CN101568217A

CN101568217A - 灯管供电结构

Info

Publication number: CN101568217A
Application number: CNA2009101479968A
Authority: CN
Inventors: 张文宏; 许琼文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2009-10-28

Abstract

本发明公开一种灯管供电结构，其包括有一变压电路及一逆变电路，变压电路连接一第一频率的交流电源，以转换出一供电的直流电压，并根据四周的温度变化，调整直流电压，逆变电路包括有一驱动电路及一灯管电路，驱动电路接收直流电压，产生一第二频率的交流电压，以供电于灯管电路，再者，逆变电路中设计有至少一电路保护机制，于灯管电路发生电流异常的情况，立即通知驱动电路停止产生第二频率的交流电压，借此，根据温度的变化调整供电的直流电压，以减少功率的消耗，并在灯管损坏或过电流时，停止供电于灯管，以增加使用上的安全性。

Description

灯管供电结构

技术领域

本发明涉及一种灯管供电结构，根据温度的变化调整供电的直流电压，以减少功率的消耗，并在灯管损坏或过电流时，停止供电于灯管，以增加使用上的安全性。

背景技术

如图1为一常用技术的灯管供电结构的方块示意图。如图所示，灯管供电结构100包括有一变压器11及一灯管电路12，并且该灯管电路12采用至少一日光灯管121作为照明。

变压器11连接一市电的交流电源AC 110/220V，灯管电路12连接该变压器11，变压器11将供给灯管电路12所需的工作电源，以使得灯管电路12的日光灯管121受电发光。

常用灯管供电结构100以日光灯管121作为照明的主体，一般日光灯管121的工作频率较低，例如：60Hz，容易产生闪烁的情形，而使得使用者容易眼睛疲劳。

再者，一般变压器11以一固定的直流电压提供于灯管电路12，但是，在低温的环境下，往往会造成日光灯管121难以启动，或者需要一段启动时间才能够让日光灯管121操作于稳定的工作状态，如此，将造成使用者使用的不便。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种灯管供电结构，变压电路将根据四周的温度变化，调整供电的直流电压，以减少本供电结构的功率消耗。

本发明的次要目的，在于提供一种灯管供电结构，通过至少一电路保护机制，在灯管电路发生灯管损坏或过电流情况时，立即通知驱动电路停止产生第二频率的交流电压，以停止供电于灯管，借此，不仅确保电路运作上的安全性，并可避免使用者遭受高压触电伤害。

为实现上述目的，本发明提供一种灯管供电结构，其包括有：一变压电路，包括有一电压转换单元及一温度感应单元，电压转换单元连接一第一频率的交流电源，以转换出一直流电压，并根据温度感应单元感应四周的温度变化，以调整直流电压；及一逆变电路，其包括有：一驱动电路，连接变压电路，用以接收直流电压，以产生一第二频率的交流电压；及一灯管电路，包括有至少一灯管，连接至驱动电路，第二频率的交流电压供电于灯管。

本发明另提供一种灯管供电结构，其包括有：一变压电路，连接一第一频率的交流电源，以转换出一直流电压；及一逆变电路，其包括有：一驱动电路，连接变压电路，用以接收直流电压，以产生一第二频率的交流电压；一灯管电路，包括有至少一灯管，连接至驱动电路，第二频率的交流电压供电于灯管；及一电流检测电路，连接于该灯管电路及该驱动电路间，用以检测各灯管上的各负载电流，其中一负载电流低于一第一额定电流值时，产生一检测信号，并传送至驱动电路，驱动电路根据检测信号停止产生第二频率的交流电压。

