TWM499727U - 照明系統 - Google Patents

Description

照明系統

本創作是關於一種感應式照明系統之切換控制方法。

在現今環保意識高漲時代，能源之開發及消耗已被更加重視。針對能源消耗方面，又以節約用電是主要考量，蓋傳統電能生產過程會消耗大量環境資源，而電能之使用，則會造成環境負擔。此外，各國政府為增進社會公益，多採取調漲電價措施，以增加國家財政，亦間接促使用電人自主性管理用電量，達到環保節能之效果。故用電量如可有效控制，使電能之消耗達到最大效率，避免不必要浪費，除可使產業經濟效益增加，對商家之成本管理亦具有相當幫助。

為延長人類活動時間及增加工作環境，照明設備為日常中不可獲缺之物，目前常用照明以燈泡或燈管為主要光源，惟該些裝置即使經多次改良仍有其缺點，其中燈泡以鎢絲發光，光電轉換效率低，多數能量更消耗在熱能，故耗電量高，反應慢或容易損壞，而燈管中為使電子相互撞擊產生光，需要填充汞氣體，惟汞對環境所造成汙染係無可避免，不適於環保應用。取代傳統燈泡或燈管之主流技術，以發光二極體(Light-Emitting Diode：LED)呼聲最高，其利用電子在半導體材料能階中移動產生光的特性，具有耗電量低且效率高，又不似傳統燈泡以燈絲發光，因此使用壽命 長且不易損壞，或填充汞氣體對環境造成重大汙染，廣泛使用發光二極體取代傳統燈具係指日可待。

照明裝置固然提升人類生活時間，惟能源之消耗也相對提高，為避免不必要浪費，一般照明裝置係利用自動化設計，當區域內無人時，燈具呈現關閉狀態，當有人靠近時，始將燈源開啟，如此則毋庸將照明裝置維持開啟狀態，消耗太多電源。上述自動化技術，大多以紅外線感應器(passive infrared sensor,PIR)完成，在有人接近或經過時，可以感測人體產生紅外線，進而產生一訊號予後端裝置。

習知技術中，提供一種燈具，設置一發光燈條，發光燈條包括複數個發光二極體，此燈具包括：一驅動模組、一殼體、一燈罩及燈座。驅動模組包括一驅動單元及一規格辨識單元，驅動單元對應規格辨識單元獲得的一規格資料提供特定電子特性的電子環境予發光燈條，使得發光燈條發光。發光燈條是設置於殼體及燈罩之間，並經由燈座電性連接驅動模組，其中，前述規格資料係由規格辨識單元自發光燈條所獲得。藉由設置於燈具中的規格辨識單元，取得儲存於發光燈條的規格儲存單元中的一規格資料，以辨識出發光燈條及/或其內的發光元件的電子特性，從而提供符合發光燈條所用的電子特性的電子環境，使得發光燈條發光。惟此種方法倚靠規格辨識單元辨識不同規格之燈具，需另外設置規格儲存單元，造成額外的耗電量或燈具空間。

另一習知技術係一種發光二極體控制電路，適用於控制一發光二極體燈管，該發光二極體燈管包含複數發光二極體燈串，其中該發光二極體燈管較佳的最大輸入電壓不超過70伏特且發光二極體 燈串的燈串數目較佳限制於4串以內。該發光二極體控制電路包含複數二極體、一保護電路、複數定電流電路及一切換開關。每一二極體的正極連接單一發光二極體燈串的輸出端。保護電路連接於每一二極體的負極，當該發光二極體燈管的輸入端電壓高於一臨界值或是該發光二極體燈管中有發光二極體出現短路時，該保護電路輸出一切換信號。每一定電流電路連接單一發光二極體燈串的輸出端，並依據一開關控制信號控制該定電流電路是否工作以進而控制該發光二極體燈管是否工作，且依據一調光控制信號控制該發光二極體燈管的亮度。切換開關在未接收到該切換信號時不影響該開關控制信號，並在接收到該切換信號時通過該開關控制信號控制該發光二極體燈管不工作。上述方法利用定電流電路，使每個發光二極體燈串都可以工作，並控制亮度，惟該方法為避免電壓過大損毀，其限制燈串最大電壓為不超過70伏特，如此一來，若使用者需要更多的燈串，使用超過70伏特，此方法即不可行。

