JP3195920U - 隔離型調光回路構成 - Google Patents

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Abstract

【課題】調光回路各種を援用するように接続することで発光ダイオードの光源を制御し、且つ電圧の逆極性及び過電圧から回路を保護することを兼ね備える隔離型調光回路構成を提供する。【解決手段】隔離型調光回路構成は、制御回路モジュール1において、センサ信号を入力する入力端子11と制御信号を出力する出力端子12とを設け、フォトカプラ2は、前記制御回路モジュール1の出力端子12と光源給電回路4との間に設置し、且つ光源給電回路4は光源体5をさらに接続し、保護回路3は、第一抵抗R1及び第二抵抗R2と、第一ダイオードD1及び第二ダイオードD2とを少なくとも有し、前記第一抵抗R1は直流電源のプラス端子と第一ダイオードD1のアノードとの間に直列に接続して節点Aを形成し、前記第一ダイオードD1のカソードは従来調光回路に接続する制御入力端子の第一終点Xに接続することで、過電圧保護機構を形成する。【選択図】図1

Description

本考案は隔離型調光回路構成、特に従来調光回路各種を援用するように接続することで発光ダイオードの光源を制御し、且つ電圧の逆極性及び過電圧から回路を保護することを兼ね備える調光回路構成に関するものである。
周知では、例えば、タングステンランプ等従来の光源素子に用いる調光回路が使用する制御方法において、比較的簡易的なものとして、電源と該光源素子との間に直接、可変抵抗を直列に接続するものがあり、ニーズに基づき、該可変抵抗を利用して抵抗値を変化させ、前記光源素子に流れ込む電流を制御することで、前記発光素子の輝度を制御する効果を達している。
また、回路を利用して外部の交流電源を可変的な直流電圧(或いはPWM)制御信号に転換し、前記可変的な直流電圧(或いはPWM)制御信号を固定した負荷(従来の光源素子)に加えることで、輝度の変化を制御する効果を達している。
現在、従来の光源素子と発光ダイオードとは、発光原理及びこれに関わる電気的特性において顕著に異なるため、上述した従来調光回路を発光ダイオードを光源とする照明器具に直接応用することが難しく、従来調光回路を利用して発光ダイオードの輝度の調整する操作を行いたい場合、従来調光回路が用いている電気抵抗、電圧或いはPWMによる調光制御方法に基づき、転換回路を新たに設ける必要があり、前記転換回路を利用して従来調光回路と前記発光ダイオードとの間に接続することで、従来調光回路が出力する、電気抵抗、電圧或いはPWM等の制御信号を、前記発光ダイオードを制御することが可能な制御信号に転換し、前記発光ダイオードの輝度を調整するという目的を達成している。
しかし、これには以下のような問題を有している。
第一に、現在の転換回路は、電気抵抗、電圧或いはPWM等の異なる制御方法を用いる従来調光回路に応じてそれぞれ考案しなければならない上、異なる制御方法を用いる調光回路同士で通用することもできないため、創作時間に影響を及ぼすだけでなく、コストを増加させることから、経済的利益に符合しない。
第二に、転換回路と従来調光回路とを結合させる組立工程において、電圧の逆極性等の操作上、或いは過電圧等の使用上の不注意が発生した場合、回路部材の損傷を引き起こし易く、また、上述した不注意によって損傷が発生することを防ぐためには、転換回路に複雑な保護機構(回路)を新たに加えなければならず、これもまた全体のコストを増加させてしまう。
実際の応用において、周知の転換回路は上述した問題があることを鑑み、これ等の問題をどのように改善し、生産コストを有効的に低減し、さらに保護効果を向上させるかが急務となっている。
本考案の主要な目的は、従来調光回路各種に接続し、これ等調光回路が出力する異なる制御信号を取込んで転換し、低出力の発光ダイオードを制御することができ、従来の光源に応用する調光回路各種も発光ダイオード光源の制御に援用することができ、これによって製品の開発時間及び生産コストを有効に低減し、全体の経済的利益を向上する隔離型調光回路構成を提供することにある。
