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TWI478625B - 調光控制器、光源驅動電路、及光源驅動方法 - Google Patents

調光控制器、光源驅動電路、及光源驅動方法 Download PDF

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TWI478625B
TWI478625B TW101104779A TW101104779A TWI478625B TW I478625 B TWI478625 B TW I478625B TW 101104779 A TW101104779 A TW 101104779A TW 101104779 A TW101104779 A TW 101104779A TW I478625 B TWI478625 B TW I478625B
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TW
Taiwan
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dimming
signal
power
switch
Prior art date
Application number
TW101104779A
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English (en)
Other versions
TW201236512A (en
Inventor
Ching Chuan Kuo
Yung-Lin Lin
Original Assignee
O2Micro Int Ltd
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Publication date
Priority claimed from US13/028,626 external-priority patent/US8378588B2/en
Application filed by O2Micro Int Ltd filed Critical O2Micro Int Ltd
Publication of TW201236512A publication Critical patent/TW201236512A/zh
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Publication of TWI478625B publication Critical patent/TWI478625B/zh

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Description

調光控制器、光源驅動電路、及光源驅動方法
本發明係有關一種驅動電路、控制器及驅動方法，尤其是一種驅動光源的電路、控制器和方法。
近年來，發光二極體(LED)等光源經由在材料和製程技術之進步而隨之改良。LED具有高效率、長壽命、顏色鮮豔等特點，可以應用於汽車、電腦、電信、軍事和日用品等領域。比如，LED燈可以替代習知的白熾燈作為照明光源。
圖1所示為一種習知的LED驅動電路100的示意圖。LED驅動電路100利用LED鏈(LED string)106作為光源。LED鏈106包含一組串聯的LED。電力轉換器102用於將輸入的直流電壓Vin轉換成期望的直流輸出電壓Vout，以對LED鏈106供電。與電力轉換器102耦接的開關104能致能或除能給LED鏈106的輸入電壓Vin，以導通或關斷LED燈。電力轉換器102接收來自電流偵測電阻Rsen的回授信號並調節輸出電壓Vout以使LED鏈106產生期望的亮度。該習知方案的缺點之一是，該期望亮度是預先設定好的。在操作中，LED鏈106的亮度輸出被設定為一預設值，使用者無法調節。
圖2所示為另一種習知的LED驅動電路200的示意圖。電力轉換器102將輸入的直流電壓Vin轉換成期望的直流輸出電壓Vout，以對LED鏈106供電。與電力轉換器102耦接的開關104能致能或除能給LED鏈106的輸入電壓Vin，以導通或關斷LED燈。LED鏈106與線性LED電流調節器208耦接。線性LED電流調節器208中的運算放大器210比較參考信號REF和來自電流偵測電阻Rsen的電流監測信號，並產生控制信號，以線性的模式調節電晶體Q1的阻抗。因此，流經LED鏈106的電流可據此調節。在此方案中，為控制LED鏈106的亮度輸出，使用者需要利用某專用裝置，例如一個專門設計之具有調節按鈕或是能接收遙控控制信號的開關，來調節參考信號REF。
本發明的目的為提供一種光源驅動電路，包括：一轉換器，耦接至一電源，接收來自該電源的電能並根據多個控制信號為一光源提供一調節後電能；以及一調光控制器，耦接至該轉換器，監測連接於該電源和該轉換器之間的一電源開關，該調光控制器接收指示該電源開關的一第一組動作的一顏色改變信號，並接收指示該電源開關的一第二組動作的一調光請求信號；其中，該調光控制器在接收到該顏色改變信號時，控制該多個控制信號改變該光源的顏色，且該調光控制器在接收到該調光請求信號時，控制該多個控制信號調整該光源的一亮度。
本發明還提供一種調光控制器，控制從一轉換器傳遞到一光源的電能，包括：一監測端點，接收一監測信號，該監測信號指示連接於一電源和該轉換器之間的一電源開關的一導通狀態；以及多個調光端點，提供多個控制信號來控制該電能，其中，該光源的一顏色和一亮度由該多個控制信號決定，其中，該調光控制器基於該監測信號，識別指示該電源開關的一第一組動作的一顏色改變信號和指示該電源開關的一第二組動作的一調光請求信號；當接收到該顏色改變信號時，該調光控制器調整該多個控制信號，以改變該顏色；當接收到該調光請求信號時，該調光控制器調整該多個控制信號，以調整該亮度。
本發明還提供一種光源驅動方法，包括：將一電能從一轉換器傳送到一光源；監測耦接於一電源和該轉換器之間的一電源開關；接收一顏色改變信號，該顏色改變信號指示該電源開關的一第一組動作；根據該顏色改變信號調整該光源的一顏色；接收一調光請求信號，該調光請求信號指示該電源開關的一第二組動作；以及根據該調光請求信號調整該光源的一亮度。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖3所示為根據本發明一實施例的光源驅動電路300的方塊圖。在一實施例中，光源驅動電路300包括用於把來自電源的交流輸入電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout的交流/直流(AC/DC)轉換器306，耦接於電源和交流/直流轉換器306之間用於選擇性將電源耦接至光源驅動電路300的電力開關304，與交流/直流轉換器306耦接用於為LED鏈312提供調節後電力的電力轉換器310，與電力轉換器310耦接用於接收表示電力開關304操作的開關監測信號、並根據開關監測信號調節來自電力轉換器310調節後電力的調光控制器308，以及用於監測流經LED鏈312的LED電流的電流感測器314。在一實施例中，電力開關304是固接於牆上的導通/關斷(on/off)開關。
在操作中，交流/直流轉換器306將輸入交流電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout。電力轉換器310接收直流電壓Vout並為LED鏈312提供調節後的電力。電流感測器314產生電流感測信號，其表示流經LED鏈312的LED電流位準。調光控制器308監測電力開關304的操作，接收來自電流感測器314的電流感測信號，並回應電力開關304的操作控制電力轉換器310以調節LED鏈312的電力。在一實施例中，調光控制器308操作於類比(analog)調光模式，透過調節一個表示LED電流峰值的參考信號來調節LED鏈312的電力。在另一實施例中，調光控制器308工作於驟變(burst)調光模式，透過調節一脈衝寬度調變(PWM)信號的責任週期來調節LED鏈312的電力。透過調節LED鏈312的電力，LED鏈312的亮度輸出能夠相應地被調節。
圖4所示為根據本發明一實施例的光源驅動電路400的電路圖。圖4將結合圖3進行描述。圖4中與圖3編號相同的元件具有類似功能，為簡明起見在此不重複描述。
光源驅動電路400包括電力轉換器310(如圖3所示)，其耦接至電源和LED鏈312，用於接收來自電源的電力並為LED鏈312提供調節後電力。在圖4的實例中，電力轉換器310可為包括電感L1、二極體D4和控制開關Q16的降壓(buck)轉換器。在圖4中所示的實施例中，控制開關Q16位於調光控制器308之外。在其他的實施例中，控制開關Q16可以整合於調光控制器308之中。
