CN105873315A - 安全开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全开关电路，安全开关电路包括开关单元、全桥转换单元、触发电路以及启动电容。开关单元具有第一开关端、第二开关端与触发端。全桥转换单元具有第一电源端、第二电源端、第一输出端与第二输出端，其中第一输出端和第二输出端分别电性连接开关单元的第二开关端和第一开关端，第一电源端电性连接至输入/输出端。触发电路电性连接至安全开关电路位于灯管的该侧端部和开关单元，且触发电路输出触发电压至开关单元的触发端，使得开关单元依据触发电压的电压值决定是否导通。启动电容具有第一电容端和第二电容端，分别电性连接至全桥转换单元的第二电源端和触发电路。触发电路依据启动电容的电压值决定触发电压的电压值。

Description

安全开关电路

技术领域

本发明涉及一种安全开关电路，且特别是一种适用于发光二极管灯管的安全开关电路。

背景技术

双端通电的灯管会遇到安装时的法规安全限制。传统灯管通常是双端通电的，近年来才引入单端通电的概念。在原来的灯具尚未淘汰的情况下，需要依据灯具的设计使用对应的双端通电灯管或者单端通电灯管。灯安装时，在安装程序的要求上，当只有一端连接灯座(通电)时，另一端尚未连接灯座的端点并不能有漏电的问题，以防止安装或拆装灯具的人员触电。此法规理当适用于单端通电的灯管，但是对于双端通电的灯管，现有的技术可能会遇到实际实施上的困难。因为，双端通电的灯管两端通常是导通的，使得其中第一端通电时，第二端也应该被通电。因此，传统的做法是将双端导通的灯管的灯座进行改装，以避免安装时漏电。如此可能造成灯具更换的设备成本与人力成本增加，也会造成安装灯具的不方便性。

现行某些国家的灯管安装法规限制，对于灯管要求了需要在只有单端通电时，另一端不通电。而在正常使用时(双端都导通电源)却要实现双端导通。此对于灯管的设计者造成很大的挑战。即使将电源关闭，仍难以保证目前电源线没有电，也有可能造成潜在的安全问题。

发明内容

本发明实施例提供一种安全开关电路，可用于现存的双端或单端导通发光二极管灯管的灯座的电源系统，可替代传统的灯管，以避免安装时其中一端可能漏电的问题，且不需要更改灯管的外围(周边)电路。

本发明实施例提供一种安全开关电路，用于一具有双侧端部的一灯管，此安全开关电路安装于所述灯管的其中一侧端部。此安全开关电路具有一输入/输出端，该输入/输出端位于灯管的一供电回路上。所述安全开关电路包括开关单元、全桥转换单元、触发电路以及启动电容。开关单元具有第一开关端、第二开关端与触发端。全桥转换单元具有第一电源端、第二电源端、第一输出端与第二输出端，其中第一输出端和第二输出端分别电性连接开关单元的第二开关端和第一开关端，第一电源端电性连接至输入/输出端。触发电路电性连接至安全开关电路位于灯管的该侧端部和开关单元，且触发电路还输出触发电压至开关单元的触发端，使得开关单元依据触发电压的电压值决定是否导通。启动电容具有第一电容端和第二电容端，分别电性连接至全桥转换单元的第二电源端和触发电路。触发电路依据启动电容的电压值决定触发电压的电压值。

在本发明的一实施例中，该开关单元至少包括一硅控整流器，该硅控整流器具有一阳极端、一阴极端和一闸极端，该硅控整流器的阳极端、阴极端和闸极端分别电性连接该开关单元的该第一开关端、第二开关端和该触发端。

在本发明的一实施例中，该触发电路包括：

一变压器，具有一第一初级端、一第二初级端、一第一次级端与一第二次级端，其中该第一初级端电性连接该启动电容的该第二电容端，该第二初级端电性连接该安全开关电路位于该灯管的该侧端部，该第一次级端电性连接该开关单元的该第二开关端；

一第一二极管，其阳极端电性连接该变压器的该第二次级端；以及

一触发维持单元，具有一第一输入端和一第二输入端，分别电性连接该第一二极管的阴极端以及该变压器的第一次极端，该触发维持单元还具有一触发输出端，该触发维持单元的该触发输出端电性连接至该开关单元的该触发端，以输出该触发电压。

