TWI581665B - 照明裝置及其檢測方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種照明裝置，特別是指一種具檢測功能之照明裝置及其檢測方法。
一般照明燈具（如LED燈具或白熾燈具）在使用上都會面臨到亮度衰減的問題。目前影響照明燈具亮度的因素主要可分為兩種，一種是因為照明燈具溫度過熱而導致亮度衰減，以下簡稱熱衰。另一種則是照明燈具本身因為長時間使用下造成使用壽命減損或者因為其表面有影響光效的物質（如灰塵）而導致亮度衰減，以下簡稱光衰。
針對上述亮度衰減的問題，目前市面上的照明設備大多是利用增設的溫度感測器去感測照明燈具的溫度，以分析照明燈具的溫度是否過高，進而判斷是否有熱衰現象，若溫度在容許範圍內，則判斷照明燈具有光衰現象，然而，此種方式因為須要額外使用溫度感測器而花費較高。
有鑑於上述問題，在一實施例中，本發明提供一種照明裝置包括發光源、驅動模組、感測模組及控制模組。發光源用以發射光線照射環境景象。驅動模組耦接於發光源，用以驅動發光源。感測模組用以取得對應於環境景象之亮度值。控制模組耦接於驅動模組及感測模組，用以控制驅動模組以第一電流驅動發光源，且控制感測模組取得第一亮度值，控制模組於第一亮度值小於基準亮度值時，控制驅動模組以第二電流驅動發光源，其中第二電流高於第一電流一預定幅度值，並控制感測模組取得第二亮度值，且控制模組比較第二亮度值與第一亮度值，且當第二亮度值小於或等於第一亮度值時，控制模組判斷發光源處於熱衰狀態，當第二亮度值大於第一亮度值時，控制模組判斷發光源處於光衰狀態。
於一實施例中，本發明提供一種照明裝置之檢測方法包括：以第一電流驅動發光源發射光線照射環境景象、取得對應於環境景象之第一亮度值、比較第一亮度值與基準亮度值、當第一亮度值小於基準亮度值時，以第二電流驅動發光源發射光線照射環境景象，其中第二電流高於第一電流一預定幅度值、取得對應於環境景象之第二亮度值、比較第二亮度值與第一亮度值、及當第二亮度值小於或等於第一亮度值時，判斷發光源處於熱衰狀態，當第二亮度值大於第一亮度值時，判斷發光源處於光衰狀態。
綜上，本發明實施例是在發光源照射之環境景象的亮度產生衰弱時，對發光源增加一電流進行檢測，透過比對環境景象在增加電流前與增加電流後的亮度值之方式，判斷發光源是處於熱衰狀態或光衰狀態。達到能夠精確判斷發光源亮度衰弱的原因，避免誤判的情形發生。
請參閱圖1與圖2所示，圖1係本發明照明裝置一實施例之立體圖。圖2係本發明照明裝置一實施例之方塊圖。在一實施例中，照明裝置10是包括有發光源12、驅動模組14、感測模組16及控制模組18，其中照明裝置10具體上可為一燈具，例如檯燈、路燈或壁燈等。
發光源12具體上可為發光二極體（LED）、白熱燈泡、螢光燈或鹵素燈，其中發光源12可受到電流驅動而發射光線照射環境景象。如圖3所示，圖3係本發明照明裝置一實施例之實際應用示意圖。為方便說明，本圖是以照明裝置10為設置在室外之燈具為例，用以照射門外的環境景象，例如照明裝置10可在夜晚時，驅動其發光源12發出光線。但本發明並不以此為限，在一些實施例中，照明裝置10也可為設置在室內之燈具，例如樓梯間或走廊的照明燈具。
驅動模組14是耦接於發光源12，用以驅動發光源12。在一實施例中，驅動模組14可具有供電單元（例如電池或供電電路），以供電給發光源12照射環境景象。舉例來說，驅動模組14具體上可為具有使用限流電阻的電路架構、使用交換式轉換器的電路架構、或者使用線性定電流的驅動電路架構。
感測模組16是用來取得對應於發光源12所照射的環境景象之亮度值。在一實施例中，感測模組16可為一光感測器，例如紅外線光感測器、紫外線光感測器、光纖感測器或光敏電阻等，以感測發光源12所照射之環境景象的亮度值。於另一實施例中，感測模組16亦可為一影像感測器，透過將擷取的影像進行分析後，可得知環境景象之亮度值。在正常的狀態下（也就是在環境景象沒有其它影響的因素下，例如，沒有車輛或路人經過發光源12所照射的環境景象），當發光源12所發出的光線強度越強時，則對應環境景象的亮度值會越高。
