CN101799149A - Led荧光灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用多个LED作为光源的发光二极管(LED)荧光灯，它是不妨碍生态环境的并且能够有助于能量保存。该LED荧光灯包括：LED阵列，该LED阵列包括被串联地连接的多个LED；第一至第四连接引脚；第一至第四电容器，该第一至第四电容器被分别连接至第一至第四连接引脚；第一二极管，该第一二极管具有被连接至第一电容器的第二端的阳极和被连接至LED阵列的第一端的阴极；第二二极管，该第二二极管具有被连接至LED阵列的第二端的阳极和被连接至第二电容器的第二端的阴极；第三二极管，该第三二极管具有被连接至LED阵列的第二端的阳极和被连接至第三电容器的第二端的阴极；以及第四二极管，该第四二极管具有被连接至第四电容器的第二端的阳极和被公共地连接至LED阵列的第一端和第一二极管的阴极的阴极。在没有要求附加设备的安装和布线的更改的情况下，能够在各种类型的荧光灯镇流器中容易地使用LED荧光灯。

Description

LED荧光灯

相关申请的交叉引用

本申请主张在韩国知识产权局于2009年2月5日提交的韩国专利申请No.10-2009-0009392和2009年7月1日提交的No.10-2009-0059893的优选权，其全部内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)荧光灯，并且更加具体地，涉及能够在没有要求附加设备的安装或者布线的变化的情况下在各种类型的现有的荧光灯镇流器中容易地使用的LED荧光灯。

背景技术

由于先前被用作低功率指示灯的发光二极管(LED)的光学效率的改进，已经逐渐地扩展LED的应用范围。LED，不同于其它的光源，不包含汞并且从而被认为是不影响环境的光源。因此，LED作为用于移动终端、液晶显示(LED)TV、或者汽车的下一代光源已经引起人们的关注。因此，在过去的数百年已经被用作主要的光源的白炽灯或者荧光灯被快速地替换为LED荧光灯。

然而，为了用LED荧光灯替换现有的荧光灯，必须更改布线或者灯架或者又安装专用于LED荧光灯的荧光灯镇流器。因此，LED荧光灯还没有被广泛使用。

发明内容

本发明提供了一种发光二极管(LED)荧光灯，在没有要求附加设备的安装或者更改布线的情况下通过各种类型的现有的荧光灯镇流器能够驱动该发光二极管(LED)荧光灯。

根据本发明的方面，提供了一种LED荧光灯，该LED荧光灯包括：LED阵列，所述LED阵列包括被串联地连接的多个LED；第一至第四连接引脚；第一至第四电容器，所述第一至第四电容器被分别连接至所述第一至第四连接引脚；第一二极管，所述第一二极管具有被连接至所述第一电容器的第二端的阳极和被连接至所述LED阵列的第一端的阴极；第二二极管，所述第二二极管具有被连接至所述LED阵列的第二端的阳极和被连接至所述第二电容器的第二端的阴极；第三二极管，所述第三二极管具有被连接至所述LED阵列的所述第二端的阳极和被连接至所述第三电容器的第二端的阴极；以及第四二极管，所述第四二极管具有被连接至所述第四电容器的第二端的阳极和被公共地连接至所述LED阵列的所述第一端和所述第一二极管的所述阴极的阴极。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED荧光灯，该LED荧光灯包括：LED阵列，所述LED阵列包括被串联地连接的多个LED；第一至第四连接引脚；第一二极管，所述第一二极管具有被连接至所述LED阵列的第一端的阴极；第二二极管，所述第二二极管具有被连接至所述LED阵列的第二端的阳极；第三二极管，所述第三二极管具有被公共地连接至所述LED阵列的所述第二端和所述第二二极管的所述阳极的阳极；第四二极管，所述第四二极管具有被公共地连接至所述LED阵列的所述第一端和所述第一二极管的所述阴极的阴极；第五二极管，所述第五二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一二极管的阳极的阴极；第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二二极管的阴极的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三二极管的阴极的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；第八二极管，所述第八二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四二极管的阳极的阴极；第九二极管，所述第九二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阴极和被连接至所述第二二极管的所述阴极的阳极；第十二极管，所述第十二极管具有被连接至所述第五二极管的所述阴极的阴极和被连接至第二连接引脚的阳极；第十一二极管，所述第十一二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阴极和被连接至所述第七二极管的所述阳极的阳极；以及第十二二极管，所述第十二二极管具有被连接至所述第八二极管的所述阴极的阴极和被连接至所述第三连接引脚的阳极。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED荧光灯，该LED荧光灯包括：第一至第n LED阵列，所述第一至第n LED阵列被并联地相互连接；第一二极管，所述第一二极管具有被连接至第一结点的阴极，所述第一结点公共地连接至所述第一至第n LED阵列的第一端；第二二极管，所述第二二极管具有被连接至第二结点的阳极，所述第二结点公共地连接至所述第一至第n LED阵列的第二端；第三二极管，所述第三二极管具有被公共地连接至所述第二结点和所述第二二极管的所述阳极的阳极；第四二极管，所述第四二极管具有被公共地连接至所述第一结点和所述第一二极管的所述阴极的阴极；第五二极管，所述第五二极管具有被连接至第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一二极管的阳极的阴极；第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二二极管的阴极的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三二极管的阴极的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；以及第八二极管，所述第八二极管具有被连接所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四二极管的阳极的阴极。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED荧光灯，该LED荧光灯包括：第一至第四连接引脚；第一至第四电容器，所述第一至第四电容器分别被连接至所述第一至第四连接引脚；第一二极管，所述第一二极管具有被连接至所述第一电容器的第二端的阳极；第二二极管，所述第二二极管具有被连接至所述第二电容器的第二端的阴极；第三二极管，所述第三二极管具有被连接至所述第二二极管的阳极的阳极和被连接至所述第三电容器的第二端的阴极；第四二极管，所述第四二极管具有被连接至所述第四电容器的第二端的阳极和被连接至所述第一二极管的阴极的阴极；第五二极管，所述第五二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一二极管的所述阳极的阴极；第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二二极管的所述阴极的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三二极管的所述阴极的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；第八二极管，所述第八二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四二极管的所述阳极的阴极；以及LED阵列电路单元，所述LED阵列电路单元具有被连接至第一结点的第一端和被连接至第二结点的第二端，所述第一结点连接至所述第一二极管的所述阴极和所述第四二极管的所述阴极，所述第二结点连接至所述第二二极管的所述阳极和所述第三二极管的所述阳极，所述LED阵列电路单元包括被串联地连接的至少一个LED阵列和至少一个电感器。