調光控制器308接收表示電力開關(例如耦接於電源和光源驅動電路之間的電力開關304)的操作的開關監測信號，並根據該開關監測信號控制與LED鏈312串聯耦接的控制開關Q16，以調節來自電力轉換器310(包括電感L1、二極體D4和控制開關Q16)的調節後的電力。光源驅動電路400進一步包括交流/直流轉換器306，用於將交流輸入電壓Vin轉換成直流輸出電壓Vout，以及電流感測器314，用於監測流經LED鏈312的LED電流。在圖4所示的實例中，交流/直流轉換器306可為包括二極體D1、D2、D7、D8、D10和電容C9的橋式整流器。電流感測器314可包括電流偵測電阻R5。
在一實施例中，調光控制器308的端點包括：HV_GATE、SEL、CLK、RT、VDD、CTRL、MON和GND。端點HV_GATE經由電阻R3與開關Q27耦接，用於控制與LED鏈312耦接的開關Q27的導通狀態(如導通/關斷的狀態)。電容C11耦接於端點HV_GATE和地之間，用於調節開關Q27的閘極電壓。
使用者可以選擇藉由把端點SEL經由電阻R4連接到地(如圖4所示)或者把端點SEL直接連接到地，而選擇一調光模式，例如類比調光模式或驟變調光模式。
端點CLK經由電阻R3耦接至交流/直流轉換器306，且經由電阻R6耦接到地。端點CLK接收一個表示電力開關304操作的開關監測信號。在一實施例中，開關監測信號在電阻R3和電阻R6之間的一個共同節點(common node)上產生。電容C12與電阻R6並聯耦接，用於過濾不期望的雜訊。端點RT經由電阻R7與地耦接，用於確定由調光控制器308產生的脈衝信號的頻率。
端點VDD經由二極體D9與開關Q27耦接，用於為調光控制器308供電。在一實施例中，一個能量單元(如電容C10)耦接於端點VDD和地之間，當電力開關304關斷時為調光控制器308供電。在另一實施例中，能量單元整合於調光控制器308內部。端點GND與地耦接。
端點CTRL與控制開關Q16耦接。控制開關Q16與LED鏈312以及開關Q27串聯耦接，並經由電流感測電阻R5耦接到地。調光控制器308使用經由端點CTRL的控制信號控制控制開關Q16的導通狀態(如導通與斷開狀態)，以調節來自電力轉換器310的調節後電力。端點MON與電流感測電阻R5耦接，用於接收表示流經LED鏈312的LED電流的電流感測信號。當開關Q27導通時，調光控制器308藉由控制控制開關Q16來調節流經LED鏈312的LED電流。
在操作中，當電力開關304導通時，交流/直流轉換器306將輸入交流電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout。端點HV_GATE上的預設電壓經由電阻R3施加於開關Q27上，以導通開關Q27。
如果調光控制器308導通控制開關Q16，直流電壓Vout會對LED鏈312供電並對電感L1充電。LED電流流經電感L1、LED鏈312、開關Q27、控制開關Q16以及電阻R5到地。如果調光控制器308關斷控制開關Q16，則LED電流流經電感L1、LED鏈312和二極體D4。電感L1放電以對LED鏈312供電。因此，調光控制器308可以藉由控制控制開關Q16而調節來自電力轉換器310的調節後電力。
當電力開關304關斷，電容C10放電以對調光控制器308供電。電阻R6兩端的電壓下降到0，因此一個指示電力開關304關斷操作的開關監測信號可經由端點CLK被調光控制器308監測到。類似的，當電力開關304導通，電阻R6兩端的電壓升至一預設電壓值，因此一個指示電力開關304導通操作的開關監測信號可經由端點CLK被調光控制器308監測到。如果監測到關斷操作，調光控制器308可以藉由把端點HV_GATE上的電壓下拉到0以關斷開關Q27，從而使得LED鏈31在電感L1完成放電後被斷電。回應關斷操作，調光控制器308調節一個指示LED鏈312的期望亮度輸出的參考信號。因此，當電力開關304下次導通時，LED鏈312能夠根據調節後的期望亮度輸出產生亮度輸出。換言之，LED鏈312的亮度輸出能夠由調光控制器308回應電力開關304的關斷操作而被調節。
圖5所示為根據本發明一實施例圖4中的調光控制器308的例示性架構圖。圖5將結合圖4進行描述。圖5中與圖4編號相同的元件具有類似的功能，為簡明起見在此不重複描述。
調光控制器308包含觸發監測單元506、調光器502和脈衝信號產生器504。觸發監測單元506經由齊納二極體ZD1連接到地。觸發監測單元506經由端點CLK接收指示外部電力開關304的操作的開關監測信號，且當外部電力開關304的操作在端點CLK被監測到時，產生驅動信號以驅動計數器526。觸發監測單元506還進一步控制開關Q27的導通狀態。調光器502產生參考信號REF，以類比調光的模式調節LED鏈312的電力，或產生控制信號538，調節脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期以調節LED鏈312的電力。脈衝信號產生器504產生脈衝信號，其可導通控制開關Q16。調光控制器308還包括與端點VDD耦接的啟動及欠電壓鎖定(Under Voltage Lockout,UVL)電路508，用於根據不同的電力狀況選擇性地導通調光控制器308內部的一個或多個元件。
在一實施例中，當端點VDD上的電壓高於第一預設電壓，則啟動及欠電壓鎖定電路508將導通調光控制器308中所有的元件。當電力開關304關斷，如果端點VDD上的電壓低於第二預設電壓，啟動及欠電壓鎖定電路508將關閉調光控制器308中除了觸發監測單元506和調光器502以外的其他元件以節省能量。當端點VDD上的電壓低於第三預設電壓，啟動及欠電壓鎖定電路508將進一步關閉觸發監測單元506和調光器502。在一實施例中，第一預設電壓高於第二預設電壓，第二預設電壓高於第三預設電壓。因為調光控制器308能夠經過端點VDD由電容C10供電，所以即使電力開關304關斷後，觸發監測單元506和調光器502還可以工作一段時間。
在調光控制器308中，端點SEL與電流源532耦接。使用者可以藉由配置端點SEL(例如把端點SEL直接與地耦接，或是將端點SEL經由一個電阻與地耦接)來選擇調光模式。在一實施例中，調光模式透過測量端點SEL上的電壓來決定。如果端點SEL直接與地耦接，則端點SEL上的電壓近似於0。一控制電路(圖中未示出)可以導通開關540，關斷開關541和542。因此，調光控制器308可以工作於類比調光模式，並且藉由調節參考信號REF來調節LED鏈312的電力。在一實施例中，如果端點SEL經由具有一個預設阻值的電阻R4耦接到地(如圖4中所示)，則端點SEL上的電壓大於0。該控制電路依序關斷開關540、導通開關541和導通開關542。因此，調光控制器308工作於驟變調光模式，並藉由調節脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期來調節LED鏈312的電力。換言之，經由控制開關540、541、542的導通狀態，可以選擇不同的調光模式。而開關540、541、542的導通狀態由端點SEL上的電壓決定。
脈衝信號產生器504經由端點RT以及電阻R7耦接到地，產生用於導通開關Q16的脈衝信號536。脈衝信號產生器504可以有不同的配置，並不限於圖5中所示的配置。
在脈衝信號產生器504中，運算放大器510的非反相輸入端接收預設電壓V1。因此運算放大器510的反相輸入端電壓也為V1。電流IRT 透過端點RT和電阻R7流到地。流經金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)514和MOSFET 515的電流I1 與電流IRT 相等。由於MOSFET 514和MOSFET 512構成電流鏡，因此流經MOSFET 512的電流I2 也與電流IRT 相等。比較器516的輸出和比較器518的輸出分別與SR正反器520的S輸入端和R輸入端耦接。比較器516的反相輸入端接收預設電壓V2。比較器518的非反相輸入端接收預設電壓V3。在一實施例中，V2大於V3且V3大於0。電容C4耦接於MOSFET 512和地之間，且有一端與比較器516非反相輸入端和比較器518反相輸入端輸入之間的共同節點耦接。SR正反器520的Q輸出端與開關Q15及SR正反器522的S輸入端耦接。開關Q15與電容C4並聯。開關Q15的導通狀態(例如：導通/關斷)由SR正反器520的Q輸出端決定。
電容C4兩端的初始電壓近似為0，小於V3。因此SR正反器520的R輸入端接收比較器518輸出的數位信號1。SR正反器520的Q輸出端被設置為數位信號0，其關斷開關Q15。當開關Q15關斷，隨著電容C4由電流I2 充電，電容C4兩端的電壓升高。當電容C4兩端電壓大於V2，SR正反器520的S輸入端接收比較器516輸出的數位信號1。SR正反器520的Q輸出端被設置為數位信號1，其導通開關Q15。當開關Q15導通，隨著電容C4經由開關Q15放電，電容C4兩端的電壓降低。當電容C4兩端的電壓下降到低於V3，比較器518輸出數位信號1，且SR正反器520的Q輸出端被設置為數位信號0，其關斷開關Q15。接著電容C4又由電流I2 充電。如此，經由上述過程，脈衝信號產生器504產生脈衝信號536，其包括在SR正反器520的Q輸出端上一系列的脈衝。脈衝信號536被傳送至SR正反器522的S輸入端。