在一實施例中，感測模組16也可僅感測環境景象中之局部範圍的亮度，例如，在常態使用時，環境景象中的某個局部區域的亮度變化量不大，可設定感測模組16僅針對該局部區域作亮度感測而取得環境景象的亮度值。具體而言，如圖3所示，在此環境景象中，由於門外道路的部分多會有車輛行駛而會影響環境景象的亮度值，在一實施例中，感測模組16可設置成感測人行道的部分（如將感測模組16的感測方向朝向人行道）的亮度值，以避免其它因素(如車燈)影響到發光源12照射環境景象所產生的實際亮度值，而導致誤差或誤判的情形發生。此外，於另一實施例中，亦可透過控制模組18來取得環境景象中局部區域的亮度值，即是，感測模組16感測整個環境景象的亮度，而控制模組18僅使用環境景象中局部區域的亮度值。
如圖4及圖5所示，圖4係本發明照明裝置另一實施例之方塊圖。圖5係本發明照明裝置另一實施例之拍攝示意圖。在另一實施例中，感測模組16也可為攝影裝置所包含之一圖像感測器20，例如CCD圖像感測器或CMOS圖像感測器，圖像感測器20是拍攝發光源12所照射的環境景象而取得環境影像M（如圖5所示），也就是說，環境影像M是對應於環境景象。舉例來說，圖像感測器20是持續對環境景象進行攝影而取得影片形式的環境影像M，例如環境影像M的格式可為AVI（Audio Video Interleave）、MPEG（Moving Pictures Experts Group）、MOV、WMV、FLV等。或者，在一實施例中，圖像感測器20是持續對環境景象進行拍攝而取得圖片形式的環境影像M，例如環境影像M的格式可為JPEG（Joint Photographic Experts Group）、TIFF（Tagged Image File Format）、PNG（Portable Network Graphics）、GIF（Graphics Interchange Format）等。而前述圖像感測器20可感測環境影像M的亮度值，其中環境影像M的亮度值與環境景象的亮度為相對應的關係，換言之，環境景象的亮度越高，環境影像M的亮度值也會相對越高。前述圖像感測器20所感測環境影像M的亮度值可以是圖像感測器20取得感測環境影像後，進行亮度計算而獲得，亦可以是圖像感測器20直接把亮度值提供給控制模組18。
在一實施例中，圖像感測器20可根據環境影像中各個像素的灰階值判斷環境影像的亮度值。舉例來說，環境影像的亮度值可為各個像素總合的平均。或者，圖像感測器20也可僅以環境影像中的局部像素之灰階值判斷環境影像的亮度值，此部分並不侷限。
在一實施例中，圖像感測器20也可被設定僅針對環境影像中的局部區域作感測，例如，在環境影像中的某個局部區域的亮度變化量不大，可設定圖像感測器20僅針對該局部區域作亮度感測而取得環境影像的亮度值。如圖3所示，在此環境景象中，由於道路的部分多會有車輛行駛而會影響環境景象的亮度值，因此，如圖5所示，圖像感測器20可針對環境影像M中亮度變化量不大的局部設定範圍P作感測以取得亮度值，以避免其它因素影響到發光源12照射環境景象所產生的實際亮度值，而導致誤差或誤判的情形發生。
控制模組18可為具有運算能力之處理器，例如控制模組18可由一個或多個諸如微處理器、可規劃邏輯元件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）、可程式化閘陣列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、邏輯電路、類比電路、數位電路和/或任何基於操作指令操作信號（類比和/或數位）的處理元件來實現。
