調光電路及應用其的發光裝置製造方法

2023-05-29 22:20:11

調光電路及應用其的發光裝置製造方法
【專利摘要】一種調光電路及應用其的發光裝置。調光電路包括界面觸發單元、平均工作周期計算單元、控制電壓計算單元以及比較單元。界面觸發單元接收外部脈寬調製信號各個周期的脈衝寬度的導通時間。平均工作周期計算單元耦接界面觸發單元，並計算界面觸發單元所輸出的導通時間佔周期的比例。控制電壓計算單元耦接平均工作周期計算單元，並依據平均工作周期計算單元所計算出的比例，計算所需電壓。比較單元耦接控制電壓計算單元，並根據控制電壓計算單元所計算出的所需電壓，計算與反饋電壓的差值電壓，並傳送所需電壓及差值電壓給驅動電路。
【專利說明】調光電路及應用其的發光裝置
【技術領域】
[0001]本發明關於一種調光電路及應用其的發光裝置，特別是指一種用於調整發光二極體的調光電路及應用其的發光裝置。
【背景技術】
[0002]傳統的調光方法是於電路中串接一可變電阻，用以控制流經電路的負載電流，但此電阻會消耗電路中的能量，使得發光效率不佳。
[0003]脈寬調製(Pulse Width Modulation, PWM)由於具有噪聲效應較低與耗能較低的優點，故可用於調整照明設備的光線。脈寬調製是採用不連續電流的方式調光，當輸出不是100%時，在脈寬調製每個輸出周期前會有部分的電流為零，呈現暗態。通過調整暗態與亮態的比例達成所需的調光效果。一般脈寬調製的信號頻率大於IkHz以上，高於人眼可視範圍，因此使用者不會感覺到閃爍。
[0004]但是，若需要攝影時，如果攝影器材的掃描頻率小於調光用脈寬調製信號的工作頻率，則會發生閃頻(Flicker),影像出現格紋狀現象,使攝像質量失真。
[0005]此外，當脈寬調製設定為低導通時，也可能因為電流不足，使得光源出現閃爍現象。

【發明內容】

[0006]本發明關於一種調光電路及應用其的發光裝置，可改善閃頻以及低導通時閃爍的問題。
[0007]根據本發明的一實施例，提供一種調光電路，包括界面觸發單元、平均工作周期計算單元、控制電壓計算單元以及比較單元。界面觸發單元接收脈寬調製信號各個周期的脈衝寬度的導通時間。平均工作周期計算單元耦接界面觸發單元，並計算界面觸發單元所輸出的導通時間佔周期的比例。控制電壓計算單元耦接平均工作周期計算單元，並依據平均工作周期計算單元所計算出的比例，計算所需電壓。比較單元耦接控制電壓計算單元，並根據控制電壓計算單元所計算出的所需電壓，計算與反饋電壓的差值電壓，並傳送所需電壓及差值電壓給驅動電路。
[0008]根據本發明的一實施例，提供一種發光裝置，包括發光二極體、驅動電路以及調光電路。驅動電路控制發光二極體發光。調光電路包括界面觸發單元、平均工作周期計算單元、控制電壓計算單元以及比較單元。界面觸發單元接收第一脈寬調製信號各個周期的脈衝寬度的導通時間。平均工作周期計算單元耦接界面觸發單元，並計算界面觸發單元所輸出的導通時間佔周期的比例。控制電壓計算單元耦接平均工作周期計算單元，並依據平均工作周期計算單元所計算出的比例，計算所需電壓。比較單元耦接控制電壓計算單元，並根據控制電壓計算單元所計算出的所需電壓，計算與反饋電壓的差值電壓，並傳送所需電壓及差值電壓給驅動電路。其中，驅動電路依據差值電壓補償輸出至發光二極體的控制電壓。控制電壓是依據第二脈寬調製信號而產生，第二脈寬調製信號的頻率大於第一脈寬調製信號的頻率。
[0009]為了對本發明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1繪示依據本發明一實施例的調光電路的功能方塊圖。
[0011]圖2A繪示一具有正向波形的脈寬調製信號的電壓與時間關係圖。
[0012]圖2B繪示圖2A的脈寬調製信號通過本發明的界面觸發單元後的示意圖。
[0013][主要元件標號說明]
[0014]10:發光裝置100:調光電路
[0015]110:界面觸發單元120:平均工作周期計算單元
[0016]130:控制電壓計算單元140:比較單元
[0017]150:反饋單元200:發光二極體
[0018]300:驅動電路310:整流器
[0019]320:功率級330:低通濾波器