附图说明

通过参考附图详细地描述优选实施例，本发明的上述和其它特点以及优点将会变得更加明显，其中：

图1示出根据本发明的第一示例性实施例的发光二极管(LED)荧光灯的电路图；

图2示出图1中所示的LED阵列的电路图；

图3示出根据本发明的第二示例性实施例的LED荧光灯的电路图；

图4示出根据本发明的第三示例性实施例的LED荧光灯的电路图；

图5示出根据本发明的第四示例性实施例的LED荧光灯的电路图；

图6A至图6C示出根据本发明的第五示例性实施例的LED荧光灯的电路图；

图7示出根据本发明的第六示例性实施例的LED荧光灯的电路图；

图8A至图8J示出根据本发明的第七示例性实施例的LED荧光灯的电路图；

图9示出用于解释当使用作为负载的荧光灯时串联谐振荧光灯电子镇流器的操作的电路图；

图10示出图9中所示的串联谐振电子镇流器的电路图；

图11示出在正常状态下的荧光灯的驱动的早期被施加于荧光灯的两端的电压的波形图；

图12示出在异常状态下的荧光灯的驱动的早期被施加于荧光灯的两端的电压的波形图；

图13示出包括第五示例性实施例的LED荧光灯的串联谐振电子镇流器的电路图；

图14示出与被施加于LED荧光灯负载的电压的变化有关的模拟结果；

图15示出在图13中所示的LED阵列中流动的电流的时序图；以及

图16示出包括第七示例性实施例的LED荧光灯的串联谐振电子镇流器的电路图。

具体实施方式

在下文中将会参考附图详细地描述本发明，其中示出本发明的示例性实施例。

荧光灯电子镇流器主要可以分成半桥型、瞬时启动型或者预热启动型荧光灯电子镇流器。根据本发明的示例性实施例的LED荧光灯可以被构造为简单地应用于几乎所有类型的荧光灯镇流器。在下文中将会详细地描述根据本发明的示例性实施例的LED荧光灯的结构和应用了根据本发明的示例性实施例的LED荧光灯的各种类型的荧光灯镇流器的操作。

图1示出根据本发明的第一示例性实施例的LED荧光灯110的电路图。参考图1，LED荧光灯110可以包括LED阵列10、多个电容器C11至C14、以及多个外部连接引脚，即，第一至第四连接引脚111至114。LED荧光灯110可以包括相互并联地连接的两个或者多个LED阵列10。LED荧光灯110的结构能够直接地应用于根据本发明的其它示例性实施例的LED荧光灯。

LED阵列10可以包括被串联地连接的多个LED(未示出)、阳极端子10a以及阴极端子10b。电容器C11可以被连接在阳极端子10a与第一连接引脚111之间。电容器C12可以被连接在阴极端子10b与第二连接引脚112之间。电容器C13可以被连接在阳极端子10a与第三连接引脚113之间。电容器C14可以被连接在阴极端子10b与第四连接引脚114之间。

电容器C11至C14经由第一至第四连接引脚111至114可以被连接至诸如半桥型电子镇流器这样的荧光灯镇流器，并且从而可以控制荧光灯镇流器的串联谐振电路的电容。由于串联谐振电路的电容的变化，镇流器内部的荧光灯镇流器中的电流控制电感器的阻抗可以增加，并且因此，在LED荧光灯110中流动的电流量可以减小。因此，在不需要修改典型的荧光灯电子镇流器的结构的情况下通过使用典型的荧光灯电子镇流器能够控制LED荧光灯110的功率消耗。