前述技術，對於發光二極體燈具之驅動，並無法確定燈具之工作電壓，導致每次感應器產生有人接近的訊號後，電源需從0伏特提升至燈具之工作電壓，又當人離開後，電源又需從燈具之工作電壓降至0伏特，如此燈具在工作與非工作切換之電壓範圍過大，導致切換時間過長。因此，有必要將感應器產生工作訊號時，縮短燈具切換之時間。

本創作之主要目的在於提供一種照明系統，在感應訊號產生時，可迅速切換燈具工作狀態。

本創作之次要目的在於提供一種照明系統，可以自動偵測發光二極體之燈具之工作電壓。

本創作之次要目的在於提供一種照明系統，偵測發光二極體之燈具之工作電壓，當訊號產生必須工作時，使供給燈具之電壓略大於過工作電壓，當非工作狀態時，使供給燈具之電壓略小於工作電壓。

為達到上述所指稱之各目的與功效，本創作係揭露一種照明系統，具有一感應電路、一控制器及至少一燈具，為了增加燈具切換工作狀態之速度，本創作之控制器可以偵測該些該些燈具之總電流，找出燈具之工作電壓。該控制器更包含一偵測單元，用以偵測該些燈具之工作電流，控制器可提供一電壓，該電壓係逐漸地增幅，並自動偵測該些燈具每次電壓增幅後之總電流，利用每次增幅電壓與每次偵測之總電流計算目前該些燈具之發光二極體全部導通之工作電壓，確定該工作電壓後，該控制器即停止對驅動電壓增幅，使後端發光二極體不致應驅動電壓過大而損毀，此外，當需要該些燈具在非工作狀態時，控制器將供給燈具之電壓降至略低於工作電壓，使該些發光二極體全部非導通。

本創作在一實施例中，該照明系統包含：一感應電路，產生一訊號，一控制器，耦接感應電路，以及至少一燈具。

本創作在另一較佳實施例中，該控制器包含一控制單元，具有輸入端及輸出端，輸入端耦接感應電路，輸出端調整電壓供給複數個發光二極體；一偵測單元，偵測該些發光二極體之一總電流。

本創作在另一較佳實施例中，該發光二極體控制器之控制單元， 更包含一運算電路，計算該工作電壓與總電流之斜率。

本創作在另一較佳實施例中，該發光二極體控制器之控制單元，更包含一驅動電路，可逐漸地增幅該電壓。

100‧‧‧感應電路

200‧‧‧控制器

201‧‧‧控制單元

2011‧‧‧運算電路

2012‧‧‧驅動電路

202‧‧‧偵測單元

300‧‧‧燈具

第一圖：其係為本創作一較佳實施例之照明系統示意圖；第二圖：其係為本創作控制器之較佳實施例示意圖；第三圖：其係為發光二極體之特性曲線；第四圖：其係為本創作之控制器工作流程圖；第五圖：其係為本創作另一較佳實施例之控制器示意圖；第六圖：其係為本創作運算電路之計算斜率示意圖。

為使 貴審查委員對本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：參照第一圖，其係為本創作一較佳實施例之照明系統示意圖；如圖所示，本創作之照明系統其係包含：一感應電路100、一控制器200、以及至少一個燈具300。控制器200耦接感應電路100，燈具300耦接控制器200。感應電路100係產生一工作訊號予控制器200，該控制器200依據工作訊號，切換燈具300之工作狀態。其中感應電路100係PIR控制，燈具300係以複數個發光二極體組裝，且燈具300型式可以係燈泡型或燈管型。此外，控制器200可偵測燈具300之總電流，依據總電流決定燈具300之工作電壓，並調整供給燈具300之電壓，使該電壓切換在略高或略低於工作電壓。