在本发明的一实施例中，该触发维持单元至少包括：

一第一电容，具有一第一电容端和一第二电容端，分别电性连接至该开关单元的该触发端和该第一开关端；

一第二二极管，具有一阴极端和一阳极端，其中该阴极端电性连接至该开关单元的该触发端；

一第一电阻，具有一第一电阻端和一第二电阻端，分别电性连接至该触发维持单元的该第一输入端和该第二二极管的该阳极端；以及

一第二电容，具有一第一电容端和一第二电容端，分别电性连接至该触发维持单元的该第二输入端和该第三电阻的该第一电阻端。

在本发明的一实施例中，该触发维持单元包括：

一齐纳二极管，具有一阴极端和一阳极端，其中该阳极端电性连接至该触发维持单元的该第二输入端，该阴极端电性连接至该触发维持单元的该第一输入端和该输出端；以及

一第二电阻和一第三电容，二者彼此并联，其中该第二电阻和该第三电容连接的两端点分别电性连接至该齐纳二极管的该阴极端和该阳极端。

在本发明的一实施例中，安全开关电路还包括：

一电压抑制二极管，其具有一第一端和一第二端，分别电性连接该触发维持单元和该开关单元的该第一开关端。

在本发明的一实施例中，安全开关电路还包括：

一第三二极管，具有一阳极端和一阴极端，分别电性连接至该全桥转换单元的该第二输出端和该开关单元的该第一开关端。

综上所述，本发明实施例提供一种安全开关电路。安全开关电路仅在高频率作开关的特性，使得在发光二极管灯管安装过程中，尚未通电的任何一端都不会漏电。在不需要更改灯管的外围(周边)电路的情况下，可直接替代传统的灯管。

为更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的发光二极管灯管的发光二极管驱动电路的电路方块图；

图2是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管的发光二极管驱动电路的电路方块图；

图3A是本发明实施例提供的发光二极管驱动电路的第一供电回路的示意图；

图3B是本发明实施例提供的发光二极管驱动电路的第二供电回路的示意图；

图3C是本发明实施例提供的发光二极管驱动电路的第二供电回路的示意图；

图4是本发明实施例提供的发光二极管驱动电路的细部电路图；

图5是本发明实例提供的发光二极管驱动电路以及其切换单元的细部电路图；

图6是本发明实例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的电路架构图；

图7是本发明实例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的细部电路图；

图8是本发明实施例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的操作示意图；

图9是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的细部电路图；

图10是本发明实施例提供的发光二极管灯管的发光二极管驱动电路的应用实施例的示意图；

图11是本发明实施例提供的发光二极管灯管组接于具有电子式镇流器的灯座的应用实施例的示意图；

图12是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管组接于具有电感式镇流器的灯座的应用实施例的示意图；

图13是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管组接于无镇流器的灯座的应用实施例的示意图。

附图标记说明：1-发光二极管驱动电路；11-滤波及整流单元；12-驱动电路；13-第一开关单元；14-发光模块；15-安全开关电路；16-第三二极管；17-第一二极管；18-第二二极管；19-切换单元；40-工作模式切换电路；a1-第一引脚；a2-第二引脚；b1-第三引脚；b2-第四引脚；S1-第一供电回路；S2A、S2B-第二供电回路；Cx-电容；La-电感；Ca-电容；d：第一电源端；e-第二电源端；f-第二输出端；g-第一输出端；D1、D2、D3、D4-二极管；C1-第一电容；C2-第二电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻；112-电磁干扰滤波器；151-第二开关单元；152-第二全桥转换单元；153-触发电路；154-启动电容；151a-第一开关端；151b-第二开关端；151c-触发端；152a-第一电源端；152b-第二电源端；152c-第一输出端；152d-第二输出端；1531-第四二极管；1532-变压器；1533-触发维持单元；1533a-第一输入端；1533b-第二输入端；1533c-输出端；P1-第一初级端；P2-第二初级端；S1’-第一次级端；S2’-第二次级端；Vx-外部电源；154a-第一电容端；154b-第二电容端；Br1-第一支路；Br2-第二支路；155-支路二极管；155a-阳极端；155b-阴极端；R3-第三电阻；C3-第三电容；C4-第四电容；D5-第五二极管；Lp1-第一路径；Lp2-第二路径；156-电压抑制二极管；156a-第一端；156b-第二端；ZD-齐纳二极管；R4-第四电阻；C5-第五电容；10-发光二极管灯管；20-电子式镇流器；30-电感式镇流器；31-短路元件.

具体实施方式

〔发光二极管灯管及适用于发光二极管灯管的安全开关电路的实施例〕

本实施例中的发光二极管灯管可以取代传统的荧光灯管，其与传统的荧光灯管相同都是接灯座，且利用外部电源发光。本领域技术人员容易了解，传统的发光二极管灯管具有第一侧端部与第二侧端部，第一侧端部与第二侧端部分别具有两个引脚。本实施例中的发光二极管灯管同样具有第一侧端部与第二侧端部，第一侧端部具有第一引脚a1与第二引脚a2，第二侧端部具有第三引脚b1与第四引脚b2。本实施例中的发光二极管灯管连接于灯座的电源的应用方式将于后续的图11至图13实施例详细说明。在此先说明发光二极管灯管的发光二极管驱动电路。

