TWI433585B - Three-dimensional miniaturized power supply - Google Patents

Description

立體式小型化電源供應器

本發明係在提供一種立體式小型化電源供應器，特指將一次側電路設於一獨立的電路板，二次側電路設於另一獨立之電路板，該二電路板互為立體型態的組合，以達整體組合後的電路板整體體積縮小，可容納入一容器的容槽中，同時一次側電路與二次側電路之間具有符合ITE絕緣間距規範。

按習知的電源供應器，其電路板A如圖十三所示，電路板A可為長方形或圓形狀，其處理AC交流電源的危險低電壓一次側電路B及安全低電壓二次側電路C分別被建構於電路板A的表面，其中危險低電壓的一次側電路B與安全低電壓的二次側電路C之間設有絕緣間距L，以符合ITE產品的安全規範，該規範包括：電擊危險、能量危險、火災危險、機械性危險、幅射危險及化學危險等的測試。乃因為該危險低電壓的一次側電路B及其電子元件與安全低電壓的二次側電路C及其電子元件均共構在單一的電路板A的表面上，因此電路板A的面積及體積大，當該電源供應器的電路板A要容置於較小空間的容器中是難以達成。因此如何小型化電源供應器，將其電路板容置於有限空間的容器中乃是本案鑽研的課題。

本發明的主要目的，乃在提供一種立體式小型化電源供應器，藉著以二片或二片以上的獨立電路板彼此架構為立體空間狀態，使其面積及體積小型化俾可容置於LED發光模組下端的容器中。

本發明的再一目的，乃在提供一種立體式小型化電源供應器，藉著二片或二片以上的第一、二電路板的一次側及二次側電路，其二者之間具有絕緣間距以符合ITE產品的安全規範。

如圖一所示，本發明乃包括：至少由二片或二片以上的第一電路板10及第二電路板20彼此以垂直立體空間型態的組合於一LED發光模組70下端容器30的容槽32中(如圖二、九所示)，其中第一電路板10上所設之一次側電路與第二電路板20上所設之二次側電路之間設有符合ITE產品安全規範的絕緣間距40。

如圖十二所示，其中第一電路板10設為一次側電路板，該一次側電路是包括：電源輸入電路11；變壓控制器12及脈衝波開關電路13；第二電路板20為安全低電壓的二次側電路板，該二次側電路是包括：整流電路21；電力輸出電路22；光耦合控制電路24及電壓參考比較電路23； 其中光耦合控制電路24的輸出端電壓參考比較電路23與脈衝波開關電路13連接，變壓控制器12的輸出端121連接於整流電路21。

其中第一電路板10上亦可選擇設計為二次側電路，第二電路板20上可選擇設為一次側電路。

如圖一、六所示，其中第二電路板20的底端201連接於第一電路板10的表面101上，從一次側及二次側電路之間，設有至少6.4mm以上的絕緣間距40。

如圖七所示，本作另一實施例，容器30的容槽32中透過絕緣固定架39之垂直架設，將二片以上的第一、二電路板10、20以互為平行的型態連接於容槽32中，第一、二電路板10、20之間具有透空的絕緣間距40，其間距係依ITE之安全規範而設計，可設為至少6.4mm以上的絕緣間距40。

如圖二、四所示，其中容器30內具有容槽32，容槽32內設有二穿孔33、34，第一、二、三電路板10、20、60容入容槽32中；其中水平向的第一電路板10的表面上分別設有第二第電路板20及第三電路板60；第一電路板10之下導線S₁ 、S₂ 分別從穿孔33、34穿出，以做AC交流電源的輸入導線；第二電路板20之上導線S₃ 、S₄ 分別從容槽32上方槽口31延伸出，以做電源的輸出導線。

如圖四所示，其中容器30內具有容槽32，容槽32的高度H介於18~58mm之間，容槽32中之最小內徑D介於12mm~50.8mm之間。

如圖五、六所示，其中位於第一、二電路板的間隔中，設有至少一片的絕緣片88。

如圖八所示，其中容器30的下端，可設有螺旋狀的電源接頭35。

如圖一、二、三所示，本發明的再一實施例，進一步包括：其中第一電路板10與第二電路板20外，另增設一第三電路板60，使第一電路板10、第二電路板20及第三電路板60彼此以立體空間型態的組合於如圖九所示的LED發光模組70，其下端容器30的容槽32中，其中第一電路板10的電路與第二電路板20的電路之間設有符合ITE產品安全規範的絕緣間距40。

