CN201976295U - 灯具及其电源控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种灯具，包含：一发光单元、一电压控制单元及一电流控制单元。该发光单元供耦接一直流电力；该电压控制单元具有一电力输入接口、一电力输出接口及一电压设定元件，该电力输入接口连接该发光单元，该电压设定元件具有一导通门槛电位，且该电压设定元件控制该电力输出接口的电压小于或等于该导通门槛电位；该电流控制单元具有一定电压控制元件及一电流调控元件，该定电压控制元件连接该电压控制单元的电力输出接口并产生具有固定值的直流电压，该电流调控元件串接于该定电压控制元件及一接地点之间，以维持通过该电流调控元件的电流具有一恒定电流值。另，该电压控制单元及电流控制单元是构成该灯具的电源控制电路。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种灯具及其电源控制电路，特别是一种适用于各种供电电压值的灯具及其电源控制电路。
背景技术
请参照图1所示，其绘示一种现有灯具的电路图。该现有灯具包含一电力接收单元91、一发光单元92、一电流控制单元93及一滤波单元94，其中该电力接收单元91、发光单元92及电流控制单元93依序由一电力源8串接至一接地点。详言之，该电力接收单元91为一交流/直流电力转换器，以将该电力源8所提供的交流电力作交/直流电力转换并送至该发光单元92；该发光单元92由数个串接的发光二极管所构成；该电流控制单元93是供控制流过该发光单元92的电流，以维持各该发光二极管的正常运作，且该电流控制单元93为一稳流IC；该滤波单元94的一端连接于该电力接收单元91及发光单元92之间的串接点，且该滤波单元94的另一端连接于该接地点。
当该电力源8供应该交流电力而驱动该现有灯具时，该电力接收单元91将该交流电力转换为一直流电力后传送至该发光单元92，并由该电流控制单元93控制并稳定该直流电力的电流值，以维持通过该发光单元92的直流电力为恒定。此外，该滤波单元94可将该直流电力之中的突波滤除，以避免高压突波通过该发光单元92而破坏该发光二极管。借此，可维持输入该发光单元92的操作电流具有稳定的电压值。
然而，上述现有灯具仍存在有如后所述的缺点：由于该灯具是借助该电流控制单元93维持通过该发光单元92的操作电流的电压值，因此该现有灯具无法结合于超过该电流控制单元93的耐压的电力源8进行运作；然而，若欲提高该电流控制单元93的耐压，即必需以具有高耐压特性的稳流IC做为该电流控制单元93，此举将大幅提高该现有灯具的制造成本。基于上述原因，有必要进一步改良上述现有的灯具，以期能够仅以低单价的低耐压元件即令一灯具达成具有大耐压范围的功效。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种灯具及其电源控制电路，其是适用于各种不同供电电压值，并仍维持通过一发光单元的电流呈恒定，以便提高该灯具的适用电压裕度并维持该灯具的运作效能，为其主要创作目的。
本实用新型还提供一种灯具及其电源控制电路，其是以一电压控制单元控制输入一电流控制单元的电压，以便以低单价的低耐压元件构成该电流控制单元，进而可降低制造成本，为其另一创作目的。
为达上述目的，本实用新型的一种灯具，包含：一发光单元、一电压控制单元及一电流控制单元。该发光单元系供耦接一直流电力；该电压控制单元具有一电力输入接口、一电力输出接口及一电压设定元件，该电力输入接口连接该发光单元，该电压设定元件具有一导通门槛电位，且该电压设定元件控制该电力输出接口的电压小于或等于该导通门槛电位；该电流控制单元具有一定电压控制元件及一电流调控元件，该定电压控制元件连接该电压控制单元的电力输出接口并产生具有固定值的直流电压，该电流调控元件串接于该定电压控制元件及一接地点之间，以维持通过该电流调控元件的电流具有一恒定电流值。
本实用新型的一种灯具的电源控制电路，包含：一电压控制单元及一电流控制单元。该电压控制单元具有一电力输入接口、一电力输出接口及一电压设定元件，该电力输入接口系供耦接一直流电力，该电压设定元件具有一导通门槛电位，且该电压设定元件控制该电力输出接口的电压小于或等于该导通门槛电位；该电流控制单元具有一定电压控制元件及一电流调控元件，该定电压控制元件连接该电压控制单元的电力输出接口并产生具有固定值的直流电压，该电流调控元件串接于该定电压控制元件及一接地点之间，以维持通过该电流调控元件的电流具有一恒定电流值。
其中：
该电压控制单元更包含一个导通开关及一个驱动元件，该导通开关具有一个输入端、一个输出端及一个控制端，该输入端连接该电力输入接口，该输出端连接该电力输出接口，该控制端连接至该电压设定元件，该驱动元件耦接于该输入端及控制端之间，或耦接于该发光单元的一个阳极及该控制端之间。
该导通开关为一个NMOS场效晶体管，且该输入端、输出端及控制端依序为该NMOS场效晶体管的汲极、源极及闸极。