附图说明

图1：为常用灯管供电结构的方块示意图；

图2：为本发明灯管供电结构一较佳实施例的方块示意图；

图3：为本发明灯管供电结构一较佳实施例的电路示意图；

图4A：为本发明灯管供电结构的部份构件的方块示意图；

图4B：为本发明灯管供电结构的部份构件的方块示意图；

图5A：为本发明灯管供电结构应用在一灯罩结构上的结构立体图；

图5B：为本发明灯管供电结构设置在一反射板上的结构立体图；

图5C：为本发明高压电容的立体示意图。

其中，附图标记：

100灯管供电结构 11变压器

12灯管电路 121日光灯管

15变压电路 17电压转换单元

171桥式整流器 172第一电容

173线圈 174二极管

175第二电容 176脉冲宽度调制器

177光耦合器 19温度感应单元

191温度感应器 193比较器

200灯管供电结构

20逆变电路 21驱动电路

211电容 213驱动单元

215振荡器 217控制器

219线圈 23灯管电路

231灯管 233高压电容

235限流电阻 25电流检测电路

27过电流负载电路 29保护开关

30灯罩结构 31反射板

311内置面 312第一供电板

3121第一表面 3123第二表面

313反射面 314第一导电板

316第二导电板 318供电座

322第二供电板 35灯罩盒体

351内置空间

具体实施方式

首先，请参阅图2及图3，为本发明灯管供电结构一较佳实施例的方块示意图及电路示意图。如图所示，本发明灯管供电结构200包括一变压电路15及一逆变电路20。

变压电路15连接一第一频率的交流电源，例如：市电AC 110/220V(60Hz)，以转换出一用以供电的直流电压，例如：DC 12V。而逆变电路20包括有一驱动电路21及一灯管电路23。驱动电路21连接变压电路10接收直流电压，以产生一第二频率的交流电压，例如：AC 1100V(40-60KHz)。灯管电路23包括有至少一灯管231，其连接至驱动电路21，接收驱动电路21所产生的第二频率的交流电压，以使得灯管电路23的各灯管231受电发光。此外，本发明的灯管231为一冷阴极管(CCFL)、一热阴极管(HCFL)、一UV冷阴极管(UVCCFL)或一陶瓷灯管，而本发明灯管供电结构200将可应用于一照明灯具或一广告看板上。

变压电路15包括有一电压转换单元17，该电压转换单元17可为一般的变压器，其结构包括有：一桥式整流器171、一第一电容172、一线圈173、一二极管174及一第二电容175。

桥式整流器171连接第一频率的交流电源，全波整流该第一频率的交流电源，以在第一电容172上形成一纹波(ripple)的直流信号，第一电容172上的直流信号将同时供应至线圈173的一次端上，而二极管174通过线圈173的二次端电磁感应该直流信号并进行整流，而后，第二电容175滤除直流信号的纹波成分，即可得到一用以供电的直流电压。

再者，电压转换单元17还包括有一脉冲宽度调制器(Pulse WidthModulation；PWM)176及一光耦合器177。脉冲宽度调制器176用以进行一开关切换机制，并通过光耦合器177的电压VCE，以决定脉冲宽度调制器176的开关切换速度，进而控制直流信号供电于线圈173的工作时间，借此以在第二电容175上精确得到一需求的直流电压。

逆变电路20的驱动电路21包括有一电容211、一驱动单元213及一线圈219。电容211连接电压转换单元17，以接收直流电压。驱动单元213连接于电容211及线圈219间，用以振荡该直流电压，以在线圈219上产生该第二频率的交流电压。而灯管电路23连接线圈219的二次端以电磁感应该第二频率的交流电压，致使灯管231即可受电发光。

灯管231分别通过一高压电容233及一限流电组235连接至线圈219及接地，该高压电容223用以储存第二频率的交流电压，以提供灯管231稳定的工作电源，限流电组235用以限制流经灯管231的负载电流，避免大电流损毁灯管231。

再者，本发明灯管供电结构200提供高频的交流电压作为灯管231的供电电源，例如：AC 1100V(40-60KHz)，高频操作下的灯管231将可避免闪烁的情形，以达到更佳的照明效果。

在环境温度低的时候，灯管231往往需要较长的时间方能建立稳定的工作状态，故从启动到进入稳态时间较长，并且，低温时候，灯管231不容易立即启动发光。

为了缩短灯管231在低温时的启动时间，本发明灯管供电结构200的变压电路15中将增设有一温度感应单元19。温度感应单元19用以感应四周的温度变化，电压转换单元17根据此温度变化，以调整供电的直流电压，如此，在温度低的时候，变压电路15提供一较大的直流电压至逆变电路20，以使得灯管231能够快速启动，而在启动一段时间后，灯管231逐渐升温到稳定的工作温度，则变压电路15将提供一较小的直流电压至逆变电路20，以减少灯管供电结构200的功率消耗。

