调光模块以及固态光源装置的制作方法

本发明是关于一种调光模块以及固态光源装置。具体来说，本发明是关于一种可调整色温的调光模块以及固态光源装置。

背景技术：

近年来，由于发光二极管具有高效率、节省能源等优点，在许多应用上取代了传统照明光源，也成为重要的研究主题。

然而，若要对现有采用发光二极管的固态光源装置进行亮度和色温调光，必须分别使用两组以上的相位截断调光器控制亮度和色温。此外，使用传统的相位截断调光器做为发光二极管的调光控制亦有控制不稳定、输出光源闪烁等问题。因此，如何简化固态光源装置的亮度与色温调整方式，并提高调光控制的稳定度，是该领域内重要的研究议题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的一方面为一种调光模块。调光模块包含整流电路、相位控制电路、处理电路以及第一驱动电路。整流电路用以将输入交流电压转换为整流电压信号。相位控制电路用以接收整流电压信号以及调光命令，并相应地输出控制电压信号，相位控制电路根据调光命令控制控制电压信号的相位延迟角度。处理电路用以接收控制电压信号，并根据相位延迟角度调节第一驱动电压信号。第一驱动电路用以接收第一驱动电压信号以驱动第一发光模块。

在本发明的部分实施例中，当调光命令为色温控制命令时，相位延迟角度具有第一角度，当调光命令为亮度控制命令时，相位延迟角度具有相异于第一角度的第二角度。

在本发明的部分实施例中，处理电路更用以根据相位延迟角度调节第二驱动电压信号，调光模块还包含第二驱动电路，用以接收第二驱动电压信号以驱动第二发光模块，其中第一发光模块具有第一色温，第二发光模块具有相异于第一色温的第二色温。

在本发明的部分实施例中，第一驱动电压信号以及第二驱动电压信号分别为脉冲宽度调变信号，处理电路根据相位延迟角度的角度分别调节第一驱动电压信号以及第二驱动电压信号的占空比，以控制流经第一发光模块与第二发光模块的电流。

在本发明的部分实施例中，第一驱动电路包含第一开关，第一开关的控制端接收第一驱动电压信号以选择性地导通与关断，以控制流经该第一发光模块的电流。

在本发明的部分实施例中，相位控制电路更输出控制电压信号至第一驱动电路，以对第一发光模块供电。

本发明的另一方面为一种固态光源装置。固态光源装置包含第一发光模块、第二发光模块、第一驱动电路、第二驱动电路、相位控制电路以及处理电路。第一发光模块具有第一色温。第二发光模块具有相异于第一色温的第二色温。第一驱动电路用以接收第一驱动电压信号以驱动第一发光模块。第二驱动电路用以接收第二驱动电压信号以驱动第二发光模块。相位控制电路用以输出控制电压信号，其中当相位控制电路接收到调光命令时，相位控制电路根据调光命令控制控制电压信号的相位延迟角度。处理电路电性连接于相位控制电路、第一驱动电路以及第二驱动电路，用以接收控制电压信号，并根据相位延迟角度调节第一驱动电压信号以及第二驱动电压信号。

在本发明的部分实施例中，当相位延迟角度具有第一角度时，处理电路分别调节第一驱动电压信号以及第二驱动电压信号以控制固态光源装置的亮度，当相位延迟角度具有第二角度时，处理电路分别调节第一驱动电压信号以及第二驱动电压信号以控制固态光源装置的色温。

在本发明的部分实施例中，相位控制电路更电性连接于第一驱动电路以及第二驱动电路，用以分别输出控制电压信号至第一驱动电路以及第二驱动电路，以对第一发光模块以及第二发光模块供电。

在本发明的部分实施例中，固态光源装置还包含整流电路。整流电路用以将输入交流电压转换为整流电压信号。相位控制电路电性连接于整流电路，并接收整流电压信号以输出控制电压信号。

本发明透过应用上述实施例，透过相位控制电路调整输出至处理电路的控制电压信号的缺相波形，使得处理电路可根据缺相波形输出相应的驱动电压信号至驱动电路中以驱动发光模块。如此一来，可以透过一组延迟触发器实现调光与调色等多种不同的调光命令，对固态光源装置进行调光。因此，可降低调光模块与固态光源装置的制造成本或缩小装置体积，提升调光的便利性。

