201212703 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 剛 本㈣關於—她«置H種鶴多組發光 二極體aight-Emitting DiGde’ _燈具之燈具輕 動裝置。 【先前技術】 [0002] Ο [0003]
近年來環保意識抬頭，節能減碳已然成為全民運動’電 :業也致力於研發更具環保性之產品，例如太陽能之運 及發光二極體等節能產品。為達_保節能之目的， 明褒置、汽車照明裝置、手持照料置以及看板等照明 應用。 請參閱第1，其係為習知燈具驅動歸及其配置圖。 如第-圖所示，每-個燈具1A]W據使用者需求設置於 屋内之不同位置，並使紐具驅動裝置旧時驅動多組燈 具1A〜1C。該燈具驅動裝置丨係以雙級式電源轉換電路的 方式實現，其包會第一級電路U及第二級電路12，其中 第一級電路11係為一交流-直流轉換電路，其係架構於 將輸入電源Vin轉換為固定電壓值之匯流排電壓V並輪 山 bus 出至第二級電路12 .第二級電路12係包含第—直流_直流 轉換電路121、第二直流-直流轉換電路122以及第三直流 ''直流轉換電路123，而第一〜第三直流-直流轉換電路 121、122、123之輸出端分別對應連接第一組燈具連接 座131A、131B、第二組燈具連接座132A、132B以及第 三組燈具連接座133A、133B。其中，第一〜第三組燈具 099130787 表單編號A0101 第5頁/共27頁 0992054012-0 201212703 連接座（131A、131B)、（132A、132B)、（133A、133B) 係分別電性連接於一燈具，以分別傳送第一〜第三輸出電 壓V〇l、V〇2、V〇3至對應之燈具1A~1C。 [0004] [0005] 當燈具開關10被導通時，輸入電壓V會經由燈具開關1〇 in 傳送至第一級電路11的輪入端，並由第一級電路u轉換 為約52V定電壓值之匯流排電壓V 後，提供至第二級電 bus _ ό 路12的每一個直流-直流轉換電路12ι、122、123之輸入 端，然後經由第一〜第三直流-直流轉換電路12ι ' 122、 123分別降壓後’輸出第一输出電壓v 第二輸出電壓 ο 1 ν〇2及第二輸出電壓V〇3。於此實施例中，燈具驅動裝置1 係架構於驅動同一規格之發光二極體燈具，由於發光二 極體係為免度與電流成正比之元件，為了使每一個發光 二極體燈具之亮度相同，第一〜第三直流_直流轉換電路 121、 122、123之規格必須相同，故輸出電壓v 1、y 2 、V〇3均約為50V，且第一〜第三直流-直流轉換電路丨^、 122、 123必須提供約相同電流之第一〜笫三輸出電流工 〇1 、1〇2、1〇3 ’然而’該直流—直流轉換電路121、122、 123因生產過程不一且元件與元件之間具有誤差致使效 能不盡相同，因而使第一〜第三直流_直流轉換電路121、 122、123提供之第一〜第三輸出電流j 、j 、j盔法 〇1 〇2 〇3 相同。 此外，由於每一級電路皆有功率損S，輸入電能在經過 第一級電路11及第二級電路12的轉換後，傳送至燈具之 電能會減少，除了會造成效率下降且多餘的電能浪費外 ，更使得燈具驅動裝置I運作效率無法有效提升，因此無 099130787 表單編號A0101 第6頁/共27頁 0992054012-0 201212703 法達到郎能減碳之目的。再者，在每一個直流—直流轉換 路121、122、123内部係皆具有控制直流-直流轉換電 運作之控制電路’所以電路複雜度較高且直流—直流轉 換電路模組化時的成本過高，若驅動的燈具數目不同時（ 例 'in · •驅動三個燈具改為驅動六個燈具）無法利用模組化 的方式只調整或更換模組化之直流_直流轉換電路之數目 而疋·^要依使用者不同的需求而重新設計電路，造成 開發時間的浪費及成本提高。 ^ [0006] 因 i /-r & η Ο 如何毛展—種可解決習知燈具驅動裝置之高損耗 及阿成本之問題’又能精確的提供相同電流予燈具實 為目前迫切需要解決之問題β 【發明内容】 ，； [0007] 本案之一主要目的在於提供一種燈具驅動裝置，解決例 如習知燈具驅動裝置所驅動之每一個燈具之發光亮度不 同、或無法利用模組化方式現實應用於不同燈具數目之 燈具驅動裝置、或造成用電效能較低、或燈具驅動裝置 Ο 之整體運作效率較低等缺失。 [0008] 為達上述目的’本案之一較廣義實施態樣為提供一種燈 具驅動裝置，包含：電源轉換電路，其係架構於將輸入 電壓轉換為第一直流電壓，且輸出實質上定電流值之第 一電流，以及複數組燈具連接座，每一組燈具連接座之 正端及負端係電性連接该複數個燈具對應之燈具，曰怜 出一輸出電壓及一輸出電流至該複數個燈具對應電性連 接之燈具；其中’該複數組燈具連接座係以電性串聯方 式相互連接，每一組燈具連接座之正負端間之該輸出電 099130787 表單編號A0101 第7頁/共27頁 0992054012-0 201212703 壓係由該第一直流電壓分壓而得，且每一組燈具連接座 輸出之該輸出電流實質上相同。 【實施方式】 [0009] 體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明 中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有 各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及 圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。 [0010] 本案之燈具驅動裝置適用於複數個燈具，以下將例舉應 用於三個燈具說明本案燈具驅動裝置之運作原理，但不 以此為限。請參閱第二圖，其係為本案一較佳實施例之 燈具驅動裝置示意圖。如第二圖所示，本案之燈具驅動 裝置2包含電源轉換電路21、第一組燈具連接座22、第二 組燈具連接座23、第三組燈具連接座24，其中電源轉換 電路21係以單級式的電路方式實現，例如單級返馳式 (single-stage flyback)轉換、電路、主動箝位返馳式 (active-cl amp)轉換電路或諸振式（resonant)轉換電 路，用以將一輸入電壓轉V.換為一第一直流電壓V,，且 I η 1 輸出實質上定電流值之一第一電流h。第一組燈具連接 座22、第二組燈具連接座23、第三組燈具連接座24係在 電源轉換電路21的第一輸出端21a與第二輸出端21b之間 以電性串聯方式相互連接，用以分別提供予第一燈具221 、第二燈具231、第三燈具241對應連接，藉由第一組燈 具連接座22、第二組燈具連接座23、第三組燈具連接座 24分別傳送第一〜第三輸出電壓V ,、V 9、V ^至第一燈 具221、第二燈具231、第三燈具241。 099130787 表單編號A0101 第8頁/共27頁 0992054012-0 201212703 [0011] 於此實施例中’第-燈具221、第二燈具23ι、第三燈具 241為發光二極體燈具，但不以此 ^ 个u此為限。第一組燈具連接 座22包含正端22a與負端22b，相似地，第二〜第三組燈 具連接座23、24包含正端233、24績負端23^4/ 其十’第一、组燈具連接座22之正端仏電性連接於電源轉 ⑷，最後_組燈具連接座 之負端（即第三組燈具連接座24之負端_電性連接於電 源轉換電路21的第二輸出端2ib(負端），而第一組燈具連 ο 接座22與最後-組燈具連接座間之電性連接關係為上_ 組燈具連接座之負端與下-讀具連·之正端電性連 接，例如第-組燈具連接座22之負端22b與第二組燈具連 接座23之正端23a電性連接，或第二組燈具連接座以之負 端23b與第三組燈具連接座24之正端24a電性連接。此外' ，每組燈具連接座22、23、24分別提供第一輪出電流1 、第二輸出電流1。2、第三輸出電流U至對應電性連= 第一〜第三燈具221、23卜241。於此實施例中，本案 〇 之燈具驅動裝置2係架構於驅動複數個發光二極體燈具: 當燈具開關（未圖示）被導通而.使输入電壓V伤、¥ in得送至電源 轉換電路21之輸入端後，電源轉換電路21會將輪入電壓
