用于灯串的电源供应器的制作方法

1.本发明有关于变压器，特别是一种用于灯串的变压器。


背景技术：

2.灯串是由多个发光二极体通过串联、并联或串/并联混合连接形成一长线状的照明装置。
3.灯串是由变压器提供pwm电力驱动，透过输出电压、频率、占空比的调整，可以改变灯串中发光二极体的亮度、闪烁变化等。
4.如图1所示，现有的变压器大多是整合为单一插头型态，直接插接于家用交流电插座，而控制电路也设置于变压器端，例如美国us9,781,781b2号发明专利。在前述包含控制电路的变压器中，控制电路以及变压电路都安装于变压器的外壳中；切换开关焊接固定于电路板，并且透过外壳的孔外露；密封件覆盖在孔上，以对切换开关进行密封。经由切换开关的按压，使控制电路切换变压电路的输出，而输出对应的pwm电力到负载端。在前述的变压器中，按钮都是整合于单一插头型态的变压器，使功能按钮的设置位置被限制，使用者于操作此变压器进行切换时，必须家用交流电插座旁操作，容易有触电危机。此外，单一插头型态的变压器不易进行防水设计，例如us9,781,781b2以密封件覆盖开孔，但密封件也会需要被反覆按压而容易破损。也就是说一旦潮溼状态发生时，变压器容易发生漏电状况，使用者在进行切换作业时很容易受到电击。
5.如图2所示，另一种设计是将控制电路以及按钮独立设置于另外一个外壳组成独立的控制器，并将控制器设置在电缆线中段或是任意位置。但是，此种架构下，除了原有传输电力的导电线之外，还需要额外的控制讯号线，将控制电路的控制讯号传送到变压电路，使得整体配线变得复杂。


技术实现要素：

6.基于上述问题，本发明提出一种用于灯串的电源供应器，用于改变切换操作方式。
7.本发明至少一实施例提出一种用于灯串的电源供应器，包含电缆线、切换电路以及变压器。电缆线具有接收端以及负载端，且电缆线具有至少二导线，分别由接收端延伸至负载端。切换电路跨接于二导线，用以可选择地在二导线之间形成分压。变压器包含变压电路以及控制电路。变压电路具有输入端以及输出端，变压电路由输入端接收外部电力并转换为驱动电力，经由输出端输出驱动电力，且电缆线的接收端电性连接于输出端。控制电路电性连接于变压电路以及二导线；控制电路检测二导线之间的分压状态，并依据分压状态发出切换讯号至变压电路变更驱动电力，驱动电力为脉冲宽度调变讯号，且切换讯号用于改变脉冲宽度调变讯号的占空比。
8.于至少一实施例中，变压器还包含外壳以及至少二个金属片，变压电路以及控制电路设置于外壳中，金属片突出于外壳表面，并且连接于输入端。
9.于至少一实施例中，切换电路是常开接点开关，且常开接点开关与其中导线之间
设置分压电阻。
10.于至少一实施例中，切换电路具有编码器、多个常开接点开关以及开关晶片；常开接点开关连接于编码器，用于被按压产生对应的选择讯号，且各常开接点开关分别对应于一个触发讯号组合；各常开接点开关驱动编码器以对应的各触发讯号组合产生对应的开关讯号，驱动开关晶片驱动依据开关讯号连通二导线而形成分压，以形成对应的触发讯号组合；以及控制电路具有电源管理晶片、切换控制器以及解码器；切换控制器电性连接于电源管理晶片以及解码器，并且由电源管理晶片取得工作电力；解码器连接于二导线，且解码器用于解析各触发讯号组合，而传送对应资讯至切换控制器，使切换控制器依据各触发讯号组合，发出切换讯号至变压电路而变更驱动电力。
11.于至少一实施例中，控制电路还包含遥控讯号接收器，连接于切换控制器；遥控讯号接收器用于接收多个遥控选择讯号，传送至切换控制器；各遥控选择讯号对应于切换模式，使切换控制器发出切换讯号至变压电路变更驱动电力。
12.于至少一实施例中，变压电路还具有换流器，对应于输入端配置，用于将作为外部电力转换为直流电，且电源管理晶片电连接于换流器，以对直流电进行升降压而输出驱动电力。
13.于至少一实施例中，于每隔一取样时间点，电源管理晶片切换驱动电力的电压为取样电压并持续检测时间，且解码器于检测时间内执行一或多次检测，判断是否有分压状态发生以及解析触发讯号组合。
14.于至少一实施例中，切换电路具有多个常开接点开关所组成，各常开接点开关透过一个分压电阻跨接于二导线，且各分压电阻的电阻值不同，以在各常开接点开关被按压时形成不同的分压；以及控制电路具有电源管理晶片、切换控制器以及电压侦测单元；切换控制器电性连接于电源管理晶片以及电压侦测单元，并且由电源管理晶片取得工作电力；电压侦测单元连接于二导线，且电压侦测单元用于侦测二导线之间的分压，输出侦测结果至切换控制器，使切换控制器依据侦测结果判断被按压的常开接点开关，而发出切换讯号至变压电路变更驱动电力。