图2示出图1中所示的LED阵列10的电路图。参考图2(a)，LED阵列10可以包括串联连接的多个LED D₁至D_n。

或者，为了更好地保护LED D₁至D_n，在与其中LED D₁至D_n被排列的方向相反的方向中，如图2(b)中所示，LED阵列10还可以包括分别被并联地连接至LED D₁至D_n的多个稳压二极管Z₁至Z_n。在这样的情况下，如果阳极端子10a处的施加电压相对于阴极端子10b来说是正的，那么电流可以流过LED D₁至D_n。另一方面，在输入AC电压的负周期期间，电流可以流过稳压二极管Z₁至Z_n。电流流过稳压二极管Z₁至Z_n可以变成无效的损失。因此，为了防止反向电流流过稳压二极管Z₁至Z_n并且从而提高效率，对第一示例性实施例可以进行各种修改，并且将会在下文中对其进行详细地描述。

图3示出根据本发明的第二示例性实施例的LED荧光灯120的电路图。除了下面的不同之处，第二示例性实施例与第一示例性实施例相同，不同之处在于LED荧光灯120包括被串联地连接至LED阵列12的任何一端的两个附加的二极管D₂₁和D₂₂。参考图3，二极管D₂₁可以被连接在LED阵列12的阳极端子与电容器C₂₁和C₂₃之间的结点之间，并且二极管D₂₂可以被连接在LED阵列12的阴极端子与电容器C₂₂和C₂₄之间的结点之间。由于二极管D₂₁和D₂₂，不管荧光灯镇流器的输出端子的极性，稳定电流可以在LED荧光灯120中流动。

图4示出根据本发明的第三示例性实施例的LED荧光灯130的电路图。参考图4，LED荧光灯130可以包括多个二极管D₃₁至D₃₄，并且从而不管被施加于第一至第四连接引脚131至134的AC电压的相位的变化，能够在各种荧光灯镇流器中稳定地操作。

图5示出根据本发明的第四示例性实施例的LED荧光灯140的电路图。除了下面的不同之处，第四示例性实施例与第三示例性实施例相同，不同之处在于LED荧光灯140包括多个附加二极管D₄₅至D₄₈。参考图5，多个电容器C₄₁至C₄₄可以分别被连接至第一至第四连接引脚141至144，并且二极管D₄₅至D₄₈可以分别并联地被连接至电容器C₄₁至C₄₄。

图6A至图6C示出根据本发明的第五示例性实施例的LED荧光灯150的电路图。参考图6A，LED荧光灯150可以包括多个二极管D₅₁至D₅₄，并且从而可以不管被施加于第一至第四连接引脚151至154的AC电压的相位中的变化，在各种荧光灯镇流器中能够稳定地操作。

第五示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处在于，LED荧光灯150包括多个附加二极管D₅₅至D₅₈。参考图6A，多个电容器C₅₁至C₅₄可以分别被连接至第一至第四连接引脚151至154，并且二极管D₅₅至D₅₈可以分别被并联地连接至电容器C₅₁至C₅₄。

LED荧光灯150还可以包括多个二极管D₅₉至D₆₂。二极管D₅₉的阴极可以被连接至第一连接引脚151，并且二极管D₅₉的阳极可以被连接至二极管D₅₂的阳极。二极管D₆₀的阳极可以被连接至第二连接引脚152，并且二极管D₆₀的阴极可以被连接至二极管D₅₁的阳极。二极管D₆₁的阴极可以被连接至第四连接引脚154，并且二极管D₆₁的阳极可以被连接至二极管D₅₃的阴极。二极管D₆₂的阳极可以被连接至第三连接引脚153，并且二极管D₆₂的阴极可以被连接至二极管D₅₄的阳极。由于LED荧光灯150具有对称结构并且从而关于被施加到那里的电压对称地执行操作，所以能够在现有的荧光灯组件中容易地使用LED荧光灯150。

如图6B中所示，在LED荧光灯150中不能使用电容器C₅₁至C₅₄。LED荧光灯150可以包括多于一个的LED阵列，例如，被相互并联地连接的第一至第n LED阵列15a至15n，如图6C中所示。

图7示出根据本发明的第六示例性实施例的LED荧光灯170的电路图。参考图7，LED荧光灯170可以包括第一至第四连接引脚171至174、被连接在第一和第三连接引脚171和173之间的电感器L₇₁、以及被连接在第二和第四连接引脚172和174之间的电感器L₇₂。电感器L₇₁和L₇₂可以在灯电子镇流器的操作的早期用作荧光灯的灯丝，并且从而可以防止灯丝检测/保护电路进行操作。另外，当LED荧光灯170被打开时，电感器L₇₁和L₇₂的电感器可以被添加至谐振电路的电感器，从而控制被施加于LED荧光灯170的功率。

通过电阻器可以替换电感器L₇₁和L₇₂。

图8A至图8I示出根据本发明的第七示例性实施例的LED荧光灯190的电路图。参考图8A，LED荧光灯190可以包括多个二极管D₉₁至D₉₄、被连接在二极管D₉₁的阴极和二极管D₉₄的阴极之间的第一结点与二极管D₉₂的阳极和二极管D₉₃的阳极之间的第二结点之间的LED阵列19、以及多个电感器L₉₁至L₉₃。