如圖2及圖3所示，在此，控制模組18是耦接於驅動模組14以及感測模組16，用以控制驅動模組14以第一電流（如300mA、400mA或500mA等，視發光源12的額定電流而定）驅動發光源12照射環境景象。在一實施例中，照明裝置10為一燈具，控制模組18可以在夜晚時或環境景象亮度降低時，控制驅動模組14輸出第一電流驅動發光源12發光以照射街道。舉例來說，控制模組18可根據預設時段（如晚上6點到清晨6點）、感測模組16所感測之環境景象的亮度以決定控制驅動模組14驅動發光源12的時機。
此外，控制模組18在控制驅動模組14以第一電流驅動發光源12後，更控制感測模組16感測對應環境影像的亮度而取得第一亮度值（可如上述光感測方式或圖像感測方式取得，在此則不贅述）。
在一實施例中，請參圖6所示，圖6係本發明照明裝置一實施例之亮度-電流曲線圖。在正常狀況下（即發光源12沒有處於熱衰狀態下），輸入發光源12的電流越大，發光源12的發光強度會越大。
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> 表一 </td></tr><tr><td> 電流(mA) </td><td> 300mA </td><td> 500mA </td><td> 700mA </td><td> 900mA </td><td> 1000mA </td></tr><tr><td> T<sub>C</sub>(℃) </td><td> 30.9 </td><td> 35.8 </td><td> 40.6 </td><td> 45.9 </td><td> 48.3 </td></tr><tr><td> 亮度值 </td><td> 106 </td><td> 129 </td><td> 145 </td><td> 155 </td><td> 159 </td></tr></TBODY></TABLE>再請對照上揭表一所示，發光源12所照射之環境景象的亮度值會隨著發光源12的發光強度提高而變大，其中亮度值的單位可為流明(lumen, lm)、勒克斯( Lux)或輝度(cd/m
2)等。在正常狀態下，發光源12接收的輸入電流越大，亮度越大，而溫度也會相對的提高。然而，當發光源12發生熱衰或光衰的現象時，在相同的輸入電流驅動下所產生的亮度會較正常的狀況(未發生熱衰或光衰的現象)下所產生的亮度來的低，其中前述熱衰是指發光源12因溫度上升而導致亮度衰減，此可進一步參考圖7(圖7係本發明照明裝置一實施例之熱衰曲線圖)與下揭表二所示：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 表二（電流700mA） </td></tr><tr><td> T<sub>C</sub>(℃) </td><td> 40.6 </td><td> 45 </td><td> 50 </td><td> 55 </td><td> 60 </td><td> 65 </td><td> 70 </td><td> 75 </td><td> 80 </td></tr><tr><td> 亮度Y </td><td> 145 </td><td> 143 </td><td> 141 </td><td> 140 </td><td> 138 </td><td> 136 </td><td> 134 </td><td> 132 </td><td> 130 </td></tr></TBODY></TABLE>在此是以700mA的電流驅動發光源12為例，其中發光源12的亮度會隨著溫度的提升而降低。而前述光衰是指發光源12照射方向具有影響光效的物質（如灰塵）或者因為其本身的使用壽命而導致亮度衰減。在一實施例中，控制模組18是在發光源12照射之環境景象的亮度產生衰弱時，透過控制輸入電流的方式來判斷發光源12實際上發生亮度衰弱的原因。此詳細說明如下：