该驱动元件为一个电阻器。
该电压设定元件串接于该控制端及该接地点之间。
该电压设定元件为一个齐纳二极管。
该定电压控制元件为一个双极结型晶体管，且该双极结型晶体管的基极连接该电力输出接口及电流调控元件。
该定电压控制元件为一个稳压IC。
该电流调控元件为一个电阻器。
另包含一个滤波单元，且该发光单元具有一个阳极及一个阴极，该阳极耦接该直流电力，该阴极连接该电压控制单元的电力输入接口，该滤波单元连接于该发光单元的阳极及该接地点之间。
另包含一个滤波单元，该滤波单元是与该发光单元并联连接。
另包含一个电力接收单元，该电力接收单元具有交流侧及直流侧，该交流侧是供连接至一个交流电力源，而该直流侧连接至该发光单元，该电力接收单元将该交流侧所接收的交流电力整流产生该直流电力，并由该直流侧输出。
本实用新型的有益技术效果在于，本实用新型的灯具可借助设置串联连接该发光单的电源控制电路(即该电压控制单元及电流控制单元)，同时达到控制输入该灯具的直流电力的电流及增加适用电压裕度的目的，使本实用新型的灯具仅以低单价的低耐压电子元件即可达成具有大耐压范围的需求。
因此，本实用新型的灯具是适用于各种不同供电电压值，并仍维持通过该发光单元的电流呈恒定，具有提高该灯具的适用电压裕度并维持该灯具的运作效能等功效。
附图说明
图1：现有的灯具的电路图。
图2：本实用新型第一实施例的灯具及其电源控制电路的系统架构图。
图3：本实用新型第一实施例的灯具及其电源控制电路的电路图。
图4：本实用新型第一实施例的灯具及其电源控制电路的另一种实施方式的电路图。
图5：本实用新型第二实施例的灯具及其电源控制电路的系统架构图。
【主要元件符号说明】
(本实用新型)
1电力接收单元 11交流侧
12直流侧
2发光单元 21阳极
22阴极
3电压控制单元 31电力输入接口
32电力输出接口 33导通开关
331输入端 332输出端
333控制端 34驱动元件
35电压设定元件
4电流控制单元 41定电压控制元件
42电流调控元件
5滤波单元
(现有技术)
8电力源
91电力接收单元 92发光单元
93电流控制单元 94滤波单元
具体实施方式
为让本实用新型上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本实用新型的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图2所示，其为本实用新型第一实施例的灯具的系统架构图，该灯具包含一电力接收单元1、一发光单元2、一电压控制单元3、一电流控制单元4及一滤波单元5，其中该电力接收单元1、发光单元2、电压控制单元3及电流控制单元4是依序串联连接，而该滤波单元5是并联连接于该发光单元2、电压控制单元3及电流控制单元4所构成的串联电路两端，其中该电压控制单元3及电流控制单元4是共同构成该灯具的电源控制电路。换言之，该电力接收单元1及发光单元2是串接于该电源控制电路。
请参照图3所示，其为本实用新型第一实施例的灯具的电路图。该电力接收单元1具有一交流侧11及一直流侧12，该交流侧11连接一电力源8，且该电力源8可为一交流电力源，而该直流侧12连接至该发光单元2及滤波单元5，其中该电力接收单元1可为一交流/直流电力转换器，且较佳为一全桥式整流器，以便将该交流侧11所接收的交流电力整流产生一直流电力由该直流侧12输出。该发光单元2具有一阳极21及一阴极22分别连接该直流侧12及该电压控制单元3，且该发光单元2较佳包含至少一发光二极管连接设置于该阳极21及阴极22之间。其中，当该电力源8为一直流电力源时，也可省略设置该电力接收单元1，而以该发光单元2的阳极21耦接该电力源8，以直接接收该电力源8所供应的直流电力。
请再参照图3所示，本实用新型的灯具的电源控制电路的电压控制单元3包含一电力输入接口31、一电力输出接口32、一导通开关33、一驱动元件34及一电压设定元件35。该电力输入接口31连接该发光单元2的阴极22；该电力输出接口32连接该电流控制单元4；该导通开关33具有一输入端331、一输出端332及一控制端333，该输入端331连接该电力输入接口31，该输出端332连接该电力输出接口32，而该控制端333连接至该电压设定元件35，其中该导通开关33较佳为一N型金属-氧化物-半导体场效晶体管(MOSFET)，且该输入端331、输出端332及控制端333则依序为该NMOS场效晶体管的汲极(drain)、源极(source)及闸极(gate)；该驱动元件34耦接于该输入端331及控制端333之间，或耦接于该发光单元2的阳极21及该控制端333之间，以便该导通开关33能够于直流电力输入该电压控制单元3时正常运作，且若该导通开关33为NMOS场效晶体管，则该驱动元件34可为一电阻器，以使该NMOS场效晶体管运作于有源区(active region)；该电压设定元件35具有一导通门槛电位且串接于该控制端333及一接地点之间，该电压设定元件35仅在该控制端333与该接地点的电位差高于或等于该导通门槛电位时呈一导通状态，并维持该控制端333的电位为该导通门槛电位，否则即呈一截止状态。其中，该电压设定元件35较佳为一齐纳二极管(Zenerdiode)。
