灯光系统

技术领域

本发明是关于一种灯光系统，特别是关于一种适于接收两种电源信号的灯光系统。

背景技术

在车灯灯光的法规规范中，不同功能的车灯(例如：车辆示宽灯与日间行车灯)必须满足不同的灯光输出条件(例如：亮度限制和光型)，以达到交通安全的目的。

一般而言，灯光瓦数较大时使用切换式电源，灯光瓦数较小时使用线性式电源，可达成不同固定亮度的目的。而若想以同一组发光二极管(Light-emitting diode，LED)产生多种亮度，常见的作法是利用切换式电源配合一般照明的亮度调整方法来达成，如脉冲宽度调变(Pulse WidthModulation，PWM)调光。

然而，此亮度调整方法可能因大量生产产品时的零件差异，造成不同车灯在低亮度的输出电流的公差过大，导致无法符合法规中对于低亮度灯光的规范。

因此，如何让灯光系统在不同亮度需求时的输出电流的误差降低为本领域的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灯光系统，可以将发光元件的驱动电流控制在较小的误差之内。

本发明内容的一实施例是关于一种灯光系统。灯光系统适于接收第一电源信号及第二电源信号。灯光系统包含发光元件、第一电源调整电路、第二电源调整电路、第一开关、第二开关和开关控制电路。第一电源调整电路电连接发光元件。第一开关电连接第一电源调整电路。第二开关电连接发光元件。第二电源调整电路电连接第二开关。开关控制电路电连接发光元件、第一开关及第二开关。当发光元件与开关控制电路接收到第一电源信号时，开关控制电路导通第一开关且关断第二开关，以使得第一电流驱动发光元件进行发光。当发光元件与开关控制电路未接收到第一电源信号且第二电源调整电路接收到第二电源信号时，开关控制电路关断第一开关且导通第二开关，以使得第二电流驱动发光元件进行发光。

在部分实施例中，第一电流依序流经发光元件、第一电源调整电路及第一开关，第二电流由第二电源调整电路产生并依序流经第二开关及发光元件。

在部分实施例中，当发光元件与开关控制电路未接收到第一电源信号且第二电源调整电路未接收到第二电源信号时，第一开关不导通且第二开关不导通，发光元件不发光。

在部分实施例中，灯光系统还包含第一防逆单元。第一防逆单元的第一端电连接于发光元件与第一电源调整电路之间的第一节点。第一防逆单元的第二端电连接于开关控制电路。

在部分实施例中，灯光系统还包含第二防逆单元。第二防逆单元的第一端用以接收第一电源信号。第二防逆单元的第二端电连接于第二开关与发光元件之间的第二节点。

在部分实施例中，开关控制电路包含第一电阻和第二电阻。第一电阻用来接收第一电源信号。第二电阻串联连接于第一电阻与共电压点之间。第一开关具有第一端、第二端及控制端。第一开关的第一端电连接于第一电源调整电路。第一开关的第二端电连接于共电压点。第一开关的控制端电连接于第一电阻与第二电阻之间的第三节点。

在部分实施例中，开关控制电路还包含第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第三开关。第三电阻电连接发光元件。第四电阻串联连接于第三电阻与共电压点之间。第五电阻电连接于第三电阻与第四电阻之间的第四节点。第五电阻的电阻值小于第四电阻的电阻值。第三开关具有第一端、第二端及控制端。第三开关的第一端电连接于第五电阻。第三开关的第二端电连接于共电压点。第三开关的控制端电连接于第三节点。

在部分实施例中，开关控制电路还包含第六电阻、第七电阻以及第四开关。第六电阻电连接第二电源调整电路。第七电阻电连接第六电阻。第四开关具有第一端、第二端及控制端。第四开关的第一端电连接于第七电阻。第四开关的第二端电连接于共电压点。第四开关的控制端电连接于第四节点。第二开关具有第一端、第二端及控制端。第二开关的第一端电连接于第二电源调整电路。第二开关的第二端电连接于发光元件。第二开关的控制端电连接于第六电阻与第七电阻之间的第五节点。

在部分实施例中，开关控制电路还包含第八电阻、第九电阻、第十电阻以及第五开关。第八电阻电连接第二电源调整电路，用以接收第二电源信号。第九电阻串联连接于第八电阻与共电压点之间。第十电阻电连接于第八电阻与第九电阻之间的第六节点。第十电阻的电阻值小于第九电阻的电阻值。第五开关具有第一端、第二端及控制端。第五开关的第一端电连接于第十电阻。第五开关的第二端电连接于共电压点。第五开关的控制端电连接于第三节点。

