TW201538034A - 隔離式調光電路結構 - Google Patents

Abstract

一種隔離式調光電路結構，於一控制電路模組上設有一導入感應信號的輸入端及一輸出控制信號的輸出端，一光電耦合元件係設置於該控制電路模組的輸出端及一光源供電線路之間，且該光源供電線路另連結一光源體，一保護電路至少具有第一、二電阻、第一、二二極體，該第一電阻係串接於一直流電源的正端與該第一二極體的負極之間，並形成一節點A，該第一二極體的正極連結至一與傳統調光電路連結的控制輸入端的第一端點，以形成一過電壓保護機制，第二電阻設置於節點A與控制電路模組的輸入端之間，該第二二極體係設置於該直流電源的正端與該控制輸入端的第二端點之間，以形成一反向電壓保護機制。

Description

隔離式調光電路結構

本發明是有關一種隔離式調光電路結構，尤指一種可連結沿用各種傳統調光電路以控制發光二極體光源，且兼具有電壓極性反接及過電壓保護功能的調光電路結構。

習見適用於傳統光源元件(如：鎢絲燈泡)的調光電路，其所採用的控制方式中，較簡易的，有直接的於電源及光源元件之間串接一可變電阻，利用該可變電阻依需要而改變電阻值，而可控制流經光源元件的電流，藉以達到控制光源元件發光亮度的效果。

另有利用電路將外部的交流電源轉換為可變的直流電壓(或PWM)控制信號，藉由該可變的直流電壓(或該PWM)施加於固定的負載(傳統光源元件)上，藉以達到控制發光亮度變化的效果。

由於目前傳統的光源元件與發光二極體LED元件無論就發光原理及相關電氣特性皆明顯不同，因此上述傳統的調光電路並無法直接應用於以發光二極體LED為光源元件的燈具上，若要利用傳統調光電路進行LED元件的光線亮度調整操作，則必須依照該傳統調光電路原先採用的調光控制方式(電阻式、電壓式或PWM式)另行設計一專用的轉換電路，利用該專用的轉換電路耦合於該傳統調光電路與該LED元件之間，以針對該傳統調光電路輸出的控制信號(電阻、電壓或PWM等變化轉換為可控制LED元件的控 制信號，方能達到調整LED元件發光亮度的目的。

然而，目前有關於上述轉換電路的實際應用上有下列缺失：

1.由於目前的轉換電路係針對各不同控制方式(電阻式、電壓式或PWM式)的傳統調光電路所分別設計的，因此廠商開發時需依不同的傳統調光電路分別設計獨立的轉換電路且無法共用，不但影響開發時程，且造成成本增加而不符合經濟效益。

2.在該轉換電路與傳統調光電路相結合的組裝過程中，若有操作上(電壓極性反接)或使用上(電壓過高)的疏失時，極易造成的電路組件的損壞；而若要避免上述因疏失而產生的損壞情形發生，則必須於該轉換電路中附加複雜的保護機制(電路)，此等保護機制(電路)勢必造成整體成本的增加。

有鑑於習見轉換電路於實際應用上有上述缺失，因此如何能針對該等缺失加以改善，以有效降低生產成本、提昇防呆保護效能，乃為相關業者所亟待努力的課題。

本發明的主要目的在於提供一種隔離式調光電路結構，其可連結接收各種不同傳統調光電路所輸出的控制信號，並加以轉換而可控制低耗能的發光二極體光源，使各種應用於傳統光源的調光電路亦能沿用於發光二極體光源的控制，藉以有效降低產品開發及生產成本，提昇整體之經濟效益。

