專利名稱：發(fā)光元件色彩控制裝置及發(fā)光二極管色彩控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件色彩控制裝置以及發(fā)光二極管色彩控制裝 置，特別是涉及一種使用定功率回授控制以驅(qū)動(dòng)兩種以上不同光譜的發(fā)光 二極管以產(chǎn)生不同色彩，可保護(hù)發(fā)光元件使壽命延長，更能穩(wěn)定各個(gè)不同 發(fā)光元件輸出照度，使發(fā)光裝置經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同穩(wěn)定色彩輸出的發(fā)光 元件色彩控制裝置以及發(fā)光二極管色彩控制裝置。
背景技術(shù)：
由于發(fā)光二極管(LED)具有體積小、輸入功率少、壽命長、成本低等優(yōu) 點(diǎn)，不但有逐漸取代傳統(tǒng)發(fā)光裝置的趨勢，更產(chǎn)生出許多新的應(yīng)用。例如，使 用二種(或以上)具有不同輸出光語(或顏色)的發(fā)光二極管，經(jīng)分別控制其 照度(或亮度)并使其經(jīng)過光學(xué)混合后，即可混光得出各種不同的色彩。
發(fā)光二極管是由N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體組成，而位于兩者之間的P-N 界面(或節(jié)點(diǎn))，其電阻對(duì)于環(huán)境溫度相當(dāng)敏感，因而造成光輸出的照度大小 也會(huì)受到環(huán)境溫度的影響。亦即，當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，會(huì)造成發(fā)光二極管輸 入功率可能過大而過熱、過亮，或者可能過小而有照度不足的情形。例如 在定電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，P-N界面的電阻下降，容易造成發(fā)光 二極管操作功率過大而發(fā)熱量大，并進(jìn)而縮短其使用壽命；當(dāng)環(huán)境溫度降 低時(shí)，P-N界面的電阻升高，容易造成發(fā)光二極管操作功率過小而無法達(dá)到 所需要的照度。如果在定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，P-N界面的電阻 下降，容易造成發(fā)光二極管操作功率過小而無法達(dá)到所要的照度；當(dāng)環(huán)境 溫度降低時(shí)，P-N界面的電阻升高，容易造成發(fā)光二極管操作功率過大而發(fā) 熱量大，并進(jìn)而縮短其使用壽命。再者，對(duì)于不同輸出光譜的發(fā)光二極管，其 對(duì)于環(huán)境溫度的敏感程度并不相同，使得兩種以上不同輸出光譜發(fā)光二極 管在混光控制時(shí)，更無法準(zhǔn)確達(dá)到所設(shè)定的色彩。
由此可見，上述現(xiàn)有的發(fā)光二極管在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用上，顯然仍存在不 便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不 費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，此 顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此亟需創(chuàng)設(shè)一種新的發(fā)光元件及發(fā)光 二極管色彩控制裝置，用以降低環(huán)境溫度對(duì)發(fā)光二極管的影響，保護(hù)發(fā)光二 極管使其壽命延長，更可穩(wěn)定其輸出照度，進(jìn)而使混光色彩更為準(zhǔn)確及穩(wěn) 定，該任務(wù)實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。有鑒于此，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn) 及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的發(fā)
光元件及發(fā)光二極管色彩控制裝置，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的發(fā)光二極管，使其 更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作及改進(jìn)后，終于創(chuàng) 設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的發(fā)光二極管存在的缺陷，而提供一種 新的發(fā)光元件色彩控制裝置，所要解決的技術(shù)問題是使其可以降低環(huán)境溫 度對(duì)發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)操作(輸入)功率的影響，也可降低不穩(wěn)定 輸入電壓、電流對(duì)發(fā)光元件操作功率的影響。