TWI470239B - 絕緣狀態偵測系統、絕緣狀態偵測之方法及其螢光顯微鏡系統 - Google Patents

Description

絕緣狀態偵測系統、絕緣狀態偵測之方法及其螢光顯微鏡系統

本發明係關於一種絕緣狀態偵測系統、絕緣狀態偵測之方法及其螢光顯微鏡系統，特別是一種僅利用內部電路即可達到偵測絕緣狀態之絕緣狀態偵測系統、絕緣狀態偵測之方法及其螢光顯微鏡系統。

隨著科技的進步，現今已經發展出一種螢光顯微鏡系統中，其利用高功率及高亮度的發光二極體來做為螢光光源，以便能更清楚地觀察到待測物質。但若使用高功率之發光二極體元件必定會產生高溫。例如以LUMINUS DEVICE®公司生產的編號CBT-90-G綠光發光二極體元件為例，其功率消耗約為75瓦，所以發光二極體元件運作時會產生高溫，必需搭配散熱模組才能將其溫度降到產品許可的操作溫度，以避免發光二極體元件損壞。且因為發光二極體元件本體是接電源的正極，而非負極，加上散熱模組都是具有導電性的元件，如銅片、鋁等導電金屬，所以當發光二極體元件和散熱模組結合時，需要加上絕緣層來隔絕，例如利用聚脂薄膜製成之絕緣片。在先前技術中利用絕緣層讓發光二極體元件正極和散熱模組上的銅片絕緣，再利用另一絕緣層將散熱模組與基座絕緣，以達到絕緣的效果。

但在先前技術中，當絕緣層失效時，會伴隨系統電源短路或漏電的問題，讓整個電子電路系統失效。如果能事先檢測出絕緣片的失效，就能預先關閉發光二極體元件電源防止短路及漏電，並送出異常訊息以告知使用者。在先前技術中為了防止絕緣層失效的問題，一般是事先利用簡單的數位三用電表來進行測量。但螢光顯微鏡系統等機電系統中多為是為封閉系統，且空間上多無法放置數位三用電表，而必須要拆除整個結構才能進行測量，對檢測人員來說會造成極大的不便。

因此，有必要發明一種新的絕緣狀態偵測系統、絕緣狀態偵測之方法及其螢光顯微鏡系統，以解決先前技術的缺失。

本發明之主要目的係在提供一種絕緣狀態偵測系統，其具有僅利用內部電路即可達到偵測絕緣狀態之效果。

本發明之另一主要目的係在提供一種用於上述絕緣狀態偵測系統之絕緣狀態偵測之方法

本發明之又一主要目的係在提供一種具有上述絕緣狀態偵測系統之其螢光顯微鏡系統。

為達成上述之目的，本發明之絕緣狀態偵測系統係用以偵測待測裝置內部之絕緣狀態。待測裝置包括發光二極體元件、散熱模組及金屬基座。發光二極體元件及散熱模組之間具有第一絕緣層，散熱模組及金屬基座之間具有第 二絕緣層。絕緣狀態偵測系統包括控制模組及偵測迴路。控制模組具有電壓輸出端及電壓偵測端。偵測迴路係電性連接於電壓輸出端、電壓偵測端及散熱模組，控制模組係由電壓輸出端輸出測試電壓訊號以經由偵測迴路傳輸至散熱模組，並自電壓偵測端接收回傳電壓訊號；其中控制模組係判斷回傳電壓訊號之電壓值是否與測試電壓訊號之電壓值相同；若是，則控制模組係判斷第一絕緣層及第二絕緣層之狀態正常。

本發明之絕緣狀態偵測之方法包括以下步驟：自電壓輸出端以經由偵測迴路傳輸測試電壓訊號至散熱模組；自散熱模組接收回傳電壓訊號；判斷回傳電壓訊號之電壓值是否與測試電壓訊號之電壓值相同；以及若是，則判斷第一絕緣層及第二絕緣層之狀態正常。