15.于至少一实施例中，于每隔一取样时间点，电源管理晶片切换驱动电力的电压为取样电压并持续检测时间，电压侦测单元于检测时间内执行一或多次电压侦测，判断二导线之间的电压差是否下降为低于取样电压，并且依据一实际电压变化输出侦测结果。
16.于本发明中，切换电路的位置移动到电缆线上，而与变压器分离。因此，使用者对于变压器输出的切换，不需在变压器上操作，避免高压触电危险。同时，切换电路可以容易地设置防水措施，例如以塑胶膜或防水胶包覆，降低切换电路因为受潮而漏电的风险。此外，由于切换电路的常开接点开关设置在电缆线上，因此可以针对灯串产品的设计需求，将常开接点开关设置在电缆线上的任意位置，实现产品多元化的需求。
附图说明
17.图1是背景技术中，灯串的电源供应器的示意图。
18.图2是背景技术中，另一种灯串的电源供应器的示意图。
19.图3为本发明第一实施例所揭露的灯串的电源供应器的电路方块图。
20.图4为本发明第一实施例所揭露的灯串的电源供应器的另一电路方块图。
21.图5为本发明第一实施例所揭露的灯串的电源供应器的示意图。
22.图6为本发明第一实施例中，灯串的电源供应器的使用状态示意图。
23.图7为本发明第二实施例所揭露的一种灯串的电源供应器的电路方块图。
24.图8为本发明第二实施例所揭露的灯串的电源供应器的另一电路方块图。
25.图9与图10为本发明第二实施例中，对二导线执行检测的时间示意图。
26.图11为本发明第三实施例所揭露的一种灯串的电源供应器的电路方块图。
27.图12为本发明第四实施例所揭露的一种灯串的电源供应器的电路方块图。
28.图13为本发明第四实施例所揭露的灯串的电源供应器的另一电路方块图。
29.图14为本发明第四实施例中，对二导线执行检测的时间示意图。
30.符号说明
31.1:电源供应器
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100:电缆线
32.101:接收端
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102:负载端
33.112:导线
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200:切换电路
34.220:编码器
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300:变压器
35.310:变压电路
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311:输入端
36.312:输出端
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313:换流器
37.314:电源管理晶片
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320:控制电路
38.322:切换控制器
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324:解码器
39.325:遥控讯号接收器
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326:电压侦测单元
40.331:外壳
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332:金属片
41.400:灯串
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500:圣诞树
42.600:遥控讯号发射器
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r:电阻
43.r1,r2:分压电阻
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reg:稳压调节器
44.ctrl:开关晶片
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k1,k2,k3:常开接点开关
45.vcc:工作电力
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ve:外部电力