如图1所示，图1是本发明实施例提供的发光二极管灯管的发光二极管驱动电路的电路方块图。发光二极管灯管1依据施加于第一侧端部的一低频外部电源而发光。此发光二极管灯管的发光二极管驱动电路1包括滤波及整流单元11、驱动电路12、发光模块14以及工作模式切换电路40。滤波及整流电路11电性连接第一侧端部和驱动电路12，且在某些应用情况下，滤波及整流单元11可以被移除。驱动电路12电性连接第一引脚a1和第二引脚a2。发光模块14至少具有发光二极管并电性连接驱动电路12。工作模式切换电路40电性连接驱动电路12和发光模块14。工作模式切换电路40依据低频外部电源与驱动电路12导通形成供电回路，从而使驱动电流沿此供电回路驱动发光模块发光。图1中的发光二极管驱动电路1的操作方式与所述供电回路类似于图2实施例，将于图2实施例一并说明。关于所述驱动电流，发光模块14具有第一端和第二端，所述驱动电流从第一端流入并从第二端流出。在图1的实施例中，发光模块14的第一端例如为发光二极管串的阳极，发光模块14的第二端例如为发光二极管串的阴极。

如图1与图2所示，图2是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管的发光二极管驱动电路的电路方块图。比较图1与图2可知，图1实施例与图2实施例的差异在于图2增加了安全开关电路15。安全开关电路15位于被导通的供电回路上。当加入了安全开关电路15之后，安全开关电路15提供了依据外部电源为一高频电源时而被使能导通的条件。图3A、图3B与图3C分别表示发光二极管驱动电路1的第一供电回路S1与第二供电回路S2A、S2B。工作模式切换电路40电性连接滤波及整流单元11、驱动电路12、发光模块14和安全开关单元15，并且依据外部电源的频率范围而提供上述的第一供电路径S1以及第二供电路径S2A或S2B其中之一。

工作模式切换电路40包括第一开关单元13、第三二极管16、第一二极管17、第二二极管18以及切换单元19。第一开关单元13具有第一开关端和第二开关端，分别电性连接发光模块14的第二端以及第二引脚a2。切换单元19电性连接第一侧端部(第一引脚a1与第二引脚a2)和第一开关单元13，并在低频外部电源被施加在第一侧端部时导通第一开关单元13。第一二极管17的阳极端电性连接开关单元13的第二开关端。第二二极管18的阳极端电性连接第一二极管17的阴极端，第二二极管18的阴极端电性连接切换单元19。

驱动电路12电性连接滤波及整流单元11。第一开关13电性连接滤波及整流单元11。发光模块14的第一端与第二端通过驱动电路电性连接滤波及整流单元11以形成第一供电回路S1(在图3A表示)，第一供电回路S1为高频供电回路。发光模块14的第二端与第一开关单元13电性连接滤波及整流单元11以形成第二供电回路S2A、S2B(分别在图3B、图3C表示)，第二供电回路S2A、S2B为低频供电回路。驱动电路12可以为电压位准转换电路，但本发明并不因此限定。

安全开关电路15电性连接第二侧端部(第三引脚b1与第四引脚b2)和发光模块14。安全开关电路15于外部电源被施加于第一侧端部和第二侧端部，且外部电源为一高频电源时被使能，其中工作模式切换电路40依据安全开关电路15是否被使能决定供电回路的路径。例如：安全开关单元15仅在第一引脚a1、第二引脚a2、第三引脚b1与第四引脚b2接收外部电源且外部电源的频率范围为高频范围(例如20kHz至60kHz)时为导通状态。

安全开关电路15具有一输入/输出端。第三二极管16的阳极端电性连接安全开关电路15的输入/输出端。第三二极管16的阴极端电性连接发光模块14的第一端，二极管16的阳极端通过安全开关单元15电性连接第三引脚b1与第四引脚b2。第一二极管17的阴极电性连接二极管16的阳极。第一二极管17的阳极电性连接滤波及整流单元11，第一二极管17的阳极通过驱动电路12电性连接发光模块14的第二端，且第一二极管17的阳极通过第一开关单元13电性连接发光模块14的第二端。第二二极管18的阳极电性连接第三二极管16的阳极。切换单元19电性连接第二二极管18的阴极与第一开关单元13，切换单元19通过第二二极管18接收外部电源以控制第一开关单元13。当外部电源的频率位于高频范围时，切换单元19导通第一开关单元13，当外部电源的频率低于高频范围时，切换单元19不导通开关单元13。