また、本考案のもう一つの目的は、電圧の逆極性及び過電圧から回路を保護する機能を兼ね備え、操作上或いは使用上の不注意によって引き起こる回路部材の損傷を有効に防止する隔離型調光回路構成を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本考案は、制御回路モジュールと、フォトカプラと、保護回路とを包括し、そのうち、前記制御回路モジュールは、直流電源のプラス端子とマイナス端子との間に設置し、センサ信号を入力するための入力端子と制御信号を出力することができる出力端子とを有しており、前記フォトカプラは、前記制御回路モジュールの出力端子に接続する入力端子を有し、さらに光源給電回路の入力端子にそれぞれ接続する二つの出力端子を有し、且つ該光源給電回路の出力端子は、光源体に接続し、前記制御回路モジュールが出力した前記制御信号を入力し、これを操作信号に転換して出力し、前記光源給電回路が前記操作信号を入力することにより異なる出力を形成することで、前記光源体の輝度に変化を有しており、前記保護回路は、第一抵抗、第二抵抗、第一ダイオード、第二ダイオード及び第三ダイオードを有し、前記第一抵抗の一端は前記直流電源のプラス端子に接続し、もう一端は第一ダイオードのアノードに接続して節点Aを形成し、前記第一ダイオードのカソードは制御入力端子の第一終点に接続し、前記第二抵抗は前記節点Aと前記制御回路モジュールの入力端子との間に設置し、前記第二ダイオードのカソードは前記直流電源のプラス端子に接続し、前記第二ダイオードのアノードは前記制御入力端子の第二終点に接続し、前記第三ダイオードのカソードは前記制御回路モジュールの入力端子に接続し、前記第三ダイオードのアノードは前記制御入力端子の前記第二終点に接続している。
上述した構成に基づくと、前記制御回路モジュールの入力端子は、コンデンサをさらに介して前記直流電源のマイナス端子に接続することで、前記コンデンサが前記第二抵抗とRC回路を形成している。
上述した構成に基づくと、前記保護回路は、前記制御入力端子の前記第二終点と前記直流電源のマイナス端子との間に設置する過負荷保護素子をさらに有している。
上述した構成に基づくと、前記過負荷保護素子は、ヒューズである。
上述した構成に基づくと、前記過負荷保護素子は、正温度係数を有するサーミスタである。
上述した構成に基づくと、前記光源体は、発光ダイオードである。
本考案の第一実施例に係る基本的な回路の構成を示す回路図である。 本考案の第一実施例に係る可変抵抗型の従来調光機構に接続した場合の状況を示す回路図である。 本考案の第一実施例に係る電圧駆動型の従来調光回路に接続した場合の状況を示す回路図である。 図3において電圧の極性に逆極性が発生した場合の状況を示す回路図である。 本考案の第二実施例に係る基本的な回路の構成を示す回路図である。 本考案の第三実施例に係る基本的な回路の構成を示す回路図である。
図1を参照すると、本考案の第一実施例に係る回路構成は、主に、制御回路モジュール1、フォトカプラ2及び保護回路3等を包括しており、そのうち、前記制御回路1は、直流電源VDCのプラス端子とマイナス端子との間に設置し、センサ信号を入力するための入力端子11と制御信号を出力することができる出力端子12とを有している。
前記フォトカプラ2は、前記制御回路モジュール1の出力端子12に接続する入力端子21を有し、且つ前記直流電源VDCのマイナス端子に接続するもう一つの入力端子22を有し、さらに光源給電回路4の入力端子41、42にそれぞれ接続する二つの出力端子23、24を有している。
好ましい実施例において、該光源給電回路4は、発光ダイオードとすることができる光源体5に接続する出力端子43、44を有し、且つ前記フォトカプラ2の制御を受けて外部交流電源VACを前記光源体5が必要とする直流電源に転換している。