接续，温度感应单元19包括有一温度感应器191及一比较器193。温度感应器191可为一负温度系数的热敏电阻，其用以感应四周的温度变化，以对应产生一偏压信号。在温度低的时候，温度感应器191将产生一较大的偏压信号，相反的，温度高的时候，将产生一较小的偏压信号。比较器193连接温度感应器191，以接收温度感应器191所产生的偏压信号，比较器193比较偏压信号是否大于一参考电压，例如：2.5V，以产生一比较信号。

若偏压信号大于参考电压，即表示灯管231四周的温度过低，比较器193会产生一高电平的比较信号，并输出至电压转换单元17的光耦合器177，而光耦合器177将根据高电平的比较信号，控制脉冲宽度调制器176加速开关的切换速度，以在第二电容175上得到一较大的直流电压，例如：12.6V。

而后，驱动电路21根据该较大的直流电压，以在线圈219上相对产生一较大的交流电压，例如：AC 1200V。此较大的交流电压将容易启动灯管231，以缩短灯管231在低温时的启动时间。

灯管231启动一段时间后，灯管231逐渐升温到稳定的工作状态，温度感应器191的偏压信号也会相对的慢慢缩小，当偏压信号小于参考电压时，比较器会产生一低电平的比较信号，输出至光耦合器177，而光耦合器177将根据低电平的比较信号，控制脉冲宽度调制器176减慢开关的切换速度，以在第二电容175上得到一较小的直流电压，例如：11.6V。

而后，驱动电路21根据该较小的直流电压，以在线圈219上相对产生一较小的交流电压，例如：AC 1000V，并且此较小的交流电压仍可维持灯管231的正常工作及照明辉度，如上据以实施，本发明变压电路15在高温的工作环境下，提供较低的供电直流电压至逆变器20，以减少功率的消耗。

再者，驱动电路21包括有一电容211、一驱动单元213及一线圈219。电容211连接该电压转换单元17，以接收该直流电压，驱动单元213设置在该电容211及该线圈219间，用以振荡该直流电压，以在该线圈219上产生该第二频率的交流电压。驱动单元213包括有一振荡器215及一控制器217，振荡器215用以振荡该直流电压，以在该线圈219上产生该第二频率的交流电压，而控制器217用以控制该振荡器215的振荡与否。

又，驱动电路21及灯管电路23间还设置有一电流检测电路25，其可为一或门电路。该电流检测电路25设定有一第一额定电流值，用以检测各灯管231上的各负载电流，若灯管电路23的其中一灯管231产生损坏，而使得此灯管231上的负载电流低于一第一额定电流值，电流检测电路25将产生一高电平的检测信号，并传送至驱动电路21的驱动单元213，则驱动单元213的控制器217根据检测信号以控制振荡器215停止振荡，进而停止供给第二频率的交流电压至灯管电路23，以使得灯管电路23中止运作。

又，驱动电路21及灯管电路23间还设置有一过电流负载电路27，其可为一电阻器，过电流负载电路27上将产生一检测电压V_D，而驱动单元213设定有一第一额定电压值。驱动单元213检测该检测电压V_D是否大于第一额定电压值，若灯管电路23因外界物体碰触，例如：人体触摸，而使得灯管电路23电流异常，例如：过电流，则过电流负载电路27上的检测电压V_D将因此升高，在检测电压V_D超过第一额定电压值时，驱动单元213的控制器217控制振荡器215停止振荡，灯管电路23中止运作，如此，以避免使用者碰触高压的灯管电路23而受到触电伤害。

又，本发明的灯管供电结构200除灯管231外，其余的电路构件，如变压电路15及逆变电路20可整合为一体，以减少电路设置的面积。

再者，本发明实施例以一驱动电路21同时驱动灯管电路23中的多个灯管231，如图4A所示。然，本发明另一实施例中，亦可采用一驱动电路21对单一灯管231进行驱动，借此以提供电路设计上的选择性，如图4B所示。

接续，请参阅图5A及图5B，分别为本发明灯管供电结构应用在一灯罩结构上的结构立体图及设置在一反射板上的结构立体图。本发明灯管供电结构200可应用在一灯罩结构30上，该灯罩结构30包括有一反射板31及一灯罩盒体35，反射板31具有一内置面311及一反射面313，本发明的变压电路15及逆变电路20将设置在一反射板31的内置面311上，并且反射板31进一步设置在一灯罩盒体35的内置空间351中。