附图说明

图1为根据本发明部分实施例所绘示的固态光源装置的示意图；

图2为根据本发明部分实施例所绘示的固态光源装置的电路示意图；

图3为根据本发明部分实施例所绘示的整流电压信号的波形示意图；

图4a以及图4b为根据本发明部分实施例所绘示的控制电压信号的波形示意图；

图5a以及图5b为根据本发明部分实施例所绘示的驱动电压信号与驱动电流的波形示意图；

图6为根据本发明部分实施例所绘示的调光方法的流程图。

具体实施方式

下文是举实施例配合所附附图作详细说明，以更好地理解本发明的态样，但所提供的实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，附图仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。

在全篇说明书与权利要求书所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。

此外，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。

于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。

请参考图1。图1为根据本发明部分实施例所绘示的固态光源装置100的示意图。如图1所示，固态光源装置100包含发光模块160、发光模块180，以及用以调整发光模块160、发光模块180发光亮度的调光模块120。在部分实施例中，包含相位控制电路122、处理电路124、驱动电路126以及驱动电路128。

在部分实施例中，交流电源900提供输入交流电压vac作为固态光源装置100的电力来源。相位控制电路122接收调光命令cmd1并相应的输出控制电压信号v2至处理电路124、驱动电路126以及驱动电路128。处理电路124根据控制电压信号v2分别输出驱动电压信号cs1、cs2至驱动电路126以及驱动电路128。驱动电路126以及驱动电路128接收到驱动电压信号cs1、cs2后，分别控制发光模块160以及发光模块180的电流i1、i2，以调整发光模块160以及发光模块180各自的亮度。

如此一来，当发光模块160以及发光模块180具有相异的色温时，固态光源装置100输出的亮度和色温便可由通过调整电流i1、i2的大小和比例关系进行相应控制。以下段落中将搭配附图，针对固态光源装置100的具体电路细节进行说明。

请参考图2。图2为根据本发明部分实施例所绘示的固态光源装置100的示意图。如图2所示，在部分实施例中固态光源装置100包含发光模块160、发光模块180，以及用以调整发光模块160、发光模块180发光亮度的调光模块。在部分实施例中，调光模块包含整流电路121、相位控制电路122、处理电路124、驱动电路126以及驱动电路128。

在结构上，整流电路121电性连接至一交流电源900。整流电路121自交流电源900接收输入交流电压vac，并对其进行整流，将输入交流电压vac转换为整流电压信号v1。举例来说，整流电路121可由包含多个二极管的桥式整流器实作。须注意的是，整流电路121可由多种不同的方式实现，本发明中的整流电路121并不以桥式整流器为限。

请参考图3。图3为根据本发明部分实施例所绘示的整流电压信号v1的波形示意图。如图3中所示，输入交流电压vac经整流电路121进行全波整流后，输出的整流电压信号v1在每一个周期皆为上半部的正弦波。

请参考图2，相位控制电路122电性连接于整流电路121，并用以自整流电路121接收整流电压信号v1。此外，相位控制电路122亦由外部接收调光命令cmd1。具体来说，在部分实施例中，调光命令cmd1可为遥控器输出的遥控信号。在其他部分实施例中，调光命令cmd1可为设置于墙壁上的墙控器输出的墙控信号。不论调光命令cmd1为遥控信号或是墙控信号，皆可由相应的信号接收单元接收，并传输至相位控制电路122以供固态光源装置100进行后续的调光。此外，在部分实施例中，调光命令cmd1可包含调整固态光源装置100输出光源的亮度的调光指示以及调整固态光源装置100输出光源的色温的调光指示，但本发明并不以此为限。举例来说，调光命令cmd1亦可包含开关定时、发光模式切换等等不同类型的调光指示。

相位控制电路122自外部接收到调光命令cmd1后，便可根据整流电压信号v1以及调光命令cmd1相应地输出控制电压信号v2。在部分实施例中，相位控制电路122是根据调光命令cmd1控制控制电压信号v2的相位延迟角度。