本發明之螢光顯微鏡系統，包括螢光發光裝置及絕緣狀態偵測系統。螢光發光裝置包括發光二極體元件、散熱模組、金屬基座、第一絕緣層及第二絕緣層。發光二極體元件用以發出螢光光源訊號。散熱模組用以讓發光二極體元件散熱。金屬基座用以支撐散熱模組。第一絕緣層係設置於發光二極體元件及散熱模組之間。第二絕緣層係設置於散熱模組及金屬基座之間。絕緣狀態偵測系統係電性連接於螢光發光裝置。絕緣狀態偵測系統包括控制模組及偵測迴路。控制模組具有電壓輸出端及電壓偵測端。偵測迴路係電性連接於電壓輸出端、電壓偵測端及散熱模組，控制模組係由電壓輸出端輸出測試電壓訊號以經由偵測迴路傳輸至散熱模組，並自電壓偵測端接收回傳電壓訊號；其 中控制模組係判斷回傳電壓訊號之電壓值是否與測試電壓訊號之電壓值相同；若是，則控制模組係判斷第一絕緣層及第二絕緣層之狀態正常。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請先參考圖1係本發明之螢光顯微鏡系統及其具有之絕緣狀態偵測系統之架構圖。

本發明之絕緣狀態偵測系統10係用於偵測一待測裝置之絕緣狀態，以保護待測裝置內部的負載元件，避免有漏電或是短路的情形發生。在本發明之一實施例中，此待測裝置係為螢光顯微鏡系統1內的螢光發光裝置20，而負載元件則為發光二極體元件21。因此以下的實施方式係以絕緣狀態偵測系統10用於螢光顯微鏡系統1內為例來進行說明，但本發明之絕緣狀態偵測系統10並不限定僅能用於螢光顯微鏡系統1內。

螢光顯微鏡系統1用以發出螢光以照射要觀察之物體(圖未示)，由於螢光顯微鏡系統1用於觀察物體之方式並非本發明所要改進之重點所在，故在此不再贅述。本發明之螢光顯微鏡系統1可包括絕緣狀態偵測系統10、螢光發光裝置20及電源供應模組30。螢光發光裝置20包括發光二極體元件21、散熱模組22、金屬基座23、第一絕緣層24與第二絕緣層25。發光二極體元件21係用以發出螢光 光源訊號，以供照射要觀察之物體。散熱模組22係為散熱片或風扇等設備，並可由銅片或其他導熱良好的材質所製成，得以讓發光二極體元件21可以散熱。金屬基座23則用以支撐發光二極體元件21及散熱模組22，並且金屬基座23可以做為接地之用。而由於散熱模組22及金屬基座23皆為金屬材質，因此為了避免發光二極體元件21運作時受到散熱模組22及金屬基座23的影響，螢光發光裝置20係將第一絕緣層24設置於發光二極體元件21與散熱模組22之間，第二絕緣層25則設置於散熱模組22與金屬基座23之間。第一絕緣層24及第二絕緣層25皆可由聚酯薄膜所製成，但本發明並不限於此。因此在正常狀況下，第一絕緣層24及第二絕緣層25的絕緣特性可以保護發光二極體元件21，而不會有漏電或是短路的情形發生。

絕緣狀態偵測系統10則用以偵測第一絕緣層24及第二絕緣層25是否能正常絕緣。絕緣狀態偵測系統10包括控制模組11與偵測迴路12。控制模組11可為一微控制單元，以用於螢光顯微鏡系統1內，來控制螢光發光裝置20之操作，但本發明並不限於此。控制模組11可具有不同之接點，例如電壓輸出端111、電壓偵測端112與電源控制端113。電壓輸出端111及電壓偵測端112係與偵測迴路12電性連接，且偵測迴路12同時連接至散熱模組22。控制模組11可先設定電壓輸出端111為高電位，因此電壓輸出端111係輸出一測試電壓訊號S1，以經由偵測迴路12傳輸到散熱模組22，再回傳一回傳電壓訊號S2至電壓偵測端112。測試電壓訊號S1具有一電壓值，於本發明之一實 施例中，測試電壓訊號S1之電壓值為3.3伏特，但本發明並不限於此。

