CN112648545A - Led直管灯及应用于led灯的电源模块装置 - Google Patents

Led直管灯及应用于led灯的电源模块装置 Download PDF

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CN112648545A CN202110065675.4A CN202110065675A CN112648545A CN 112648545 A CN112648545 A CN 112648545A CN 202110065675 A CN202110065675 A CN 202110065675A CN 112648545 A CN112648545 A CN 112648545A
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Abstract

本申请公开一种LED直管灯及应用于LED灯的电源模块装置,包括整流电路、滤波电路、驱动电路、以及安装侦测模块,整流电路、滤波电路、驱动电路构成LED灯的供电环路,安装侦测模块耦接于整流电路和滤波电路之间,其中包括:第一晶体管,第一晶体管耦接于整流电路和滤波电路之间;检测路径电路,包括相互串联的第二晶体管和第二电阻器,第二晶体管基于其控制端接收的信号电平而导通以建立一检测路径,并在检测路径上建立电压信号;串接于电源回路中任一节点和参考电位之间的第一电阻器和第二电容器,且两者的连接点上电压变化影响第二晶体管接收的信号电平;电压信号用以指示安装侦测结果,当电压信号大于一预设值时,第一晶体管被导通;当电压信号小于所述预设值时,第一晶体管被关断。

Description

LED直管灯及应用于LED灯的电源模块装置
本发明申请是2016年12月07日提交中国专利局、申请号201611116966.7、发明名称为“一种LED直管灯”的分案申请。
技术领域
本发明涉及照明器具领域,具体涉及一种LED直管灯及其电源模块装置。
背景技术
LED照明技术正快速发展而取代了传统的白炽灯及萤光灯。相较于充填有惰性气体及水银的萤光灯而言,LED直管灯无须充填水银。因此,在各种由像是传统萤光灯泡及灯管等照明选项所主宰的家用或工作场所用的照明系统中,LED直管灯无意外地逐渐成为人们高度期待的照明选项。LED直管灯的优点包含提升的耐用性及寿命以及较低耗能。因此,考虑所有因素后,LED直管灯将会越来越广泛的应用。
已知LED直管灯一般包括灯管、设于灯管内且带有光源的电路板,以及设于灯管两端的灯头,灯头内设有电源,光源与电源之间通过电路板进行电气连接。然而,现有的LED直管灯在制作及应用时有几类问题需解决,例如
1:电路板一般为刚性板,当灯管破裂后,尤其在局部破裂的时候,整根LED直管灯仍旧处于直管的状态,使用者会误认为灯管还能使用,从而去自行安装,容易导致发生漏电而触电事故。申请人已于先前的案件,例如CN105465640中,提出了对应的结构改善方式。
2:光源设置于灯板上,灯板与电源需要物理上连接,这样电源才能稳定的为光源提供驱动电力。连接时需要综合考虑连接的牢固性、制造加工的方便性以及产品的良率和质量稳定性。灯板采用可挠式电路软板,该软板通常利用聚酰亚胺层(Polyimide,PI),作为基层,该基层具有保护电路的效果,但其不易导热,如申请人已于先前的案件CN105472836A中揭露了一种可挠式电路软板放在电源电路板上部焊接的方案,电源电路板(焊接处从上次下依次为可挠式电路软板,电源电路板)焊接时,可挠式电路软板搭在电源电路板的预定焊盘处进行手工或焊接机地焊接,这种方式在自动化的机器手的生产线上展开时,遇到了些良率上的瓶颈。
3:通常按照LED直管灯的应用类型,分为两类,一类为:镇路器替换性即直接替换现有的连接镇流器的白炽灯及萤光灯,一类为镇流器旁路型,电路上省掉镇流器,即LED直管灯电性连接于市电。因LED直管灯工作所需的驱动信号为直流信号,然而日光灯的提供驱动信号电力源为低频、低压交流信号的市电或高频、高压交流信号的电子镇流器,以及,LED直管灯同时兼用于紧急照明,紧急照明的电力源为电池,或带有储能单元的应急镇流器的场合这样不同驱动信号间的电压、频率范围落差大,并非简单进行整流即可兼容。
4:LED直管灯为镇流器旁路型,采样双端进电(即电源电性连接于LED直管灯的两端)的接线方式时,LED直管灯的双端的其中之一若已插入灯座而另一端尚未插入灯座时,使用者若触摸到LED直管灯的未插入灯座端的金属或可导电的部分,就可能发生触电之风险。申请人已于先前的案件,例如CN205424492中,对此问题提出了对应的方案。
5:当LED直管灯采用双端进电时(例如8呎42W可双端进电的LED直管灯),其两端灯头(的至少各一接脚)之间须沿着灯管内的灯板(例如可挠式电路软板)布设一导线(称为Line或Neutral)用于接收外部驱动电压。此导线Line有别于在灯管内(1)与LED单元的正负极连接的LED+线及LED-线以及(2)接地线(Ground)。但是因为此导线Line走过灯板,且和LED+线靠的很近导致这两根线之间存在着的寄生电容(例如大约200PF),故此导线Line容易产生或受到电磁干扰(EMI)的影响,导致电源的传导变得很差。
有鉴于上述问题,以下提出本发明及其实施例。
发明内容
在此摘要描述关于「本发明」的许多实施例。然而所述词汇「本发明」仅仅用来描述在此说明书中揭露的某些实施例(不管是否已在权利要求项中),而不是所有可能的实施例的完整描述。以下被描述为「本发明」的各个特征或方面的某些实施例可以不同方式独立或合并以形成一LED直管灯或其中一部分。
为解决上述问题,并延续改良申请人稍早提交的CN106015996,本发明提出以下技术方案:
本申请提出一种LED灯的电源模块装置,用于侦测到LED灯无用户触电风险时为LED灯供电,其特征在于,包括:整流电路,包括第一整流输入端、第二整流输入端、第一整流输出端、以及第二整流输出端、第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、以及第四整流二极管,所述第一整流二极管的阳极连接至第二整流输出端,阴极连接至第二整流输入端,所述第二整流二极管的阳极连接至第二整流输出端,阴极连接至第一整流输入端,所述第三整流二极管的阳极连接至第二整流输入端,阴极连接至第一整流输出端,所述第四整流二极管的阳极连接至第一整流输入端,阴极连接至第一整流输出端;滤波电路,包括第一滤波输出端、第二滤波输出端、以及第一电容器,所述第一电容器一端耦接于所述第一整流输出端及第一滤波输出端,另一端耦接于第二整流输出端及第二滤波输出端;驱动电路,包括控制器和转换电路,所述转换电路耦接于第一滤波输出端和第二滤波输出端以接收一滤波后信号,并在所述控制器的控制下将所述滤波后信号转换为用于驱动LED灯中的LED模块的驱动信号;其中所述整流电路、滤波电路、以及驱动电路构成LED灯的电源回路;以及安装侦测模块,耦接于所述整流电路的第二整流输出端和滤波电路的第二滤波输出端之间,包括:第一晶体管,它的的漏极耦接于第二整流输出端,源极耦接于第二滤波输出端;检测路径电路,包括第二晶体管和与所述第二晶体管串联的第二电阻器,所述第二晶体管基于其控制端接收的信号电平导通其第一端和第二端以建立耦接于整流二极管的输出端的检测路径,并在所述第二电阻器与第二晶体管之间的连接点上建立电压信号;以及串接于所述电源回路中任一节点和参考电位之间的第一电阻器和第二电容器,所述第一电阻器和第二电容器的连接点上的电压变化影响所述第二晶体管接收的信号的信号电平;
其中,所述第二电阻器与第二晶体管之间的连接点上建立的电压信号用以指示安装侦测结果,当所述电压信号大于一预设值时,所述第一晶体管被导通,并且在所述第一晶体管被维持在导通状态的期间内,所述第二晶体管被维持在关断状态;当所述电压信号小于所述预设值时,所述第一晶体管被关断。
在本申请一实施例中,所述第二晶体管为双极结型晶体管,所述第二晶体管的第一端对应于所述双极结型晶体管的集电极,第二端对应于所述双极结型晶体管的发射极,控制端对应于所述双极结型晶体管的基极。
在本申请一实施例中,所述第二电阻器串联于所述第二晶体管的第二端和地之间。
在本申请一实施例中,所述第一电阻器和第二容器构成检测脉冲发生模块,所述检测脉冲发生模块耦接于所述检测路径电路,用于产生一脉冲信号以使得所述检测路径电路获知导通检测路径的时间点。
在本申请一实施例中,所述安装侦测模块还包括用以检测所述检测路径电路上建立的电压信号并输出指示安装检测结果的检测结果信号的电路。
在本申请一实施例中,所述电路为耦接于所述检测路径电路的检测判定电路。
在本申请一实施例中,所述安装侦测模块还包括用于基于所述检测结果信号输出一控制信号,以使得所述第一晶体管基于所述控制信号判断是否导通所述第二整流输出端和第二滤波输出端的电路。
在本申请一实施例中,输出所述控制信号的电路为耦接于所述第一晶体管的控制电路。
在本申请一实施例中,所述控制电路在第一晶体管导通所述第二整流输出端和第二滤波输出端期间,将所述检测路径关断。
在本申请一实施例中,所述整流电路藉由其第一整流输入端和第二整流输入端接收外部驱动信号并对所述外部驱动信号进行整流以在所述第一整流输出端和第二整流输出端上输出所述整流后信号。
在本申请一实施例中,所述滤波电路用于对第一整流输出端和第二整流输出端上输出的整流后信号进行低通滤波,以在第一滤波输出端和第二滤波输出端上输出所述滤波后信号。
在本申请一实施例中,所述转换电路包括第一驱动输出端、第二驱动输出端、电感器、续流二极管、第三电容器、以及切换开关,所述切换开关的第一端耦接于第一滤波输出端子,第二端耦接于续流二极管的阴极,所述切换开关的控制端耦接于所述控制器,所述续流二极管的阳极耦接于第二滤波输出端和第二驱动输出端,所述第三电感器一端耦接于所述续流二极管的阴极,另一端耦接于第一驱动输出端,所述第三电容器耦接于第一驱动输出端和第二驱动输出端之间。
在本申请一实施例中,所述控制器用以控制所述切换开关,以使所述切换开关导通或截止其第一端和第二端之间电流,以及所述第三电容器用以稳定所述驱动信号。
本申请提出一种LED直管灯,其特征在于,包括:灯管;两灯头,设置在灯管的两端,每个灯头上有至少一接脚,外部驱动信号被提供至两端灯头上的接脚上;如权利要求1-12任一所述的电源模块装置,所述电源模块装置设置于灯头内并耦接所述接脚以接收外部驱动信号;以及LED模块,耦接于所述驱动电路的输出,用于响应于所述驱动电路输出的所述驱动信号而点亮。
本发明更有上述的非惯用的可选方式所具有进一步的效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
图1是一平面剖视图,显示本发明实施方式的LED直管灯的灯板为可挠式电路软板且其末端爬过灯管的过渡部而与电源的输出端焊接连接;
图2是一平面剖视图,显示本发明实施方式LED直管灯的灯板的可挠式电路软板具双层结构;
图3A是一立体图,显示本发明实施方式LED直管灯的灯板的可挠式电路软板的用与电源的印刷电路板焊接连接的焊盘;
图3B为根据本发明实施方式的LED直管灯在其两端灯头之间沿着灯板设置的导线示意图;
图4A是本发明实施方式的灯板与电源的焊接结构的局部示意图;
图4B至图4D是本发明实施方式的灯板与电源的焊接过程的示意图;
图5是一立体图,显示本发明实施方式LED直管灯的灯板的可挠式电路软板与电源的印刷电路板结合成一电路板组件;
图6是一立体图,显示图5的电路板组件的另一配置;
图7是一立体图,显示本发明实施方式中,灯板的可挠式电路软板具双层线路层;
图8A为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图8B为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图8C为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图8D为根据本发明实施方式的LED灯的电路方块示意图;
图8E为根据本发明实施方式的LED灯的电路方块示意图;
图8F为根据本发明实施方式的LED灯的电路方块示意图;
图8G为根据一较佳实施例的LED直管灯与外部电源的连接的电路方块示意图;
图9A为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图;
图9B为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图;
图9C为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图;
图9D为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图;
图9E为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图;
图9F为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图;
图10A为根据本发明实施方式的滤波电路的电路方块示意图;
图10B为根据本发明实施方式的滤波单元的电路示意图;
图10C为根据本发明实施方式的滤波单元的电路示意图;
图11A为根据本发明实施方式的LED模块的电路示意图;
图11B为根据本发明实施方式的LED模块的电路示意图;
图11C为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11D为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11E为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11F为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11G为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11H为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11I为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图11J为根据本发明实施方式实施方式的电源焊盘的电路示意图;
图11K为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图;
图12A为根据本发明实施方式的LED灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图12B为根据本发明实施方式的驱动电路的电路方块示意图;
图12C为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图;
图12D为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图;
图12E为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图;
图12F为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图;
图13A为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图13B为根据本发明实施方式的过压保护电路的电路示意图;
图14A为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图14B为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图14C为根据本发明实施方式的辅助电源模块的电路示意图;
图14D为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图14E为根据本发明实施方式的辅助电源模块在LED直管灯中的配置示意图;
图14F为根据本发明实施方式的辅助电源模块在灯座中的配置示意图;
图14G为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图15A为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图;
图15B为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图;
图15C为根据本发明实施方式的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图15D为根据本发明实施方式的检测判定电路的电路示意图;
图15E为根据本发明实施方式的检测结果锁存电路的电路示意图;
图15F为根据本发明实施方式的开关电路的电路示意图;
图15G为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图;
图15H为根据本发明实施方式的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图15I为根据本发明实施方式的检测判定电路的电路示意图;
图15J为根据本发明实施方式的检测结果锁存电路的电路示意图;
图15K为根据本发明实施方式的开关电路的电路示意图;
图15L为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图;
图15M为根据本发明实施方式的集成控制模块的内部电路模块示意图;
图15N为根据本发明实施方式的脉冲发生辅助电路的电路示意图;
图15O为根据本发明实施方式的检测判定辅助电路的电路示意图;
图15P为根据本发明实施方式的开关电路的电路示意图;
图15Q为根据本发明实施方式的三端开关器件的内部电路模块示意图;
图15R为根据本发明实施方式的信号处理单元的电路示意图;
图15S为根据本发明实施方式的信号产生单元的电路示意图;
图15T为根据本发明实施方式的信号采集单元的电路示意图;
图15U为根据本发明实施方式的开关单元的电路示意图;以及
图15V为根据本发明实施方式的内部电源侦测单元的电路示意图;
图15W为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图;以及
图15X为根据本发明实施方式的侦测路径电路的电路示意图。
具体实施方式
本发明在玻璃灯管的基础上,提出了一种新的LED直管灯,以解决背景技术中提到的问题以及上述问题。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。下列本发明各实施例的叙述仅是为了说明而为例示,并不表示为本发明的全部实施例或将本发明限制于特定实施例。
另外需先说明的是,本文为了明确说明本揭露的各个发明特点而以多个实施例的方式分就各实施例说明如下。但并非是指各个实施例仅能单独实施。熟习本领域的技术人员可依据需求自行将可行的实施范例搭配在一起设计,或是将不同实施例中可带换的组件/模块依设计需求自行带换。换言之,本案所教示的实施方式不仅限于下列实施例所述的态样,还包含有在可行的情况下,各个实施例/组件/模块之间的带换与排列组合,于此合先叙明。
申请人虽已于先前的案件,例如:CN105465640A中,提出了利用可挠性电路板来达成降低漏电事故的改善方式,部分实施例可与本申请案利用电路方式相结合将有更显著的效果。
请参照图2,作为灯板2的可挠式电路软板包括一层具有导电效果的线路层2a,光源202设于线路层2a上,通过线路层2a与电源电气连通。在此说明书中具导电效果的所述线路层又可称为导电层。参照图2,本实施例中,可挠式电路软板还可以包括一层介电层2b,与线路层2a叠置,介电层2b与线路层2a的面积相等或者略小于介电层,线路层2a在与介电层2b相背的表面用于设置光源202。线路层2a电性连接至电源5(请参见图1)用以让直流电流通过。介电层2b在与线路层2a相背的表面则通过粘接剂4粘接于灯管1的内周面上。其中,线路层2a可以是金属层,或者布有导线(例如铜线)的电源层。
在其他实施例中,线路层2a和介电层2b的外表面可以各包覆一电路保护层,所述电路保护层可以是一种油墨材料,具有阻焊和增加反射的功能。或者,可挠式电路软板可以是一层结构,即只由一层线路层2a组成,然后在线路层2a的表面包覆一层上述油墨材料的电路保护层,保护层上可设有开口,使得光源能够与线路层电性连接。不论是一层线路层2a结构或二层结构(一层线路层2a和一层介电层2b)都可以搭配电路保护层。电路保护层也可以在可挠式电路软板的一侧表面设置,例如仅在具有光源202之一侧设置电路保护层。需要注意的是,可挠式电路软板为一层线路层结构2a或为二层结构(一层线路层2a和一层介电层2b),明显比一般的三层柔性基板(二层线路层中夹一层介电层)更具可挠性与易弯曲性,因此,可与具有特殊造型的灯管1搭配(例如:非直管灯),而将可挠式电路软板紧贴于灯管1管壁上。此外,可挠式电路软板紧贴于灯管管壁为较佳的配置,且可挠式电路软板的层数越少,则散热效果越好,并且材料成本越低,更环保,柔韧效果也有机会提升。
当然,本发明的可挠式电路软板并不仅限于一层或二层电路板,在其他实施例中,可挠式电路软板包括多层线路层2a与多层介电层2b,介电层2b与线路层2a会依序交错叠置且设于线路层2a与光源202相背的一侧,光源202设于多层线路层2a的最上一层,通过线路层2a的最上一层与电源电气连通。在其他实施例中,作为灯板2的可挠式电路软板的轴向投影长度大于灯管的长度。
请参见图7,在一实施例中,作为灯板2的可挠式电路软板由上而下依序包括一第一线路层2a,一介电层2b及一第二线路层2c,第二线路层2c的厚度大于第一线路层2a的厚度,灯板2的轴向投影长度大于灯管1的长度,其中在灯板2未设有光源202且突出于灯管1的末端区域上,第一线路层2a及第二线路层2c分别透过二个贯穿孔203及204电气连通,但贯穿孔203及204彼此不连通以避免短路。
藉此方式,由于第二线路层2c厚度较大,可起到支撑第一线路层2a及介电层2b的效果,同时让灯板2贴附于灯管1的内管壁上时不易产生偏移或变形,以提升制造良率。此外,第一线路层2a及第二线路层2c电气相连通,使得第一线路层2a上的电路布局可以延伸至第二线路层2c,让灯板2上的电路布局更为多元。再者,原本的电路布局走线从单层变成双层,灯板2上的线路层单层面积,亦即宽度方向上的尺寸,可以进一步减缩,让批次进行贴装光源202的灯板数量可以增加,提升生产率。
进一步地,灯板2上设有光源202且突出于灯管1的末端区域上的第一线路层2a及第二线路层2c,亦可直接被利用来实现电源模组的电路布局,而让电源模组直接配置在可挠式电路软板上得以实现。
如果灯板2沿灯管1轴向的两端不固定在灯管1的内周面上,如果采用导线连接,在后续搬动过程中,由于两端自由,在后续的搬动过程中容易发生晃动,因而有可能使得导线发生断裂。因此灯板2与电源5的连接方式优先选择为焊接。具体地,参照图1,可以直接将灯板2爬过强化部结构的过渡区103后焊接于电源5的输出端上,免去导线的使用,提高产品的稳定性。
如图3A所示,具体作法可以是将电源5的输出端留出电源焊盘a,并在电源焊盘a上留锡、以使得焊盘上的锡的厚度增加,方便焊接,相应的,在灯板2的端部上也留出光源焊盘b,并将电源5输出端的电源焊盘a与灯板2的光源焊盘b焊接在一起。将焊盘所在的平面定义为正面,则灯板2与电源5的连接方式以两者正面的焊盘对接最为稳固,但是在焊接时焊接压头典型而言压在灯板2的背面,隔着灯板2来对焊锡加热,比较容易出现可靠度的问题。如果在某些实施例中,将灯板2正面的光源焊盘b中间开出孔洞,再将其正面朝上叠加在电源5正面的电源焊盘a上来焊接,则焊接压头可以直接对焊锡加热熔解,对实务操作上较为容易实现。
如图3A所示,上述实施例中,作为灯板2的可挠式电路软板大部分固定在灯管1的内周面上,只有在两端是不固定在灯管1(请参见图7)的内周面上,不固定在灯管1内周面上的灯板2形成一自由部21(请参见图1及7),而灯板2固定在灯管1的内周面上。自由部21具有上述的焊盘b。在装配时,自由部21和电源5焊接的一端会带动自由部21向灯管1内部收缩。值得注意的是,当作为灯板2的可挠式电路软板如图7所示具有二层线路层2a及2c夹一介电层2b的结构时,前述灯板2未设有光源202且突出于灯管1的末端区域可作为自由部21,而让自由部21实现二层线路层的连通及电源模组的电路布局。