在一實施例中，控制模組18於第一亮度值小於基準亮度值時（也就是發光源12照射之環境景象的亮度產生衰弱時），控制驅動模組14以一第二電流驅動發光源12，且第二電流高於第一電流一預定幅度值，其中基準亮度值可以自行設定、或者基準亮度值為原廠設定以第一電流驅動發光源12會產生的亮度值。舉例來說，驅動模組14原本是以500mA的電流（即第一電流）驅動發光源12，當感測模組16感測到環境景象的亮度衰減(未達到基準亮度值)時，控制模組18會控制驅動模組14增加電流值，例如可控制驅動模組14以700mA的電流（也就是第二電流值，此時的預定幅度值為200mA）驅動發光源12。控制模組18再控制感測模組16感測增加電流後發光源12所照射之環境景象的亮度而取得第二亮度值。
在一實施例中，控制模組18更依據發光源12之使用時間(發光照射的累計時間)更新前述基準亮度值。舉例而言，發光源12一般來說會隨著其使用的時間而發生發光強度降低的現象。例如發光源12使用一年後的發光強度通常會小於發光源12使用一個月的發光強度。因此，控制模組18可隨著發光源12之使用時間(發光照射的累計時間)的增加而降低基準亮度值。在一實施例中，控制模組18可在後續發光源12維修或更換後，更新回原本的基準亮度值。
在一實施例中，控制模組18可先控制驅動模組14以第二電流驅動發光源12並維持一設定時間（如一分鐘、二分鐘或五分鐘），使發光源12趨於穩定後，才控制感測模組16感測增加電流後之環境影像的亮度而取得第二亮度值。
另外，在一實施例中，控制模組18更於第一亮度值小於基準亮度值達預設時間（如10秒、20秒或一分鐘）時，才控制驅動模組14以前述第二電流驅動發光源12。此種作法可排除因外在因素（如開車燈的車輛經過發光源12所照射的環境景象），而造成環境景象的亮度產生瞬間變化，而並非發光源12之發光亮度所造成的情況。
在一實施例中，前述增加的預定幅度值（也就是增加電流值）會響應於發光源12之溫度及其發光強度，也就是說，對發光源12再增加一電流值，會使發光源12的溫度與發光強度改變。在一實施例中，控制模組18是比較前述第二亮度值與第一亮度值來判斷造成環境景象之亮度衰弱的原因，例如，當第二亮度值小於或等於第一亮度值時，判斷發光源12處於熱衰狀態，當第二亮度值大於第一亮度值時，判斷發光源12處於光衰狀態。舉例來說，在發光源12正常狀態下（也就是沒有熱衰情形下），提供發光源12的電流越大，其所產生的亮度會越大，也就是說，發光源12被第一電流（如500mA）驅動時會發出第一強度之光線，發光源12被第二電流（如700mA）驅動時會發出第二強度之光線，當正常狀態下第二強度會大於第一強度。然而，如圖7所示，當發光源12處於熱衰狀態時，發光源12會因為輸入的電流越大而產生較高的溫度，此時發生的熱衰現象會導致發光源12照射出的亮度降低而相對的使環境景象的亮度降低。因此，當控制模組18控制驅動模組14增加電流後所產生的第二亮度值反而小於或等於未增加電流前的第一亮度值時，即可判斷發光源12是處於熱衰的狀態。反之，當控制模組18控制驅動模組14增加電流後所產生的第二亮度值大於未增加電流前的第一亮度值時，表示發光源12並非處於熱衰狀態，而是在發光源12照射方向有影響光效的物質（如灰塵）或者是使用壽命減損而導致環境景象的亮度衰減，因而判斷發光源12是處於光衰狀態，藉此，達到能夠精確判斷發光源12亮度衰弱的原因，避免誤判或誤差的情形發生。
在一實施例中，在判斷出發光源12是處於熱衰或光衰狀態後，控制模組18可透過控制發光源12的輸入電流作為因應。舉例來說，若判斷發光源12是處於熱衰狀態時，控制模組18可驅動模組14降低原來的第一電流（如由500mA降低為400mA）以使發光源12回到正常的工作溫度。於另一實施例中，亦可透過例如開啟散熱風扇等散熱機制，使發光源12回到正常的工作溫度。此外，在一實施例中，控制模組18並可發出通知訊息告知養護人員，發光源12目前處於熱衰或光衰狀態，使養護人員能即時進行維修、保養或者適當的處置。
在一實施例中，若判斷發光源12是處於光衰狀態時，控制模組18可驅動模組14增加原來的第一電流（如由500mA增加至600mA），以提高發光源12所發出的光線亮度，進而提高環境景象的亮度。
