TWI599265B

TWI599265B - Light supply module

Info

Publication number: TWI599265B
Application number: TW100141563A
Authority: TW
Inventors: da-sheng Hong; Lian-Da Jian
Original assignee: Hep Tech Co Ltd
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2017-09-11
Also published as: JP2013105740A; EP2595451B1; JP5832890B2; EP2595451A1; US20130119884A1; TW201320821A

Description

光源供應模組

本發明係與光學裝置設計有關，更詳而言之是指一種光源供應模組。

隨著光學科技之進步，發光二極體(Light-emitting diode，LED)之製程與應用日漸成熟，且發光二極體具有體積小、反應快、壽命長、不易衰減、外表堅固、耐震動、可全彩發光(含不可見光)、損失低、熱輻射小、量產容易等優點，是以，越來越多光源供應模組之光源改採用發光二極體來代替傳統之燈管或燈泡。

而發光二極體之作動與其他電子元件較大之不同之處在於其主要是依據通過之電流的多寡來決定作動程度，而非供予電壓的多寡。是以，利用發光二極體做為穩定光源供應之光源供應模組，通常會設計定電流的開關電源裝置來供應穩定之電流與發光二極體。

然而，隨著電子科技的進步，光源供應模組之開關電源裝置通常是利用電子晶片之設計來達到定電流之效果，但電子晶片不僅成本較為昂貴，且須額外供電才能達到其內部電路設計之效果，不僅會造成額外電能之耗費，且反應速度亦較為緩慢。另外，若使用者欲增設調光器對發光二極體進行調光時，容易使得調光器與開關電源裝置產生追逐現象，而會造成發光二極體有閃爍的情形產生。是以，習用之光源供應模組設計仍未臻完善，且尚有待改進之處。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種光源供應模組，不僅成本低且反應速度快。

緣以達成上述目的，本發明提供有一光源供應模組，其包含有至少一發光二極體以及一開關電源裝置，其中，該開關電源裝置包含一輸入埠、一輸出埠、一電源轉換電路、一開關電路，其中，該輸入埠用以與一電源電性連接；該輸出埠用以與該發光二極體電性連接；該電源轉換電路與該輸入埠以及該輸出埠電性連接，用以接收該電源，並轉換成一預定電壓或電流之電能後輸出；該開關電路係以震盪線圈變換器(Ringing Choke Converter，RCC)電路之方式所構成，且與該電源轉換電路電性連接，用以導通或阻斷該電源轉換電路輸出之電能，而限制該電源轉換電路輸出予該發光二極體之電流於一預定電流值。

依據上述構思，該開關電源裝置更包含一電壓補償電路，與該開關電路電性連接，用以控制該開關電路，使該電源供應之電壓改變時，仍可限制該電源轉換電路輸出予該發光二極體之電流於該預定電流值。

依據上述構思，該開關電源裝置更包含一溫度補償電路，與該開關電路電性連接，用以控制該開關電路，使該開關電源裝置之工作溫度改變時，仍可限制該電源轉換電路輸出予該發光二極體之電流於該預定電流值。