如圖一、二、三所示，其中第一電路板10為一次側電路板，其表面分別設有變壓控制器12及脈衝波開關電路13(如圖十所示)；第二電路板20為二次側電路板，其表面分別設有整流電路21(如圖十所示)；第三電路板60表面設有電源輸入電路11(如圖十二所示)。

如圖一、二、三所示，其中容器30內具有容槽 32，容槽內設有二穿孔33、34；第三電路板60之下導線S₁ 、S₂ 分別從穿孔33、34穿出，以做AC交流電源的輸入導線；第二電路板20之二導線S₃ 、S₄ 分別從容槽32的上方槽口31延伸出，以做電源的輸出導線； 增設之第三電路板60其輸入端所連接之二導線S₁ 、S₂ 分別從容槽32的槽內穿孔33、34穿出，以做為交流電源輸入導線並取代第一電路板之下導線。

參考圖五配合圖十的電路圖所示，第一電路板10上分別建構有電源輸入電路11、變壓控制器12、脈衝波開關電路13，其中一電容器80元件焊接於第一電路板10的板面上做為整流波之功能，該第一電路板10為一次側電路板，AC交流電源通過下導線S₁ 、S₂ ，被輸入到電源輸入電路，以提供一電源到脈衝波開關電路13及變壓控制器12，用以輸出較低的安全電壓；第二電路板20上分別建構有整流電路21、光耦合控制電路24及電力輸出電路22；從第一電路板10其變壓控制器12輸出的較低電壓透過第五圖所示之導線S₅ 傳輸到第二電路板20的整流電路21，整流為DC直流電，以做為電壓參考電路23的電源與參考基準電壓，同時DC直流電也輸出於電力電路輸出電路22，該電力輸出電路2 2透過第五圖所示之上導線S₃ 、S₄ 輸出穩壓的電力，供外界電氣用品使用。

第二電路板20上的電壓參考比較電路23的輸出端透過導線S₆ (如圖五所示)與第一電路板10的脈衝波開關電路13連接(如圖十所示)，以做為高、低壓之間的緩衝，以確保電路的安全性；光耦合控制電路24用以控制變壓器控制12，來取得一穩定的電力，以達到安全且穩定的直流電力提供到電力輸出端供使用。

本案的主要特徵在於將上述的電源供應控制電路及電子元件，分別建構在如圖五、六所示之立體式組合的電路板上，其中第一電路板10為水平狀態的架設，第二電路板20為垂直或傾斜的架設於第一電路板10上，其第二電路板20的底端201向上延伸，使其二次側電路與第一電路板10之一次側電路間設有至少6.4mm的絕緣間距40，以符合ITE的產品安全規範。

電容器80焊接於第一電路板10之上表面上，變壓控制器12被焊接於第一電路板10下表面上，進一步使第一電路板10與第二電路板20形成立體小型化的安排，俾以改進習式整片電路片佔大面積之缺陷。

第一圖所示，係將第一電路板10中的電源輸入電路11(如圖十二所示)，再獨立設於第三電路板60上，第三電路板60可架設於第一電路板10的 側上表面上(如圖一所示)，第三電路板60透過導線S₇ 連接於第一電路板10上，如此可將第一電路板10的整體面積再縮小，第三電路板60表面上連接有下導線S_1、 S₂ ，AC電源通過下導線S_1、 S₂ 被提供入第三電路板60中的電源輸入電路11來處理(如圖十二所示)，其電路原理與上述相同，第二電路板20直向的建構於水平式第一電路板10的一側，電容器80焊接於第一電路板10的中央表面上，變壓控制器12焊接於第一電路板10的下表面上，其中第二電路板20與第一電路板10的表面之間具有符合ITE安全規範的絕緣間距40。其中下導線S₁ 、S₂ 、導線S₅ 、S₆ 、上導線S₃ 、S₄ 表面均是由具絕緣的表皮所構成的電線。