所以當電壓偵測端112接收回傳之回傳電壓訊號S2時，控制模組11係判斷回傳電壓訊號S2之電壓值是否與測試電壓訊號S1之電壓值相同，也就是判斷回傳電壓訊號S2之電壓值是否為3.3伏特。由於散熱模組22係由銅或其他導熱性佳的材質所製成，且散熱模組22的上下具有第一絕緣層24及第二絕緣層25，因此當第一絕緣層24及第二絕緣層25的絕緣狀態正常時，訊號流通散熱模組22應不會有電壓降。所以若回傳電壓訊號S2之電壓值為測試電壓訊號S1之電壓值時，也就是回傳電壓訊號S2之電壓值等於3.3伏特時，控制模組11係判斷第一絕緣層24及第二絕緣層25之狀態正常。

另一方面，若控制模組11偵測得知回傳電壓訊號S2之電壓值為零，此時不論第一絕緣層24是否正常，則必定代表第二絕緣層25有異常狀態，所以會導致散熱模組22與金屬基座23導通接地。另外，若是控制模組11偵測得知回傳電壓訊號S2之電壓值介於測試電壓訊號S1之電壓值與零之間，也就是回傳電壓訊號S2之電壓值小於3.3伏特但大於0伏特，則代表第一絕緣層24有異常，所以回傳電壓訊號S2會因為發光二極體元件21而有電壓降產生。

另外，本發明還可具有電源供應模組30，用以傳輸電源訊號P至發光二極體元件21。電源供應模組30可以設置於螢光顯微鏡系統1之內部或外部，本發明並不限定電源供應模組30之設置方式。控制模組11之電源控制端113 係與電源供應模組30電性連接，藉此控制電源供應模組30。因此當控制模組11確定第一絕緣層24及第二絕緣層25之狀態正常時，控制模組11可以利用電源控制端113產生一電源控制訊號S3至電源供應模組30，來控制電源供應模組30傳輸電源訊號P至發光二極體元件21，來供應發光二極體元件21所需的電源，讓發光二極體元件21正常發光。

接著請參考圖2A-2B係本發明之絕緣狀態偵測之方法之步驟流程圖。此處需注意的是，以下雖以具有絕緣狀態偵測系統10之螢光顯微鏡系統1為例說明本發明之絕緣狀態偵測之方法，但本發明之絕緣狀態偵測之方法並不以使用在上述的絕緣狀態偵測系統10或螢光顯微鏡系統1為限。

首先進行步驟201：自一電壓輸出端以經由一偵測迴路傳輸一測試電壓訊號至該散熱模組。

首先，當螢光顯微鏡系統1啟動時，控制模組11會進行初始化設定，在此同時控制模組11係偵測第一絕緣層24及第二絕緣層25之狀態是否正常。因此控制模組11先控制電壓輸出端111為高電位，以利用電壓輸出端111輸出電壓值為3.3伏特的測試電壓訊號S1。測試電壓訊號S1就會經由偵測迴路12以傳輸到散熱模組22。

其次進行步驟202：自該散熱模組接收一回傳電壓訊號。

其次控制模組11之電壓偵測端112同樣經由偵測迴路12，以接收從散熱模組22回傳回來的回傳電壓訊號S2。

接著進行步驟203：判斷該回傳電壓訊號之電壓值是否與該測試電壓訊號之電壓值相同。

接著控制模組11係判斷電壓偵測端112接收的回傳電壓訊號S2的電壓值是否為3.3伏特，也就是判斷回傳電壓訊號S2的電壓值是否等於測試電壓訊號S1的電壓值，藉此得知經由偵測迴路12會產生的壓降為何。

若回傳電壓訊號S2的電壓值等於測試電壓訊號S1的電壓值，則進行步驟204：判斷該第一絕緣層及該第二絕緣層之狀態正常。

由於在正常的絕緣狀態下，偵測迴路12經過散熱模組22時不會有壓降產生。因此當回傳電壓訊號S2的電壓值等於測試電壓訊號S1的電壓值時，控制模組11係可判斷出第一絕緣層24及第二絕緣層25的狀態皆為正常，都可具有絕緣的作用。

因此即進行步驟205：傳輸一電源訊號至該發光元件。

由於確定第一絕緣層24及第二絕緣層25之絕緣狀態正常，此時控制模組11係經由電源控制端113以產生電源控制訊號S3至電源供應模組30，控制電源供應模組30開始傳輸電源訊號P至發光二極體元件21，來供應發光二極體元件21所需的電源。

