TW201105165A - An intelligent lighting tile system powered from multiple power sources - Google Patents

Description

201105165 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電力供應器，且更具體言之，本發明係關 於包括複數個可互連多邊形發光模組的一模組化發光系統 之電力供應器。 【先前技術】 模組化發光意指可經組裝以獲得各種尺寸及形狀之大發 光裝置之模組。各發光模組具有若干個發光元件，例如 RGB LED»除在調適此等模組化發光應用之尺寸及形狀時 之靈活性（例如安裝該模組化發光應用之可用空間）外或由 於其他原因，此等模組化發光應用可用以在可具有總體上 不同於標準矩形液晶顯示器（LCD)裝置之一尺寸及一形狀 的螢幕上使發光圖案（包含靜止影像與移動影像及光效 果）視免化。特疋§之，二維發光模組通常稱為照明磚或 僅稱為碑》此一照明磚可具有各種多邊形形狀，諸如（例 如）~正方形、三角形或五邊形形狀。照明磚不限於二維 形狀，且可具有一三維形狀，諸如一立方體或一稜錐體。 可藉由添加、移除及重新定位照明磚而改變發光系統之 形狀及尺寸。顯然地，藉由變動系統中之磚數量，電力需 求亦將變動。僅採用少數照明磚之一使用者最可能不願意 購買經定尺寸而用於包括大量照明磚（該使用者決不可能 全部使用該等照明磚）之一系統的一非常強大且昂貴之電 力單元。關於此一單一電力單元解決方案之另一問題為必 須針對根據該單一電力單元之最大容量之一負載將照明磚 148234.doc 201105165 之所有内部佈線定尺寸》 此之最佳解決方案為將主電源電力分配於該等磚並對該 等碑之各者提供滿足該特定磚之電力需求之其自身電力轉 換器。此將具有許多優點，一優點為無需外部電力單元， 此將極大簡化系統。另一優點為利用具有一主電源電力轉 換器之各磚，此-分配式電力供應器自行自動按比例調 整，避免-單-外部電力單元應具有何種容量之問題、然 而’歸因於安全法規而禁止將主電源電力分配於磚。因 此，必須由複數個電力單元對大照明磚系統供電。w〇 2007/069130中揭示此種類之—發光系統。在該先前技術 之系統中，照明磚具有使碑易於裝配之一内部佈線，因為 各磚相對於鄰近磚之轉動定向係非必要。在該文件中，提 及一種其中一電力單元能夠對丨〇塊磚電力開啟之發光系 統，此意謂需要極大數量之電力單元用於更高級配置。 【發明内容】 本發明係基於以下觀察：當在（例如）w〇 2〇〇7/〇6913〇中 所提及之照明磚種類之一系統中使用一個以上電力單元 時，無法總能預先判定在照明磚之電力端處呈現之極性， 該極性由-已附接電力單元強加。正常地，藉由使用非對 稱轉接器而避免極性問題。然而，若預先未知照明碑之各 電力端將具有何種極性，則非對稱性無用且存在一主要風 險：當一個以上電力單元被接至系統上時，將引入一短 路。因此’本發明之一目的為提供一種可用在包括複數個 此等電力單S之-系統中之電力單元且沒有引人由衝突極 148234.doc 201105165 性引起之短路之風險。&目的利用根據本發明之一電力單 元（如技術方案1中所界幻來達成。此亦利隸據技術方荦 9之-發光系統及根據技術方案1Q之用於對—發光系統供 電之一方法來達成。 