如图3所示，该电源控制电路的电流控制单元4可为用以控制其本身的导通电流的电子回路架构；然而，该电流控制单元4也可由如图4所示的稳压IC所构成，以下即详述该电流控制单元4的实施架构。请参照图3及4，该电流控制单元4包含一定电压控制元件41及一电流调控元件42。该定电压控制元件41连接该电压控制单元3的电力输出接口32，并以该电压控制单元3所输出的直流电力产生具有固定值的直流电压；该电流调控元件42具有一电阻值且串接于该定电压控制元件41及一接地点之间，以接收该定电压控制元件41所产生的直流电压，并借助该电阻值维持通过该电流调控元件42的电流具有一恒定电流值，其中该电流调控元件42较佳为一电阻器，且调整其电阻值即可改变该恒定电流值的大小。详言之，如图3所示，当该电流控制单元4由一电子回路构成，该定电压控制元件41可为一晶体管，且较佳为一npn型双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)，其中该BJT晶体管的基极(base)即连接该电力输出接口32及电流调控元件42，且该电流调控元件42的电阻值为该BJT晶体管的基极-射极电压差；此外，如图4所示，当该定电压控制元件41由一稳压IC构成，则可由该稳压IC将该电压控制单元3的直流电压转换为更为稳定的直流电力之后，再送至该电流调控元件42。其中，当该定电压控制元件41由一电子回路构成时，可维持较低的制造成本；而若该定电压控制元件41是由一稳压IC构成，则可提供较佳的电流稳定度。
请再参照图3所示，该滤波单元5是连接于该发光单元2的阳极21及该接地点之间，以便滤除该电力接收单元1的直流电力中的突波。其中，该滤波单元5可为一功因电容。
当本实用新型第一实施例的灯具运作时，该发光单元2接收该电力接收单元1所产生且经过该滤波单元5进行滤波的直流电力。此外，不仅可利用该电压设定元件35的导通门槛电位维持施加于该电流控制单元4的电压低于该导通门槛电位，且由于该发光单元2、电压控制单元3及电流控制单元4为串联连接，故当流通该电流控制单元4的电流调控元件42的电流具有恒定电流值时，流过该发光单元2的电流也具有恒定电流值。因此，本实用新型的灯具不仅可维持输入该发光单元2的电力具有稳定的电流，且当施加具有较高电压值的直流电力时，仍可维持该电流控制单元4的跨压等于或低于该电压设定元件35的导通门槛电位。借此，本实用新型第一实施例的灯具可便于以各种不同电压值的直流或交流电力进行驱动，且也只需选用具有一般耐压特性或低耐压特性的电子元件做为该电流控制单元4的定电压控制元件41，而不需特别使用具有高耐压特性的电子元件(例如高耐压的稳压IC)，故可在提高适用电压裕度的同时维持较低的制造成本。
请参照图5所示，其是绘示第二实施例的灯具的系统架构图，其中本实施例与前述的第一实施例的差异主要在于：该滤波单元5未连接该接地点，该滤波单元5是与该发光单元2两端并联。借此，该滤波单元5不仅可确保该发光单元2不会受到突波影响，且更可进一步提高本实用新型的灯具的功率因数(power factor)，使本实用新型的灯具获得高达75％至90％的功率因数。
综上所述，本实用新型的灯具可借助设置串联连接该发光单元2的电源控制电路(即该电压控制单元3及电流控制单元4)，同时达到控制输入该灯具的直流电力的电流及增加适用电压裕度的目的，使本实用新型的灯具仅以低单价的低耐压电子元件即可达成具有大耐压范围的需求。
因此，本实用新型的灯具是适用于各种不同供电电压值，并仍维持通过该发光单元2的电流呈恒定，具有提高该灯具的适用电压裕度并维持该灯具的运作效能等功效。
另，本实用新型的灯具是以该电压控制单元3控制输入该电流控制单元4的电压，以便以低单价的低耐压元件构成该电流控制单元4，进而具有降低制造成本的功效。
Claims (21)
1.一种灯具，其特征在于，包含：
一个供耦接直流电力的发光单元；
一个电压控制单元，具有一个电力输入接口、一个电力输出接口及一个电压设定元件，该电力输入接口连接该发光单元，该电压设定元件设有导通门槛电位，且该电压设定元件控制该电力输出接口的电压小于或等于该导通门槛电位；及
一个电流控制单元，具有一个定电压控制元件及一个电流调控元件，该定电压控制元件连接该电压控制单元的电力输出接口并产生具有固定值的直流电压，该电流调控元件串接于该定电压控制元件及一个接地点之间，以维持通过该电流调控元件的电流具有恒定电流值。
2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，该电压控制单元更包含一个导通开关及一个驱动元件，该导通开关具有一个输入端、一个输出端及一个控制端，该输入端连接该电力输入接口，该输出端连接该电力输出接口，该控制端连接至该电压设定元件，该驱动元件耦接于该输入端及控制端之间，或耦接于该发光单元的一个阳极及该控制端之间。