被串联地连接至LED阵列19的电感器L₉₃可以改变LED阵列19的阻抗并且从而当LED荧光灯190被打开时可以控制LED荧光灯19的电流。电感器L₉₃可以被提供在第一和第二结点之间的任何位置上。

可以通过电阻器R₉₁和R₉₂分别替换电感器L₉₁和L₉₂，如图8B中所示。

电感器L₉₃可以被连接在LED阵列19和第二结点之间，如图8C中所示。

参考图8D，LED荧光灯190可以包括具有第一和第二LED阵列19a和19b的LED阵列电路和被连接在第一和第二LED阵列19a和19b之间的电感器L₉₃。

多于一个电感器和多于一个LED阵列可以被连接在第一和第二结点之间。即，包括大量的LED阵列和大量的电感器的LED阵列电路单元可以被连接在第一和第二结点之间。

参考图8E和图8F，LED荧光灯190可以包括具有电感器L₉₃和第一至第n LED阵列19a至19n的LED阵列电路单元。

参考图8G和图8H，LED荧光灯190可以包括具有第一至第n电感器L_39a至L_39n和第一至第n LED阵列19a至19n的LED阵列电路单元。

参考图8I，LED荧光灯190可以包括分别具有被并联地相互连接的第一至第n LED阵列19_a至19_n、被并联地相互连接的第(n+1)个至第2n LED阵列19_a-1至19_n-1、以及分别被连接在第一至第n LED阵列19_a至19_n与第(n+1)个至第2n LED阵列19_a-1至19_n-1之间的第一至第n电感器L_93a至L_93n的LED阵列电路单元。

参考图8J，LED荧光灯190可以包括具有被并联地相互连接的第一至第n LED阵列19_a至19_n、被并联地相互连接的第(n+1)个至第2n LED阵列19_a-1至19_n-1、以及被连接在第一至第n LED阵列19_a至19_n与第(n+1)个至第2n LED阵列19_a-1至19_n-1之间的电感器L₉₃的LED阵列电路单元。

LED荧光灯190的LED阵列电路单元可以具有除了在此提出的之外的各种结构。

在不需要更改任何电路的情况下能够在各种现有的荧光灯镇流器中容易地使用LED荧光灯110至120，并且以图6A、图6B或者图6C中所示的LED荧光灯150为例在下文中将会对其更加详细地描述。

图9示出用于解释当使用作为负载的荧光灯200时串联谐振荧光灯电子镇流器的操作的电路图。参考图9，包括电感器L₀和电容器C的串联谐振电路可以被连接至高频率地操作的逆变器的输出端子，并且荧光灯200可以被并联地连接在电容器C的两端，从而通过逆变器L₀的谐振电压引起初始放电操作。一旦执行了初始放电操作，串联谐振电路可以控制在荧光灯200中朝着电感器L₀流动的流量。

图10示出图9中所示的串联谐振荧光灯电子镇流器的电路图。参考图10，驱动逆变器的开关电路Q₁和Q₂以在控制电路的控制下以固定的频率进行操作，并且从而，串联谐振荧光灯电子镇流器可以被分类成强迫振荡型荧光灯镇流器。包括旁路电容器C₀、电感器L₀以及谐振电容器C₁的串联谐振电路可以被连接至逆变器的输出端子，从而驱动荧光灯210。串联谐振荧光灯电子镇流器可以以由控制电路事先确定的固定的频率进行操作。因此，不同于自我振荡型荧光灯镇流器，串联谐振荧光灯电子镇流器可能具有各种缺点。然而，由于半导体技术的最新发展，能够最小化切换损失，并且能够通过连续地监测荧光灯210的操作状态而稳定串联谐振荧光灯电子镇流器的操作。因此，串联谐振荧光灯电子镇流器能够用于各种荧光灯。

然而，由于串联谐振荧光灯电子镇流器是专为荧光灯设计的，串联谐振荧光灯电子镇流器可能不能控制被施加于LED荧光灯的功率，LED荧光灯具有不同于典型的荧光灯的特性。另外，在打开荧光灯210的早期，基于典型的荧光灯的特性设计的灯负载异常状态检测电路220可以被驱动以进行操作，并且从而可以驱动逆变器的保护电路以进行操作。因此，荧光灯210不能够被正确地打开。

图11示出在正常的状态下的荧光灯的驱动的早期被施加于荧光灯的两端的电压的波形图。参考图11，驱动典型的荧光灯的早期可以包括大约1秒钟长的预热阶段a、大约0.13秒长的放电阶段b以及正常的打开阶段c。

图12示出在异常的状态下的荧光灯的驱动的早期被施加于荧光灯的两端的电压的波形图。参考图12，在大约1.6秒长的预热时段d期间，并且在大约0.62秒长的放电时段e之后，由于被施加于荧光灯的两端的高电压可以驱动保护电路以进行操作。