觸發監測單元506透過端點CLK監測電力開關304的操作，且當電力開關304的操作在端點CLK被監測到，產生一個驅動信號以驅動計數器526。在一實施例中，當電力開關304被導通，端點CLK上的電壓上升至等於電阻R6(圖4所示)兩端電壓的位準。當電力開關304被關斷，端點CLK上的電壓下降到0。因此，指示電力開關304操作的開關監測信號可以在端點CLK被監測到。在一實施例中，當一個關斷操作在端點CLK被監測到時，觸發監測單元506產生驅動信號。
觸發監測單元506還透過端點HV_GATE控制開關Q27的導通狀態。當電力開關304被導通，齊納二極體ZD1兩端的崩潰電壓經由電阻R3施加至開關Q27。因此，導通開關Q27。觸發監測單元506可以藉由將端點HV_GATE的電壓下拉到0而關斷開關Q27。在一實施例中，當端點CLK上監測到電力開關304的關斷操作，觸發監測單元506就關斷開關Q27，且當端點CLK上監測到電力開關304的導通操作，觸發監測單元506就導通開關Q27。
在一實施例中，調光器502包含與觸發監測單元506耦接、用於對電力開關304的操作進行計數的計數器526，及與計數器526耦接的數位/類比(D/A)轉換器528。調光器502還包括與數位/類比轉換器528耦接的脈衝寬度調變(PWM)信號產生器530。計數器526由觸發監測單元506產生的驅動信號所驅動。具體來講，在一實施例中，當電力開關304關斷，觸發監測單元506在端點CLK上監測到一個負緣(negative edge)，並產生一個驅動信號。計數器526的計數值回應該驅動信號被增加(例如加1)。數位/類比轉換器528從計數器526中讀取計數值，並根據計數值產生調光信號(例如控制信號538或參考信號REF)。調光信號可以用來調節電力轉換器310的目標電力值，因而調節LED鏈312的亮度輸出。
在驟變調光模式下，開關540關斷，開關541和542導通。比較器534的反相輸入端接收參考信號REF1，其為具有預設實質恆定電壓的直流信號。REF1的電壓決定了LED電流峰值，因此也決定了LED鏈312的最大亮度輸出。調光信號可以是施加於脈衝寬度調變信號產生器530上的控制信號538，以調節脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期。透過調節PWM1的責任週期，LED鏈312的亮度可調節為不大於由REF1所決定的最大亮度。例如，如果PWM1的責任週期為100%，則LED鏈312具有最大亮度輸出。如果PWM1的責任週期小於100%，則LED鏈312的亮度輸出低於最大亮度輸出。
在類比調光模式下，開關540導通，開關541和542關斷。調光信號可為具有可調節的電壓的類比參考信號REF。數位/類比轉換器528根據計數器526的計數值調節REF的電壓。REF的電壓決定了LED電流峰值，因此也決定了LED電流的平均值。因此，透過調節REF，LED鏈312的亮度輸出可以得到調節。
在一實施例中，數位/類比轉換器528降低REF的電壓以回應計數值的增加。例如，如果計數值為0，則數位/類比轉換器528調節REF的電壓為V4。如果當觸發監測單元506在端點CLK監測到電力開關304的關斷操作，計數值增加到1，則數位/類比轉換器528調節REF的電壓為V5，且V5小於V4。在另一實施例中，數位/類比轉換器528增加REF的電壓以回應計數值的增加。
在一實施例中，當計數器526達到其最大計數值後，計數值被重置為0。例如，如果計數器526是一個2位元計數器，計數值將從0開始依次增加到1、2、3，然後在第四個關斷操作被監測到後回到0。據此，LED鏈312的亮度輸出從第一位準被依次調節到第二位準、第三位準、第四位準，然後又回到第一位準。
比較器534的反相輸入端可以選擇性地接收參考信號REF和參考信號REF1。例如，在類比調光模式下，比較器534的反相輸入端經由開關540接收參考信號REF，而在驟變調光模式下，比較器534的反相輸入端經由開關541接收參考信號REF1。比較器534的非反相輸入端經由端點MON與電阻R5耦接，以接收來自電流感測電阻R5的電流感測信號SEN。電流感測信號SEN的電壓可表示當開關Q27和Q16導通時流經LED鏈312的LED電流。
比較器534的輸出端與SR正反器522的R輸入端耦接。SR正反器522的Q輸出端和及閘524耦接。脈衝寬度調變信號產生器530產生的脈衝寬度調變信號PWM1施加至及閘524。及閘524輸出控制信號，經由端點CTRL控制控制Q16。
如果選擇了類比調光模式，開關540導通，開關541和542關斷。開關Q16由SR正反器522控制。在操作中，當電力開關304導通，齊納二極體ZD1兩端的崩潰電壓使得開關Q27導通。回應脈衝信號產生器504產生的脈衝信號536，SR正反器522在Q輸出端產生數位信號1以導通控制開關Q16。LED電流流經電感L1、LED鏈312、開關Q27、控制開關Q16、電流感測電阻R5到地。因為電感L1阻止LED電流的突變(sudden change)，LED電流會逐漸增大。因此，電流感測電阻R5兩端的電壓(即電流感測信號SEN的電壓)會隨之增大。當SEN的電壓大於參考信號REF的電壓，比較器534產生數位信號1到SR正反器522的R輸入端，以使SR正反器522產生數位信號0而關斷控制開關Q16。控制開關Q16關斷後，電感L1放電以對LED鏈312供電。流經電感L1、LED鏈312和二極體D4的LED電流逐漸減小。當SR正反器522在S輸入端再度接收到一個脈衝時，控制開關Q16導通，LED電流再度經由電流感測電阻R5流到地。當電流感測信號SEN的電壓大於參考信號REF的電壓，控制開關Q16被SR正反器522關斷。如上述該，參考信號REF決定了流經LED電流的峰值，也決定了LED鏈312的亮度輸出。藉由調節REF，LED鏈312的亮度輸出得以調節。
在類比調光模式下，如果電力開關304被關斷，電容C10(圖4所示)放電以對調光控制器308供電。當觸發監測單元506在端點CLK監測到電力開關304的關斷操作時，計數器526的計數值加1。回應電力開關304的關斷操作，觸發監測單元506關斷開關Q27。回應計數值的改變，數位/類比轉換器528把參考信號REF的電壓從第一位準調節到第二位準。因此，當電力開關304導通時，LED鏈312的亮度輸出可根據參考信號REF的調節而調節。
如果選擇驟變調光模式，開關540關斷，開關541和524導通。比較器534的反相輸入端接收具有預設電壓的參考信號REF1。控制開關Q16由SR正反器522和脈衝寬度調變信號PWM1二者經由及閘524控制。參考信號REF1決定了LED電流的峰值電流，也決定了LED鏈312的最大亮度輸出。脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期決定了控制開關Q16的導通/關斷時間。脈衝寬度調變信號PWM1為邏輯1時，控制開關Q16的導通狀態由SR正反器522的Q輸出端決定。當脈衝寬度調變信號PWM1為邏輯0時，控制開關Q16關斷。藉由調節脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期，可以據此調節LED鏈312的電力。所以，參考信號REF1和脈衝寬度調變信號PWM1之結合決定LED鏈312的亮度輸出。
在驟變調光模式下，當電力開關304關斷，該關斷操作在端點CLK被觸發監測單元506監測到。觸發監測單元506關斷Q27並產生驅動信號。回應驅動信號，計數器526的計數值增加(例如加1)。數位/類比轉換器528產生控制信號538，使得脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期從第一位準調節為第二位準。因此，當電力開關304下次導通時，LED鏈312的亮度輸出將根據由參考信號REF1和脈衝寬度調變信號PWM1所決定的目標亮度輸出進行調節。
圖6所示為類比調光模式下的例示性信號波形圖，其中包括流經LED鏈312的LED電流602、脈衝信號536、表示SR正反器522輸出的V522、表示及閘524輸出的V524以及開關Q16的導通/關斷狀態。圖6將結合圖4和圖5進行描述。
在操作中，脈衝信號產生器504產生脈衝信號536。回應脈衝信號536的每一個，SR正反器522在Q輸出端產生數位信號1。而在SR正反器522的Q輸出端上的數位信號1會使得控制開關Q16導通。當控制開關Q16導通，電感L1電流斜波上升(ramp up)，LED電流602增大。當LED電流602達到峰值Imax，亦即電流感測信號SEN的電壓與參考信號REF的電壓實質相等時，比較器534產生數位信號1至SR正反器522的R輸入端，使得SR正反器522在Q輸出端產生數位信號0。當SR正反器522的Q輸出端上為數位信號0，控制開關Q16關斷。當控制開關Q16關斷，電感L1放電為LED鏈312供電，且LED電流602減小。在類比調光模式下，藉由調節參考信號REF，LED平均電流可據此調節，因此LED鏈312的亮度輸出得以調節。