藉此，不但可以保護(hù)發(fā)光元 件使其壽命延長，更能穩(wěn)定各個(gè)不同發(fā)光元件的輸出照度，可使發(fā)光裝置 經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同的穩(wěn)定色彩輸出，非常適于實(shí)用。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種發(fā)光二極管色彩控制裝置，所要解 決的技術(shù)問題是使其可以降低環(huán)境溫度對(duì)發(fā)光二極管操作(輸入)功率的影 響，也可以降低不穩(wěn)定輸入電壓、電流對(duì)發(fā)光二極管操作功率的影響。藉此 不但可以保護(hù)發(fā)光二極管使其壽命延長，更能穩(wěn)定各個(gè)不同發(fā)光二極管的 輸出照度，可使發(fā)光裝置經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同的穩(wěn)定色彩輸出，從而更加 適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是釆用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)
本發(fā)明提出的一種發(fā)光元件色彩控制裝置，其包含二個(gè)以上發(fā)光元件，其 具有不同輸出光譜；二個(gè)以上功率量測器，用以分別量測該二個(gè)以上發(fā)光 元件的輸入功率；以及二個(gè)以上回授控制器，接收二個(gè)以上功率量測器所 測得的功率訊號(hào)，并根據(jù)此二個(gè)以上的功率訊號(hào)，分別輸出一控制訊號(hào)。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其中所述的發(fā)光元件為發(fā)光二極管。 前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其中所述每一個(gè)功率量測器包含 一電 流量測器，用以量測通過該發(fā)光元件的電流； 一電壓量測器，用以量測該 發(fā)光元件的輸入電壓；及一乘法器，用以將該電流與該輸出電壓進(jìn)行相乘 運(yùn)算，以得到該輸入功率。
前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其更包含有二個(gè)以上電源供應(yīng)器 (power su卯ly),是用以分別^是供直流電源給予該二個(gè)以上發(fā)光元件，該電 源供應(yīng)器是受該二個(gè)以上回授控制器所輸出的二個(gè)以上的控制訊號(hào)的控 制，以穩(wěn)定發(fā)光元件的輸入功率。
前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其中所述的二個(gè)以上回授控制器其中 每一個(gè)回授控制器包含 一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率的差值；及一控制器，其根據(jù)該差值以控制該電源供應(yīng)器的輸出。
前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其還包含一電源供應(yīng)器，用以提供直流
電源纟合予該二發(fā)光元件。
前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其中所述的二個(gè)以上回授控制器其中
每一個(gè)回授控制器包含 一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率 的差值； 一控制器，其根據(jù)該差值以產(chǎn)生一工作周期(duty cycle)控制信 號(hào)；及一開關(guān)裝置，其串接于該發(fā)光元件的輸出端并受控于該控制器的工作 周期控制信號(hào)，用以控制該發(fā)光元件的輸入功率。
前述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其中所述的二個(gè)以上回授控制器其中 每一個(gè)回授控制器包含 一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率 的差值； 一控制器，其根據(jù)該差值以產(chǎn)生一工作周期(duty cycle)控制信 號(hào)；及一開關(guān)裝置，其串接于該直流電壓源與該發(fā)光元件的輸入端之間，并 受控于該工作周期控制信號(hào)，用以控制該發(fā)光元件的輸入功率。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種發(fā)光二極管色彩控制裝置，其包含二個(gè)以上發(fā)光二極 管，其具有不同輸出光譜；二個(gè)以上電源供應(yīng)器，用以分別提供直流電源至 該二個(gè)以上發(fā)光二極管的輸入端；二個(gè)以上功率量測器，用以分別量測該 二個(gè)以上發(fā)光二極管的輸入功率；以及二個(gè)以上回授控制器，接收二個(gè)以 上功率量測器所測得的功率訊號(hào)，并根據(jù)此二個(gè)以上的功率訊號(hào)，分別輸出 一控制訊號(hào)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的發(fā)光二極管色彩控制裝置，其中所述的二個(gè)以上功率量測器其 中每一個(gè)功率量測器包含 一電流量測器，用以量測通過該發(fā)光二極管的