此外,在LED直管灯的接脚设计中,可以是双端各单接脚(共两个接脚)、也可以是双端各双接脚(共四个接脚)的架构。所以在从LED直管灯的双端进电的情形中,可以使用双端各至少一接脚来接收外部驱动信号.此双端各一接脚之间设置的导线典型地被称为Line或Neutral导线,且可用于信号的输入及传送。图3B为根据一实施例LED直管灯在其两端灯头之间沿着灯板(例如可挠式电路软板)设置的导线示意图。参见图3B,本揭露的LED直管灯在实施例中可包括灯管、灯头(未显示于图3B)、灯板2、短电路板253、以及电感526。所述灯管两端各有至少一接脚,用于接收外部驱动电压。所述灯头设置在所述灯管两端,且如图3B所示在灯管左端及右端的所述短电路板253(的至少部分电子组件)可分别在所述两端的灯头内。所述灯板2设置在所述灯管内,并且包含LED模块,而所述LED模块包含LED单元632。所述短电路板253与所述灯板2电连接,此电连接(例如透过焊盘)可包含第一端点(L)用于连接所述灯管两端的所述至少一接脚,第二(+或LED+)及第三端点(-或LED-)分别用于连接所述LED单元632的正负极,以及第四端点(GND或ground)用于接参考电位.可选地及典型地,所述参考电位被定义为地的电位或者所述第四端点系为了此LED直管灯的电源模块的接地目的。而所述电感526系串接在所述灯管两端的短电路板253的所述第四端点之间.在实施例中,电感526可包含例如工字电感(choke inductor or Dual-Inline-Packageinductor)。
更具体的说,因为在双端进电的直管灯设计中,可能在两端灯头内各设置部分电源电路(例如约21W),所以会需要沿着灯板设置延申的导线L(系输入信号线),而这个导线L与导线LED+很接近,故两者间会产生寄生电容。经过导线LED+的高频干扰会透过所述寄生电容而反映到导线L,进而产生可被侦测到的EMI效应。
因此,在本实施例中,透过在所述灯管两端的短电路板253的所述第四端点之间串接电感526的配置,可以透过电感526在高频时具有高阻抗的特性来阻断高频干扰的信号回路,进而消除导线LED+上的高频干扰,从而避免寄生电容反映到导线L上的EMI效应。换言之,电感526的功能是消除或减少如前述导线L(在两端的第一端点之间延着灯板2)所引起的EMI或受到EMI的影响,故提升了灯管中电源信号传输(包含经过导线L、导线LED+、以及导线LED-)以及LED灯的质量。故具有电感526的这样的LED直管灯有效降低导线L的EMI效应.再者,此种LED直管灯也可包含安装侦测模块(在以下被描述并参见图15),其中所述安装侦测模块用以侦测该LED直管灯与一灯座的安装状态。
请参照图5和图6,在其它的实施方式中,上述透过焊接方式固定的灯板2和电源5可以用搭载有电源模组250的电路板组合件25取代。电路板组合件25具有一长电路板251和一短电路板253,长电路板251和短电路板253彼此贴合透过黏接方式固定,短电路板253位于长电路板251周缘附近。短电路板253上具有电源模组25,整体构成电源。短电路板253材质较长电路板251硬,以达到支撑电源模组250的作用。
长电路板251可以为上述作为灯板2的可挠式电路软板或柔性基板,且具有图2所示的线路层2a。灯板2的线路层2a和电源模组250电连接的方式可依实际使用情况有不同的电连接方式。如图5所示,电源模组250和长电路板251上将与电源模组250电性连接的线路层2a皆位于短电路板253的同一侧,电源模组250直接与长电路板251电气连接。如图6所示,电源模组250和长电路板251上将与电源模组250电性连接的线路层2a系分别位于短电路板253的两侧,电源模组250穿透过短电路板253和灯板2的线路层2a电气连接。
请参照图4A至图4D,图4A至图4D是灯板200与电源400的电源电路板420之间连接结构与连接方式的示意图。在本实施例中,灯板200与自由部为相同的结构,自由部为灯板200的相对两端的用来连接电源电路板420的部分。该部分与电源电路板420连接后,在LED直管灯内曾“Z字形(如图4A所示,在其他的实施例中叶曾“S”字形),这样可改善灯板的自由部在焊接处引发的剥离焊点的风险,提高焊接的稳定性,避免产生打火的危险。灯板200为可挠性电路板,且灯板200包括层叠的电路层200a与电路保护层200c。其中,电路层200a远离电路保护层200c的一面定义为第一面2001,电路保护层200c远离电路层200a的一面定义为第二面2002,也就是说,第一面2001与第二面2002为灯板200上相对的两面。多个LED光源202设于第一面2001上且电性连接电路层200a。电路保护层200c为聚酰亚胺层(Polyimide,PI),其不易导热,但具有保护电路的效果。灯板200的第一面2001具有焊盘b,焊盘b上放置焊锡g,且灯板200的焊接端具有缺口f。电源电路板420包括电源电路层420a,且电源电路板420定义有相对的第一面421与第二面422,第二面422位于电源电路板420具有电源电路层420a的一侧。在电源电路板420的第一面421与第二面422分别形成有彼此对应的焊盘a,焊盘a上可形成有焊锡g。作为进一步的焊接稳定优化以及自动化加工方面优化,本实施例将灯板200放置于电源电路板420的下方(参照图4B的方向),也就是说,灯板200的第一面2001会连接至电源电路板420的第二面422。
如图4C与图4D所示,在进行灯板200与电源电路板420的焊接时,先将灯板200的电路保护层200C的放置于支撑台42上(灯板200的第二面2002接触支撑台42),让电源电路板420的第二面422的焊盘a与灯板200的第一面2001的焊盘b直接充分接触,再以焊接压头41压于灯板200与电源电路板420的焊接处。此时,焊接压头41的热量会通过电源电路板420的第一面421的焊盘a直接传到灯板200的第一面2001的焊盘b,而且焊接压头41的热量不会被导热性相对较差的电路保护层200c影响,进一步提高了灯板200与电源电路板420的焊盘a与焊盘b相接处在焊接时的效率与稳定性。同时,灯板200的第一面2001的焊盘b与电源电路板420的第二面422的焊盘a是相接触焊接,电源电路板420的第一面421的焊盘为两个不连接的焊盘(也称焊垫,或电源焊盘),分别和灯板的焊盘b相连接。如图4C所示,电源电路板420和灯板200通过焊锡g而被完全焊接,在图4C中的虚拟线M和N之间为电源电路板420、灯板200与焊锡g的主要连接部分,从上至下顺序依次为电源电路板420的第一面421的焊盘a、电源电路层420a、电源电路板420的第二面422的焊盘a、灯板200的电路层200a、灯板200的电路保护层200C。依此顺序形成的电源电路板420和灯板200结合结构,更稳定牢固。
在不同实施例中,电路层200a的第一面2001上还可再设有另一层电路保护层(PI层),也就是电路层200a会夹于两层电路保护层之间,使得电路层200a的第一面2001也可被电路保护层保护,而仅露出部分电路层200a(设有焊盘b的部分)用来与电源电路板420的焊盘a相接。此时,光源202的底部一部分会接触电路层200a的第一面2001上的电路保护层,且另一部分则会接触电路层200a。
除此之外,采用图4A至图4D的设计方案,电源电路板420的焊盘a上设置若干个孔洞h(较佳的,孔洞h为多个,如,2个、3个、5个、7个、9个等,具体的视焊盘的面积而定,孔洞h也可为其它形状的通孔)在放置焊锡后,在自动化焊接程序中,当焊接压头41自动向下压到电源电路板420时,焊锡会因为此压力而被推进孔洞h内,很好的满足了自动化加工需要。电源电路板420的每个焊盘a皆设置若干个孔洞h,视焊盘a的面积,孔洞h的数量可以相同,也可不同。在实际应用时电源电路板420可由两个或以上的模块组成,配置在灯板的两侧。
可挠式电路板配置的焊盘为两个不连接的焊盘b(也称焊垫或光源焊盘),其分别和光源的正负极电连接,焊垫的大小约为3.5×2mm,电源电路板上也有与其相对应的焊盘a,焊垫的上方预留焊锡,焊锡的厚度可为0.1~0.7mm,较佳值为0.3~0.5mm较为恰当,以0.4mm为最佳。在两个焊垫之间可设置一绝缘缺口f,避免两个焊垫在焊接的过程中因焊锡熔接在一起而造成电性短路,此外在绝缘缺口f的后方还可设置定位孔d,用来让自动焊接机台可正确判断出焊盘b的正确位置。
在其他实施例中,电源电路板的焊盘a的孔洞h的直径可为1~2mm,较佳为1.2~1.8mm,最佳为1.5mm,太小则焊接用的锡不易穿越。当电源电路板的焊盘a与可挠式电路板的焊盘b焊接在一起时,焊接用的锡可以穿过所述的该孔洞h,然后堆积在孔洞h上方冷却凝结,形成具有大于孔洞h直径的由焊锡g形成的焊球结构,这个焊球结构g会起到像是钉子的功能,除了透过焊盘a和焊盘b之间的锡固定外,更可以因为焊球g结构的作用而增强电性连接的稳固定。
在其他实施例中,可挠式电路板的焊盘b还可设置穿孔(结构与焊盘a的孔洞h类似,数量视焊盘b的面积而定,如1个,2个,3个,4个等),该穿孔距离可挠式电路板的边缘≦1mm时,焊接用的锡会穿过所述的穿通孔而堆积在孔洞上方边缘,过多的锡也会从可挠式电路板的边缘往下方回流,然后与焊盘a上的锡凝结在一起,其结构就像是一个铆钉将可挠式电路板牢牢的钉在电源电路板上,这样具有可靠的电性连接功能。此外,该穿通孔直径太小会阻碍锡穿过,因此也可以将焊盘b的穿通孔改为缺口f,焊接用的锡透过所述的缺口把焊盘a和焊盘b电连接固定,冷却凝结后会有更多的锡形成具有大于穿通孔直径的焊球,这个焊球结构会让电性连接结构的固定能力增强。
请参见图8A,为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。交流电源508系用以提供交流电源信号。交流电源508可以为市电,电压范围100-277V,频率为50或60Hz。灯管驱动电路505接收交流电源508的交流电源信号,并转换成交流驱动信号以作为外部驱动信号。灯管驱动电路505可以为电子镇流器,用以将市电的信号转换而成高频、高压的交流驱动信号。常见电子镇流器的种类,例如:瞬时启动型(InstantStart)电子镇流器、预热启动型(Program Start)电子镇流器、快速启动型(Rapid Start)电子镇流器等,本发明的LED直管灯均适用。交流驱动信号的电压大于300V,较佳电压范围为400-700V;频率大于10kHz,较佳频率范围为20k-50kHz。LED直管灯500接收外部驱动信号,在本实施例中,外部驱动信号为灯管驱动电路505的交流驱动信号,而被驱动发光。在本实施例中,LED直管灯500为单端电源的驱动架构,灯管的同一端灯头具有第一接脚501、第二接脚502,用以接收外部驱动信号。本实施例的第一接脚501、第二接脚502耦接(即,电连接、或直接或间接连接)至灯管驱动电路505以接收交流驱动信号。
值得注意的是,灯管驱动电路505为可省略的电路,故在图式中以虚线标示出。当灯管驱动电路505省略时,交流电源508与第一接脚501、第二接脚502耦接。此时,第一接脚501、第二接脚502接收交流电源508所提供的交流电源信号,以作为外部驱动信号。
除了上述的单端电源的应用外,本发明的LED直管灯500也可以应用至双端单接脚的电路结构以及双端双接脚的电路结构。其中,双端单接脚的电路结构请参见图8B,图8B为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。相较于图8A所示,本实施例的第一接脚501、第二接脚502分别置于LED直管灯500的灯管相对的双端灯头以形成双端各单接脚,其余的电路连接及功能则与图8A所示电路相同。双端双接脚的电路结构请参见图8C,图8C为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图。相较于图8A与8B所示,本实施例还包括第三接脚503与第四接脚504。灯管的一端灯头具有第一接脚501、第二接脚502,另一端灯头具有第三接脚503、第四接脚504。第一接脚501、第二接脚502、第三接脚503及第四接脚504耦接至灯管驱动电路505以共同接收交流驱动信号,以驱动LED直管灯500内的LED组件(图未示)发光。
在双端双接脚的电路结构下,双端单接脚的进电方式,或是双端双接脚的进电方式,都可以透过调整电源模块的配置来实现灯管的供电。其中,在双端单接脚的进电方式下(即,两端灯头分别给不同极性的外部驱动信号),于一范例实施例中,双端灯头可以分别有一个接脚为空接/浮接,例如第二接脚502与第三接脚503可为空接/浮接的状态,使灯管透过第一接脚501与第四接脚504接收外部驱动信号,藉以令灯管内部的电源模块进行后续的整流与滤波动作;于另一范例实施例中,双端灯头的接脚可以分别短路在一起,例如第一接脚501与同一侧灯头上的第二接脚502短路在一起,并且第三接脚503与同一侧灯头上的第四接脚504短路在一起,如此便可同样利用第一接脚501与第二接脚502来收正极性或负极性的外部驱动信号,并且利用第三接脚503与第四接脚504接收相反极性的外部驱动信号,藉以令灯管内部的电源模块进行后续的整流与滤波动作。在双端双接脚的进电方式下(即,同一侧灯头的两个接脚分别给不同极性的外部驱动信号),于一范例实施例中,第一接脚501与第二接脚502可接收相反极性的外部驱动信号,并且第三接脚503与第四接脚504可接收相反极性的外部驱动信号,藉以令灯管内部的电源模块进行后续的整流与滤波动作。
接着,请参见图8D,为根据本发明实施方式的LED灯的电路方块示意图。LED灯的电源模块主要包含第一整流电路510以及滤波电路520,也可以包含LED照明模块530的部分组件。第一整流电路510耦接第一接脚501、第二接脚502,以接收外部驱动信号,并对外部驱动信号进行整流,然后由第一整流输出端511、第二整流输出端512输出整流后信号。在此的外部驱动信号可以是图8A与图8B中的交流驱动信号或交流电源信号,甚至也可以为直流信号而不影响LED灯的操作。滤波电路520与所述第一整流电路耦接,用以对整流后信号进行滤波;即滤波电路520耦接第一整流输出端511、第二整流输出端512以接收整流后信号,并对整流后信号进行滤波,然后由第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522输出滤波后信号。LED照明模块530与滤波电路520耦接,以接收滤波后信号并发光;即LED照明模块530耦接第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522以接收滤波后信号,然后驱动LED照明模块530内的LED组件(图未示)发光。此部分请详见之后实施例的说明。
请参见图8E,为根据本发明实施方式的LED灯的电路方块示意图。LED灯的电源模组主要包含第一整流电路510、滤波电路520、LED照明模块530以及第二整流电路540,可以应用至图8C的双端电源架构。第一整流电路510耦接第一接脚501、第二接脚502,用以接收并整流第一接脚501、第二接脚502所传递的外部驱动信号;第二整流电路540耦接第三接脚503、第四接脚504,用以接收并整流第三接脚503、第四接脚504所传递的外部驱动信号。也就是说,LED灯的电源模组可以包含第一整流电路510及第二整流电路540共同于第一整流输出端511、第二整流输出端512输出整流后信号。滤波电路520耦接第一整流输出端511、第二整流输出端512以接收整流后信号,并对整流后信号进行滤波,然后由第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522输出滤波后信号。LED照明模块530耦接第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522以接收滤波后信号,然后驱动LED照明模块530内的LED组件(图未示)发光。
请参见图8F,为根据本发明实施方式的LED灯的电路方块示意图。LED灯的电源模组主要包含整流电路510’、滤波电路520以及LED照明模块530,其同样可以应用至图8C的双端电源架构。本实施例与前述图8E实施例的差异在于整流电路510’可以具有三个输入端以分别耦接第一接脚501、第二接脚502及第三接脚503,并且可针对从各接脚501~503接到的信号进行整流,其中第四接脚504可为浮接或与第三接脚503短路,因此本实施例可以省略第二整流电路540的配置。其余电路运作与图8E大致相同,故于此不重复赘述。
值得注意的是,在本实施例中,第一整流输出端511、第二整流输出端512及第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522的数量均为二,而实际应用时则根据第一整流电路510、滤波电路520以及LED照明模块530各电路间信号传递的需求增加或减少,即各电路间耦接端点可以为一个或以上。
图8D至图8F所示的LED灯的电源模块以及以下LED灯的电源模块的各实施例,除适用于图8A至图8C所示的LED直管灯外,对于包含两接脚用以传递电力的发光电路架构,例如:球泡灯、PAL灯、插管节能灯(PLS灯、PLD灯、PLT灯、PLL灯等)等各种不同的照明灯的灯座规格均适用。针对球泡灯的实施方式本实施例可与CN105465630A或CN105465663结构上的实现方式一起搭配使用,使得防触电的效果更佳。
当本发明的LED直管灯500应用至双端至少单接脚的通电结构,可进行改装然后安装于包含灯管驱动电路或镇流器505(例如电子镇流器或电感镇流器)的灯座,且适用于旁通镇流器505而改由交流电源508(例如市电)来供电。请参见图8G,为根据一较佳实施例的LED直管灯与外部电源的连接的电路方块示意图。相较于图8A所示,在此实施例中在交流电源508与镇流器505之间还增加一旁通镇流器模块506,其余的电路模块之功能则与图8B所示电路模块近似或相同。旁通镇流器模块506接收交流电源508的供电,且如图8D所示连接LED直管灯500的双端第一接脚501及第二接脚502(且可以连接镇流器505以对镇流器505进行特定的控制),其功能是使从交流电源508接收的电力旁通镇流器505而输出到第一接脚501及第二接脚502以对LED直管灯500进行供电.在各式各样的实施例中,旁通镇流器模块506可包含用于使电力旁通镇流器505的切换电路,而此切换电路可包含例如电气或电子开关等组件或装置.在日光灯技艺领域中熟习技能者能理解或设计构成旁通镇流器模块506的可行的结构与电路.再者,旁通镇流器模块506可设于具有镇流器505的传统荧光灯的灯座中,也可以设置在LED直管灯500的电源模块5或250中.再者,若将旁通镇流器模块506设置为停止此旁通功能,则如图8D所示镇流器505仍耦接于第一接脚501及第二接脚502,故仍可透过镇流器505(接收交流电源508)对LED直管灯500进行供电.如此地改装(加入旁通镇流器模块506)使LED直管灯500即使安装在具有镇流器505的灯座中,仍能兼容于以交流电源508进行双端供电(而非由镇流器505供电)。
请参见图9A,为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图。整流电路610为桥式整流电路,包含第一整流二极管611、第二整流二极管612、第三整流二极管613及第四整流二极管614,用以对所接收的信号进行全波整流。第一整流二极管611的正极耦接第二整流输出端512,负极耦接第二接脚502。第二整流二极管612的正极耦接第二整流输出端512,负极耦接第一接脚501。第三整流二极管613的正极耦接第二接脚502,负极耦接第一整流输出端511。整流二极管614的正极耦接第一接脚501,负极耦接第一整流输出端511。
当第一接脚501、第二接脚502接收的信号为交流信号时,整流电路610的操作描述如下。当交流信号处于正半波时,交流信号依序经第一接脚501、整流二极管614和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第一整流二极管611和第二接脚502后流出。当交流信号处于负半波时,交流信号依序经第二接脚502、第三整流二极管613和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第二整流二极管612和接脚501后流出。因此,不论交流信号处于正半波或负半波,整流电路610的整流后信号的正极均位于第一整流输出端511,负极均位于第二整流输出端512。依据上述操作说明,整流电路610输出的整流后信号为全波整流信号。
当第一接脚501、第二接脚502耦接直流电源而接收直流信号时,整流电路610的操作描述如下。当第一接脚501耦接直流电源的正端而第二接脚502耦接直流电源的负端时,直流信号依序经第一接脚501、整流二极管614和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第一整流二极管611和第二接脚502后流出。当第一接脚501耦接直流电源的负端而第二接脚502耦接直流电源的正端时,交流信号依序经第二接脚502、第三整流二极管613和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第二整流二极管612和第一接脚501后流出。同样地,不论直流信号如何透过第一接脚501、第二接脚502输入,整流电路610的整流后信号的正极均位于第一整流输出端511,负极均位于第二整流输出端512。
因此,在本实施例的整流电路610不论所接收的信号为交流信号或直流信号,均可正确输出整流后信号。
请参见图9B,为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图。整流电路710包含第一整流二极管711及第二整流二极管712,用以对所接收的信号进行半波整流。第一整流二极管711的正极耦接第二接脚502,负极耦接第一整流输出端511。第二整流二极管712的正极耦接第一整流输出端511,负极耦接第一接脚501。第二整流输出端512视实际应用而可以省略或者接地。
接着说明整流电路710的操作如下。
当交流信号处于正半波时,交流信号在第一接脚501输入的信号电平高于在第二接脚502输入的信号电平。此时,第一整流二极管711及第二整流二极管712均处于逆偏的截止状态,整流电路710停止输出整流后信号。当交流信号处于负半波时,交流信号在第一接脚501输入的信号电平低于在第二接脚502输入的信号电平。此时,第一整流二极管711及第二整流二极管712均处于顺偏的导通状态,交流信号经由第一整流二极管711、第一整流输出端511而流入,并由第二整流输出端512或LED灯的另一电路或接地端流出。依据上述操作说明,整流电路710输出的整流后信号为半波整流信号。
其中,图9A与图9B所示的整流电路的第一接脚501及第二接脚502变更为第三接脚503及第四接脚504时,即可作为图8E所示的第二整流电路540。更具体的说,在一范例实施例中,将图9A所示的全波整流电路610应用在图8E的双端输入的灯管时,第一整流电路510与第二整流电路540的配置可如图9C所示。请参见图9C,图9C为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图。
整流电路640的架构与整流电路610的架构相同,皆为桥式整流电路。整流电路610包括第一至第四整流二极管611-614,其配置如前述图9A实施例所述。整流电路640包含第五整流二极管641、第六整流二极管642、第七整流二极管643及第八整流二极管644,用以对所接收的信号进行全波整流。第五整流二极管641的正极耦接第二整流输出端512,负极耦接第四接脚504。第六整流二极管642的正极耦接第二整流输出端512,负极耦接第三接脚503。第三整流二极管613的正极耦接第二接脚502,负极耦接第一整流输出端511。整流二极管614的正极耦接第三接脚503,负极耦接第一整流输出端511。