请参考图4a、图4b。图4a以及图4b为根据本发明部分实施例所绘示的控制电压信号v2的波形示意图。为便于说明，请一并参考图2中所绘示的整流电压信号v1以理解图4a、图4b中所绘示的控制电压信号v2的波形。如图4a和图4b中所示，控制电压信号v2的波形为将全波整流后所得的整流电压信号v1进行延迟触发而得。换言之，在图4a中，控制电压信号v2具有相位延迟角度d1。在相位延迟角度d1(如：约3～4毫秒)之内，控制电压信号v2为零。在相位延迟角度d1之外，控制电压信号v2具有与整流电压信号v1一致的电压波形。

相似地，在图4b中，控制电压信号v2具有相位延迟角度d2。在相位延迟角度d2(如：约1～2毫秒)之内，控制电压信号v2为零。在相位延迟角度d2之外，控制电压信号v2具有与整流电压信号v1一致的电压波形。相位延迟角度d1、d2的大小可由相位控制电路122根据不同的调光命令cmd1进行控制和调整。举例来说，在部分实施例中图4a中具有相位延迟角度d1的控制电压信号v2可对应至代表调整固态光源装置100输出光源的亮度的调光指示。另一方面，图4b中具有相位延迟角度d2的控制电压信号v2可对应至代表调整固态光源装置100输出光源的色温的调光指示。换言之，当调光命令cmd1为色温控制命令时，控制电压信号v2为延迟触发的缺相信号，具有相位延迟角度d1。相对地，当调光命令cmd1为亮度控制命令时，控制电压信号v2为延迟触发的缺相信号，具有与相位延迟角度d1相异的相位延迟角度d2。

具体来说，在部分实施例中，相位控制电路122可为相位截断调光器，其由交流硅控整流器(triodeforalternatingcurrent,triac)等切换元件实作。相位截断调光器透过延迟触发截断部分整流电压信号v1，相应地输出控制电压信号v2，但本发明并不以此为限。本领域具通常知识者亦可选择其他电子元件实现本发明各个实施例中的相位控制电路122。

请再次参考图2。如图2所示，处理电路124电性连接至相位控制电路122的一输出端，并用以接收控制电压信号v2。借此，处理电路124便可侦测控制电压信号v2的波形，并根据控制电压信号v2的相位延迟角度调节并输出驱动电压信号cs1以及驱动电压信号cs2。换言之，处理电路124可根据延迟触发的控制电压信号v2具有相位延迟角度d1或是相位延迟角度d2，判断调光命令cmd1为亮度控制命令或是色温控制命令，并据以输出相应的驱动电压信号cs1以及驱动电压信号cs2达成调光。

在部分实施例中，处理电路124输出的驱动电压信号cs1、cs2可为脉冲宽度调变(pulsewidthmodulation，pwm)信号或是模拟调光(analogdimming，adim)信号。在部分实施例中，模拟调光信号可为振幅为约1伏特至约10伏特的模拟调光信号。

值得注意的是，实作上处理电路124可以由微处理器(microcontrollerunit,mcu)实现，或者由数字信号处理器(digitalsignalprocessors,dsp)或是现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)等方式来实现。

在驱动电压信号cs1、cs2为脉冲宽度调变信号的实施例中，处理电路124可调节驱动电压信号cs1、cs2的占空比(dutycycle)，也就是在一周期当中驱动电压信号cs1、cs2处于高位准的时间所占的比值。另一方面，在驱动电压信号cs1、cs2为模拟调光信号的实施例中，处理电路124可调节驱动电压信号cs1、cs2的电压位准。

驱动电路126和128分别接收驱动电压信号cs1、cs2，并根据驱动电压信号cs1、cs2分别驱动固态光源装置100中的发光模块160与发光模块180。具体来说，如图2所示，在部分实施例中驱动电路126包含开关sw1以及多个彼此串联的驱动单元u1，其中多个驱动单元u1分别对应至发光模块160中的多个彼此串联的发光二极管d1。