关于第一电流回路S1，如图3A所示，驱动电路12提供直流电以使发光模块14发光。第一电流回路S1在外部电源不在高频范围时(例如60Hz)，产生供电回路。关于第二电流回路S2A和S2B，当外部电源的频率在高频范围时，则切换单元19导通第一开关单元13以旁路(bypass)驱动电路12。在图3B的第二电流回路S2A表示频率落在高频范围的外部电源(交流电)由左侧的第一引脚a1和第二引脚a2传送至右侧第三引脚b1和第四引脚b2的半周期(在此称为正半周)的电流路径。在图3C的第二电流回路S2B表示频率落在高频范围的外部电源(交流电)由右侧第三引脚b1和第四引脚b2传送至左侧的第一引脚a1和第二引脚a2的半周期(在此称为负半周)的电流路径。另外，不论是在正半周还是负半周，高频电流则均会通过第二二极管18以输入切换单元19。第二电流回路S2A、S2B都是共享第一开关单元13所提供的电流路径，差异仅在于基于整流的原理，第二电流回路S2A流过第一二极管17，第二电流回路S2B流过第三二极管16。在实际应用于各种供电态样的灯座的灯管点灯情况，将于后续依据各种灯座电路状况逐一说明。

如图4所示，图4是本发明实施例提供的发光二极管驱动电路的细部电路图。图4主要在于进一步描述了滤波及整流单元11的一种示范性电路的细节。滤波及整流单元11包括第一全桥转换单元111与电磁干扰滤波器112。

第一全桥转换单元111包括四个二极管D1、D2、D3、D4。二极管D1的阴极电性连接第一全桥转换单元111的第一电源端d，二极管D1的阳极电性连接第一全桥转换单元111的第二输出端f。二极管D2的阴极电性连接第一全桥转换单元111的第二电源端e，二极管D2的阳极电性连接第一全桥转换单元111的第二输出端f。二极管D3的阳极电性连接第一全桥转换单元111的第一电源端d，二极管D3的阴极电性连接第一全桥转换单元111的第一输出端g。二极管D4的阳极电性连接第一全桥转换单元111的第二电源端e，二极管D4的阴极电性连接第一全桥转换单元111的第一输出端g。对照图1与图2可知，全桥转换单元111的第一输出端g与第二输出端f分别电性连接驱动电路12，且第二输出端f电性连接工作模式切换电路40。

进一步，关于电磁干扰滤波器112，第一全桥转换单元111的第一电源端d通过电磁干扰滤波器112电性连接第一引脚a1，第一全桥转换单元111的第二电源端e通过电磁干扰滤波器11电性连接第二引脚a2。

在本实施例中，电磁干扰滤波器112是π型滤波器，然而本发明并不因此限定。π型滤波器包括电容Cx、电感La与电容Ca。电容Cx电性连接于第一引脚a1与第二引脚a2之间。电感La电性连接于第一引脚a1与第一全桥转换单元111的第一电源端d之间。电容Ca电性连接于第一全桥转换单元111的第一电源端d与第二电源端e之间。当外部电源经由第一引脚a1与第二引脚a2输入时，由于电感La所产生的阻抗，此π型滤波器可使电源基本上由第二电源端e输入第一全桥转换单元111。

如图5所示，图5是本发明实例提供的发光二极管驱动电路以及其切换单元的细部电路图。切换单元19具有一控制端，电性连接开关单元13，开关单元13依据控制端的电压值决定是否导通。切换单元19包括彼此并联的第一电容C1与第一电阻R1、彼此并联的第二电容C2与第二电阻R2以形成高通滤波电路。切换单元19的控制端是第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1与第二电阻R2连接开关单元13的端点。第一电容C1和第一电阻R1彼此连接的两端点分别电性连接控制端以及电性连接第二二极管18的阴极端。第二电容C2和第二电阻R2彼此连接的两端点分别电性连接控制端以及电性连接第一二极管17的阳极端。对通过第三二极管18输入的高频电流而言第一电容C1与第一电阻R1形成的截止频率f_Z的大小为：

$f_Z=\frac{1}{2\mathrm{\π}\·R_1\·C_1},$

如此，对高频电流而言，切换单元19相较于发光模块14具有较高的阻抗，从而使绝大部分的电流通过发光模块14，因此不影响发光模块14的工作。接着，输入至切换单元19的高频电源能够导通第一开关单元13。并且，第二电容C2用以维持第一开关单元13的导通电压。例如，在高频电流由右侧第三引脚b1和第四引脚b2输入的负半周(参照图3C)，高频电流使切换单元19导通第一开关单元13，第二电容C2的电容值可选择较大，以至少维持一个半周的电压，藉此在高频电流由左侧的第一引脚a1和第二引脚a2输入的正半周(参照图3B)可维持导通第一开关13。另外，当外部电源的频率不位于高频范围时(或称为低频电源)时，则关断该第一开关单元13。上述的截止频率f_Z可用以决定前述的高频范围的区间，但本发明并不因此限定高频范围的区间。上述的第一开关单元13可以是晶体管开关，如金氧半场效晶体管(MOSFET)，但本发明并不因此限定。