圖7所示為驟變調光模式下的例示性信號波形圖，其中包括流經LED鏈312的電流602、脈衝信號536、表示SR正反器522輸出的V522、表示及閘524輸出的V524、控制開關Q16的導通/關斷狀態以及脈衝寬度調變信號PWM1。圖7將結合圖4和圖5進行描述。
當PWM1為數位信號1時，LED電流602、脈衝信號536、V522、V524和控制開關Q16的導通/關斷狀態之間的相互關係與圖6相似。當PWM1為數位信號0時，及閘524的輸出變為數位信號0。因此，開關Q16關斷而LED電流602減小。如果PWM1保持數位信號0的狀態足夠久，LED電流602會減小到0。在此驟變調光模式下，藉由調節PWM1的責任週期，LED平均電流可據此調節，因此LED鏈312的亮度輸出也得以調節。
圖8所示為根據本發明一實施例闡釋光源驅動電路之操作示意圖。圖8將結合圖5進行描述。
在圖8所示的實例裡，每當觸發監測單元506監測到電力開關304的關斷操作，計數器526的計數值就會加1。計數器526是一個2位元計數器，最大計數值為3。
在類比調光模式下，數位/類比轉換器528從計數器526中讀取計數值，並回應計數值的增加而降低參考信號REF的電壓。參考信號REF的電壓決定了LED電流的峰值Imax，也決定了LED平均電流值。在驟變調光模式下，數位/類比轉換器528從計數器526中讀取計數值，並回應計數值的增加而降低脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期(例如每次調低25%)。計數器526在達到最大計數值(如3)後被重置。
圖9所示為根據本發明一實施例的對光源調節電力的方法流程圖。圖9將結合圖4和圖5進行描述。
在步驟902中，電力轉換器(如電力轉換器310)提供的調節後的電力對光源(如LED鏈312)進行供電。在步驟904中，接收開關監測信號(例如由調光控制器308接收)。該開關監測信號指示耦接於電源和電力轉換器之間的電力開關(如電力開關304)的操作。在步驟906中，根據開關監測信號產生調光信號。在步驟908中，根據該調光信號控制與光源串聯耦接的開關(如控制開關Q16)，以調節來自電力轉換器的調節後電力。在一實施例中，在類比調光模式中，藉由比較調光信號和表示光源的光源電流大小的回授電流感測信號來調節來自電力轉換器的的調節後電力。在另一實施例中，在驟變調光模式中，藉由以該調光信號控制一個脈衝寬度調變信號的責任週期來調節來自電力轉換器的的調節後電力。
據此，根據本發明的實施例提供了一種光源驅動電路，其可根據指示電力開關(如固定在牆上的電力開關)操作的開關監測信號來調節光源的電力。該光源的電力由電力轉換器提供，並由調光控制器經由控制與光源串聯耦接的開關來進行調節。有利之處在於，如先前所述，使用者可以透過對普通電力開關的操作(如關斷操作)來調節光源的亮度輸出。因此，無須使用額外的裝置(如外接調光器或專門設計的具有調光按鈕的開關)，因此降低成本。
圖10所示為根據本發明一實施例的光源驅動電路1000的電路圖。圖10將結合圖3進行描述。圖10中與圖3及圖4編號相同的元件具有類似的功能。
光源驅動電路1000包括與電源和LED鏈312耦接的電力轉換器310，用於接收來自電源的電力並為LED鏈312提供調節後的電力。調光控制器1008藉由監測端點CLK上的電壓來監測耦接於電源和光源驅動電路1000之間的電力開關304的操作。調光控制器1008接收指示電力開關304的第一複數個操作之調光請求信號和指示電力開關304的第二複數個操作之調光終止信號。調光控制器1008經由端點CLK接收調光請求信號和調光終止信號。如果接收到調光請求信號，調光控制器1008還可連續調節來自電力轉換器310的調節後電力，且如果接收到調光終止信號，停止調節來自電力轉換器310的調節後電力。換言之，一旦監測到電力開關304的第一複數個操作，調光控制器1008連續調節來自電力轉換器310的調節後電力，直到監測到電力開關304的第二複數個操作。在一實施例中，調光控制器1008藉由控制與LED鏈312串聯耦接的控制開關Q16來調節來自電力轉換器310的調節後電力。
圖11所示為根據本發明一實施例圖10中的調光控制器1008的例示性架構圖。圖11將結合圖10進行描述。圖11中與圖4、圖5及圖10編號相同的元件具有類似的功能。
在圖11的實例中，調光控制器1008的架構與圖5中調光控制器308的架構類似。不同之處在於調光器1102和觸發監測單元1106。在圖11中，觸發監測單元1106經由端點CLK接收調光請求信號和調光終止信號，並產生信號EN來致能或除能時脈產生器1104。觸發監測單元1106還控制與LED鏈312耦接的開關Q27的導通狀態。
在類比調光模式下，調光器1102產生參考信號REF來調節LED鏈312的電力，或在驟變調光模式下，調光器1102產生控制信號538來調節脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期，以調節LED鏈312的電力。在圖11的實例中，調光器1102包括與觸發監測單元1106耦接的用於產生時脈信號的時脈產生器1104、由時脈信號驅動的計數器1126，以及與計數器1126耦接的數位/類比(D/A)轉換器528。調光器1102還進一步包括與數位/類比(D/A)轉換器528耦接的脈衝寬度調變(PWM)信號產生器530。
在操作中，當電力開關304導通或關斷，觸發監測單元1106能夠在端點CLK分別監測到電壓正緣或負緣。例如，當電力開關304關斷，電容C10放電為調光控制器1108供電。電阻R6兩端的電壓下降到0。因此，觸發監測單元1106可以在端點CLK上監測到一個電壓負緣。類似的，當電力開關304導通，電阻R6兩端的電壓上升至一個預設的電壓。因此，觸發監測單元1106可以在端點CLK上監測到一個電壓正緣。如前所述，藉由監測端點CLK上的電壓，觸發監測單元1106可以監測到電力開關304的操作，如導通操作或關斷操作。
在一實施例中，當電力開關304的第一複數個操作被監測到時，觸發監測單元1106經由端點CLK接收到調光請求信號。當電力開關304的第二複數個操作被監測到時，觸發監測單元1106經由端點CLK接收到調光終止信號。在一實施例中，電力開關304的第一複數個操作包括第一關斷操作和其後的第一導通操作。在一實施例中，電力開關304的第二複數個操作包括第二關斷操作和其後的第二導通操作。
如果觸發監測單元1106接收到調光請求信號，調光控制器1108開始連續調節來自電力轉換器310的調節後電力。在類比調光模式下，調光控制器1108調節參考信號REF的電壓以調節來自電力轉換器310的調節後電力。在驟變調光模式下，調光控制器1108調節脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期以調節來自電力轉換器310的調節後電力。
如果觸發監測單元1106接收到調光終止信號，調光控制器1108停止調節來自電力轉換器310的調節後電力。
圖12所示為根據本發明一實施例的包括圖11中的調光控制器1108之光源驅動電路的操作示意圖。圖12將結合圖10以及圖11進行描述。
假設初始時刻電力開關304關斷。在操作中，在一實施例中，當電力開關304被使用者導通，LED鏈312由來自電力轉換器310的調節後電力供電，產生一個初始亮度輸出。在類比調光模式下，該初始亮度輸出由參考信號REF的初始電壓決定。在驟變調光模式下，該初始亮度輸出由脈衝寬度調變信號PWM1的初始責任週期(如：100%)決定。在一實施例中，參考信號REF和脈衝寬度調變信號PWM1由數位/類比(D/A)轉換器528根據計數器1126的計數值產生。因此，REF的初始電壓和PWM1的初始責任週期由計數器1126的初始計數值(如：0)決定。
為了調節LED鏈312的亮度，使用者可以對電力開關304施加第一複數個操作。一旦偵測到電力開關304的第一複數個操作，產生調光請求信號。在一實施例中，第一複數個操作包括第一關斷操作和其後的第一導通操作。如此一來，觸發監測單元1106在端點CLK監測和接收到包含電壓負緣1204和其後的正緣1206的調光請求信號。回應調光請求信號，觸發監測單元1106產生具有高位準的EN信號。因此，致能時脈產生器1104以產生時脈信號。由時脈信號驅動的計數器1126可回應時脈信號的每個時脈脈衝而改變計數值。在圖12的實例中，計數值回應時脈信號而增加。在一實施例中，當計數器1126達到其預設的最大計數值後，計數值被重置為0。在另一實施例中，計數值增加直到計數器1126達到預設最大計數值，然後計數值減少直到計數器1126達到預設最小計數值。
在類比調光模式下，數位/類比(D/A)轉換器528從計數器1126中讀取計數值，並回應於計數值的增加而降低參考信號REF的電壓。在驟變調光模式下，數位/類比(D/A)轉換器528從計數器1126中讀取計數值，並回應計數值的增加而降低脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期(例如每次降低10%)。據此，因為來自電力轉換器310的調節後電力是由參考信號REF的電壓決定(在類比調光模式下)或是由脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期決定(驟在變調光模式下)，所以LED鏈312的亮度可以調節。