在本实施例中,整流电路640与610是对应的配置,两者差异仅在于整流电路610(在此可比对为图8E的第一整流电路510)的输入端是耦接第一接脚501与第二接脚502,而整流电路640(在此可比对为图8E的第二整流电路540)的输入端是耦接第三接脚503与第四接脚504。换言之,本实施例是采用两个全波整流电路的架构来实现双端双接脚的电路结构。
更进一步的说,在图9C实施例的整流电路中,虽然是以双端双接脚的配置来实现,但除了双端双接脚进电的供电方式外,无论是单端进电或是双端单接脚的进电方式都可以透过本实施例的电路结构来对LED直管灯进行供电。具体运作说明如下:
在单端进电的情况下,外部驱动信号可施加于第一接脚501与第二接脚502上,或是施加于第三接脚503与第四接脚504上。在外部驱动信号施加于第一接脚501与第二接脚502上时,整流电路610会依据图9A实施例所述的运作方式对外部驱动信号进行全波整流,而整流电路640则不会运作。相反地,在外部驱动信号施加于第三接脚503与第四接脚504上时,整流电路640会依据图9A实施例所述的运作方式对外部驱动信号进行全波整流,而整流电路610则不会运作。
在双端单接脚进电的情况下,外部驱动信号可施加于第一接脚501与第四接脚504,或是施加于第二接脚502与第三接脚503。在外部驱动信号施加于第一接脚501与第四接脚504,且外部驱动信号为交流信号时,在交流信号处于正半波的期间,交流信号依序经第一接脚501、第四整流二极管614和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第五整流二极管641和第四接脚504后流出。在交流信号处于负半波的期间,交流信号依序经第四接脚504、第七整流二极管643和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第二整流二极管612和第一接脚501后流出。因此,不论交流信号处于正半波或负半波,整流后信号的正极均位于第一整流输出端511,负极均位于第二整流输出端512。依据上述操作说明,整流电路610中的第二整流二极管612与第四整流二极管614搭配整流电路640中的第五整流二极管641与第七整流二极管643对交流信号进行全波整流,并且输出的整流后信号为全波整流信号。
另一方面,在外部驱动信号施加于第二接脚502与第三接脚503,且外部驱动信号为交流信号时,在交流信号处于正半波的期间,交流信号依序经第三接脚503、第八整流二极管644和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第一整流二极管611和第二接脚502后流出。在交流信号处于负半波的期间,交流信号依序经第二接脚502、第三整流二极管613和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第六整流二极管642和第三接脚503后流出。因此,不论交流信号处于正半波或负半波,整流后信号的正极均位于第一整流输出端511,负极均位于第二整流输出端512。依据上述操作说明,整流电路610中的第一整流二极管611与第三整流二极管613搭配整流电路640中的第六整流二极管642与第八整流二极管644对交流信号进行全波整流,并且输出的整流后信号为全波整流信号。
在双端双接脚进电的情况下,整流电路610与640个别的运作可参照上述图9A实施例的说明,于此不再赘述。其中,整流电路610与640所产生的整流后讯号会在第一整流输出端511与第二整流输出端512叠加后输出给后端的电路。
在一范例实施例中,整流电路510’的配置可如图9D所示。请参见图9D,图9D为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图。整流电路910包括第一至第四整流二极管911-914,其配置如前述图9A实施例所述。在本实施例中,整流电路910还包括第五整流二极管915及第六整流二极管916。第五整流二极管915的正极耦接第二整流输出端512,负极耦接第三接脚503。第六整流二极管916的正极耦接第三接脚503,负极耦接第一整流输出端511。第四接脚504于此为浮接状态。
更具体的说,本实施例的整流电路510’可视为有三组桥臂(bridge arm)单元的整流电路,每组桥臂单元可提供一个输入信号接收端。举例来说,第一整流二极管911与第三整流二极管913组成第一桥臂单元,其对应接收第二接脚502上的信号;第二整流二极管912与第四整流二极管914组成第二桥臂单元,其对应接收第一接脚501上的信号;以及第五整流二极管915与第六整流二极管916组成第三桥臂单元,其对应接收第三接脚503上的信号。其中,三组桥臂单元只要其中两个接收到极性相反的交流信号就可以进行全波整流。基此,在图9E实施例的整流电路的配置下,同样可兼容单端进电、双端单接脚进电以及双端双接脚进电的供电方式。具体运作说明如下:
在单端进电的情况下,外部驱动信号施加于第一接脚501与第二接脚502上,此时第一至第四整流二极管911-914的运作如前述图9A实施例所述,而第五整流二极管915与第六整流二极管916不运作。
在双端单接脚进电的情况下,外部驱动信号可施加于第一接脚501与第三接脚503,或是施加于第二接脚502与第三接脚503。在外部驱动信号施加于第一接脚501与第三接脚503,且外部驱动信号为交流信号时,在交流信号处于正半波的期间,交流信号依序经第一接脚501、第四整流二极管914和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第五整流二极管915和第三接脚503后流出。在交流信号处于负半波的期间,交流信号依序经第三接脚503、第六整流二极管916和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第二整流二极管912和第一接脚501后流出。因此,不论交流信号处于正半波或负半波,整流后信号的正极均位于第一整流输出端511,负极均位于第二整流输出端512。依据上述操作说明,整流电路910中的第二整流二极管912、第四整流二极管914、第五整流二极管915与第六整流二极管916对交流信号进行全波整流,并且输出的整流后信号为全波整流信号。
另一方面,在外部驱动信号施加于第二接脚502与第三接脚503,且外部驱动信号为交流信号时,在交流信号处于正半波的期间,交流信号依序经第三接脚503、第六整流二极管916和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第一整流二极管911和第二接脚502后流出。在交流信号处于负半波的期间,交流信号依序经第二接脚502、第三整流二极管913和第一整流输出端511后流入,并依序经第二整流输出端512、第五整流二极管915和第三接脚503后流出。因此,不论交流信号处于正半波或负半波,整流后信号的正极均位于第一整流输出端511,负极均位于第二整流输出端512。依据上述操作说明,整流电路910中的第一整流二极管911、第三整流二极管913、第五整流二极管915及第六整流二极管916对交流信号进行全波整流,并且输出的整流后信号为全波整流信号。
在双端双接脚进电的情况下,第一至第四整流二极管911~914的运作可参照上述图9A实施例的说明,于此不再赘述。此外,若第三接脚503的信号极性与第一接脚501相同,则第五整流二极管915与第六整流二极管916的运作类似于第二整流二极管912与第四整流二极管914(即,第一桥臂单元)。另一方面,若第三接脚503的信号极性与第二接脚502相同,则第五整流二极管915与第六整流二极管916的运作类似于第一整流二极管911与第三整流二极管913(即,第二桥臂单元)。
请参见图9E,图9E为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图。图9E与图9D大致相同,两者差异在于图9E的第一整流电路610的输入端更耦接端点转换电路941。其中,本实施例的端点转换电路941包括保险丝947与948。保险丝947一端耦接第一接脚501,另一端耦接至第二整流二极管912与第四整流二极管914的共节点(即,第一桥臂单元的输入端)。保险丝948一端耦接第二接脚502,另一端耦接至第一整流二极管911与第三整流二极管913的共节点(即,第二桥臂单元的输入端)。藉此,当第一接脚501及第二接脚502任一流经的电流高于保险丝947及948的额定电流时,保险丝947及948就会对应地熔断而开路,藉此达到过流保护的功能。除此之外,在保险丝947及948仅有其中之一熔断的情况下(例如过流情形仅发生短暂时间即消除),若是采用双端双接脚进电的供电方式来驱动灯管,则本实施例的整流电路还可在过流情形消除后,基于双端单接脚的供电模式而持续运作。
请参见图9F,图9F为根据本发明实施方式的整流电路的电路示意图。图9F与图9D大致相同,两者差异在于图9F的两个接脚503与504通过细(如,铜)导线917连接在一起。相较于前述图9D或9E实施例而言,当采用双端单接脚进电时,不论外部驱动信号是施加在第三接脚503或第四接脚504,本实施例的整流电路皆可正常运作。此外,当第三接脚503与第四接脚504错误接入单端进电的灯座时,本实施例的细(铜)导线917可以可靠地熔断,因此在灯管插回正确灯座时,应用此整流电路的直管灯仍能维持正常的整流工作。
由上述可知,图9C至图9F实施例的整流电路可以兼容单端进电、双端单接脚进电以及双端双接脚进电的情境,进而提高整体LED直管灯的应用环境兼容性。除此之外,考虑到实际电路布局情形来看,图9D至9F的实施例在灯管内部的电路配置仅需设置三个焊盘(焊接的方式结合图4A-4D的形式)来连接至对应的灯头接脚,对于整体制程良率的提升有显著的贡献。
请参见图10A,为根据本发明实施方式的滤波电路的电路方块示意图。图中绘出第一整流电路510仅用以表示连接关系,并非滤波电路520包含第一整流电路510。滤波电路520包含滤波单元523,耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512,以接收整流电路所输出的整流后信号,并滤除整流后信号中的纹波后输出滤波后信号。因此,滤波后信号的波形较整流后信号的波形更平滑。滤波电路520也可还包含滤波单元524,耦接于整流电路及对应接脚之间,例如:第一整流电路510与第一接脚501、第一整流电路510与第二接脚502、第二整流电路540与第三接脚503及第二整流电路540与第四接脚504,用以对特定频率进行滤波,以滤除外部驱动信号的特定频率。在本实施例,滤波单元524耦接于第一接脚501与第一整流电路510之间。滤波电路520也可还包含滤波单元525,耦接于第一接脚501与第二接脚502其中之一与第一整流电路510其中之一的二极管之间或第三接脚503与第四接脚504其中之一与第二整流电路540其中之一的二极管,用以降低或滤除电磁干扰(EMI)。在本实施例,滤波单元525耦接于第一接脚501与与第一整流电路510其中之一的二极管(图未示)之间。由于滤波单元524及525可视实际应用情况增加或省略,故图中以虚线表示之。
请参见图10B,为根据本发明实施方式的滤波单元的电路示意图。滤波单元623包含一电容625。电容625的一端耦接第一整流输出端511及第一滤波输出端521,另一端耦接第二整流输出端512及第二滤波输出端522,以对由第一整流输出端511及第二整流输出512输出的整流后信号进行低通滤波,以滤除整流后信号中的高频成分而形成滤波后信号,然后由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输出。
请参见图10C,为根据本发明实施方式的滤波单元的电路示意图。滤波单元723为π型滤波电路,包含电容725、电感726以及电容727。电容725的一端耦接第一整流输出端511并同时经过电感726耦接第一滤波输出端521,另一端耦接第二整流输出端512及第二滤波输出端522。电感726耦接于第一整流输出端511及第一滤波输出端521之间。电容727的一端经过电感726耦接第一整流输出端511并同时耦接第一滤波输出端521,另一端耦接第二整流输出端512及第二滤波输出端522。
等效上来看,滤波单元723较图10B所示的滤波单元623多了电感726及电容727。而且电感726与电容727也同电容725般,具有低通滤波作用。故,本实施例的滤波单元723相较于图10B所示的滤波单元623,具有更佳的高频滤除能力,所输出的滤波后信号的波形更为平滑。
上述实施例中的电感726的感值较佳为选自10nH~10mH的范围。电容625、725、727的容值较佳为选自100pF~1uF的范围。
请参见图11A,为根据本发明实施方式的LED模块的电路示意图。LED模块630的正端耦接第一滤波输出端521,负端耦接第二滤波输出端522。LED模块630包含至少一个LED单元632,即前述实施例中的光源。LED单元632为两个以上时彼此并联。每一个LED单元的正端耦接LED模块630的正端,以耦接第一滤波输出端521;每一个LED单元的负端耦接LED模块630的负端,以耦接第二滤波输出端522。LED单元632包含至少一个LED组件631。当LED组件631为复数时,LED组件631串联成一串,第一个LED组件631的正端耦接所属LED单元632的正端,第一个LED组件631的负端耦接下一个(第二个)LED组件631。而最后一个LED组件631的正端耦接前一个LED组件631的负端,最后一个LED组件631的负端耦接所属LED单元632的负端。
值得注意的是,LED模块630可产生电流侦测信号S531,代表LED模块630的流经电流大小,以作为侦测、控制LED模块630之用。
请参见图11B,为根据本发明实施方式的LED模块的电路示意图。LED模块630的正端耦接第一滤波输出端521,负端耦接第二滤波输出端522。LED模块630包含至少二个LED单元732,而且每一个LED单元732的正端耦接LED模块630的正端,以及负端耦接LED模块630的负端。LED单元732包含至少二个LED组件731,在所属的LED单元732内的LED组件731的连接方式如同图11A所描述般,LED组件731的负极与下一个LED组件731的正极耦接,而第一个LED组件731的正极耦接所属LED单元732的正极,以及最后一个LED组件731的负极耦接所属LED单元732的负极。再者,本实施例中的LED单元732之间也彼此连接。每一个LED单元732的第n个LED组件731的正极彼此连接,负极也彼此连接。因此,本实施例的LED模块630的LED组件间的连接为网状连接。
相较于图12A至图12F的实施例,上述实施例的LED照明模块530包含LED模块630但未包含驱动电路。
同样地,本实施例的LED模块630可产生电流侦测信号S531,代表LED模块630的流经电流大小,以作为侦测、控制LED模块630之用。
另外,实际应用上,LED单元732所包含的LED组件731的数量较佳为15-25个,更佳为18-22个。
请参见图11C,为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。本实施例的LED组件831的连接关系同图11B所示,在此以三个LED单元为例进行说明。正极导线834与负极导线835接收驱动信号,以提供电力至各LED组件831,举例来说:正极导线834耦接前述滤波电路520的第一滤波输出端521,负极导线835耦接前述滤波电路520的第二滤波输出端522,以接收滤波后信号。为方便说明,图中将每一个LED单元中的第n个划分成同一LED组833。
正极导线834连接最左侧三个LED单元中的第一个LED组件831,即如图所示最左侧LED组833中的三个LED组件的(左侧)正极,而负极导线835连接三个LED单元中的最后一个LED组件831,即如图所示最右侧LED组833中的三个LED组件的(右侧)负极。每一个LED单元的第一个LED组件831的负极,最后一个LED组件831的正极以及其他LED组件831的正极及负极则透过连接导线839连接。
换句话说,最左侧LED组833的三个LED组件831的正极透过正极导线834彼此连接,其负极透过最左侧连接导线839彼此连接。左二LED组833的三个LED组件831的正极透过最左侧连接导线839彼此连接,其负极透过左二的连接导线839彼此连接。由于最左侧LED组833的三个LED组件831的负极及左二LED组833的三个LED组件831的正极均透过最左侧连接导线839彼此连接,故每一个LED单元的第一个LED组件的负极与第二个LED组件的正极彼此连接。依此类推从而形成如图11B所示的网状连接。
值得注意的是,连接导线839中与LED组件831的正极连接部分的宽度836小于与LED组件831的负极连接部分的宽度837。使负极连接部分的面积大于正极连接部分的面积。另外,宽度837小于连接导线839中同时连接邻近两个LED组件831中其中之一的正极及另一的负极的部分的宽度838,使同时与正极与负极部分的面积大于仅与负极连接部分的面积及正极连接部分的面积。因此,这样的走线架构有助于LED组件的散热。
另外,正极导线834还可包含有正极引线834a,负极导线835还可包含有负极引线835a,使LED模块的两端均具有正极及负极连接点。这样的走线架构可使LED灯的电源模组的其他电路,例如:滤波电路520、第一整流电路510及第二整流电路540由任一端或同时两端的正极及负极连接点耦接到LED模块,增加实际电路的配置安排的弹性。
请参见图11D,为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。本实施例的LED组件931的连接关系同图11A所示,在此以三个LED单元且每个LED单元包含7个LED组件为例进行说明。正极导线934与负极导线935接收驱动信号,以提供电力至各LED组件931,举例来说:正极导线934耦接前述滤波电路520的第一滤波输出端521,负极导线935耦接前述滤波电路520的第二滤波输出端522,以接收滤波后信号。为方便说明,图中将每一个LED单元中七个LED组件划分成同一LED组932。
正极导线934连接每一LED组932中第一个(最左侧)LED组件931的(左侧)正极。负极导线935连接每一LED组932中最后一个(最右侧)LED组件931的(右侧)负极。在每一LED组932中,邻近两个LED组件931中左方的LED组件931的负极透过连接导线939连接右方LED组件931的正极。藉此,LED组932的LED组件串联成一串。
值得注意的是,连接导线939用以连接相邻两个LED组件931的其中之一的负极及另一的正极。负极导线935用以连接各LED组的最后一个(最右侧)的LED组件931的负极。正极导线934用以连接各LED组的第一个(最左侧)的LED组件931的正极。因此,其宽度及供LED组件的散热面积依上述顺序由大至小。也就是说,连接导线939的宽度938最大,负极导线935连接LED组件931负极的宽度937次之,而正极导线934连接LED组件931正极的宽度936最小。因此,这样的走线架构有助于LED组件的散热。
另外,正极导线934还可包含有正极引线934a,负极导线935还可包含有负极引线935a,使LED模块的两端均具有正极及负极连接点。这样的走线架构可使LED灯的电源模组的其他电路,例如:滤波电路520、第一整流电路510及第二整流电路540由任一端或同时两端的正极及负极连接点耦接到LED模块,增加实际电路的配置安排的弹性。
再者,图11C及11D中所示的走线可以可挠式电路板来实现。举例来说,可挠式电路板具有单层线路层,以蚀刻方式形成图11C中的正极导线834、正极引线834a、负极导线835、负极引线835a及连接导线839,以及图11D中的正极导线934、正极引线934a、负极导线935、负极引线935a及连接导线939。
请参见图11E,图11E为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。本实施例的LED组件1031的连接关系同图11B所示。其中,本实施例有关于正极导线与负极导线(未绘示)的配置及与其他电路的连接关系与前述图11D大致相同,两者间的差异在于本实施例将图11C所示的以横向配置LED组件831(即,各LED组件831是将其正极与负极沿着导线延伸方向排列配置)改为以纵向配置LED组件1031(即,各LED组件1031的正极与负极的连线方向与导线延伸方向垂直),并且基于LED组件1031的配置方向而对应调整连接导线1039的配置。
更具体的说,以连接导线1039_2为例说明,连接导线1039_2包括宽度1037较窄的第一长边部、宽度1038较宽的第二长边部以及连接两长边部的转折部。连接导线1039_2可以设置为直角z型的形状,亦即每一长边部与转折部的连接处均呈直角。其中,连接导线1039_2的第一长边部会与相邻的连接导线1039_3的第二长边部对应配置;类似地,连接导线1039_2的第二长边部会与相邻的连接导线1039_1的第一长边部对应配置。由上述配置可知,连接导线1039会延长边部的延伸方向排列,并且每一连接导线1039的第一长边部会与相邻的连接导线1039的第二长边部对应配置;类似地,每一连接导线1039的第二长边部会与相邻的连接导线1039的第一长边部对应配置,进而使得各连接导线1039整体形成具有一致宽度的配置。其他连接导线1039的配置可参照上述连接导线1039_2的说明。
就LED组件1031与连接导线1039的相对配置而言,同样以连接导线1039_2来说明,在本实施例中,部分的LED组件1031(例如右侧四个LED组件1031)的正极是连接至连接导线1039_2的第一长边部,并且通过第一长边部彼此相互连接;而此部分LED组件1031的负极则是连接至相邻连接导线1039_3的第二长边部,并且通过第二长边部彼此互相连接。另一方面,另一部分的LED组件1031(例如左侧四个LED组件1031)的正极是连接至连接导线1039_1的第一长边部,并且负极是连接至连接导线1039_2的第二长边部。
换句话说,左侧四个LED组件1031的正极透过连接导线1039_1彼此连接,其负极透过连接导线1039_2彼此连接。右侧四个LED组件831的正极透过连接导线1039_2彼此连接,其负极透过连接导线1039_3彼此连接。由于左侧四个LED组件1031的负极透过连接导线1039_2与右侧四个LED组件1031的正极连接,左侧四个LED组件1031可模拟为LED模块其中四个LED单元的第一个LED组件,并且右侧四个LED组件1031可模拟LED为LED模块其中四个LED单元的第二个LED组件,依此类推从而形成如图11B所示的网状连接。
值得注意的是,相较于图11C来看,本实施例将LED组件1031改为纵向配置,其可增加LED组件1031之间的间隙,并且使得连接导线的走线扩宽,进而避免在灯管整修时线路容易被刺破的风险,并且可同时避免LED组件1031颗数较多而需紧密排列时,灯珠间铜箔覆盖面积不足而使锡珠造成短路的问题。
另一方面,透过使正极连接部分的第一长边部的宽度1036小于与负极连接部分的第二长边部的宽度1037的配置,可以令LED组件1031于负极连接部分的面积大于正极连接部分的面积。因此,这样的走线架构有助于LED组件的散热。
请参见图11F,图11F为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。本实施例与前述图11E实施例大致相同,两者差异仅在于本实施例的连接导线1139是以非直角的Z型走线来实施。换言之,在本实施例中,转折部形成斜向走线,使得连接导线1139的每一长边部与转折部的连接处为非直角。在本实施例的配置底下,除了纵向配置LED组件1131可实现增加LED组件1031之间的间隙,并且使得连接导线的走线扩宽的效果之外,本实施例斜向配置连接导线的方式可以避免LED组件贴装时由于焊盘不平导致LED组件移位、偏移等问题。
