2經組態以將電池214之負端子與光源224之返迴路徑248斷開連接。在步驟420處，切換器件S3由於由AC/DC轉換器216在切換器件S3之控制端子CT處施加一48V信號而轉變至斷開狀態中。在步驟430處，由控制器240接收一亮度位準之一指示。在某些實施方案中，該指示可係由調光器控制器226及調光器介面232產生之一電壓信號或經由控制器240之一通信介面(例如，一藍芽介面)接收之規定一選定亮度位準之一訊息。在步驟440處，由控制器基於所接收指示而將控制信號CTRL輸出至電流源218及222。在步驟450處，電流源218及222開始輸出用於分別驅動光源220及224之各別PWM信號。如上文所述，該等PWM信號可各自具有取決於控制信號CTRL之一工作循環。
圖5係當系統200處於備用電力狀態中時由系統200執行之一程序500 之一實例之一流程圖。在步驟510處，開關S1經組態以將線244及246彼此斷開連接，且開關S2經組態以將電池214之負端子連接至光源224之返迴路徑248。在步驟520處，AC/DC轉換器216由於失去其AC電壓供應(例如，由於一市政電力網故障等)而停止輸出一48V DC信號。在步驟530處，由於控制器240失去來自AC/DC轉換器216之電力供應而將控制器240關斷。當關斷控制器時，控制信號CTRL停止供應至電流源218及222。在步驟540處，由於控制信號CTRL之失去而停用電流源218及222且電流源218及222停止將各別PWM信號供應至光源220及224。在步驟550處，將切換器件S3轉變至閉合狀態中(例如，由於不再在控制端子CT處施加48V DC操作電壓)，此致使電流開始自電池214流動至光源224。
圖1至圖5僅經提供為一實例。至少某些細節可自各圖省略以便改良清晰度。此外，可省略、同時執行或以一不同次序執行程序400及500中之步驟中之至少某些步驟。本發明不限於執行程序400及500中之步驟之任一特定次序，且可同時執行此等步驟中之某些或大多數步驟。儘管本發明在發光二極體之內容脈絡中經提供，但將理解，系統200不限於使用發光二極體作為光源。如貫穿本發明所使用，片語「電力供應被中斷」可係指其中不再在不暗示關於中斷之持續時間之任何東西之情況下供應電力之情況。舉例而言，中斷可持續任何適合時間週期，諸如若干分鐘、若干小時、若干天等。如貫穿本發明所使用，片語「AC電壓供應被中斷」可係指其中不再在不暗示關於中斷之持續時間之任何東西之情況下供應AC電壓之情況。舉例而言，中斷可持續任何適合時間週期，諸如若干分鐘、若干小時、若干天等。關於此等圖所論述之元件中之至少某些元件可以不同次序配置、經組合及/或一起省略。將理解，本文中所闡述之實例之提供 以及措辭為「諸如」、「例如」、「包括」、「在某些態樣中」、「在某些實施方案中」及諸如此類之子句不應被解釋為將所揭示標的物限制至特定實例。
詳細闡述本發明後，熟習此項技術者將瞭解，在給定本發明之情況下，可在不背離本文中所闡述之發明概念之精神之情況下對本發明做出修改。因此，並不意欲將本發明之範疇限制於所圖解說明及闡述之特定實施例。
200:照明系統/系統
212:電力備用器件
214:電池
216:AC/DC轉換器
218:電流源
220:光源
222:電流源
224:光源
226:調光器控制器
230:DC/DC轉換器
232:調光器介面
240:控制器
244:線
246:線
248:返迴路徑
250:線
260:AC電源供應器
288:二極體
C2:電容器
C3:電容器
CT:控制端子
CTRL:控制信號
DIM:電壓信號/參考電壓信號
N1:節點
N2:節點
N3:節點
N4:節點
N5:節點
PWM:脈寬調變信號
S1:開關
S2:開關
S3:開關/切換器件
T:連接端子
T1:輸入端子
TO:輸出端子

Claims (21)

  1. 一種發光二極體(LED)照明系統，其包含：一第一輸入端子，其經組態以與一備用電力源(backup power source)電耦合；一第二輸入端子及一第三輸入端子，其經組態以與一主電力源電耦合；第一複數個LED；一第一電流源，其電耦合至該第一複數個LED且經組態以提供一第一脈寬調變(PWM)信號至該第一複數個LED；一控制器，其電耦合於該第三輸入端子與該第一電流源之間且經組態以提供一控制信號以在一正常電力模式(normal power mode)中操作該第一電流源且在一備用電力模式中停用(disable)該第一電流源；及一開關，其配置於該第一複數個LED與該第一輸入端子之間之一電路徑上且經組態以在該正常電力模式中斷開(open)該電路徑且在該備用電力模式中閉合(close)該電路徑以自該第一輸入端子直接供應(supply)電流至該第一複數個LED。
  2. 如請求項1之系統，其中該控制器係進一步組態以在該第三輸入端子之一電壓位準在或低於一閾值之一條件下，停用該第一電流源，及在該第三輸入端子之該電壓位準高於該閾值之條件下，操作該第一電流源。
