TWI616114B - 調節電流裝置 - Google Patents

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陳志明
謝錫福
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臺灣塑膠工業股份有限公司
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

一種調節電流裝置，包含一發光二極體單元、一限流單元、一控制單元，及一緩衝電路，該發光二極體單元接收一直流電壓並產生一工作電流，該限流單元電連接該發光二極體單元以接收該工作電流而產生一限流電流，該控制單元電連接該限流單元以偵測該限流電流，且根據該限流電流的大小產生一具有一第一調整值的控制訊號，該第一調整值相關於該限流電流，而該緩衝電路與該發光二極體單元並聯以箝制該發光二極體單元兩端之跨壓，且該控制單元並電連接該限流單元以傳送該控制訊號，且根據該第一調整值使該限流電流維持一固定範圍。

Description

調節電流裝置
本發明是有關於一種調節電流裝置，特別是指一種能使該電流維持於一固定範圍的調節電流裝置。
發光二極體是目前最常見的照明元件，與傳統的白熾燈泡相比，其更具有高發光效率及省電之功效，故，已漸漸地取代白熾燈泡而更為一般大眾所接受使用。
而發光二極體的基本結構為半導體P-N介面，因此僅適於單向導通，故必須使用於直流電源而難以使用於常見的交流電插座，且該發光二極體發光亮度與流過的電流量呈正比，也就是說，流過該發光二極體的電流量越大，則該發光二極體即越亮，反之，流過該發光二極體的電流量越小，則該發光二極體即越暗，因此，控制流過該發光二極體的電流量使該發光二極體的發光亮度維持一固定範圍是一重要的議題。
因此，本發明之目的，即在提供一種能使流過該發光二極體單元的電流維持一固定範圍的調節電流裝置。
於是本發明調節電流裝置，包含一發光二極體 單元、一限流單元，及一控制單元。
該發光二極體單元接收一直流電壓的一第一極性並產生一工作電流。
該限流單元電連接該發光二極體單元以接收該工作電流而產生一限流電流。
該控制單元電連接該限流單元以偵測該限流電流，且根據該限流電流的大小產生一具有一第一調整值的控制訊號，該第一調整值相關於該限流電流，該控制單元並電連接該限流單元以傳送該控制訊號，且根據該第一調整值使該限流電流維持一固定範圍。
本發明之功效在於：藉由該限流單元和該控制單元形成的一自我回授以控制調節該限流電流，使該限流電流能維持於該固定範圍內。
2‧‧‧發光二極體單元
3‧‧‧限流單元
4‧‧‧控制單元
5‧‧‧緩衝電路
IW‧‧‧工作電流
IL‧‧‧限流電流
S‧‧‧控制訊號
V1‧‧‧導通電壓
V2‧‧‧電壓
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明調節電流裝置的一第一實施例；圖2是一方塊圖，說明本發明調節電流裝置的一第二實施例；圖3是一方塊圖，說明本發明調節電流裝置的一第四實施例；圖4是一方塊圖，說明本發明調節電流裝置的一第五實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明調節電流裝置的第一實施例適用於外接一直流電壓，該直流電壓包括一第一極性，及一第二極性。該調節電流裝置包含一發光二極體單元2，一限流單元3，及一控制單元4。
該發光二極體單元2接收該直流電壓的該第一極性，而產生一工作電流IW，並包括至少一個發光二極體(LED)，每一個發光二極體(LED)可彼此串聯、並聯，或串並聯。
其中，該直流電壓的該第一極性為一正極，該第二極性為一負極，且該直流電壓可為一直流電源，或由一整流電路電連接一外部電源以接收一交流電壓，並經由整流而產生。
該限流單元3電連接該發光二極體單元2以接收該工作電流IW，而產生一限流電流IL，該限流電流IL的大小正比於該工作電流IW的大小。
該控制單元4電連接該限流單元3，以偵測該限流電流IL，且根據該限流電流IL的大小產生一具有一第一調整值的控制訊號S，該第一調整值相關於該限流電流IL，該控制單元4並電連接該限流單元3以傳送該控制訊號S，且根據該第一調整值使該限流電流IL維持一固定範圍。
在本實施例中，該限流單元3為一可變電阻， 但不限於此，亦可為雙載子接面電晶體(BJT)，或金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)等。
為方便說明，在本例中該發光二極體單元2以一個發光二極體(LED)，而該限流單元3以該可變電阻為例，該可變電阻具有一第一端、一第二端，及一控制端，該可變電阻的第一端接收來自該發光二極體(LED)的該工作電流IW而產生該限流電流IL，在本實施例，限流電流IL等同該工作電流IW，該第二端接收該直流電壓的該負極，而該控制端電連接該控制單元4以接收該控制訊號S，且根據該控制訊號S於其第一端及第二端間產生一阻值，該阻值相關於該控制訊號S的大小。
