專利名稱：過載保護的電路裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種過載保護的電路裝置，詳而言之，是指一種限制燈泡功率的 過載保護的電路裝置。當燈泡的負載功率高于額定值時，該電路裝置將提供過載保 護效果而停止運作，并可提醒使用者更換燈泡或調降負載功率。
背景技術：
燈具乃居家所必備的照明設備。家庭中所使用的交流電為一定額的電壓，當所 使用的燈泡的功率愈大，即會消耗更多的電流而更為耗電。
若燈泡的負載功率高即會耗費電源。為節約能源，多數人都愿意使用較小功率
的燈泡，例如190瓦以下的燈泡，同時，亦有若干國家鼓勵使用小功率燈泡。然而， 許多使用者雖有心節約能源，卻未注意燈泡的功率標示，仍常有誤用大功率燈泡的 現象。發明人為解決此缺失，乃研發出本發明，以避免人為疏失造成能源耗費。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種配合燈泡所使用的過載保護的電路裝置，該電 路裝置設有一額定值，并可判斷燈泡的使用功率是否超過該額定值。
本發明的另一目的在于提供一種過載保護的電路裝置，當燈泡的使用功率超過
額定值時，具有提醒使用者更換燈泡或調降燈泡功率的功能。
本發明的過載保護的電路裝置，以燈泡為負載，當燈泡的使用功率在額定負載 功率范圍內時可正常使用，而燈泡的使用功率超過額定功率時，則將產生過載狀態，
使電路成斷路；其特征在于，該電路裝置包含有 一運算單元，具有一比較器及一 基準比較電壓，該比較器具有電壓比較的功能；該基準比較電壓是連接于該比較器； 一整流穩壓單元，其輸入端是與交流電源連接，而輸出端是與該運算單元連接，以 提供電路所需的直流電； 一負載電壓取樣單元，是連接于交流電源，其具有一分壓 取樣部分，以取得一負載取樣電壓；該分壓取樣部分的輸出端是與該運算單元的該 比較器連接，使該比較器得以比對該負載取樣電壓及該基準比較電壓的大小； 一繼 電元件， 一端連接于該運算單元，而另一端是連接于電路裝置的輸出端；該運算單 元的比較器的一訊號輸出端是與該繼電元件連接；當該負載取樣電壓小于該基準比 較電壓時，該比較器為正常工作狀態，并輸出訊號使該繼電元件保持導通；當該負
載取樣電壓高于該基準比較電壓時，該比較器呈過載狀態，并輸出訊號使該繼電元 件呈截斷狀態； 一自動檢測啟動單元，連接于該運算單元，于該比較器呈過載狀態 時，該自動檢測啟動單元系驅使該比較器回復正常工作狀態；當過載狀態未排除時， 該自動檢測啟動單元將周期性的驅使該運算單元回復正常工作狀態；該負載燈泡將 規率閃爍，直到過載狀態解除。
所述的過載保護的電路裝置另包含有 一調光控制單元，連接于該電路裝置的 輸出端及該繼電元件之間，其具有調整功率的作用，以調整電路裝置的輸出功率。 所述的過載保護的電路裝置，其中該自動檢測啟動單元具有充放電元件及順 向偏壓元件，該自動檢測啟動單元的二端分別連接于該比較器的一輸入端及一輸出 端，于該比較器呈過載狀態時，該比較器的輸出端輸出高電平于該自動檢測啟動單 元，使該自動檢測啟動單元充電，并發送電壓于該比較器，令該比較器由過載狀態 回復正常工作狀態，待該比較器回復正常狀態后，該自動檢測單元的充放電元件放 電，使該順向偏壓元件截止。
所述的過載保護的電路裝置，其中該負載電壓取樣單元的該分壓取樣部分所 取得的該負載取樣電壓的電壓值可調整。
所述的過載保護的電路裝置，其中該分壓取樣部分是由一電阻及一可變電阻 所組成。
所述的過載保護的電路裝置，其中該運算單元具有二個串聯的電阻，并自該 二電阻間的接點形成該基準比較電壓。
所述的過載保護的電路裝置，其中該運算單元另包含有一二極管，連接于 該比較器的輸入端與輸出端之間，并提供一反饋的作用，于過載狀態時，使該繼電 元件保持截斷的狀態。
所述的過載保護的電路裝置，其中該調光控制單元具有一可變阻抗元件、一 雙向觸發元件及一交流閘流元件；另包含有 一指示燈，其二端連接于該交流閘流 元件的二端。
所述的過載保護的電路裝置，其中該運算單元另包含有一二極管，連接于 該比較器的一輸入端，提供溫度補償的作用。
所述的過載保護的電路裝置，其額定功率系不超過190瓦。