  3. 如請求項1之系統，其中該開關係進一步組態以在該第二輸入端子之 一電壓位準高於一閾值之一條件下，斷開該電路徑，及在該第二輸入端子之該電壓位準在或低於該閾值之一條件下，閉合該電路徑。
  4. 如請求項1之系統，其中該電路徑包含電耦合至該第一輸入端子之一第一電力線，及該系統進一步包含電耦合至該第二輸入端子之一第二電力線。
  5. 如請求項4之系統，其中該開關包含：一第一接觸端子，其電耦合於該第一電流源與該第一複數個LED之間，一第二接觸端子，其電耦合至該第一電力線；及一控制端子，其電耦合至該第二電力線。
  6. 如請求項1之系統，其進一步包含電耦合至一第二電流源之第二複數個LED，該第二電流源經組態以提供一第二PWM信號至該第二複數個LED。
  7. 如請求項4之系統，其中當供電時，該第一複數個LED經組態以發射具有一第一相關溫度(CCT)之光，且當供電時，該第二複數個LED經組態以發射具有不同於該第一CCT之一第二CCT之光。
  8. 如請求項7之系統，其中該第二電流源係電耦合至該第二電力線且不電耦合至該開關。
  9. 一種用於操作一發光二極體(LED)照明系統之方法，該方法包含：提供直流電(DC)電力至一第一電流源以提供一脈寬調變(PWM)驅動信號至第一複數個LED；及在該DC電力之一電壓位準下降至或低於一閾值之一條件下：關掉該第一電流源，及啟用(activating)一路徑以自一電力備用器件提供一備用DC電流至該第一複數個LED，其藉由失效(deactivating)一第一開關以斷開用以供應該DC電力至該第一電流源之一連接(connection)，且啟用一第二開關以閉合該電力備用器件外之一連接，用以供應該備用DC電流至該第一複數個LED。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含：提供該DC電力至一第二電流源以提供另一PWM驅動信號至第二複數個LED；及在該第一DC電力之一電壓位準下降至或低於該閾值之一條件下，不提供該備用DC電流至該第二複數個LED。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包含：自一調光器致動器接收一電壓；基於自該調光器致動器接收之該電壓而供應一調光參考電壓至一控制器；該控制器控制該第一電流源及該第二電流源以基於該調光參考電壓而 在各別亮度位準操作。
  12. 如請求項9之方法，其進一步包含：啟用該路徑以自該電力備用器件提供該備用DC電流至該第一複數個LED，其藉由進一步調整在該電力備用器件中之一第三開關，以斷開用以供應該DC電力至該第一電流源之一連接且閉合用以供應該備用DC電流至該第一複數個LED之一連接。
  13. 一種發光二極體(LED)照明系統，其包含：一第一輸入端子，其電耦合至一第一電力線且經組態以與一備用電力源電耦合；一第二輸入端子，其經組態以與一外部直流電(DC)電源供應器電耦合；第一複數個LED；第二複數個LED；一第一電流源，其電耦合至該第一複數個LED；及一開關，其電耦合並聯(in parallel with)該第一複數個LED之一陽極端(anode end)及該第一電力線且在第二輸入端子處之一電壓下降低於一閾值之一條件下，經組態以電耦合該第一複數個LED之該陽極端至該第一輸入端子。
  14. 如請求項13之系統，其中該開關包含電耦合於該第一電流源與該第一複數個LED之間之第一接觸端子及電耦合至該第一電力線之一第二接觸 端子，該開關在該第一輸入端子之該電壓位準下降至或低於該閾值之一條件下，經組態以電耦合該第一複數個LED至該第一電力線。
  15. 如請求項14之系統，其中該開關進一步包含一控制端子，及該系統進一步包含電耦合於該第二輸入端子與該控制端子之間且電耦合至該第一電流源之一第二電力線。
  16. 如請求項15之系統，其中在該第二電力線之一電壓位準下降低於在該控制端子處之一閾值電壓之一條件下，該開關經組態以電耦合該第一複數個LED至該第一電力線。
  17. 如請求項16之系統，其中在該第二電力線之該電壓位準下降低於在該控制端子處之該閾值電壓之該條件下，該開關係進一步組態以自該第一電力線解耦(decouple)該第一複數個LED。
  18. 如請求項15之系統，其進一步包含電耦合至一第三電力線且經組態以與該備用電力源電耦合之一第三輸入端子，該第三電力線係電耦合至該第二電力線。
  19. 如請求項18之系統，其進一步包含：一第四輸入端子及一第五輸入端子，其經組態以與一外部調光器致動器電耦合；一調光器介面，其電耦合至該第四輸入端子及該第五輸入端子；及 一控制器，其電耦合於該調光器介面與該第一電流源之間。
  20. 如請求項19之系統，其進一步包含電耦合以提供一第二PWM信號至該第二複數個LED之一第二電流源，該第二電流源係電耦合至該第三電力線且不電耦合至該開關之該第一接觸端子及該第二接觸端子之一者。
  21. 如請求項13之系統，其進一步包含於該第一電流源與該第一複數個LED之間之一二極體。
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