本發明之另一目的在於提供一種隔離式調光電路結構，其兼具有電壓極性反接及過電壓保護的功能，可有效防止生產或操作上疏失而造 成的電路組件損壞。

為達成上述目的及功效，本發明所採行的技術手段包括：一控制電路模組，設置於一直流電源的正端及負端之間，該控制電路模組具有一供導入感應信號的輸入端及一能輸出控制信號的輸出端；一光電耦合元件，具有一輸入端連結至該控制電路模組的輸出端，該光電耦合元件另具有二輸出端連結至一光源供電線路的輸入端，且該光源供電線路的輸出端係連結至一光源體，利用該光電耦合元件接受控制電路模組輸出的控制信號，而能轉換輸出一操作信號，由該光源供電線路接受該操作信號而形成不同的輸出，使該光源體具有亮度上的變化；一保護電路，具有一第一電阻、一第二電阻、一第一二極體、一第二二極體、一第三二極體，該第一電阻係以一端連結至直流電源的正端，該第一電阻的另一端係連結至第一二極體的負極，並形成一節點A，該第一二極體的正極連結至一控制輸入端的第一端點，該第二電阻係設置於該節點A與控制電路模組的輸入端之間，該第二二極體係以正極連結至直流電源的正端，第二二極體的負極係連結至控制輸入端的第二端點，該第三二極體係以正極連結至控制電路模組的輸入端，第三二極體的負極係連結至控制輸入端的第二端點。

依上述結構，其中該控制電路模組的輸入端另經由一電容連結至該直流電源的負端，使該電容能與該第二電阻形成一RC電路。

依上述結構，其中該保護電路另具有一過載保護元件，該過載保護元件係設置於該控制輸入端的第二端點與直流電源的負端之間。

依上述結構，其中該過載保護元件係為一保險絲。

依上述結構，其中該過載保護元件係為一具有正溫度係數的熱 敏電阻。

依上述結構，其中該光源體係為發光二極體。

為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲致更具體的瞭解，茲依下列附圖說明如下：

1、10‧‧‧控制電路模組

11‧‧‧控制電路模組的輸入端

12‧‧‧控制電路模組的輸出端

2、20‧‧‧光電耦合元件

21、22‧‧‧光電耦合元件的輸入端

23、24‧‧‧光電耦合元件的輸出端

3‧‧‧保護電路

4‧‧‧光源供電線路

41、42‧‧‧光源供電線路的輸入端

43、44‧‧‧光源供電線路的輸出端

5‧‧‧光源體

A‧‧‧節點

C1‧‧‧電容

D1‧‧‧第一二極體

D2‧‧‧第二二極體

D3‧‧‧第三二極體

F‧‧‧過載保護元件

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

RX‧‧‧可變電阻

VAC‧‧‧交流電源

VDC‧‧‧直流電源

VX‧‧‧直流驅動電壓

X‧‧‧控制輸入端的第一端點

Y‧‧‧控制輸入端的第二端點

第1圖係本發明第一實施例的基本電路結構圖。

第2圖係本發明第一實施例連結於可變電阻式傳統調光機構的應用情形示意圖。

第3圖係本發明第一實施例連結於電壓驅動式傳統調光電路的應用情形示意圖。

第4圖係於第3圖中電壓極性反接時的應用情形示意圖。

第5圖係本發明第二實施例的基本電路結構圖。

第6圖係本發明第三實施例的基本電路結構圖。

請參第1圖所示，可知本發明第一實施例的電路結構主要包括：控制電路模組1、光電耦合元件2及保護電路3等部份；其中該控制電路模組1係設置於一直流電源VDC的正端及負端之間，該控制電路模組1具有一供導入感應信號的輸入端11及一能輸出控制信號的輸出端12。

該光電耦合元件2具有一輸入端21連結至前述控制電路模組1的輸出端12，並以另一輸入端22連結至直流電源VDC的負端，而光電耦合元件2具有二輸出端23、24分別連結至一光源供電線路4的輸入端41、42。

在一個可行的實施例中，該光源供電線路4具有連結至一光源體5(可為一發光二極體)的輸出端43、44，且該光源供電線路4係可受光電耦合元件2的控制而將一外部交流電源VAC轉換成該光源體5發光所需的直流電源。