具体而言,在使用可挠性电路板作为灯板的应用下,垂直走线(如图11C至11E的配置)会在导线转折处产生规律性的白油凹陷区,使得连接导线上之LED组件焊盘上锡处相对处于凸起位置。由于上锡处并非平坦表面,故在LED组件贴装时可能会因为表面不平整而使LED组件无法贴附至预定的位置上。因此,本实施例透过将垂直走线调整为斜向走线的配置,可以令走线整体的铜箔强度均匀,而不会在特定位置出现凸起或不平坦的情形,进而令LED组件1131可以更容易贴附在导线上,提高灯管配装时的可靠度。除此之外,由于本实施例中每一个LED单元在灯板上只会走一次斜线基板,因此可以使得整体灯板的强度大幅提高,从而防止灯板弯曲,也可缩短灯板长度。
另外,在一范例实施例中,还可以透过在LED组件1131的焊盘周边覆盖铜箔,藉以抵销LED组件1131贴装时的偏移量,避免产生锡珠造成短路的情形。
请参见图11G,图11G为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。本实施例与图11C大致相同,两者间的差异之处主要在于本实施例的连接导线1239与连接导线1239之间的对应处(非LED组件1231之焊盘处)走线改为斜向走线。其中,实施例透过将垂直走线调整为斜向走线的配置,可以令走在线整体的铜箔强度均匀,而不会在特定位置出现凸起或不平坦的情形,进而令LED组件1131可以更容易贴附在导线上,提高灯管配装时的可靠度。
除此之外,在本实施例的配置下,还可统一将色温点CTP设置在LED组件1231之间,如图11H所示,图11H为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。透过统一将色温点CTP设置在LED组件的配置,使得在导线拼接构成LED模块之后,各导线上对应位置的色温点CTP可以在同一条在线。如此一来,在上锡时,整个LED模块可以仅用数条胶带(如图所示,若每条导线设置3个色温点,则仅需3条胶带)即可遮挡住LED模块上的所有色温点,藉以提高装配流程的顺畅度,并且节省装配时间。
请参见图11I,图11I为根据本发明较佳实施例的灯板焊盘示意图,其中,图11I是绘示灯板端部焊盘的配置。在本实施例中,灯板上的焊盘b1与b2适于与电源电路板的电源焊盘焊接在一起。其中,本实施例的焊盘配置可适用于双端单接脚的进电方式,亦即同一侧的焊盘会接收相同极性的外部驱动信号。
具体来说,本实施例的焊盘b1与b2会透过S型的保险丝FS连接在一起,其中保险丝FS可例如是以细导线来构成,其阻抗相当低,因此可以视为焊盘b1与b2短路在一起。在正确的应用情境下,焊盘b1与b2会对应接收相同极性的外部驱动信号。而通过所述配置,即使焊盘b1与b2错接到相反极性的外部驱动信号,保险丝FS也会反应于通过的大电流而熔断,从而避免灯管损毁。此外,在保险丝FS熔断后,会形成焊盘b2空接并且焊盘b1仍连接至灯板的配置,因此灯板仍能透过焊盘b1接收外部驱动信号而继续使用。
另一方面,在一范例实施例中,焊盘b1与b2的走线与焊盘本体的厚度至少达到0.4mm,实际厚度可依据本领域技术人员的了解,在可实施的情形下选用厚度大于0.4mm的任一厚度。经验证后,在焊盘b1与b2的走线与焊盘本体的厚度至少达到0.4mm的配置底下,当灯板透过焊盘b1与b2和电源电路板对接并置入灯管中时,即使焊盘b1与b2处的铜箔折断,其周边多附加上的铜箔也可以将灯板与电源电路板的电路连接起来,使得灯管可正常工作。
除此之外,在另一范例实施例中,焊盘b1与b2在灯板上的位置可以设置为与灯板的边缘具有一间隔。透过所述间隔配置,可以使电源电路板与灯板在焊接时有较大的位置容错空间。
请参见图11J,为根据本发明实施方式的LED模块的走线示意图。本实施例系将图11C的LED模块的走线由单层线路层改为双层线路层,主要是将正极引线834a及负极引线835a改至第二层线路层。说明如下。
请同时参见图7,可挠式电路板具有双层线路层,包括一第一线路层2a,介电层2b及第二线路层2c。第一线路层2a及第二线路层2c间以介电层2b进行电性隔离。可挠式电路板的第一线路层2a以蚀刻方式形成图11J中的正极导线834、负极导线835及连接导线839,以电连接所述多个LED组件831,例如:电连接所述多个LED组件成网状连接,第二线路层2c以蚀刻方式正极引线834a、负极引线835a,以电连接所述滤波电路(的滤波输出端)。而且在可挠式电路板的第一线路层2a的正极导线834、负极导线835具有层连接点834b及835b。第二线路层2的正极引线834a、负极引线835a具有层连接点834c及835c。层连接点834b及835b与层连接点834c及835c位置相对,用以电性连接正极导线834及正极引线834a,以及负极导线835及负极引线835a。较佳的做法系将第一层线路层的层连接点834b及835b的位置同下方个藉电层形成开口至裸露出层连接点834c及835c,然后用焊锡焊接,使正极导线834及正极引线834a,以及负极导线835及负极引线835a彼此电性连接。
同样地,图11D所示的LED模块的走线也可以将正极引线934a及负极引线935a改至第二层线路层,而形成双层线路层的走线结构。
由于穿孔hp使得焊锡与电源焊盘a1、a2及a3之间的接触面积增加,因此电源焊盘a1、a2及a3与光源焊盘之间的黏贴力进一步增强。除此之外,穿孔hp的设置还可以提高散热面积,使得灯管的热特性可以被提升。在本实施例中,穿孔hp的个数可以根据焊盘a1、a2及a3的尺寸而选择为7个或9个。若选择以7个穿孔hp的配置来实施,穿孔hp的排列可以是其中6个穿孔hp排列在一圆周上,剩下一个则配置在圆心上。若选择以9个穿孔hp的配置来实施,所述穿孔hp可以采3x3的数组排列配置。上述配置选择可以较佳地增加接触面积并且提高散热效果。
值得注意的是,具有双层导电层或线路层的可挠式电路板的第二导电层的厚度较佳为相较于第一导电层的厚度厚,藉此可以降低在正极引线及负极引线上的线损(压降)。再者,具有双层导电层的可挠式电路板相较于单层导电层的可挠式电路板,由于将两端的正极引线、负极引线移至第二层,可以缩小可挠式电路板的宽度。在相同的治具上,较窄的基板的排放数量多于较宽的基板,因此可以提高LED模块的生产效率。而且具有双层导电层的可挠式电路板相对上也较容易维持形状,以增加生产的可靠性,例如:LED组件的焊接时焊接位置的准确性。当然该焊盘结构可应用于具有单层导电层或线路层的可挠式电路板。LED组件的数量视应用的场合(LED直管灯的功率而定)。
请参见图12A,为根据本发明实施方式的LED灯的电源模组的应用电路方块示意图。相较于图8C所示,本实施例的LED灯的电源模组包含第一整流电路510、滤波电路520、驱动电路1530,其中驱动电路1530及LED模块630组成LED照明模块530。驱动电路1530为直流转直流转换电路,耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,以接收滤波后信号,并进行电力转换以将滤波后信号转换成驱动信号而于第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522输出。LED模块630耦接第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522,以接收驱动信号而发光,较佳为LED模块630的电流稳定于一设定电流值。LED模块630可参见图11A至图11D的说明。
请参见图12B,为根据本发明实施方式的驱动电路的电路方块示意图。驱动电路包含控制器1531及转换电路1532,以电流源的模式进行电力转换,以驱动LED模块发光。转换电路1532包含开关电路1535以及储能电路1538。转换电路1532耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,接收滤波后信号,并根据控制器1531的控制,转换成驱动信号而由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522输出,以驱动LED模块。在控制器1531的控制下,转换电路1532所输出的驱动信号为稳定电流,而使LED模块稳定发光。
请参见图12C,为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图。在本实施例,驱动电路1630为降压直流转直流转换电路,包含控制器1631及转换电路,而转换电路包含电感1632、续流二极管1633、电容1634以及切换开关1635。驱动电路1630耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,以将接收的滤波后信号转换成驱动信号,以驱动耦接在第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的LED模块。
在本实施例中,切换开关1635为金氧半场效晶体管,具有控制端、第一端及第二端。切换开关1635的第一端耦接续流二极管1633的正极,第二端耦接第二滤波输出端522,控制端耦接控制器1631以接受控制器1631的控制使第一端及第二端之间为导通或截止。第一驱动输出端1521耦接第一滤波输出端521,第二驱动输出端1522耦接电感1632的一端,而电感1632的另一端耦接切换开关1635的第一端。电容1634的耦接于第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间,以稳定第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的电压差。续流二极管1633的负端耦接第一驱动输出端1521。
接下来说明驱动电路1630的运作。
控制器1631根据电流侦测信号S535或/及S531决定切换开关1635的导通及截止时间,也就是控制切换开关1635的占空比(Duty Cycle)来调节驱动信号的大小。电流侦测信号S535系代表流经切换开关1635的电流大小。电流侦测信号S531系代表流经耦接于第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的LED模块的电流大小。根据电流侦测信号S531及S535的任一,控制器1631可以得到转换电路所转换的电力大小的信息。当切换开关1635导通时,滤波后信号的电流由第一滤波输出端521流入,并经过电容1634及第一驱动输出端1521到LED模块、电感1632、切换开关1635后由第二滤波输出端522流出。此时,电容1634及电感1632进行储能。当切换开关1635截止时,电感1632及电容1634释放所储存的能量,电流经续流二极管1633续流到第一驱动输出端1521使LED模块仍持续发光。
值得注意的是,电容1634非必要组件而可以省略,故在图中以虚线表示。在一些应用环境,可以藉由电感会阻抗电流的改变的特性来达到稳定LED模块电流的效果而省略电容1634。
再从另一角度来看,驱动电路1630使得流经LED模块电流维持不变,因此对于部分LED模块而言(例如:白色、红色、蓝色、绿色等LED模块),色温随着电流大小而改变的情形即可改善,亦即,LED模块能在不同的亮度下维持色温不变。而扮演储能电路的电感1632在切换开关1635截止时释放所储存的能量,一方面使得LED模块保持持续发光,另一方面也使得LED模块上的电流电压不会骤降至最低值,而当切换开关1635再次导通时,电流电压就不需从最低值往返到最大值,藉此,避免LED模块断续发光而提高LED模块的整体亮度并降低最低导通周期以及提高驱动频率。
请参见图12D,为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图。在本实施例,驱动电路1730为升压直流转直流转换电路,包含控制器1731及转换电路,而转换电路包含电感1732、续流二极管1733、电容1734以及切换开关1735。驱动电路1730将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522所接收的滤波后信号转换成驱动信号,以驱动耦接在第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的LED模块。
电感1732的一端耦接第一滤波输出端521,另一端耦接滤流二极管1733的正极及切换开关1735的第一端。切换开关1735的第二端耦接第二滤波输出端522及第二驱动输出端1522。续流二极管1733的负极耦接第一驱动输出端1521。电容1734耦接于第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间。
控制器1731耦接切换开关1735的控制端,根据电流侦测信号S531或/及电流侦测信号S535来控制切换开关1735的导通与截止。当切换开关1735导通时,电流由第一滤波输出端521流入,并流经电感1732、切换开关1735后由第二滤波输出端522流出。此时,流经电感1732的电流随时间增加,电感1732处于储能状态。同时,电容1734处于释能状态,以持续驱动LED模块发光。当切换开关1735截止时,电感1732处于释能状态,电感1732的电流随时间减少。电感1732的电流经续流二极管1733续流流向电容1734以及LED模块。此时,电容1734处于储能状态。
值得注意的是,电容1734为可省略的组件,以虚线表示。在电容1734省略的情况,切换开关1735导通时,电感1732的电流不流经LED模块而使LED模块不发光;切换开关1735截止时,电感1732的电流经续流二极管1733流经LED模块而使LED模块发光。藉由控制LED模块的发光时间及流经的电流大小,可以达到LED模块的平均亮度稳定于设定值上,而达到相同的稳定发光的作用。
再从另一角度来看,驱动电路1730使得流经LED模块电流维持不变,因此对于部分LED模块而言(例如:白色、红色、蓝色、绿色等LED模块),色温随着电流大小而改变的情形即可改善,亦即,LED模块能在不同的亮度下维持色温不变。而扮演储能电路的电感1732在切换开关1735截止时释放所储存的能量,一方面使得LED模块持续发光,另一方面也使得LED模块上的电流电压不会骤降至最低值,而当切换开关1735再次导通时,电流电压就不需从最低值往返到最大值,藉此,避免LED模块断续发光而提高LED模块的整体亮度并降低最低导通周期以及提高驱动频率。
请参见图12E,为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图。在本实施例,驱动电路1830为降压直流转直流转换电路,包含控制器1831及转换电路,而转换电路包含电感1832、续流二极管1833、电容1834以及切换开关1835。驱动电路1830耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,以将接收的滤波后信号转换成驱动信号,以驱动耦接在第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的LED模块。
切换开关1835的第一端耦接第一滤波输出端521,第二端耦接续流二极管1833的负极,而控制端耦接控制器1831以接收控制器1831的控制信号而使第一端与第二端之间的状态为导通或截止。续流二极管1833的正极耦接第二滤波输出端522。电感1832的一端与切换开关1835的第二端耦接,另一端耦接第一驱动输出端1521。第二驱动输出端1522耦接续流二极管1833的正极。电容1834耦接于第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间,以稳定第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的电压。
控制器1831根据电流侦测信号S531或/及电流侦测信号S535来控制切换开关1835的导通与截止。当切换开关1835导通时,电流由第一滤波输出端521流入,经切换开关1835、电感1832并经过电容1834及第一驱动输出端1521、LED模块及第二驱动输出端1522后由第二滤波输出端522流出。此时,流经电感1832的电流以及电容1834的电压随时间增加,电感1832及电容1834处于储能状态。当切换开关1835截止时,电感1832处于释能状态,电感1832的电流随时间减少。此时,电感1832的电流经第一驱动输出端1521、LED模块及第二驱动输出端1522、续流二极管1833再回到电感1832而形成续流。
值得注意的是,电容1834为可省略组件,图式中以虚线表示。当电容1834省略时,不论切换开关1835为导通或截止,电感1832的电流均可以流过第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522以驱动LED模块持续发光。
再从另一角度来看,驱动电路1830使得流经LED模块电流维持不变,因此对于部分LED模块而言(例如:白色、红色、蓝色、绿色等LED模块),色温随着电流大小而改变的情形即可改善,亦即,LED模块能在不同的亮度下维持色温不变。而扮演储能电路的电感1832在切换开关1835截止时释放所储存的能量,一方面使得LED模块保持持续发光,另一方面也使得LED模块上的电流电压不会骤降至最低值,而当切换开关1835再次导通时,电流电压就不需从最低值往返到最大值,藉此,避免LED模块断续发光而提高LED模块的整体亮度并降低最低导通周期以及提高驱动频率。
请参见图12F,为根据本发明实施方式的驱动电路的电路示意图。在本实施例,驱动电路1930为降压直流转直流转换电路,包含控制器1931及转换电路,而转换电路包含电感1932、续流二极管1933、电容1934以及切换开关1935。驱动电路1930耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,以将接收的滤波后信号转换成驱动信号,以驱动耦接在第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的LED模块。
电感1932的一端耦接第一滤波输出端521及第二驱动输出端1522,另一端耦接切换开关1935的第一端。切换开关1935的第二端耦接第二滤波输出端522,而控制端耦接控制器1931以根据控制器1931的控制信号而为导通或截止。续流二极管1933的正极耦接电感1932与切换开关1935的连接点,负极耦接第一驱动输出端1521。电容1934耦接第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522,以稳定耦接于第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间的LED模块的驱动。
控制器1931根据电流侦测信号S531或/及电流侦测信号S535来控制切换开关1935的导通与截止。当切换开关1935导通时,电流由第一滤波输出端521流入,并流经电感1932、切换开关1935后由第二滤波输出端522流出。此时,流经电感1932的电流随时间增加,电感1932处于储能状态;电容1934的电压随时间减少,电容1934处于释能状态,以维持LED模块发光。当切换开关1935截止时,电感1932处于释能状态,电感1932的电流随时间减少。此时,电感1932的电流经续流二极管1933、第一驱动输出端1521、LED模块及第二驱动输出端1522再回到电感1932而形成续流。此时,电容1934处于储能状态,电容1934的电压随时间增加。
值得注意的是,电容1934为可省略组件,图式中以虚线表示。当电容1934省略时,切换开关1935导通时,电感1932的电流并未流经第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522而使LED模块不发光。切换开关1935截止时,电感1932的电流经续流二极管1933而流经LED模块而使LED模块发光。藉由控制LED模块的发光时间及流经的电流大小,可以达到LED模块的平均亮度稳定于设定值上,而达到相同的稳定发光的作用。
再从另一角度来看,驱动电路1930使得流经LED模块电流维持不变,因此对于部分LED模块而言(例如:白色、红色、蓝色、绿色等LED模块),色温随着电流大小而改变的情形即可改善,亦即,LED模块能在不同的亮度下维持色温不变。而扮演储能电路的电感1932在切换开关1935截止时释放所储存的能量,一方面使得LED模块持续发光,另一方面也使得LED模块上的电流电压不会骤降至最低值,而当切换开关1935再次导通时,电流电压就不需从最低值往返到最大值,藉此,避免LED模块断续发光而提高LED模块的整体亮度并降低最低导通周期以及提高驱动频率。
配合图5及图6,短电路板253被区分成与长电路板251两端连接的第一短电路板及第二短电路板,而且电源模组中的电子组件被分别设置于的短电路板253的第一短电路板及第二短电路板上。第一短电路板及第二短电路板的长度尺寸可以约略一致,也可以不一致。一般,第一短电路板(图5的短电路板253的右侧电路板及图6的短电路板253的左侧电路板)的长度尺寸为第二短电路板的长度尺寸的30%~80%。更佳的第一短电路板的长度尺寸为第二短电路板的长度尺寸的1/3~2/3。在本实施中,第一短电路板的长度尺寸大致为第二短电路板的尺寸的一半。第二短电路板的尺寸介于15mm~65mm(具体视应用场合而定)。第一短电路板设置于LED直管灯的一端的灯头中,以及所述第二短电路板设置于LED直管灯的相对的另一端的灯头中。
举例来说,驱动电路的电容(例如:图12C至图12F中的电容1634、1734、1834、1934)实际应用上可以是两个或以上的电容并联而成。电源模组中驱动电路的电容至少部分或全部设置于短电路板253的第一短电路板上。即,整流电路、滤波电路、驱动电路的电感、控制器、切换开关、二极管等均设置于短电路板253的第二短电路板上。而电感、控制器、切换开关等为电子组件中温度较高的组件,与部分或全部电容设置于不同的电路板上,可使电容(尤其是电解电容)避免因温度较高的组件对电容的寿命造成影响,提高电容信赖性。进一步,还可因电容与整流电路及滤波电路在空间上分离,解决EMI问题。
如上所述,电源模组的电子组件可设置在灯板上或灯头内的电路板上。为了增加电源模组的优点,其中某些电容在实施例中会采用贴片电容(例如陶瓷贴片电容),其被设置在灯板上或灯头内的电路板上。但是这样设置的贴片电容在使用中由于压电效应会发出明显的噪声,影响客户使用时的舒适性。为了解决这个问题,在本揭露的LED直管灯中,可通过在贴片电容正下方设置合适的孔或槽,这能够改变贴片电容与承载贴片电容的电路板在压电效应下构成的振动系统以至于明显降低所发出的噪音。此孔或槽的边缘或周缘的形状可以近似例如圆形,椭圆形或矩形,且位于灯板中的导电层或灯头内的电路板中,且在贴片电容的下方。
请参见图13A,为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。相较于图8C所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510、滤波电路520及LED照明模块530,且还增加过压保护电路1570。过压保护电路1570耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,以侦测滤波后信号,并于滤波后信号的准位高于设定过压值时,箝制滤波后信号的准位。因此,过压保护电路1570可以保护LED照明模块530的组件不因过高压而毁损。
请参见图13B,为根据本发明实施方式的过压保护电路的电路示意图。过压保护电路1670包含稳压二极管1671,例如:齐纳二极管(Zener Diode),耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522。稳压二极管1671于第一滤波输出端521及第二滤波输出端522的电压差(即,滤波后信号的准位)达到崩溃电压时导通,使电压差箝制在崩溃电压上。崩溃电压较佳为在40-100V的范围内,更佳为55-75V的范围。