本發明所提供的電路裝置，可供使用者簡單的判別燈泡的使用功率是否超過額 定值、是否在高負載功率狀態下使用；當燈泡的負載功率超過額定值時，在用戶未 調降負載功率前，電路裝置將自動檢測、反復運作，使燈泡規律地閃爍，產生提示 效果，提醒用戶須更換燈泡或調降使用功率。一旦將負載率調降到額定值的范圍時， 電路裝置即回復正常使用狀態。
為使貴審査委員能進一步了解本發明的目的、特征以及所達成的功效，以下茲
舉本發明一較佳實施例，并配合圖式詳細說聽于后。
圖l:是本發明一較佳實施例的電路圖。
圖2:是使用本發明的電路裝置的一過載保護開關的立體圖。 圖3:是圖2的分解立體圖。
圖4:是使用本發明的電路裝置的另一過載保護開關的立體圖。 圖5:是圖4的分解立體圖。
具體實施例方式
本發明所提供的電路裝置10的電路結構如圖1所示，該電路可組裝成圖2及圖 4的過載保護開關。
該電路裝置10包含 一整流穩壓單元20、 一負載電壓取樣單元40、 一調光控 制單元50、 一運算單元60、 一自動檢測啟動單元80及一繼電元件90。
首先說明的是，該運算單元60具有一 IC比較器62，本實施例使用型號為:LM324 的集成電路，惟不以此為限，可為其他具有相同功能的集成電路。該比較器62具有 14個接腳，以及內建4個運算放大器。接腳2及3是其第一組運算放大器的輸入 端，接腳1為其輸出端。接腳5及6是第二組運算放大器的輸入端，而接腳7為其 輸出端。接腳9及10是其第三組運算放大器的輸入端，而接腳8是其輸出端。接 腳12及13是其第四組運算放大器的輸入端，接腳14則為其輸出端。
該整流穩壓單元20包括 一第一電阻21、 一第一電容22、 一第二電阻23、 一 第一二極管24、 一第二二極管25、 一第二電容26、 一第三電阻27、 一齊納(zener) 二極管28、 一第三電容29、 一第四電容30、 一三端穩壓器(三端穩壓IC)31及一 第五電容32。該穩壓單元20的輸入端與交流電源連接，而其輸出端則與該運算單 元60連接。交流電經整流穩壓單元20的整流濾波后，穩壓成12伏特的直流電壓， 以作為電路所需的工作電壓。該三端穩壓器31確保其輸出端的電壓保持穩壓，以 提供vcc及其他電路所需的高精度的電壓基準。
該負載電壓取樣單元40是連接于交流電源，并由 一第四電阻41、 一第三二 極管42、 一第四二極管43、 一第五電阻44及一第一可變電阻45所組成。第四電 阻41于負載狀態時產生壓降；第三與第四二極管42、 43提供大電流保護作用，預 防漏電流過大。該第五電阻44與該第一可變電阻45形成一分壓取樣部分46，以 取得一負載取樣電壓。該負載取樣電壓的電壓值可經由該可變電阻45調整，例如， 可調整為160瓦、180瓦或200瓦等不同數值。該取樣單元40的輸出端是連接于 該運算單元60的比較器62的接腳3，為第一組運算放大器的正極輸入端。
于取樣單元40的分壓取樣部分46及運算單元60的比較器62之間連接呈并聯 的一第六電容47及一第六電阻48，以對該取樣單元40提供濾波作用，防止不良 信號產生誤動作。
該調光控制單元50 —端連接于該負載電壓取樣單元40，而另一端則連接于電 路裝置的輸出端，即負載燈泡，如標號A的假想線所示。該調光控制單元包括一 電感51、 一交流閘流管(交流可控硅閘流管)(TRIAC)52、 一第七電阻53、 一第二可 變電阻54、 一第八電阻55、 一雙向觸發二極管56及一第七電容57。并于該交流 閘流管52的二端并聯一指示燈(本實施例為氖燈)58及一第九電阻59。調整該可變 電阻54時，可調整電路的輸出功率。有關本單元50的功能容后敘述。
該運算單元60除了該比較器62外，另包括 一第十電阻63、 一第五二極管64、 一第十一電阻65、 一第八電容66、 一第九電容67、 一第十二電阻68、 一第十三電 阻69、 一第六二極管70、 一第十四電阻71、 一第十五電阻72、 一第十六電阻73、 一第十七電阻74及一第七二極管75。其中，許多電子元件是提供基本作用，例如 消除紋波干擾及浪涌電流等，容不贅述。該第十六及第十七電阻73、 74是串聯， 自該二者間所取得的接點形成一基準比較電壓76的電壓值，用以與取樣單元40中 的分壓取樣部分46的取樣電壓相比較。該基準比較電壓76是連接于該比較器62 的接腳2， 6， 9及12。第六二極管70的正極是連接于比較器62的接腳1，而其負 極則連接于比較器62的接腳5。第七二極管75的極性與第六二極管70相反，其 正極是連接于比較器62的接腳8及13，而其負極則連接于接腳5，藉以提供一反 饋作用。該第五二極管64及第十一電阻65是連接于比較器62的接腳2。