可以忽略荧光灯的负载直到初始化放电操作。在下文中将会详细地描述在放电操作的初始化之前的荧光灯的操作特性。

通过等式(1)可以定义包括具有电感器L₀的电感器和具有电容C₁的电容器的串联谐振电路的品质因数Q₀：

$Q_0=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_0{R}_0{C}_1}=\frac{1}{R_0}\sqrt{\frac{L_0}{C_1}}...\left(1\right)$

其中R₀表示串联谐振电路的内阻抗并且C₀表示旁路电容器的电容。电容C₀可能太高并且从而可以被忽略。

通过等式(2)可以定义被施加于串联谐振电路中的电容器的电压V_C：

$V_c=\frac{1}{R_0}\sqrt{\frac{L_0}{C_1}}\·V_i...\left(2\right).$

然而，当使用LED荧光灯替代典型的荧光灯作为负载时，由于在谐振的早期被施加于电容器C₁的高电压可以驱动逆变器的保护电路以进行操作。

图13示出包括第五示例性实施例的LED荧光灯150的串联谐振荧光灯电子镇流器的电路图。参考图13，不同于典型的荧光灯，甚至在逆变器的操作的早期，LED荧光灯150可以被认为是负载，并且从而可以被认为是负载电阻器R。负载电阻器R被并联地连接至电容器C。通过等式(3)可以定义负载电阻器R和电容器C的复数导纳Y_rc：

$Y_{\mathrm{rc}}=\mathrm{j\ωC}+\frac{1}{R}...\left(3\right)\text{.}$

复数导纳Y_rc的复数阻抗Z_rc可以被定义为负载电容器R的电阻和电容器C的电容的因数，如等式(4)所示：

$Z_{\mathrm{rc}}=\frac{R}{1+{\mathrm{\ω}}^2{R}^2{C}^2}-j\frac{\mathrm{\ω}{R}^{2}C}{1+{\mathrm{\ω}}^2{R}^2{C}^2}...\left(4\right).$

T8/32W的荧光灯具有大约500Ω的阻抗。图14示出当负载电容器R的电阻被设置为500Ω并且正弦波满足下述等式：L₀＝2.5mH；C＝6.8nF；f＝50KHz；以及Vm＝250V时通过将正弦波施加于串联谐振电路并且使用侧重于集成电路的模拟程序(PSpice)测量被施加于LED荧光灯150的电压而获得的模拟结果。参考图14，LED荧光灯的电压可能具有大约从被施加于LED荧光灯150的峰值电压即250V减少了大约43％的148V的峰值电压，并且LED荧光灯的相位可能被移位了0.62π。即，甚至在串联谐振电路的谐振的早期通过考虑负载电容器R的电阻能够减少串联谐振电路的品质因数。即，能够减低被施加于电容器C的两端的电压的峰值并且从而防止逆变器中的电路进行操作。

参考图13，为了防止荧光灯电子镇流器中的灯丝检测电路，第一和第三连接引脚151和153可被直接短路，并且第二和第四连接引脚152和154可被直接短路。或者，通过使用电阻器或者电感器，第一和第三连接引脚151和153可被间接地短路，并且通过使用电阻器或者电感器第二和第四连接引脚152和154可被间接地短路。

在下文中将会详细地描述当第一和第三连接引脚151和153以及第二和第四连接引脚152和154被短路时的荧光灯电子镇流器的操作。当被施加于电容器C的电压V_c相对于第二和第四连接引脚152和154为正时，即，正电压被施加于第一和第三连接引脚151和153时，如果正弦波的电压被增加到LED阵列15的阈值电压V_th，电流可以流过下述多个路径：[D₅₅-D₅₁-LED阵列15-D₅₂-D₅₆]；[D₅₅-D₅₁-LED阵列15-D₅₃-D₆₁]；[D₆₂-D₅₄-LED阵列15-D₅₂-D₅₆]；以及[D₆₂-D₅₄-LED阵列15-D₅₃-D₆₁]。另一方面，当正电压被施加于第一和第三连接引脚151和153时电压V_c减少低于阈值电压V_th，在LED阵列15中可能没有电流流动。

当负电压被施加于第一和第三连接引脚151和153时如果正弦波的电压减少低于阈值电压V_th，电流可能再次流过下述多个路径：[D₅₈-D₅₄-LED阵列15-D₅₃-D₅₇]；[D₅₈-D₅₄-LED阵列15-D₅₂-D₅₉]；[D₆₀-D₅₁-LED阵列15-D₅₃-D₅₇]；以及[D₆₀-D₅₁-LED阵列15-D₅₂-D₅₉]。当没有考虑在二极管中可能出现的电压降时，被施加于LED阵列15的电压V_msin(ωt+θ)可能具有它的最大值V_m作为峰值。

图15示出在图13中所示的LED阵列15中流动的电流的时序图。参考图15，在0和ta之间的部分期间，分别通过从电容器C₅₃到二极管D₆₁的路径和从二极管D₆₂到电容器C₅₄的路径的电流，电容器C₅₃和C₅₄可以被充电，直到电流开始在LED阵列15中流动。