46.vout:驱动电力
具体实施方式
47.请参阅图3以及图4所示，是本发明第一实施例所揭露的一种用于灯串400的电源供应器1，包含电缆线100、切换电路200以及变压器300。
48.如图3以及图4所示，电缆线100具有接收端101以及负载端102，且电缆线100具有至少二导线112，分别由接收端101延伸至负载端102。负载端102用于连接于灯串400；其中，负载端102可以直接地以焊接方式连接于灯串400，也可以透过电接头的组合连接于灯串400。或是，二导线112可以为灯串400的一部分，而负载端102是对应于发光二极体的一段。切换电路200跨接于二导线112，用以可选择地连接二导线112产生分压。
49.如图3以及图4所示，变压器300包含一变压电路310以及一控制电路320。变压电路310具有输入端311以及输出端312。变压电路310由输入端311接收外部电力ve，并转换为驱动电力vout，变压电路310并经由输出端312输出驱动电力vout。电缆线100的接收端101电性连接于输出端312，而可输出驱动电力vout至负载端102。
50.如图3所示，控制电路320电性连接于变压电路310以及二导线112。控制电路320检测二导线112之间的分压状态，并依据分压状态发出切换讯号至变压电路310变更驱动电力vout。
51.如图3以及图4所示，变压器300更包含外壳331以及二或多个金属片332。变压电路310以及控制电路320设置于外壳331中，金属片332突出于外壳331表面，并且连接于输入端311。具体而言，金属片332就是交流电源插头的脚位，而可插入交流电源插座，以接收作为外部电力ve的家用交流电。
52.驱动电力vout可为脉冲宽度调变讯号(pulsewidthmodulation，pwm)，用于驱动灯串400发光。控制电路320用于控制变压电路310，改变驱动电力vout的频率、频宽以及pwm占空比，由此调整变压电路310输出的平均电流大小，而调整灯串400发光的亮度。
53.如图4所示，在第一实施例中，切换电路200的具体方案是常开接点开关，例如微动开关、电容开关或薄膜开关，并且常开接点开关与其中一导线112之间设置具有高电阻值的一分压电阻r，以进行分压控制。因此，常开接点开关可以在被按压时造成二导线112之间形成分压。
54.于本发明中，控制电路320定时分段检测二导线112之间的分压状态，于二导线112降压而在分压电阻r两端形成分压时视为接收到一次触发讯号。触发讯号的触发次数、触发持续时间可以形成编码型态的触发讯号组合，使控制电路320发出切换讯号至变压电路310，而变更驱动电力vout的频率、电压以及pwm占空比，调整灯串400发光的亮度或者是闪烁频率。例如一次短按提升灯串400发光的亮度，而一次长按降低灯串400发光的亮度，一次长按加一次短按切换灯串400为闪烁，两次长按切换灯串400为不闪烁等。
55.如图5以及图6所示，于本发明中，切换电路200的位置移动到电缆线100上，而与变压器300分离。因此，使用者对于变压器300输出的切换，不需在变压器300上操作，避免高压触电危险。此外，以常开接点开关为例，切换电路200可以是多个，例如3个常开接点开关k1,k2,k3分别设置在不同的位置。同时，3个常开接点开关k1,k2,k3所连接的分压电阻r1,r2,r3也不必然相同，而可以具有不同的电阻值。也就是说，不同的常开接点开关k1,k2,k3被按压时，产生的分压也不同，控制电路320就能直接依据不同的分压状态切换驱动电力vout，而不需再多次按压单一常开接点开关形成编码。例如，例如按压k1提升灯串400发光的亮度，按压k2降低灯串400发光的亮度，按压k3点亮或熄灭灯串400等。此外，不同的常开接点开关k1,k2,k3也可以依据功能设计，配置在电缆线100的不同位置；例如，在使用灯串400装饰圣诞树500时，切换电路200的常开接点开关k1,k2,k3可以配置在圣诞树500、树干或者吊挂在树叶上或者是电缆线100的中段；此时，使用者就可以直接地在圣诞树500操作切换。
56.请参阅图7以及图8所示，是本发明第二实施例所揭露的一种用于灯串400的电源供应器1，包含电缆线100、切换电路200以及变压器300。在第一实施例中，切换电路200系由使用者手动按压常开接点开关，以产生触发讯号组合。第二实施例中，切换电路200可自动产生相对复杂的触发讯号组合。