如图6所示，图6是本发明实例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的电路架构图。从图6开始，外部电源以Vx表示，用以帮助说明。安全开关单元15通过第三二极管16电性连接发光模块14的第一端，且通过第二二极管17与第一开关单元13电性连接发光模块14的第二端。安全开关单元15包括第二开关单元151、第二全桥转换单元152、触发电路153与启动电容154。

第二开关单元151具有第一开关端151a、第二开关端151b以及触发端151c。全桥转换单元152具有第一电源端152a、第二电源端152b、第一输出端152c以及第二输出端152d。第一输出端152c连接第二开关单元151的第二开关端151b，第二输出端152d连接第二开关单元151的第一开关端151a，第一电源端152a电性连接安全开关单元15的输入/输出端(即电性连接第三二极管的16阳极端)。

触发电路153电性连接至第二侧部(的第三引脚b1与第四引脚b2)和第二开关单元151，且触发电路153输出一触发电压至第二开关单元151的触发端151c，使得第二开关单元151依据触发电压的电压值决定是否导通。触发电路153至少包括第四二极管1531、变压器1532以及触发维持单元1533。第四二极管1531具有阳极端与阴极端。变压器1532实质上为高频电流互感器。变压器1532具有第一初级端P1、第二初级端P2、第一次级端S1以及第二次级端S2。第一初级端P1电性连接第二电源端152b，第二初级端P2电性连接第二侧端部，即透过第三引脚b1与第四引脚b2连接外部电源。第一次级端S1’电性连接第二开关单元151的第二开关端151b。第二次级端S2电性连接第四二极管1531的阳极端。触发维持单元1533具有第一输入端1533a和第二输入端1533b，分别电性连接第四二极管1531的阴极端以及变压器1532的第一次级端S1。触发维持单元1533还具有一输出端1533c，电性连接至第二开关单元151的触发端151c，以输出触发电压。

启动电容154具有第一电容端154a和第二电容端154b。启动电容154的第一电容端154a连接第二全桥转换单元152的第一电源端152a。启动电容154的第二电容端154b电性连接触发电路153，如图6所示为连接触发电路153的变压器1532的第一初级端P1。在一实施例中，启动电容154具有的电容值例如介于470×10-12法拉至2.2×10-9法拉，但本发明并不因此限定。

当外部电源Vx供电发光模块14时，触发维持单元1533产生第二开关单元151所需的触发电源，以确保第二开关单元151导通后，外部电源Vx驱动发光模块14发亮。换言之，在上述安全开关单元的回路中，先透过高频电流触发第二开关单元151导通闭合后，再进一步保持高频电流互感器的电流，以实现安全开关单元15所提供确保安装带电操作的安全性的功能。

藉此，通过安全开关单元15应用于发光二极管灯管的操作，以确保发光二极管灯管的四个引脚(a1、a2、b1、b2)完全插接至灯座后，第二开关单元151才会导通，进而外部电源Vx驱动发光模块14发光，故此，可防止使用者在安装发光二极管灯管发生触电的状况，以确保使用者的人身安全。至于安全开关单元15应用于发光二极管灯管之操作，将在后续进一步说明。

如图7所示，图7是本发明实例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的细部电路图。启动电容154的第一电容端154a连接第二全桥转换单元152的第一电源端152a，第二电容端154b连接第二全桥转换单元152的第二电源端152b与变压器1532的第一初级端P1，以形成第一支路Br1。支路二极管155具有阳极端155a与阴极端155b。阳极端155a连接第二全桥转换单元152的第二输出端152d，阴极端155b连接第二单元开关151的第一开关端151a，以形成第二支路Br2。

在本实施例中，第二开关单元151为至少一个，其具有第一开关端151a、第二开关端151b以及触发端151c。触发维持单元1533包括至少一电阻电容组，且所述电阻电容组由第三电阻R3与第三电容C3串联连接，以形成第一连接端、第二连接端以及共接端。所述第一连接端连接第四二极管1531的阴极端，所述第二连接端连接至少一个第二开关单元151的第二开关端151b，所述共接端连接至少一个第二开关单元151的触发端151c。详细的说，如图7所示，第三电容C3具有第一电容端和第二电容端，分别电性连接至第二开关单元151的触发端151c和第一开关端151a。第五二极管D5具有一阴极端和一阳极端，其中该阴极端电性连接至第二开关单元151的触发端151c。第三电阻R3具有第一电阻端和第二电阻端，分别电性连接第一输入端1533a和第五二极管D5的阳极端。第四电容C4具有第一电容端和第二电容端，分别电性连接至第二输入端1533b和第三电阻R3的第一电阻端。值得一提，其中所述电阻电容组的数量与开关单元的数量相等，以本实施例而言，第二开关单元151的数量为三个，所以电阻电容组的数量也对应为三组。