電流； 一電壓量測器，用以量測該發(fā)光二極管的輸入電壓；及一乘法器，用 以將該輸出電流與該輸出電壓進(jìn)行相乘運(yùn)算，以得到該發(fā)光二極管的輸入 功率。
前述的發(fā)光二極管色彩控制裝置，其中所述的二個(gè)以上回授控制器其 中每一個(gè)回授控制器包含 一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功 率的差值；及一控制器，其根據(jù)該差值以控制該電源供應(yīng)器的輸出。
前述的發(fā)光二極管色彩控制裝置，其中所述的預(yù)設(shè)參考功率具有復(fù)數(shù) 值，可動(dòng)態(tài)調(diào)整，使得該二個(gè)以上發(fā)光二極管產(chǎn)生不同的發(fā)光照度值，并在 混光后可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)色彩變化。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方 案，本發(fā)明發(fā)光裝置的色彩控制方法及其發(fā)光二極管色彩控制裝置至少具 有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果
1 、本發(fā)明的發(fā)光元件色彩控制裝置，可以用以驅(qū)動(dòng)具有不同輸出光譜的發(fā)光元件。其以功率量測器分別量測不同發(fā)光元件的輸入功率，再藉由各 發(fā)光元件的回授控制器控制該元件的輸入功率，并分別設(shè)定不同發(fā)光元件 的不同輸入功率值來控制各個(gè)不同光譜的發(fā)光裝置的輸出照度，混光后即 可產(chǎn)生不同的色彩變化，而可控制發(fā)光裝置的色彩變化。
2、 本發(fā)明的發(fā)光元件色彩控制裝置，可以降低環(huán)境溫度對(duì)發(fā)光元件(例 如發(fā)光二極管)操作(輸入)功率的影響，也可降低不穩(wěn)定輸入電壓、電流對(duì) 發(fā)光元件操作功率的影響。藉此，不但可以保護(hù)發(fā)光元件使其壽命延長，更 能穩(wěn)定各個(gè)不同發(fā)光元件的輸出照度，可使發(fā)光裝置經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同 的穩(wěn)定色彩輸出，非常適于實(shí)用。
3、 本發(fā)明的發(fā)光二極管色彩控制裝置，可用以驅(qū)動(dòng)具有不同輸出光譜 的發(fā)光二極管。其以功率量測器分別量測不同發(fā)光二極管的輸入功率，再藉 由各發(fā)光二極管的回授控制器控制該發(fā)光二極管的輸入功率，并分別設(shè)定 不同發(fā)光二極管的不同輸入功率值來控制各個(gè)不同光譜的發(fā)光裝置的輸出 照度，混光后即可產(chǎn)生不同的色彩變化，而可控制發(fā)光裝置的色彩變化。
4、 本發(fā)明的發(fā)光二極管色彩控制裝置，可以降低環(huán)境溫度對(duì)發(fā)光二極 管操作(輸入)功率的影響，也可降低不穩(wěn)定輸入電壓、電流對(duì)發(fā)光二極管 操作功率的影響。藉此，不但可以保護(hù)發(fā)光二極管使其壽命延長，更能穩(wěn)定 各個(gè)不同發(fā)光二極管的輸出照度，可使發(fā)光裝置經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同的穩(wěn) 定色彩輸出，非常適于實(shí)用。
綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光元件色彩控制裝置及發(fā)光二極管 色彩控制裝置。該發(fā)光元件色彩控制裝置，包含二個(gè)以上發(fā)光元件，其具 有不同輸出光譜；二個(gè)以上功率量測器，用以分別量測該二個(gè)以上發(fā)光元 件的輸入功率；以及二個(gè)以上回授控制器，接收二個(gè)以上功率量測器所測得 的功率訊號(hào)，并^^艮據(jù)此二個(gè)以上的功率訊號(hào)，分別輸出一控制訊號(hào)。藉此，不 但可以保護(hù)發(fā)光元件使其壽命延長，更能穩(wěn)定各個(gè)不同發(fā)光元件的輸出照 度，可使發(fā)光裝置經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同的穩(wěn)定色彩輸出。