依據上述構思，該電壓補償電路係由一個二極體與一個電容及電阻並聯電路串聯而成。

依據上述構思，該溫度補償電路係由熱敏電阻所構成。

依據上述構思，該電源轉換電路包含有一直流/直流轉換器(DC/DC Converter)，用以將接收之電能轉換成一預定電壓或電流之電能後輸出予該負載。

依據上述構思，該電源轉換電路更包含有一整流電路，與該輸入埠電性連接，用以接收該電源之電能，並將其轉換成直流電後輸出予該直流/直流轉換器。

是以，透過上述設計便可不必利用電子晶片即可達到定電流之目的，且使得該開關電源裝置不僅成本低，亦反應速度快之效果。

1‧‧‧開關電源裝置

10‧‧‧輸入埠

20‧‧‧輸出埠

30‧‧‧電源轉換電路

301‧‧‧整流電路

302‧‧‧直流/直流轉換器

40‧‧‧開關電路

Q1‧‧‧電晶體

Q2‧‧‧電晶體

2‧‧‧發光二極體

3‧‧‧開關電源裝置

11‧‧‧輸入埠

21‧‧‧輸出埠

31‧‧‧電源轉換電路

311‧‧‧整流電路

312‧‧‧直流/直流轉換器

41‧‧‧開關電路

Q3‧‧‧電晶體

Q4‧‧‧電晶體

51‧‧‧電壓補償電路

D1‧‧‧二極體

C1‧‧‧電容

R1、R2‧‧‧電阻

4‧‧‧發光二極體

5‧‧‧開關電源裝置

12‧‧‧輸入埠

22‧‧‧輸出埠

32‧‧‧電源轉換電路

42‧‧‧開關電路

Q5‧‧‧電晶體

Q6‧‧‧電晶體

52‧‧‧溫度補償電路

R3‧‧‧電阻

RH1‧‧‧熱敏電阻

6‧‧‧發光二極體

7‧‧‧開關電源裝置

13‧‧‧輸入埠

23‧‧‧輸出埠

33‧‧‧電源轉換電路

331‧‧‧整流電路

43‧‧‧開關電路

Q7‧‧‧電晶體

Q8‧‧‧電晶體

53‧‧‧電壓補償電路

D2‧‧‧二極體

C2‧‧‧電容

R4、R5‧‧‧電阻

54‧‧‧溫度補償電路

RH2‧‧‧熱敏電阻

8‧‧‧發光二極體

9‧‧‧調光器

100‧‧‧電源

D‧‧‧二極體

圖1為本發明第一實施例之方塊圖。

圖2為本發明第一實施例可行之詳細電路圖。

圖3為本發明第二實施例之方塊圖。

圖4為本發明第二實施例可行之詳細電路圖。

圖5為本發明第三實施例可行之方塊圖。

圖6為本發明第三實施例可行之詳細電路圖。

圖7為本發明第四實施例可行之方塊圖。

圖8為本發明第四實施例可行之詳細電路圖。

圖9為揭示本發明更可增設調光器進行調光。

圖10~圖13揭示本發明之設計亦適用於非隔離式變壓器。

圖14為揭示本發明對第一實施例所量測之波形圖。

能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。

請參閱圖1，本發明提供有一種較佳實施例之光源供應模組，其包含有一開關電源裝置1以及數個發光二極體2，該開關電源裝置1用以接收並轉換一電源100之電能供予該等發光二極體2，於本實施例中，該電源100為電力公司所供應之交流電源，但不以此為限，亦可依設置需求或設置環境改用發電儲能系統(如風力發電、太陽能發電、地熱發電等)產生之直流電源或交流電源。該開關電源裝置1包含一輸入埠10、一輸出埠20、一電源轉換電路30、一開關電路40，其中：該輸入埠10用以與該電源100電性連接。

該輸出埠20用以與該等發光二極體2電性連接。

該電源轉換電路30與該輸入埠10以及該輸出埠20電性連接，且包含有一整流電路301以及一直流/直流轉換器(DC/DC Converter)302，該整流電路301與該輸入埠10電性連接，用以接收該電源100之電能，並將其轉換成直流電後輸出。該直流/直流轉換器302與該整流電路301以及該輸出埠20電性連接，用以接收該整流電路301輸出之直流電，並將接收之電能轉換成一預定電壓或電流之電能後輸出予該發光二極體2。

該開關電路40係以震盪線圈變換器(Ringing Choke Converter，RCC)之自激式(Self-oscillating)電路之方式所構成，但不以此為限，亦可是其他可行之自激式電路。該開關電路與該電源轉換電路30電性連接，用以導通或阻斷該電源轉換電路30輸出之電能，而限制該電源轉換電路30輸出予該發光二極體2之電流於一預定電流值，進而達到定電流供應予該等發光二極體2之目的。

請參閱圖2，係以本發明第一較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構。本實施例中，該直流/直流轉換器302為一隔離式變壓器，但不以此為限。當電源100開始供電予該電源轉換電路30時，該開關電路40中的電晶體Q1導通，並使得該直流/直流轉換器302作動而供應電能予該等發光二極體2，續參閱圖14，此將使得電晶體Q1之集級電流上升(如波形1)，且電晶體Q2基極電壓上升(如波形2)，當晶體Q2之基極電壓上升至預定值時，使得電晶體Q2導通並使另一電晶體Q1關斷，而該直流/直流轉換器302開始釋放能量，且該直流/直流轉換器302之輔助線圈N2之電壓波型為負壓(如波形3)；當電晶體Q1關斷一段時間後，該直流/ 直流轉換器302能量釋放完畢，該直流/直流轉換器302之輔助線圈N2之電壓波型轉為正壓，而使電晶體Q1導通，並關斷電晶體Q2；進而依據上述原理進行電晶體Q1、Q2交互導通之循環，進而達到限制該電源轉換電路302輸出予該發光二極體2之電流於該預定電流值之效果。

另外，當輸入電源不穩定時，則容易影響輸出該等發光二極體之電流產生浮動之情形，為避免上述情形發生，請參閱圖3，為本發明使用第二較佳實施例開關電源裝置3之光源供應模組，該開關電源裝置3同樣包含有與前一實施例相同結構之一輸入埠11、一輸出埠21、一電源轉換電路31以及一開關電路41，於此容不再贅述。而與上述實施例不同之處在於該開關電源裝置3更包含有一電壓補償電路51，與該開關電路41電性連接，用以控制該開關電路41，當該電源100供應之電壓產生浮動，而使得整流電路311供應之直流電改變時，仍可限制該電源轉換電路312輸出予該等發光二極體4之電流於該預定電流值。