請參照第二圖，其係為本創作控制器之較佳實施例示意圖；如圖所示，本創作之控制器200，其係控制單元201，控制單元201具有，一輸入端Vi耦接電源，及輸出端Vo輸出一工作電壓供給至少一個燈具300，以及一偵測單元202偵測該燈具之一總電流，並將該總電流數據予控制單元201，控制單元201依據總電流調整工作電壓。此外，控制單元201利用偵測單元202偵測之總電流取得該些發光二極體全部導通之工作電壓。藉由上述技術，透過本創作之控制器200，即使輸出端發光二極體串聯或並聯數量未知時，該控制器200仍可取得燈具內部全部發光二極體導通之工作電壓，如此一來，當燈具300在非工作狀態時，控制器200可將供給燈具300之電壓降至略低於工作電壓，當感應電路100感應並傳送工作訊號時，控制器200僅需略增微小電壓，即可使燈具300迅速切換至工作狀態，縮短了切換所需之時間。

此外，本創作之另一實施例，可以將供給燈具300之明亮度視其所需而調整。由於控制器200可準確偵測燈具300內部全部發光二極體之工作電壓，且燈具300導通之工作電壓必定小於額定電壓，故供給燈具300之電壓在平時可調整至略高於工作電壓即可，使燈具處於微亮狀態，當感應電路100產生工作訊號時，則供給燈具300之電壓可增加至額定電壓，使燈具300亮度滿載，則平常時候燈具300亮度可能僅有10%，或者視其所需調整，當感應電路產生工作訊號時，燈具300亮度轉為100%。舉例而言，在有些場合中，例如停車場，平時燈具300明亮度僅10%，當有人接近時，則燈具300明亮度為100%，兼顧安全及省電之目的。

為說明本創作之工作原理，請參閱第三圖，其係為發光二極體之 特性曲線；如圖所示，本創作發光二極體控制器之控制單元，依據習知單一發光二極體操作時，順向偏壓時，如曲線C₁所示，具有一切入電壓Vcut，供給電壓小於該切入電壓Vcut時，發光二極體係未導通狀態，工作電流非常微小，且趨近於0，但是當供給電壓大於切入電壓Vcut時，發光二極體係導通狀態，工作電流急速上升。同理可推，多數個相同發光二極體串聯，如曲線C₂所示，當串聯數越多時，切入電壓Vcut則會越大；多數個相同發光二極體並聯，當並聯數越多，工作電流增加速度會越快，如曲線C₃所示；若為相同發光二極體同時串聯及並聯時，則切入電壓Vcut增加，同時工作電流也一併增加。

請參照第四圖，其係為本創作一較佳實施例之控制器工作流程圖；如圖所示，依據前述發光二極體控制器200，其步驟說明如下，在步驟S10，控制單元201輸出端產生一電壓予至少一燈具；步驟S20，偵測單元202偵測該燈具之總電流；步驟S30，控制單元201增幅該電壓；步驟S40：偵測單元202偵測該燈具之總電流；步驟S50：控制單元201計算電壓與總電流之斜率；步驟S60：判斷該斜率是否為所欲之斜率，使得發光二極體皆導通；步驟S70：若該些發光二極體皆為全部導通，即產生一導通訊號，使控制單元201不再繼續對電壓增幅，若該些發光二極體非全部導通，即回到步驟S30。透過上述方法流程，可取得該些發光二極體完全導通之一工作電壓，並且利用控制器200將電壓維持在略高於工作電壓，使該些發光二極體不致因電壓過大而毀損。

請參照第五圖，其係為本創作另一較佳實施例之控制器示意圖；如圖所示，本創作之控制器200，其中該控制單元201更包含：運 算電路2011及驅動電路2012。運算電路2011具有兩輸入端，其中一端接收供應燈具300之電壓，另一端接收由偵測單元202得到之總電流訊號，該驅動電路2012具有一輸入端耦接電源，輸出端輸出供應燈具300之電壓，驅動電路2012逐漸地增幅供應給燈具之電壓，使電壓由初始值每次時間區間增加一微小伏特，該微小伏特值可視使用者所需調整，例如可調整範圍從10^-5mV到10^-1mV，當解析度需求越大時，則電壓每次增加幅度越小。運算電路2011之一輸入端接收供給發光二極體之電壓時，另一輸入端即可得到一總電流，當電壓每次增加一微小伏特，就得到另一總電流，此時，運算電路2011依據增幅前之電壓及總電流與增幅後之電壓與總電流，計算電壓與電流斜率，透過該斜率即可判斷目前所使用燈具所有發光二極體導通之工作電壓，當運算電路2011得到發光二極體D之工作電壓，即將一工作訊號傳送予驅動電路2012，驅動電路2012接收工作訊號時，即停止繼續增幅，使供給之電壓不再繼續增加，此時電壓等於工作電壓。藉由上述裝置及方法，電源供應器透過本創作之發光二極體之控制器200，當輸出端耦接相同發光二極體數量未知時，可得到目前需要工作電壓。