在本發(fā)明一實(shí)施 例中，上述的色彩控制裝置可以應(yīng)用于發(fā)光二極管而得到相同的效果。本 發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其不論在控制方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能 上皆有較大改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，使 得現(xiàn)有的發(fā)光二極管具有增進(jìn)的突出功效，從而更加適于實(shí)用，誠為一新 穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附 圖，詳細(xì)i兌明如下。


圖1A是顯示本發(fā)明的發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)色彩控制裝置第一較 佳實(shí)施例的電連接結(jié)構(gòu)圖。
圖1B是顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)色彩 控制裝置的電連接結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)色彩 控制裝置的電連接結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)色彩 控制裝置的電連接結(jié)構(gòu)圖。
圖3A是顯示圖2A圖發(fā)光元件色彩控制裝置的一部分，特別是以脈寬調(diào) 變開關(guān)來作為開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3B是顯示圖3A中直流電壓(或功率)與工作周期控制信號(hào)的關(guān)系的 波形圖。
圖4是顯示將數(shù)個(gè)發(fā)光二極管經(jīng)由混光裝置以得到所需色彩的示意圖。 100、 102、 200、 202:發(fā)光元件色彩控制裝置的電連接結(jié)構(gòu)圖
12A、 12B:發(fā)光二極管 16A、 16B:功率量測器 162A、 162B:電壓量測器 18A、 18B:回授控制器
182A、 182B 190A、 190B 192A、 192B
控制器 減法器 控制器
14A、 14B:交流/直流轉(zhuǎn)換器 160A、 160B:電流量測器 164A、 164B:乘法器 180A、 180B:減法器 19A、 19B:回纟受控制器 191A、 191B:開關(guān) 40:混光裝置
具體實(shí)施例方式
為了更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的發(fā)光元件色彩控制裝 置及發(fā)光二極管色彩控制裝置其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì) -沈明3口后。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖 式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)
;了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以 限制。
請(qǐng)參閱圖1A所示，是顯示本發(fā)明的發(fā)光元件色彩控制裝置100第一較 佳實(shí)施例的電連接結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制裝 置IOO，其中發(fā)光元件是使用發(fā)光二極管(LED)12A、 12B,其具有不同的輸出光譜(或顏色)。雖然在本實(shí)施例中是使用了二個(gè)發(fā)光二極管12A、 12B，然而
也可以使用二個(gè)以上并具有至少二種不同輸出光譜(或顏色)的發(fā)光二極
管。藉由個(gè)別控制發(fā)光二極管12A、 12B的照度輸出，經(jīng)過光學(xué)混合后，即可 產(chǎn)生特定的色彩。例如，如果使用光三原色的三種發(fā)光二極管，可以混光得 到不同的色彩。
該發(fā)光二極管12A、 12B的照度輸出，會(huì)受到輸入直流電壓VDC及環(huán)境 溫度Ta的影響。如圖所示的發(fā)光二極管12A、 12B的等效電路，其中，增益 Gvi代表通過發(fā)光二極管電流受輸入的直流電壓影響的函數(shù)，而增益Gai則 代表通過發(fā)光二極管的電流受環(huán)境溫度影響的函數(shù)。
該發(fā)光二極管12A、 12B的輸入直流電壓VDC，是分別由交流/直流轉(zhuǎn)換 器(AC/DC converter或adapter) 14A、 14B所^是供。該交流/直流轉(zhuǎn)換器 14A、 14B將交流電壓Vac(例如家內(nèi)電源插座所提供的市電交流電壓)轉(zhuǎn)換 為直流電壓VDC。