保護電路3具有一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第一二極體D1、一第二二極體D2以及一第三二極體D3，該第一電阻R1係以一端連結至直流電源VDC的正端，該第一電阻R1的另一端係連結至第一二極體D1的負極，並形成一節點A，該第一二極體D1的正極連結至一控制輸入端的第一端點X，該第二電阻R2係設置於該節點A與控制電路模組1的輸入端11之間，該第二二極體D2係以正極連結至直流電源VDC的正端，第二二極體D2的負極係連結至控制輸入端的第二端點Y，第三二極體D3係以正極連結至控制電路模組1的輸入端11，第三二極體D3的負極係連結至控制輸入端的第二端點Y。

在一個可行的實施例中，於該光電耦合元件2的輸入端21與直流電源VDC的正端之間設有一限流用的第三電阻R3；且於該控制電路模組1的輸入端11可另經由一電容C1連結至該直流電源VDC的負端，使該電容C1能與該第二電阻R2形成一RC電路。

於實際應用時，該控制輸入端的第一、二端點X、Y係分別連結至一外部傳統調光機構或電路的二輸出接點；以下僅就不同驅動方式的傳統調光機構或電路分別說明本發明上述電路的動作。

請參第2圖所示，可知本發明第一實施例的電路結構若連結一具有電阻變化特性的傳統調光機構，則可視為在該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間加入一(可變)電阻RX負載。

因此，在扣除該第一二極體D1的電壓降約0.1~0.2V(可忽略)後，該節點A的電壓VA=VDC*[RX/(RA+RX)]，該電壓VA可通過第二電阻R2對該電容C1充電，以形成一感應信號經由輸入端11導入該控制電路模組1中，該控制電路模組1可由輸出端12導出一對應的控制信號，該控制信號可經由輸入端21導入該光電耦合元件2，再由該光電耦合元件2的輸出端23、24導出一操作信號，該操作信號經由輸入端41、42導入該光源供電線路4，由該光源供電線路4經由輸出端43、44驅動該光源體5發光。

由於不同的電阻負載RX可產生不同的感應信號輸入該控制電路模組1，再分別經由光電耦合元件2、光源供電線路4而使光源體5產生不同亮度的光線；藉以達到使外部傳統調光機構(可變電阻)經由本發明的電路結構而控制該光源體5(發光二極體LED負載)產生不同亮度光線的功效。

請參第3圖所示，可知本發明第一實施例的電路結構若連結一具有直流電壓驅動特性的傳統調光電路，則可視為在該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間加入一直流驅動電壓VX，於本圖所揭示的實施例中，係為該電壓VX順向連接於該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間(即直流驅動電壓VX的正極連接於第一端點X，且直流驅動電壓VX的負極連接於第二端點Y)的情形。

a.當該直流驅動電壓為VX<直流電源VDC時，該節點A的電壓VA'=VX+(0.1~0.2)V，而該節點A的電壓VA'通過第二電阻R2對該電容C1充電，以形成一感應信號經由輸入端11導入該控制電路模組1中，以及後續經由光電耦合元件2驅動該光源供電線路4使光源體5發光的程序，皆與前述第2圖所揭示的驅動程序相同。

b.當該直流驅動電壓VX>直流電源VDC時，則該第一二極體D1的正極電壓為VX，而第一二極體D1的負極電壓為VDC，由於該直流電源VDC<該直流驅動電壓VX，所以第一二極體D1無法導通，如此一來，可對該控制電路模組1以及光電耦合元件2、光源供電線路4等組件形成過電壓的保護。

請參第4圖所示，可知本發明第一實施例的電路結構若連結一具有直流電壓驅動特性的傳統調光電路，則可視為在該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間加入一直流驅動電壓VX，於本圖所揭示的實施例中，係為該電壓VX反向連接於該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間(即直流驅動電壓VX的負極連接於第一端點X，且直流驅動電壓VX的正極連接於第二端點Y)的情形。

A.當該直流驅動電壓為VX<直流電源VDC，該第二二極體D2的正極電壓為VDC，而第二二極體D2的負極電壓為VX，由於該直流電源VDC>該直流驅動電壓VX，所以第二二極體D2無法導通，藉以對該控制電路模組1以及光電耦合元件2、光源供電線路4等組件形成反向通電的保護。

