專利名稱：：可同步控制及切換變化模式的led變色裝置的制作方法
技術領域：
：本發明系一種LED之控制裝置，尤指一種利用電源頻率同步控制各LED,且可任意切換發光二極管于多種變化模式下改變發光狀態之控制裝置。
背景技術：
：發光二極管(LED)之制造技術于突破原本的單色光限制后，利用混光技巧使得光色種類更加的豐富多變，且具備省電、高亮度的優勢，令發光二極管在各領域方面的應用均大幅擴展，例如燈具制造業者便利用發光二極管作為光源零件而生產出各式各樣的照明或裝飾燈具。將復數個單顆式的LED予以聚集后，配合特定的驅動電路可成為一個LED變色燈泡。而現有的LED變色燈泡，即是利用多數個不同光色之LED作為其光源件而制成，惟現有的LED變色燈泡在實際應用方面卻也面臨到難以同步控制的問題。由于每一顆發光二極管變色燈泡均有一個獨立的振蕩器，利用該振蕩器所產生的振蕩頻率來做為時間計算的基準，使LED變色燈泡能依據該時間基準執行各種顏色及運作模式的變換，但各個振蕩器之頻率難以完全相同，彼此之間仍會存在有些許誤差，即使在各振蕩器一開始工作時尚可勉強稱得上是同步作業，但是在操作經過一段時間之后，由于誤差的時間累積，使得變色燈泡彼此之間的同步性完全失去，故燈泡的動作顯示將呈現雜亂無章的變化。除此之外，該LED變色裝置尚具有另項缺點，就是變色模式無法切換。舉例而言，有些變色燈采用一秒瞬間變一種顏色例如紅、藍、綠、橙....；另外有些變色燈為漸漸變色模式，例如由紅到綠，是由紅慢慢轉為淺紅，再慢慢轉淺綠并由淺綠再逐漸轉綠。但一旦選定好一種變色模式后，就永遠固定在該單一種模式，無法改變，如此將使變色燈之應用受限。而使用者看久了單一種變色模式后也會膩，想變換另一種變色模式。
發明內容由前述說明可知以現有LED變色裝置，若是數顆一起點亮變色時，會面臨到一段時間運作后便難以同步的問題，以及變色模式固定一種模式，無法切換變色模式之問題。本發明同時解決上述兩問題，即提供一種可利用交流電源頻率來進行同步控制之LED變色裝置，讓數顆LED變色裝置一起點亮變色時，即使經過長時間仍可維持同步變色，并且可借著切換電源開關，來切換其變色模式，不會僅固定一種變色模式之裝置。除此之外，本發明還可自動辨識交流電源頻率是50Hz或是60Hz系統。舉例而言，在中國大陸的交流電是采用50Hz的系統，若依此為基準而制訂發光二極管每一秒變化一次顏色的話，當一旦改為在臺灣使用60Hz的交流電源，則LED的動作轉變將由原本的每一秒轉成為每0.83秒便會改變一次顏色。如此將造成規格上之誤差，因此本發明，自動辨識交流電源頻率是50Hz或是60Hz系統，自動修正這個誤差，讓本發明之LED變色裝置無論應用在50Hz或是60Hz系統，其變色時間長短皆為一致的為達成與交要包含有至少一交流電源；一交流電源交流電源之工作一控制電路前述交流電源頻連續方波檢知交率產生一控制信一驅動電路的輸出端，根據流電源頻率同步之目的，本發明之控制裝置主/直流轉換電路，系將一交流電源轉換為直流頻流率取樣電路，系連接前述交流電源以取出該率，并輸出一對應該工作頻率的連續脈波；系內建有多組變化模式，該控制電路系連接取樣電路以接收該連續脈波，基于接收到的電源的工作頻率，并根據變化模式及工作頻,系連接前述交流/直流轉換電路與控制電路該控制電路輸出之控制信號驅動復數LED，令該些LED同步工作。本發明之另一目的系提供一種可任意切換變化模式之裝置，系允許使用者，利用電源切換開關，自行選擇一變化模式依據該模式呈現出適當的顏色及明滅之變化。的，于前述交流/直流轉換電路及控制電路之檢測電路與一儲能與供電電路，系利用該斷電直流電源有無斷電，若有斷電發生，再藉由電路于斷電時提供一短暫供電，讓該控制電路間，等待電源重新恢復，若此短暫供電時間內，則可切換至下一個變色模式。假如此短暫供法重新復電，則于下一次電源重新開啟時，(3eset)，回到最原始的狀態。藉以控制LED，為達成該目間系設有一斷電檢測電路實時監前述儲能與供電藉此短暫供電時電源可重新恢復電時間內，電源本變色燈即重置本發明之又一目的系提供一種可自動判斷交流電源為何種工作頻率之裝置，使發光極管無論處于何種工作頻率下，仍能以適當的時間間隔驅動/關閉。為達成前述目的，該控制電路系連接一計時電路，以此計時電路求出連續脈波周期以該周期值反推出交流電源之工作頻率。