本實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制裝置100包含二個(gè)功率量測器(或檢知 器)16A、 16B，分別電連接至發(fā)光二極管12A、 12B，用以個(gè)別量測發(fā)光二極 管12A、 12B的輸入功率P。在本實(shí)施例中，以功率量測器16A為例，其使 用電流量測器160A連接(串接)至發(fā)光二極管12A的接線端，用以檢知發(fā)光 二極管12A的電流I;并以電壓量測器162A連接(并接)至發(fā)光二極管12A 的接線端，接收、4企知直流電壓VDC。電流量測器160A所檢知的電流I及 電壓量測器162A所沖全知的直流電壓VDC,輸入至乘法器164A進(jìn)行相乘運(yùn)算 以得到功率值P。至于另一功率量測器16B，其電流量測器160B、電壓量測 器162B、乘法器164B的操作與功率量測器16A相同。本實(shí)施例的功率量測 器16A、 16B的架構(gòu)是根據(jù)P=VxI的原理。
功率量測器16A、 16B所量測得到的功率P,是分別回授至回授控制器 18A、 18B，而回授控制器18A、 18B的輸出信號(hào)則是控制交流/直流轉(zhuǎn)換器 14A、 14B。例如，當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低造成發(fā)光二極管12A、 12B的輸入 功率P跟著改變，此時(shí)，回授控制器18A、 18B會(huì)根據(jù)設(shè)定功率值Pset而改 變控制器182A、 182B的輸出信號(hào)，用以控制交流/直流轉(zhuǎn)換器14A、 14B內(nèi) 部的一個(gè)可調(diào)整的元件如可變電阻，以改變直流電壓VDC,進(jìn)而改變通過發(fā) 光二極管的電流，因而得以維持發(fā)光二極管12A、 12B的穩(wěn)定輸入功率、照 度輸出以及維持其輸出光譜(或顏色)。藉此，色彩控制裝置IOO才得以維持 穩(wěn)定的混光色彩。
在本實(shí)施例中，以回授控制器18A為例，其包含一減法器180A，用以將 一預(yù)設(shè)參考功率Pset與功率量測器16A所檢知的功率P相減；所得到的 差值輸入至一控制器182A，其再根據(jù)該差值以控制交流/直流轉(zhuǎn)換器14A所 輸出的直流電壓VDC，直到發(fā)光二極管12A的功率P等于預(yù)設(shè)參考功率Pset。例如，當(dāng)差值為負(fù)值時(shí)，則控制交流/直流轉(zhuǎn)換器14A以降低其直流電 壓VDC;反之，當(dāng)差值為正值時(shí)，則控制交流/直流轉(zhuǎn)換器14A以升高其直流 電壓VDC?？刂破?82A可以為一個(gè)電路，也可以是軟件控制的控制器(例如 微處理器)。至于另一回授控制器18B，其減法器180B、控制器182B的操作 與回授控制器18A相同。在其他實(shí)施例中，可不使用減法器180A、 180B，而 是直接將功率量測器16A、 16B所檢知的功率值P直接輸入至(個(gè)別或共用 的)控制器，其根據(jù)功率值P而直接(例如使用查表方式)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的輸出 至交流/直流轉(zhuǎn)換器14A、 14B。上述實(shí)施例中，回授控制器18A、 18B中的 預(yù)設(shè)參考功率Pset的值可以是不同的，也可以是相同的。前述的預(yù)設(shè)參考 功率Pset雖然是為固定值，然而也可以根據(jù)不同的應(yīng)用，由控制器(或其 他元件)在不同時(shí)間作動(dòng)態(tài)調(diào)整，進(jìn)而影響發(fā)光二極管12A、 12B的輸出照 度，再經(jīng)由混光后得以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的色彩變化。
請(qǐng)參閱圖1B所示，是顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制 裝置102的電連接結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制裝 置，其與在圖1A實(shí)施例相同的元件是使用相同的符號(hào)，例如，發(fā)光二極管 12及功率量測器16,其內(nèi)容因此在此予以省略。本實(shí)施例與圖1A實(shí)施例 較大的不同點(diǎn)為前一實(shí)施例的交流/直流轉(zhuǎn)換器14A、 14B的輸出為直流 電壓VDC，然而本實(shí)施例的交流/直流轉(zhuǎn)換器14A、 14B的輸出則為直流電流 IDC。另外，與前一實(shí)施例不同的是:發(fā)光二極管12A、 12B的等效電路中，增 益Giv代表發(fā)光二極管輸出電壓受輸入直流電流影響的函數(shù)，而增益Gav 則代表輸出電壓受環(huán)境溫度影響的函數(shù)。與圖1A中相同的是，功率量測器 16A、 16B所量測得到的功率P分別回授至回授控制器18A、 18B，而回4受控 制器18A、 18B的輸出則控制交流/直流轉(zhuǎn)換器14A、 14B,用以固定發(fā)光二 極管12A、 12B的輸入功率、照度輸出以及維持其輸出光譜(或顏色)。