一旦達到期望的亮度輸出，使用者藉由對電力開關304施加第二複數個操作來終止亮度。一旦監測到第二複數個操作，產生調光終止信號。在一實施例中，第二複數個操作包括第二關斷操作和其後的第二導通操作。如此一來，觸發監測單元1106在端點CLK監測到包含電壓負緣1208和其後的正緣1210之調光終止信號。一旦偵測到調光終止信號，觸發監測單元1106產生具有低位準的EN信號。因此，除能時脈產生器1104，以使得計數器1126保持其計數值不變。據此，在類比調光模式下，參考信號REF的電壓將保持在期望的位準。在驟變調光模式下，脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期將保持為期望值。因此，LED鏈312的亮度輸出將維持為期望的亮度輸出。
圖13所示為根據本發明一實施例的調節一光源的電力的方法流程圖1300。圖13將結合圖10以及圖11進行描述。
在步驟1302中，以來自電力轉換器(如電力轉換器310)的調節後的電力對光源(如LED鏈312)進行供電。
在步驟1304中，接收調光請求信號(如由調光控制器1108接收)。該調光請求信號指示耦接於該電源和該電力轉換器之間的電力開關(如電力開關304)的第一複數個操作。在一實施例中，電力開關的第一複數個操作包括第一關斷操作和其後的第一導通操作。
在步驟1306中，連續調節來自電力轉換器的調節後的電力(如利用調光控制器1108進行調節)。在一實施例中，致能時脈產生器1104來驅動計數器1126。根據計數器1126的計數值產生調光信號(如控制信號538或參考信號REF)。在類比調光模式下，藉由比較參考信號REF和指示流經光源的光源電流之回授電流感測信號來調節來自該電力轉換器的調節後電力。REF的電壓由計數值決定。在驟變調光模式下，藉由控制信號538改變脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期以調節來自該電力轉換器的調節後電力。PWM1的責任週期由計數值決定。
在步驟1308中，接收調光終止信號(如由調光控制器1108接收)。該調光終止信號指示耦接於該電源和該電力轉換器之間的電力開關(如電力開關304)的第二複數個操作。在一實施例中，電力開關的第二複數個操作包括第二關斷操作和其後的第二導通操作。
在步驟1310中，如果接收到調光終止信號，則停止調節來自該電力轉換器的調節後電力。在一實施例中，除能時脈產生器1104以使得計數器1126保持其計數值不變。如此一來，在類比調光模式下，參考信號REF的電壓保持在期望的位準。在驟變調光模式下，脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期將保持為期望值。因此，電源將維持期望的亮度輸出。
圖14A所示為根據本發明一實施例光源驅動電路1400的電路圖。圖14A中與圖3、圖4及圖10編號相同的元件具有類似的功能。圖14A將結合圖4進行描述。
光源驅動電路1400透過電源開關1404連接到電源VIN (如110/120伏交流電，60赫茲)，並與光源1412耦接。圖14B所示為根據本發明一個實施例的圖14A中的電源開關1404的圖示。在一實施例中，電源開關1404為置於牆上的ON/OFF開關。透過切換按鈕1480至ON或OFF的位置(如由使用者切換)可控制電源開關1404的閉合或斷開。
如圖14A所示，光源驅動電路1400包括交流/直流轉換器306、轉換器1410和調光控制器1408。交流/直流轉換器306將交流輸入電壓VIN 轉換成直流輸出電壓VOUT 。與交流/直流轉換器306耦接的轉換器1410接收直流輸出電壓VOUT ，為光源1412提供輸出電能。與交流/直流轉換器306和轉換器1410耦接的調光控制器1408監測電源開關1404，並根據電源開關1404的動作以調節轉換器1410的輸出電能，進而控制光源1412發出的光的顏色和亮度。在一實施例中，調光控制器1408包括多個端點，如端點HV、端點CLK、端點VDD、端點GND、端點CTRL1、端點MON1、端點CTRL2和端點MON2。
在一個實施例中，光源1412包括多個LED光源，如光源LED1和光源LED2。為方便說明，圖14A所示的光源LED1包括一個LED鏈，光源LED2包括一個LED鏈。或者光源LED1和光源LED2的每一個都包括多條LED鏈。光源LED1能夠發出第一種顏色光(如暖色)。光源LED2能夠發出第二種顏色光(如冷色)。因此透過控制光源LED1和光源LED2，光源1412能夠發出不同顏色的光。
在一個實施例中，轉換器1410包括分別與光源LED1和LED2耦接的電力轉換器1414和1416。電力轉換器1414為包括電感L29、二極體D25、電容C26、電阻R23和開關Q21的降壓轉換器。開關Q21與光源LED1串聯。開關控制信號1450(如脈衝寬度調變PWM信號)控制開關Q21的閉合或斷開。類似地，電力轉換器1416也可以是包括電感L30、二極體D28、電容C27、電阻R33和開關Q31的降壓轉換器。開關控制信號1452(如脈衝寬度調變PWM信號)控制與光源LED2串聯的控制開關Q31的閉合或斷開。電力轉換器1414和1416還可以具有其他結構，並不限於圖14A中的例子。
與電力轉換器310(如圖4所示)的操作類似，電力轉換器1414根據開關Q21的導通狀態將調節後的電能提供給光源LED1。更具體地說，在一個實施例中，開關Q21閉合或者Q21交替閉合和斷開(即“開燈”狀態)，以使得電流流過光源LED1。電力轉換器1414可工作於驟變調光模式或類比調光模式來調整調節後的電能。舉例來說，在驟變調光模式下，調節開關控制信號1450的責任週期，以調節供給光源LED1的電能。在類比調光模式下，根據開關控制信號1450透過調節光源LED1的電流峰值，以調節供給光源LED1的電能。
此外，如果開關Q21斷開且斷開狀態的持續時間超過一個時間臨限值(即“關燈”狀態)，透過光源LED1的電流則降到零安培，因此關斷光源LED1。電力轉換器1416的操作類似於電力轉換器1414。
基於開關控制信號1450和1452，轉換器1410選擇性地將調節後的電能提供給光源LED1和LED2。在一個實施例中，開關Q21和Q31其中一個處於開燈狀態，為對應的光源LED1或LED2供電，另一個處於關燈狀態的開關關斷對應的光源LED1或LED2。舉例來說，當供電給LED1(如暖色白LED鏈)且關斷LED2(如冷色白LED鏈)時，光源1412發出具有暖色溫度的光。同樣地，當關斷LED1且供電給LED2時，光源1412發出冷色溫度的光。
因此，透過調節供給光源1412的電能(如透過調節開關控制信號1450和1452)，光源1412的顏色和亮度都得到控制。
調光控制器1408監測電源開關1404的動作，並據此產生對應的開關控制信號1450和1452。當電源開關1404接通，與交流/直流轉換器306耦接的端點HV從電源VIN 接收電能，並為調光控制器1408供電。在一個實施例中，當電源開關1404斷開，與端點VDD耦接的電能儲存單元(如電容C24)能夠為調光控制器1408供電。端點GND與地耦接。
在一個實施例中，端點MON1與電阻R23耦接，監測透過光源LED1的電流。同樣地，端點MON2與電阻R33耦接，監測透過光源LED2的電流。
在圖14A所示的例子中，調光控制器1408透過監測與交流/直流轉換器306耦接的端點CLK的電壓來監測電源開關1404。透過端點CLK，調光控制器1408接收指示電源開關1404的第一組動作的顏色改變信號、接收指示電源開關1404第二組動作的調光請求信號、以及接收指示電源開關1404第三組動作的調光終止信號。根據端點CLK接收到的信號，調光控制器1408產生開關控制信號1450和1452來分別控制開關Q21和Q31。
如果接收到顏色改變信號，調光控制器1408改變開關Q21和Q31的導通狀態，因此，改變了光源1412的顏色。舉例說明，當光源1412的光具有一個暖色溫度時(如Q21處於開燈狀態且Q31處於關燈狀態)，調光控制器1408分別切換開關Q21和Q31至關燈和開燈的狀態。因此，光色被切換為一個冷色溫度。同樣地，如果當光源1412的光具有一個冷色溫度時(如Q21處於關燈狀態且Q31處於開燈狀態)接收到顏色改變信號，調光控制器1408分別切換開關Q21和Q31至開燈和關燈的狀態。因此，光色被切換為一個暖色溫度。
如果接收到調光請求信號，調光控制器1408對應調整光源1412的亮度。舉例說明，當光源1412的光具有一個暖色溫度時(如Q21處於開燈狀態且Q31處於關燈狀態)，調光控制器1408控制開關Q21，以工作於驟變調光模式或類比調光模式，進而在預設的時間段(如TTH2 )或者直到接收到調光終止信號，提高或降低供給光源1412的電能。同樣地，當光源1412的光具有一個冷色溫度時(如Q21處於關燈狀態且Q31處於開燈狀態)，調光控制器1408控制開關Q31，以工作於驟變調光模式或類比調光模式，進而在預設的時間段(如TTH2 )內或者直到接收到調光終止信號，提高或降低供給電源1412的電能。