[0020]Nn, Nn+1:負緣Pn，Pn+1:正緣
[0021]r:觸發信號S:第一脈寬調製信號
[0022]1?:導通時間Tpwm:周期
[0023]U:外接電壓V1:所需電壓
[0024]V2:反饋電壓Vc:控制電壓
[0025]Vd:差值電壓
【具體實施方式】
[0026]圖1繪示依據本發明一實施例的調光電路的功能方塊圖。調光電路100包括界面觸發單元110、平均工作周期計算單元120、控制電壓計算單元130以及比較單元140。
[0027]界面觸發單元110用以接收外部的第一脈寬調製(PWM)信號S，並將其脈衝寬度的正緣與負緣轉換成觸發信號，以便進行運算。舉例來說，請參照圖2A，其繪示一具有正向波形的脈寬調製信號的電壓與時間關係圖。電壓值上升之處稱為正緣，而電壓值下降之處稱為負緣，一個脈衝具有一個正緣與一個負緣。圖2A所示的PWM信號包括二個正緣Pn，Pn+1與二個負緣Nn，Nn+1，其通過界面觸發單元後，將會轉換成如圖2B所示的觸發信號r，記錄正緣與負緣的所在位置。
[0028]在本實施例中，由於提供的為正向波形的脈寬調製信號(圖2A)，因此兩個鄰近正緣Pn，Pn+1所間隔的時間即為脈寬調製信號的周期(period) Tpwm,而正緣Pn到下一個負緣Nn所間隔的時間則為此周期的脈衝寬度的導通時間(on-time)Tw。當提供的脈寬調製信號為反向波形時(未繪示)，則以鄰近兩個負緣的間隔時間為周期，從負緣到下一個正緣的間隔時間為導通時間。
[0029]平均工作周期計算單元120耦接界面觸發單元，用以計算第一脈寬調製信號S的工作周期(Duty cycle)，也就是導通時間佔周期的比例。工作周期的計算公式為:[0030]D=TON/TPWM
[0031]其中D表不工作周期,Tw表不導通時間，而Tpwm表不周期。舉例來說,如果一脈寬調製信號的周期為I秒，而導通時間佔0.2秒，則工作周期為20%。若脈寬調製信號的周期與導通時間為定值，則各個脈衝的工作周期與整個脈寬調製信號的工作周期相等。若脈寬調製信號各脈衝的周期與導通時間會變動，則平均工作周期計算單元120計算各個脈衝的工作周期，求出此些工作周期的一平均值。
[0032]控制電壓計算單元130耦接平均工作周期計算單元120，根據平均工作周期計算單元120輸出的平均工作周期，計算當輸出電流為直流時的所需電壓 '。舉例來說，若第一脈寬調製信號S的電壓為5伏特，且平均工作周期為20%時，所需電壓即為5Χ 20%=1伏特。
[0033]比較單元140耦接控制電壓計算單元130，用以將所需電壓V1傳送給光源的驅動電路，例如是圖1的驅動電路300，以便進行調光。
[0034]在一實施例中，調光電路100還可包括反饋單元150，用以補償電路中損失的能量。反饋單元150耦接於比較單元140與光源的驅動電路300之間，用以將驅動電路輸出給光源的輸出電流轉換成反饋電壓V2，再將此反饋電壓V2輸出給比較單元140。本實施例中，比較單元140接受反饋電壓V2之後，計算此反饋電壓V2與所需電壓V1的差值電壓VD，同時傳送所需電壓V1及差值電壓Vd給驅動電路300。
[0035]綜合來說，調光電路100可接受頻率從Hz -kHz等不同數量級的脈寬調製調光信號，並將其轉換為特定的所需電壓V1，進而改變輸出電流為直流的連續電流。維持脈寬調製信號低損耗的優點，還能改善閃頻與低導通時的光源閃爍問題。
[0036]在一實施例中，調光電路100可用於照明領域。例如請參照圖1，一發光裝置10包括上述調光電路100、發光二極體200以及驅動電路300。驅動電路300耦接調光電路100與發光二極體200，以接收調光電路100發出的調光信號(差值電壓VD、所需電壓V1)而產生控制電壓\驅動發光二極體200。
[0037]本例中，驅動電路300還可包括整流器310、功率級(power stage) 320與低通濾波器(low-pass filter)330。
[0038]整流器310耦接於外接電壓U。當外接電壓U為交流電時，整流器可將其轉換為直流電。