请参见图14A,为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图。相较于图8C所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510及滤波电路520,且还增加辅助电源模块2510,其中LED直管灯的电源模块也可以包含LED照明模块530的部分组件。辅助电源模块2510耦接于第一滤波输出端521与第二滤波输出端522之间。辅助电源模块2510侦测第一滤波输出端521与第二滤波输出端522上的滤波后信号,并根据侦测结果决定是否提供辅助电力到第一滤波输出端521与第二滤波输出端522。当滤波后信号停止提供或交流准位不足时,即当LED模块的驱动电压低于一辅助电压时,辅助电源模块2510提供辅助电力,使LED照明模块530可以持续发光。辅助电压根据辅助电源模块的一辅助电源电压而决定。
请参见图14B,为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。相较于图14A所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510、滤波电路520及辅助电源模块2510,且LED照明模块530还包含驱动电路1530及LED模块630。辅助电源模块2510耦接第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522之间。辅助电源模块2510侦测第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522的驱动信号,并根据侦测结果决定是否提供辅助电力到第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522。当驱动信号停止提供或交流准位不足时,辅助电源模块2510提供辅助电力,使LED模块630可以持续发光。
在另一范例实施例中,LED照明模块530或LED模块630可以仅接收辅助电源模块2510所提供的辅助电源作为工作电源,而外部驱动信号则是用以作为辅助电源模块2510充电之用。由于本实施例是仅采用辅助电源模块2810所提供的辅助电力来点亮LED照明模块530,亦即不论外部驱动信号为市电所提供或是由镇流器所提供,皆是先对辅助电源模块2810的储能单元进行充电,再统一由储能单元对后端供电。藉此,应用本实施例的电源模块架构的LED直管灯可以兼容市电或镇流器所提供的外部驱动信号。
从结构的角度来看,由于上述的辅助电源模块2510是连接在滤波电路520的输出端(第一滤波输出端521及第二滤波输出端522)或驱动电路1530的输出端(第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522)之间,因此在一范例实施例中,其电路可以放置在灯管中(例如是邻近于LED照明模块530或LED模块630的位置),藉以避免过长的走线造成电源传输损耗。在另一范例实施例中,辅助电源模块2510的电路也可以是放置在灯头中,使得辅助电源模块2510在充放电时所产生的热能较不易影响LED模块的运作与发光效能。请参见图14C,为根据本发明实施方式的辅助电源模块的电路示意图。本实施例的辅助电源模块2610可应用于上述辅助电源模块2510的配置中。辅助电源模块2610包含储能单元2613以及电压侦测电路2614。辅助电源模块2610并具有辅助电源正端2611及辅助电源负端2612以分别耦接第一滤波输出端521与第二滤波输出端522或第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522。电压侦测电路2614侦测辅助电源正端2611及辅助电源负端2612上信号的准位,以决定是否将储能单元2613的电力透过辅助电源正端2611及辅助电源负端2612向外释放。
在本实施例中,储能单元2613为电池或超级电容。电压侦测电路2614更于辅助电源正端2611及辅助电源负端2612的信号的准位高于储能单元2613的电压时,以辅助电源正端2611及辅助电源负端2612上的信号对储能单元2613充电。当辅助电源正端2611及辅助电源负端2612的信号准位低于储能单元2613的电压时,储能单元2613经辅助电源正端2611及辅助电源负端2612对外部放电。
电压侦测电路2614包含二极管2615、双载子接面晶体管2616及电阻2617。二极管2615的正极耦接储能单元2613的正极,负极耦接辅助电源正端2611。储能单元2613的负极耦接辅助电源负端2612。双载子接面晶体管2616的集极耦接辅助电源正端2611,射极耦接储能单元2613的正极。电阻2617一端耦接辅助电源正端2611,另一端耦接双载子接面晶体管2616的基极。电阻2617于双载子接面晶体管2616的集极高于射极一个导通电压时,使双载子接面晶体管2616导通。当驱动LED直管灯的电源正常时,滤波后信号经第一滤波输出端521与第二滤波输出端522及导通的双载子接面晶体管2616对储能单元2613充电,或驱动信号经第一驱动输出端1521与第二驱动输出端1522及导通的双载子接面晶体管2616对储能单元2613充电,直至双载子接面晶体管2616的集极-射击的差等于或小于导通电压为止。当滤波后信号或驱动信号停止提供或准位突然下降时,储能单元2613通过二极管2615提供电力至LED照明模块530或LED模块630以维持发光。
值得注意的是,储能单元2613充电时所储存的最高电压将至少低于施加于辅助电源正端2611与辅助电源负端2612的电压一个双载子接面晶体管2616的导通电压。储能单元2613放电时由辅助电源正端2611与辅助电源负端2612输出的电压低于储能单元2613的电压一个二极管2615的阈值电压。因此,当辅助电源模块开始供电时,所提供的电压将较低(约等于二极管2615的阈值电压与双载子接面晶体管2616的导通电压的总和)。在图14B所示的实施例中,辅助电源模块供电时电压降低会使LED模块630的亮度明显下降。如此,当辅助电源模块应用于紧急照明系统或常亮照明系统时,用户可以知道主照明电源,例如:市电,异常,而可以进行必要的防范措施。
图14A至图14C实施例的配置除了可应用在单一灯管的应急电源供应之外,其可以应用在多灯管的灯具架构之下。以具有4根平行排列的LED直管灯的灯具为例,在一范例实施例中,所述4根LED直管灯可以是其中一个包含有辅助电源模块。当外部驱动信号异常时,包含有辅助电源模块的LED直管灯会持续被点亮,而其他LED直管灯会熄灭。考虑到光照的均匀性,设置有辅助电源模块的LED直管灯可以是配置在灯具的中间位置。
在另一范例实施例中,所述4根LED直管灯可以是其中多个包含有辅助电源模块。当外部驱动信号异常时,包含有辅助电源模块的LED直管灯可以全部同时被辅助电力点亮。如此一来,即使在应急的情况下,灯具整体仍可提供一定的亮度。考虑到光照的均匀性,若是以设置2根LED直管灯包含有辅助电源模块为例,此两根LED直管灯可以是与未设置有辅助电源模块的LED直管灯交错排列配置。
在又一范例实施例中,所述4根LED直管灯可以是其中多个包含有辅助电源模块。当外部驱动信号异常时,其中部分LED直管灯会先被辅助电力点亮,并且经过一段时间后(例如是),另一部分LED直管灯再被辅助电力点亮。如此一来,本实施例可透过与其他灯管协调提供辅助电力顺序的方式,使得LED直管灯在应急状态下的照明时间得以被延长。
其中,所述与其他灯管协调提供辅助电力顺序的实施例可以透过设定不同灯管中的辅助电源模块的启动时间,或是透过在各灯管内设置控制器的方式来沟通辅助电源模块之间的运作状态,本发明不对此加以限制。
请参见图14D,图14D为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510、滤波电路520、LED照明模块530及辅助电源模块2710。本实施例的LED照明模块530可以仅包括LED模块或包括驱动电路与LED模块,本发明不以此为限。相较于图14B所示实施例,本实施例的辅助电源模块2710是连接在第一接脚501与第二接脚502之间,藉以接收外部驱动信号,并且基于外部驱动信号来进行充放电的动作。其中,辅助电源模块2710包含储能单元以及电压侦测电路,电压侦测电路会侦测第一接脚501与第二接脚502上的外部驱动信号,并根据侦测结果决定是否令储能单元提供辅助电力到整流电路510的输入端。当外部驱动信号停止提供或交流准位不足时,辅助电源模块2710的储能单元提供辅助电力,使LED照明模块530可以基于辅助储能单元所提供的辅助电力而持续发光。在实际应用中,所述用以提供辅助电力的储能单元可以利用电池或超级电容等储能组件来实施,但本发明不以此为限。
在一范例实施例中,LED模块被外部驱动信号点亮的亮度与被辅助电力点亮的亮度不同。藉此,使用者可在观察到灯管亮度改变时,发现可能有外部电源供电异常的问题发生,从而尽速排除问题。换言之,本实施例的辅助电源模块2710可藉由在外部驱动信号发生异常时,提供功率与外部驱动信号不同的辅助电力给LED模块使用,从而令LED模块具有不同的亮度,以作为外部驱动信号是否正常供给的指示。举例来说,在本实施例中,当LED模块是根据外部驱动信号点亮时,其亮度可例如为1600-2000流明;当LED模块是根据辅助电源模块2710所提供的辅助电力点亮时,其亮度可例如为200-250流明。从辅助电源模块2710的角度来看,为了让LED模块在点亮时具有200-250流明的亮度,辅助电源模块2710的输出功率可以例如为1瓦至5瓦,但本发明不以此为限。此外,辅助电源模块2710中的储能组件的电容量可例如为1.5瓦小时至7.5瓦小时以上,藉以使LED模块可基于辅助电力而在亮度200-250流明下持续点亮超过90分钟,但本发明同样不以此为限。
从结构的角度来看,如图14E所示,图14E为根据本发明实施方式的辅助电源模块在灯管中的配置示意图。在本实施例中,所述的辅助电源模块2710除了可如前述实施例配置在灯管1中之外,其还可以配置在灯头3中。于此配置底下,辅助电源模块2710可以从灯头3内部连接至对应的第一脚位501与第二脚位502,藉以接收提供至第一脚位501与第二脚位502上的外部驱动信号。相较于将辅助电源模块2710置于灯管1中的配置而言,由于本实施例的辅助电源模块2710是配置在灯管1两侧的灯头3内,因此会距离灯管1内的LED模块较远,使得辅助电源模块2710在充放电时所产生的热能较不易影响LED模块的运作与发光效能。
在另一实施例中,所述辅助电源模块2710亦可设置在与LED直管灯相对应的灯座中,如图14F所示,图14F为根据本发明实施方式的辅助电源模块在灯座中的配置示意图。灯座1_LH包括基座101_LH以及连接插座102_LH,其中基座101_LH内装配有电源线路,并且适于锁合/贴合至墙面或天花板等固定物件上。连接插座102_LH上具有与LED直管灯上的接脚(如第一接脚501与第二接脚502)相对应的插槽,其中插槽会与对应的电源线路相互电性连接。在本实施例中,连接插座102_LH可以是与基座101_LH一体成形,或是可拆卸地装设至基座101_LH上,本发明不以此为限。
当LED直管灯装上灯座1_LH时,两端灯头3上的接脚会分别插设至对应的连接插座102_LH的插槽内,藉以与对应的电源线路电性连接,以令外部驱动信号可被提供至对应的接脚上。在本实施例中,辅助电源模块2710是设置在连接插座102_LH中,并且连接电源线路以接收外部驱动信号。以左侧灯头3的配置为例,当第一接脚501与第二接脚502插设至左侧连接插座102_LH的插槽时,辅助电源模块2710会通过插槽电性连接第一接脚501与第二接脚502,进而实现如图14D的连接配置。
相较于将辅助电源模块2710置于灯头3中的实施例而言,由于连接插座102_LH可设计为可拆卸的配置,因此在一范例实施例中,连接插座102_LH与辅助电源模块2710可以被整合为一个模块化的配置,以便在辅助电源模块2710发生故障或寿命用尽时,透过更换模块化的连接插座102_LH即可换上新的辅助电源模块2710来继续使用,而不需要替换整个LED直管灯。换言之,本实施例的配置除了具有可以降低辅助电源模块2710所产生的热能对LED模块影响的优点之外,更可以透过模块化的设计而使辅助电源模块2710的更换更为简便,而不需因辅助电源模块2710发生问题即更换整支LED直管灯,使LED直管灯的耐用性提高。
图14D至图14F实施例的配置除了可应用在单一灯管的应急电源供应之外,其同样可以应用在多灯管并联的架构之下来提供应急的辅助电力。具体而言,在多个LED直管灯并联的架构下,各LED直管灯的对应接脚会相互并接,藉以接收相同的外部驱动信号。举例来说,各LED直管灯的第一接脚501会相互并接,并且各LED直管灯的第二接脚会相互并接,以此类推。在此配置底下,辅助电源模块2710可以等效为连接至并联的每一LED直管灯的接脚上。因此,只要辅助电源模块2710的输出功率足够点亮所有并联的LED直管灯,即可在外部电源发生异常时(即,外部驱动信号无法正常供应),提供辅助电力来点亮所有并联的LED直管灯作为应急照明。在实际应用中,若是以4支LED直管灯并联的架构为例,辅助电源模块2710可设计为具有电容量为1.5瓦小时至7.5瓦小时与输出功率为1瓦至5瓦的储能单元。在此规格底下,当辅助电源模块2710提供辅助电力来点亮LED模块时,灯具整体至少可具有200-250流明的亮度,并且可持续点亮90分钟。
在多灯管的灯具架构之下,类似于图14A至图14C实施例所述,本实施例可以在灯具的其中一根灯管中设置辅助电源模块,或是在灯具的多根灯管中设置辅助电源模块,其中针对光均匀性考虑的灯管配置方式同样适用于本实施例中。本实施例与前述图14A至图14C实施例应用在多灯管的灯具架构下的主要差异在于即使本实施例只有单一灯管设置有辅助电源模块,其仍可透过辅助电源模块对其他灯管供电。
在此应注意的是,虽然此处的说明是以4支LED直管灯并联架构为例来说明,但本领域技术人员在参酌上述的说明后,应可了解如何在2支、3支、或大于4支的LED直管灯并联架构下,选用合适的储能单元来实施,故只要是辅助电源模块2710可同时供电给多支并联的LED直管灯的其中之一或多个,以令对应的LED直管灯可反应于辅助电力而具有特定亮度的实施态样,皆属于本实施例所描述的范围。
在另一范例实施例中,图14D至14F的辅助电源模块2510、2610、2710可进一步依据一点灯信号来决定是否提供辅助电力给LED直管灯使用。具体而言,所述点灯信号可以是反应灯开关切换状态的一指示信号。举例来说,所述点灯信号的准位会根据灯开关的切换而被调整为第一准位(例如为高逻辑准位)或与第一准位不同的第二准位(例如为低逻辑准位)。当使用者将灯开关切换至点亮的位置时,所述点灯信号会被调整至第一准位;当用户将灯开关切换至关闭的位置时,所述点灯信号会被调整至第二准位。换言之,当点灯信号为第一准位时,即指示灯开关被切换至点亮的位置;当点灯信号为第二准位时,即指示灯开关被切换至关闭的位置。其中,点灯信号的产生可以藉由一侦测灯开关切换状态的电路来实现。
在又一范例实施例中,辅助电源模块2510、2610、2710可还包括一点灯判断电路,其用以接收点灯信号,并且根据点灯信号的准位与电压侦测电路的侦测结果来决定是否令储能单元供电给后端使用。具体而言,基于点灯信号的准位与电压侦测电路的侦测结果可能有下列三种状态:(1)点灯信号为第一准位且外部驱动信号正常提供;(2)点灯信号为第一准位且外部驱动信号停止提供或交流准位不足;以及(3)点灯信号为第二准位且外部驱动信号停止提供。其中,状态(1)为使用者开启灯开关且外部电源供电正常的情况、状态(2)为使用者开启灯开关但外部供电发生异常、状态(3)为使用者关闭灯开关使得外部电源被停止提供。
在本范例实施例中,状态(1)与状态(3)皆属于正常的状态,即使用者开灯时外部电源正常提供以及使用者关灯时外部电源停止提供。因此,在状态(1)与状态(3)之下,辅助电源模块不会对后端提供辅助电力。更具体的说,点灯判断电路会根据状态(1)与状态(3)的判断结果,令储能单元不对后端供电。其中,在状态(1)下是由外部驱动信号直接输入至整流电路510,并且外部驱动信号对储能单元充电;在状态(3)下是外部驱动信号停止提供,因此不对储能单元充电。
在状态(2)下,其表示使用者开灯时外部电源并未正常供电至LED直管灯,故此时点灯判断电路会根据状态(2)的判断结果,令储能单元对后端供电,使得LED照明模块530基于储能单元所提供的辅助电力发光。
基此,在所述点灯判断电路的应用底下,LED照明模块530可以有三段不同的亮度变化。第一段是外部电源正常供电时,LED照明模块530具有第一亮度(例如1600-2200流明),第二段是外部电源未正常供电而改以辅助电力供电时,LED照明模块530具有第二亮度(例如200-250流明),第三段是使用者自行关闭电源,使得外部电源未被提供至LED直管灯,此时LED照明模块530具有第三亮度(不点亮LED模块)。
更具体的说,搭配图15C实施例来看,所述点灯判断电路可例如为串接在辅助电源正端2611与辅助电源负端2612之间的开关电路(未绘示),所述开关电路的控制端接收点灯信号。其中,当点灯信号为第一准位时,所述开关电路会反应于点灯信号而导通,进而在外部驱动信号正常供应时,经辅助电源正端2611与辅助电源负端2612对储能单元2613充电(状态1);或者在外部驱动信号停止提供或交流准位不足时,令储能单元2613经辅助电源正端2611与辅助电源负端2612提供辅助电力给后端的LED照明模块530或LED模块630使用(状态2)。另一方面,当点灯信号为第二准位时,所述开关电路会反应于点灯信号而截止,此时即便外部驱动信号停止提供或交流准位不足,储能单元2613也不会对后端提供辅助电力。
请参见图14G,图14G为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。本实施例的LED直管灯包含整流电路510’、滤波电路520、LED照明模块530及辅助电源模块2810。本实施例的LED照明模块530可以仅包括LED模块或包括驱动电路与LED模块,本发明不以此为限。整流电路510’可例如是如图9D所示的具有三个桥臂的整流电路910,其中整流电路510’具有三个输入信号接收端P1、P2及P3。输入信号接收端P1连接至第一接脚501,输入信号接收端P2连接至第二接脚502与辅助电源模块2810,并且输入信号接收端P3连接至辅助电源模块2810。本实施例的辅助电源模块2810可以例如是一个应急镇流器。
在本实施例中,输入信号接收端P2为外部驱动信号与辅助电源模块2810的共享端,其中外部驱动信号可以通过输入信号接收端P1与P2提供给整流电路510’,而辅助电源模块2810则可通过信号接收端P3与P2提供给整流电路510’。根据本实施例的配置,在外部驱动信号可正常供电时,整流电路510’可透过信号接收端P1与P2所对应的桥臂进行全波整流,藉以供电给LED照明模块530使用。在外部驱动信号异常时,整流电路510’可透过信号接收端P3与P2接收辅助电源,藉以供电给LED照明模块530使用。其中,整流电路510’的二极管单向导通特性会将外部驱动信号与辅助电源的输入隔离,使得两者不会互相影响,且同样可达到在外部驱动信号发生异常时提供辅助电源的效果。此外,在实际应用中,整流电路510’可以选用快速恢复二极管来实施,藉以因应应急镇流器输出电流的高频特性。
另外应注意的是,本实施例的辅助电源模块2810在硬件配置上也可以参照图14E与14F的配置,并且可获得相同的有益效果。
请参见图15A,为根据本发明实施方式的LED直管灯的电源模组的应用电路方块示意图。相较于图8C所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510、滤波电路520且还增加安装侦测模块2520,其中电源模块也可以包含LED照明模块530的部分组件。安装侦测模块2520经第一安装侦测端2521耦接第一整流电路510,以及经第二安装侦测端2522耦接滤波电路520。安装侦测模块2520侦测流经第一安装侦测端2521及第二安装侦测端2522的信号,并根据侦测结果决定是否截止外部驱动信号流过LED直管灯。当LED直管灯尚未正式安装于灯座时,安装侦测模块2520会侦测较小的电流信号而判断信号流过过高的阻抗,此时安装侦测模块2520截止使LED直管灯停止操作。若否,安装侦测模块2520判断LED直管灯正确安装于灯座上,安装侦测模块2520维持导通使LED直管灯正常操作。即,当流经所述第一安装侦测端以及所述第二安装侦测端的一电流高于或等于一安装设定电流(或一电流值)时,安装侦测模块判断LED直管灯正确安装于灯座上而导通,使LED直管灯操作于一导通状态;当流经所述第一安装侦测端以及所述第二安装侦测端的一电流低于所述安装设定电流(或电流值)时,安装侦测模块判断LED直管灯未正确安装于灯座上而截止,使LED直管灯进入一不导通状态。换句话说,安装侦测模块2520基于侦测的阻抗判断导通或截止,使LED直管灯操作于导通或进入不导通状态。藉此,可以避免使用者在LED直管灯尚未正确安装于灯座时因误触LED直管灯导电部分而触电的问题。
在另一范例实施例中,因为当人体接触灯管时,人体的阻抗会导致电源回路上的等效阻抗改变,安装侦测模块2520可藉由侦测电源回路上的电压变化来判断用户是否接触灯管,其同样可以实现上述的防触电功能。换言之,在本发明实施例中,安装侦测模块2520可以透过侦测电信号(包括电压或电流)来判断灯管是否被正确安装以及使用者是否在灯管未正确安装的情况下误触灯管的导电部分。
请参见图15B,为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图。安装侦测模块包含开关电路2580、检测脉冲(pulse)发生模块2540、检测结果锁存电路2560以及检测判定电路2570。检测判定电路2570(经开关耦接端2581以及开关电路2580)耦接第一安装侦测端2521以及耦接第二安装侦测端2522,以侦测第一安装侦测端2521以及第二安装侦测端2522之间的信号。检测判定电路2570同时经检测结果端2571耦接检测结果锁存电路2560,以将检测结果信号经检测结果端2571传送至检测结果锁存电路2560。检测脉冲发生模块2540通过脉冲信号输出端2541耦接检测结果锁存电路2560。检测结果锁存电路2560根据检测结果信号(或检测结果信号及脉冲信号)锁存检测结果,经检测结果锁存端2561耦接开关电路2580,以将检测结果传送或反映至开关电路2580。开关电路2580根据检测结果,决定使第一安装侦测端2521以及第二安装侦测端2522之间导通或截止。
请参见图15C,为根据本发明实施方式的检测脉冲发生模块的电路示意图。检测脉冲发生模块2640包含电容2642(或称第一电容器)、2645(或称第二电容器)及2646(或称第三电容器)、电阻2643(或称第一电阻器)、2647(或称第二电阻器)及2648(或称第三电阻器)、缓冲器(buffer)2644(或称第一缓冲器)及2651(或称第二缓冲器)、反向器2650、二极管2649(或称为第一二极管)以及或门(OR gate)2652(或称为第一或门)。在使用或操作中,电容2642及电阻2643串联于一驱动电压(例如称为VCC,且经常被订为一高准位)及参考电位(在此以地的电位为其实施例)之间,其连接点耦接缓冲器2644的输入端。电阻2647耦接于一驱动电压(可称为VCC)及反向器2650的输入端。电阻2648耦接于缓冲器2651的输入端及一参考电位(在此以地的电位为其实施例)之间。二极管的正端接地,负端也耦接缓冲器2651的输入端。电容2645的一端及2646的一端共同耦接缓冲器2644的输出端,电容2645的另一端接反向器2650的输入端,而电容2646的的另一端则耦接缓冲器2651的输入端。反向器2650的输出端及缓冲器2651的输出端耦接或门2652的输入端。须注意的是,在本案此说明书中,电位之“高准位”与“低准位”都是相对于在电路中另一电位或某参考电位而言的(有时可描述为“高电平”与“低电平”),且又可分别作为“逻辑高准位”与“逻辑低准位”。