如第二圖所示，第一、二、三電路板10、20、60及電容器80、變壓控制器12之組合，可令原第一電路板10的電路面積可再限縮，同時形成一立體式的組合空間型態。

如圖四所示，一容器30，上方為開放性之槽口31，容槽32的容槽內部設有二穿孔33、34，其中容槽32的高度H介於18~58mm之間，最小內徑內徑D介於12mm~50.8mm之間，如此該立體組合的第一電路板10的圓外徑恰可嵌入容槽32中，以及第二、三電路板20、60及電容器80、變壓控制器12可容入容槽32中(如圖三所示)，導線S_1、 S₂ 從二穿孔33、34穿出(如圖九所示)，進一步 與AC電源連接，第二電路板20之上導線S_3、 S₄ 可連接於電氣用品。

第九圖所示，LED發光模組70下端連接有一小型容器30，容器30的上端緣連接於散熱鰭片72下緣邊，上導線S_3、 S₄ 連接於LED電路板74上，下導線S_1、 S₂ 的下端穿入穿孔33、34中並且連接金屬插梢37、38，以做為AC電源插頭。上導線S_3、 S₄ 提供穩壓的DC電源給LED電路板74使用，以令LED晶粒77發光。

藉由本案的電路板得以二片以上的立體化組合，可大幅縮小習知電源供應器其電路的面積，以因應小型化的容器30。另外值得一提的是，位置於第一、二電路板10、20的間隔之間設有一U型的絕緣片88，其目的在於防止第一、二電路板10、20其電子零件間之電性接觸。

另外值得一提的是，第一電路板10並不限制設計為一次側電路板，亦可選擇將第一電路板10設計定義為二次側電路板，第二電路板20並不限制設計為一次側電路板，亦可選擇將第二電路板20設計定義為一次側電路板，其中第二電路板20分別建構有電源輸入電路11、變壓控制器12及脈衝波開關電路13等，以做為一次側電路，第一電路板10分別建構有整流電路21、電力輸出電路22、光耦合控制電路24及電壓參考比較電路23，以做為二次側電路，此亦為本案有效的實施例。

綜上，本發明以二片以上的電路板施以立體化組合，得以改進傳統式單一片電路板因一次側與二次側電路所需的絕緣間距佔廣大面積之流蔽，進一步該立體化的電源供應器的電路板及電子元件可容置入LED發光模組70下端的一小型化的容器中，並且達到ITE安全間距之規範。