在实际应用上，通常为了绝缘耐压的安全考虑，因此，会采用多个第二开关单元151串联架构，如图7所示。此外，所述第二开关单元151至少包括一硅控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)，其具有一阳极端(anode,A)、一阴极端(cathode,K)和一闸极端(gate,G)，分别电性连接第二开关单元151的第一开关端151a、第二开关端151b和触发端151c。

接着，如图8所示，图8是本发明实施例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的操作示意图。为了方便说明，在本实施例中以第二开关单元151为一个为例以进行说明。此外，亦假设外部电源Vx为一交流电源。但是，实际应用并非以上述条件为限制。

当外部电源Vx为正半周期供电发光模块14时，外部电源Vx先对启动电容154充电建立一充电电压，充电电压经由第一支路Br1与变压器1532导通第四二极管1531，且通过触发维持单元1533的电阻电容组建立一触发电压，通过触发端151c以触发第二开关单元151，进而导通第二开关单元151。上述动作的示意可为图8上一第一路径Lp1所示。

值得一提，由于启动电容154的电容值较小，如前所述，电容值介于470×10-12法拉至2.2×10-9法拉，因此，当频率越高时，启动电容154阻抗也越小，因此，在高频操作下，外部电源Vx对该启动电容154充电所建立的充电电压，才经由第一支路Br1，导通第二开关单元151。

然后，外部电源Vx再经由第二全桥转换单元152与第二支路Br2，使得外部电源Vx驱动发光二极管单元14发亮。上述动作的示意可为图8上一第二路径Lp2所示。值得一提，由于第二开关151导通之前，外部电源Vx无法经由第二支路Br2传送电源，因此，若以安全开关单元15为一个的角度而言，安全开关单元15为关断(turned off)的状态。换言之，外部电源Vx要经由安全开关单元15传送电源的条件，即为安全开关单元15为导通(使能)状况，亦即，在正半周操作下，外部电源Vx需要先经由第一路径Lp1触发并且导通第二开关单元151之后，再经由第二路径Lp2提供外部电源Vx的传送路径。

如此，即可实现本实施例的主要技术特征：“当外部电源Vx供电发光模块14时，触发维持单元1533产生第二开关单元151所需的触发电源，以确保第二开关单元151导通后，外部电源Vx驱动发光模块14发亮。”如此，可确保使用者安装灯管至灯座完成之前，不会有外部电源Vx供电导通灯管的状况发生，因此可防止使用者在安装发光二极管灯管发生触电的状况，以确保使用者的人身安全。

此外，当外部电源Vx为负半周操作时，虽然外部电源Vx经由该变压器1532次级侧所提供的电压对第四二极管1531为逆偏截止操作，然而，由于触发维持单元1533的电阻电容所提供的电压足以维持第二开关单元151在负半周的期间导通，因此，一旦外部电源Vx再回到正半周操作时，将再通过第一路径Lp1持续触发并导通第二开关单元151，以及通过第二路径Lp2提供电源的传送路径。

接着，如图9所示，图9是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管的安全开关单元的细部电路图。在此实施例中，安全开关单元15除了包括前述第二开关单元151、第二全桥转换单元152以及触发电路153外，还包括电压抑制二极管156。其中电压抑制二极管156可为瞬时电压抑制器(transient voltage suppresser,TVS)。电压抑制二极管156具有第一端156a与第二端156b，其中第一端156a电性连接触发维持单元1533与第二开关151单元的第一开关端151a，第二端156b连接触发维持单元1533。

另外，第二开关单元151具有第一开关端151a、第二开关端151b以及触发端151c。触发维持单元1533主要包括齐纳二极管ZD与电阻电容组。齐纳二极管ZD具有一阴极端和一阳极端，其中该阳极端电性连接至触发维持单元1533的第二输入端1533b，该阴极端电性连接至触发维持单元1533的第一输入端1533a和输出端1533c。电阻电容组是由一第四电阻R4与一第五电容C5彼此并联，以形成一第一连接端与一第二连接端，且第四电阻R4和第五电容C5连接的两端点分别电性连接至齐纳二极管ZD的阴极端和阳极端，如图9所示。所述第一连接端连接电压抑制二极管156的第二端156b与第二开关单元151的触发端151c，所述第二连接端连接第二开关单元151的第二开关端151b。

当外部电源Vx供电发光模块14时，经由电源系统中的镇流器所转换产生的一点火高电压触发并且导通第二开关单元151，使得外部电源Vx驱动发光模块14发亮。电压抑制二极管156用以抑制触发第二开关单元151的高电压值，进而降低点火软击穿的瞬间所产生的高能量。值得一提，在实际应用上，电压抑制二极管156可以不需要使用，然而，相对地就需要考虑到当没有电压抑制二极管156抑制点火高电压时，所使用的第二开关单元151的软击穿电流的状况，亦或调整镇流器的输出特性，以满足无装设电压抑制二极管156的应用情况。