B.當該直流驅動電壓為VX>直流電源VDC，則該第二二極體D2的正極電壓為VDC，而第二二極體D2的負極電壓為VX，由於該直流電源VDC<該直流驅動電壓VX，所以第二二極體D2會導通，使電流可由第二端點Y分別經第二二極體D2、第一電阻R1、第一二極體D1至第一端點X而形成一迴路，藉以對該控制電路模組1以及光電耦合元件2等組件形成過電壓且反向通電的保護。

於實際應用時，若將本發明的電路連結一具有PWM驅動特性的傳 統調光電路，則可視為在該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間加入一PWM信號，當該PWM信號為HI時的電壓為VX'；則其於實施上有下列情形產生：

a.若該PWM信號的HI電壓VX'<直流電源VDC，且該電壓VX'順向連接於該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間(即電壓VX'的正極連接於第一端點X，且電壓VX'的負極連接於第二端點Y)，則該節點A的電壓VA"=VX'+(0.1~0.2)V，該節點A的電壓VA"可通過第二電阻R2對該電容C1充電，而當該PWM信號轉為LO電壓時，則該電容C1放電，藉此，可於該控制電路模組1的輸入端11取得一等效的感應信號(平均的直流電壓值)，再由該控制電路模組1的輸出端12導出一對應的控制信號，該控制信號可經由輸入端21導入該光電耦合元件2，並由該光電耦合元件2的輸出端22導出一操作信號，該操作信號經由輸入端41、42導入該光源供電線路4，由該光源供電線路4經由輸出端43、44控制該光源體5發光。

因此，不同的PWM信號亦可產生不同的感應信號輸入該控制電路模組1，再分別經由光電耦合元件2、光源供電線路4而使光源體5產生不同亮度的光線，藉以達到使外部傳統調光機構(PWM信號)可經由本發明的電路結構而控制該光源體5(發光二極體LED負載)產生不同亮度光線的功效。

b.其餘假設該PWM信號的HI電壓VX'<直流電源VDC，且該VX'反向連接於該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間；或該PWM信號的HI電壓VX'>直流電源VDC等各種組合情形，則於該PWM信號為HI電壓時，其各動作步驟乃與前述第3、4圖所述的對應內容相似，在此不多作贅述，而於該PWM信號轉為LO電壓時，則各組件皆不動作，因此很明顯的，當本發明的電路 應用於傳統PWM驅動調光電路時，其亦具有完整的過電壓及電壓極性反接等保護功效。

在一個可行的實施例中，本發明的上述電路可依需要於該控制輸入端的第二端點Y與直流電源VDC的負端之間設置一過載保護元件F，該過載保護元件F係可為一保險絲，或可為一具有正溫度係數(PTC)的熱敏電阻，藉由該過載保護元件F於異常溫度產生時切斷或阻隔本發明電路與傳統調光電路的連結，以防止過高的溫度造成各組件的損壞。

請參第5圖所示，可知本發明第二實施例的電路結構係以前述第一實施例為基礎，其主要包括：一控制電路模組10，以及與前述第一實施例相同的光電耦合元件2及保護電路3等部份；其差異僅在於：該直流電源VDC並不直接與第一電阻R1相連結；且該控制電路模組10係為一內建電流源的電路結構。

上述第二實施例的電路結構若連結一具有電阻變化特性的傳統調光機構，則可視為在該控制輸入端的第一、二端點X、Y之間加入一(可變)電阻RX負載；此時，控制電路模組1可由輸入端11輸出一電流I，該電流I分別通過第二電阻R2、第一二極體D1及(可變)電阻RX，然後於(可變)電阻RX二端形成一電壓降VX=I*RX(當該電阻RX改變，該VX隨之改變)，因此可於該節點A上產生一電壓VA’=VX+0.1~0.2V。

該電壓VA’可通過第二電阻R2對該電容C1充電，以形成一感應信號經由輸入端11導入該控制電路模組10中，該控制電路模組10可由輸出端12導出一對應的控制信號，該控制信號可經由輸入端21導入該光電耦合元件2，再由該光電耦合元件2的輸出端23、24導出一操作信號，該操作信 號經由輸入端41、42導入該光源供電線路4，由該光源供電線路4經由輸出端43、44驅動該光源體5發光，藉以形成另一種應用形態。