有關本發明之其余詳細電路及說明，系于以下實施方式中配合圖式加以詳述。圖1:系本發明之電路方塊圖。圖2:系本發明交流電源頻率取樣電路之詳細電路圖圖3:系本發明控制電路偵測交流電源頻率之示意圖圖4:系本發明儲能與供電電路以及斷電檢知電路之電路圖。圖5:系本發明可使用交流電源之一實施例示意圖。圖6:系本發明可使用交流電源之另一實施例示意圖。圖:系本發明一實施例之外觀圖。圖8-系本發明另一實施例之外觀圖。圖9:系本發明又一實施例之外觀圖。主要組件符號說明1)LED變色裝置(10)交流/直流轉換電路c20)交流電源頻率取樣電路(21)光耦合器c22)整流二極管(23)限流電阻24)輸出電阻(30)控制電路(31)計時電路(35)斷電檢測電路(36)比較電路(40)儲能與供電電路(42)儲能電容(43)二極管(50)驅動電路(60)發光二極管(70)變壓器(80)電源開關具體實施例方式首先請參見圖1所示，系為本發明LED變色裝置(1)之電路方塊圖，包含有至少一交流/直流轉換電路(10)，其輸入端系連接一交流電源，將輸入的交流電源轉換為直流電源；一交流電源頻率取樣電路(2Q),其輸入端系連接前述交流電源，以取出該交流電源之頻率，并于其輸出端送出相對應該之連續脈波；一控制電路(30)，系內建有多組變化模式，該控制電路(30)—輸入端系連接前述交流電源頻率取樣電路(20)以接收該連續脈波，并藉此脈波得與交流電源頻率同步，并根據變化模式產生一控制信號；一儲能與供電電路(40)，其輸入端系連接前述交流/直流轉換電路(10)之直流電源，于電源正常情況下，交流/直流轉換電路(10)之直流電源系經由儲能與供電電路(40)供電給控制電路(30)，于斷電時，儲能與供電電路(40)本身系可提供一短暫電源予控制電路(30);一斷電檢知電路(35)，其一輸入端系連接前述交流/直流轉換電路(10)之直流電源，另一輸入端系連接前述儲能與供電電路(40)之輸出端，藉由比較兩輸入端電壓高低判定是否斷電，并將結果提供給予控制電路(30);一驅動電路(50)，系連接前述交流/直流轉換電路(10)與控制電路(30)的輸出端，接收該直流電源及控制信號，根據該控制信號輸出適當的驅動信號至復數發光二極管(60)，使發光二極管(60)具有同步協調的工作變化。前述控制電路(30)可藉由前述斷電檢測電路(35)得知有無發生斷電狀態，再藉由前述儲能與供電電路(40)于斷電時獲得一短暫供電，令該控制電路(30)利用此短暫的斷電/復電變化，切換至另一變色模式。如圖2所示，前述交流電源頻率取樣電路(20)主要是以一光耦合器(21)構成，該光耦合器(21)內部的發光二極管系與一整流二極管(22)及一限流電阻(23)串聯，輸入的交流電源系經過該整流二極管(22)及限流電阻(23)整流后成為半波波形，該發光二極管系由該整流后的電源驅動；又該光耦合器(21)內部的光敏晶體管系連接于一輸出電阻(24)與接地之間，該輸出電阻(24)的另一端系連接該直流電源。當前述光耦合器(21)內部的發光二極管由整流后的半波弦波驅動點亮時，系可驅動光敏晶體管導通，藉由光敏晶體管交替地導通/截止，于輸出電阻(24)上系可產生一周期性的連續脈波。請參見圖3所示，前述交流電源頻率取樣電路(20)所送出的連續方波系輸入至該控制電路(30),控制電路(30)根據連續方波判斷交流電源的工作頻率是為何種型態。若交流電源為50Hz,則換算后每個周期大約是20ms，若交流電源為60Hz則每個周期大約是16.6ms，在電源一激活后，該控制電路(30)于偵測到第一個方波后，立即激活一計時電路(31)開始計時，于偵測到下一個方波后便停止計時。若兩相鄰方波之間的間隔大約為16.6ms時則代表目前的電源為60Hz,若間隔大約為20ms時則代表電源應為50Hz。控制電路(30)便依據該檢知出的工作頻率做為LED變色計時之基準，因此即使工作在不同頻率60Hz或50Hz下，該控制電路(30)亦能精準的控制LED于固定的時段內(例如每一秒、五秒...)一起同步變色。請參考圖4所示，為儲能與供電電路(40)、斷電檢測電路(35)與控制電路(30)相互連接之電路圖。該儲能與供電電路(40)主要包含有儲能電容(42)與二極管(43)，該直流電源系連接至該二極管(43)的正極，該二極管(43)的負極系連接至控制電路(30)之電源輸入端與該儲能電容(42)的一端，該儲能電容(42)的另端系為接地。