CN115734420A - 通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温led发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温LED发光装置，包含至少一光源部及一驱动电路。该光源部包含一第一波长LED、一第二波长LED、一第三波长LED及一第四波长LED。一调控器操作选择仅单一的该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED或该第四波长LED承接一最高额定电流时，该驱动电路输出四倍的最大驱动功率予对应的LED；该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED分别承接四分之一的该最高额定电流时，该驱动电路分别输出四分之一的最大驱动功率予所述四个LED，且调制驱动功率的输出脉冲宽度而维持该光源部承载恒定额定功率。

Description

通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温LED发光装置

技术领域

本发明与可调色温LED发光装置有关，尤其是一种通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温LED发光装置，使直接硬件调节电流后辅以软件调制而输出恒定的功率，据此，实现提升LED工作效能的目的。

背景技术

近年来，发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)已为大众所熟知而被广泛地应用于日常照明装置上，而LED元件依其发光特性的不同，可大致区分为发光颜色偏向蓝色的高色温LED元件与发光颜色偏向黄色的低色温LED元件。据此，市场上通过调配不同组合的高色温LED元件及低色温LED元件而提供有可调色温的照明装置，以供使用者自行转换与设定光色而满足实际应用需求。举一装设有一红光LED、一绿光LED、一蓝光LED及一白光LED的照明装置为例，其除可利用各该LED静态地输出红、绿、蓝或白光的单色光束外，亦可利用所述四个LED动态地混光而输出各色光束。由此可知，所述四个LED因共用一LED驱动电路所输出的电能，故设定为于混光达全亮度时分别接收四分之一的总功率，如此，当开启单色光全亮度照明而使单一该LED接受总功率时，受LED物理特性：功率越大时效率越低的限制影响，将使该LED的发光效率降低而不符使用者期待。

有感于此，如何于切换照明模式时，维持LED实质上所承载的工作功率，借以改善上述现有技术的缺失，即本发明所欲探究的课题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的旨在提供一种可调色温LED发光装置，以于色温调制时，直接通过硬件切换高低电流并辅以软件调制脉冲宽度而恒定LED驱动功率，使实现高出光效能的效益。

为达上述目的，本发明揭露一种通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温LED发光装置，其包含至少一光源部及一驱动电路。该光源部包含一第一波长LED、一第二波长LED、一第三波长LED及一第四波长LED。该驱动电路电连接该光源部并包含一初级功率输出单元、一微控制单元、一硬件电流切换单元、一次级功率输出单元及一定功率程序单元，该微控制单元电信连接该硬件电流切换单元，且该次级功率输出单元电连接该初级功率输出单元、该硬件电流切换单元及该定功率程序单元，该初级功率输出单元输出一最大驱动功率至该次级功率输出单元；当该微控制单元接收一驱动信号而获知仅单一的该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED或该第四波长LED承接一最高额定电流时，该硬件电流切换单元切换该次级功率输出单元的阻值而输出四倍的该最大驱动功率予对应的该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED或该第四波长LED，且该定功率程序单元调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部承载功率为恒定额定功率；该微控制单元接收该驱动信号而获知该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED分别承接四分之一的该最高额定电流时，该硬件电流切换单元切换该次级功率输出单元的阻值而分别输出四分之一的该最大驱动功率予该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED，且该定功率程序单元调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部承载功率为恒定额定功率。

其中，该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED分别为红光LED、绿光LED、蓝光LED及白光LED。该最高额定电流为1.4安培，且四分之一的该最高额定电流为0.35安培。该可调色温LED发光装置更包含一调控器，其电信连接该微控制单元而传送该驱动信号。该定功率程序单元通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术调制功率输出脉冲宽度。该次级功率输出单元设有一输出控制元件，且该输出控制元件为一金属氧化物半导体型场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor,MOSFET)。该可调色温LED发光装置更包含一散热元件，其连接该光源部及该驱动电路中的至少一个，且该散热元件的耗散功率瓦数为该光源部承载的额定功率瓦数