57.如图4所示，切换电路200具有编码器220、稳压调节器reg、多个常开接点开关k1,k2,k3以及开关晶片ctrl。稳压调节器reg连接于二导线112，以取得驱动电力vout并转换为工作电力vcc，提供给编码器220作为工作电力vcc。开关晶片ctrl连接于二导线112，开关晶片ctrl用以接收开关讯号，并依据开关讯号透过分压电阻r连接二导线112而产生分压。编
码器220中设定有多个触发讯号组合，并产生各组合的开关讯号，以驱动开关晶片ctrl依据开关讯号透过分压电阻r连接二导线112产生分压，而形成触发讯号组合。
58.如图7所示，常开接点开关k1,k2,k3连接于编码器220，用于被按压产生选择讯号，每一常开接点开关k1,k2,k3对应于一个触发讯号组合。因此，针对灯串400的开启、关闭或切换的需求，使用者只要按压对应的常开接点开关k1,k2,k3，就可以驱动编码器220以对应的触发讯号组合产生对应的开关讯号，驱动开关晶片ctrl驱动依据开关讯号而透过分压电阻r连接二导线112产生分压，而形成触发讯号组合。常开接点开关k1,k2,k3可为微动开关、电容开关或薄膜开关，一端连接于编码器220，另一端接地，可以在被按压时使编码器220的对应接点由高准位转变为低准位，而形成选择讯号。
59.如图8所示，变压电路310具有一换流器313以及一电源管理晶片314(poweric)。换流器313可为绕线组或桥式整流电路。换流器313对应于输入端311配置，用于将作为外部电力ve的家用交流电转换为的直流电。电源管理晶片314电连接于换流器313，并且对应于输出端312配置。电源管理晶片314用于作为电源开关以及直流电的升降压，以输出驱动电力vout。
60.如图8所示，控制电路320具有一切换控制器322以及解码器324。解码器324连接于二导线112，切换控制器322电性连接于电源管理晶片314以及解码器324，并且由换流器313取得工作电力vcc。
61.解码器324用于解析触发讯号组合，而传送对应资讯至切换控制器322，使切换控制器322依据触发讯号组合，载入对应切换模式。依据切换模式，切换控制器322发出切换讯号至变压电路310，而变更驱动电力vout的频率、频宽或电压，调整灯串400发光的亮度或者是闪烁频率。例如常开接点开关k1被按压可以提升灯串400发光的亮度，而常开接点开关k2被按压可以切换灯串400为闪烁，常开接点开关k3被按压切换灯串400为不闪烁等。常开接点开关k1,k2,k3的数量不限定于三个，可为三个以上或少于三个。在第二实施例中，透过分压电阻r连接二导线112的作业改由编码器220驱动开关晶片ctrl执行，每一次检测分压状态的时间可以大幅缩短，因此，人眼将无法辨识检测分压状态时灯串400的短暂熄灭。此外，第二实施例的变压电路310以及切换电路200也可以应用于第一实施例。
62.如图9所示，实际检测分压状态的方式说明如下。假设驱动电力vout是以12v驱动灯串400，则切换控制器322于启动后，先控制电源管理晶片314以12v输出驱动电力vout，使灯串400点亮。于每隔一取样时间点，例如0.3秒后，将电源管理晶片314切换驱动电力vout的电压为一取样电压vs，例如下降为5v，并持续一检测时间，例如0.015秒。取样电压vs是设定为无法驱动灯串400发光的电压值，使灯串400短暂熄灭。此时，解码器324于检测时间内执行一或多次检测，例如于进入检测时间0.01秒后，每0.0005秒执行一次检测而检测10次，判断是否有分压状态发生以及解析触发讯号组合。取样电压vs通常设定为无法驱动灯串400发光的低电压值，以避免检测时电流过高。虽然检测时间内灯串400会熄灭，但是检测时间极短且取样时间点设定频率高，人眼就无法观察到灯串400短暂的熄灭。
63.如图10所示，同样地，常开接点开关k1,k2,k3其中之一可以设定为电源开关。当灯串400开启时，对应的触发讯号组合可以作为关闭讯号，而使切换控制器322控制电源管理晶片314，将驱动电力vout下降为低于发光二极体启动电压而无法点亮灯串400的5v取样电压vs，使灯串400关闭。此时变压电路310仍输出工作电力vcc至控制电路320，因此解码器
324仍可持续进行检测二导线112，而当检测到对应于触发讯号组合再度出现时，切换控制器322可视为启动讯号，控制电源管理晶片314将驱动电力vout提升为12v。