前記保護回路3は、第一抵抗R1、第二抵抗R2、第一ダイオードD1、第二ダイオードD2及び第三ダイオードD3を有し、前記第一抵抗R1の一端は前記直流電源VDCのプラス端子に接続し、もう一端は第一ダイオードD1のアノードに接続して節点Aを形成し、前記第一ダイオードD1のカソードは制御入力端子の第一終点Xに接続し、前記第二抵抗R2は前記節点Aと前記制御回路モジュール1の入力端子11との間に設置し、前記第二ダイオードD2のカソードは前記直流電源VDCのプラス端子に接続し、前記第二ダイオードD2のアノードは前記制御入力端子の第二終点Yに接続し、前記第三ダイオードD3のカソードは前記制御回路モジュール1の入力端子11に接続し、前記第三ダイオードD3のアノードは前記制御入力端子の前記第二終点Yに接続している。
好ましい実施例において、前記フォトカプラ2の入力端子21と前記直流電源VDCのプラス端子との間には電流制限に用いる第三抵抗R3が設けられ、且つ前記制御回路モジュール1の入力端子11は、コンデンサC1をさらに介して前記直流電源VDCのマイナス端子に接続することで、前記コンデンサC1が前記第二抵抗R2とRC回路を形成している。
実際の応用において、前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yは、外部の従来調光機構或いは回路にある二つの出力接点にそれぞれ接続しており、以下において、異なる駆動方法の従来調光機構或いは回路で、上述した本発明に係る回路の作用をそれぞれ説明する。
まず、図2を参照すると、本考案の第一実施例に係る回路構成に、可変抵抗特性を有する従来調光機構を接続した場合、前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に可変抵抗RXが加わったものとなる。
このため、前記第一ダイオードD1の電圧降下およそ0.1〜0.2Vを差し引くと、前記節点Aの電圧VAは、数式VA=VDC×(RX/(RA+RX))となり、前記電圧VAは前記第二抵抗R2を介し、前記コンデンサC1に対して充電することで、前記制御回路モジュール1の入力端子11を介して前記制御回路モジュール1に入力するセンサ信号を形成し、前記制御回路モジュール1は前記制御回路モジュール1の出力端子12からこれに対応する制御信号を出力し、前記制御信号は前記フォトカプラ2の入力端子21を介して前記フォトカプラ2に入力し、さらに前記フォトカプラ2の出力端子23、24から操作信号を出力し、前記操作信号は前記光源給電回路4の入力端子41、42を介して前記光源給電回路4に入力し、前記光源給電回路4は前記光源給電回路4の出力端子43、44を介して前記光源体5の発光を駆動している。
また、異なる抵抗負荷RXによって異なるセンサ信号が発生して前記制御回路モジュール1に入力し、さらに前記フォトカプラ2、前記光源給電回路4をそれぞれ介して前記光源体5に異なる輝度の光線を発生させていることから、外部の可変抵抗型の従来調光機構が本発明に係る回路構成を介することで、発光ダイオードである前記光源体5に異なる輝度の光線を発生させる効果を達している。
次に、図3を参照すると、本考案の第一実施例に係る回路構成に、直流電圧駆動特性を有する従来調光機構を接続した場合、前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に直流駆動電圧VXが加わったものとなり、本図面で示している実施例において、前記直流駆動電圧VXは前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に順方向に接続、即ち、前記直流駆動電圧VXの陽極は前記第一終点Xに接続し、前記直流駆動電圧VXの陰極は前記第二終点Yに接続している。