Vin轉換為第一直流電壓V〗，並輸出實質上定電流值之第 一電流1丨。由於，電源轉換電路21以定電流方式運作 且第一〜第三組燈具連接座22、23、24係以電忸虫祕 包丨王爭聯方式 連接，故第一〜第三輸出電流I ,、1 、1之带* 01 〇2 Α〇3<電流值均與 第一電流1丨相等，即使第一〜第三燈具221、231、241,、 此由不同製造商的發光二極體組成，相同電流值之第 第三輸出電流101、I。2、1〇3可以使第一〜第三燈具221、 099130787 表單煸號Α0101 第9頁/共27頁 0992054012-0 201212703 231、241中之發光二極體具有相似的亮度。 [0012] 於此實施例中，第一直流電壓乂1等於第一〜第三輸出電壓 V ,、V 9、V q之總合（V^V JV 9 + V Q)且隨著第一〜三 〇1 〇2 〇3 1 〇1 〇2 〇3 燈具221、231、241的第一〜第三輸出電壓V ,、V 9、 ο 1 〇2 V〇3變化，由於，每一個輸出電壓V n、v ^、v Q之電壓值 ο 1 〇2 〇3 會隨著所對應電性連接之燈具之額定運作電壓值變化， 因此，第一直流電壓¥}之電壓值會同時隨著燈具連接座 的數目以及每一個燈具的額定運作電壓值增加而對應增 加。為了防止燈具運作時，使用者碰觸燈具或燈具驅動 裝置2而導致使用者受到電擊，目前燈具之額定運作電壓 值會設計低於安規要求之人體導電之最小電壓值以下， 例如約為6 0 V以下。 [0013] 第一直流電壓Vi之電壓值會同時隨著燈具連接座的數目 以及每一個燈具的額定運作電壓值增加而對應增加，而 使用者會碰觸到之第一〜第三組燈具連接座22、23、24之 輸出電壓丫，、V 9、V Q之電壓值即為燈具之額定運作電 〇1 〇2 〇3 壓值，一般低於安規要求之人體導電之最小電壓值以下 ，例如大約60V以下，不會隨著燈具連接座的數目增加而 對應增加，所以，如果使用者不慎因為碰觸燈具或燈具 驅動裝置2，也不會造成使用者受到電擊。 [0014] 本案之燈具驅動裝置2因以單級式電路方式實現，故用電 效能提升、電能於燈具驅動裝置2轉換時之整體損耗較小 ，且該第一〜第三組燈具連接座22、23、24係以電性串聯 相互連接，故輸出至每一個燈具221、231、241之輸出 電流I ,、I ^、I ,之電流值實質上相同，可使得每一個 ο 1 〇2 〇3 099130787 表單編號A0101 第10頁/共27頁 0992054012-0 201212703 Ο 發光二極體燈具的亮度實質上相同。清參閱第三圖並配 合第二圖，其中第三圖係為本案另一較佳實施例之燈具 驅動裝置示意圖。如第三圖所示，本案之燈具驅動裝置3 除了包含電源轉換器21、第一組燈具連接座22、第二組 燈具連接座23、第三組燈具連接座24之外’更包含一過 電流保護電路31電性串聯連接於電源轉換電路21及複數 組燈具連接座22、23、24之間，用以防止電源轉換電路 21輸出之第一電流、發生過電流。於一些異常情況時第 一電流1丨會瞬間提升，為避免過大之第一電流、直接回 授至電源轉換電路21而造成燈具驅動裝置3損壞，當第一 電流1丨提升至一額定值時，過電流保護電路31會開始作 動，斷開電源轉換電路21與複數組燈具連接座22、23、 24間之第一電流I之整個電流傳遞迴路a ..；：： [0015] Ο 請再參閱第三圖，過電流保護電路31包括一電流檢測電 路311以及一開關電路，其中電流檢測電路311電性連接 於電源轉換電路21的輸出側以及該開關電路，用以依據 流經該電流檢測電路311之第一電流h對應產生一第一控 制電壓至該開關電路的控制端，並藉由該第一控制電 K 1 壓Vkl大小控制該開關電路導通或截止。