因此，根據本發明之一態樣，其提供一種電力單元，盆 包括：-主電源電力輸入；輸出一電力供應器，其用 於調節該電力單it之-供應電壓；—伏特計，纟用於量測 在該等輸出端處之一電壓；—電流計，其用於量測在該等 輸出端處之一電流；及一極性偵測器。該電力單元進一步 包括-控制單元中該控制單元係經配置以在已接通該 電力單元之後起始隨機長度之一電力開啟程序延遲且其 中該控制單元係經進—步配置以處理來自該伏特計、該電 流計及該極性偵測器之資訊並基於該f訊而控制該電力單 元之一電力輸出。 根據電力單元之—實施例，提供—縱橫開_於使極性 對準。 根據電力單元之一實施例’實施一限流器以保護系統免 於臨時短路。 根據電力單元之—實施例，提供以—時變方式限制輸出 電流之一抗浪湧電路以避免在將電力單元連接至系統之非 常瞬時之突然電流浪湧。 根據電力單元之一實施例，提供與電力$元之輸出端串 聯之一個二極體或充當一個二極體之一電路以避免電力。。 元彼此饋入》 f 148234.doc 201105165 根據本發明之另一態樣，如技術方案9中所界定，其提 供一種發光系統，其包括複數個可互連多邊形照明碑及複 數個如技術方案丨至8中任一項之電力單元。 根據本發明之又一態樣，如技術方案10中所界定，其提 供一種對包括複數個電力翠元之一系統供電之方法，其中 該方法包括由電力單元之各者在其起動後執行之以下步 驟。首先，起始隨機長度之一電力開啟程序延遲。此後， 在該電力開啟程序延遲結束時於電力單元之輸出端處量測 一電壓且在該電力開啟程序延遲結束時於電力單元之該等 輸出端處亦量測一電流，且判定是否存在任何極性衝突。 接著，處理前面步驟中所收集之資訊且基於該處理而控制 電力單元之一電力輸出。 應注意本發明係關於技術方案中所列舉特徵之所有可能 組合。 【實施方式】 現在將參考顯示本發明之一當前較佳實施例之附圖而更 詳細描述本發明之此及其他態樣。 圖1繪示包括一電力單元101及一發光模組或照明碑1〇3 陣列之一發光系統，且目前僅已連接一個電力單元丨〇 1。 在圖1中’演示由該電力單元101強加之極性分配。此分配 係歸因於各磚1 03内側之固定内部電力分配方案，其允許 附接及移除碑而不必考慮各碑相對其他磚之定向以獲得一 無短路系統。此意謂在該發光系統中之任何給定磚1 03之 邊緣處之端處呈現之極性取決於該給定磚103與於其上附 148234.doc 201105165 接该電力單元101之磚的相對位置且取決於由該電力單元 1 〇 1強加之極性。 若發光系統之電力需求超過一單一電力單元101之電 力，則必須將更多單元附接至照明磚陣列。若使用具有固 定極性之更多電力單元，則可發生如圖2中所示之一情 形。一第-電力單元101a係最初者，亦如圖】中所示強加 整個系統之極性。接著，將與該第一電力單元1〇]3相同之 第二電力單元ioib及第三電力單元1〇1。附接至陣列。如圖 2中可看到，第二電力單元1〇11?之極性與第—電力單元 1 01 a之極性一致且不會引起任何短路。但是，由於磚1 〇3 之電力互連方案，所以第三電力單元1〇lc之極性將與第— 電力單元101a之極性衝突且會在系統中引起一短路。當使 用非對稱轉接器時不可能使電力單元101c至磚之連接反 轉’因為該等非對稱轉接器僅可裝配在一個位置且不能被 反轉。將必須將電力單元1〇1續動至另—碑側以避免短路 問喊，特疋δ之其非使用者導向。 ⑽圖3顯示根據本發明之一電力單元丨之一實施例。該電力 〇" 匕括 主電源電力輸入2，該電力單元1可透過該 而連接至一主電源插座；及兩個輸出端3 a、3 b，該電 力單几1可藉由該等輸出端而連接至（例如）一照明磚。