前記直流駆動電圧VXが前記直流電源VDCより小さいと、前記節点Aの電圧VA′は、数式VA′=VX+(0.1〜0.2)Vとなり、前記電圧VA′は前記第二抵抗R2を介し、前記コンデンサC1に対して充電することで、前記制御回路モジュール1の入力端子11を介して前記制御回路モジュール1に入力するセンサ信号を形成しており、なお、その後の前記フォトカプラ2を介して前記光源給電回路4を駆動し、前記光源体5が発光する工程は、上述の図2を参照した部分で開示した工程と同一である。
前記直流駆動電圧VXが前記直流電源VDCより大きいと、前記第一ダイオードD1のカソードは電圧VX、前記第一ダイオードD1のアノードは電圧VDCとなり、前記直流電源VDCが前記直流駆動電圧VXより小さいため、前記第一ダイオードD1は導通できなくなることから、前記制御回路モジュール1、前記フォトカプラ2及び前記光源給電回路4等の部材に対して過電圧から保護することができる。
次に、図4を参照すると、本考案の第一実施例に係る回路構成に、直流電圧駆動特性を有する従来調光機構を接続した場合、前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に直流駆動電圧VXが加わったものとなり、本図面で示している実施例において、前記直流駆動電圧VXは前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に逆方向に接続、即ち、前記直流駆動電圧VXの陰極は前記第一終点Xに接続し、前記直流駆動電圧VXの陽極は前記第二終点Yに接続している。
前記直流駆動電圧VXが前記直流電源VDCより小さいと、前記第二ダイオードD2のカソードは電圧VDC、前記第二ダイオードD2のアノードは電圧VXとなり、前記直流電源VDCが前記直流駆動電圧VXより大きいため、前記第二ダイオードD2は導通できなくなることから、前記制御回路モジュール1、前記フォトカプラ2及び前記光源給電回路4等の部材に対して電圧の逆極性から保護することができる。
前記直流駆動電圧VXが前記直流電源VDCより大きいと、前記第二ダイオードD2のカソードは電圧VDC、前記第二ダイオードD2のアノードは電圧VXとなり、前記直流電源VDCが前記直流駆動電圧VXより小さいため、前記第二ダイオードD2は導通し、電流は前記第二終点Yより前記第二ダイオードD2、前記第一抵抗R1、前記第一ダイオードD1をそれぞれ介して前記第一終点Xに流れ、回路を形成することから、前記制御回路モジュール1及び前記フォトカプラ2等の部材に対して過電圧及び電圧の逆極性から保護することができる。
実際の応用において、本考案に係る回路構成に、PWM駆動特性を有する従来調光機構を接続した場合、前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間にPWM信号が加わったものとなり、前記PWM信号がHI電圧の時、電圧VX′であった場合、実施上において以下納様な状況が発生する。
前記電圧VX′が前記直流電源VDCより小さく、且つ前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に順方向に接続、即ち、前記電圧VX′の陽極が前記第一終点Xに接続し、前記電圧VX′の陰極が前記第二終点Yに接続すると、前記節点Aの電圧VA″は、数式VA″=VX′+(0.1〜0.2)Vとなり、前記電圧VA″は前記第二抵抗R2を介し、前記コンデンサC1に対して充電しており、前記PWM信号がLO電圧に変化した時、前記コンデンサC1は放電することから、前記制御回路モジュール1の入力端子11から等価のセンサ信号(均一な直流電圧値)を得て、さらに前記制御回路モジュール1の出力端子12からこれに対応する制御信号を出力し、前記制御信号は前記フォトカプラ2の入力端子21を介して前記フォトカプラ2に入力し、前記フォトカプラ2の入力端子22から操作信号を出力し、前記操作信号は前記光源給電回路4の入力端子41、42を介して前記光源給電回路4に入力し、前記光源給電回路4は前記光源給電回路4の出力端子43、44を介して前記光源体5の発光を制御している。