該自動檢測啟動單元80是與該運算單元60連接，其二端分別連接于該比較器 62的接腳6及接腳8。其包含有 一第八二極管81、 一第十八電阻82、 一第十九 電阻83、 一第十電容84、 一晶體管85及一第二電阻86。本單元是用以對本發明 的電路結構提供自動檢測、啟動的作用，容后敘述。
該繼電元件90可為機械式或電子式的繼電器。本實施例所示的繼電元件90是 型號M0C3023的光耦合器(Phototriac，或稱0PT0CPUPLER TRIAC)，其一端經由一 第二十一電阻92與運算單元60的比較器62的接腳14連接，而另一端則連接于該 調光控制單元50。繼電元件90是使調光控制單元50及運算單元60間能起開-關 的控制作用。
上述的電路裝置可制成圖2、 3的過載保護開關100。該開關具有一下殼102及 一上殼104，將本發明的電路裝置制作于一電路板上，并裝設于上、下殼中，圖3 可顯示電路板上的若干電子元件，例如前述的指示燈(氖燈)58及第二可變電阻54。 一電源線106及一負載電線108，是連接于該電路板，該負載電線供連接燈泡。一 可滑動的撥鈕110，裝設于該上殼104，該撥鈕110底面設一內凹的套接部112，
套接于該可變電阻54的控制桿b，以調整輸出功率。 一透明視窗114，設于上殼 110，并對應于該指示燈58，以供目視指示燈的明滅。
該電路裝置亦可制成圖4、 5的過載保護開關120，其中，此開關120與上一開 關100相同零件處沿用相同標號，容不贅述。該開關120的電路板上更設一 ON-OFF 開關122，與本發明的電路裝置10并聯，該開關122不受本發明的電路裝置控制。 于電路板上還連接一ON-OFF開關電線124，連接用戶燈具上的開關。
以下說明本發明的操作方式。本發明的電路裝置是用于燈具的限流(限定電流) 作用，提供一額定功率，例如190瓦(不以190瓦為限，本說明書以190瓦為說明)。 當負載燈泡功率小于額定值時，燈泡亮、電路正常工作；若燈泡的負載功率超過 190瓦時，本發明將產生一提醒作用燈泡閃爍，提示用戶燈泡的負載功率超過額 定值，須更換燈泡或調降其功率。
當負載功率低于額定值時，例如使用瓦特數低于180瓦的燈泡，接通交流電源 后，運算單元60的比較器62內部的第一組運算放大器將進行電壓比對。于負載時， 負載電壓取樣單元40的分壓取樣部分46取得一負載電壓，并輸入于比較器62的 接腳3，與比較器62的接腳2所連接的基準比較電壓76相比較，由于，此時所接 負載在電路的額定工作范圍內，故經過比較器62的第一組運算放大器作比對后， 接腳3的電壓低于接腳2的電壓，此時，電路裝置20處于正常工作狀態，該比較 器62的接腳14是輸出高電位，使繼電元件90內部導通，令電路呈接通狀態，故 燈泡A亮。
在正常工作狀態時，調整第二可變電阻54的阻抗(撥動開關100或120的調光 撥鈕IIO)，可實現調光功能。
于調光控制單元50部分，電源經由第七電阻53及第二可變電阻54向第七電容 57充電。當第七電容57的充電電壓大于30至39伏特時，雙向觸發二極管56被 導通，經第八電阻55使交流閘流管52導通。該交流閘流管52導通角的大小，是 由調整第二可變電阻54控制第七電容57的充電速率，來改變交流閘流管52在任 意半周期導通時間，起調光作用。
相串聯的該指示燈58及第九電阻59是并聯于交流閘流管52的1、 2腳，形成 小夜光指示燈。當交流閘流管52處于不導通或低導通狀態下，該指示燈58才會發 亮；若該閘流管52處于高導通或完全導通時，其l、 2腳的電壓低，指示燈58不 會發亮。該指示燈58及第九電阻59的另一作用是減少交流閘流管52浪涌電壓， 避免其損壞。該電感51為濾波電感。
電路正常工作時，比較器62的接腳8是低電位，并不會使自動檢測啟動單元 80的晶體管85導通。
若燈泡的負載超過電路的額定工作范圍時，例如燈泡的功率高于190瓦，且第
二可變電阻54的阻抗最低時(調光撥鈕110位于最亮位置)，接通電源后燈泡亮一 下后即熄滅，且隔數秒后燈泡自動閃爍，提示用戶該燈泡已過載。燈泡亮一下的時 間與負載超過190瓦的瓦特數有關，超過的瓦特數越多，亮燈時間愈短。電路的操 作狀態如下