該電 力早兀i進一步包括—電力供應器5，其將該電力單元1之 仏應電壓VI調節至使用該電力單元之實際系統中所需之一 ^此值可透過-電屢選擇器而可調整或其可被設定為一 固定值’以避免無意地將其設定為一不正確值。該電力單 148234.doc 201105165 7G:亦包括一電力開啟偵測器6、一電力轉移開關9及包括 汁時器8之-控制單元7，該控制單元之用途為在已接通 〇電力單元丨之後立即起始隨機長度之一電力開啟程序延 遲。該電力開啟偵測器6偵測自起始該計時器8之該電力供 應器:輸出之供應電壓V1之上升邊緣。在此延遲期間，該 控制單元7斷開該電力轉移開關9且因此沒有電力被轉移至 該等輸出端3a、3b。所強加之延遲可為（例如）5〇〇毫秒之件 數=外，該電力單元！包括：一伏特⑽，其用於量測 在该等輸出端3a ' 3b處之一電壓V2 ’其將亦稱為第二電 壓；以及-電流計12，用於量測亦在該等輸出端3a、3_ 之電机A。該控制單元7進一步包括一極性谓測器^，且 該控制單元7控制一縱橫開關1〇，若供應電壓…與第二電 壓V2具有衝突極性，則該縱橫開關能夠使該等極性對準。 該極性_器13可（例如）由包括—個二極體或充當一個二 極體之：電路的一單獨電路構成。然而，亦可藉由評估在 »亥電力早7L 1之該等輸出端3a、3b處之經量測第二電壓π 及電流A而由該控制單元7完成極性偵測。在電壓仍為零或 接L於零時之電流之一過度增加指示衝突極性。該電力單 _亦^備保5蔓系統免於臨時短路之一限流器且為避 免在將，亥電力单疋i連接至_系統之非常瞬時出現突然電 流浪渴，該電力單元i亦包括一抗㈣電路15。此抗浪渴 電路15(有時亦稱為熱調換控制器)充當一電子控制電阻 器’其以—時變方式處理供應電流自零至其終值之一適产 增加。—個二極體或充當此—二極體之—電路係在該電= 148234.doc •9· 201105165 供應器5與該縱横開關1〇之間與該等輸出端以、外串聯連 f:避免單獨電力單元彼此饋入。應注意可互換或組合圖 之某二功月b。例如，可能互換該縱橫開關⑺與該電力 轉移開關9或將其等組合成兩個3位置開關。又，可組合該 限u im _電路15。此外’亦可藉由電子構件 (諸如基於電晶體之開關）而實施開關。 現將解釋包括在並聯連接之三個相同電力單元之一發光 系統中之根據本發明之電力單元之操作。然而，應注音下 述之程序將在具有任意數量個電力單元之一系統令工似 決不僅限於三個電力單元。 參考圖4’與圖3中所述之電力單元相同之三個電力單元 m lc係同時接通至主電源且此後各電力單元卜 lb、lc之電力供應器將其供應電壓νι立即調 即：適於附接該等電力單元la、lb、lc的照明碑之=之 值。隨後，各電力單元匕…之控制單元在電力開啟 耘序中起始隨機長度之—延遲。在此時間週期期間，沒有 電力婦配給電力單元輸出端。現在假定第 —電力Itl la之電力開啟程序延遲係該三者令之最短者。 在延遲結束時，於該第—電力單元la之輸出端處量測第二 ^壓V2與電流A兩者。因為在第二電力單m及第三電力 單7L lc之各自電力開啟程序延遲期間沒有電力自第二電力 單元lb及第一電力單元1〇轉移，所以第二電壓π與電流a 兩者將為零。此之結果為將第-電力單元la之供應電壓V1 自電力供應器轉移至第一電力單元“之輪出端。此經由處 148234.doc 201105165 理電流自零前進之—平穩且連續增加以避免在連接之非常 瞬時之突然電流浪湧的抗浪湧電路而完成。