10‧‧‧第一電路板

101‧‧‧表面

11‧‧‧電源輸入電路

12‧‧‧變壓控制器

121‧‧‧輸出端

13‧‧‧脈衝波開關電路

20‧‧‧第二電路板

201‧‧‧底端

21‧‧‧整流電路

22‧‧‧電力輸出電路

23‧‧‧電壓參考比較電路

24‧‧‧光耦合控制電路

241‧‧‧光耦合元件

25‧‧‧溝孔

30‧‧‧容器

31‧‧‧槽口

32‧‧‧容槽

33、34‧‧‧穿孔

35‧‧‧螺旋狀電源接頭

37、38‧‧‧插梢

39‧‧‧固定架

40‧‧‧絕緣間距

50‧‧‧支架

60‧‧‧第三電路板

70‧‧‧LED發光模組

72‧‧‧散熱鰭片

74‧‧‧LED電路板

77‧‧‧LED晶粒

80‧‧‧電容器

88‧‧‧絕緣片

S₃ 、S₄ ‧‧‧上導線

S₁ 、S₂ ‧‧‧下導線

S_5、 S_6、 S₇ ‧‧‧導線

H‧‧‧高度

第一圖為本發明立體式電路板之組合立體圖。

第二圖為本發明立體式電路板與容器之立體分解圖。

第三圖為本發明立體式電路板組合入容器中的立體圖。

第四圖為本發明容器之斷面圖。

第五圖為本發明二片電路板組合的立體式電路板。

第六圖為第六圖的側視圖。

第七圖為本發明二片電路板平行排列組合於容器之斷面圖。

第八圖為本發明容器為螺旋狀接頭之立體分解圖。

第九圖為本發明應用於LED發光燈具的斷面示意圖。

第十圖為本發明以二片電路板實施的電路方塊圖。

第十一圖為本發明以二片電路板實施的電路方塊圖再一實施例。

第十二圖為本發明以三片電路板實施的電路方塊圖。

第十三圖為習知電路供應器，其電路板之平面示意圖。

10‧‧‧第一電路板

101‧‧‧表面

12‧‧‧變壓控制器

20‧‧‧第二電路板

201‧‧‧底端

241‧‧‧光耦合元件

30‧‧‧容器

31‧‧‧槽口

32‧‧‧容槽

33、34‧‧‧穿孔

40‧‧‧絕緣間距

60‧‧‧第三電路板

80‧‧‧電容器

88‧‧‧絕緣片

S₃ 、S₄ ‧‧‧上導線

S₁ 、S₂ ‧‧‧下導線

S_5、 S₆ ‧‧‧導線

Claims (12)

1. 一種立體式小型化電源供應器，其包括：由第一電路板與第二電路板彼此以互為平行或垂直立體空間型態組合在一LED發光模組下端容器的容槽中，其中所述的第一電路板上所設置的一次側電路與第二電路板上所設置的二次側電路之間設有符合ITE產品安全規範的絕緣間距，該絕緣間距至少為6.4mm。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中第一電路板設為一次側電路，所述的一次側電路包括：電源輸入電路，其分別與變壓控制器與脈衝波開關電路相連，所述的變壓控制器與脈衝波開關電路相連；所述的第二電路板為安全低電壓的二次側電路，所述的二次側電路包括：整流電路、電力輸出電路、光耦合控制電路及電壓參考比較電路，所述的光耦合控制電路與所述的電壓參考比較電路相連；其中所述光耦合控制電路的輸出端電壓參考比較電路與所述的脈衝波開關電路連接，所述的變壓控制器的輸出端與所述的整流電路連接。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中第一電路板上選擇設計為二次側電路，第二電路板上選擇設計為一次側電路。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中第二電路板的底端連接在所述第一電路板的表面上。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中LED發光模組下端容器的容槽，其透過絕緣固定架的之垂直架設，使第一電路板、二電路板以互為平行的型態連接在所述容槽中。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中LED發光模組下端容器的容槽，其內設有二穿孔，其中水平向的第一電路板的表面分別架設有第二電路板及第三電路板；所述的第一電路板、第二電路板及第三電路板置於容槽中；所述的第三電路板其下端設有兩根導線，該兩根導線並由所述二穿孔穿出，以做為交流電源的輸入導線；所述的第二電路板其下端設有兩根導線，該兩根導線分別從所述容槽上方槽口延伸出，以做為電源的輸出導線。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中LED發光模組下端容器的容槽，其高度H介於18mm~58mm之間，其容槽最小內徑D介於12mm~50.8mm之間。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中第一電路板及第二電路板，其間隔中設有至少一片的絕緣片。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，其中LED發光模組下端容器，其下端設有螺旋狀的電源接頭。
10. 依據申請專利範圍第1項所述之立體式小型化電源供應器，除了第一電路板與第二電路板外，更包括第三電路 板，使所述水平向的第一電路板的表面分別架設有所述第二電路板及所述第三電路板，並使所述的第一電路板、第二電路板與第三電路板彼此以立體空間型態組合在LED發光模組下端容器的容槽中。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之立體式小型化電源供應器，其中第一電路板為一次側電路板，其表面分別設有變壓控制器及脈衝波開關電路；其中第二電路板為二次側電路板，其表面分別設有整流電路；其中第三電路板表面設有電源輸入電路。
12. 依據申請專利範圍第10項所述之立體式小型化電源供應器，其中LED發光模組下端容器的容槽，其內設有二穿孔；第一電路板具有下導線，其分別從所述穿孔穿出，以做交流電源的輸入導線；第二電路板具有兩導線，其分別從容槽的上方槽口延伸出，以做電源的輸出導線；增設之第三電路板其輸入端所連接的兩導線，其分別從容槽的槽內穿孔穿出，以做為交流電源輸入導線並取代第一電路板之下導線。