如图所示，在部分实施例中，驱动电路126和128更电性连接于相位控制电路122。相位控制电路122用以输出控制电压信号v2至驱动电路126和驱动电路128，以分别对发光模块160、发光模块180供电，但本发明并不以此为限。驱动电路126和驱动电路128用以驱动发光模块160和发光模块180的电力来源亦可独立于控制电压信号v2。

在结构上，开关sw1的第一端电性连接至驱动单元u1，开关sw1的第二端电性连接至一接地端，开关sw1的控制端电性连接至处理电路124，并用以接收驱动电压信号cs1以驱动发光模块160。当驱动电压信号cs1处于第一准位(如：高准位)时，开关sw1导通使得电流i1流经发光模块160中的发光二极管。相对地，当驱动电压信号cs1处于第二准位(如：低准位)时，开关sw1关断使得流经发光模块160的电流为零。换言之，开关sw1根据驱动电压信号cs1以选择性地导通与关断，以控制流经发光模块160的电流i1。

如此一来，透过适当控制驱动电压信号cs1的占空比，便可控制电流i1的大小，进而控制发光模块160的亮度。

请参考图5a以及图5b。图5a、图5b为根据本发明部分实施例所绘示的驱动电压信号cs1与驱动电流i1的波形示意图。

如图5a所示，当驱动电压信号cs1的占空比较小时，驱动电压信号cs1处于高位准的时间较短，发光模块160导通的时间也较短，因此在周期内平均有较小的电流i1流经发光模块160。相对地，如图5b所示，当驱动电压信号cs1的占空比大时，驱动电压信号cs1处于高位准的时间较长，发光模块160导通的时间也较长，因此在周期内平均有较大的电流i1流经发光模块160。如此一来，处理电路124便可透过调节驱动电压信号cs1的占空比，调整流经发光模块160的电流i1，以达到调整发光模块160的照明亮度的效果。

与驱动电路126相似，驱动电路128包含开关sw2以及多个彼此串联的驱动单元u2，其中多个驱动单元u2分别对应至发光模块180中的多个彼此串联的发光二极管d2。

在结构上，开关sw2的第一端电性连接至驱动单元u2，开关sw2的第二端电性连接至接地端，开关sw2的控制端电性连接至处理电路124，并用以接收驱动电压信号cs2以驱动发光模块160。因此，透过适当控制驱动电压信号cs2的占空比或是电压位准，便可控制电流i2的大小，进而控制发光模块180的亮度。其具体操作方式与驱动电路126中的操作方式相似，故不再于此赘述。

值得注意的是，虽然在上述段落中驱动电压信号cs1、cs2为脉冲宽度调变信号，但在驱动电压信号cs1、cs2为模拟调光信号的实施例中，驱动电压信号cs1、cs2的不同电压位准亦可实现控制电流i1大小，并达到调整发光模块160的照明亮度的效果。因此，图中所绘示的驱动电路126、128仅为本发明可能的实施方式之一。在不同实施例中，驱动电路126、128中可包含相应于驱动电压信号cs1、cs2的信号类型(如：脉冲宽度调变信号、模拟调光信号等)的各种接收电路。如此一来，驱动电路126、128便可根据驱动电压信号cs1、cs2调整电流i1、i2的大小，以对固态光源装置100输出光源的亮度及色温进行调整。

具体来说，在部分实施例中，发光模块160与发光模块180可具有相异的色温。举例来说，发光模块160的色温可为暖光色温，如约3000k。发光模块180的色温可为冷光色温，如约6000k，但本发明并不以此为限。本领域具通常知识者可依实际需求分别选用不同的发光二极管对发光模块160与发光模块180进行设计，使其具有不同的发光色温。

如此一来，处理电路124便可根据控制电压信号v2判断调光命令cmd1的类型以及指令内容，并相应调整驱动电压信号cs1、cs2，以分别调整发光模块160与发光模块180各自的发光亮度。借此，除了可调整固态光源装置100输出的亮度之外，亦可透过调整发光模块160的亮度以及发光模块180的亮度两者间的比例关系调整色温。

举例来说，处理电路124可提高发光模块160(如：色温较低的暖色光源)的亮度并降低发光模块180(如：色温较高的冷色光源)，降低固态光源装置100输出光源的色温，使光源偏暖色光。相对的，处理电路124亦可降低发光模块160(如：色温较低的暖色光源)的亮度并提高发光模块180(如：色温较高的冷色光源)，提高固态光源装置100输出光源的色温，使光源偏冷色光。

