采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈的制作方法
【專利摘要】一種采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有一轉(zhuǎn)換模塊及一控制模塊，該轉(zhuǎn)換模塊將一輸入電壓轉(zhuǎn)換形成一工作電壓，供驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光二極管而形成一驅(qū)動(dòng)電流，且該控制模塊監(jiān)測(cè)該工作電壓及該驅(qū)動(dòng)電流后調(diào)整該轉(zhuǎn)換模塊的運(yùn)行周期而改變?cè)摴ぷ麟妷旱妮敵鰤褐?，以線性調(diào)整該驅(qū)動(dòng)電流于定電流狀態(tài)。該轉(zhuǎn)換模塊僅執(zhí)行一次性的能源轉(zhuǎn)換即可提供所述發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電能，以取代現(xiàn)行吸頂燈中利用隔離式電源轉(zhuǎn)換器及降壓器進(jìn)行二階段能源轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)方式，達(dá)到電路成本而高工作效率的功效。
【專利說(shuō)明】采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于照明設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于一種采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，以通過(guò)非隔離式電源轉(zhuǎn)換器搭配線性定電流輸出控制器作為電路架構(gòu)的方式改善整體燈具的工作效率，有助于能源的節(jié)省而符合環(huán)保訴求。
【背景技術(shù)】
[0002]為打造舒適明亮且不失時(shí)尚品味的閱讀空間或工作空間，不少人于室內(nèi)天花板上裝設(shè)饒富設(shè)計(jì)感的吸頂燈。如圖1所示，該吸頂燈I 一般可由一燈盤10、一散熱片11、一燈板12、一反射蓋13及一燈罩14所構(gòu)成，該燈盤10內(nèi)供依序迭置該散熱片11及該燈板12，且該燈板12設(shè)有如圖2?4所示的一驅(qū)動(dòng)電路(圖未示)及其周緣設(shè)有多個(gè)發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED) 120,該驅(qū)動(dòng)電路采用切換式電源轉(zhuǎn)換器(Switching PowerConverter)作為主電路架構(gòu)，又該切換式電源轉(zhuǎn)換器一般常見有返馳式(Fly-back)、順向式(Forward)、推挽式(Push-pull)、半橋式(Half-bridge)及全橋式(Ful Ι-bridge)等電路型態(tài)。該燈板12中央處罩覆該反射蓋13后封閉于該燈罩14內(nèi)，以藉該反射蓋13加強(qiáng)發(fā)散所述LED所發(fā)射的光源而提升該吸頂燈I的照明范圍。其中，如圖2所示的該驅(qū)動(dòng)電路采用返馳式轉(zhuǎn)換器121作為主電源架構(gòu)，以利用脈波寬度調(diào)變(Pulse Width Modulation, PffM)的控制方式調(diào)節(jié)輸出予所述LED120的一工作電流(1)的電能大小，使允許該吸頂燈I工作于定電流及定功率的運(yùn)行方式中而提供使用者穩(wěn)定的照明品質(zhì)。但，此種傳統(tǒng)的返馳式轉(zhuǎn)換器121具有輸出的該工作電流具有較大漣波、負(fù)載調(diào)整精準(zhǔn)度低、及PWM調(diào)光所產(chǎn)生的頻閃與電磁干擾(ElectroMagnetic Interference, EMI)等缺點(diǎn)，故需于電路中加設(shè)EMI濾波器，以避免污染市電電源而影響其余電子產(chǎn)品的使用品質(zhì)，如此，即造成該燈板12的制造成本昂貴。