為避免不必要 干擾’此在比最短電力開啟程序延遲更短之—時間跨度内 兀成’因為在-下-起動電力單元執行量測之前電流已達 到其終值。此意謂若電力開啟程序延遲係界定為500毫秒 之L數貝4電流之增加應在5〇〇毫秒内完成，因為此將為 最M可能電力開啟程序延遲。現在假定其後第二電力單元 lb之電力開啟程序延遲結束。#於該第二電力單元^之輸 出端處量測第二電壓¥2時，將發現其之絕對值將等於目標 電壓的—非零電壓’因為S -電力單itla已連接至陣列。 此之結果為第二電力單元_再次經由一抗㈣電路而將 供應電壓轉移至其輸出端。若在該第-電力單元U與該第 一電力單7L lb之輸出電壓之間存在一極性衝突，則第二電 力單兀lb中之控制單元之極性偵測器將對此感測且控制單 ^將啟動第二電力單元lb之縱橫開關以在將電壓轉移至其 輸出端且啟動抗浪湧電路之前使極性與第一電力單元1&之 極性對準。最後，將結束第三電力單元1C之電力開啟程序 延遲且第二電力單元將以如第二電力單元比所進行之相同 方式連接至系統。 亦可能同時結束一個以上電力單元之隨機長度之電力開 啟程序延遲。再次假定系統包括三個電力單元u、b、卜 且第一電力單元13及第二電力單元lb之電力開啟程序延遲 同時結束，並在第三電力單元lc之電力開啟程序延遲結束 之前將發生下列各項： 148234.doc 201105165 第一電力單元la及第二電力單元lb將同時量測在其等之 各自輸出端處之第二電壓V2及電流A。因為此時沒有電力 單元將任何電力分配給系統，所以第一電力單元la及第二 電力單元lb之第二電壓V2將為零。此導致電力單元la、lb 之各者之經調節供應電壓V丨經由一各自抗浪潘電路而被轉 移至各自輸出端。若同時電力開啟之第一電力單元la及第 一電力單元lb之極性一致，則第二電壓V2及電流A兩者將 逐漸斜升。此兩個電力單元la、卟現在將充當主單元且第 二電力單元lc將在其電力開啟程序延遲結束時使其極性採 用如上述該等兩者之極性，其中電力單元la、lb、卜之電 力開啟程序延遲相繼結束。 然而，若第一電力單元la及第二電力單元化之極性不一 致，則在電力開啟程序延遲結束之後第二電壓乂2仍接近於 零而電流A極大增加。此條件起始用於電力單元ia、卟兩 者之一新電力開啟程序延遲。重複該程序直至將所有電力 單元1 a、1 b、1 c適當接線至系統。 因此’如上所解釋，獲得如何在—系統中起使用複數 個電力單元之一使用者友善且安全解決方案， 熟習此項技術者認識到本發明決不限於上述之較佳實施 例。相反，在隨附_請專利範圍之範圍内可能進行許多修 改及變動。 [圖式簡單說明】 電力單元的該等照 圓1繪示具有附接於照明磚之一單一 明碑之一組態。 J48234.doc -12- 201105165 圖2繪示於照明磚附接具有部分衝突極性之三個電力單 元的該等照明磚之一組態。 圖3繪示根據本發明之一電力單元之一實施例之一圖解 佈線佈局。 圖4繪示一系統之一組態，其中照明磚具有附接於其等 之三個電力單元。 【主要元件符號說明】 1 電力單元 la 電力單元 lb 電力單元 1 c 電力單元 2 主電源電力輸入 3a 輸出端 3b 輸出端 5 電力供應器 6 電力開啟偵測器 7 控制單元 8 計時益 9 電力轉移開關 10 縱橫開關 11 伏特計 12 電流計 13 極性偵測器 14 限流器 148234.doc -13- 201105165 15 抗浪湧 電 路 101 電 力 單 元 101a 第 一 電 力 單 元 101b 第 二 電 力 單 元 101c 第 三 電 力 單 元 103 昭 明 蹲 148234.doc - 14-