有利之處在於，使用者能夠透過對電源開關1404施以第一組動作來控制發光的顏色。使用者也能夠透過對該電源開關1404施以第二組動作來控制發光的亮度，使得光源1412的亮度逐漸降低或升高。如果達到了期望的亮度，使用者可透過對電源開關1404施以第三組動作來終止亮度調整。因此避免了光色選擇和調光的額外設備(如外置的遠端控制器或是專門設計的具有調光按鈕的開關)來進行亮度調節，進而節省成本。
圖15所示為根據本發明一個實施例的圖14A中的調光控制器1408的結構示意圖。圖15將結合圖5和圖14A進行描述。圖15中與圖5、圖11和圖14A編號相同的元件具有類似的功能。
在圖15所示的例子中，調光控制器1408包括啟動電路1502、低壓鎖定電路1504、觸發監測單元1506、調光器1552和1554、脈衝信號產生器504以及邏輯電路1556和1558。當電源開關1404接通時，啟動電路1502從端點HV接收電能，為端點VDD提供電源電壓。與端點VDD耦接的低壓鎖定電路1504檢測電源電壓，並根據電源電壓控制調光控制器1408。在一個實施例中，當電源開關1404閉合時，低壓鎖定電路1504接通調光控制器1408。當電源開關1404保持斷開且持續時間小於時間臨限值TTH_VDD 時，電容C24(如圖14A所示)放電，為端點VDD提供電能。因此，在這種情況下，調光控制器1408仍然能夠被供電並工作。然而，如果當電源開關1404保持斷開且持續時間大於時間臨限值TTH_VDD ，即端點VDD的電壓下降至預設的臨限值電壓VTHL 。此時，低壓鎖定電路1504關斷調光控制器1408。
如上針對圖14A的描述，顏色改變信號指示了電源開關1404的第一組動作，調光請求信號指示了電源開關1404的第二組動作，調光終止信號指示了電源開關1404的第三組動作。在一個實施例中，第一組動作包括第一斷開動作和其後的第一閉合動作，第二組動作包括第二斷開動作和其後的第二閉合動作。在一個實施例中，第一斷開動作和第一閉合動作之間的第一時間間隔與第二斷開動作和第二閉合動作之間的第二時間間隔不同。例如，第一時間間隔大於時間臨限值TTH1 (如2秒)，而第二時間間隔小於TTH1 。
另外，第三組動作包括第三斷開動作和其後的第三閉合動作。在一個實施例中，第三斷開動作跟隨著第二閉合動作，第二閉合動作與第三斷開動作之間的時間間隔小於第二時間臨限值TTH2 (如10秒)。
與端點CLK耦接的觸發監測電路1506透過端點CLK接收指示電源開關1404導通狀態的監測信號。基於監測信號，觸發監測單元1506判斷電源開關1404執行的是閉合的動作還是斷開的動作。透過計時器1508，觸發監測電路1506測量電源開關1404不同操作之間的時間間隔(如一個閉合動作和一個斷開動作之間的時間間隔或是一個閉合動作和另一個閉合動作之間的時間間隔)。結果，觸發監測單元1506識別出顏色改變信號、調光請求信號和調光終止信號。
調光器1552包括計數器1510、數位/類比轉換器1512、脈衝寬度調變信號產生器1514和時脈產生器1516。與圖11中調光器1102中的操作類似，調光器1552根據計數器1510所儲存的計數值產生調光信號PWM3。在一個實施例中，調光信號PWM3的責任週期由計數值決定。與調光器1552耦接的邏輯電路1556包括比較器1530、SR正反器1532和及閘1534。與包括比較器534、SR正反器522和及閘524的電路(如圖5所示)操作類似，邏輯電路1556根據調光信號PWM3在端點CTRL1產生開關控制信號1450。在一個實施例中，開關控制信號1450的責任週期由計數器1510的計數值決定。因此，根據開關控制信號1450控制開關Q21，可實現調節供給光源LED1的電能。
類似地，調光器1554包括計數器1520、數位/類比轉換器1522、脈衝寬度調變產生器1524和時脈產生器1526。調光器1554用於產生調光信號PWM4。與調光器1554耦接的邏輯電路1558包括比較器1540、SR正反器1542和及閘1544。邏輯電路1558產生開關控制信號1452。調光信號PWM4和開關控制信號1452的責任週期由計數器1520的計數值決定。因此，根據開關控制信號1452控制開關Q31，可實現調節供給光源LED2的電能。
表1描述了根據本發明一個實施例的計數器1510或1520的計數值，也描述了對應計數值的開關控制信號1450或1452的責任週期。如表1所示，如果計數值設為0，責任週期為0，因此，對應的控制開關Q21或Q31工作於關燈狀態，以關斷對應的LED光源。如果計數值大於0(如1～10)，責任週期大於0，因此對應的開關Q21或Q31工作於開燈狀態，為對應的LED光源供電。
低壓鎖定電路1504在端點VDD檢測電源電壓。在一個實施例中，低壓鎖定電路1504根據端點VDD的電源電壓調整計數器1510和1520的計數值。更具體地說，當端點VDD上的電源電壓降到臨限值電壓VTHL 以下時，低壓鎖定電路1504將計數器1510和1520的計數值設置為第一組預設值。當端點VDD的電源電壓上升到VTHL 以上時，低壓鎖定電路1504將計數器1510和1520的計數值設置為第二組預設值。例如，當電源電壓降到低於臨限值電壓VTHL 時，計數器1510和1520的計數值都被設為0。因此，光源LED1和LED2被關斷。當電源電壓升到高於VTHL 時，計數器1510和1520的計數值分別被設為10和0。因此，接通光源LED1並關斷光源LED2。
在一個實施例中，調光控制器1408還包括匯流排1560，用於連接調光器1552、調光器1554和觸發監測單元1506。在一個實施例中，觸發監測單元1506產生致能信號ENCOL 、ENDIH1 和ENDIM2 ，用以調整計數器1510和1520的計數值。
更具體地說，在一個實施例中，當接收到顏色改變信號時，觸發監測單元1506產生致能信號ENCOL 。匯流排1560將致能信號ENCOL 傳送到計數器1510和1520。在一個實施例中，計數器1510和1520的計數值相互交換，以回應致能信號ENCOL 。例如，如果計數器1510和1520的計數值分別為5和0，表示光源1412發出的光具有暖色溫度(LED1接通而LED2斷開)。在接收到致能信號ENCOL 之後，計數器1510和1520的計數值分別變成了0和5，因此光源變成了冷色溫度(LED1斷開而LED2接通)。優點在於，雖然光的顏色被改變，但是光的亮度保持不變。或者，計數器1510和1520的計數值可改變為其他值。例如，計數器1510和1520的計數值可設為0和10。在這樣的情況下，光的顏色和亮度都發生改變。
在一個實施例中，如果接收到調光請求信號，觸發監測單元1506透過監測計數值來判斷哪一個開關處於開燈狀態，並據此產生有效的致能信號ENDIMI 來控制處於開燈狀態的開關。舉例說明，如果開關Q21處於開燈狀態，時脈產生器1516根據有效的致能信號ENDIMI 為計數器1510提供一個時脈信號CLOCK1。因此，計數器1510調整計數值，進而調整光源LED1的亮度。例如，計數值連續增加，因此光源LED1的亮度逐漸增加。如果接收到調光終止信號，或者亮度調整超過了一個預設的時間間隔，觸發監測單元1506產生無效的致能信號ENDIMI 。因此時脈信號CLOCK1被終止，計數器1510停止調整計數值。即亮度調整結束。
因此透過調整計數器1510和1520的計數值，調節了供給光源1412的電能，進而實現光色的改變和亮度的調整。
圖16所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作時序圖，光源驅動電路包含圖15中所示的調光控制器1408。圖16將結合圖14A和圖15進行描述。圖16描述了端點CLK的電壓VCLK 、由觸發監測單元1506產生的致能信號ENCOL 、ENDIM1 和ENDIM2 、時脈信號CLOCK1和CLOCK2，以及計數器1510和1520的計數值VALUE_1510和VALUE_1520。圖16所示的例子描述了光源1412的亮度是如何調整的。
在時刻t0，電壓VCLK 為低電位，指示電源開關1404斷開。在一個實施例中，計數值VALUE_1510和VALUE_1520都為0。因此開關Q21和Q31都處於關燈狀態，光源LED1和LED2關斷。
在時刻t1，電源開關1404閉合。端點HV接收來自交流/直流轉換器306的電能。此時端點VDD的電壓上升到VTHL 。在一個實施例中，低壓鎖定電路1504分別設VALUE_1510和VALUE_1520為10和0。因此，開關Q21被切換為開燈狀態而開關Q31保持關燈狀態。對應地，光源1412在時刻t1發出具有暖色溫度的光。
在時刻t2，電壓VCLK 具有指示電源開關1404斷開動作的負緣。在時刻t3，電壓VCLK 具有指示電源開關1404閉合動作的正緣。由於t2和t3之間的時間間隔T1小於第一時間臨限值TTH1 ，觸發監測單元1506辨別出接收到調光請求信號。因此在時刻t3，觸發監測單元1506產生有效的致能信號ENDIM1 ，使得時脈產生器1516產生時脈信號CLOCK1。在圖16所示的例子中，計數值VALUE_1510增加(如從1到6)，逐漸提高光源1412的亮度。