[0003]另外，該驅(qū)動(dòng)電路亦可如圖3所示,采用具功率因數(shù)(Power Factor, PF)校正的一單級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器122作為主電源架構(gòu)后，于輸出端搭配設(shè)置一降壓器(Buck) 123。該單級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器122的變壓器1220具有一一次側(cè)線圈(NP)、一二次側(cè)線圈(NS)及一輔助線圈(NA)，該一次側(cè)線圈電性連接一橋式整流器1221，且該一次側(cè)線圈及該輔助線圈電性連接一功率因數(shù)控制芯片(PF Control IC, FPC IC) 1222。該二次側(cè)線圈通過(guò)一輸出電感1230電性連接所述LED120，且該二次側(cè)線圈及該輸出電感1230電性連接一直流轉(zhuǎn)直流控制芯片(DC/DC 101223，又該輸出電感1230通過(guò)一光耦合器1224電性連接該FPC IC1222。該單級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器122利用該變壓器1220轉(zhuǎn)換該橋式整流器1221整流輸出的輸入電壓后，經(jīng)該輸出電感1230降壓形成所述LED120所需的一工作電壓。同時(shí)，該單級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器122利用該光耦合器1224、該DC/DC IC1223及該FPC IC1222監(jiān)測(cè)該工作電壓的輸出壓值，以控制該一次側(cè)線圈的運(yùn)行周期而影響該二次側(cè)線圈輸出的壓值大小，實(shí)現(xiàn)確保穩(wěn)定輸出該工作電壓的效果。由于此種驅(qū)動(dòng)電路的主電路架構(gòu)是整合有功率因數(shù)校正功能及DC/DC控制功能而無(wú)需額外設(shè)置其余控制元件，使具有較低成本的特點(diǎn)，但輸入電壓通過(guò)該變壓器1220進(jìn)行第一階次之能量轉(zhuǎn)換后，尚需經(jīng)該輸出電感1230進(jìn)行第二階次之轉(zhuǎn)換動(dòng)作方能輸出需求的該工作電壓，故有能源轉(zhuǎn)換效率較差及于輸出較低壓值的該工作電壓時(shí)會(huì)有較高漣波現(xiàn)象的使用疑慮。
[0004]或者，該驅(qū)動(dòng)電路采用如圖4所示由具功率因數(shù)控制的一雙級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器124與一降壓器125所構(gòu)成，其自一變壓器1240的一次側(cè)線圈及二次側(cè)線圈間區(qū)分成前后兩級(jí)，且前級(jí)設(shè)有一輸入電感1241及一 FPC IC1242，該FPC IC1242供檢測(cè)前級(jí)的輸入電流及輸出電壓后導(dǎo)通或截止一第一開關(guān)1243，以調(diào)節(jié)該輸入電感1241的導(dǎo)通周期而改變?cè)撘淮蝹?cè)線圈所產(chǎn)生的電流大小，進(jìn)而影響該二次側(cè)線圈輸出的電流大小。并且，其后級(jí)設(shè)有一DC/DC IC1244，供檢測(cè)該二次側(cè)線圈輸出電流大小而改變?cè)摰诙_關(guān)1245的狀態(tài)，以調(diào)節(jié)一輸出電感1250的導(dǎo)通周期而消除輸出的該工作電壓的漣波振幅。如此，該驅(qū)動(dòng)電路可提供無(wú)漣波而穩(wěn)定度極佳的該工作電壓，切實(shí)有利于提升該吸頂燈I的照明品質(zhì)，但因輸入電壓亦需通過(guò)該輸入電感1241升壓后，經(jīng)該變壓器1240轉(zhuǎn)換再由該輸出電感1250降壓輸出，亦即，輸入電壓需經(jīng)三階次轉(zhuǎn)換方能獲得需求的該工作電壓，故其虛功耗高而轉(zhuǎn)換效率差，且其電路架構(gòu)極復(fù)雜而成本高昂，著實(shí)不利于產(chǎn)業(yè)拓展應(yīng)用。
[0005]因此，如何改良該驅(qū)動(dòng)電路的電路架構(gòu)，以提供所述LED120穩(wěn)定性佳的工作電壓的同時(shí)，提升驅(qū)動(dòng)電路的電源轉(zhuǎn)換效率，且降低電路復(fù)雜度及成本而提升經(jīng)濟(jì)效益，即為本實(shí)用新型所探究的課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，以利用非隔離式電源轉(zhuǎn)換電路型態(tài)的簡(jiǎn)單電路作為該驅(qū)動(dòng)電路主架構(gòu)而降低組件成本，提升整體燈具的經(jīng)濟(jì)效益并有助于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