Claims (1)

1. 201105165 七、申請專利範圍： 1. 一種電力單元（1)，該電力單元包括 一主電源電力輸入（2); 輸出端（3a、3b); -電力供應器(5) ’其用於調節該電力單元⑴之一供 應電壓（VI); ’ -伏特計（11) ’其用於量測在該等輸出端（3a、叫處之 一電壓（V2); -電流計⑽’其用於量測在該等輸出端（3a、3b)處 之一電流（A); 一極性偵測器（13); 一控制單元（7); 其中該控制單元⑺係經配置以在已接通該電力單元 ⑴之後起始隨機長度之—電力開啟程序延遲，且其中該 控制單元⑺係經配置以處理來自該伏特計⑴）、該電流 計⑽及該極性㈣器〇3)之資訊並基於該資訊而控制 該電力單元(1)之—電力輸出。 2·如清求項1之電力單元，其中該電力單元⑴包括用於使 極性對準之一縱橫開關（10)。 3. 如請求項1之電力單元’其包括-限流器(14)。 4. 如請求項丨之電力單 共巴枯以時變方式限制該輸 出電流之—抗浪湧電路（15)。 5·:請求項4之電力單元’其中該抗浪湧單元〇5)能夠比隨 機長度之-最Μ可能電力開啟程序延遲更快地執行自零 148234.doc 201105165 至其終值之—電流增加。 月求項1之電力單元，其包括一電力轉移開關（9)。 7·如請求項1之電力單元，其包括與其之輸出端（3a、3b)串 聯之一個二極體。 月托項1之電力單元’其包括與其之輸出端（3a、3b)事 聯之充當一個二極體的一電路。 9.種發光系統，其包括複數個可互連多邊形發光模植及 複數個如請求項丨至8中任一項之電力單元。 1〇.:種對包括複數個電力單元之一系統供電之方法，其中 •亥方法包括由料電力單元之各者在其起純執行之以 下步驟： a)起始隨機長度之一電力開啟程序延遲； ^ b)，隨機長度之該電力開啟程序延遲結朿時量測於該 電力單元之輸出端處之一電壓（V2); c) =隨機長度之該電力開啟程序延遲結束時量測於該 電力單元之該等輸出端處之一電流（A); d) 判定是否存在任何極性衝突； e) 處理步驟b至步驟d中所收集之資訊， 虹們战％力早〜〜—电刀輸出。 H·如請求項H)之對包括複數個電力單元之_系統供電之 法，其中步驟b令該電壓（V2)接近於零隱含步驟f中控 該電力單元之該電力輸出包含將該電力輸出自該電： 疋轉移至該等輸出端。 12. 如請求項11之對包括複數個 電力單元之一 系統供電之方 148234.doc 201105165 '、中該電塵（V2)仍接近於零而量測到該電流（A)快速 上升隱3起始如步驟a之隨機長度之—新電力開啟程序 延遲。 1 3 .如凊求項1 G之對包括複數個電力單元之-系統供電之方 法，其中步驟b中該電壓（V2)接近於一目標電壓導致步驟 之極丨生檢查，且若發現一極性衝突，則步驟f中之 控制該電力單元之該電力輸出包含—極性對準，然後將 該電力輸出轉移至該電力單元之該等輸出端，若未發現 極陡衝大，則可實現將該電力輸出轉移至該電力單元之 該·#輸出端而無需此一對準。 月长項10至13中任一項之對包括複數個電力單元之一 系”先供電之方法’其中步驟f中之該控制包括藉由一抗浪 湧電路而執行一電流增加，在比一最短電力開啟程序延 遲更短之-時間中完成該電流增加。 15.如請求項1 〇、, , N峭w、u、12或13之對包括複數個電力單元之一 系’’充供電之方法’其中隨機長度之該電力開啟程序延遲 為500毫秒之倍數。 148234.doc