其中儲能電容(42)系于平時工作時充電以維持一定的電量飽和，因此于斷電時，藉由二極管(43)阻隔，儲能電容(42)只會針對控制電路(30)與斷電檢測電路(35)供電，藉以提供一臨時短暫的工作電源；該斷電檢測電路(35)主要包含有一比較電路(36)，該比較電路(36)具兩輸入端，其第一輸入端系連接該交流/直流轉換電路(10)所輸出之直流電源，第二輸入端系連接該儲能與供電電路(40)之輸出端，該斷電檢測電路輸出端系連接控制電路(30)c圖4之動作說明如下在直流電源正常供電時，由于二極管(43)本身存在一微小壓降(例如O.7V),因此直流電源經過二極管(43)而輸入至比較電路(36)第二輸入端之后，該比較電路(36)第一輸入端之輸入電壓此時必然大于第二輸入端的輸入電壓，因此比較電路(36)系輸出第一準位(例如高準位)的信號給控制電路(30)。同時，該直流電源系經過二極管(43)后，同時對儲能電容(42)充電且輸入至控制電路(30)，做為控制電路(30)之工作電源。當直流電源突然中斷時，比較電路(36)第一輸入端之該直流電壓立即陡降為零，但比較電路(36)第二輸入端之電壓由于是儲能電容(42)逐漸放電，讓電壓緩慢降低，因此當第二輸入端之電壓高于第一輸入端之電壓時，導致比較電路(36)輸出準位改變(例如變為低準位)，控制電路(30)偵測此改變，得知為斷電，使得控制電路(30)進入緊急處理模式，由于該儲能電容(42)平時即處于充電狀態，故內部所儲存的電力能立即輸出，作為一臨時的供電電源，使控制電路(30)及斷電檢測電路(35)能在短時間內仍正常維持工作。假設在該儲能電容(42)可維持提供儲存電力的時間內(例如5秒)，直流電源便已恢復正常供電，則比較電路(36)的輸出會從低準位轉變回高準位，而由于控制電路(30)始終有獲得電力而維持正常運作，故可檢知比較電路(36)的輸出狀態發生改變，可將控制發光二極管(60)的變化模式往前推進至下一個變化模式。若是超過該儲能電容(42)可維持提供儲存電力的時間(例如5秒)，由于儲能電容(42)的儲存電力皆己耗盡，故無法維持控制電路(30)所需的工作電力，一旦直流電源恢復后，控制電路(30)將被重置(Reset)而啟用第一組控制發光二極管(6o)的變化模式，無法自動推進至下一個變化模式。如此可讓LED變色裝置(i)，藉由切換電源開關之關與開之時間長短，決定是要LED變色裝置(1)重置回到第一個LED變色模式，或是要繼續切換至下一個LED變色模式。例如適當選擇該儲能電容(42),讓它所儲存之電能，可以讓控制電路(30)與斷電檢測電路(35)工作5秒鐘，則5秒內連續開關，會讓LED變色裝置(1)自動推進至下一個LED的變化模式；另一方面若關掉LED變色裝置(1)，超過5秒后再開啟電源，LED變色裝置(1)會自動重置，回到第一個LED的變化模式。在前述實施例中，本發明系利用了一儲能與供電電路(40)同時提供緊急電源予斷電檢測電路(35)與控制電路(30)，惟例亦可使用兩獨立的儲能與供電電路分別提供緊急電源予斷電檢測電路(35)與控制電路(30)。同理在前述實施例中，本發明系利用了一交流/直流轉換電路(10)同時提供直流電源給各電路使用，惟例亦可使用至少一獨立的交流/直流轉換電路(10)分別提供給耗電較小之交流電源頻率取樣電路(20),儲能與供電電路(40)，斷電檢測電路(35),以及耗電較大之驅動電路(50)，發光二極管(60)使用。維實際之使用，可根據各電路所需之電壓與電流而決定。凡屬等效結構之變化，均同理包含于本發明之范圍內。關于設定在該控制電路(30)的變色模式，可參照下表所列舉的幾種態樣，于表中所列模式僅為舉例說明，實際使用時可視需求任意調整，變化模化的切換可利用一開關實施，以該開關控制有無工作電源而令控制電路(30)改變目前的變化模式，其細節容后詳述<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在實際應用上，前述控制電路(30)、計時電路(31)與該斷電檢測電路(35)可共組成一顆控制IC。當然亦可讓控制電路(30)、計時電路(31)共組成一顆控制IC，而讓該斷電檢測電路(35)為一獨立電路。