如图10所示，图10是本发明实施例提供的发光二极管灯管的发光二极管驱动电路的应用实施例的示意图。图10的电路用以代表其中一种实际的电路实施情况。在图10中以降压转换器(Buck converter)的例子代表图1(或图2)的驱动电路12。但本发明并不因此限定，驱动电路12也可以是升降压转换器(Buck-boost converter)或其他种类的转换器。依据上述的举例，本领域技术人员应能容易了解驱动电路12的实施方式，不再赘述。

接着，继续说明本发明实施例的发光二极管灯管的应用方式。本实施例的发光二极管灯管可适用于搭配低频(50Hz～60Hz)点灯的电感式镇流器(magnetic ballast)或高频(20kHz～60kHz)瞬时点灯的电子式镇流器(electrical ballast)，甚至无镇流器(none ballast)的配置，也同样适用。可配合图11至图13及其对应的操作说明。

图11是本发明实施例提供的发光二极管灯管组接于具有电子式镇流器的灯座的应用实施例的示意图。发光二极管灯管10组接于一灯座(未图示)，所述灯座包括电子式镇流器20以及连接发光二极管灯管的第一引脚a1、第二引脚a2、第三引脚b1、第四引脚b2的电性连接结构。换言之，通过将发光二极管灯管10装设于灯座上，并且通过外部电源Vx供电，以形成整体的发光二极管灯管的电源系统。此电源系统包括灯座与发光二极管灯管10，灯座提供外部电源Vx。灯管的点灯情况如下所述。在此情况，外部电源为高频电源(外部电源在高频范围(例如20kHz至60kHz)，如图3B、图3C与图11所示。如图3B与图11所示，假设在正半周操作时，第一引脚a1(与第二引脚a2)通过电子式镇流器20电性连接外部电源Vx而获得正电压，外部电源Vx导通的供电路径(高频供电回路S2A)由第一引脚a1(与第二引脚a2)进入滤波及整流单元11、发光模块14，接着经由导通的第一开关单元13与第一二极管17到安全开关单元15(此时安全开关单元15使能导通)，然后再由安全开关单元15到第三引脚b1(与第四引脚b2)。在负半周操作时，如图3C与图11，第三引脚b1(与第四引脚b2)通过电子式镇流器20电性连接外部电源Vx而获得正电压，电源路径由第三引脚b1(与第四引脚b2)到安全开关单元15，再到第三二极管16，然后到发光模块14，在经过导通的第一开关单元13再到滤波及整流单元11，接着到第一引脚a1(与第二引脚a2)。

图12是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管组接于具有电感式镇流器的灯座的应用实施例的示意图。灯座包括电感式镇流器30，电感式镇流器30具有输入端与输出端。当发光二极管灯管10组接在灯座时，发光二极管灯管10的第一引脚a1与第三引脚b1通过短路元件31直接连接。发光二极管灯管10的第二引脚a2连接电感式镇流器30的输出端。外部电源Vx连接于发光二极管灯管10的第二引脚a2与电感式镇流器30的输入端，进而对发光二极管灯管10供电。灯管的点灯情况如下所述。在此情况，外部电源为低频电源(外部电源不是在高频范围(例如60Hz)，如图3A与图12所示。不论电源是正半周操作还是负半周操作，滤波及整流单元11皆将外部电源Vx的交流电整流为直流，并提供直流电给驱动电路12。详细的说，假设在正半周操作时，外部电源Vx提供正电压给第二引脚a2，外部电源Vx由第二引脚a2输入电流至滤波及整流单元11(滤波及整流单元11整流后使驱动电路12驱动发光模块14)，然后滤波及整流单元11整流产生输出电流由第一引脚输出a1，然后电流由第一引脚a1到第三引脚b1(短路元件31短路)，然后再由第三引脚b1到第四引脚b2(第三引脚b1与第四引脚b2为共接)。另外，由于外部电源为低频电源，使得安全开关单元15不导通(不使能)。在负半周操作时，外部电源Vx导通的电流路径是正半周操做时的供电路径的反向路径，也就是由第四引脚b2到第三引脚b1，然后由第三引脚b1到第一引脚a1，然后再由第一引脚a1到第二引脚a2(通过滤波及整流单元11整流后输出)，最后回到外部电源Vx。同样的，安全开关单元15并不导通。