在時刻t4，檢測到電壓VCLK 的負緣，指示電源開關1404的斷開動作。在時刻t5，檢測到電壓VCLK 的正緣，指示電源開關1404的閉合動作。由於t3和t4之間的時間間隔T2小於第二時間臨限值TTH2 ，觸發監測單元1506識別出接收到調光終止信號。對應地，致能信號ENDIM1 變為無效(如低電位)，終止時脈信號CLOCK1。因此，計數值VALUE_1510從時刻t5開始保持計數值為6，即保持光源1412的亮度不變。
在時刻t6，電壓VCLK 有一個負緣，指示電源開關1404的斷開動作。電源開關斷開的時間間隔(如從t6到t7的時間間隔)達到時間臨限值TTH_VDD ，指示端點VDD的電源電壓下降到VTH_VDD 。由此，在一個實施例中，低壓鎖定電路1504將VALUE_1510和VALUE_1512再次設為0。因此，在時刻t7，光源1412被關斷。
圖17所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的另一種運作時序圖，光源驅動電路包含有圖15中所示的調光控制器1408。圖17將結合圖14A和圖15進行描述。圖17描述了端點CLK的電壓VCLK 、由觸發監測單元1506產生的致能信號ENCOL 、ENDIM1 和ENDIM2 、時脈信號CLOCK1和CLOCK2，以及計數器1510和1520的計數值VALUE_1510和VALUE_1520。圖17所示的例子描述了光源1412的顏色和亮度是如何調整的。
在時刻t0’,電壓VCLK 為低電位，指示電源開關1404斷開。計數值VALUE_1510和VALUE_1520為0。因此開關Q21和開關Q31處於關燈狀態，LED1和LED2熄滅。
在時刻t1’，電源開關1404接通。低壓鎖定電路1504將VALUE_1510和VALUE_1520分別設為10和0。因此，開關Q21被切換到開燈狀態而開關Q31保持在關燈狀態。對應地，光源1412發出具有暖色溫度的光。
在時刻t2’，電壓VCLK 有一個負緣，在時刻t3’，電壓VCLK 有一個正緣，即在時刻t2’發生斷開動作，隨後在時刻t3’發生閉合動作。t2’到t3’之間的時間間隔大於第一時間臨限值TTH1 ，指示接收到顏色改變信號。因此，在一個實施例中，觸發監測單元1506在時刻t3’產生有效的致能信號ENCOL (如脈衝信號)，用以交換儲存在計數器1510和1520內的計數值。因此，VALUE_1510和VALUE_1520分別被設為0和10。對應地，開關Q21被切換到關燈狀態，開關Q31被切換到開燈狀態。因此，在時刻t3’，光源1412的顏色變為冷色溫度而其亮度保持不變。
在時刻t4’，電壓VCLK 有一個負緣，在時刻t5’，電壓VCLK 有一個正緣，即在時刻t4’發生斷開動作，隨後在時刻t5’發生閉合動作。t4’到t5’之間的時間間隔小於TTH1 ，即指示接收到調光請求信號。作為回應，觸發監測單元1506產生有效的致能信號ENDIM2 。由此，產生時脈信號CLOCK2，計數值VALUE_1520增加(如從1到3)，進而逐步提高光源1412的亮度。
在時刻t6’，電壓VCLK 具有負緣，在時刻t7’，電壓VCLK 具有正緣，即在時刻t6’發生斷開動作，隨後在時刻t7’發生閉合動作。由於t6’到t7’之間的時間間隔小於TTH2 ，表示接收到調光終止信號。作為回應，致能信號ENDIM2 變為無效，時脈信號CLOCK2被終止。因此，從時刻t7’開始，計數值VALUE_1510保持為3，以保持光源1412的亮度不變。
在時刻t8’，電壓VCLK 具有負緣，表示電源開關1404的斷開動作。在一個實施例中，電源開關1404斷開的時間間隔(如從t8’到t9’)達到了時間臨限值TTH_VDD ，表示端點VDD的供電電壓下降到VTH_VDD 。此時，低壓鎖定電路1504再次將VALUE_1510和VALUE_1520設為0。因此，在時刻t9’,光源1412熄滅。
圖18所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的又一運作時序圖，光源驅動電路包含有圖15中所示的調光控制器1408。圖18將結合圖14A和圖15進行描述。圖18描述了端點CLK的電壓VCLK 、由觸發監測單元1506產生的致能信號ENCOL 、ENDIM1 和ENDIM2 、時脈信號CLOCK1和CLOCK2，計數器1510和1520的計數值VALUE_1510和VALUE_1520。圖18所示的例子描述了光源1412的亮度是如何調整的。
在從t0”到t3”之間的時間間隔內，調光控制器1408的操作類似於圖16中描述的從t0到t3的操作。例如，時刻t2”的斷開動作和其後時刻t3”的閉合動作被識別為調光請求信號。因此VALUE_1510從時刻t3”開始調整。在時刻t4”,亮度調整達到一個預設的時間間隔TTH2 。因此，觸發監測單元1506產生失效的致能信號ENDIM1 ，時脈信號CLOCK1被終止。VALUE_1510從t4”開始保持為10且亮度調整結束。
在時刻t5”,電壓VCLK 有一個指示電源開關1404斷開動作的負緣。在時刻t6”,電源開關1404斷開的時間間隔(如從t5”到t6”)達到時間臨限值TTH_VDD ，表示端點VDD的電源電壓下降到VTH-VDD 。在一個實施例中，作為回應，低壓鎖定電路1504再次將VALUE_1510和VALUE_1520設為0。因此，在時刻t6”,光源1412熄滅。
回到圖15，調光控制器1408也可工作於類比調光模式來調整光源1412的亮度。在一個實施例中，比較器1530的反相輸入端與數位/類比轉換器1512的輸出端耦接，比較器1540的反相輸入端與數位/類比轉換器1522的輸出端耦接。因此，參考信號REF1和REF2分別由計數器1510和1520的計數值決定。由此，根據計數值來控制透過光源LED1和LED2的電流峰值，實現亮度調整。
圖19所示為根據本發明一個實施例的對光源進行電能調整的方法流程圖1900。圖19將結合圖14A至圖18進行描述。儘管圖19公開了某些特定的步驟，這些步驟僅僅作為示例。本發明適合執行與圖19類似或等同的其他步驟。
在步驟1902中，將電能從轉換器1410傳送到光源(如光源1412)。
在步驟1904中，監測耦接於電源和轉換器1410之間的電源開關(如電源開關1404)。
在步驟1906中，接收顏色改變信號，顏色改變信號指示電源開關(如電源開關1404)的第一組動作。
在步驟1908中，根據顏色改變信號，調整光源(如光源1412)的顏色。
在步驟1910中，接收調光請求信號，調光請求信號指示電源開關的第二組動作。
在步驟1912中，根據調光請求信號，調整光源亮度。
在一個實施例中，接收監測信號，監測信號指示電源開關的導通狀態。根據監測信號識別出電源開關的多種動作，包括斷開動作和閉合動作。根據動作之間的時間間隔識別出第一組動作和第二組動作。在一個實施例中，調整亮度一段預設的時間間隔(如TTH2 )，或者直到接收到調光終止信號，該調光終止信號指示電源開關1404的第三組動作。在一個實施例中，透過調整計數器(如計數器1522和1554)的計數值，調整光源的顏色和亮度。
如前所述，本發明披露了一種驅動LED光源的光源驅動電路。優點在於，使用者可透過對電源開關施以第一組開關動作來選擇光源顏色，也可透過對該電源開關施以第二組開關動作來實現亮度的調整。在亮度調整過程中，光源的亮度逐步增加或減小。當LED光源達到期望的亮度，使用者透過對電源開關施以第三組動作來終止亮度調整過程。因為避免了使用額外的元件(如外置的遠端控制器或是專門設計的具有調光按鈕的開關)來進行亮度調節，進而節省成本。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100．．．LED驅動電路
102．．．電力轉換器
104．．．開關
106．．．LED鏈
200．．．LED驅動電路
208．．．線性LED電流調節器
210．．．運算放大器
300．．．光源驅動電路
304．．．電力開關
306．．．交流/直流轉換器
308．．．調光控制器
310．．．電力轉換器
312．．．LED鏈
314．．．電流監測器
400．．．光源驅動電路
502．．．調光器
504．．．脈衝信號產生器
506．．．觸發監測單元
508．．．啟動及欠電壓鎖定(UVL)電路
510．．．運算放大器
512、514、515．．．金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)
516、518．．．比較器
520、522．．．SR正反器
524．．．及閘
526．．．計數器
528．．．數位/類比轉換器
530．．．脈衝寬度調變信號產生器
532．．．電流源
534．．．比較器
536．．．脈衝信號
538．．．控制信號
540、541、542．．．開關
602．．．LED電流
900．．．流程圖
902、904、906、908．．．步驟
1000．．．光源驅動電路
1008．．．調光控制器