請參閱圖5，為LED變色裝置(1)之一應用實施例，包括一電源開關(80)以及復數個LED變色裝置(1)，此復數個LED變色裝置(1)，并不局限同一空間，它可以不同樓層，不同大樓，不同廣場，只要電源開關(80)同時切換，即可同時切換至相同之變色模式。請參閱圖6所示，為LED變色裝置(1)之另一實施例，本發明于連接交流電源時，可透過一變壓器(70)取得較低壓之交流電源，該變壓器(70)的一次側連接至交流電源(例如110V或220V),交流電源經由該變壓器(70)降壓后，于其二次側輸出一較低的交流電源(例如12V),以該降壓后的交流電源提供至每一個LED變色裝置(1)，其中LED變色裝置(1)系以并聯方式連接。該電源開關(80)即用以控制切換控制電路(30)之變化模式，使用者若在儲能電容(42)所提供的電力維持時間內，連續切換電源開關(80),便可切換到使用者所選定的變化模式。請參閱圖7、8、9所示，本發明之LED變色裝置(1)的外觀造型并不局限，如圖7是為一LED投射燈，圖8是以LED為發光源所構成的節能燈，而圖9是以LED為發光源構成的LED光條。由上述說明可知，本發明利用交流電源之工作頻率為基準，可控制多數個發光二極管群組產生同步變化的視覺效果，即使處于長時間的操作之下，該些發光二極管群組仍能維持高協調性動作。再者，本發明可利用電源開關的控制來切換各種顯示模式與發光顏色的變化，例如1.使用者可依據個人喜好選擇不同的變化模式。2.可配合各種時辰需要而改變顏色，例如早晨選用暖色光、傍晚選用橘紅色光、夜間使用冷白光等。3.可配合四季不同而轉換，例如春夏季可使用令人感覺清涼的冷色系光，而秋冬之季可改為暖色系光。4.可搭配室內裝潢色調而選用適當的光線色系。以上，本發明不僅能夠解決既有發光二極管無法長時間協調動作的缺點，并兼具有更多實用的優點。本發明所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制者。惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即拘限本發明之專利范圍，故舉凡運用本發明說明書及圖標內容所為之等效結構變化，均同理包含于本發明之范圍內。權利要求1.一種可同步控制及切換變化模式之LED變色裝置，主要包括至少一個交流/直流轉換電路，其輸入端系連接交流電源，將輸入的交流電源轉換為直流電源；一交流電源頻率取樣電路，其輸入端系連接前述交流電源，以取出該交流電源之頻率，并于其輸出端送出一相對應之連續脈波；一控制電路，系內建有多組變化模式，該控制電路一輸入端系連接前述交流電源頻率取樣電路以接收該連續脈波，并藉此連續脈波得與交流電源頻率同步，并根據變化模式產生控制信號；至少一儲能與供電電路，其輸入端系連接前述之直流電源，至少一輸出端系連接于控制電路；于斷電時，該儲能與供電電路本身提供一短暫電源；一斷電檢測電路，其一輸入端系連接前述之直流電源，另一輸入端系連接前述儲能與供電電路之輸出端，藉由比較兩輸入端電壓高低判定是否斷電，并將比較結果提供給予控制電路；一驅動電路，系連接前述之直流電源與控制電路的輸出端，并根據該控制電路之控制信號驅動復數LED；其中，前述控制電路可藉由前述斷電檢測電路得知有無發生斷電狀態，再藉由前述儲能與供電電路于斷電時獲得一短暫供電，令該控制電路利用此短暫的斷電/復電變化，切換至另一變色模式。全文摘要本發明提供了一種可同步控制及切換變化模式的LED變色裝置，利用交流電源頻率取樣電路來取得交流電源頻率，并以此交流電源頻率作為時間計算的基準，來進行LED變色裝置之同步控制，達到在同一區域內之LED變色裝置一起點亮變色時，可以長時間維持同步變色；并且可借著一斷電檢測電路檢測出是否有斷電發生，再藉由一儲能與供電電路提供斷電時所需之短暫緊急電源給控制電路，以切換下一個變色模式，如此可藉由切換電源開關，來隨著使用者之喜好切換各種變色模式，不會僅停留在單一固定的一種變色模式。本發明另一功能是可自動判斷交流電源頻率為60Hz或50Hz，且自動修正其誤差，讓本發明無論應用在50Hz或是60Hz之應用環境，其變色時間長短都是一樣的。文檔編號H05B33/08GK101193480SQ20061016399公開日2008年6月4日申請日期2006年11月24日優先權日2006年11月24日發明者吳定豐,林俊宏申請人:安提亞科技股份有限公司;吳定豐