当LED直管灯的一端灯头插入灯座而另一端灯头电性接触人体或LED直管灯的双端灯头均插入灯座时,LED直管灯通电。此时,安装侦测模块进入检测阶段。电容2642与电阻2643的连接点准位一开始为高(等于驱动电压VCC),于后随时间逐渐下降,最后降至零。缓冲器2644的输入端耦接电容2642与电阻2643的连接点,因此一开始即输出高准位信号,并于电容2642与电阻2643的连接点准位降至低逻辑判断准位时,转成低准位信号。也就是,缓冲器2644产生一输入脉冲信号,之后持续维持低准位(停止输出所述输入脉冲信号)。所述输入脉冲信号之脉冲宽度等于一(最初的设定)时间周期,而所述时间周期由电容2642的容值以及电阻2643的阻值来决定。
接着说明缓冲器2644产生脉冲信号的设定时间周期的操作。由于电容2645与电阻2647的一端均等于驱动电压VCC,因此电容2645与电阻2647的连接端也为高准位。另外,电阻2648的一端接地,电容2646的一端接收缓冲器2644的脉冲信号。所以电容2646与电阻2648的连接端在一开始高准位,而后随时间逐渐上降至零(同时间电容储存了等于或接近驱动电压VCC的电压)。因此,反向器2650输出低准位信号,而缓冲器2651则输出高准位信号,而使或门2652于脉冲信号输出端2541输出高准位信号(第一脉冲信号)。此时,检测结果锁存电路2560根据检测结果信号及脉冲信号第一次锁存检测结果。当电容2646与电阻2648的连接端的准位降至低逻辑判断准位时,缓冲器2651转为输出低准位信号,而使或门2652于脉冲信号输出端2541输出低准位信号(停止输出第一脉冲信号)。或门2652所输出的脉冲信号的脉宽由电容2646的容值以及电阻2648的阻值来决定。
接着说明于缓冲器2644停止输出脉冲信号之后的操作,即进入操作阶段的操作。由于电容2646储存有接近驱动电压VCC的电压,因此于缓冲器2644的输出由高准位转为低准位的瞬间,电容2646与电阻2648的连接端的准位会低于零,并经由二极管2649对电容快速充电而使连接端的准位拉回零。因此,缓冲器2651仍维持输出低准位信号。
另一方面,于缓冲器2644的输出由高准位转为低准位的瞬间,电容2645的一端的准位由驱动电压VCC瞬间降低零,使电容2645与电阻2647的连接端为低准位。反向器2650的输出信号转为高准位,而使或门输出高准位(第二脉冲信号)。此时,检测结果锁存电路2560根据检测结果信号及脉冲信号第二次锁存检测结果。接着,电阻2647对电容2645充电,使电容2645与电阻2647的连接端的准位随时间逐渐上升而至等于驱动电压VCC。当容2645与电阻2647的连接端的准位上升至高逻辑判断准位时,反向器2650再度输出低准位,而使或门2652停止输出第二脉冲信号。第二脉冲信号的脉宽由电容2645的容值与电阻2647的阻值所决定。
如上所述,检测脉冲发生模块2640于检测阶段会产生两个高准位的脉冲信号-第一脉冲信号及第二脉冲信号,由脉冲信号输出端2541输出,而且第一脉冲信号及第二脉冲信号之间间隔一设定时间间隔,设定时间间隔主要由电容2642的容值以及电阻2643的阻值来决定。
而于检测阶段后进入操作阶段,检测脉冲发生模块2640不再产生脉冲信号,而维持脉冲信号输出端2541为低准位。
请参见图15D,为根据本发明实施方式的检测判定电路的电路示意图。检测判定电路2670包含比较器2671(或称第一比较器)以及电阻2672(或称第五电阻器)。比较器2671的反相端接收参考准位信号Vref,非反相端经电阻2672接地并同时耦接开关耦接端2581。请同时参见图15A,由第一安装侦测端2521流入开关电路2580的信号会经由开关耦接端2581输出而流过电阻2672。当流经电阻2672的电流过大(即,高于或等于安装设定电流,例如:电流值2A)而使电阻2672上的准位高于参考准位信号Vref的准位时(可对应于所述两灯头正确插入所述灯座),比较器2671产生高准位的检测结果信号并由检测结果端2571输出。例如,当LED直管灯正确安装于灯座时,比较器2671会于检测结果端2571输出高准位的检测结果信号。当流经电阻2672的电流不足使使电阻2672上的准位高于参考准位信号Vref的准位时(可对应于只有其中之一灯头正确插入所述灯座),比较器2671产生低准位的检测结果信号并由检测结果端2571输出。例如,当LED直管灯未正确安装于灯座时,或者一端安装于灯座而另一端经人体接地时,电流将过小而使比较器2671于检测结果端2571输出低准位的检测结果信号。
请参见图15E,为根据本发明实施方式的检测结果锁存电路的电路示意图。检测结果锁存电路2660包含D型触发器(DFlip-flop)2661(或称第一D型触发器)、电阻2662(或称第四电阻器)以及或门2663(或称第二或门)。D型触发器2661的时脉输入端(CLK)耦接检测结果端2571,输入端D耦接驱动电压VCC。当检测结果端2571输出低准位的检测结果信号时,D型触发器2661于输出端Q输出低准位信号;当检测结果端2571输出高准位的检测结果信号时,D型触发器2661于输出端Q输出高准位信号。电阻2662耦接于D型触发器2661的输出端Q及参考电位(例如地的电位)之间。当或门2663接收脉冲信号输出端2541输出的第一脉冲信号或第二脉冲信号,或D型触发器2661于输出端Q输出的高准位信号时,于检测结果锁存端2561输出高准位的检测结果锁存信号。由于检测脉冲发生模块2640仅于检测阶段输出第一脉冲信号或第二脉冲信号时,主导或门2663输出高准位检测结果锁存信号,而其余时间(包含检测阶段之后的操作阶段)由D型触发器2661主导检测结果锁存信号为高准位或低准位。因此,当检测结果端2571未出现过高准位的检测结果信号时,D型触发器2661于输出端Q维持低准位信号,而使检测结果锁存端2561于操作阶段也维持低准位的检测结果锁存信号。反之,当检测结果端2571一旦出现过高准位的检测结果信号时,D型触发器2661会锁存而于输出端Q维持高准位信号。如此,检测结果锁存端2561进入操作阶段时也维持高准位的检测结果锁存信号。
请参见图15F,为根据本发明实施方式的开关电路的电路示意图。开关电路2680可包含一晶体管(transistor),例如一双载子接面晶体管2681(或称第一晶体管)作为一功率晶体管(power transistor)。功率晶体管能处理高电流及功率,特别被用于开关电路中。双载子接面晶体管2681的集极耦接第一安装侦测端2521,基极耦接检测结果锁存端2561,而射极开关耦接端2581。当检测脉冲发生模块2640产生第一脉冲信号或第二脉冲信号时,双载子接面晶体管2681将短暂导通,使检测判定电路2670进行检测,以决定检测结果锁存信号为高准位或低准位。当检测结果锁存电路2660于检测结果锁存端2561输出高准位的检测结果锁存信号时,双载子接面晶体管2681将导通而使第一安装侦测端2521以及第二安装侦测端2522之间导通。当检测结果锁存电路2660于检测结果锁存端2561输出低准位的检测结果锁存信号时,双载子接面晶体管2681将截止而使第一安装侦测端2521以及第二安装侦测端2522之间截止。
由于外部驱动信号为交流信号,为了避免检测判定电路2670检测时,外部驱动信号的准位刚好在零点附近而造成侦测错误。因此,检测脉冲发生模块2640产生第一脉冲信号及第二脉冲信号以使检测判定电路2670检测两次,以避免单次检测时外部驱动信号的准位刚好在零点附近的问题。较佳为,第一脉冲信号及第二脉冲信号的产生时间差并非为所述外部驱动信号的周期一半的整数倍数,即并非对应所述外部驱动信号的180度相位差的整数倍数。如此,第一脉冲信号及第二脉冲信号其中之一产生时,若不幸外部驱动信号在零点附近,另一产生时即可避免外部驱动信号也在零点附近。
上述第一脉冲信号及第二脉冲信号的产生时间差,即设定时间间隔可以以公式表示如下:
设定时间间隔=(X+Y)(T/2)
其中,T为外部驱动信号的周期,X为大于等于零的整数,0<Y<1。
Y较佳的范围为在0.05-0.95之间,更佳为0.15-0.85之间。
再者,为了避免安装侦测模块进入检测阶段时,驱动电压VCC的准位太低会造成安装侦测模块的电路逻辑判断错误开始上升。在第一脉冲信号的产生可以设定在驱动电压VCC到达或高于一预定准位时产生,使驱动电压VCC达到足够的准位后检测判定电路2670才进行,以避免准位不足所造成安装侦测模块的电路逻辑判断错误。
根据上述说明可知,当LED直管灯的一端灯头插入灯座而另一端灯头为浮接或电性接触人体时,因阻抗大而使检测判定电路输出低准位的检测结果信号。检测结果锁存电路根据检测脉冲发生模块的脉冲信号对低准位的检测结果信号进行锁存成低准位的检测结果锁存信号,而于操作阶段时也维持检测结果。如此,可使开关电路维持截止而避免持续通电。如此也可避免人体触电之可能,从而能够满足安规的要求。而当LED直管灯的两端灯头正确插入灯座时,因LED直管灯本身电路的阻抗小而使检测判定电路输出高准位的检测结果信号。检测结果锁存电路根据检测脉冲发生模块的脉冲信号对高准位的检测结果信号进行锁存成高准位的检测结果锁存信号,而于操作阶段时也维持检测结果。如此,可使开关电路维持导通而持续通电,使LED直管灯于操作阶段时正常操作。
换句话说,在一些实施例中,当所述LED直管灯的一端所述灯头插入所述灯座而另一端所述灯头为浮接或电性接触人体时,所述检测判定电路输入低准位的所述检测结果信号到所述检测结果锁存电路,然后所述检测脉冲发生模块输出一低准位信号到所述检测结果锁存电路,使所述检测结果锁存电路输出低准位的一检测结果锁存信号以使所述开关电路截止,其中所述开关电路的截止使所述第一安装侦测端以及第二安装侦测端之间截止,亦即使所述LED直管灯进入一不导通状态。
而在一些实施例中,当所述LED直管灯的所述两灯头正确插入所述灯座时,所述检测判定电路输入高准位的所述检测结果信号到所述检测结果锁存电路,使所述检测结果锁存电路输出高准位的一检测结果锁存信号以使所述开关电路导通,其中所述开关电路的导通使所述第一安装侦测端以及第二安装侦测端之间导通,亦即使所述LED直管灯操作于一导通状态。
值得注意的是,检测脉冲发生模块产生的脉冲信号的脉宽在10us至1ms之间,其作用仅在LED直管灯通电瞬间时,利用这个脉冲信号使开关电路导通短暂的时间。这样可以产生一个脉冲电流,流过检测判定电路进行检测判断。因产生的是短时间的脉冲而长时间导通非,并不会引发触电危险。再者,检测结果锁存电路于操作阶段时也维持检测结果,不再因电路状态改变而改变先前锁存的检测结果,而避免检测结果变化而造成的问题。而安装侦测模块(即开关电路、检测脉冲发生模块、检测结果锁存电路以及检测判定电路)可以集成到芯片中,这样可以嵌入到电路中,可以节省安装侦测模块的电路成本和体积。
申请人虽已于先前的案件,例如:CN106015996A中,提出了利用检测脉冲发生模块产生第一脉冲信号及第二脉冲信号以使检测判定电路进行检测判断,申请人在实施时对该方案的实施方式进行了进一步的改进,旨在缩小侦测模块的体积及进一步提高检测判断的精度。接下来详细的描述改进的实施方式。
请参见图15G,为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图。安装侦测模块包含一侦测脉冲发生模块2740、一检测结果锁存电路2760、一开关电路2780以及一检测判定电路2770。其中,侦测脉冲发生模块2740电性连接检测结果锁存电路2760,用以产生至少一脉冲信号。检测结果锁存电路2760电性连接开关电路2780,用以接收并输出侦测脉冲发生模块2740所输出的脉冲信号。开关电路2780分别电性连接LED直管灯电源回路的一端与检测判定电路2770,用以接收检测结果锁存电路2760所输出的脉冲信号并在此脉冲信号期间导通,使得LED直管灯电源回路导通。检测判定电路2770分别电性连接开关电路2780、LED直管灯电源回路的另一端以及检测结果锁存电路2760,用以在开关电路2780与LED电源回路导通时,检测电源回路上的取样信号以判断LED直管灯与灯座的安装状态。
换言之,本实施例的电源回路是用作为安装侦测模块的检测路径。其中,检测判定电路2770更将检测结果传送至检测结果锁存电路2760以实行进一步控制;另外,侦测脉冲发生模块2740还电性连接检测结果锁存电路2760的输出,藉以控制截止脉冲信号的时间。其细部电路架构及整体电路运作的说明将先后描述于下。
在一些实施例中,侦测脉冲发生模块2740经由检测结果锁存电路2760产生一脉冲信号(即窄脉冲),以使开关电路2780在脉冲期间操作在导通状态。同时,LED直管灯位于安装侦测端2521与2522之间的电源回路也会同时导通。检测判定电路2770检测在电源回路上的一取样信号,并且基于取样信号检测到的信号反馈至检测结果锁存电路2760。举例来说,检测判定电路2770可例如是可产生用以控制闩锁电路的输出准位的电路,其中闩锁电路的输出准位会与LED直管灯的导通/截止状态相互对应。检测结果锁存电路2760依据检测结果信号(或检测结果信号与脉冲信号)储存检测结果,并且将检测结果传送或提供开关电路2780。开关电路2780接收到由检测结果锁存电路2760所传送的检测结果后,即会依据检测结果来控制安装侦测端2521与2522之间的导通状态。也就是,达到设定的阈值时,检测结果锁存电路2760锁定检测结果,并将检测结果传送或提供开关电路2780,安装侦测端2521与2522之间导通。在安装侦测端2521与2522之间未导通前,侦测脉冲发生模块间隔的发出脉冲信号。
请参见图15H,为根据本发明实施方式的侦测脉冲发生模块示意图。侦测脉冲发生模块2740包含:一电阻2742(第六电阻),一端连接一驱动电压;一电容2743(第四电容),一端连接电阻2742的另一端,且电容2743的另一端接地;一史密特触发器2744,具有一输入端与一输出端,该输入端连接电阻2742与电容2743的连接端,该输出端连接检测结果锁存电路2760;一电阻2745(第七电阻),一端连接电阻2742与电容2743的连接端;一晶体管2746(第二晶体管),具有一基极端、一集极端与一射极端,该集极端连接电阻2745的另一端,该射极端接地;以及一电阻2747(第八电阻),一端连接晶体管2746的基极端,且电阻2747的另一端连接检测结果锁存电路2760与开关电路2780。侦测脉冲发生模块2740还包含一齐纳二极管2748,具有一阳极端与一阴极端,该阳极端连接电容2743的另一端接地,该阴极端连接电容2743与电阻2742连接的一端。
请参见图15I,为根据本发明实施方式的检测结果锁存电路示意图。检测结果锁存电路2760包含:一D型触发器2762(第二D型触发器),具有一数据输入端、一频率输入端与一输出端,该数据输入端连接该驱动电压,该频率输入端连接检测判定电路2770;以及一或门2763(第三或门),具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,该第一输入端连接史密特触发器2744的输出端,该第二输入端连接D型触发器2762的输出端,且或门2763的输出端连接电阻2747的另一端与开关电路2780。
请参见图15J,为根据本发明实施方式的开关电路示意图。开关电路2780包括:一晶体管2782(第三晶体管),具有一基极端、一集极端与一射极端,该基极端连接或门2763的输出端,该集极端连接LED电源回路的一端(例如:第一安装侦测端2521),该射极端连接检测判定电路2770。其中,晶体管2782亦可置换成其他电子式开关的等效组件,例如:MOSFET等。
请参见图15K,为根据本发明实施方式的检测判定电路示意图。检测判定电路2770包括:一电阻2774(第九电阻),一端连接晶体管2782的射极端,且电阻2774的另一端连接LED电源回路的另一端(例如:第二安装侦测端2522);一二极管2775(第二二极管),具有一阳极端与一阴极端,该阳极端连接电阻2744的一端;一比较器2772(第二比较器),具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,该第一输入端连接一设定信号(例如:参考电压Vref,在本实施例为1.3V,然不限于此),该第二输入端连接二极管2775的阴极端,且比较器2772的输出端连接D型触发器2762的频率输入端;一比较器2773(第三比较器),具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,该第一输入端连接二极管2775的阴极端,该第二输入端连接另一设定信号(例如:另一参考电压Vref,在本实施例为0.3V,然不限于此),且比较器的输出端连接D型触发器2762的频率输入端;一电阻2776(第十电阻),一端连接该驱动电压;一电阻2777(第十一电阻),一端连接电阻2776的另一端与比较器2772的第二输入端,且电阻2777的另一端接地;以及一电容2778(第五电容),与电阻2777并联。在某些实施例中,上述二极管2775、比较器2773、电阻2776、电阻2777以及电容2778可以被省略,当二极管2775被省略时,比较器2772的第二输入端就直接连接电阻2774的一端。在某些实施例中,基于功率因素考虑,电阻2774可以是两电阻并联,其等效电阻值介于0.1欧姆~5欧姆。
值得注意的是,上述安装侦测模块的部分电路可以积体化成一集成电路,进而节省安装侦测模块的电路成本和体积。例如:整合侦测脉冲发生模块2740的史密特触发器2744、检测结果锁存电路2760以及检测判定电路2770的两比较器2772、2773于一集成电路,然本发明不限于此。
接下来就安装侦测模块的整体电路运作加以说明。首先要说明的是,本方案利用电容电压不会发生突变的原理;LED直管灯电源回路中的电容在电源回路导通前,其两端电压为零且瞬态响应呈现短路状态;以及当电源回路在LED直管灯正确安装于灯座时,其瞬态响应限流电阻较小且响应峰值电流较大,当电源回路在LED直管灯未正确安装于灯座时,其瞬态响应限流电阻较大且响应峰值电流较小等原理加以实施,并且使LED直管灯的漏电流小于5MIU。以下将就LED直管灯在正常工作时(即LED直管灯两端灯头均正确安装于灯座内)与换灯测试时(即LED直管灯一端灯头安装于灯座内而另一端灯头接触人体)一实施例的电流量比较:
Figure BDA0002904066390000591
其中,在分母部分,Rfuse为LED直管灯的保险丝阻值(10欧姆),而500欧姆为模拟人体的导电特性在瞬态响应的阻值;而在分子部分,取电压均方根值90V~305V的最大电压值(305*1.414)以及最小电压差值50V。从以上实施例可以得知,LED直管灯若两端灯头均正确安装于灯座内,其正常工作时的最小瞬态电流为5A;但当LED直管灯一端灯头安装于灯座内而另一端灯头接触人体时,其最大瞬态电流却只有845mA。因此,本发明利用可通过瞬态响应流过LED电源回路中的电容(例如:滤波电路的滤波电容)的电流以检测LED直管灯与灯座的安装状态,亦即检测LED直管灯是否正确安装于灯座内,并且在LED直管灯尚未正确安装于灯座内时,更提供一保护机制以避免使用者因误触LED直管灯导电部分而触电的问题。上述的实施例仅用以说明本发明而并非用以限制本发明的实施。
接着,请再次参见图15G,当LED直管灯换装于灯座时,侦测脉冲发生模块2740在一段时间(此段时间决定脉冲周期),其输出从一第一低准位电压上升至一第一高准位电压,并经由一路径2741输出此第一高准位电压至检测结果锁存电路2760。检测结果锁存电路2760接收此第一高准位电压后,经由一路径2761同时输出一第二高准位电压至开关电路2780与侦测脉冲发生模块2740。当开关电路2780接收此第二高准位电压后,开关电路2780导通使得LED直管灯的一电源回路(至少包括第一安装侦测端2521、开关电路2780、路径2781、检测判定电路2770与第二安装侦测端2522)导通;而在此同时,侦测脉冲发生模块2740在接收由检测结果锁存电路2760所回传的第二高准位电压后的一段时间(此段时间决定脉冲宽度),其输出从第一高准位电压降回第一低准位电压(第一次的第一低准位电压、第一高准位电压与第二次的第一低准位电压构成一第一脉冲信号)。而检测判定电路2770在LED直管灯的电源回路导通时,检测其回路上的一第一取样信号(例如:电压信号),当此第一取样信号大于及/或等于一设定信号(例如:一参考电压)时,根据上述本方案的应用原理,表示LED直管灯正确安装于灯座内,因此检测判定电路2770经由一路径2771输出一第三高准位电压(第一高准位信号)至检测结果锁存电路2760。检测结果锁存电路2760接收此第三高准位电压进而输出并维持一第二高准位电压(第二高准位信号)至开关电路2780,开关电路2780接收此第二高准位电压进而维持导通以使LED直管灯的电源回路维持导通,其间侦测脉冲发生模块2740不再产生脉冲输出。
当此第一取样信号小于此设定信号时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯尚未正确安装于灯座内,因此检测判定电路2770输出一第三低准位电压(第一低准位信号)至检测结果锁存电路2760。检测结果锁存电路2760接收此第三低准位电压进而输出并维持第二低准位电压(第二低准位信号)至开关电路2780,开关电路2780接收此第二低准位电压进而维持截止以使LED直管灯的电源回路维持开路。在此情况下,避免使用者在LED直管灯尚未正确安装于灯座内时因误触LED直管灯导电部分而触电的问题。
当上述LED直管灯的电源回路维持开路一段时间后(即脉冲周期时间),侦测脉冲发生模块2740的输出再次从第一低准位电压上升至第一高准位电压,并经由路径2741输出至检测结果锁存电路2760。检测结果锁存电路2760接收此第一高准位电压后,经由路径2761同时输出一第二高准位电压至开关电路2780与侦测脉冲发生模块2740。当开关电路2780接收此第二高准位电压后,开关电路2780再次导通使得LED直管灯的电源回路(至少包括第一安装侦测端2521、开关电路2780、路径2781、检测判定电路2770与第二安装侦测端2522)也再次导通;在此同时,侦测脉冲发生模块2740在接收由检测结果锁存电路2760所回传的第二高准位电压后的一段时间(此段时间决定脉冲宽度),其输出从第一高准位电压降回一第一低准位电压(第三次的第一低准位电压、第二次的第一高准位电压与第四次的第一低准位电压构成一第二脉冲信号)。而检测判定电路2770在LED直管灯的电源回路再次导通时,也再次检测其回路上的一第二取样信号(例如:电压信号),当此第二取样信号大于及/或等于设定信号(例如:一参考电压)时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯正确安装于灯座内,因此检测判定电路2770经由路径2771输出一第三高准位电压(第一高准位信号)至检测结果锁存电路2760。检测结果锁存电路2760接收此第三高准位电压进而输出并维持一第二高准位电压(第二高准位信号)至开关电路2780,开关电路2780接收此第二高准位电压进而维持导通以使LED直管灯的电源回路维持导通,其间侦测脉冲发生模块2740不再产生脉波输出。
当此第二取样信号小于此设定信号时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯仍未正确安装于灯座内,因此检测判定电路2770输出一第三低准位电压(第一低准位信号)至检测结果锁存电路2760。检测结果锁存电路2760接收此第三低准位电压进而输出并维持一第二低准位电压(第二低准位信号)至开关电路2780,开关电路2780接收此第二低准位电压进而维持截止以使LED直管灯的电源回路维持开路。