請(qǐng)參閱圖2A所示，是顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制 裝置200的'電連接結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制裝 置，其與圖1A所示實(shí)施例相同的元件是使用相同的符號(hào)，例如，發(fā)光二極 管12A、 12B及功率量測器16A、 16B,其內(nèi)容因此在此予以省略。本實(shí)施例 未使用交流/直流轉(zhuǎn)換器，而是直接輸入一直流電壓VDC;然而，在其他實(shí) 施例中，也可以使用交流/直流轉(zhuǎn)換器以得到直流電壓VDC。本實(shí)施例中的 直流電壓VDC的值可以是浮動(dòng)的也可以是固定的；前者例如是太陽能或蓄 電池電源，而后者例如是定電壓電源。
本實(shí)施例與圖1A實(shí)施例較大的不同點(diǎn)為前一實(shí)施例的發(fā)光二極管 12A、 12B是受到連續(xù)的電流驅(qū)動(dòng)，而本實(shí)施例的發(fā)光二極管12A、 12B是受 到切換式(或開關(guān)式)的電流驅(qū)動(dòng)。在本實(shí)施例中，以發(fā)光二極管12A為 例，其輸出端串接至回授控制器19A的開關(guān)裝置191A;由于開關(guān)裝置191A間歇性的開關(guān)動(dòng)作，使得發(fā)光二極管12A也間歇性的發(fā)光。藉由控制開關(guān)
裝置191A的工作周期(duty cycle)，可以控制發(fā)光二極管12A的發(fā)光時(shí)間 比例，因而可以控制發(fā)光二極管12A的輸入功率P。由于開關(guān)裝置191A的開 關(guān)(/切換)頻率高于人眼視覺暫留的感知程度，因此人眼不會(huì)感覺到發(fā)光二 極管12A的關(guān)閉。開關(guān)裝置191A可以使用一般的金氧半場效電晶體 (M0SFET)元件或其他可作為開關(guān)控制的電子元件。至于另 一回授控制器 19B，其開關(guān)裝置191B具有相同的操作。
本實(shí)施例的電流量測器160A、 160B與電壓量測器162A、 162B各包含 一個(gè)將所檢知的開關(guān)直流電流I與直流電壓VDC信號(hào)轉(zhuǎn)換成代表平均值的 連續(xù)信號(hào)的信號(hào)處理器，然后分別輸入至乘法器164A進(jìn)行相乘運(yùn)算可得到 發(fā)光二極管的平均輸入功率值P。功率量測器16A、 16B所量測得到的功率 P分別回授至回授控制器19A、 19B。以回授控制器19A為例，其包含一減法 器190A用以將一預(yù)設(shè)參考功率Pset與功率量測器16A所檢知的功率P相 減；所得到的差值輸入至一控制器192A,其再根據(jù)該差值以產(chǎn)生一工作周期 (duty cycle)控制信號(hào)D，用以控制開關(guān)裝置191A及發(fā)光二極管12A的發(fā) 光。藉此，可以固定發(fā)光二極管12A、 12B的輸入功率、照度輸出以及維持 其輸出光譜(或顏色)，發(fā)光裝置的色彩控制方法200經(jīng)由混光后可維持固定 的混光色彩。至于另一回授控制器19B，其減法器190B、開關(guān)裝置191B、控 制器192B與回授控制器19A的操作相同。
與前一實(shí)施例類似的是，控制器192A、 192B可以為一個(gè)電路，也可以是 軟件控制的控制器(例如微處理器)；也可以不使用減法器190A、 190B，而是 直接將功率量測器16A、 16B所檢知的功率值P直接輸入至(個(gè)別或共用的) 控制器，其根據(jù)功率值P而直接(例如使用查表方式)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的工作周 期(duty cycle)控制信號(hào)至開關(guān)裝置191A、 191B。
請(qǐng)參閱圖3A所示，是顯示圖2A圖發(fā)光元件色彩控制裝置200的一部 分，特別是以脈寬調(diào)變開關(guān)(Pulse Width Modulation switch, PWM switch) 來作為開關(guān)裝置191A、 191B的結(jié)構(gòu)圖。脈寬調(diào)變開關(guān)191A、 191B的一端 連接至發(fā)光二極管12A、 12B的輸出端，另一端則接地。