如圖8所示，圖8係本發明照明裝置之檢測方法第一實施例之步驟流程圖。以下所提之硬體結構可對照上述照明裝置10所揭示，先此敘明。照明裝置之檢測方法步驟包括：
步驟S01：以第一電流驅動發光源12發射光線照射一環境景象。例如，以500mA的電流驅動發光源12照射環境景象。
步驟S02：取得對應於環境景象之第一亮度值。例如，發光源12照射環境景象後，會使環境景象產生亮度，可利用感測模組感測環境景象的亮度而取得第一亮度值。
步驟S03：比較第一亮度值與基準亮度值。在一些實施例中，基準亮度值可以自行設定，或者為原廠設定以第一電流驅動發光源12會產生的亮度值。
步驟S04：判斷第一亮度值是否小於基準亮度值（也就是發光源12照射之環境景象的亮度是否產生衰減），若是，則進入步驟S05，若否，則回到步驟S03繼續比較第一亮度值與基準亮度值。
步驟S05：以第二電流驅動發光源發射光線照射環境景象，其中第二電流高於第一電流一預定幅度值。舉例來說，在發光源12照射之環境景象的亮度產生衰減時，增加提供給發光源12的電流值。例如，原本驅動發光源12的第一電流為500mA，則第二電流可為700mA，也就是說，預定幅度值為200mA。在一實施例中，預定幅度值可響應於發光源12之溫度及其發光強度，換言之，對發光源12再增加一電流值，可使發光源12溫度與發光強度改變。
步驟S06：取得對應於環境景象之第二亮度值。例如，可利用一感測器感測增加電流後之環境景象的亮度而取得第二亮度值。
步驟S07：比較第二亮度值與第一亮度值。也就是比較環境景象增加電流前與增加電流後的亮度值。
步驟S08：判斷第二亮度值是否大於第一亮度值。在一實施例中，當第二亮度值小於或等於第一亮度值時，判斷發光源12處於熱衰狀態，當第二亮度值大於第一亮度值時，判斷發光源12處於光衰狀態。舉例來說，發光源12正常狀態下（也就是沒有熱衰情形），提供發光源12的電流越大，其所產生的亮度會越大。然而，當發光源12處於熱衰狀態時，發光源12會因為輸入的電流越大而提高溫度，導致亮度降低。因此，當增加電流後所產生的第二亮度值反而小於或等於未增加電流前的第一亮度值時（也就是亮度值沒增加），即可判斷發光源12是處於熱衰的狀態。反之，當增加電流後所產生的第二亮度值大於未增加電流前的第一亮度值時，表示發光源12並非處於熱衰狀態，而是在發光源12照射方向有影響光效的物質（如灰塵）或者使用壽命減損導致環境景象的亮度衰減，因而判斷發光源12是處於光衰狀態。藉此，達到能夠精確判斷發光源12亮度衰弱的原因，避免誤判的情形發生。
如圖9所示，圖9為本發明照明裝置之檢測方法第二實施例之流程步驟圖。本實施例與第一實施例的差異在於，更包括依據發光源12的使用時間(發光照射的累計照射時間)更新基準亮度值。在此，如步驟S03’：比較第一亮度值與基準亮度值，且依據發光源12之照射時間更新基準亮度值。舉例來說，可隨著發光源12照射時間的增加而降低基準亮度值。
如圖10所示，圖10為本發明照明裝置之檢測方法第三實施例之流程步驟圖。本實施例與第一實施例的差異在於，第一亮度值對應於環境景象中之一局部設定範圍的亮度。在此，如步驟S02’：取得對應於環境景象之第一亮度值，其中第一亮度值對應於環境景象中之局部設定範圍的亮度。例如，可針對環境景象中亮度變化量不大(亮度較為穩定)的局部區域作感測以取得第一亮度值，如此可以避免其它因素影響到發光源12照射環境景象所產生的實際亮度值，而導致誤差或誤判的情形發生。
如圖11所示，圖11為本發明照明裝置之檢測方法第四實施例之流程步驟圖。本實施例與第一實施例的差異在於，更判斷第一亮度值是否小於基準亮度值達一預設時間（如5秒、20秒、40秒或一分鐘）。在此，如步驟S04’：判斷第一亮度值是否小於基準亮度值達一預設時間，若是，則進入步驟S05，若否，則回到步驟S03繼續比較第一亮度值與基準亮度值。