當該直流電壓大於一啟動電壓時，則該發光二極體(LED)即導通並產生該工作電流IW，且由該可變電阻接收該工作電流IW以產生該限流電流IL，而該控制單元4則偵測該限流電流IL進而產生該控制訊號S，並將該控制訊號S的該第一調整值與一預設值比較，當該第一調整值大於該預設值時，則該控制訊號S即會使該限流單元3的可變電阻之該阻值增加，以使該限制電流IL變小，也就使該工作電流IW隨著變小；當該第一調整值等於該預設值時，則該控制訊號S即會使該限流單元3的可變電阻之該阻值維持不變，使該限制電流IL維持不變，也就使該工作電流IW維持不變；而當該第一調整值小於該預設值時，則該控制訊號S即會使該限流單元3的可變電阻之該阻值降低，以使該限制電流IL變大，也就使該工作電流IW變大，也就 是說，藉由該控制單元4所產生的該控制訊號S來回授控制改變該限流單元3的阻值，藉此回授的方式使該限制電流IL維持在一固定範圍之內，而使該工作電流IW維持在一固定範圍之內，以維持該發光二極體單元的發光亮度，其中，在本實施例中，該啟動電壓為該發光二極體(LED)的導通電壓V1加上該限流單元3的一電壓V2，該電壓V2是該限流單元3二端的跨壓。
參閱圖2，本發明調節電流裝置的第二實施例類似於該第一實施例，不同之處在於本發明調節電流裝置還包含一緩衝電路5，該緩衝電路5與該發光二極體單元2並聯，而接收該直流電壓的該正極，用以箝制該發光二極體單元2兩端之跨壓，而能有一緩衝機制，該緩衝電路5可由至少一電容、至少一電感所組成。
該緩衝電路5以該電容所組成為例，由於該發光二極體單元2與該緩衝電路5並聯，所以該發光二極體單元2兩端的電壓變化量被該緩衝電路5的兩端電壓變化量所限制，因而即使該直流電壓瞬間變化過大，亦能藉由該緩衝電路5控制住該發光二極體單元2兩端的電壓差。
參閱圖3，本發明調節電流裝置的第四實施例類似於該第一實施例，不同之處在於該控制單元4直接接收該直流電壓的該正極，而藉由偵測該直流電壓以產生具有該第一調整值的該控制訊號S，且該第一調整值相關於該直流電壓的大小。
為方便說明，在本例中該發光二極體單元2以 一個發光二極體(LED)為例，而該限流單元3以該電晶體為例，該電晶體具有一第一端、一第二端，及一控制端，該第一端電連接該發光二極體以接收該工作電流Iw而產生該限流電流IL，在本實施例，限流電流IL等同該工作電流IW，該第二端接收該直流電壓的該負極，而該控制端電連接該控制單元4以接收該控制訊號S。
在本實施例中，該電晶體是一金氧半場效電晶體，且第一端是汲極、第二端是源極，該控制端是閘極。該電晶體的汲極與源極間具有一阻值，該阻值相關於該控制訊號S的大小。
當該直流電壓大於一啟動電壓時，則該發光二極體(LED)即導通並產生該工作電流IW，且由該限流單元3接收該工作電流IW而產生該限流電流IL，而該控制單元4則偵測該直流電壓進而產生該控制訊號S，並將該控制訊號S的該第一調整值與一預設值比較，當該第一調整值大於該預設值時，則該控制訊號S即會使該限流單元3的電晶體之該阻值增加，以使該限制電流IL變小，也就使該工作電流IW隨著變小；當該第一調整值等於該預設值時，則該控制訊號S即會使該限流單元3的電晶體之該阻值維持不變，使該限制電流IL維持不變，也就使該工作電流IW維持不變；而當該第一調整值小於該預設值時，則該控制訊號S即會使該限流單元3的電晶體之該阻值降低，以使該限制電流IL變大，也就使該工作電流IW變大，也就是說，藉由該控制單元4所產生的該控制訊號S來回授控制改變該限 流單元3的阻值，藉此回授的方式使該限制電流IL維持在該固定範圍之內，而使該工作電流IW維持在一固定範圍之內，以維持該發光二極體單元的發光亮度，其中，在本實施例中，該啟動電壓為該發光二極體(LED)的導通電壓V1加上該限流單元3的一電壓V2，該電壓V2是該限流單元3二端的跨壓。
參閱圖4，本發明調節電流裝置的第五實施例類似於該第四實施例，其不同處在於該調節電流裝置還包含該緩衝電路5，該緩衝電路並聯於該發光二極體單元2，以箝制該發光二極體單元2兩端之跨壓。
綜上所述，上述實施例可藉由該限流單元3和該控制單元4形成的該自我回授控制來調節該限流電流IL，使該限流電流IL能維持於該固定範圍內，更藉由該緩衝電路5使該發光二極體單元2兩端的電壓能受限制，而不易受到該直流電壓的瞬間變動過大而對該發光二極體單元2產生影響，以維持該發光二極體單元的發光亮度，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧發光二極體單元
3‧‧‧限流單元
4‧‧‧控制單元
5‧‧‧緩衝電路
IW‧‧‧工作電流
IL‧‧‧限流電流
S‧‧‧控制訊號