在ta和tb之间的部分期间，主电流可能通过下述多个路径在LED荧光灯150中流动：[D₅₅-D₅₁-LED阵列15-D₅₂-D₅₆]；[D₅₅-D₅₁-LED阵列15-D₅₃-D₆₁]；[D₆₂-D₅₄-LED阵列15-D₅₂-D₅₆]；以及[D₆₂-D₅₄-LED阵列15-D₅₃-D₆₁]。

在tb和π之间的部分期间，在LED荧光灯150中没有主电流流动，并且电容器C₅₃和C₅₄可能继续被放电。

在π和tc之间的部分期间，通过从二极管D₅₉到电容器D₅₁的路径和从电容器C₅₂到二极管D₆₀的路径的电流，电容器C₅₁和C₅₂可能被充电，直到电流开始在LED阵列15中流动。

在tc和td之间的部分期间，通过下述多个路径主电流可能在LED荧光灯150中流动：[D₆₀-D₅₁-LED阵列15-D₅₃-D₅₇]；[D₅₈-D₅₄-LED阵列15-D₅₃-D₅₇]；[D₆₀-D₅₁-LED阵列15-D₅₂-D₅₉]；以及[D₅₈-D₅₄-LED阵列15-D₅₂-D₅₉]。

在td和2π之间的部分期间，在LED荧光灯150中可能没有主电流流动，并且电容器C₅₁和C₅₂可能继续被放电。

在td和(2π+ta)之间的部分期间，在LED荧光灯150中可能没有主电流流动，电容器C₅₃和C₅₄可能被充电到阈值电压V_th直到电流开始在LED阵列15中流动，并且电容器C₅₁和C₅₂可能被放电。

当电容器C₅₁至C₅₄的电容是C_a时，在td和ta之间的部分和tb和tc之间的部分的期间荧光灯电子镇流器可以进行操作好像均具有电容C_a的两个电容器被并联地连接至电容器C。在这样的情况下，通过等式(5)可以定义荧光灯电子镇流器的有效电容C_r：

C_r＝C+2C_a    ...(5)。

通过下面的等式：

可以定义荧光灯电子镇流器的串联谐振电路的品质因数Q₀。因此，电容C越高，品质因数Q₀越低，并且被施加于LED荧光灯150的两端的电压V_c越低。通过改变电容C_a，能够控制在LED荧光灯150中流动的峰值电流和峰值电流在LED荧光灯150中流动的期间(section)。因此，能够控制LED荧光灯150的功率消耗。

LED荧光灯150的操作的上述描述能够直接地应用于当LED荧光灯150包括多于一个LED阵列时的情况，如图6C中所示。

图16示出包括第七示例性实施例的LED荧光灯190的串联谐振荧光灯电子镇流器的电路图。参考图16，LED荧光灯190的电感器L₉₁和L₉₂可以用作灯丝，并且可以防止逆变器中的灯丝异常状态检测电路进行操作。电感器L₉₁和L₉₂可以被替换为电阻器，如图8B中所示。在这样的情况下，由于通过电阻器的谐振电流的流动可能出现功率损耗。

参考图16，谐振电容器C可以被连接至第一和第二连接引脚191和192，并且包括谐振电容器C和电感器L₀的逆变器的输出端子可以被连接至第三和第四连接引脚193和194。当电感器L₉₁和L₉₂的电感器是L_a时，通过下面的等式：L＝L₀+2L_a，可以定义荧光灯电子镇流器的谐振电感器L。因此，最高的电压可以被施加于第一和第二连接引脚191和192。

当被串联地连接至LED阵列19的电感器L₉₃的电感器是L_b时，在当认为主电流在LED阵列19中流动时的时段的期间，具有是逆变器的操作频率的两倍的频率的LED电流在LED阵列19中流动。因此，阻抗ZLb(＝j2ωLb)可以被添加到LED阵列19的阻抗，并且因此，荧光灯电子镇流器的品质因数Q₀可能变化。因此，通过控制被施加于LED阵列19的峰值电压V_m能够控制在LED阵列19中流动的电流。

LED荧光灯190的操作的上述描述能够直接地应用于当LED荧光灯190包括多于一个LED阵列或者多于一个电感器时的情况，如图8D至8J中所示。

表1示出当逆变器的操作频率是50KHz并且电容C是6800pF时通过改变电容C_a从包括具有48×3个LED的LED阵列的LED荧光灯获得的测量数据。

表1

电容器	750pF	1000pF	1500pF	1800pF
					Vi(V)	134	130.7	124.7	121.3
功率消耗(W)	22.0	20.2	16.8	14.6
					LED电压(Vdc)	143.7	142.8	141.7	140.6
LED电流(mAdc)	110	104	87	75
					灯输入电流(mAac)	173	164	157	155
谐振电流(mAac)	298	289	278	266

根据本发明的LED荧光灯不限于在此提出的示例性实施例。因此，在此提出的示例性实施例的变化和组合可以属于本发明的范围。

如上所述，根据本发明，在没有要求附加设备的安装或者布线的变化的情况下，能够提供在各种类型的现有的荧光灯镇流器中能够容易地使用的LED荧光灯。因此，能够容易地替换现有的荧光灯并且从而有助于不妨碍生态环境的、高效率的光源的使用。