64.参阅图11所示，为本发明第三实施例所提出的一种变压器300，可应用于置换前述各实施例的变压器300。在第三实施例中，控制电路320还包含遥控讯号接收器325，连接于切换控制器322。遥控讯号接收器325用于接收遥控讯号发射器600发出的多个遥控选择讯号，传送至切换控制器322。每一遥控选择讯号对应于一个切换模式，使切换控制器322发出切换讯号至变压电路310，而变更驱动电力vout的频率、频宽或电压，调整灯串400发光的亮度或者是闪烁频率。
65.如图12与图13所示，本发明第四实施例所揭露的一种用于灯串400的电源供应器1，包含电缆线100、切换电路200以及变压器300。
66.如图12所示，于第四实施例中，切换电路200简化为由多个常开接点开关k1,k2,k3所组成，每一常开接点开关k1,k2,k3透过一个分压电阻r1,r2,r3跨接于二导线112，且每一分压电阻r1,r2,r3的电阻值不同，以在常开接点开关k1,k2,k3被按压时形成不同的分压。
67.如图13所示，控制电路320大致与第二、第三实施例相同，差异在于解码器324置换为电压侦测单元326。电压侦测单元326连接于二导线112，切换控制器322电性连接于电源管理晶片314以及电压侦测单元326，并且由换流器313取得工作电力vcc。
68.如图13以及图14所示，常开接点开关k1,k2,k3连接于不同的分压电阻r1,r2,r3，而可以在常开接点开关k1,k2,k3被按压时透过分压电阻r1,r2,r3形成不同的分压。电压侦测单元326可侦测分压，传送对应资讯至切换控制器322，使切换控制器322依据侦测结果，判断被按压的常开接点开关k1,k2,k3而载入对应切换模式。电压侦测单元326可以是比较器，比较二导线112之间的电压落入何种范围，而输出对应侦测结果，使切换控制器322可以依据侦测结果判断被按压的常开接点开关k1,k2,k3。或者，电压侦测单元326也可以是类比数位转换晶片，将电压值转换为数位讯号传送到切换控制器322，使得切换控制器322依据电压值判断被按压的常开接点开关k1,k2,k3。
69.依据切换模式，切换控制器322发出切换讯号至变压电路310，而变更驱动电力vout的频率、电压以及pwm占空比，调整灯串400发光的亮度或者是闪烁频率。因此，透过常开接点开关k1,k2,k3连接于具有不同电阻值的分压电阻r1,r2,r3，控制电路320就能区分不同的常开接点开关k1,k2,k3，而实现多按钮的切换。
70.实际检测分压状态的方式参照图14。假设驱动电力vout是以12v驱动灯串400，则切换控制器322于启动后，先控制电源管理晶片314以12v输出驱动电力vout以点亮灯串400。于每隔一取样时间点，例如0.3秒后，将电源管理晶片314切换驱动电力vout的电压为取样电压vs，例如下降为5v，使灯串400暂时熄灭并持续检测时间，例如0.015秒。此时，电压侦测单元326于检测时间内执行一或多次电压比较，例如于进入检测时间0.01秒后，每0.0005秒执行一次电压比较而比较10次，判断二导线112之间的电压差是否下降为低于取样电压vs，并且依据实际电压变化输出比较结果。例如，分压电阻r1会使二导线112之间的电压差下降为2.5v，而分压电阻r1会使二导线112之间的电压差下降为3.5v。当检测到2.5v时，输出的比较结果即对应于常开接点开关k1被按压；当检测到333.5v时，输出的比较结果即对应于常开接点开关k2被按压。同样地，检测时间极短且取样时间点设定频率高，人眼无法观察到灯串400短暂的变化。
71.同样地，如图10所示，常开接点开关k1,k2,k3其中之一可以设定为电源开关，而在灯串400关闭时，驱动电力vout下降为低于发光二极体启动电压而无法点亮灯串400的5v取样电压vs，使灯串400关闭。此时变压电路310仍输出工作电力vcc至控制电路320，因此电压侦测单元326以及切换控制器322仍可持续进行检测二导线112，而当检测到对应的分压出现时，切换控制器322可视为启动讯号，控制电源管理晶片314将驱动电力vout提升为12v而点亮灯串400。
72.于本发明中，切换电路200的位置移动到电缆线100上，而与变压器300分离。因此，使用者对于变压器300输出的切换，不需在变压器300上操作，避免高压触电危险。同时，切换电路200可以容易地设置防水措施，例如以塑胶膜或防水胶包覆，降低切换电路200因为受潮而漏电的风险。此外，由于切换电路200的常开接点开关k1,k2,k3设置在电缆线100上，因此可以针对灯串400产品的设计需求，将常开接点开关k1,k2,k3设置在电缆线100上的任意位置，实现产品多元化的需求。