接着,请同时参见图15H至图15K,当LED直管灯换装于灯座时,一驱动电压经由电阻2742对电容2743进行充电,而当电容2743的电压上升到足以触发史密特触发器2744时,史密特触发器2744从初始的一第一低准位电压变成一第一高准位电压输出到或门2763的一输入端。或门2763在接收来自史密特触发器2744所输出的第一高准位电压后,或门2763输出一第二高准位电压到晶体管2782的基极端以及电阻2747。当晶体管2782的基极端接收来自或门2763所输出的第二高准位电压后,晶体管2782的集极端与射极端导通,进而使得LED直管灯的电源回路(至少包括第一安装侦测端2521、晶体管2782、电阻2774与第二安装侦测端2522)导通;而在此同时,晶体管2746的基极端经由电阻2747接收或门2763所输出的第二高准位电压后,晶体管2746的集极端与射极端导通接地,使得电容2743的电压经由电阻2745对地放电,当电容2743的电压不足以触发史密特触发器2744时,史密特触发器2744的输出从第一高准位电压降回第一低准位电压(第一次的第一低准位电压、第一高准位电压与第二次的第一低准位电压构成一第一脉冲信号)。而当LED直管灯的电源回路导通时,通过瞬态响应流过LED电源回路中的电容(例如:滤波电路的滤波电容)的电流流经晶体管2782与电阻2774,并在电阻2774上形成一电压信号,此电压信号经由比较器2772与一参考电压(在本实施例为1.3V,然不限于此)进行比较,当此电压信号大于及/或等于此参考电压时,比较器2772输出一第三高准位电压到D型触发器2762的频率输入端CLK,同时由于D型触发器2762的数据输入端D连接驱动电压,因此D型触发器2762的输出端Q输出一高准位电压到或门2763的另一输入端,使得或门2763输出并维持第二高准位电压至晶体管2782的基极端,进而使得晶体管2782以及LED直管灯的电源回路维持导通。由于或门2763输出并维持第二高准位电压,因此晶体管2746亦维持导通接地,进而使得电容2743的电压无法上升到足以触发史密特触发器2744。
而当电阻2774上的电压信号小于参考电压时,比较器2772输出一第三低准位电压到D型触发器2762的频率输入端CLK,同时由于D型触发器2762的初始输出值为零,因此D型触发器2762的输出端Q输出一低准位电压到或门2763的另一输入端,并且由于或门2763的一端所连接的史密特触发器2744亦恢复输出第一低准位电压,因此或门2763输出并维持第二低准位电压至晶体管2782的基极端,进而使得晶体管2782维持截止以及LED直管灯的电源回路维持开路。然而,由于或门2763输出并维持第二低准位电压,因此晶体管2746亦维持在截止状态,待驱动电压再经由电阻2742对电容2743进行充电以重复进行下一次(脉冲)侦测。
值得注意的是,脉冲周期是由电阻2742的电阻值与电容2743的电容值所决定,在某些实施例中,脉冲信号的时间间隔为3ms~500ms,更进一步,脉冲信号的时间间隔为20ms~50ms;脉冲宽度是由电阻2745的电阻值与电容2743的电容值所决定,在某些实施例中,脉冲信号的宽度包括1us~100us,更进一步,脉冲信号的宽度包括10us~20us;齐纳二极管2748提供保护功能,但其可省略;电阻2774基于功率因素考虑,可以是两电阻并联,其等效电阻值包括0.1欧姆~5欧姆;电阻2776与2777提供分压确保输入电压高于比较器2773的参考电压(在本实施例为0.3V,然不限于此);电容2778提供稳压及滤波功能;二极管2775确保信号传送的单向性。另外,在此要强调的是,本发明所揭露的安装侦测模块可适用于其他双端进电的LED照明设备,例如:具有双端电源供电架构的LED灯以及包含直接利用市电或利用镇流器所输出的信号作为外部驱动电压的LED灯等,本发明并不限制安装侦测模块的应用范围。
请参见图15L,图15L为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图。安装侦测模块2520可包含一脉冲发生辅助电路2840、一集成控制模块2860、一开关电路2880以及一检测判定辅助电路2870。其中,集成控制模块2860至少包括两输入端IN1、IN2以及输出端OT等三个脚位。脉冲发生辅助电路2840电性连接集成控制模块2860的输入端IN1与输出端OT,用以辅助集成控制模块2860产生一控制信号。检测判定辅助电路2870电性连接集成控制模块2860的输入端IN2与开关电路2880,其可用以在开关电路2880与LED电源回路导通时,回传关联于电源回路上的取样信号至集成控制模块2860的输入端IN2,使得集成控制模块2860可基于此取样信号来判断LED直管灯与灯座的安装状态。开关电路2880分别电性连接LED直管灯电源回路的一端与检测判定辅助电路2870,用以接收集成控制模块2860所输出的控制信号,并在控制信号的致能期间内导通,使得LED直管灯电源回路导通。
更具体的说,集成控制模块2860可用以依据输入端IN1上所接收到的信号,在一段侦测阶段内藉输出端OT输出具有至少一脉冲的控制信号来短暂地导通开关电路2880。在此段侦测阶段内,集成控制模块2860可根据输入端IN2上的信号检测LED直管灯是否被正确安装至灯座中并且将检测结果锁存,以作为在侦测阶段结束后是否导通开关电路2880的依据(即,决定是否正常供电至LED模块)。第三较佳实施例的细部电路架构及整体电路运作的说明将先后描述于下。
请参见图15M,为根据本发明实施方式的集成控制模块的内部电路模块示意图。集成控制模块2860包括脉冲产生单元2862、检测结果锁存单元2863以及检测单元2864。脉冲产生单元2862会从输入端IN1接收脉冲发生辅助电路2840所提供的信号,并且据以产生至少一脉冲信号,而产生的脉冲信号会被提供给检测结果锁存单元2863。在本实施例中,脉冲产生单元2862可例如以史密特触发器(未绘示,可参考图15H的史密特触发器2744)来实施,其输入端耦接集成控制模块2860的输入端IN1,且其输出端耦接集成控制模块2860的输出端OT。但本发明的脉冲产生单元2862不仅限于使用史密特触发器的电路架构来实施。任何可以实现产生至少一脉冲信号功能的模拟/数字电路架构皆可应用于此。
检测结果锁存单元2863耦接脉冲产生单元2862与检测单元2864。在侦测阶段内,检测结果锁存单元2863会将脉冲产生单元2862所产生的脉冲信号作为控制信号提供至输出端OT。另一方面,检测结果锁存单元2863还会将检测单元2864所提供的检测结果信号锁存,并且在侦测阶段后提供至输出端OT,藉以根据LED直管灯的安装状态是否正确来决定是否导通开关电路2880。在本实施例中,检测结果锁存单元2863可例如以D型触发器搭配或门的电路架构(未绘示,可参考图15I的D型触发器2762与或门2763)来实施。其中,D型触发器具有一数据输入端、一频率输入端与一输出端。该数据输入端连接驱动电压VCC,该频率输入端连接检测单元2864。或门具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,该第一输入端连接脉冲产生单元2862,该第二输入端连接D型触发器的输出端,且或门的输出端连接输出端OT。但本发明的检测结果锁存单元2863不仅限于使用D型触发器与或门的电路架构来实施。任何可以实现锁存并输出控制信号以控制开关电路2880切换的功能的模拟/数字电路架构皆可应用于此。
检测单元2864耦接检测结果锁存单元2863。检测单元2864会从输入端IN2接收检测判定辅助电路2870锁提供的信号,并且据以产生指示LED直管灯是否被正确安装的检测结果信号,而产生的检测结果信号会被提供给检测结果锁存单元2863。在本实施例中,检测单元2864可例如以比较器(未绘示,可参考图15K的比较器2772)来实施。其中,比较器具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端,该第一输入端连接一设定信号,该第二输入端连接输入端IN2,且比较器2772的输出端连接检测结果锁存单元2863。但本发明的检测单元2864不仅限于使用比较器的电路架构来实施。任何可以实现根据输入端IN2上的信号判断LED直管灯是否被正确安装的模拟/数字电路架构皆可应用于此。
请参见图15N,图15N为根据本发明实施方式的脉冲发生辅助电路的电路示意图。脉冲发生辅助电路2840包含电阻2842、2844及2846、电容2843以及晶体管2845。电阻2842的一端连接一驱动电压(如VCC)。电容2843的一端电阻2842的另一端,且电容2843的另一端接地。电阻2844的一端连接电阻2842与电容2843的连接端。晶体管2845具有一基极端、一集极端与一射极端。该集极端连接电阻2844的另一端,并且该射极端接地。电阻2846的一端连接晶体管2845的基极端,且电阻2846的另一端经由路径2841连接至集成控制模块2840的输出端OT与开关电路2880的控制端。脉冲发生辅助电路2840还包含一齐纳二极管2847,其具有一阳极端与一阴极端,该阳极端连接电容2843的另一端并且接地,该阴极端连接电容2863与电阻2842连接的一端。
请参见图15O,图15O为根据本发明实施方式的检测判定辅助电路的电路示意图。检测判定辅助电路2870包含电阻2872、2873及2875、电容2874以及二极管2876。电阻2872的一端连接开关电路2880的一端,且电阻2872的另一端连接LED电源回路的另一端(例如:第二安装侦测端2522)。电阻2873的一端连接该驱动电压(如VCC)。电阻2874的一端连接电阻2873的另一端,并经由路径2871连接至集成控制模块2860的输入端IN2,且电阻2874的另一端接地。电容2875与电阻2874并联。二极管2876具有一阳极端与一阴极端,该阳极端连接电阻2872的一端,且该阴极端连接电阻2873与2874的连接端。在某些实施例中,上述电阻2873、电阻2874、电容2875以及二极管2876可以被省略,当二极管2876被省略时,电阻2872的一端直接经由路径2871连接至集成控制模块2860的输入端IN2。在某些实施例中,基于功率因素考虑,电阻2872可以是两电阻并联,其等效电阻值包括0.1欧姆~5欧姆。
请参见图15P,图15P为根据本发明实施方式的开关电路的电路示意图。开关电路2880包括晶体管2882,其具有一基极端、一集极端与一射极端。晶体管2882的基极端经由路径2861连接至集成控制模块2860的输出端OT,晶体管2882的集极端连接LED电源回路的一端(例如:第一安装侦测端2521),并且晶体管2882的射极端连接检测判定辅助电路2870。其中,晶体管2882亦可置换成其他电子式开关的等效组件,例如:MOSFET等。
在此欲先说明的是,本实施例的安装侦测模块所利用的安装侦测原理是与前述第二较佳实施例相同,都是基于电容电压不会发生突变的原理,LED直管灯电源回路中的电容在电源回路导通前,其两端电压为零且瞬态响应呈现短路状态;以及当电源回路在LED直管灯正确安装于灯座时,其瞬态响应限流电阻较小且响应峰值电流较大,当电源回路在LED直管灯未正确安装于灯座时,其瞬态响应限流电阻较大且响应峰值电流较小等原理加以实施,并且使LED直管灯的漏电流小于5MIU。换言之,就是透过侦测响应峰值电流的方式来判断LED直管灯是否正确地安装于灯座内。因此关于在正常工作及换灯测试下的瞬态电流部分可参照前述实施例的说明,于此不再重复赘述。底下将仅就安装侦测模块的整体电路运作加以说明。
请再次参见图15L,当LED直管灯换装于灯座时,LED直管灯在有一端进电的情况下会使得驱动电压VCC被提供给安装侦测模块2520中的模块/电路。脉冲发生辅助电路2840会反应于驱动电压VCC而进行充电动作。在一段时间后(此段时间决定脉冲周期),其输出电压(于此称第一输出电压)从一第一低准位电压上升至超过一顺向阈值电压(电压值可依据电路设计而定义),并经由一路径2841输出至集成控制模块2860的输入端IN1。集成控制模块2860从输入端IN1接收第一输出电压后,经由一路径2861输出一致能的控制信号(例如为一高准位电压)至开关电路2880与脉冲发生辅助电路2840。当开关电路2880接收此致能的控制信号后,开关电路2880导通使得LED直管灯的一电源回路(至少包括第一安装侦测端2521、开关电路2880、路径2881、检测判定辅助电路2870与第二安装侦测端2522)导通;而在此同时,脉冲发生辅助电路2840会反应于致能的控制信号而导通放电路径以进行放电动作,并且在接收由集成控制模块2860所回传的致能的控制信号后的一段时间(此段时间决定脉冲宽度),第一输出电压从超过顺向阈值电压的电压准位逐渐降回第一低准位电压。其中,在第一输出电压下降至低于一逆向阈值电压(电压值可依据电路设计而定义)时,集成控制模块2860会反应于第一输出电压而将致能的控制信号下拉至禁能准位(即,输出禁能的控制信号,其中禁能的控制信号例如为一低准位电压),从而使得控制信号具有脉冲形式的信号波形(即,由控制信号中的第一次的低准位电压、高准位电压与第二次的低准位电压构成一第一脉冲信号)。而检测判定辅助电路2870在LED直管灯的电源回路导通时,检测其回路上的一第一取样信号(例如:电压信号),并且将第一取样信号经由输入端IN2提供给集成控制模块2960。当集成控制模块2960判定此第一取样信号大于或等于一设定信号(例如:一参考电压)时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯正确安装于灯座内,因此集成控制模块2860会输出并维持致能的控制信号至开关电路2880,开关电路2880接收此致能的控制信号进而维持导通以使LED直管灯的电源回路维持导通,其间集成控制模块2860不再产生脉冲输出。
相反地,当集成控制电路2860判定此第一取样信号小于此设定信号时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯尚未正确安装于灯座内,因此集成控制电路会输出并维持禁能的控制信号至开关电路2880,开关电路2880接收此禁能的控制信号进而维持截止以使LED直管灯的电源回路维持开路。
由于脉冲发生辅助电路2840的放电路径被截止,使得脉冲发生辅助电路2840重新进行充电动作。因此,当上述LED直管灯的电源回路维持开路一段时间后(即脉冲周期时间),脉冲发生辅助电路2840的第一输出电压再次从第一低准位电压上升至超过顺向阈值电压,并经由路径2841输出至集成控制模块2860的输入端IN1。集成控制模块2860从输入端IN1接收第一输出电压后,会再次将控制信号从禁能准位上拉至致能准位(即,输出致能的控制信号),并且将致能的控制信号提供至开关电路2880与脉冲发生辅助电路2840。当开关电路2880接收此致能的控制信号后,开关电路2880导通使得LED直管灯的电源回路(至少包括第一安装侦测端2521、开关电路2880、路径2881、检测判定辅助电路2870与第二安装侦测端2522)也再次导通。在此同时,脉冲发生辅助电路2840会再次反应于致能的控制信号而导通放电路径并进行放电动作,并且在接收由集成控制模块2860所回传的致能的控制信号后的一段时间(此段时间决定脉冲宽度),第一输出电压从超过顺向阈值电压的电压准位再次逐渐降回第一低准位电压。其中,在第一输出电压下降至低于逆向阈值电压时,集成控制模块2860会反应于第一输出电压而将致能的控制信号下拉至禁能准位,从而使得控制信号具有脉冲形式的信号波形(即,由控制信号中的第三次的低准位电压、第二次的高准位电压与第四次的低准位电压构成一第二脉冲信号)。而检测判定辅助电路2870在LED直管灯的电源回路再次导通时,也再次检测其回路上的一第二取样信号(例如:电压信号),并且将第二取样信号经由输入端IN2提供给集成控制模块2960。当此第二取样信号大于及/或等于设定信号(例如:一参考电压)时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯正确安装于灯座内,因此集成控制模块2860会输出并维持致能的控制信号至开关电路2880,开关电路2880接收此致能的控制信号进而维持导通以使LED直管灯的电源回路维持导通,其间集成控制模块2860不再产生脉波输出。
当集成控制电路2860判定此第二取样信号小于此设定信号时,根据上述本发明的应用原理,表示LED直管灯仍未正确安装于灯座内,因此集成控制电路会输出并维持禁能的控制信号至开关电路2880,开关电路2880接收此禁能的控制信号进而维持截止以使LED直管灯的电源回路维持开路。在此情况下,避免使用者在LED直管灯尚未正确安装于灯座内时因误触LED直管灯导电部分而触电的问题。
底下更具体说明本实施例的安装侦测模块的内部电路/模块运作。请同时参见图15M至图15P,当LED直管灯换装于灯座时,一驱动电压VCC经由电阻2742对电容2743进行充电,而当电容2843的电压上升到足以触发脉冲产生单元2862时(即,超过顺向阈值电压),脉冲产生单元2862的输出会从初始的一第一低准位电压变成一第一高准位电压输出到检测结果锁存单元2863。检测结果锁存单元2863在接收来自脉冲产生单元2862所输出的第一高准位电压后,检测结果锁存单元2863会经由输出端OT输出一第二高准位电压到晶体管2882的基极端以及电阻2846。当晶体管2882的基极端接收来自检测结果锁存单元2863所输出的第二高准位电压后,晶体管2882的集极端与射极端导通,进而使得LED直管灯的电源回路(至少包括第一安装侦测端2521、晶体管2882、电阻2872与第二安装侦测端2522)导通。
而在此同时,晶体管2845的基极端经由电阻2846接收输出端OT上的第二高准位电压后,晶体管2845的集极端与射极端导通接地,使得电容2843的电压经由电阻2844对地放电,当电容2843的电压不足以触发脉冲产生单元2862时,脉冲产生单元2862的输出从第一高准位电压降回第一低准位电压(第一次的第一低准位电压、第一高准位电压与第二次的第一低准位电压构成一第一脉冲信号)。而当LED直管灯的电源回路导通时,通过瞬态响应流过LED电源回路中的电容(例如:滤波电路的滤波电容)的电流流经晶体管2882与电阻2872,并在电阻2872上形成一电压信号,此电压信号被提供至输入端IN2,使得检测单元2864可将此电压信号与一参考电压进行比较。
当检测单元2864判定此电压信号大于或等于此参考电压时,检测单元2864输出一第三高准位电压到检测结果锁存单元2863。而当检测单元2864判定电阻2872上的电压信号小于参考电压时,检测单元2864输出一第三低准位电压到检测结果锁存单元2863。
其中,检测结果锁存单元2863会锁存检测单元2864所提供的第三高准位电压/第三低准位电压,再将锁存的信号与脉冲产生单元2862所提供的信号进行或逻辑运算,并且根据或逻辑运算的结果决定输出的控制信号为第二高准位电压或第二低准位电压。
更具体地说,当检测单元2864判断电阻2872上的电压信号大于或等于参考电压时,检测结果锁存单元2863会锁存检测单元2864所输出的第三高准位电压,藉以维持输出第二高准位电压至晶体管2882的基极端,进而使得晶体管2882以及LED直管灯的电源回路维持导通。由于检测结果锁存单元2863会输出并维持第二高准位电压,因此晶体管2845亦维持导通接地,进而使得电容2843的电压无法上升到足以触发脉冲产生单元2862。当检测单元2864判断电阻2872上的电压信号小于参考电压时,检测单元2864与脉冲产生单元2862所提供的皆是低准位电压,因此经过或逻辑运算后,检测结果锁存单元2863会输出并维持第二低准位电压至晶体管2882的基极端,进而使得晶体管2882维持截止以及LED直管灯的电源回路维持开路。然而,由于输出端OT上的控制信号此时是维持在第二低准位电压,因此晶体管2845亦维持在截止状态,待驱动电压VCC再经由电阻2842对电容2843进行充电以重复进行下一次(脉冲)侦测。
于此附带一提的是,在本实施例所述的侦测阶段可以定义为驱动电压VCC已被提供至安装检测模块2520,但检测单元2864尚未判定电阻2872上的电压信号大于或等于参考电压的期间。于侦测阶段内,由于检测结果锁存单元2863所输出的控制信号会反复地使晶体管2845导通与截止,使得放电路径周期性的被导通与截止。电容2843会反应于晶体管2845的导通/截止,而周期性的充电与放电。因此,检测结果锁存单元2863会在侦测阶段内输出具有周期性脉冲波形的控制信号。而当检测单元2864判定电阻2872上的电压信号大于或等于参考电压,或是驱动电压VCC被停止提供时,可视为侦测阶段结束(已判定正确安装,或是LED灯管已被拔除)。此时检测结果锁存单元2863会输出维持在第二高准位电压或第二低准位电压的控制信号。
另一方面,比对图15G来看,相较于第二较佳实施例而言,本实施例的集成控制模块2860可以是将侦测脉冲发生模块2740、检测结果锁存电路2760以及检测判定电路2770的部分电路组件集成化所构成,而未被集成化的电路组件则分别构成本实施例的脉冲发生辅助电路2840与检测判定辅助电路2870。换言之,集成控制模块2860中的脉冲产生单元2862搭配脉冲发生辅助电路2840的功能/电路架构可等同于第二较佳实施例的侦测脉冲发生模块2740,集成控制模块2860中的检测结果锁存单元2863的功能/电路架构可等同于第二较佳实施例的检测结果锁存模块2760,以及集成控制模块2860中的检测单元2864搭配检测判定辅助电路2870的功能/电路架构可等同于检测判定电路2770。
请参见图15Q,图15Q为根据本发明实施方式的三端开关器件的内部电路模块示意图。本实施例的安装侦测模块可例如为包含有电源端VP1、第一切换端SP1以及第二切换端SP2的一三端开关器件2920。其中,三端开关器件2920的电源端VP1适于接收驱动电压VCC,第一切换端SP1适于连接第一安装侦测端2521与第二安装侦测端2522其中之一(于图式是绘示为连接第一安装侦测端2521,但不仅限于此),并且第二切换端SP2适于连接第一安装侦测端2521与第二安装侦测端2522其中之另一(于图式是绘示为连接第二安装侦测端2522,但不仅限于此)。
三端开关器件2920包含有信号处理单元2930、信号产生单元2940、信号采集单元2950以及开关单元2960。另外,三端开关器件2920可还包括内部电源侦测单元2970。信号处理单元2930可根据信号产生单元2940与信号采集单元2950所提供的信号,而在侦测阶段输出具有脉冲波形的控制信号,并且在侦测阶段后输出维持在高电压准位或低电压准位的控制信号,以控制开关单元2960的导通状态,藉以决定是否导通LED直管灯的电源回路。信号产生单元2940可在接收到驱动电压VCC时,产生脉冲信号给信号处理单元2930。其中,信号产生单元2940所产生的脉冲信号可以是根据从外部接收的一参考信号所产生,或者由其本身独立产生,本发明不对此加以限制。于此所述的"外部"是相对于信号产生单元2940而言,亦即只要是非由信号产生单元2940所产生的参考信号,无论是三端开关器件2920内其他电路所产生,或是由三端开关器件2920的外部电路所产生,皆属于此处所述的从外部接收的参考信号。信号采集单元2950可用以取样LED直管灯的电源回路上的电信号,并且根据取样到的信号来检测LED直管灯的安装状态,再将指示检测结果的检测结果信号传给信号处理单元2930进行处理。
在一范例实施例中,所述三端开关器件2920可利用集成电路来实现,亦即所述三端开关器件可以是一个三端的开关控制芯片,其可应用在任何类型的双端进电的LED直管灯中,藉以提供防触电保护的功能。另外应注意的是,所述三端开关器件2920可不限制仅包含有三个脚位/连接端,而是在多个脚位中其中有三个脚位是以上述方式配置,皆属于本实施例所欲保护的范围。
在一范例实施例中,信号处理单元2930、信号产生单元2940、信号采集单元2950、开关单元2960以及内部电源侦测单元2970可分别以图15R至图15V的电路架构来实现(但不仅限于此)。底下分就各单元进行说明。
请参见图15R,图15R为根据本发明实施方式的信号处理单元的电路示意图。信号处理单元2930包括驱动器2932、或门2933以及D型触发器2934。驱动器2932具有输入端与输出端,驱动器2932的输出端用以经路径2931连接开关单元2960,藉以将控制信号提供给开关单元2960。或门2933具有第一输入端、第二输入端以及输出端。或门2933的第一输入端经路径2941连接信号产生单元2940,并且或门2933的输出端耦接驱动器2932的输入端。D型触发器2934具有数据输入端(D)、频率输入端(CK)与输出端(Q)。D型触发器2934的数据输入端接收驱动电压VCC,D型触发器2934的频率输入端经路径2951连接至信号采集单元2950,并且D型触发器的输出端耦接或门2933的第二输入端。