[0039]功率級320耦接於整流器310與調光電路100的比較單元140之間，用以根據比較單元140輸出的所需電壓V1與差值電壓VD，將外接電壓U轉換成控制電壓V。。一實施例中，控制電壓V。還可依據驅動電路300的第二脈寬調製信號(未繪示)產生。此第二脈寬調製信號較佳但非限定地為一高頻信號，其頻率大於第一脈寬調製信號的頻率。也就是說，不論外部輸入的第一脈寬調製信號頻率為何，輸出至功率級320的脈寬調製信號皆為高頻率。一例中，第二脈寬調製序號的頻率大於20kHz,而第一脈寬調製信號的頻率小於5kHz。
[0040]低通濾波器330能夠容許低頻信號通過，但減弱頻率高於截止頻率的信號通過，用以使控制電壓的波形趨近於直流。
[0041]綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視所附的權利要求範圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種發光二極體調光電路，包括: 一界面觸發單元，接收一脈寬調製信號的多個周期的各一脈衝寬度的一導通時間；一平均工作周期計算單元，耦接該界面觸發單元，用以計算該界面觸發單元所輸出的該些導通時間佔該些周期的一比例； 一控制電壓計算單元，耦接該平均工作周期計算單元，並依據該平均工作周期計算單元所計算出的該比例，計算一所需電壓；以及 一比較單元，耦接該控制電壓計算單元，並根據該控制電壓計算單元所計算出的該所需電壓，計算其與一反饋電壓的一差值電壓，並傳送該所需電壓及該差值電壓給一發光二極體驅動電路。
2.根據權利要求1所述的發光二極體調光電路，還包括: 一反饋單元，耦接於該發光二極體驅動電路與該比較單元之間，用以將該發光二極體驅動電路輸出給一發光二極體的一輸出電流轉換成該反饋電壓，並輸出該反饋電壓給該比較單元。
3.根據權利要求1所述的發光二極體調光電路，其中該界面觸發單元將該脈寬調製信號的各該脈衝寬度的正緣與負緣轉換成多個觸發信號，並由該多個觸發信號計算出該些導通時間。
4.一種無閃頻 的發光裝置，包括: 一發光二極體； 一驅動電路，控制該發光二極體發光； 一調光電路，包括: 一界面觸發單元，取得一第一脈寬調製信號的多個周期的各一脈衝寬度的一導通時間； 一平均工作周期計算單元，耦接該界面觸發單元，並計算該界面觸發單元所輸出的該些導通時間佔該些周期的一比例； 一控制電壓計算單元，耦接該平均工作周期計算單元，並依據該平均工作周期計算單元所輸出的該比例，計算一所需電壓；及 一比較單元，耦接該控制電壓輸出單元，並根據該控制電壓計算單元所計算出的該所需電壓，計算該所需電壓與該發光二極體的一反饋電壓的一差值電壓，並傳送該所需電壓及該差值電壓給該驅動電路； 其中該驅動電路依據該差值電壓補償輸出至該發光二極體的一控制電壓，其中該控制電壓依據一第二脈寬調製信號而產生，該第二脈寬調製信號的一頻率大於該第一脈寬調製信號的一頻率。
5.根據權利要求4所述的無閃頻的發光裝置，其中該調光電路還包括: 一反饋單元，耦接於該驅動電路與該比較單元之間，用以將該驅動電路輸出給該發光二極體的一輸出電流轉換成該反饋電壓，並輸出該反饋電壓給該比較單元。
6.根據權利要求4所述的無閃頻的發光裝置，其中該界面觸發單元將該第一脈寬調製信號的各該脈衝寬度的正緣與負緣轉換成多個觸發信號，並由該多個觸發信號計算出該些導通時間。
7.根據權利要求4所述的無閃頻的發光裝置，其中該驅動電路的該第二脈寬調製信號的該頻率大於20kHz，該第一脈寬調製信號的該頻率小於5kHz。
8.根據權利要求4所述的無閃頻的發光裝置，其中該驅動電路包括一整流器，將該外接電壓由交流電轉換為直流電。
9.根據權利要求8所述的無閃頻的發光裝置，其中該驅動電路還包括一功率級，該功率級根據該比較單元輸出的該所需電壓及該差值電壓，將一外接電壓轉換成該發光二極體的該控制電壓。
10.根據權利要求8所述的無閃頻的發光裝置，其中該驅動電路還包括一低通濾波器，使該控制電壓的波形趨近於直流。
【文檔編號】F21S2/00GK103917009SQ201310055524
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年2月21日 優先權日:2013年1月7日
【發明者】陳俊光, 陳柏燊, 林鳳玲, 陳慧瑛 申請人:隆達電子股份有限公司