又，本发明逆变电路20上增设一保护开关29，其可为一微动开关、一按钮开关或一光敏开关。

该保护开关29设置在逆变电路20的芯片外壳上，并电性连接该驱动单元213。当灯管供电结构200所设置的反射板31稳固设置在灯罩盒体35的内置空间351时，则该保护开关29为一开启状态(ON)，此时，并不会对于驱动单元213的控制器217进行任何指示。当使用者欲进行灯管供电结构200的灯管231更换，而将反射板31拆卸脱离于灯罩盒体35的内置空间351，则保护开关29将从开启状态(ON)转换为关闭状态(OFF)，并指示驱动单元213的控制器217控制振荡器215停止振荡，以令灯管电路23中止运作，借此以避免使用者在拆卸灯管231时受到高压触电。当然，本发明另一实施例中，保护开关29可选用一拨动开关，并固设在反射板31的两侧端，使用者欲进行灯管供电结构200的灯管231更换时，由使用者以手动的方式决定开关切换的动作，以增加开关使用上的选择性。本发明灯管供电结构200通过电流检测电路25、过电流负载电路27或保护开关29等三种电路保护机制，不仅确保电路运作上的安全性，并可避免使用者遭受高压触电伤害。

再者，本发明所述的温度感应单元19、驱动电路21、电流检测电路25、过电流负载电路27及保护开关29分别结构在变压电路15或逆变器20中，并以单独的电路构件进行阐述，然，以上的电路构件可进一步整合成单一芯片形式，以实现电路集成化的目的。

请参阅图5C，为本发明高压电容的立体示意图，并同时参阅图5B。如图所示，灯罩构造30的反射板31上包括有一第一供电板312及一第二供电板322，该第一供电板312及第二供电板322为印刷电路板(PCB)，并且灯管231的两端分别电性连接第一供电板312及一第二供电板322。

第一供电板312包括有一第一表面3121及一第二表面3123，其中第一表面3121上电路布局有至少一第一导电板314，而第二表面3123上电路布局有至少一第二导电板316，且各第一导电板314上尚设置有一供电座318，以供灯管231摆设。

第一导电板314及第二导电板316分别设置在第一供电板312的不同表面并被第一供电板312隔离，且第一导电板314设置在第二导电板316的垂直延伸位置，借此第一供电板312上的第一导电板314及第二导电板316之间将产生电容的特性，以形成本发明所述的高压电容233。

借此，在印刷电路板(PCB)上直接电路布局以制作出本发明的高压电容233，不仅可节省制作时间，并可以降低生产成本，以符合现在产业的趋势。当然，本发明另一实施例中，高压电容233亦可采用一般的电容元件，以增加制作上的选择性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种灯管供电结构，其特征在于，其包括有：

一变压电路，包括有一电压转换单元及一温度感应单元，该电压转换单元连接一第一频率的交流电源，以转换出一直流电压，并根据该温度感应单元感应四周的温度变化，以调整该直流电压；及