そのため、異なるPWM信号も異なるセンサ信号が発生して前記制御回路モジュール1に入力し、さらに前記フォトカプラ2、前記光源給電回路4をそれぞれ介して前記光源体5に異なる輝度の光線を発生させていることから、外部のPWM信号型の従来調光機構が本発明に係る回路構成を介することで、発光ダイオードである前記光源体5に異なる輝度の光線を発生させる効果を達している。
前記電圧VX′が前記直流電源VDCより小さく、且つ前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に逆方向に接続すること、或いは前記電圧VX′が前記直流電源VDCより大きいこと等の様々な場合、前記PWM信号がHI電圧の時、各工程は上述の図3及び図4を参照した部分で開示した内容と相似するため、ここでは示唆せず、前記PWM信号がLO電圧に変化した時、各部材は作用しないため、本考案に係る回路構成を従来のPWM駆動の調光回路に応用した時も、過電圧及び電圧の逆極性から保護できることはいうまでもない。
好ましい実施例において、本考案に係る回路構成は、ニーズに応じて前記制御入力端子の前記第二終点Yと前記直流電源VDCのマイナス端子との間に過負荷保護素子Fを設置することができ、前記過負荷保護素子Fは、ヒューズ或いは正温度係数(PTC)を有するサーミスタとすることができ、前記過負荷保護素子Fによって温度に異常が発生した際、本考案に係る回路構成と従来調光回路との接続を遮断することで、高い温度によって各部材が損傷することを防いでいる。
次に、図5を参照すると、本考案の第二実施例に係る回路構成は、上述した第一実施例に係る回路構成を基礎としており、主に、制御回路モジュール10、上述した第一実施例と同一であるフォトカプラ2及び上述した第一実施例と同一である保護回路3等を包括しており、その差異は、前記直流電源VDCが前記第一抵抗R1に直接接続されておらず、且つ前記制御回路モジュール10が電流源を組み込む回路構成であることにある。
上述した第二実施例に係る回路構成に、可変抵抗特性を有する従来調光機構を接続した場合、前記制御入力端子の前記第一終点X及び前記第二終点Yの間に可変抵抗RXが加わったものとなる。この時、前記制御回路モジュール10は前記制御回路モジュール10の入力端子11から電流Iを出力し、前記電流Iは前記第二抵抗R2、前記第一ダイオードD1及び前記可変抵抗RXをそれぞれ流れた後、前記可変抵抗RXの両端において数式VX=I×RXとなる電圧降下を形成し、前記可変抵抗RXが変化すると、電圧VXもこれに伴い変化するため、前記節点A上に発生する電圧VA′は、数式VA′=VX+(0.1〜0.2)Vとなる。
前記電圧VA′は前記第二抵抗R2を介し、前記コンデンサC1に対して充電することで、前記制御回路モジュール10の入力端子11を介して前記制御回路モジュール10に入力するセンサ信号を形成し、前記制御回路モジュール10は前記制御回路モジュール10の出力端子12からこれに対応する制御信号を出力し、前記制御信号は前記フォトカプラ2の入力端子21を介して前記フォトカプラ2に入力し、さらに前記フォトカプラ2の出力端子23、24から操作信号を出力し、前記操作信号は前記光源給電回路4の入力端子41、42を介して前記光源給電回路4に入力し、前記光源給電回路4は前記光源給電回路4の出力端子43、44を介して前記光源体5の発光を駆動することにより、もう一つの応用形態を形成している。
次に、図6を参照すると、本考案の第三実施例に係る回路構成は、上述した第一実施例に係る回路構成を基礎としており、主に、フォトカプラ20、上述した第一実施例と同一である制御回路モジュール1及び上述した第一実施例と同一である保護回路3等を包括しており、その差異は、前記フォトカプラ20の二つの入力端子が前記第三抵抗R3と前記制御回路モジュール1の出力端子12との間に設けられていることから、前記フォトカプラ20は、前記前記制御回路モジュール1の出力端子12と逆相の制御信号を得て、前記フォトカプラ20もこれに伴い逆相の操作信号を出力することにより、もう一つの応用形態を形成している。