综上所述，当进行色温调制时，本发明在单一色光全亮时，即，在该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED或该第四波长LED单独开启最大亮度时，利用该硬件电流切换单元切换该次级功率输出单元的阻值而输出四倍的该最大驱动功率；于四色LED皆全亮而呈现混光状态时，利用该硬件电流切换单元切换该次级功率输出单元的阻值而输出四分之一的该最大驱动功率，同时，利用该定功率程序单元通过软件调制技术调制功率输出脉冲宽度而维持该光源部承载恒定额定功率，借此完善装置整体的出光效率而达提升产品经济价值的效益。

换言之，本案发明人在不断统计实用数据后发现，于四色LED皆全亮而呈现混光状态时，若仅利用PWM技术调制脉冲宽度来实现降低LED所承载功率的目的，仍非实值上降低LED工作功率而无法避免LED发光效率衰减的问题发生。为此，本案才设计该硬件电流切换单元，以由其直接设定LED所承载的硬件电流后，再通过PWM技术调制脉冲宽度而提供LED恒定之工作功率，使据此真切地完善该光源部的发光效率而达改善整体产品品质的效益。

附图说明

图1，为本发明一较佳实施例之架构图。

图2，为本发明一较佳实施例之示意图。

图3，为本发明二较佳实施例之流程图。

附图标记列表：1-可调色温LED发光装置；10-光源部；100-第一波长LED；101-第二波长LED；102-第三波长LED；103-第四波长LED；104-电流取样电阻；11-驱动电路；110-初级功率输出单元；111-微控制单元；112-硬件电流切换单元；113-次级功率输出单元；114-定功率程序单元；12-调控器；13-散热元件；S1～S3-步骤。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员能清楚了解本发明之内容，谨以下列说明搭配图式，敬请参阅。

请参阅图1，其分别为本发明一较佳实施例之架构图。如图所示，该通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温LED发光装置1包含至少一光源部10及一驱动电路11。该光源部包含一第一波长LED 100、一第二波长LED 101、一第三波长LED 102及一第四波长LED103，且该驱动电路11电连接该光源部10并包含一初级功率输出单元110、一微控制单元111、一硬件电流切换单元112、一次级功率输出单元113及一定功率程序单元114。该微控制单元111电信连接该硬件电流切换单元112，且该次级功率输出单元113电连接该初级功率输出单元110、该硬件电流切换单元112及该定功率程序单元114，该初级功率输出单元110输出一最大驱动功率至该次级功率输出单元113。当该微控制单元111接收一驱动信号而获知仅单一的该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102或该第四波长LED 103承接一最高额定电流时，该硬件电流切换单元112切换该次级功率输出单元113的阻值而输出四倍的该最大驱动功率予对应的该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102或该第四波长LED 103，且该定功率程序单元114调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部10承载功率为恒定额定功率；该微控制单元111接收该驱动信号而获知该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102及该第四波长LED 103分别承接四分之一的该最高额定电流时，该硬件电流切换单元112切换该次级功率输出单元113的阻值而分别输出四分之一的该最大驱动功率予该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102及该第四波长LED 103，且该定功率程序单元114调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部10承载功率为恒定额定功率。

请参阅图2、图3，其分别为本发明二较佳实施例之示意图及流程图。如图所示，通过软硬件协同控制以高效出光的该可调色温LED发光装置1包含至少一光源部10、一驱动电路11、一调控器12及一散热元件13。该光源部10电连接该驱动电路11，且该散热元件12连接该光源部10及该驱动电路11中的至少一个。该光源部10包含一第一波长LED 100、一第二波长LED 101、一第三波长LED 102及一第四波长LED 103，而该驱动电路11包含一初级功率输出单元110、一微控制单元111、一硬件电流切换单元112、一次级功率输出单元113及一定功率程序单元114，且该次级功率输出单元113可设有一输出控制元件，例如金属氧化物半导体型场效应晶体管，供以控制该次级功率输出单元113输出之功率大小。该微控制单元111电信连接该硬件电流切换单元112，且该次级功率输出单元113电连接该初级功率输出单元110、该硬件电流切换单元112及该定功率程序单元114，该初级功率输出单元110输出一最大驱动功率至该次级功率输出单元113。顺带一提的是，该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102及该第四波长LED 103可分别为红光LED、绿光LED、蓝光LED及白光LED，且该可调色温LED发光装置1之作动流程可包含下列步骤：