在部分实施例中，当开关控制电路接收到第一电源信号时，第五开关导通而使第二电源调整电路停止运作。

在部分实施例中，第一电流使发光元件消耗第一功率。第二电流使发光元件消耗第二功率。第二功率大于第一功率。

在部分实施例中，第一电源调整电路是一种线性式电流源电路。第二电源调整电路是一种切换式电源转换电路。

综上所述，借由灯光系统根据两种电源信号选择性地以第一电源调整电路和第二电源调整电路中的一个单独将电能转换为相应的电流，便能将发光元件所接收到的驱动电流控制在较小误差之内，使得发光元件所产生的不同发光亮度皆能符合法规规范。

附图说明

图1为根据本发明内容的实施例的一种灯光系统的示意图。

图2为根据本发明内容的实施例的一种灯光系统的详细电路示意图。

图3为根据本发明内容的实施例的另一种灯光系统的详细电路示意图。

主要附图标记说明：

100-灯光系统，110-第一电源调整电路，120-第二电源调整电路，130-开关控制电路，LED-发光元件，Vin1,Vin2-电源信号，I1,I2-电流，SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6-开关，R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11-电阻，C1,C2,C3,C4-电容，D1,D2,D3-防逆单元，L1-电感，U1-控制元件，A1-电流源元件，N1,N2,N3,N4,N5,N6-节点。

具体实施方式

下文是举实施例配合所附附图作详细说明，但所描述的具体实施例仅用以解释本案，并不用来限定本案，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明内容所涵盖的范围。

在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此发明的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本发明的用词将在下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本发明的描述上额外的引导。

此外，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一个或多个项目的任意一个以及其所有组合。

在本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”也可用以表示两个或多个元件间相互搭配操作或互动。

此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，也非用以限定本发明。

请参考图1。图1为根据本发明内容的实施例的一种灯光系统100的示意图。如图1所示，灯光系统100包含第一电源调整电路110、第二电源调整电路120、开关控制电路130、开关SW1、开关SW2，以及发光元件LED。在部分实施例中，第一电源调整电路110是一种线性式电流源电路。第二电源调整电路120是一种切换式电源转换电路。

结构上，第二电源调整电路120电连接开关SW2和发光元件LED。开关SW2电连接发光元件LED。第一电源调整电路110电连接开关SW1和发光元件LED。开关控制电路130电连接开关SW1、开关SW2、发光元件LED和第二电源调整电路120。

操作上，当发光元件LED与开关控制电路130接收到电源信号Vin1时，开关控制电路130导通开关SW1且关断开关SW2，以使得电流I1驱动发光元件LED进行发光。具体而言，此时电流I1将依序流经发光元件LED、第一电源调整电路110及开关SW1。

另一方面，当发光元件LED与开关控制电路130未接收到电源信号Vin1且第二电源调整电路120接收到电源信号Vin2时，开关控制电路130关断开关SW1且导通开关SW2，以使得电流I2驱动发光元件LED进行发光。具体而言，此时电流I2由第二电源调整电路120产生并依序流经开关SW2及发光元件LED。

其中，电流I2使发光元件LED消耗的功率大于电流I1使发光元件LED消耗的功率。换言之，灯光系统100通过第一电源调整电路110以电流I1驱动发光元件LED进行发光的亮度较小，而灯光系统100利用第二电源调整电路120以电流I2驱动发光元件LED进行发光的亮度较大。举例来说，通过线性式电流源电路以电流I1驱动的发光元件LED可作为车灯中的车辆示宽灯，而利用切换式电源转换电路以电流I2驱动的发光元件LED可作为车灯中的日间行车灯。

此外，当发光元件LED与开关控制电路130未接收到电源信号Vin1且第二电源调整电路120未接收到电源信号Vin2时，开关SW1和开关SW2皆不导通，使得发光元件LED不发光。

由于灯光系统100所提供给发光元件LED的驱动电流是分别以线性式电流源电路或切换式电源转换电路将电能转换而得，而非利用调光方式产生，因此不论高电流或低电流都较不易受到产品生产时的零件误差影响，使得驱动发光元件LED的电流可较为固定，达到稳定发光亮度的目的。

也就是说，借由灯光系统100根据电源信号Vin1和电源信号Vin2选择性地以第一电源调整电路110或第二电源调整电路120传送相应的电流I1或电流I2至发光元件LED，便能将驱动发光元件LED进行发光的电流控制在较小误差之内，使得发光元件LED所产生的不同发光亮度皆能符合法规规范。

请参考图2。图2为根据本发明内容的实施例的一种灯光系统100的详细电路示意图。如图2所示，灯光系统100还包含防逆单元D1、防逆单元D2。第一电源调整电路110包含电流源元件A1和电阻R11。第二电源调整电路120包含电容C1、电容C2、电感L1、防逆单元D3、开关SW6和控制元件U1。开关控制电路130包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C3、电容C4、开关SW3、开关SW4。在部分实施例中，第一电源调整电路110可由定电流调节器(Constant Current Regulator)据以实施，例如电流集成控制电路或电阻，但不以此为限。