續參閱圖4，係以本發明第二較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構。本實施例中，該電壓補償電路51由一個二極體D1與一個電容C1及電阻R1、R2並聯電路串聯而成，但不以此為限。當該電源100供應之電壓產生浮動，而使得該整流電路311供應之直流電上升時，將使得電容C1之電壓上升，造成電晶體Q4的基級電壓上升速度增加，進而加速電晶體Q4導通而縮短電晶體Q3導通之時間，而使得輸入之電壓上升時，仍能達到穩定輸出電流之效果。

再者，當光源供應模組提供光源一段時間後，其工作溫度會逐漸上升，而容易影響到內部構件之作動，則會使得輸出予該等發光二極體之電流產生逐漸提升之情形，為避免上述情形發生，請參閱圖5，為本發明使用第三較佳實施例開關電源裝置5之光源供應模組，該開關電源裝置7同樣包含有與第一實施例相同結構之一輸入埠12、一輸出埠22、一電源轉換電路32以及一開關電路42，於此容不再贅述。而與上述實施例不同之處在於該開關電源裝置5更包含有一溫度補償電路52，與該開關電路42電性連接，用以控制該開關電路42，使該開關電源裝置5之工作溫度改變時，仍可限制該電源轉換電路32輸出予該發光二極體6之電流於該預定電流值。

續參閱圖6，係以本發明第二較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構。本實施例中，該溫度補償電路62由一個電阻R3與一個熱敏電阻RH1串聯而成，但不以此為限。當該開關電源裝置5之工作溫度上升時，將使得該熱敏電阻RH1之阻值增大，造成電晶體Q6的基級電壓上升速度增加，進而縮短電晶體Q5導通之時間，而使得工作溫度上升時，仍能達到穩定輸出電流之效果。

又，為達到更佳之定電流供應效果，請參閱圖7，為本發明使用第四較佳實施例開關電源裝置7之光源供應模組，該開關電源裝置7同樣包含有與第一實施例相同結構之一輸入埠13、一輸出埠23、一電源轉換電路33以及一開關電路43，於此容不再贅述。而與上述實施例不同之處在於該開關電源裝置7更包含有一與該開關電路43電性連接之電壓補償電路53、以及一與該電壓補償電路53電性連接之溫度補償電路54，藉以達到電壓與溫度雙重補償之效果，而使得輸出予發光二極體8之電流能更加穩定。

續參閱圖8，係以本發明第四較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構。本實施例中，該電壓補償電路53由一個二極體D2與一個電容C2及電阻R4、R5並聯電路串聯而成，而該溫度補償電路54則由一個熱敏電阻RH2構成，並與該電壓補償電路53之電阻R5串聯，但不以此為限。當該電源供應之電壓產生浮動，而使得該整流電路331供應之直流電上升時，將使得電容C2之電壓上升，造成電晶體Q8的基級電壓上升速度增加，進而縮短電晶體Q7導通之時間；而當該開關電源裝置7之工作溫度上升時，將使得該熱敏電阻RH2之阻值增大，亦可造成電晶體Q8的基級電壓上升速度增加，進而縮短電晶體Q7導通之時間。是以，透過上述設計，而使得不管是電壓改變或是工作溫度改變時，仍能穩定輸出電流，進而達到雙重補償之效果。

另外，請參閱圖9，係以圖1為基礎，說明光源供應模組更可增設一調光器9位於該電源100與該開關電源裝置1之間，該電源100之電能透過該調光器9調整後輸出供予該開關電源裝置1，藉以達到調整發光二極體2亮度之目的，且電能供予後，該開關電路40不會因需要額外供電而有延遲作動之情形產生，進而可避免該調光器9與該開關電源裝置1產生追逐現象，而不會造成發光二極體2有閃爍的情形產生。且除第一實施例外，亦同時適用時第二、第三及第四實施例。

必須說明的是，本發明第一至第四實施例之開關電源裝置除適用於上述之隔離式變壓器外，亦可分別對應如圖10至圖13適用於非隔離式變壓器而達到穩定電流輸出之效果。另外，上述各圖式之開關電路中所用之二極體D亦可依設置需求改用電阻代替。再者，上述各實施例之開關電路中所用之電晶體Q1、Q3、Q5、Q7、及圖10至圖13中所相對應之電晶體亦可改用金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)代替來達到相同之目的。又，以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。