虽然已经特别地示出并且参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解的是，在不脱离所附权利要求定义的本发明的范围和精神的情况下，可以在其中进行形式和具体内容上的各种变化。

Claims (18)

1.一种发光二极管(LED)荧光灯，包括：

LED阵列，所述LED阵列包括被串联地连接的多个LED；

第一至第四连接引脚；

第一至第四电容器，所述第一至第四电容器被分别连接至所述第一至第四连接引脚；

第一二极管，所述第一二极管具有被连接至所述第一电容器的第二端的阳极和被连接至所述LED阵列的第一端的阴极；

第二二极管，所述第二二极管具有被连接至所述LED阵列的第二端的阳极和被连接至所述第二电容器的第二端的阴极；

第三二极管，所述第三二极管具有被连接至所述LED阵列的所述第二端的阳极和被连接至所述第三电容器的第二端的阴极；以及

第四二极管，所述第四二极管具有被连接至所述第四电容器的第二端的阳极和被公共地连接至所述LED阵列的所述第一端和所述第一二极管的所述阴极的阴极。

2.根据权利要求1所述的LED荧光灯，进一步包括：

第五二极管，所述第五二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一电容器的所述第二端的阴极；

第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二电容器的所述第二端的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；

第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三电容器的所述第二端的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；以及

第八二极管，所述第八二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四电容器的第二端的阴极。

3.根据权利要求2所述的LED荧光灯，进一步包括：

第九二极管，所述第九二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阴极和被连接至所述第二电容器的所述第二端的阳极；

第十二极管，所述第十二极管具有被连接至所述第一电容器的所述第二端的阴极和被连接至所述第二连接引脚的阳极；

第十一二极管，所述第十一二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阴极和被连接至所述第三电容器的所述第二端的阳极；以及

第十二二极管，所述第十二二极管具有被连接至所述第四电容器的所述第二端的阴极和被连接至所述第三连接引脚的阳极。

4.根据权利要求3所述的LED荧光灯，进一步包括：

第一电感器，所述第一电感器被连接在所述第一和第三连接引脚之间；和

第二电感器，所述第二电感器被连接在所述第二和第四连接引脚之间。

5.根据权利要求4所述的LED荧光灯，进一步包括下述中的至少之一：

第三电感器，所述第三电感器具有被公共地连接至所述第一二极管的所述阴极和所述第四二极管的所述阴极的第一端和被连接至所述LED阵列的所述第一端的第二端；和

第四电感器，所述第四电感器具有被公共地连接至所述第二二极管的所述阳极和所述第三二极管的所述阳极的第一端和被连接至所述LED阵列的所述第二端的第二端。

6.一种LED荧光灯，包括：

LED阵列，所述LED阵列包括被串联地连接的多个LED；

第一至第四连接引脚；

第一二极管，所述第一二极管具有被连接至所述LED阵列的第一端的阴极；

第二二极管，所述第二二极管具有被连接至所述LED阵列的第二端的阳极；

第三二极管，所述第三二极管具有被公共地连接至所述LED阵列的所述第二端和所述第二二极管的所述阳极的阳极；

第四二极管，所述第四二极管具有被公共地连接至所述LED阵列的所述第一端和所述第一二极管的所述阴极的阴极；

第五二极管，所述第五二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一二极管的阳极的阴极；

第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二二极管的阴极的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；

第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三二极管的阴极的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；

第八二极管，所述第八二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四二极管的阳极的阴极；

第九二极管，所述第九二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阴极和被连接至所述第二二极管的所述阴极的阳极；

第十二极管，所述第十二极管具有被连接至所述第五二极管的所述阴极的阴极和被连接至第二连接引脚的阳极；

第十一二极管，所述第十一二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阴极和被连接至所述第七二极管的所述阳极的阳极；以及

第十二二极管，所述第十二二极管具有被连接至所述第八二极管的所述阴极的阴极和被连接至所述第三连接引脚的阳极。

7.一种LED荧光灯，包括：

第一至第n LED阵列，所述第一至第n LED阵列被并联地相互连接；

第一二极管，所述第一二极管具有被连接至第一结点的阴极，所述第一至第n LED阵列的第一端公共地连接至所述第一结点；

第二二极管，所述第二二极管具有被连接至第二结点的阳极，所述第一至第n LED阵列的第二端公共地连接至所述第二结点；

第三二极管，所述第三二极管具有被公共地连接至所述第二结点和所述第二二极管的所述阳极的阳极；

第四二极管，所述第四二极管具有被公共地连接至所述第一结点和所述第一二极管的所述阴极的阴极；

第五二极管，所述第五二极管具有被连接至第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一二极管的阳极的阴极；

第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二二极管的阴极的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；

第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三二极管的阴极的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；以及

第八二极管，所述第八二极管具有被连接所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四二极管的阳极的阴极。

8.根据权利要求7所述的LED荧光灯，进一步包括：

第九二极管，所述第九二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阴极和被连接至所述第二二极管的所述阴极的阳极；