請(qǐng)參閱圖3B所示，是顯示圖3A中直流電壓VDC (或功率P)與工作周 期(duty cycle)控制信號(hào)D的關(guān)系的波形圖。如圖所示，直流電壓VDC為 浮動(dòng)的，當(dāng)直流電壓VDC(或功率P)過高時(shí)(例如于時(shí)間tl),工作周期控制 信號(hào)D的脈波寬度較窄，用以使得發(fā)光二極管12A、 12B導(dǎo)通發(fā)光的比例較 短；當(dāng)直流電壓VDC (或功率P)過低時(shí)(例如于時(shí)間t2)，工作周期控制信號(hào) D的脈波寬度較寬，用以使得發(fā)光二極管12A、 12B導(dǎo)通發(fā)光的比例較長。藉 此，即使直流電壓VDC為浮動(dòng)的，發(fā)光二極管12A、 12B的輸入功率仍能維 持于定值。再者，當(dāng)環(huán)境溫度降低/升高造成發(fā)光二極管12A、 12B的P-N界面電阻跟著升高/降低時(shí)，回授控制器19A、 19B也以相同原理來控制脈寬調(diào) 變開關(guān)191A、 191B,以維持發(fā)光二極管12A、 12B的輸入功率。如此可以保 護(hù)發(fā)光二極管12A、 12B不會(huì)因?yàn)樘鞖膺^熱(環(huán)境溫度升高)而燒毀，也可以 避免發(fā)光二極管12A、 12B因?yàn)樘鞖膺^冷(環(huán)境溫度降低)而不亮。
請(qǐng)參閱圖2B所示，是顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制 裝置202的電連接結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的發(fā)光元件色彩控制裝 置202，其與圖2A實(shí)施例所使用的組成要件相同，然而控制方式則稍有不 同；本實(shí)施例的連接類似于圖1A所示的實(shí)施例。
與圖2A實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中的開關(guān)裝置191A、 191B(例如脈寬 調(diào)變開關(guān)(P麗switch))是串接于發(fā)光二極管12A、 12B的輸入端(而非輸出 端)與直流電壓VDC之間。至于發(fā)光二極管12A、 12B的輸出端則是連接至 功率量測器16A、 16B。藉此連接架構(gòu)，回授控制器19A、 19B將根據(jù)功率P 的值來控制直流電壓VDC是以何種工作周期(duty cycle)來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極 管12A、 12B。
本發(fā)明藉由上述的實(shí)施例，可以降低環(huán)境溫度對(duì)發(fā)光元件(例如發(fā)光二 極管)操作(/輸入)功率的影響，也可降低不穩(wěn)定輸入電壓、電流對(duì)發(fā)光元 件操作功率的影響。藉此，不但可以保護(hù)發(fā)光元件使其壽命延長，更可以穩(wěn)
定發(fā)光元件的輸出照度，進(jìn)而使發(fā)光元件的混光色彩更為準(zhǔn)確及穩(wěn)定。
請(qǐng)參閱圖4所示，是顯示將數(shù)個(gè)發(fā)光二極管經(jīng)由混光裝置40以得到所 需色彩的示意圖。在此實(shí)例中，是共使用二個(gè)發(fā)光二極管LED1、 LED2，其中 發(fā)光二極管LED1是具有光譜Ll，而發(fā)光二極管LED2則是具有一不同的光 譜L2。藉由調(diào)整、設(shè)定這些發(fā)光二極管的排列方式(或者其相對(duì)擺設(shè)的位 置)，或者配合使用混光板或反射板，將此不同光譜予以合成后，即可輸出 所需的L1+L2光譜。如果是使用三原色(紅、綠、藍(lán))的發(fā)光二極管，即可混 光得到所需的各種不同色彩。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1、一種發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其包含二個(gè)以上發(fā)光元件，其具有不同輸出光譜；二個(gè)以上功率量測器，用以分別量測該二個(gè)以上發(fā)光元件的輸入功率；以及二個(gè)以上回授控制器，接收二個(gè)以上功率量測器所測得的功率訊號(hào)，并根據(jù)此二個(gè)以上的功率訊號(hào)，分別輸出一控制訊號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其中所 述的發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其中所 述的每一個(gè)功率量測器包含一電流量測器，用以量測通過該發(fā)光元件的電流；一電壓量測器，用以量測該發(fā)光元件的輸入電壓；及一乘法器，用以將該電流與該輸出電壓進(jìn)行相乘運(yùn)算，以得到該輸入功率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其更包 含二個(gè)以上電源供應(yīng)器，用以分別提供直流電源給予該二個(gè)以上的發(fā)光元 件，該電源供應(yīng)器是受該二個(gè)以上回授控制器所輸出的二個(gè)以上的控制訊 號(hào)的控制，以穩(wěn)定發(fā)光元件的輸入功率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其中所 述的二個(gè)以上回授控制器其中每一個(gè)回授控制器包含一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率的差值；及 一控制器，其根據(jù)該差值以控制該電源供應(yīng)器的輸出。