Claims (3)

  1. 一種調節電流裝置，包含：一發光二極體單元，接收一直流電壓的一第一極性並產生一工作電流；一限流單元，電連接該發光二極體單元以接收該工作電流而產生一限流電流；及一控制單元，電連接該限流單元以偵測該限流電流，且根據該限流電流的大小產生一具有一第一調整值的控制訊號，該第一調整值相關於該限流電流，該控制單元並電連接該限流單元以傳送該控制訊號，其中該控制單元僅根據該限流電流的大小以及一預設值來使該限流電流維持一固定範圍；其中，該限流單元包括：一可變電阻，具有一電連接該發光二極體單元以接收該工作電流而產生該限流電流的第一端、一接收該直流電壓的一第二極性的第二端，及一電連接該控制單元以接收該控制訊號的控制端，且根據該控制訊號於其第一端及第二端間產生該限流單元的一阻值，該阻值相關於該控制訊號的大小；以及一電晶體，具有一第一端、一第二端，及一控制端，該第一端電連接該發光二極體單元以接收該工作電流而產生該限流電流，該第二端接收該直流電壓的該第二極性，而該控制端電連接該控制單元以接收該控制訊號。
  2. 如請求項1所述的調節電流裝置，其中，該控制單元將該第一調整值與該預設值比較，以改變該阻值：當該第一調整值大於該預設值時，該控制訊號即會使該限流單元的該阻值提升，而使該限流電流變小；當該第一調整值等於該預設值時，該控制訊號即會使該限流單元的該阻值保持不變，而使該限流電流維持不變；及當該第一調整值小於該預設值時，該控制訊號即會使該限流單元的該阻值減少，而使該限流電流變大。
  3. 如請求項1所述的調節電流裝置，還包含：一緩衝電路，該緩衝電路與該發光二極體單元並聯，以箝制該發光二極體單元兩端之跨壓。
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