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TWI640221B - 微型調光模組 - Google Patents

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TWI640221B
TWI640221B TW105126903A TW105126903A TWI640221B TW I640221 B TWI640221 B TW I640221B TW 105126903 A TW105126903 A TW 105126903A TW 105126903 A TW105126903 A TW 105126903A TW I640221 B TWI640221 B TW I640221B
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張暐
莊凱程
陳思謙
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東貝光電科技股份有限公司
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Abstract

一種微型調光模組，係供驅動至少一LED並支援一TRIAC調光器而線性調整該LED照明亮度，其包含一燈板、一整流器及一控制器。該燈板為直徑小於等於3公分或邊長小於等於3公分之電路板，且該整流器無內置一RC電路，亦即，該TRIAC調光器無須透過該RC電路提供一維持電流即可保持穩定的工作狀態，以使應用燈具得達到極小化的體積而實現高適應性與應用性。

Description

微型調光模組
本發明係屬於電光源電路裝置之技術領域，特別是關於一種支援雙向三極閘流體(Tri-Electrode AC Switch,TRIAC)調光之微型調光模組，以供線性調整發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)的照明亮度。
目前，為配合舞台、電影院或會議室等場合對於照明光線的變化需求，或為符合節能省電的環保訴求，各式照明設備多應用有調光控制電路，以實現自動化地或多層次地調整照明光線分佈量之功效。舉例而言，一般LED燈具多採用定電流電路的設計架構，並利用諸如SCR(Silicon Controlled Rectifier，矽控整流器)或TRIAC等相位控制元件改變輸入電源的電壓相位，以透過切換輸入訊號導通角度的方式改變輸出電流大小，藉此調整流入LED的驅動電流多寡而實現調光效果。然而，此種調光設置雖具有控制簡單與安裝簡便的優點，但其輸入的電源電壓波形將處於失真狀態而造成PF低落及電壓諧波增加等問題。並且，依LED之電流/電壓(I/V)特性曲線可知，LED並非線性元件，亦即，電壓對電流之比值並非成正比，因此，前述調光方法將因驅動電壓與驅動電流之改變量不一致，而使調光效果不精確並造成虛功耗。再者，受TRIAC的元件特性影響，若流入控制電路的工作電壓過低而使流經TRIAC的電流不足其所需的工作電流時，TRIAC將出現反覆切換工作狀態的現象，造成驅動電流不連續而使LED閃爍，嚴重影響照明品質。反之，當流入控制電路的工作電壓過高時，則會使脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號之高低準位電壓變化過快而形成雜訊干擾，造成發光二極體工作異常，降低實用性。
為解決上述問題，習知具一TRIAC調光器10之LED燈具1可如圖1所示，一般設有一整流器11與一控制器12，且於該TRIAC調光器10與該整流器11間設置有一維持器13，該維持器13至少由一電容(C)130串接一電阻(R)131所構成。當該TRIAC調光器10接收外部之一交流電壓而調整該交流電壓的相位導通角時，該整流器11整流該交流電壓並驅使該控制器12改變輸出予至少一LED 2之驅動電流(ILED)大小而實現調光效果，且於此同時，該維持器13藉該電容130充放電與該電阻131耗能而形成一維持電流(Ihold)，以供給該TRIAC調光器10而確保其作動正常、避免該LED燈具1出現頻閃等問題發生。此種利用RC電路產生該維持電流的電路架構雖可簡單有效地穩定TRIAC工作狀態，但具有通常知識者皆知，RC元件的體積大，著實不利於該LED燈具1的微形化發展而有礙於產業經濟的應用。
有感於此，如何於無需添置該維持器13的情況下，使該整流器11或該控制器12直接具有TRIAC電流支援功能而實現高調光穩定性的同時，更大幅縮小整體電路的體積大小，以益助電子產品微形化而符合產業應用需求，即為本發明所探究之課題。
有鑑於習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種微型調光模組，使無須透過RC電路即可穩定TRIAC的工作狀態，以避免因調光頻率過低或過高而產生之頻閃或雜訊干擾等問題。
根據本發明之目的，該微型調光模組係供驅動至少一LED並支援一TRIAC調光器而線性調整該LED照明亮度，其包含一燈板、一整流器及一控制器，該控制器設有一控制晶片及一維持電阻，且該燈板為直徑小於等於3公分或邊長小於等於3公分之電路板。該整流器與該控制器皆置於該燈板上，該整流器透過該TRIAC調光器電性連接一外部電源，該控制器電性連接該整流器與該LED，且該TRIAC調光器無須電性連接一RC電路。該整流器自該外部電源接收一交流電壓而輸出一整流電壓時，該 控制器即利用該整流電壓形成一驅動電壓並輸出予該LED，同時，該控制晶片利用該維持電阻輸出一維持電流予該整流器，以確保該TRIAC調光器的工作穩定性。
其中，該控制晶片內建有一場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)，以於該控制器接收該整流電壓時，該控制晶片利用該場效電晶體及該維持電阻輸出該維持電流。
並且，該控制器更設有一感測電阻與一輸出電容，該輸出電容電性連接該LED，且該輸出電容可為一積層陶瓷電容器。該控制晶片之腳位係設有一汲極腳位、一源極腳位及一補償腳位，該源極腳位電性連接該感測電阻，該汲極腳位電性連接該輸出電容，且該補償腳位透過該維持電阻電性連接該整流器，使該控制晶片透過該源極腳位及該汲極腳位檢測該驅動電壓之大小後透過該補償腳位調整輸出之該維持電流大小。
綜上所述，本發明係單純以該場效電晶體提供該TRIAC調光器所需的工作電流，以有效預防整體電路於調光過程中產生異常的電流突波及電壓不平衡等問題而提升工作品質及穩定度。更難得的是，由於本發明不使用RC電路提供該維持電流，除可如附件1~3圖照所示：分別以中國大陸1元硬幣、美國25分硬幣及日本10元硬幣為對照比例，左下方之本發明實際電路模組相對極小於圖照上方左、右兩習知調光模組外，更可如附件4圖照所示達到極小化的體積：該微型調光模組之實際電路模組面積幾已小於直徑約2公分(cm)的新台幣1元硬幣的面積大小，大幅提升模組適應性，且遑論其構造簡單、零組件少而可確保低組件成本與低製造成本等效益。
習知技藝
1‧‧‧LED燈具
10‧‧‧TRIAC調光器
11‧‧‧整流器
12‧‧‧控制器
13‧‧‧維持器
130‧‧‧電容
131‧‧‧電阻
2‧‧‧LED
本發明
3‧‧‧微型調光模組
30‧‧‧燈板
31‧‧‧整流器
310‧‧‧保護電阻
311‧‧‧橋式全波整流器
32‧‧‧控制器
320‧‧‧控制晶片
3200‧‧‧MOSFET
321‧‧‧感測電阻
322‧‧‧維持電阻
323‧‧‧輸出電容
第1圖 係為習知具TRIAC調光器之LED燈具之電路圖。
第2圖 係為本發明較佳實施例之方塊圖。
第3圖 係為本發明較佳實施例之電路圖。
第4圖 係為本發明較佳實施例之一實施態樣之立體示意圖。
第5圖 係為本發明較佳實施例之二實施態樣之立體示意圖。
為使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。
請參閱第2~3圖，其係分別為本發明較佳實施例之方塊圖及電路圖。如圖所示，該微型調光模組3係可置於一LED燈具(圖未示)中，以供驅動至少一LED(圖未示)並支援一TRIAC調光器(圖未示)而線性調整該LED照明亮度。該微型調光模組3可設有一燈板30、一整流器31及一控制器32，該整流器31可由一保護電阻310與一橋式全波整流器311所構成而無一RC電路，該控制器32至少設有一控制晶片320、一感測電阻321、一維持電阻322及一輸出電容323，且該控制晶片可為內建有一MOSFET 3200之晶片而至少具有一感測腳位(CS)、一源極腳位(Source)、一汲極腳位(Drain)及一補償腳位(COMP)等。
該輸出電容323可為一積層陶瓷電容器，而該燈板30為直徑小於等於3cm或邊長小於等於3cm之電路板，例如，如圖4所示之直徑2.8cm、2.6cm、2.2cm、1.8cm、1.5cm或1cm等的圓形電路板，或者，如圖5所示之直徑2.9cm、2.5cm、2.1cm、1.7cm、1.3cm或0.9cm等的方形電路板。該整流器31與該控制器32置於該燈板30上，該整流器31電性連接該控制器32，並透過該TRIAC調光器電性連接一外部電源(圖未示)。該控制晶片320之補償腳位透過該維持電阻321電性連接該橋式全波整流器311，該汲極腳位透過該輸出電容323電性連接該LED，且該源極腳位電性連接該感測電阻321。值得注意的是，該TRIAC調光器無須電性連接該RC電路。
當該橋式全波整流器311經該保護電阻310接收該外部電源之交流電壓時，該整流器31整流輸出一整流電壓予該控制器32。該控制32利用該整流電壓形成一驅動電壓後輸出予該LED，同時，該控制晶片320 透過該源極腳位及該汲極腳位檢測該驅動電壓之大小後，調節該MOSFET3200而透過該補償腳位輸出一補償電壓至該維持電阻321上，使該維持電阻321因承接一壓降而形成一維持電流並輸出予該整流器31，以確保該TRIAC調光器的工作穩定性。如此，於極小體積的條件下，該燈具仍可具有高工作品質與高調光穩定性而不會有於調光過程中產生異常電流突波或電壓不平衡等現象發生，大幅提升該微型調光模組3、甚至該燈具的適應性與市場應用性。
以上所述僅為舉例性之較佳實施例，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (2)