請參照第六圖，其係為本創作運算電路之計算斜率示意圖；如圖所示，該圖係局部放大發光二極體特性曲線C，其中驅動電路每次供給之電壓為Vn、Vn1、Vn2及Vn3，電壓Vn及Vn1小於Vcut，電壓Vn2及Vn3大於Vcut。當電壓為Vn時具有一總電流In，當電壓增幅至Vn1時，具有另一總電流In1，此時，運算電路2011由電壓Vn及總電流In，與電壓Vn1及總電流In1，可得一斜率S1，計算公式為： 當電壓增幅至Vn2時，具有一總電流In2，此時，運算電路2011由電壓Vn1及總電流In1，與電壓Vn2極總電流In2，可得一斜率S2，計算公式為： 以此類推當電壓Vn3時，運算電路2011亦可得一總電流In3以及一斜率S3。由此可得，當電壓逐漸增幅時，發光二極體上電壓及電流斜率會越大，當電壓等於Vn或Vn1時，發光二極體可能尚未完全導通，在電壓Vn1所得到斜率S1非常小；當電壓為Vn2或Vn3時，所有發光二極體可能全部導通狀態，在電壓Vn2及Vn3所得到斜率S2及S3非常大。注意的是，此處尚未完全導通及可能全部導通之意思，係指雖為規格相同之發光二極體，切入電壓仍有現實上些微差距，例如10^-5mV甚至更小，當電壓過於接近每顆發光二極體的切入電壓，使得並非所有發光二極體未導通或已經導通。此部分之解決方法可藉由電壓增幅之解析度解決，其中解析度之調整已如前述。此外，經由該斜率決定工作電壓，並將工作訊號傳送予驅動電路2012，該斜率大小可視使用者所需調整，例如使用者只想使該些發光二極體工作，而不需以給予滿載額定電壓，則設定斜率值越小，但使其所有發光二極體工作，反之則設定斜率值越大，但不使所有發光二極體損毀。

本創作之照明系統，係包含一感應電路、一控制器、至少一個燈具，感應電路係當有人靠近時，可產生一工作訊號。控制器耦接 感應電路，接收感應電路之工作訊號，燈具耦接控制器，該控制器可偵測燈具之總電流，依據該總電流，偵測燈具之工作電壓。當無人接近照明系統時，控制器將供給燈具之電壓維持在略低於工作電壓，使燈具之發光二極體處於未導通狀態，當感應電路偵測到有人靠近時，控制器供給燈具之電壓略增一微小伏特，該電壓超過燈具之工作電壓，使燈具之發光二極體處於導通狀態，如此可縮短該燈具切換所需時間。

100‧‧‧感應電路

200‧‧‧控制器

300‧‧‧燈具

Claims (9)

1. 一種照明系統，其包含：一感應電路，產生一工作訊號；一控制器，耦接該感應電路；以及至少一燈具，耦接該控制器；其中該控制器依據該工作訊號，切換該燈具之工作狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該燈具為複數個發光二極體組成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之照明系統，其中該控制器更包含：一控制單元，控制供給該燈具之電壓；以及一偵測單元，偵測該燈具之一總電流，將該總電流回傳予該控制單元，該控制單元依據總電流調整工作電壓。
4. 如申請專利範圍第3項所述之照明系統，其中該控制單元更包含一運算電路，計算電壓與該總電流之斜率。
5. 如申請專利範圍第3項所述之照明系統，其中該控制單元更包含一驅動電路，增幅工作電壓。
6. 如申請專利範圍第2項所述之照明系統，其中該些發光二極體為串聯。
7. 如申請專利範圍第2項所述之照明系統，其中該些發光二極體為並聯。
8. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該燈具為燈泡型或燈管型。
9. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該感應電路係PIR控制。