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其還包 含一電源供應(yīng)器，用以提供直流電源給予該二發(fā)光元件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其中所 述的二個(gè)以上回授控制器其中每一個(gè)回授控制器包含一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率的差值； 一控制器，其根據(jù)該差值以產(chǎn)生一工作周期控制信號(hào)；及 一開關(guān)裝置，其串接于該發(fā)光元件的輸出端并受控于該控制器的工作 周期控制信號(hào)，用以控制該發(fā)光元件的輸入功率。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件色彩控制裝置，其特征在于其中所 述的二個(gè)以上回授控制器其中每一個(gè)回授控制器包含一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率的差值； 一控制器，其根據(jù)該差值以產(chǎn)生一工作周期控制信號(hào)；及一開關(guān)裝置，其串接于該直流電壓源與該發(fā)光元件的輸入端之間，并受 控于該工作周期控制信號(hào)，用以控制該發(fā)光元件的輸入功率。
9、 一種發(fā)光二極管色彩控制裝置，其特征在于其包含 二個(gè)以上發(fā)光二極管，其具有不同輸出光譜；二個(gè)以上電源供應(yīng)器，用以分別提供直流電源至該二個(gè)以上發(fā)光二極 管的輸入端；二個(gè)以上功率量測器，用以分別量測該二個(gè)以上發(fā)光二極管的輸入功 率；以及二個(gè)以上回授控制器，接收二個(gè)以上功率量測器所測得的功率訊號(hào)，并 根據(jù)此二個(gè)以上的功率訊號(hào)，分別輸出 一控制訊號(hào)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管色彩控制裝置，其特征在于其中 所述的二個(gè)以上功率量測器其中每一個(gè)功率量測器包含一電流量測器，用以量測通過該發(fā)光二極管的電流； 一電壓量測器，用以量測該發(fā)光二極管的輸入電壓；及 一乘法器，用以將該輸出電流與該輸出電壓進(jìn)行相乘運(yùn)算，以得到該發(fā) 光二極管的輸入功率。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管色彩控制裝置，其特征在于其 中所述的二個(gè)以上回授控制器其中每一個(gè)回授控制器包含一減法器，用以產(chǎn)生預(yù)設(shè)參考功率與該輸入功率的差值；及 一控制器，其根據(jù)該差值以控制該電源供應(yīng)器的輸出。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管色彩控制裝置，其特征在于其 中所述的預(yù)設(shè)參考功率具有復(fù)數(shù)值，可動(dòng)態(tài)調(diào)整，使得該二個(gè)以上發(fā)光二 極管產(chǎn)生不同的發(fā)光照度值，并在混光后可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)色彩變化。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光元件色彩控制裝置及發(fā)光二極管色彩控制裝置。該發(fā)光元件色彩控制裝置，包含二個(gè)以上發(fā)光元件，具有不同的輸出光譜；二個(gè)以上功率量測器，用以分別量測二個(gè)以上發(fā)光元件的輸入功率；及二個(gè)以上回授控制器，接收二個(gè)以上功率量測器測得功率訊號(hào)，并據(jù)此二個(gè)以上功率訊號(hào)，分別輸出一控制訊號(hào)。該發(fā)光二極管色彩控制裝置，包含二個(gè)以上發(fā)光二極管、二個(gè)以上電源供應(yīng)器、二個(gè)以上功率量測器及二個(gè)以上回授控制器。藉此，本發(fā)明不但可以保護(hù)發(fā)光元件使其壽命延長，更能穩(wěn)定各個(gè)不同發(fā)光元件的輸出照度，可使發(fā)光裝置經(jīng)由混光后產(chǎn)生不同的穩(wěn)定色彩輸出，非常適于實(shí)用。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101500353SQ20081000428
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者葉忠福, 吳民圣, 曾恒倫, 許伯堅(jiān), 陳國揚(yáng), 陳星同, 黃秉鈞 申請(qǐng)人:恒杰光電科技股份有限公司