图13是本发明另一实施例提供的发光二极管灯管组接于无镇流器的灯座的应用实施例的示意图。当发光二极管灯管10组接在灯座时，发光二极管灯管10的第三引脚b1与第四引脚b2为空接(no connection,N.C.)。外部电源Vx连接于发光二极管灯管10的第一引脚a1与第二引脚，进而对发光二极管灯管10供电。换句话说，如图2所示，在这个情况是利用驱动电路12控制发光模块14的供电。在此供电情况下，不论是外部电源正半周还是负半周，滤波及整流单元都将交流的外部电源Vx转换成直流电给驱动电路12，驱动电路12直接对发光模块14供电，并且安全开关单元15不导通(不使能)。此时，由于外部电源Vx为低频电源，使得安全开关单元15不导通，故第三引脚b1与第四引脚b2视为开路、没有电流通过。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明实施例提供发光二极管灯管及适用于发光二极管灯管的安全开关电路。用于电子式镇流器的灯管可以被本发明实施例的发光二极管灯管直接替换，不需要更改外围线路。适用于电感式镇流器的灯管也可以被本发明实施例的发光二极管灯管直接替换，不须更改周围的线路(通常设置于灯座上)。对于直通交流市电(无外部镇流器)的情况，本发明实施例的发光二极管灯管也可直接使用，不影响其工作模式。藉此，可确保灯管安装以及带电操作的安全性。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种安全开关电路，用于一具有双侧端部的一灯管，该安全开关电路安装于该灯管的其中一侧端部，该安全开关电路具有一输入/输出端，该输入/输出端位于该灯管的一供电回路上，其特征在于，该安全开关电路包括：

一开关单元，具有一第一开关端、一第二开关端与一触发端；

一全桥转换单元，具有一第一电源端、一第二电源端、一第一输出端与一第二输出端，其中该第一输出端和该第二输出端分别电性连接该开关单元的该第二开关端和该第一开关端，该第一电源端电性连接至该输入/输出端；

一触发电路，电性连接至该安全开关电路位于该灯管的该侧部和该开关单元，且该触发电路还输出一触发电压至该开关单元的该触发端，使得该开关单元依据该触发电压的电压值决定是否导通；以及

一启动电容，具有一第一电容端和一第二电容端，分别电性连接至该全桥转换单元的该第二电源端和该触发电路，

其中该触发电路依据该启动电容的电压值决定该触发电压的电压值。

2.根据权利要求1所述的安全开关电路，其特征在于，该开关单元至少包括一硅控整流器，该硅控整流器具有一阳极端、一阴极端和一闸极端，该硅控整流器的阳极端、阴极端和闸极端分别电性连接该开关单元的该第一开关端、第二开关端和该触发端。

3.根据权利要求1所述的安全开关电路，其特征在于，该触发电路包括：

一变压器，具有一第一初级端、一第二初级端、一第一次级端与一第二次级端，其中该第一初级端电性连接该启动电容的该第二电容端，该第二初级端电性连接该安全开关电路位于该灯管的该侧端部，该第一次级端电性连接该开关单元的该第二开关端；

一第一二极管，其阳极端电性连接该变压器的该第二次级端；以及

一触发维持单元，具有一第一输入端和一第二输入端，分别电性连接该第一二极管的阴极端以及该变压器的第一次极端，该触发维持单元还具有一触发输出端，该触发维持单元的该触发输出端电性连接至该开关单元的该触发端，以输出该触发电压。

4.根据权利要求1所述的安全开关电路，其特征在于，该触发维持单元至少包括：

一第一电容，具有一第一电容端和一第二电容端，分别电性连接至该开关单元的该触发端和该第一开关端；

一第二二极管，具有一阴极端和一阳极端，其中该阴极端电性连接至该开关单元的该触发端；

一第一电阻，具有一第一电阻端和一第二电阻端，分别电性连接至该触发维持单元的该第一输入端和该第二二极管的该阳极端；以及

一第二电容，具有一第一电容端和一第二电容端，分别电性连接至该触发维持单元的该第二输入端和该第三电阻的该第一电阻端。

5.根据权利要求1所述的安全开关电路，其特征在于，该触发维持单元包括：

一齐纳二极管，具有一阴极端和一阳极端，其中该阳极端电性连接至该触发维持单元的该第二输入端，该阴极端电性连接至该触发维持单元的该第一输入端和该输出端；以及

一第二电阻和一第三电容，二者彼此并联，其中该第二电阻和该第三电容连接的两端点分别电性连接至该齐纳二极管的该阴极端和该阳极端。

6.根据权利要求1所述的安全开关电路，其特征在于，还包括：

一电压抑制二极管，其具有一第一端和一第二端，分别电性连接该触发维持单元和该开关单元的该第一开关端。

7.根据权利要求1所述的安全开关电路，其特征在于，还包括：

一第三二极管，具有一阳极端和一阴极端，分别电性连接至该全桥转换单元的该第二输出端和该开关单元的该第一开关端。