该调控器12可通过RDM(Remote Device Management,远程设备管理)协议及DMX(Digital Multiplex)协议电信连接该微控制单元111，以传送一驱动信号而调控色温。步骤S1，当该微控制单元111接收该驱动信号时，分析该驱动信号是否指仅单一的该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102或该第四波长LED 103承接一最高额定电流，例如1.4A？若是，步骤S10，该微控制单元111驱动该硬件电流切换单元112，以切换该次级功率输出单元113中该输出控制元件的阻值而使该次级功率输出单元113输出四倍的该最大驱动功率予对应的该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102或该第四波长LED 103。接着，进入步骤S3，该定功率程序单元114通过PWM技术调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部10承载功率为恒定额定功率。

反之，步骤S2，该微控制单元111分析并获知该驱动信号是否指该第一波长LED100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102及该第四波长LED 103分别承接四分之一的该最高额定电流，例如0.35A？若是，步骤S20，该硬件电流切换单元112切换该输出控制元件的阻值而使该次级功率输出单元113分别输出四分之一的该最大驱动功率予该第一波长LED 100、该第二波长LED 101、该第三波长LED 102及该第四波长LED 103，且步骤S3，该定功率程序单元114调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部10承载功率为恒定额定功率。并且，该散热元件13的耗散功率瓦数为该光源部10承载的额定功率瓦数，例如100瓦。

惟，以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明实施之范围；故在不脱离本发明之精神与范围下所作之均等变化与修饰，皆应涵盖于本发明之专利范围内。

Claims (7)

1.一种通过软硬件协同控制以高效出光的可调色温LED发光装置，其特征在于，包含：

至少一光源部，包含一第一波长LED、一第二波长LED、一第三波长LED及一第四波长LED；及

一驱动电路，电连接该光源部并包含一初级功率输出单元、一微控制单元、一硬件电流切换单元、一次级功率输出单元及一定功率程序单元，该微控制单元电信连接该硬件电流切换单元，且该次级功率输出单元电连接该初级功率输出单元、该硬件电流切换单元及该定功率程序单元，该初级功率输出单元输出一最大驱动功率至该次级功率输出单元；当该微控制单元接收一驱动信号而获知仅单一的该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED或该第四波长LED承接一最高额定电流时，该硬件电流切换单元切换该次级功率输出单元的阻值而输出四倍的该最大驱动功率予对应的该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED或该第四波长LED，且该定功率程序单元调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部承载功率为恒定额定功率；该微控制单元接收该驱动信号而获知该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED分别承接四分之一的该最高额定电流时，该硬件电流切换单元切换该次级功率输出单元的阻值而分别输出四分之一的该最大驱动功率予该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED，且该定功率程序单元调制功率输出脉冲宽度，以维持该光源部承载功率为恒定额定功率。

2.根据权利要求1所述的可调色温LED发光装置，其特征在于，该第一波长LED、该第二波长LED、该第三波长LED及该第四波长LED分别为红光LED、绿光LED、蓝光LED及白光LED。

3.根据权利要求2所述的可调色温LED发光装置，其特征在于，该最高额定电流为1.4安培，且四分之一的该最高额定电流为0.35安培。

4.根据权利要求3所述的可调色温LED发光装置，其特征在于，更包含一调控器，电信连接该微控制单元而传送该驱动信号。

5.根据权利要求4所述的可调色温LED发光装置，其特征在于，该定功率程序单元通过脉冲宽度调制技术调制该驱动功率的输出脉冲宽度。

6.根据权利要求5所述的可调色温LED发光装置，其特征在于，该次级功率输出单元设有一输出控制元件，且该输出控制元件为一金属氧化物半导体型场效应晶体管。

7.根据权利要求6所述的可调色温LED发光装置，其特征在于，更包含一散热元件，其连接该光源部及该驱动电路中的至少一个，且该散热元件的耗散功率瓦数为该光源部承载的额定功率瓦数。

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