具体而言，防逆单元D1的第一端电连接于发光元件LED和第一电源调整电路110的电流源元件A1之间的节点N1。防逆单元D1的第二端电连接于开关控制电路130的电阻R3。防逆单元D2的第一端电连接于电阻R1，用以接收电源信号Vin1。防逆单元D2的第二端电连接于开关SW2与发光元件LED之间的节点N2。

在部分实施例中，第一电源调整电路110的电流源元件A1的第一端电连接于节点N1。电流源元件A1的第二端电连接于电阻R11的第二端和开关SW1的第一端。电流源元件A1的第三端电连接于电阻R11的第一端。在部分实施例中，第一电源调整电路110的第一端电连接于节点N1，第一电源调整电路110的第二端电连接于开关SW1的第一端(未图示)。

第二电源调整电路120的电容C1的第一端用以接收电源信号Vin2。电容C1的第二端电连接于共电压点(Common point)。电感L1的第一端用以接收电源信号Vin2。电感L1的第二端电连接于防逆单元D3的第一端和开关SW6的第一端。开关SW6的控制端电连接于控制元件U1，用以接收控制元件U1所输出的控制信号。开关SW6的第二端电连接于共电压点。防逆单元D3的第二端电连接于电阻R6的第一端、开关SW2的第一端和电容C2的第一端。电容C2的第二端电连接于电感L1的第一端、防逆单元D1的第二端和电阻R3的第一端。

开关控制电路130的电阻R1的第一端用以接收电源信号Vin1。电阻R1的第二端电连接于节点N3。电阻R2的第一端电连接于节点N3。电阻R2的第二端电连接于共电压点。电容C3的第一端电连接于节点N3。电容C3的第二端电连接于共电压点。开关SW1的第一端电连接于第一电源调整电路110。开关SW1的第二端电连接于共电压点。开关SW1的控制端电连接于节点N3。

电阻R3的第二端电连接于节点N4。电阻R4的第一端电连接于节点N4。电阻R4的第二端电连接于共电压点。电容C4第一端电连接于节点N4。电容C4第二端电连接于共电压点。电阻R5的第一端电连接于节点N4。电阻R5的第二端电连接于开关SW3的第一端。开关SW3的第二端电连接于共电压点。开关SW3的控制端电连接于节点N3。其中，电阻R5的电阻值小于电阻R4的电阻值。

电阻R6的第一端电连接于防逆单元D3的第二端。电阻R6的第二端电连接于节点N5。电阻R7的第一端电连接于节点N5。电阻R7的第二端电连接于开关SW4的第一端。开关SW4的第二端电连接于共电压点。开关SW4的控制端电连接于节点N4。开关SW2的第一端电连接于第二电源调整电路120的防逆单元D3的第二端。开关SW2的第二端通过节点N2电连接于发光元件LED。开关SW2的控制端电连接于节点N5。

操作上，当灯光系统100接收到电源信号Vin2而未接收到电源信号Vin1时，开关SW2和开关SW4导通，开关SW1和开关SW3关断，而开关SW6持续进行开关切换的动作。

具体而言，由于灯光系统100未接收到电源信号Vin1，因此节点N3的电压电平不足以使开关SW1和开关SW3导通。由于开关SW1关断，因此第一电源调整电路110不动作。而当开关SW3关断时，电源信号Vin2将经由电阻R3和电阻R4的分压传送至开关SW4的控制端，使得开关SW4导通。

当开关SW4导通时，开关SW2的控制端(即，节点N5)的电压电平经由电阻R6和电阻R7分压使得开关SW2顺偏导通。在本实施例中，第二电源调整电路120的控制元件U1接收到电源信号Vin2并输出控制信号至开关SW6，使得开关SW6进行开关切换运作。借由设定开关SW6进行开关切换的工作周期(duty cycle)不同，决定第二电源调整电路120输出的电流I2大小，以使得发光元件LED达到目标亮度。

如此一来，当灯光系统100接收到电源信号Vin2而未接收到电源信号Vin1时，灯光系统100便会根据电源信号Vin2以第二电源调整电路120传送电流I2来驱动发光元件LED进行发光。

另一方面，当灯光系统100接收到电源信号Vin1时，不论有没有接收到电源信号Vin2，开关SW1和开关SW3导通，开关SW2和开关SW4关断。具体而言，电源信号Vin1经由电阻R1和电阻R2的分压传送至开关SW1的控制端，使得开关SW1导通。当开关SW1导通时，电源信号Vin1将由防逆单元D2经由发光元件LED和第一电源调整电路110到共电压点形成电流路径。