3.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，该导通开关为一个NMOS场效晶体管，且该输入端、输出端及控制端依序为该NMOS场效晶体管的汲极、源极及闸极。
4.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，该驱动元件为一个电阻器。
5.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，该电压设定元件串接于该控制端及该接地点之间。
6.根据权利要求1或5所述的灯具，其特征在于，该电压设定元件为一个齐纳二极管。
7.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，该定电压控制元件为一个双极结型晶体管，且该双极结型晶体管的基极连接该电力输出接口及电流调控元件。
8.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，该定电压控制元件为一个稳压IC。
9.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，该电流调控元件为一个电阻器。
10.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，另包含一个滤波单元，且该发光单元具有一个阳极及一个阴极，该阳极耦接该直流电力，该阴极连接该电压控制单元的电力输入接口，该滤波单元连接于该发光单元的阳极及该接地点之间。
11.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，另包含一个滤波单元，该滤波单元是与该发光单元并联连接。
12.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，另包含一个电力接收单元，该电力接收单元具有交流侧及直流侧，该交流侧是供连接至一个交流电力源，而该直流侧连接至该发光单元，该电力接收单元将该交流侧所接收的交流电力整流产生该直流电力，并由该直流侧输出。
13.一种灯具的电源控制电路，其特征在于，包含：
一个电压控制单元，具有一个电力输入接口、一个电力输出接口及一个电压设定元件，该电力输入接口系供耦接直流电力，该电压设定元件设有导通门槛电位，且该电压设定元件控制该电力输出接口的电压小于或等于该导通门槛电位；及
一个电流控制单元，具有一个定电压控制元件及一个电流调控元件，该定电压控制元件连接该电压控制单元的电力输出接口并产生具有固定值的直流电压，该电流调控元件串接于该定电压控制元件及一个接地点之间，以维持通过该电流调控元件的电流具有恒定电流值。
14.根据权利要求13所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该电压控制单元更包含一个导通开关及一个驱动元件，该导通开关具有一个输入端、一个输出端及一个控制端，该输入端连接该电力输入接口，该输出端连接该电力输出接口，该控制端连接至该电压设定元件，该驱动元件耦接于该输入端及控制端之间，或耦接于一个直流电压源及该控制端之间。
15.根据权利要求14所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该导通开关为一个NMOS场效晶体管，且该输入端、输出端及控制端依序为该NMOS场效晶体管的汲极、源极及闸极。
16.根据权利要求14所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该驱动元件为一个电阻器。
17.根据权利要求14所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该电压设定元件串接于该控制端及该接地点之间。
18.根据权利要求13或17所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该电压设定元件为一个齐纳二极管。
19.根据权利要求13所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该定电压控制元件为一个双极结型晶体管，且该双极结型晶体管的基极连接该电力输出接口及电流调控元件。
20.根据权利要求13所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该定电压控制元件为一个稳压IC。
21.根据权利要求13所述的灯具的电源控制电路，其特征在于，该电流调控元件为一个电阻器。
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