若於步驟203中，控制模組11判斷回傳電壓訊號S2的電壓值不等於測試電壓訊號S1的電壓值，則控制模組11進一步進行步驟206：判斷該回傳電壓訊號之電壓值是否等於零。

此時控制模組11進一步判斷回傳電壓訊號S2之電壓值是否等於零，來確定是第一絕緣層24還是第二絕緣層25的狀態異常。

若回傳電壓訊號S2之電壓值等於零，則進行步驟207：判斷該第二絕緣層之狀態異常。

當回傳電壓訊號S2之電壓值等於零時，則代表第二絕緣層25之狀態異常，所以才會導致偵測迴路12直接連接到金屬基座23而接地。在此情形下，亦有可能為第一絕緣層24及第二絕緣層25皆為異常。

最後若回傳電壓訊號S2之電壓值不等於零，則進行步驟208：判斷該第一絕緣層之狀態異常。

若回傳電壓訊號S2之電壓值不等於零，且又不等於測試電壓訊號S1之電壓值時，則必定位於電壓訊號S1之電壓值與零之間。因此即代表第一絕緣層24之狀態異常，才會導致偵測迴路12會連接至發光二極體元件21，因為發光二極體元件21之內阻而產生壓降。

在步驟207及步驟208後，控制模組11亦可發出警示訊息以告知使用者螢光顯微鏡系統1的狀態異常。

此處需注意的是，本發明之絕緣狀態偵測之方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

藉由上述的結構及方法，即可利用螢光顯微鏡系統1本身內部的控制模組11方便地達到偵測是否有正常絕緣狀態的目的，而不須大幅度地改變電路架構，或是利用外 接數位三用電表等方式來測量是否正常絕緣。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請 貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧螢光顯微鏡系統

10‧‧‧絕緣狀態偵測系統

11‧‧‧控制模組

111‧‧‧電壓輸出端

112‧‧‧電壓偵測端

113‧‧‧電源控制端

12‧‧‧偵測迴路

20‧‧‧螢光發光裝置

21‧‧‧發光二極體元件

22‧‧‧散熱模組

23‧‧‧金屬基座

24‧‧‧第一絕緣層

25‧‧‧第二絕緣層

30‧‧‧電源供應模組

S1‧‧‧測試電壓訊號

S2‧‧‧回傳電壓訊號

S3‧‧‧電源控制訊號

P‧‧‧電源訊號

圖1係本發明之螢光顯微鏡系統及其具有之絕緣狀態偵測系統之架構圖。

圖2A-2B係本發明之絕緣狀態偵測之方法之步驟流程圖。

1‧‧‧螢光顯微鏡系統

10‧‧‧絕緣狀態偵測系統

11‧‧‧控制模組

111‧‧‧電壓輸出端

112‧‧‧電壓偵測端

113‧‧‧電源控制端

12‧‧‧偵測迴路

20‧‧‧螢光發光裝置

21‧‧‧發光二極體元件

22‧‧‧散熱模組

23‧‧‧金屬基座

24‧‧‧第一絕緣層

25‧‧‧第二絕緣層

30‧‧‧電源供應模組

S1‧‧‧測試電壓訊號

S2‧‧‧回傳電壓訊號

S3‧‧‧電源控制訊號

P‧‧‧電源訊號

Claims (12)