[0007]該吸頂燈于一燈板上設(shè)有多個(gè)發(fā)光二極管及一驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路供驅(qū)動(dòng)并線性調(diào)整所述發(fā)光二極管的照明亮度而主要由一整流模塊、一轉(zhuǎn)換模塊及一控制模塊所構(gòu)成，該轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)該整流模塊電性連接外部的一電源而接收一輸入電壓，該控制模塊電性連接該轉(zhuǎn)換模塊及所述發(fā)光二極管，且其設(shè)有一控制芯片、一感測(cè)電阻、一比對(duì)電阻及一調(diào)節(jié)器，該感測(cè)電阻、該比對(duì)電阻及該調(diào)節(jié)器分別電性連接所述發(fā)光二極管，其特征在于:該轉(zhuǎn)換模塊主要由一能量轉(zhuǎn)換元件、一轉(zhuǎn)換開關(guān)及一檢測(cè)電阻所構(gòu)成，該能量轉(zhuǎn)換元件電性連接該整流模塊并通過(guò)該轉(zhuǎn)換開關(guān)電性連接所述發(fā)光二極管及通過(guò)該檢測(cè)電阻電性連接該控制模塊，且該能量轉(zhuǎn)換元件于該轉(zhuǎn)換開關(guān)截止時(shí)接收該輸入電壓而調(diào)整形成一工作電壓，使所述發(fā)光二極管承接該工作電壓而形成一驅(qū)動(dòng)電流；該控制芯片分別檢驗(yàn)該工作電壓于該檢測(cè)電阻兩端所形成的壓降，及該驅(qū)動(dòng)電流于該比對(duì)電阻兩端所形成的壓降，使于該檢測(cè)電阻兩端壓降小于一設(shè)定值時(shí)輸出一設(shè)定信號(hào)，及于該比對(duì)電阻兩端壓降大于一比對(duì)值時(shí)輸出一初始化信號(hào)予該轉(zhuǎn)換開關(guān)，以截止或?qū)ㄔ撧D(zhuǎn)換開關(guān)而調(diào)整該工作電壓的總輸出電能。
[0008]其中，該控制芯片檢驗(yàn)該工作電壓于該感測(cè)電阻兩端所形成的壓降，且于該感測(cè)電阻兩端壓降大于一基準(zhǔn)值時(shí)輸出一調(diào)節(jié)信號(hào)予該調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)該工作電壓的輸出頻率而維持該驅(qū)動(dòng)電流于恒定狀態(tài)。該控制模塊設(shè)有一亮度控制器，供以接收外部的一調(diào)光信號(hào)而調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)，以改變?cè)摴ぷ麟妷旱妮敵鰤褐刀绊懺擈?qū)動(dòng)電流的大小，實(shí)現(xiàn)線性調(diào)光的效果。并且，該能量轉(zhuǎn)換元件為單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(Single EndedPrimary Inductance Converter, SEPIC)或升壓式電感轉(zhuǎn)換器(Boost)。
[0009]由于該驅(qū)動(dòng)電路將升壓的該工作電壓直接輸出予所述發(fā)光二極管而未經(jīng)降壓處理，故為避免使用者拆解該吸頂燈時(shí)不慎碰觸帶高壓的該燈板而導(dǎo)致觸電意外，該吸頂燈系通過(guò)加設(shè)一絕緣保護(hù)蓋的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方式改善此問(wèn)題。亦即，該吸頂燈設(shè)有一燈罩、一散熱片、該燈板、該絕緣保護(hù)蓋及一底盤，該底盤內(nèi)部供依序迭置的該散熱片及該燈板，且該燈板罩覆于該絕緣保護(hù)蓋下后封閉于該燈罩內(nèi)。
[0010]綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)逆向思維的方式將已知的非隔離式電源轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用于該吸頂燈中，使電源通過(guò)一次性的轉(zhuǎn)換后即直接提供予所述發(fā)光二極管，以避免如圖3、4的驅(qū)動(dòng)電路使輸入電壓于二次或二次以上的轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生損耗而降低電源轉(zhuǎn)換效率，如下表一所示。經(jīng)實(shí)際量測(cè)后，圖3及圖4的驅(qū)動(dòng)電路兩者的整體燈具工作效率皆為79.12%，而本實(shí)用新型的整體燈具工作效率達(dá)86%，證明本實(shí)用新型采用直接轉(zhuǎn)換該輸入電壓后不經(jīng)降壓處理即輸出的電路架構(gòu)切實(shí)有效降低虛功率的耗損。另一方面，該雙級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器124的電路架構(gòu)復(fù)雜于該單級(jí)返馳式轉(zhuǎn)換器122，使圖4所示驅(qū)動(dòng)電路的電路成本高于圖3的驅(qū)動(dòng)電路，又于所述降壓器123、125皆需額外加設(shè)一控制卡時(shí)，本實(shí)用新型的電路架構(gòu)即明顯簡(jiǎn)單且成本大幅低于圖3、4的驅(qū)動(dòng)電路。如此，本實(shí)用新型雖利用現(xiàn)有電路架構(gòu)作為該驅(qū)動(dòng)電路，但基于上述最低成本及最高效率的特性，本實(shí)用新型切實(shí)可提升該吸頂燈的經(jīng)濟(jì)價(jià)值而利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