請參第6圖所示，可知本發明第三實施例的電路結構係以前述第一實施例為基礎，其主要包括：一光電耦合元件20，以及與前述第一實施例相同的控制電路模組1、保護電路3等部份；其差異僅在於：該光電耦合元件20的二輸入端係設置於該第三電阻R3與控制電路模組1的輸出端12之間；如此一來，該光電耦合元件20係可取得一與控制電路模組1的輸出端12反向的控制信號，使該光電耦合元件20亦可隨之輸出反向的操作信號，藉以形成另一種操作方式。

綜合以上所述，本發明之隔離式調光電路結構確可達成沿用傳統調光電路控制LED光源發光，不但可有效降低開發及生產成本，且兼具多種保護功能，實為一具新穎性及進步性之發明，爰依法提出申請發明專利；惟上述說明之內容，僅為本發明之較佳實施例說明，舉凡依本發明之技術手段與範疇所延伸之變化、修飾、改變或等效置換者，亦皆應落入本發明之專利申請範圍內。

1‧‧‧控制電路模組

11‧‧‧控制電路模組的輸入端

12‧‧‧控制電路模組的輸出端

2‧‧‧光電耦合元件

21、22‧‧‧光電耦合元件的輸入端

23、24‧‧‧光電耦合元件的輸出端

3‧‧‧保護電路

4‧‧‧光源供電線路

41、42‧‧‧光源供電線路的輸入端

43、44‧‧‧光源供電線路的輸出端

5‧‧‧光源體

A‧‧‧節點

C1‧‧‧電容

D1‧‧‧第一二極體

D2‧‧‧第二二極體

D3‧‧‧第三二極體

F‧‧‧過載保護元件

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

VAC‧‧‧交流電源

VDC‧‧‧直流電源

X‧‧‧控制輸入端的第一端點

Y‧‧‧控制輸入端的第二端點

Claims (7)

1. 一種隔離式調光電路結構，其至少包括：一控制電路模組，設置於一直流電源的正端及負端之間，該控制電路模組具有一供導入感應信號的輸入端及一能輸出控制信號的輸出端；一光電耦合元件，具有一輸入端連結至該控制電路模組的輸出端，該光電耦合元件另具有二輸出端連結至一光源供電線路的輸入端，且該光源供電線路的輸出端係連結至一光源體，利用該光電耦合元件接受控制電路模組輸出的控制信號，而能轉換輸出一操作信號，由該光源供電線路接受該操作信號而形成不同的輸出，使該光源體具有亮度上的變化；一保護電路，具有一第一電阻、一第二電阻、一第一二極體、一第二二極體、一第三二極體，該第一電阻係以一端連結至直流電源的正端，該第一電阻的另一端係連結至第一二極體的負極，並形成一節點A，該第一二極體的正極連結至一控制輸入端的第一端點，該第二電阻係設置於該節點A與控制電路模組的輸入端之間，該第二二極體係以正極連結至直流電源的正端，第二二極體的負極係連結至控制輸入端的第二端點，該第三二極體係以正極連結至控制電路模組的輸入端，第三二極體的負極係連結至控制輸入端的第二端點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之隔離式調光電路結構，其中該控制電路模組的輸入端另經由一電容連結至該直流電源的負端，使該電容能與該第二電阻形成一RC電路。
3. 如申請專利範圍第1項所述之隔離式調光電路結構，其中該保護電路另具有一過載保護元件，該過載保護元件係設置於該控制輸入端的第二端 點與直流電源的負端之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之隔離式調光電路結構，其中該過載保護元件係為一保險絲。
5. 如申請專利範圍第3項所述之隔離式調光電路結構，其中該過載保護元件係為一具有正溫度係數的熱敏電阻。
6. 如申請專利範圍第1項所述之隔離式調光電路結構，其中該光源體係為發光二極體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之隔離式調光電路結構，其中該控制電路模組係為一內建電流源的電路結構。