以上のことから、本考案に係る隔離型調光回路構成は、従来調光回路を援用してLED光源の発光を制御することを確実に達成し、製品の開発時間及び生産コストを有効に低減し、且つ各種保護機能を兼ね備えているだけでなく、新規性及び進歩性を備えている。なお、上述した内容は、本考案の好ましい実施例を開示しただけであって、本発明の技術的手段及びこれを基に行った変化及び修正等は、本発明に属するものである。
1 制御回路モジュール
10 制御回路モジュール
11 制御回路モジュールの入力端子
12 制御回路モジュールの出力端子
2 フォトカプラ
20 フォトカプラ
21 フォトカプラの入力端子
22 フォトカプラの入力端子
23 フォトカプラの出力端子
24 フォトカプラの出力端子
3 保護回路
4 光源給電回路
41 光源給電回路の入力端子
42 光源給電回路の入力端子
43 光源給電回路の出力端子
44 光源給電回路の出力端子
5 光源体
A 節點
C1 コンデンサ
D1 第一ダイオード
D2 第二ダイオード
D3 第三ダイオード
F 過負荷保護素子
R1 第一抵抗
R2 第二抵抗
R3 第三抵抗
RX 可変抵抗
VAC 交流電源
VDC 直流電源
VX 直流駆動電圧
X 制御入力端子の第一終点
Y 制御入力端子の第二終点

Claims (7)

  1. 直流電源のプラス端子とマイナス端子との間に設置し、センサ信号を入力するための入力端子と制御信号を出力することができる出力端子とを有する制御回路モジュールと、
    前記制御回路モジュールの出力端子に接続する入力端子を有し、さらに光源給電回路の入力端子にそれぞれ接続する二つの出力端子を有し、且つ該光源給電回路の出力端子は、光源体に接続し、前記制御回路モジュールが出力した前記制御信号を入力し、これを操作信号に転換して出力し、前記光源給電回路が前記操作信号を入力することにより異なる出力を形成することで、前記光源体の輝度に変化を有するフォトカプラと、
    第一抵抗、第二抵抗、第一ダイオード、第二ダイオード及び第三ダイオードを有し、前記第一抵抗の一端は前記直流電源のプラス端子に接続し、もう一端は第一ダイオードのアノードに接続して節点Aを形成し、前記第一ダイオードのカソードは制御入力端子の第一終点に接続し、前記第二抵抗は前記節点Aと前記制御回路モジュールの入力端子との間に設置し、前記第二ダイオードのカソードは前記直流電源のプラス端子に接続し、前記第二ダイオードのアノードは前記制御入力端子の第二終点に接続し、前記第三ダイオードのカソードは前記制御回路モジュールの入力端子に接続し、前記第三ダイオードのアノードは前記制御入力端子の前記第二終点に接続する保護回路と、を少なくとも包括することを特徴とする、隔離型調光回路構成。
  2. 前記制御回路モジュールの入力端子は、コンデンサをさらに介して前記直流電源のマイナス端子に接続することで、前記コンデンサが前記第二抵抗とRC回路を形成することを特徴とする、請求項1に記載の隔離型調光回路構成。
  3. 前記保護回路は、前記制御入力端子の前記第二終点と前記直流電源のマイナス端子との間に設置する過負荷保護素子をさらに有することを特徴とする、請求項1に記載の隔離型調光回路構成。
  4. 前記過負荷保護素子は、ヒューズであることを特徴とする、請求項3に記載の隔離型調光回路構成。
  5. 前記過負荷保護素子は、正温度係数を有するサーミスタであることを特徴とする、請求項3に記載の隔離型調光回路構成。
  6. 前記光源体は、発光ダイオードであることを特徴とする、請求項1に記載の隔離型調光回路構成。
  7. 前記制御回路モジュールは、電流源を組み込む回路構成であることを特徴とする、請求項1に記載の隔離型調光回路構成。
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