[0011]表一
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，該吸頂燈于一燈板上設(shè)有多個(gè)發(fā)光二極管及一驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路供驅(qū)動(dòng)并線性調(diào)整所述發(fā)光二極管的照明亮度而包括一整流模塊、一轉(zhuǎn)換模塊及一控制模塊，該轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)該整流模塊電性連接外部的一電源而接收一輸入電壓，該控制模塊電性連接該轉(zhuǎn)換模塊及所述發(fā)光二極管，且其設(shè)有一控制芯片、一感測(cè)電阻、一比對(duì)電阻及一調(diào)節(jié)器，該感測(cè)電阻、該比對(duì)電阻及該調(diào)節(jié)器分別電性連接所述發(fā)光二極管，其特征在于: 該轉(zhuǎn)換模塊包括一能量轉(zhuǎn)換元件、一轉(zhuǎn)換開關(guān)及一檢測(cè)電阻，該能量轉(zhuǎn)換元件電性連接該整流模塊并通過(guò)該轉(zhuǎn)換開關(guān)電性連接所述發(fā)光二極管及通過(guò)該檢測(cè)電阻電性連接該控制模塊，且該能量轉(zhuǎn)換元件于該轉(zhuǎn)換開關(guān)截止時(shí)接收該輸入電壓而調(diào)整形成一工作電壓，使所述發(fā)光二極管承接該工作電壓而形成一驅(qū)動(dòng)電流；該控制芯片分別檢驗(yàn)該工作電壓于該檢測(cè)電阻兩端所形成的壓降，及該驅(qū)動(dòng)電流于該比對(duì)電阻兩端所形成的壓降，使于該檢測(cè)電阻兩端壓降小于一設(shè)定值時(shí)輸出一設(shè)定信號(hào)，及于該比對(duì)電阻兩端壓降大于一比對(duì)值時(shí)輸出一初始化信號(hào)予該轉(zhuǎn)換開關(guān)，以截止或?qū)ㄔ撧D(zhuǎn)換開關(guān)而調(diào)整該工作電壓的總輸出電能。
2.如權(quán)利要求1所述的采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，其特征在于，該控制芯片檢驗(yàn)該工作電壓于該感測(cè)電阻兩端所形成的壓降，且于該感測(cè)電阻兩端壓降大于一基準(zhǔn)值時(shí)輸出一調(diào)節(jié)信號(hào)予該調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)該工作電壓的輸出頻率而維持該驅(qū)動(dòng)電流于恒定狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，其特征在于，該控制模塊設(shè)有一亮度控制器，供以接收外部的一調(diào)光信號(hào)而調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)，以改變?cè)摴ぷ麟妷旱妮敵鰤褐刀绊懺擈?qū)動(dòng)電流的大小，實(shí)現(xiàn)線性調(diào)光的效果。
4.如權(quán)利要求3所述的采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，其特征在于，該能量轉(zhuǎn)換元件為單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器或升壓式電感轉(zhuǎn)換器。
5.如權(quán)利要求4所述的采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電路的吸頂燈，其特征在于，該吸頂燈設(shè)有一燈罩、一絕緣保護(hù)蓋、一散熱片及一底盤，該底盤內(nèi)部供依序迭置的該散熱片及該燈板，且該燈板罩覆于該絕緣保護(hù)蓋下后封閉于該燈罩內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203387732SQ201320413063
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】吳志賢, 張暐, 莊凱程, 邱紹偉 申請(qǐng)人:東貝光電科技股份有限公司