1. 一種絕緣狀態偵測系統，係用以偵測一待測裝置內部之絕緣狀態，該待測裝置包括一發光二極體元件、一散熱模組及一金屬基座，該發光二極體元件及該散熱模組之間具有一第一絕緣層，該散熱模組及該金屬基座之間具有一第二絕緣層；該絕緣狀態偵測系統包括：一控制模組，具有一電源控制端、一電壓輸出端及一電壓偵測端；其中該電源控制端用以電性連接至一電源供應模組，該電源供應模組係供應一電源訊號至該發光二極體元件；以及一偵測迴路，係電性連接於該電壓輸出端、該電壓偵測端及該散熱模組，該控制模組係由該電壓輸出端輸出一測試電壓訊號以經由該偵測迴路傳輸至該散熱模組，並自該電壓偵測端接收一回傳電壓訊號；其中該控制模組係判斷該回傳電壓訊號之電壓值是否與該測試電壓訊號之電壓值相同；若是，則該控制模組係判斷該第一絕緣層及該第二絕緣層之狀態正常，並利用該電源控制端產生一電源控制訊號至該電源供應模組，以控制該電源供應模組傳輸該電源訊號至該發光二極體元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣狀態偵測系統，其中若該回傳電壓訊號之電壓值介於該測試電壓訊號之電壓值與零之間，則該控制模組係判斷該第一絕緣層之狀態異常。
3. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣狀態偵測系統，其中若該回傳電壓訊號之電壓值等於零，則該控制模組係判斷該第二絕緣層之狀態異常。
4. 如申請專利範圍第1項所述之絕緣狀態偵測系統，其中該測試電壓訊號之電壓值係為3.3伏特。
5. 如申請專利範圍第1到4項之任一項所述之絕緣狀態偵測系統，其中該絕緣狀態偵測系統係用於偵測一螢光發光裝置之絕緣狀態。
6. 一種絕緣狀態偵測之方法，係用於偵測一待測裝置之絕緣狀態，該待測裝置包括一發光二極體元件、一散熱模組及一金屬基座，該發光二極體元件及該散熱模組之間具有一第一絕緣層，該散熱模組及該金屬基座之間具有一第二絕緣層；該方法包括以下步驟：自一電壓輸出端以經由一偵測迴路傳輸一測試電壓訊號至該散熱模組；自該散熱模組接收一回傳電壓訊號；判斷該回傳電壓訊號之電壓值是否與該測試電壓訊號之電壓值相同；若是，則判斷該第一絕緣層及該第二絕緣層之狀態正常；以及執行傳輸一電源訊號至該發光二極體元件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之絕緣狀態偵測之方法，更包括以下步驟：其中若該回傳電壓訊號之電壓值介於該測試電壓訊號之電壓值與零之間，係判斷該第一絕緣層之狀態異常。
8. 如申請專利範圍第6項所述之絕緣狀態偵測之方法，更包括以下步驟：其中若該回傳電壓訊號之電壓值等於零，係判斷該第二絕緣層之狀態異常。
9. 一種螢光顯微鏡系統，包括：一螢光發光裝置，該螢光發光裝置包括：一發光二極體元件，用以發出一螢光光源訊號；一散熱模組，用以讓該發光二極體元件散熱；一金屬基座，用以支撐該散熱模組；一第一絕緣層，係設置於該發光二極體元件及該散熱模組之間；以及一第二絕緣層，係設置於該散熱模組及該金屬基座之間；以及一絕緣狀態偵測系統，係電性連接於該螢光發光裝置，該絕緣狀態偵測系統包括：一控制模組，具有一電源控制端、一電壓輸出端及一電壓偵測端；其中該電源控制端用以電性連接至一電源供應模組，該電源供應模組係供應一電源訊號至該發光二極體元件；以及一偵測迴路，係電性連接於該電壓輸出端、該電壓偵測端及該散熱模組，該控制模組係由該電壓輸出端輸出一測試電壓訊號以經由該偵測迴路傳輸至該散熱模組，並自該電壓偵測端接收一回傳電壓訊號；其中該控制模組係判斷該回傳電壓訊號之電壓值是否與該測試電壓訊號之電壓值相同；若是，則該控制模組 係判斷該第一絕緣層及該第二絕緣層之狀態正常，並利用該電源控制端產生一電源控制訊號至該電源供應模組，以控制該電源供應模組傳輸該電源訊號至該發光二極體元件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之螢光顯微鏡系統，其中若該回傳電壓訊號之電壓值介於該測試電壓訊號之電壓值與零之間，則該控制模組係判斷該第一絕緣層之狀態異常。
11. 如申請專利範圍第9項所述之螢光顯微鏡系統，其中若該回傳電壓訊號之電壓值等於零，則該控制模組係判斷該第二絕緣層之狀態異常。
12. 如申請專利範圍第9項所述之螢光顯微鏡系統，其中該測試電壓值係為3.3伏特。