值得注意的是，由于当处理电路124侦测到控制电压信号v2的相位延迟角度后，便可输出相应的驱动电压信号cs1以及驱动电压信号cs2，因此在部分实施例中，相位控制电路122可以仅输出一或数个周期的缺相信号(即：具有相位延迟角度d1、d2的控制电压信号v2)至处理电路124。接着，相位控制电路122可以输出经全波整流后具有完整波形的电压至驱动电路126、128以及发光模块160、180。如此一来，发光模块160、180所接收到的端电压便可维持稳定一致，不会因控制电压信号v2的相位延迟角度d1、d2而变动。借此，发光模块160、180输出的亮度可维持稳定，避免了透过控制电压信号v2进行调光时，电压变动导致光源闪烁的问题。

此外，在部分实施例中，固态光源装置100更可包含三组或是更多组驱动电路以及发光模块，并分别根据相应的驱动电压信号进行驱动，以进一步调整固态光源装置100输出的亮度、色温或是不同的发光模式。在部分实施例中，相位控制电路122亦可设置三组以上的相位延迟角度，以分别对应不同类型的调光命令如定时开关、发光模式等等。如此一来，处理电路124便可依据不同相位延迟角度判断调光命令并进行相应的处理与控制。因此，上述实施例仅为示例之用，固态光源装置100中实际的驱动电路、发光模块、发光模块内的发光二极管的数量、以及相位延迟角度设置不同角度的数量与角度的大小(即：延迟触发时间的长短)，皆可根据实际需求设计，本发明并不以此为限。

请参考图6。图6为根据本发明部分实施例所绘示的调光方法500的流程图。为方便及清楚说明起见，下述调光方法500是配合图1～图5a、图5b所示实施例进行说明，但不以此为限，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可对作各种更动与润饰。如图6所示，调光方法500包含步骤s510、s520、s530、s540以及s550。

首先，在步骤s510中，相位控制电路122自墙控器或遥控器等外部操作装置接收调光命令cmd1。举例来说，调光命令cmd1可为由遥控器发出的无线信号，如红外线信号以及无线电信号等等。

接着，在步骤s520中，相位控制电路122判断调光命令cmd1为色温控制命令或是亮度控制命令。当调光命令cmd1为亮度控制命令时，进入步骤s530，相位控制电路122输出控制电压信号v2，并设置控制电压信号v2具有相位延迟角度d1。当调光命令cmd1为色温控制命令，进入步骤s540，相位控制电路122输出控制电压信号v2，并设置控制电压信号v2具有相位延迟角度d2。

最后，在步骤s550中，处理电路124根据控制电压信号v2的相位延迟角度调节驱动电压信号cs1、cs2。如此一来，驱动电路126、128便可分别根据驱动电压信号cs1、cs2驱动发光模块160、180。通过分别调整流经发光模块160、180的电流i1、i2，控制发光模块160、180各自的光源亮度，以调整固态光源装置100输出的亮度以及色温。

所属技术领域具有通常知识者可直接了解此调光方法500如何基于上述多个不同实施例中的固态光源装置100以执行该等操作及功能，故不再此赘述。

于上述的内容中，包含示例性的步骤。然而这些步骤并不必需依序执行。在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

值得注意的是，上述实施例中所举例的开关sw1、sw2、整流电路121、以及发光模块160中的发光二极管皆可有多种不同的实作方式。举例而言，开关sw1、sw2可由双极性接面型晶体管(bipolarjunctiontransistor，bjt)、金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)或是其他适当的半导体元件实现。

综上所述，本发明透过应用上述实施例，透过相位控制电路调整输出至处理电路的控制电压信号的缺相波形，使得处理电路可根据缺相波形输出相应的驱动电压信号至驱动电路中以驱动发光模块。如此一来，可以透过一组延迟触发器实现调光与调色等多种不同的调光命令，对固态光源装置进行调光。因此，可降低调光模块与固态光源装置的制造成本或缩小装置体积，提升调光的便利性。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。