於本實施例中， 該開關電路電性連接於燈昊驅動裝置2輸出該第一電流L 之電流迴路上，且包含一第一開關元件\與一體二極體 Db(body diode)，該電流檢測電路311包括一第一電阻 \、一第二電阻R2、一第二開關元件32及一第一齊納二 極體DZi(zener diode)。於本實施例中’第一開關元件 S/系為金氧半場效電晶體（M0SFET)，而第一開關元件兮1 099130787 表單編號A0101 第11頁/共27頁 0992054012-0 201212703 之控制端su與兩個電流傳導端Sib，Sic分別對應為金氧 半場效電晶體之閘極（Gate)、汲極（Drain)以及源極 (Source);第二開關元件\係為雙載子接面電晶體 (BTJ)，而第二開關元件&之控制端5〜與兩個電流傳導 端^，S2C分別對應為基極（Base) '集極（Collect〇r) 以及射極（Emitter)。 [0016] [0017] 於該開關電路中，第一開關元件&之控制端&3係電性連 接至第一節點Κι，第一開關元件&之一電流傳導端&&係 電性連接至第三組燈具連接座24之負端24b，第一開^元 件51之另一電流傳導端Sic則電性連接至一第二節點κ ， 而體二極體Db之陰極（Cathode)係與第一開關元件s之 電流傳導端Slb電性連接，體二極體\之陽極（An〇de)與 第一開關元件s〗之另一電流傳導端電性連接。 於該電流檢測電路311中，第一電阻R〗之一端係電性連接 至電源轉換電路21之第一輸出端:21a與第—組燈具連接座 22之正端22a，另一端係電性埤接至第—節點、（n〇de) ;第一齊納二極體DZ1之陰極電姓速接於第一節，第 一齊納二極體1)21之陽極則電性連接至第二節點% /用以 箝制第一節點\及第二節點%間之第一控制電壓^ ;第二開關元件Sf控制端s2a係電性連接於第二節點% ’第二開關元件S2i-電流傳導端電性連接至第—節2 點1^ ’第二開關元件s2u —電流傳導端^電性連接至 電源轉換電路21之第二輸出端21b。第二電％之一端連 接至第二節點K2，第二電阻\之另—端連接至電源轉換 電路21之第二輸出端21b， 使第二電阻R2與開關電路之第 099130787 表單編號A0101 第〗2頁/共27頁 0992054012-0 201212703 開關元件Si電性串聯連接。第一節點\及第二節點％ 之間係跨有第—控制電壓Vkl，且隨著第-直流電壓Vii 化’而第一電流11流經第二電阻％時，第二節點K2及電 源轉換電路21之第二輸出端2ib之間係跨有—第二控制電 壓vk2，且隨著第一電流11變化。 [0018] Ο 田該燈具驅動裝置3於正常情況下運作時，燈具連接座22 、23、24及燈具221、231、241之作動係與前_實施例 所述相同’故不再贅述，而此時第__電流之電流值在 額定值範圍内，第-控制電壓^之電壓值大於或等於開 關電路之導通電壓、，@此關電路之第__開關元件、 將會導通，使第—電流、流經第_開關元件〜之電流傳 遞迴路至複數組燈具連接座22、23、24 ;而第二電組% 之壓降，即第二控制電壓vk2之電壓值，會小於第二開關 兀件\之導通電壓Vtb，例如〇. 6V，使第二開關元件S截 止，第一電流1丨通過開關電路之第一開關元件^與第二 電阻R2後回到電源轉換電路21。 Ο [0019] 相反地，當第一電流11之電流值瞬間提升而超過第一電 流1丨之額定值範圍時，例如超過第一電流、之額定電流 值之10%，超過第一電流之額定值範圍流經第二電阻% 產生之第二控制電壓之電壓值會大於第二開關元件s 2 之導通電壓Vtb，例如大於〇. 6V，使得第二開關元件82導 通，導致第一控制電壓vki之電壓值為零或低於第一開關 元件S〗之導通電壓vth，故第一開關元件&截止，而避免 過大之第一電流1丨直接流回電源轉換電路21而毁損，以 達到保護電源轉換電路21之功用。 