綜上，本發明實施例是在發光源照射之環境景象的亮度產生衰弱時，對發光源增加一同時考量到電流、亮度、以及溫度之預定幅度值的電流進行檢測，透過比對環境景象在增加電流前與增加電流後兩者亮度值的變化之方式，判斷發光源是處於熱衰狀態或光衰狀態。達到能夠精確判斷發光源亮度衰弱的原因，避免誤判的情形發生。
10‧‧‧照明裝置
12‧‧‧發光源
14‧‧‧驅動模組
16‧‧‧感測模組
18‧‧‧控制模組
20‧‧‧圖像感測器
M‧‧‧環境影像
P ‧‧‧局部設定範圍
S01~S08、S02’~S04’‧‧‧方法步驟
[圖1]係本發明照明裝置一實施例之立體圖。 [圖2]係本發明照明裝置一實施例之方塊圖。 [圖3]係本發明照明裝置一實施例之實際應用示意圖。 [圖4]係本發明照明裝置另一實施例之方塊圖。 [圖5]係本發明照明裝置另一實施例之拍攝示意圖。 [圖6]係本發明照明裝置一實施例之亮度-電流曲線圖。 [圖7]係本發明照明裝置一實施例之熱衰曲線圖。 [圖8]係本發明照明裝置之檢測方法第一實施例之步驟流程圖。 [圖9]係本發明照明裝置之檢測方法第二實施例之步驟流程圖。 [圖10]係本發明照明裝置之檢測方法第三實施例之步驟流程圖。 [圖11]係本發明照明裝置之檢測方法第四實施例之步驟流程圖。
10‧‧‧照明裝置
12‧‧‧發光源
14‧‧‧驅動模組
16‧‧‧感測模組
18‧‧‧控制模組
Claims (11)
- 一種照明裝置，包括：一發光源，用以發射光線照射一環境景象；一驅動模組，耦接於該發光源，用以驅動該發光源；一感測模組，用以取得對應於該環境景象之亮度值；以及一控制模組，耦接於該驅動模組以及該感測模組，用以控制該驅動模組以一第一電流驅動該發光源，且控制該感測模組取得一第一亮度值，該控制模組於該第一亮度值小於一基準亮度值時，控制該驅動模組以一第二電流驅動該發光源，其中該第二電流係高於該第一電流一預定幅度值，並控制該感測模組取得一第二亮度值，且該控制模組係比較該第二亮度值與該第一亮度值，當該第二亮度值小於或等於該第一亮度值時，判斷該發光源處於一熱衰狀態，當該第二亮度值大於該第一亮度值時，判斷該發光源處於一光衰狀態。
- 如請求項1所述之照明裝置，其中該控制模組更在該第二電流驅動該發光源維持一設定時間後，控制該感測模組取得該第二亮度值。
- 如請求項1所述之照明裝置，其中該第一亮度值是對應於該環境景象中之一局部設定範圍的亮度。
- 如請求項1所述之照明裝置，其中該控制模組更於該第一亮度值小於該基準亮度值達一預設時間時，才控制該驅動模組以該第二電流驅動該發光源。
- 如請求項1所述之照明裝置，其中該控制模組更依據該發光源之一照射時間更新該基準亮度值。
- 如請求項1所述之照明裝置，其中該預定幅度值係響應於該發光源之溫度及其發光強度。
- 一種照明裝置之檢測方法，包括：(a)以一第一電流驅動一發光源發射光線照射一環境景象；(b)取得對應於該環境景象之一第一亮度值；(c)比較該第一亮度值與一基準亮度值；(d)當該第一亮度值小於該基準亮度值時，以一第二電流驅動該發光源發射光線照射該環境景象，其中該第二電流係高於該第一電流一預定幅度值；(e)取得對應於該環境景象之一第二亮度值；(f)比較該第二亮度值與該第一亮度值；以及(g)當該第二亮度值小於或等於該第一亮度值時，判斷該發光源處於一熱衰狀態，當該第二亮度值大於該第一亮度值時，判斷該發光源處於一光衰狀態。
- 如請求項7所述之照明裝置之檢測方法，更包括：依據該發光源之一照射時間更新該基準亮度值。
- 如請求項7所述之照明裝置之檢測方法，其中該預定幅度值係響應於該發光源之溫度及其發光強度。
- 如請求項7所述之照明裝置之檢測方法，其中該步驟(b)中，更包括：該第一亮度值係對應於該環境景象中之一局部設定範圍的亮度。
- 如請求項7所述之照明裝置之檢測方法，其中該步驟(d)中，更包括：判斷該第一亮度值是否小於該基準亮度值達一預設時間，若是，則以該第二電流驅動該發光源。
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