请参见图15S,图15S为根据本发明实施方式的信号产生单元的电路示意图。信号产生单元2940包括电阻2942与2943、电容2944、开关2945以及比较器2946。电阻2942的一端接收驱动电压VCC,并且电阻2942、电阻2943以及电容2944串接于驱动电压VCC与接地端之间。开关2945与电容2944并联。比较器2946具有第一输入端、第二输入端以及输出端。比较器2946的第一输入端耦接电阻2942与2943的连接端,比较器2946的第二输入端接收一参考电压Vref,并且比较器2946的输出端耦接开关2945的控制端。
请参见15T,图15T为根据本发明实施方式的信号采集单元的电路示意图。信号采集单元2950包括或门2952以及比较器2953与2954。或门2952具有第一输入端、第二输入端以及输出端,或门2952的输出端经由路径2951连接至信号处理单元2930。比较器2953的第一输入端经由路径2962连接至开关单元2960的一端(即,LED直管灯的电源回路上),比较器2953的第二输入端接收一第一参考电压(如1.25V,但不限制于此),并且比较器2953的输出端耦接或门2952的第一输入端。比较器2954的第一输入端接收一第二参考电压(如0.15V,但不限制于此),比较器2954的第二输入端耦接比较器2953的第一输入端,并且比较器2954的输出端耦接或门2952的第二输入端。
请参见15U,图15U为根据本发明实施方式的开关单元的电路示意图。开关单元2960包括晶体管2963,其具有闸极端、汲极端与源极端。晶体管2963的闸极端经由路径2931连接至信号处理单元2930,晶体管2963的汲极端经由路径2961连接至第一切换端SP1,并且晶体管2973的源极端经由路径2962连接至第二切换端SP2、比较器2953的第一输入端以及比较器2954的第二输入端。
请参见15V,图15V为根据本发明实施方式的内部电源侦测单元的电路示意图。内部电源侦测单元2970包括箝位电路2972、参考电压产生电路2973、电压调整电路2974以及史密特触发器2975。箝位电路2972与电压调整电路2974分别耦接电源端VP1,以接收驱动电压VCC,藉以分别对驱动电压VCC进行电压箝位与电压调整的动作。参考电压产生电路2973耦接电压调整电路,用以产生一参考电压给电压调整电路2974。史密特触发器2975具有输入端与输出端,其输入端耦接箝位电路2972与电压调整电路2974,且其输出端输出驱动电压用以指示驱动电压VCC是否正常供应的一电源确认信号。其中,若驱动电压VCC处于正常供应的状态,史密特触发器2975会输出致能的(例如高准位)电源确认信号,使得驱动电压VCC被提供至三端开关器件2920内的各组件/电路。相反地,若驱动电压VCC处于异常的状态,史密特触发器2975会输出禁能的(例如低准位)电源确认信号,藉以避免三端开关器件2920内的各组件/电路因工作在异常的驱动电压VCC下而损毁。
请同时参照图15Q至图15V,在本实施例具体电路运作中,当LED直管灯换装于灯座时,驱动电压VCC会经由电源端VP1被提供给三端开关器件2920。此时,驱动电压VCC会经由电阻2942与2943对电容2944充电。而当电容电压上升至超过参考电压Vref时,比较器2946会切换为输出高准位电压给或门2933的第一输入端与开关2945的控制端。其中,开关2945会反应于此高准位电压而导通,使得电容2944开始对地放电。透过此充放电的过程,比较器2946会输出具有脉冲形式的输出信号。
另一方面,在比较器2946输出高准位电压的期间,或门2952会对应的输出高准位电压来导通晶体管2962,使得电流在LED直管灯的电源回路上流通。其中,当有电流在电源回路流通时,会在路径2972上建立对应电流大小的电压信号。比较器2953会取样此电压信号并且与第一参考电压(如1.25V)进行比较。
当取样到的电压信号大于第一参考电压(如1.25V)时,比较器2953会输出高准位电压。或门2952会反应于比较器2953所输出的高准位电压而产生另一高准位电压至D型触发器2934的频率输入端。D型触发器2934会基于或门2952的输出而维持输出高准位电压。驱动器2932会反应于输入端上的高准位电压而产生致能的控制信号来导通晶体管2963。此时,即使电容2944已经放电至电容电压低于参考电压Vref,而使比较器2946的输出下拉至低准位电压,由于D型触发器2934会维持输出高准位电压,因此晶体管2963可被维持在导通的状态。
当取样到的电压信号小于第一参考电压(如1.25V)时,比较器2953会输出低准位电压。或门2952会反应于比较器2953所输出的低准位电压而产生另一低准位电压至D型触发器2934的频率输入端。D型触发器2934会基于或门2952的输出而维持输出低准位电压。此时,一旦电容2944放电至电容电压低于参考电压Vref,而使比较器2946的输出下拉至低准位电压(即,脉冲期间结束时),由于或门2952的两输入端皆是维持在低准位电压,使得输出端也输出低准位电压,因此驱动器2932会反应于接收到的低准位电压产生禁能的控制信号来截止晶体管2963,使得LED直管灯的电源回路被关断。
由上述说明可知,本实施例的信号处理单元2930的运作类似于前述第二较佳实施例的检测结果锁存电路2760,信号产生单元2940的运作类似于前述第二较佳实施例的侦测脉冲发生模块2740,信号采集单元2950的运作类似于前述第二较佳实施例的检测判定电路2770,以及开关单元2960的运作类似于前述第二较佳实施例的开关电路2780。
请参见图15W,为根据本发明实施方式的安装侦测模块的电路示意图。安装侦测模块包含开关电路3080、检测脉冲发生模块3040、控制电路3060、检测判定电路3070以及检测路径电路3090。检测判定电路3070经路径3081耦接检测路径电路3090,以侦测检测路径电路3090上的信号。检测判定电路3070同时经路径3071耦接控制电路3060,以将检测结果信号经路径3071传送至控制电路3060。检测脉冲发生模块3040通过路径3041耦接检测路径电路3090,并产生脉冲信号以通知检测路径电路3090导通检测路径的时机点。控制电路3060根据检测结果信号锁存检测结果,经路径3061耦接开关电路3080,以将检测结果传送或反映至开关电路3080。开关电路3080根据检测结果,决定使第一安装侦测端2521以及第二安装侦测端2522之间导通或截止。
在本实施例中,检测脉冲发生模块3040的配置可以参考图15C的检测脉冲发生模块2640或图15H的检测脉冲发生模块2740。请参照图15C,在应用检测脉冲发生模块2640的架构作为检测脉冲发生模块3040时,本实施例的路径3041可比对为路径2541,亦即或门2652可透过路径3041连接至检测路径电路3090。请参照图15H,在应用检测脉冲发生模块2740的架构作为检测脉冲发生模块3040时,本实施例的路径3041可比对为路径2741。此外,检测脉冲发生模块3040还会通过路径3061连接至控制电路3060的输出端,因此本实施例的路径3061可比对为路径2761。
控制电路3060可以利用控制芯片或任何具有信号运算处理能力的电路来实施。当控制电路3060依据检测结果信号判断用户未接触灯管时,控制电路3060会控制开关电路3080的切换状态,以令外部电源可以在灯管正确安装在灯座上时,正常地被提供给后端的LED模块。此时,控制电路3060会截止检测路径。相反地,当控制电路3060依据检测结果信号判断用户接触灯管时,因为使用者会有触电的风险,因此控制电路3060会将开关电路3080维持在截止的状态。
在一范例实施例中,控制电路3060与开关电路3080可以是电源模块中的驱动电路的一部分。举例来说,若驱动电路是开关式直流对直流转换器,则开关电路3080可以是直流对直流转换器的功率开关,并且控制电路3060可以是对应所述功率开关的控制器(例如是PWM控制器)。
检测判定电路3070的配置可以参考图15D的检测判定电路2670或图15K的检测判定电路2770。请参照图15D,在应用检测判定电路2670的架构作为检测判定电路3070时,电阻2672可被省略。本实施例的路径3081可以比对为路径2581,亦即比较器2671的正输入端会连接至检测路径电路3090。本实施例的路径3071可以比对为路径2571,亦即比较器2671的输出端会连接至控制电路3060。请参照图15K,在应用检测判定电路2770的架构作为检测判定电路3070时,电阻2774可被省略。本实施例的路径3081可以比对为路径2781,亦即二极管2775的阳极会连接至检测路径电路3090。本实施例的路径3071可以比对为路径2771,亦即比较器2772与2773的输出端会连接至控制电路3060。
开关电路3080的配置可以参考图15F的开关电路2680或图15J的开关电路2780。由于两开关电路的架构类似,以图15F的开关电路2680代表说明。请参照图15F,在应用开关电路2680的架构作为开关电路3080时,本实施例的路径3061可比对为路径2561,并且路径2581不会连接至检测判定电路2570,而是直接连接至第二安装侦测端2522。
检测路径电路3090的配置如图15X所示,图15X为根据本发明实施方式的检测路径电路的电路示意图。检测路径电路3090包括晶体管3092以及电阻3093与3094。晶体管3092具有基极、集极与射极,射极经由路径3041连接检测脉冲发生模块3040。电阻3092串接晶体管3092的射极与接地端之间,电阻3093串接在晶体管3092的集极与第一安装侦测端2521之间。
在本实施例中,当晶体管3092接收到检测脉冲发生模块3040所提供的脉冲信号时,其会在脉冲期间内导通。在灯管至少一端安装至灯座的情况下,从第一安装侦测端2521至接地端的一检测路径(经过电阻3094、晶体管3092及电阻3093)会反应于导通的晶体管3092而随之导通,并且在检测路径的节点X上建立一电压信号。在使用者没有接触灯管时,所述电压信号的准位是根据电阻3093与3094的分压而决定。在使用者接触灯管时,人体的等效电阻会等效为串接于节点X与接地端之间,亦即与电阻3092并联。此时所述电压信号的准位是根据电阻3093、3094及人体的等效电阻所决定。藉此,透过设置具有合适的电阻值的电阻3093与3094,即可使得节点X上的电压信号可以反应出用户是否触碰灯管的状态,使得检测判定电路可根据节点X上的电压信号产生对应的检测结果信号。
综上所述,本实施例可以透过导通检测路径并侦测检测路径上的电压信号以判断用户是否有触电风险。此外,相较于前述实施例而言,本实施例的检测路径是额外建立,而非是利用电源回路作为检测路径。由于额外建立的检测路径上的电子组件少于电源回路上的电子组件,因此额外建立的检测路径上的电压信号可以较为精确的反应出使用者的触碰状态。
再者,类似于前述实施例所述,本实施例所述的电路/模块也可以部分或全部的集成为芯片的配置,如前述图15L至图15V所示,故于此不再赘述。
此外,综合第二至第四较佳实施例来看,本领域技术人员应可参酌本文而了解到本案第二较佳实施例所揭示的安装侦测模块不仅是可作为分布式的电路设计于LED直管灯中,也可以将部分电路组件整合至一集成电路中(如第三较佳实施例),或是将全部电路组件整合至一集成电路中(如第四较佳实施例),藉以节省安装侦测模块的电路成本和体积。此外,透过模块化/集成化的设置安装侦测模块,可使得安装侦测模块可更易于搭配在不同类型的LED直管灯设计中,进而提高设计兼容性。另一方面,集成化的安装侦测模块在LED直管灯的应用底下,因为灯管内部的电路面积显著缩小因此可使得LED直管灯的出光面积明显地提升,进而提高LED直管灯的照明特性表现。再者,由于集成化的设计可以使被集成的组件的工作电流减小(降低约50%),并且使电路工作效率提高,因此节省的功率可被用来供应给LED模块发光使用,使得LED直管灯的发光效率可进一步提升。
图15B、15G、15L及15Q实施例的安装侦测模块教示安装侦测模块包括例如侦测脉冲发生模块2540与2740、脉冲产生辅助电路2840以及信号产生单元2940等用以产生脉冲信号的脉冲产生机制,但本发明不仅限于此。在一范例实施例中,安装侦测模块可以利用电源模块既有的频率信号来取代前述实施例的脉冲产生机制的功能。举例来说,驱动电路(例如直流对直流转换器)为了要产生脉宽调变(PWM)信号,其本身就会有一个参考频率。而所述脉冲产生机制的功能可以利用参考PWM信号的参考频率来实施,使得侦测脉冲发生模块2540与2740、脉冲产生辅助电路2840以及信号产生单元2940等硬件电路可以被省略。换言之,安装侦测模块可以与电源模块中的其他部分共享电路架构,从而实现产生脉冲信号的功能。
另外附带一提的是,在本案的描述中,虽然对于各模块/电路有功能性的命名,但本领域的技术人员应可了解,依据不同的电路设计,同一电路组件可视为有不同的功能,亦即不同的模块/电路可能可以共享同一电路组件来实现其各别的电路功能。因此本案的功能性命名并非用以限定特定的电路组件仅能含括于特定的模块/电路中,于此合先叙明。
综上所述,上述图15A至15X实施例教示了利用电子控制与侦测的方式来实现防触电保护。相较于利用机械结构的动作来进行防触电的技术而言,由于电子式的控制与侦测方法不会有机械疲劳的问题存在,还有利于模块化,小型化的设计。因此利用电子信号进行灯管的防触电保护可以具有较佳的可靠度与使用寿命。
上述方案中,单端进电是指从LED直管灯的一端灯头的接脚电性连接到外部驱动信号,双端进电是指从LED直管灯的两端灯头的接脚电性连接到外部驱动信号。
在电源模组设计中,在有些实施例中,考虑到电源模组的功率及灯头的大小,将某一功率电源模组制作成2个小的电源模组(其累加和为预定功率),分别设置在LED直管灯两侧的灯头内。
在电源模组设计中,所述的外部驱动信号可以是低频交流信号(例如:市电所提供)、高频交流信号(例如:电子镇流器所提供)、或直流信号(由辅助电源模如:电池所提供。
所述的外部驱动信号为低频交流信号(例如:市电所提供)或直流信号(例如:电池所提供)LED直管灯可应用于双端进电的(接线)方式,还可支持其中一端以作为单端进电(电源)的(接线)方式即这时LED直管灯支持单端或双端进电,同时LED直管灯还可应用于应急照明的场合,这时LED直管灯需要连接辅助电源模块。
在电源模组的辅助电源模块设计中,储能单元可以是电池或超级电容,与LED模块并联。辅助电源模块适用于包含驱动电路的LED照明模块设计中。
LED直管灯应用于双端进电的(接线)方式时,LED直管灯内配置有安装侦测模块,以降低漏电流的风险。
另,上述实施例提及的“上面”是指光源的出光方向,也即灯板上光源所在的面为上面,而背对光源的灯板为“下面”。所述“上面”和“下面”仅是为了结合附图清楚的说明本发明,并不是对本发明的限制,比如所述灯板的上面设有焊盘,并不是说灯板只能上面设有焊盘,应该理解为灯板的其中至少一面设有焊盘。本发明所述的“软板”和“硬板”也是相对而言,即硬板相对软板而言是硬板,并非指材质坚硬的板。
在直流信号作为外部驱动信号时,LED直管灯的电源模组可以省略整流电路。
在电源模组的整流电路设计中,双整流电路中的第一整流单元与第二整流单元分别与配置在LED直管灯的两端灯头的接脚耦接。双整流单元适用于双端电源的驱动架构。而且配置有至少一整流单元时,可以适用于低频交流信号、高频交流信号、或直流信号的驱动环境。
双整流单元可以是双半波整流电路、双全桥整流电路或半波整流电路及全桥整流电路各一之组合。
在LED直管灯的接脚设计中,可以是双端各单接脚(共两个接脚)、双端各双接脚(共四个接脚)的架构。在双端各单接脚的架构下,可适用于单一整流电路的整流电路设计。在双端各双接脚的架构下,可适用于双整流电路的整流电路设计,且使用双端各任一接脚或任一单端的双接脚来接收外部驱动信号。
在电源模组的滤波电路设计中,可以具有单一电容或π型滤波电路,以滤除整流后信号中的高频成分,而提供低纹波的直流信号为滤波后信号。滤波电路也可以包含LC滤波电路,以对特定频率呈现高阻抗。再者,滤波电路还可包含耦接于接脚及整流电路之间的滤波单元,以降低LED灯的电路所造成的电磁干扰。在直流信号作为外部驱动信号时,LED直管灯的电源模组可以省略滤波电路。
在电源模组的LED照明模块设计中,可以仅包含LED模块或者包含LED模块及驱动电路。也可以将稳压电路与LED照明模块并联,以确保LED照明模块上的电压不至发生过压。稳压电路可以是钳压电路,例如:齐纳二极管、双向稳压管等。在整流电路包含电容电路时,可以在双端的各端的一接脚与另一端的一接脚两两连接一电容于之间,以与电容电路进行分压作用而作为稳压电路。
在仅包含LED模块的设计中,于高频交流信号作为外部驱动信号时,至少一整流电路包含电容电路(即,包含一个以上的电容),与整流电路内的全桥或半波整流电路串联,使电容电路在高频交流信号下等效为阻抗以作为电流调节电路并调节LED模块的电流。藉此,不同的电子镇流器所提供不同电压的高频交流信号时,LED模块的电流可以被调节在预设电流范围内而不至发生过流的情况。另外,可以额外增加释能电路,与LED模块并联,于外部驱动信号停止提供之后,辅助将滤波电路进行释能,以降低滤波电路或其他电路所造成的谐振造成LED模块闪烁发光的情况。在包含LED模块及驱动电路中,驱动电路可以是直流转直流升压转换电路、直流转直流降压转换电路或直流转直流升降压转换电路。驱动电路系用以将LED模块的电流稳定在设定电流值,也可以根据外部驱动信号的高或低来对应调高或调低设定电流值。另外,可以额外增加模式切换开关于LED模块与驱动电路之间,使电流由滤波电路直接输入LED模块或经过驱动电路后输入LED模块。
另外,可以额外增加保护电路来保护LED模块。保护电路可以侦测LED模块的电流或/及电压来对应启动对应的过流或过压保护。
在电源模组的LED模块设计中,LED模块可以包含彼此并联的多串LED组件(即,单一LED芯片,或多个不同颜色LED芯片组成的LED组)串,各LED组件串中的LED组件可以彼此连接而形成网状连接。
也就是说,可以将上述特征作任意的排列组合,并用于LED直管灯的改进,以持续改进申请人在先提出的CN 105465640,CN 205424492,CN 106015996,CN 105472836单一或其组合的不足,提供更安全,更易于制造和/或特性更佳的LED直管灯。

Claims (14)

1.一种LED灯的电源模块装置,用于侦测到LED灯无用户触电风险时为LED灯供电,其特征在于,包括:
整流电路,包括第一整流输入端、第二整流输入端、第一整流输出端、以及第二整流输出端、第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、以及第四整流二极管,所述第一整流二极管的阳极连接至第二整流输出端,阴极连接至第二整流输入端,所述第二整流二极管的阳极连接至第二整流输出端,阴极连接至第一整流输入端,所述第三整流二极管的阳极连接至第二整流输入端,阴极连接至第一整流输出端,所述第四整流二极管的阳极连接至第一整流输入端,阴极连接至第一整流输出端;
滤波电路,包括第一滤波输出端、第二滤波输出端、以及第一电容器,所述第一电容器一端耦接于所述第一整流输出端及第一滤波输出端,另一端耦接于第二整流输出端及第二滤波输出端;
驱动电路,包括控制器和转换电路,所述转换电路耦接于第一滤波输出端和第二滤波输出端以接收一滤波后信号,并在所述控制器的控制下将所述滤波后信号转换为用于驱动LED灯中的LED模块的驱动信号;其中所述整流电路、滤波电路、以及驱动电路构成LED灯的电源回路;以及
安装侦测模块,耦接于所述整流电路的第二整流输出端和滤波电路的第二滤波输出端之间,包括:
第一晶体管,它的的漏极耦接于第二整流输出端,源极耦接于第二滤波输出端;
检测路径电路,包括第二晶体管和与所述第二晶体管串联的第二电阻器,所述第二晶体管基于其控制端接收的信号电平导通其第一端和第二端以建立耦接于整流二极管的输出端的检测路径,并在所述第二电阻器与第二晶体管之间的连接点上建立电压信号;以及
串接于所述电源回路中任一节点和参考电位之间的第一电阻器和第二电容器,所述第一电阻器和第二电容器的连接点上的电压变化影响所述第二晶体管接收的信号的信号电平;
其中,所述第二电阻器与第二晶体管之间的连接点上建立的电压信号用以指示安装侦测结果,当所述电压信号大于一预设值时,所述第一晶体管被导通,并且在所述第一晶体管被维持在导通状态的期间内,所述第二晶体管被维持在关断状态;当所述电压信号小于所述预设值时,所述第一晶体管被关断。
2.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述第二晶体管为双极结型晶体管,所述第二晶体管的第一端对应于所述双极结型晶体管的集电极,第二端对应于所述双极结型晶体管的发射极,控制端对应于所述双极结型晶体管的基极。
3.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述第二电阻器串联于所述第二晶体管的第二端和地之间。
4.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述第一电阻器和第二容器构成检测脉冲发生模块,所述检测脉冲发生模块耦接于所述检测路径电路,用于产生一脉冲信号以使得所述检测路径电路获知导通检测路径的时间点。
5.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述安装侦测模块还包括用以检测所述检测路径电路上建立的电压信号并输出指示安装检测结果的检测结果信号的电路。
6.根据权利要求5所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述电路为耦接于所述检测路径电路的检测判定电路。
7.根据权利要求5所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述安装侦测模块还包括用于基于所述检测结果信号输出一控制信号,以使得所述第一晶体管基于所述控制信号判断是否导通所述第二整流输出端和第二滤波输出端的电路。
8.根据权利要求7所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,输出所述控制信号的电路为耦接于所述第一晶体管的控制电路。
9.根据权利要求8所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述控制电路在第一晶体管导通所述第二整流输出端和第二滤波输出端期间,将所述检测路径关断。
10.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述整流电路藉由其第一整流输入端和第二整流输入端接收外部驱动信号并对所述外部驱动信号进行整流以在所述第一整流输出端和第二整流输出端上输出所述整流后信号。
11.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述滤波电路用于对第一整流输出端和第二整流输出端上输出的整流后信号进行低通滤波,以在第一滤波输出端和第二滤波输出端上输出所述滤波后信号。
12.根据权利要求1所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述转换电路包括第一驱动输出端、第二驱动输出端、电感器、续流二极管、第三电容器、以及切换开关,所述切换开关的第一端耦接于第一滤波输出端子,第二端耦接于续流二极管的阴极,所述切换开关的控制端耦接于所述控制器,所述续流二极管的阳极耦接于第二滤波输出端和第二驱动输出端,所述第三电感器一端耦接于所述续流二极管的阴极,另一端耦接于第一驱动输出端,所述第三电容器耦接于第一驱动输出端和第二驱动输出端之间。
13.根据权利要求12所述的LED灯的电源模块装置,其特征在于,所述控制器用以控制所述切换开关,以使所述切换开关导通或截止其第一端和第二端之间电流,以及所述第三电容器用以稳定所述驱动信号。
14.一种LED直管灯,其特征在于,包括:
灯管;
两灯头,设置在灯管的两端,每个灯头上有至少一接脚,外部驱动信号被提供至两端灯头上的接脚上;
如权利要求1-12任一所述的电源模块装置,所述电源模块装置设置于灯头内并耦接所述接脚以接收外部驱动信号;以及
LED模块,耦接于所述驱动电路的输出,用于响应于所述驱动电路输出的所述驱动信号而点亮。
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