第十二极管，所述第十二极管具有被连接至所述第一二极管的所述阳极的阴极和被连接至所述第二连接引脚的阳极；

第十一二极管，所述第十一二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阴极和被连接至所述第三二极管的所述阴极的阳极；以及

第十二二极管，所述第十二二极管具有被连接至所述第四二极管的所述阳极的阴极和被连接至所述第三连接引脚的阳极。

9.一种LED荧光灯，包括：

第一至第四连接引脚；

第一至第四电容器，所述第一至第四电容器分别被连接至所述第一至第四连接引脚；

第一二极管，所述第一二极管具有被连接至所述第一电容器的第二端的阳极；

第二二极管，所述第二二极管具有被连接至所述第二电容器的第二端的阴极；

第三二极管，所述第三二极管具有被连接至所述第二二极管的阳极的阳极和被连接至所述第三电容器的第二端的阴极；

第四二极管，所述第四二极管具有被连接至所述第四电容器的第二端的阳极和被连接至所述第一二极管的阴极的阴极；

第五二极管，所述第五二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阳极和被连接至所述第一二极管的所述阳极的阴极；

第六二极管，所述第六二极管具有被连接至所述第二二极管的所述阴极的阳极和被连接至所述第二连接引脚的阴极；

第七二极管，所述第七二极管具有被连接至所述第三二极管的所述阴极的阳极和被连接至所述第三连接引脚的阴极；

第八二极管，所述第八二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阳极和被连接至所述第四二极管的所述阳极的阴极；以及

LED阵列电路单元，所述LED阵列电路单元具有被连接至第一结点的第一端和被连接至第二结点的第二端，所述第一二极管的所述阴极和所述第四二极管的所述阴极连接至所述第一结点，所述第二二极管的所述阳极和所述第三二极管的所述阳极连接至所述第二结点，所述LED阵列电路单元包括被串联地连接的至少一个LED阵列和至少一个电感器。

10.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括：第一LED阵列，所述第一LED阵列具有被连接至所述第一结点的第一端；第一电感器，所述第一电感器具有被连接至所述第一LED阵列的第二端的第一端；以及第二LED阵列，所述第二LED阵列具有被连接至所述第一电感器的第二端的第一端和被连接至所述第二结点的第二端。

11.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括第一电感器和第一至第n LED阵列，所述第一电感器具有被连接至所述第一结点的第一端，并且所述第一至第n LED阵列中的每一个具有被连接至所述第一电感器的第二端的第一端和被连接至所述第二结点的第二端。

12.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括第一至第n LED阵列和第一电感器，所述第一至第n LED阵列中的每一个具有被连接至所述第一结点的第一端，并且所述第一电感器具有被连接至所述第一至第n LED阵列的第二端的第一端和被连接至所述第二结点的第二端。

13.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括第一至第n电感器和第一至第n LED阵列，所述第一至第n电感器中的每一个具有被连接至所述第一结点的第一端，并且所述第一至第n LED阵列分别被连接至所述第一至第n电感器的第二端，并且被连接至所述第二结点。

14.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括第一至第n LED阵列和第一至第n电感器，所述第一至第nLED阵列中的每一个具有被连接至所述第一结点的第一端，并且所述第一至第n电感器分别被连接至所述第一至第n LED阵列的第二端，并且被连接至所述第二结点。

15.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括第一至第n LED阵列、第一至第n电感器以及第(n+1)至第2n LED阵列，所述第一至第n LED阵列中的每一个具有被连接至所述第一结点的第一端，所述第一第n电感器分别被连接在所述第一至第nLED阵列的第二端和所述第(n+1)至第2n LED阵列的第一端之间，并且所述第(n+1)至第2n LED阵列中的每一个具有被连接至所述第二结点的第二端。

16.根据权利要求9所述的LED荧光灯，其中所述LED阵列电路单元包括第一至第n LED阵列、第一电感器以及第(n+1)至第2n LED阵列，所述第一至第n LED阵列中的每一个具有被连接至所述第一结点的第一端和被连接至所述第一电感器的第一端的第二端，并且所述第(n+1)至第2n LED阵列中的每一个具有被连接至所述第一电感器的第二端的第一端和被连接至所述第二结点的第二端。

17.根据权利要求10至16所述的LED荧光灯，进一步包括：

第九二极管，所述第九二极管具有被连接至所述第一连接引脚的阴极和被连接至所述第二二极管的所述阴极的阳极；

第十二极管，所述第十二极管具有被连接至所述第一二极管的所述阳极的阴极和被连接至所述第二连接引脚的阳极；

第十一二极管，所述第十一二极管具有被连接至所述第四连接引脚的阴极和被连接至所述第三二极管的所述阴极的阳极；以及

第十二二极管，所述第十二二极管具有被连接至所述第四二极管的所述阳极的阴极和被连接至所述第三连接引脚的阳极。

18.根据权利要求10至16中的任何一项所述的LED荧光灯，进一步包括：

第一控制电感器，所述第一控制电感器被连接在所述第一和第三连接引脚之间，和

第二控制电感器，所述第二控制电感器被连接在所述第二和第四连接引脚之间。

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