1102．．．調光器
1104．．．時脈產生器
1106．．．觸發監測單元
1126．．．計數器
1204．．．負緣
1206．．．正緣
1208．．．負緣
1210．．．正緣
1300．．．流程圖
1302、1304、1306、1308、1310．．．步驟
1400．．．光源驅動電路
1404．．．電源開關
1408．．．調光控制器
1410．．．轉換器
1412．．．光源
1414、1416．．．電力轉換器
1450、1452．．．開關控制信號
1480．．．按鈕
1502．．．啟動電路
1504．．．低壓鎖定電路
1506．．．觸發監測單元
1508．．．計時器
1510．．．計數器
1512．．．數位/類比轉換器
1514．．．脈衝寬度調變信號產生器
1516．．．時脈產生器
1520．．．計數器
1522．．．數位/類比轉換器
1524．．．脈衝寬度調變信號產生器
1526．．．時脈產生器
1530．．．比較器
1532．．．SR正反器
1534．．．及閘
1540．．．比較器
1542．．．SR正反器
1544．．．及閘
1552、1554．．．調光器
1556、1558．．．邏輯電路
1560．．．匯流排
1900．．．流程圖
1902、1904、1906、1908、1910、1912．．．步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：
圖1所示為一種習知的LED驅動電路的電路圖。
圖2所示為另一種習知的LED驅動電路的電路圖。
圖3所示為根據本發明一實施例的光源驅動電路的例示性方塊圖。
圖4所示為根據本發明一實施例的光源驅動電路的例示性電路圖。
圖5所示為根據本發明一實施例圖4中的調光控制器的例示性架構圖。
圖6所示為根據本發明一實施例類比調光模式下的例示性信號波形圖。
圖7所示為根據本發明一實施例驟變調光模式下的例示性信號波形圖。
圖8所示為根據本發明一實施例闡釋包含圖5所示之調光控制器的光源驅動電路之操作示意圖。
圖9所示為根據本發明一實施例的對光源調節電力的方法流程圖。
圖10所示為根據本發明一實施例的光源驅動電路的例示性電路圖。
圖11所示為根據本發明一實施例圖10中的調光控制器的例示性架構圖。
圖12所示為根據本發明一實施例闡釋包含圖11所示之調光控制器的光源驅動電路之操作示意圖。
圖13所示為根據本發明一實施例的對光源調節電力的方法流程圖。
圖14A所示為根據本發明一實施例光源驅動電路的電路圖。
圖14B所示為根據本發明一個實施例的圖14A中的電源開關的圖示。
圖15所示為根據本發明一個實施例的圖14A中的調光控制器的結構示意圖。
圖16所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作時序圖。
圖17所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的另一種運作時序圖。
圖18所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的又一運作時序圖。
圖19所示為根據本發明一個實施例的對光源進行電能調整的方法流程圖。
306．．．交流/直流轉換器
1400．．．光源驅動電路
1404．．．電源開關
1408．．．調光控制器
1410．．．轉換器
1412．．．光源
1414、1416．．．電力轉換器
1450、1452．．．開關控制信號

Claims (16)

  1. 一種光源驅動電路，包括：一轉換器，耦接至一電源，接收來自該電源的電能並根據多個控制信號為一光源提供一調節後電能；以及一調光控制器，耦接至該轉換器，監測連接於該電源和該轉換器之間的一電源開關，該調光控制器接收指示該電源開關的一第一組動作的一顏色改變信號，並接收指示該電源開關的一第二組動作的一調光請求信號；其中，該調光控制器在接收到該顏色改變信號時，控制該多個控制信號改變該光源的一顏色，且該調光控制器在接收到該調光請求信號時，控制該多個控制信號調整該光源的一亮度；且其中，該調光控制器包括：一觸發監測單元，接收指示該電源開關的一導通狀態的一監測信號，並基於該監測信號識別該第一組動作和該第二組動作，該觸發監測單元還基於該監測信號識別該電源開關的多個動作，並基於該多個動作之間的一時間間隔識別出該第一組動作和該第二組動作，該多個動作包括一閉合動作和一斷開動作。
  2. 如申請專利範圍第1項的光源驅動電路，其中，該第一組動作包括一第一斷開動作和其後的一第一閉合動作，該第二組動作包括一第二斷開動作和其後的一第二閉合動作，該第一斷開動作和該第一閉合動作之間的一時間間隔與該第二斷開動作和該第二閉合動 作之間的一時間間隔不同。
  3. 如申請專利範圍第1項的光源驅動電路，其中，該調光控制器根據該調光請求信號調整該光源的該亮度，直至接收到指示該電源開關的一第三組動作的一調光終止信號。
  4. 如申請專利範圍第3項的光源驅動電路，其中，該第二組動作包括一第一斷開動作和其後的一第一閉合動作，該第三組動作包括包括一第二斷開動作和其後的一第二閉合動作，該第一閉合動作和該第二斷開動作之間的一時間間隔小於一時間臨限值。
  5. 如申請專利範圍第1項的光源驅動電路，其中，該光源包括具有一第一顏色的一第一發光二極體光源和具有一第二顏色的一第二發光二極體光源。
  6. 如申請專利範圍第1項的光源驅動電路，其中，該調光控制器包括：多個調光器，根據該顏色改變信號和該調光請求信號分別調整多個計數器的多個計數值，該調光控制器根據該多個計數值分別調整該多個控制信號。
  7. 如申請專利範圍第6項的光源驅動電路，其中，該調光控制器更包括：一低壓鎖定電路，耦接至該調光控制器，監測一電源電壓；其中，當該電源電壓下降到低於一臨限電壓值時，該低壓鎖定電路設定該多個計數值為一第一組預設值；且其中，當該電源電壓上升到高於該臨限電壓值 時，該低壓鎖定電路設定該多個計數值為一第二組預設值。
  8. 如申請專利範圍第6項的光源驅動電路，其中，當接收到該顏色改變信號時，該調光控制器交換該多個計數器的該多個計數值，該調光控制器根據該交換後的多個計數值調整該多個控制信號，以改變該光源的該顏色並保持該光源的該亮度。
  9. 一種調光控制器，控制從一轉換器傳遞到一光源的電能，包括：一監測端點，接收一監測信號，該監測信號指示連接於一電源和該轉換器之間的一電源開關的一導通狀態；以及多個調光端點，提供多個控制信號來控制該電能，其中，該光源的一顏色和一亮度由該多個控制信號決定，其中，該調光控制器基於該監測信號，識別指示該電源開關的一第一組動作的一顏色改變信號和指示該電源開關的一第二組動作的一調光請求信號；當接收到該顏色改變信號時，該調光控制器調整該多個控制信號，以改變該光源的該顏色；當接收到該調光請求信號時，該調光控制器調整該多個控制信號，以調整該光源的該亮度；且其中，該調光控制器更包括：一觸發監測單元，基於該監測信號識別出包含一閉合動作和一斷開動作的多個動作，測量該多個動作之間 的一時間間隔，並根據該時間間隔識別出該顏色改變信號和該調光請求信號。
  10. 如申請專利範圍第9項的調光控制器，其中，該多個控制信號根據該調光請求信號調整該光源的該亮度，直至接收到一調光終止信號。
  11. 如申請專利範圍第9項的調光控制器，其中，該光源包括：具有一第一顏色的一第一發光二極體光源和具有一第二顏色的一第二發光二極體光源，其中，該多個控制信號分別控制該第一發光二極體光源和該第二發光二極體。
  12. 如申請專利範圍第9項的調光控制器，更包括：多個調光器，根據該顏色改變信號和該調光請求信號分別調整多個計數器的多個計數值，其中，該調光控制器基於該多個計數值調整該多個控制信號。
  13. 如申請專利範圍第12項的調光控制器，更包括：一供電端點，接收一電源電壓，其中，當該電源電壓下降到低於一臨限電壓值時，該調光控制器將該多個計數值設置為一第一組預設值；當該電源電壓上升到高於該臨限電壓值時，該調光控制器將該多個計數值設置為一第二組預設值。
  14. 如申請專利範圍第12項的調光控制器，其中，當接收到該顏色改變信號時，該調光控制器交換該多個計數器的該多個計數值，其中，該多個控制信號根據該交換後的多個計數值改變該光源的該顏色並保持該 光源的該亮度。
  15. 一種光源驅動方法，包括：將一電能從一轉換器傳送到一光源；監測耦接於一電源和該轉換器之間的一電源開關；接收一顏色改變信號，該顏色改變信號指示該電源開關的一第一組動作；根據該顏色改變信號調整該光源的一顏色；接收一調光請求信號，該調光請求信號指示該電源開關的一第二組動作；根據該調光請求信號調整該光源的一亮度；接收指示該電源開關的一導通狀態的一監測信號；根據該監測信號識別出該電源開關的多個動作，該多個動作包括一斷開動作和一閉合動作；以及根據該多個動作之間的一時間間隔識別該第一組動作和該第二組動作。
  16. 如申請專利範圍第15項的光源驅動方法，更包括：當接收到該調光請求信號時，開始調整該光源的該亮度；以及當接收到一調光終止信號時，停止調整該光源的該亮度。
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