于過載時，經比較器62的第一組運算放大器的比較結果，接腳3的電壓高于接 腳2的電壓，此時，第一組運算放大器的輸出端接腳l是輸出高電平，復輸入比 較器的接腳5，經比較器62的第二組運算放大器作電壓比較后，自接腳7輸出高 電平，再輸入接腳10。接著，經過第三組運算放大器的比較后，接腳8是輸出高 電平，最后，輸入接腳13,再經由第四組運算放大器的比較后，接腳14無輸出電 壓(或低電平)，使繼電元件90截止，交流閘流管52亦失去觸發電壓而截止，達到 斷開電路的目的，故燈泡亮一下即熄滅。
在負載過載時，自動檢測啟動單元80將自動啟動產生動作。如上所述，過載時， 比較器62的接腳8是輸出高電平，并使自動檢測單元80的第十九電阻83對第十 電容84充電，當充電電壓大于能使晶體管85導通時，vcc電壓電流經第二十電阻 86及該晶體管85流向比較器62的接腳6，強行使比較器由過載狀態成為正常工作 狀態，比較器的接腳8由高電位轉為低電位。第十電容84的電壓經由第十八電阻 82及第八二極管81放電，使晶體管82截止。因此，整個電路再度回復正常狀態。
于過載保護關斷后相隔數秒鐘的時間(其時間關系取決于第十電容84的充放電
時間)，電路將回復正常狀態并自動檢測，若未更換負載燈泡或未減少負載功率， 電路將再次檢測到負載過載，并依前述的過程再次形成過載關斷狀態。故，若未排 除過載狀況時，電路即在過載狀態一正常狀態一過載狀態的模式下反復運作，使燈 泡產生周期性的規律閃爍，提示使用者負載燈泡已過載。
于此過程中，若用戶已減少負載到額定使用功率以下(例如更換較小功率的燈 泡，或撥動調光撥鈕100減少功率)，電路在下個動作周期時，即自動回復到正常 使用工作狀態，比較器62的接腳14恢復輸出高電平，使燈泡發亮。
此外，當電路在過載狀態斷開且未回復正常狀態前，第七二極管75的反饋作用 是使比較器的接腳5， 8及13均保持高電平，而接點14保持無電壓輸出，使繼電 元件90保持未導通的狀態。
再者，第五二極管64是以負極連接于比較器62的接腳2，作溫度系數補償之 用。因第四電阻41、第五電阻44、第二可變電阻45、第六電阻48及第六電容47 在溫度影響下，比較器62的接腳3電壓可能會有些微上升，當該接腳3的電壓上 升時，第五二極管64將因溫度上升壓降下降的原理，使比較器的接腳2電壓也同 時上升，令電路不受溫度影響。
以上所述者，僅為本發明的具體實施結構，當不以此限定本發明的范圍。任何
依本發明的技術內容所為的簡單的修飾或等效變化，均仍屬本發明所涵蓋的范圍。 例如，將本實施例的繼電元件改為電磁式的繼電器，且可因應繼電器的型式，令比 較器的接腳14以輸出高電平時來接通繼電器；或是接腳14不輸出電壓時來接通繼 電器等。
綜上所陳，本發明是為同類物品中首創的設計，并具實用功效的增進，當已合 于專利要件，爰提出申請。
權利要求
1.一種過載保護的電路裝置，以燈泡為負載，當燈泡的使用功率在額定負載功率范圍內時可正常使用，而燈泡的使用功率超過額定功率時，則將產生過載狀態，使電路成斷路；其特征在于，該電路裝置包含有一運算單元，具有一比較器及一基準比較電壓，該比較器具有電壓比較的功能；該基準比較電壓是連接于該比較器；一整流穩壓單元，其輸入端是與交流電源連接，而輸出端是與該運算單元連接，以提供電路所需的直流電；一負載電壓取樣單元，是連接于交流電源，其具有一分壓取樣部分，以取得一負載取樣電壓；該分壓取樣部分的輸出端是與該運算單元的該比較器連接，使該比較器得以比對該負載取樣電壓及該基準比較電壓的大小；一繼電元件，一端連接于該運算單元，而另一端是連接于電路裝置的輸出端；該運算單元的比較器的一訊號輸出端是與該繼電元件連接；當該負載取樣電壓小于該基準比較電壓時，該比較器為正常工作狀態，并輸出訊號使該繼電元件保持導通；當該負載取樣電壓高于該基準比較電壓時，該比較器呈過載狀態，并輸出訊號使該繼電元件呈截斷狀態；一自動檢測啟動單元，連接于該運算單元，于該比較器呈過載狀態時，該自動檢測啟動單元系驅使該比較器回復正常工作狀態；當過載狀態未排除時，該自動檢測啟動單元將周期性的驅使該運算單元回復正常工作狀態；該負載燈泡將規率閃爍，直到過載狀態解除。
2. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于，另包含有 一調光 控制單元，連接于該電路裝置的輸出端及該繼電元件之間，其具有調整功率的作用， 以調整電路裝置的輸出功率。
3. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該自動檢測啟動單 元具有充放電元件及順向偏壓元件，該自動檢測啟動單元的二端分別連接于該比較器的一輸入端及一輸出端，于該比較器呈過載狀態時，該比較器的輸出端輸出高電 平于該自動檢測啟動單元，使該自動檢測啟動單元充電，并發送電壓于該比較器， 令該比較器由過載狀態回復正常工作狀態，待該比較器回復正常狀態后，該自動檢測單元的充放電元件放電，使該順向偏壓元件截止。
4. 如權利要求2所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該自動檢測啟動單 元具有充放電元件及順向偏壓元件，該自動檢測啟動單元的二端分別連接于該比較 器的一輸入端及一輸出端，于該比較器呈過載狀態時，該比較器的輸出端輸出高電平于該自動檢測啟動單元，使該自動檢測啟動單元充電，并發送電壓于該比較器， 令該比較器由過載狀態回復正常工作狀態，待該比較器回復正常狀態后，該自動檢 測單元的充放電元件放電，使該順向偏壓元件截止。
5. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該負載電壓取樣單元的該分壓取樣部分所取得的該負載取樣電壓的電壓值可調整。
6. 如權利要求5所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該分壓取樣部分是由一電阻及一可變電阻所組成。
7. 如權利要求2所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該負載電壓取樣單元的該分壓取樣部分所取得的該負載取樣電壓的電壓值可調整。
8. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該運算單元具有二個串聯的電阻，并自該二電阻間的接點形成該基準比較電壓。
9. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該運算單元另包含有一二極管，連接于該比較器的輸入端與輸出端之間，并提供一反饋的作用，于過載狀態時，使該繼電元件保持截斷的狀態。
10. 如權利要求2所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該運算單元另包含有一二極管，連接于該比較器的輸入端與輸出端之間，并提供一反饋的作用，于過載狀態時，使該繼電元件保持截斷的狀態。
11. 如權利要求2所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該調光控制單元具有一可變阻抗元件、 一雙向觸發元件及一交流閘流元件；另包含有 一指示燈，其二端連接于該交流閘流元件的二端。
12. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于該運算單元另包含有一二極管，連接于該比較器的一輸入端，提供溫度補償的作用。
13. 如權利要求1所述的過載保護的電路裝置，其特征在于其額定功率系不超過190瓦。
全文摘要
本發明涉及一種過載保護的電路裝置，其包含一運算單元、一整流穩壓單元、一負載電壓取樣單元、一繼電元件及一自動檢測啟動單元。該運算單元具有一比較器及一基準比較電壓；該負載電壓取樣單元具有一分壓取樣部分，可自電路中取得一負載取樣電壓并輸出至該比較器，使該比較器得以比對其及該基準比較電壓的大小，從而比較負載功率是否超過額定值；當負載取樣電壓小于基準比較電壓時，比較器處于正常狀態，該繼電元件保持接通電路；當負載取樣電壓大于基準比較電壓時，該比較器呈過載狀態，截斷該繼電元件。當過載狀態未排除時，該自動檢測啟動單元將周期性的驅使該運算單元回復正常工作狀態；該負載燈泡將規率閃爍。
文檔編號H05B37/02GK101175351SQ20061013760
公開日2008年5月7日 申請日期2006年11月1日 優先權日2006年11月1日
發明者洪當岳 申請人:晉煜企業股份有限公司