一逆变电路，其包括有：

至少一驱动电路，连接该变压电路，用以接收该直流电压，以产生一第二频率的交流电压；及

一灯管电路，包括有至少一灯管，连接至该驱动电路，该第二频率的交流电压供电于该灯管。

2.根据权利要求1所述的灯管供电结构，其特征在于，该温度感应单元包括有：

一温度感应器，用以感应四周的温度变化，以对应产生一偏压信号；及

一比较器，连接该温度感应器，以接收该偏压信号，比较该偏压信号及一参考电压，以产生一比较信号，该电压转换单元根据该比较信号，以调整该直流电压。

3.根据权利要求2所述的灯管供电结构，其特征在于，该温度感应器为一热敏电阻。

4.根据权利要求1所述的灯管供电结构，其特征在于，该驱动电路包括有：

一电容，连接该电压转换单元，以接收该直流电压；

一线圈；及

一驱动单元，设置在该电容及该线圈间，用以振荡该直流电压，以在该线圈上产生该第二频率的交流电压。

5.根据权利要求4所述的灯管供电结构，其特征在于，该驱动单元包括有：

一振荡器，用以振荡该直流电压，以在该线圈上产生该第二频率的交流电压；及

一控制器，用以控制该振荡器的振荡。

6.根据权利要求1所述的灯管供电结构，其特征在于，各灯管分别通过一高压电容及一限流电阻连接该驱动电路及接地。

7.根据权利要求1所述的灯管供电结构，其特征在于，该高压电容为电路布局于一印刷电路板上所制作而成。

8.根据权利要求1所述的灯管供电结构，其特征在于，该灯管为一冷阴极管、一热阴极管、一UV冷阴极管或一陶瓷灯管。

9.根据权利要求5所述的灯管供电结构，其特征在于，该灯管电路与该驱动电路间设置有一电流检测电路，该电流检测电路用以检测各灯管上的各负载电流，其中一负载电流低于一第一额定电流值时，产生一检测信号，并传送至该驱动电路的该驱动单元，则该驱动单元的该控制器根据该检测信号以控制该振荡器停止振荡。

10.根据权利要求9所述的灯管供电结构，其特征在于，该电流检测电路为一或门电路。

11.根据权利要求5所述的灯管供电结构，其特征在于，该灯管电路与该驱动电路间设置有一过电流负载电路，该过电流负载电路产生有一检测电压，该驱动单元设定一第一额定电压值，在该检测电压超过该第一额定电压值时，该驱动单元的该控制器控制该振荡器停止振荡。

12.根据权利要求11所述的灯管供电结构，其特征在于，该过电流负载电路为一电阻器。

13.根据权利要求5所述的灯管供电结构，其特征在于，该驱动电路连接一保护开关，该保护开关为一关闭状态，该控制器控制该振荡器停止振荡。

14.根据权利要求13所述的灯管供电结构，其特征在于，该保护开关为一微动开关、一按钮开关或一光敏开关。

15.一种灯管供电结构，其特征在于，其包括有：

一变压电路，连接一第一频率的交流电源，以转换出一直流电压；及

一逆变电路，其包括有：

至少一驱动电路，连接该变压电路，用以接收该直流电压，以产生一第二频率的交流电压；

一灯管电路，包括有至少一灯管，连接至该驱动电路，该第二频率的交流电压供电于该灯管；及

一电流检测电路，连接于该灯管电路及该驱动电路间，用以检测各灯管上的各负载电流，其中一负载电流低于一第一额定电流值时，产生一检测信号，并传送至该驱动电路，该驱动电路根据该检测信号停止产生该第二频率的交流电压。

16.根据权利要求15所述的灯管供电结构，其特征在于，该驱动电路包括有：

一电容，连接该电压转换单元，以接收该直流电压；

一线圈；及

17.根据权利要求16所述的灯管供电结构，其特征在于，该驱动单元包括有：

一控制器，用以控制该振荡器的振荡。

18.根据权利要求15所述的灯管供电结构，其特征在于，各灯管分别通过一高压电容及一限流电阻连接该驱动电路及接地。

19.根据权利要求18所述的灯管供电结构，其特征在于，该高压电容为电路布局于一印刷电路板上所制作而成。

20.根据权利要求15所述的灯管供电结构，其特征在于，该灯管为一冷阴极管、一热阴极管、一UV冷阴极管或一陶瓷灯管。

21.根据权利要求17所述的灯管供电结构，其特征在于，该灯管电路与该驱动电路间设置有一过电流负载电路，该过电流负载电路产生有一检测电压，该驱动单元设定一第一额定电压值，在该检测电压超过该第一额定电压值时，该驱动单元的该控制器控制该振荡器停止振荡。

22.根据权利要求21所述的灯管供电结构，其特征在于，该过电流负载电路为一电阻器。

23.根据权利要求17所述的灯管供电结构，其特征在于，该驱动电路尚连接一保护开关，该保护开关为一关闭状态，该控制器控制该振荡器停止振荡。

24.根据权利要求23所述的灯管供电结构，其特征在于，该保护开关为一微动开关、一按钮开关、一光敏开关或一拨动开关。

25.根据权利要求24所述的灯管供电结构，其特征在于，该保护开关以手动方式切换开关的状态。