099130787 表單編號A0101 第13頁/共27頁 0992054012-0 201212703 [0020] [0021] 請參閱第四圖A及第四圖B並配合第二 ** 固興第三圖，直中 第四圖A係為本案另-較佳實施例之燈具驅 ^ ，而第四圖B為第四圖a之部份細部 、不思圖 哲 n 路圖。如第四圖A與 圖所不’本案之燈具驅動裝置除電源轉換器21、過 電流保護電路31、複數組燈具連接座 、。 幺3、2 4之^外， 更包含複數個輸出保護電路36a〜36c， 列如但不限於篦一 輸出保護電路36a、第二輪出保護電路36b及第、 護電路紙，其係分別與每—組燈具連接座Μ 2—=並 聯連接，即第一輸出保護電路3 电、 , ^係與第一組燈具 連接座22之正端22a電性連接，另一端 味係與第—組燈具連 接座22之負端22b電性連接，以此類推。 、 磙複數個輸出保 護電路36a~36c係架構於提供使用者可以選擇性地只驅動 部分燈具22卜241，而無需全部使用，或者去任一严且 221〜241之發光二極體損壞時’可以避免因:具連= 22〜24為電性串聯連接導致全部燈具221〜241均停止被驅 動之情形。 以第一組燈具連接座22為例，當燈具221中之發光二極體 損壞使燈具2 2 1為開路狀態或使用者未電性連接燈具2 21 於第一組燈具連接座22等異常狀態發生時，第一輸出電 壓卩，之電壓值會瞬間提升而超過第一輸出電壓V，之額定 0 1 〇 1 運作電壓值範圍，於此實施例中，高於約55V時，第三開 關元件53會被觸發而導通，使得第一輸出保護電路36a運 作而將第一組燈具連接座22旁路（bypass)以停止第一組 燈具連接座22輸出電流。此時，流入至第一輸出保護電 路36a之第一旁路電流I，之電流值等於第一電流I,，第 a 1 i 099130787 表單編號A0101 第14頁/共27頁 0992054012-0 201212703 —輸出電流1〇1之電流值為零，而流入至第一輸出保護電 路36a之第一旁路電流I"會流經第二組燈具連接座23以 驅動剩餘之燈具231、241。換言之，當各燈具221、231 、241正常運作時，第~~第三組燈具連接座22~24會輸 出電能至對應之燈具，第一〜第三輸出保護電路36a〜36c 不會作動，流至第一〜第三輸出保護電路36a〜36c之電流 ial~ia3之電流值均為零》 [0022] ❹ ο [0023] 請再參閱第四圖A及第四圖b，複數個輸出保護電路 36a〜36c之電路架構皆相同，但不以此為限。為便於說明 ’以下將以第一輸出保護電路3 6 &之細部電路為示範例以 說明其電路架構及其運作原理。第一輸出保護電路363包 括一第三開關元件S3與一觸發電路，其中第三開關元件 S3電性連接於第一組燈具連接座22之正、負端22a、22b 間’而觸發電路電性連接於第一組燈具連接座22之正、 負端22a、22b以及第三開關元件S3i控制端，用以依據 第一組燈具連接座22之第一〜輸出電壓Vq1控制第三開關 元件s3是否導通。 於本實施例中，第三開關元件$3可以是但不限為矽控整 流器（Silicon-controlled rectifier，SCR);觸發 電路包含：一第三電阻%、一第四電阻R4以及一第二齊 納二極體dZ2，而觸發電路可選擇性地更包含：一第五電 阻R及一電容C所構成之延遲電路，且電性連接於觸發電 5 路與第三開關元件s,之控制端間。其中第二齊納二極體 0 〇22、第三電阻^、第四電阻%在第一組燈具連接座2 2之 3 正、負端22a、22b間構成串聯電性連接關係，係做為限 099130787 表單煸號A0101 第15頁/共27頁 0992054012-0 201212703 流及分壓之用。當第一輸出電壓v ,之電壓值瞬間提升而 〇1 超過第一輸出電壓V ,之額定運作電壓值範圍時，例如高 〇1 於額定運作電壓值之10%時，觸發電路會傳送一觸發訊號 至第三開關元件S 3之控制端控制第三開關元件S 3導通， 使得第一輸出保護電路36a作動而將第一組燈具連接座22 旁路以停止第一組燈具連接座22輸出電流。 [0024] 於本實施例中，電容C電性連接於第三開關元件Sq之控制 Ο 端，而第五電阻r5及電性連接於第三電阻{?3與電容C之間 ，用以使第一輸出保護電路36a之觸發電路控制第三開關 元件3<?導通時產生一延遲時間，以增加觸發電路之判斷 ϋ 時間而降低第一輸出保護電路3 6a誤作動之機會。 [0025] 由於，第一〜第三組燈具連接座22~24以及第一〜第三輸出 保護電路36a〜36c不包含複雜的控制電路，可以輕易地以 低成本的方式模組化為一輸出模組32，且設計為燈具連 接座之數目不同之輸出模組32，當使用者需要驅動較多 或不同燈具數目時，只需要更揍輸出模組32即可，例如 將驅動三個燈具之輸出模組更換為驅動六個燈具之輸出 模組。 [0026] 綜上所述，本案之驅動多組發光二極體燈具之燈具驅動 裝置，係以單級式電路的方式實現，可以提升其用電效 能，而燈具與燈具間係以電性串聯連接，可使得每一組 燈具之電流及亮度精確地相同。此外，本案之燈具驅動 裝置更可以利用成本較低之模組化方式現實應用於不同 燈具數目之燈具驅動裝置，可使製造不同燈具數目之燈 具驅動裝置之製造商以較低成本的方式實現。 099130787 表單編號A0101 第16頁/共27頁 0992054012-0 201212703 本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然 皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 【圖式簡單說明】 [0027] 第一圖：其係為習知燈具驅動裝置及其配置圖。 [0028] 第二圖：其係為本案一較佳實施例之燈具驅動裝置示意圖 〇 [0029] 第三圖：其係為本案另一較佳實施例之燈具驅動裝置示意 圖。 [0030] 第四圖A:其係為本案另一較佳實施例之燈具驅動裝置示 意圖。 [0031] 第四圖B :其係為第四圖A之部份細部電路圖。 【主要元件符號說明】 [0032] 燈具驅動裝置：2、3、4輸入電壓：V. in [0033] 電源轉換電路：21第一直流電壓：Vi [0034] 第一輸出端：21 a第一電流：I i [0035] 第二輸出端：21b第一輸出電壓：V， ο 1 [0036] 燈具連接座：22、23、24第一輸出電流：I , ο 1 [0037] 第一燈具連接座正端：22a第二輸出電壓： [0038] 第一燈具連接座負端：22b第二輸出電流：I ^ 〇2
[0039] 第二燈具連接座正端：23a第三輸出電壓：V Q 00
[0040] 第二燈具連接座正端：23b第三輸出電流：I Q 〇〇 099130787 表單編號A0101 第17頁/共27頁 0992054012-0 201212703 [0041] 第三燈具連接座正端：24a第一電阻 ：Ri [0042] 第三燈具連接座正端：24b第二電阻 :r2 [0043] 燈具：221、231、241第三電阻：Rq [0044] 過電流保護電路：31第四電阻：R4 [0045] 電流檢測電路：311第五電阻： b [0046] 第一節點：1^第二節點：Κ2 [0047] 輸出保護電路：36a、36b、36c [0048] 第一開關元件：Si [0049] 第一開關元件之控制端：S, 1 a [0050] 第一開關元件之電流傳導端：s1K、S， 1 D 1 c [0051] 第二開關元件：s2 [0052] 第二開關元件之控制端：s9 Za [0053] 第二開關元件之電流傳導端：S〜、s9 L b L ：c [0054] 第三開關元件：5(3體二極體：Dk 0 0 [0055] 第一控制電壓：vkl第一齊納二極體： Dzl [0056] 第二控制電壓：乂^第二齊納二極體： dz2 [0057] 第一旁路電流：I ,第二旁路電流：I 9 SL 1 Si L [0058] 第三旁路電na3 099130787 表單編號A0101 第18頁/共27頁 0992054012-0