  1. 一種微型調光模組，設置於一燈板上，係供驅動至少一LED並支援一TRIAC調光器而線性調整該LED照明亮度，該燈板為直徑小於等於3公分或邊長小於等於3公分之電路板，該微型調光模組，包含：一整流器，係置於該燈板上，該整流器透過該TRIAC調光器電性連接一外部電源而接收一交流電壓後輸出一整流電壓，且該TRIAC調光器無須電性連接一RC電路；及一控制器，係置於該燈板上而電性連接該整流器與該LED，且該控制器設有一控制晶片及一維持電阻，於該控制器接收該整流電壓而輸出一驅動電壓予該LED的同時，該控制晶片利用該維持電阻輸出一維持電流予該整流器，以確保該TRIAC調光器的工作穩定性，該控制晶片內建有一場效電晶體，以於該控制器接收該整流電壓時，該控制晶片利用該場效電晶體及該維持電阻輸出該維持電流，該控制晶片包含一MOSFET，一感測腳位、一源極腳位、一汲極腳位及一補償腳位；其中該控制器更設有一感測電阻與一輸出電容，該輸出電容電性連接該IED，且該控制晶片之源極腳位電性連接該感測電阻，該汲極腳位電性連接該輸出電容，且該補償腳位透過該維持電阻電性連接該整流器，使該控制晶片透過該源極腳位及該汲極腳位檢測該驅動電壓之大小後透過該補償腳位調整輸出之該維持電流大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微型調光模組，其中該輸出電容為一積層陶瓷電容器。
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