此外，电源信号Vin1经由电阻R1和电阻R2的分压也会传送至开关SW3的控制端，使得开关SW3导通。当开关SW3导通时，不论有没有电源信号Vin2经由电阻R3和电阻R4的分压传送至开关SW4的控制端，由于电阻R5的电阻值远小于电阻R4的电阻值，都会使得节点N4的电压电平会经由开关SW3拉低至共电压点的电压电平，导致开关SW4关断。当开关SW4关断，开关SW2的控制端(即，节点N5)的电压电平，因电源信号Vin2无法经由电阻R6和电阻R7形成分压回路，使得开关SW2逆偏关断。

另外，由于第二电源调整电路120的控制元件U1未接收到电源信号Vin2，因此控制元件U1不会输出控制信号至开关SW6，使得开关SW6不会运作。

如此一来，不论灯光系统100有没有接收到电源信号Vin2，只要灯光系统100有接收到电源信号Vin1时，灯光系统100便会根据电源信号Vin1以第一电源调整电路110传送电流I1来驱动发光元件LED进行发光。

值得注意的是，由于防逆单元D1连接于第一电源调整电路110和第二电源调整电路120之间，因此当灯光系统100同时接收到电源信号Vin1和电源信号Vin2时，防逆单元D1能防止电源信号Vin2的电流流到第一电源调整电路110。相似地，由于防逆单元D2连接于开关控制电路130的电阻R1和节点N2之间，因此当第二电源调整电路120提供电流I2给发光元件LED时，防逆单元D2能防止电流I2流向电阻R1而影响开关控制电路130的运作。

在其他部分实施例中，如图3所示，灯光系统100中的开关控制电路130还包含电阻R8、电阻R9、电阻R10和开关SW5。具体而言，电阻R8的第一端电连接于第二电源调整电路120，用以接收电源信号Vin2。电阻R8的第二端电连接于节点N6。电阻R9的第一端电连接于节点N6。电阻R9的第二端电连接于共电压点。电阻R10的第一端电连接于节点N6。电阻R10的第二端电连接于开关SW5的第一端。开关SW5的第二端电连接于共电压点。开关SW5的控制端电连接于节点N3。节点N6电连接至控制元件U1的使能引脚(enable pin)。

操作上，当开关控制电路130接收到电源信号Vin1时，开关SW5将因控制端所收到节点N3的电压电平而导通。又由于电阻R10的电阻值远小于电阻R9的电阻值，因此控制元件U1的使能引脚(即，节点N6)的电压电平会经由开关SW5拉低至共电压点的电压电平，使得控制元件U1停止输出控制信号至开关SW6。当开关SW6没有接收到控制信号而停止动作时，第二电源调整电路120将停止运作。

如此一来，借由电阻R8、电阻R9、电阻R10和开关SW5控制第二电源调整电路120的控制元件U1中使能引脚，便能在灯光系统100接收到电源信号Vin1时，进一步通过停止控制元件U1作动而确保第二电源调整电路120停止运作。借此，只要灯光系统100接收到电源信号Vin1，不论灯光系统100是否有接收到电源信号Vin2，灯光系统100都将经由第一电源调整电路110传送较小的电流I1至发光元件LED进行发光。

此外，虽然本文将所公开的方法示出和描述为一系列的操作或事件，但是应当理解，所示出的这些操作或事件的顺序不应解释为限制意义。例如，部分操作可以以不同顺序发生和/或与除了本文所示和/或所描述的操作或事件以外的其他操作或事件同时发生。另外，实施本文所描述的一个或多个实施例时，并非所有在此示出的操作皆为必需。此外，本文中的一个或多个操作也可能在一个或多个分离的步骤和/或阶段中执行。

需要说明的是，在不冲突的情况下，在本发明内容各个附图、实施例及实施例中的特征与电路可以相互组合。附图中所绘示的电路仅为示例之用，是简化以使说明简洁并便于理解，并非用以限制本发明。此外，上述各实施例中的各个装置、单元及元件可以由各种类型的数字或模拟电路实现，也可分别由不同的集成电路晶片实现，或整合至单一晶片。上述仅为例示，本发明内容并不以此为限。

综上所述，本发明通过应用上述各个实施例中，借由灯光系统100根据电源信号Vin1和电源信号Vin2选择性地以第一电源调整电路110和第二电源调整电路120中的一个单独将电能转换为相应的电流I1或电流I2，便能将发光元件LED所接收到的驱动电流控制在较小误差之内，使得发光元件LED所产生的不同发光亮度皆能符合法规规范。

虽然本发明内容已经以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明内容，本领域技术人员在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本发明内容的保护范围当视权利要求所界定者为准。