CN206055270U - Led直管灯 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种LED直管灯,包括:本体,其具有用于输入外部驱动信号的第一接脚和第二接脚;第一整流电路,所述第一整流电路用于产生整流后信号;滤波电路,其用于对所述整流后信号进行滤波,以产生滤波后信号;LED驱动模块;镇流兼容电路,其具有第一状态以及第二状态;所述镇流兼容电路处于第一状态时,所述外部驱动信号无法输入至所述LED驱动模块上以使所述LED驱动模块未发光;所述镇流兼容电路处于第二状态时,所述外部驱动信号被允许输入至所述LED驱动模块以使所述LED驱动模块发光;其中,所述镇流兼容电路能在所述外部驱动信号被初始施加于所述第一接脚和/或所述第二接脚时处于所述第一状态,并在预定时间后切换为所述第二状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明器具领域,具体涉及一种LED(light-emitting diode)直管灯。
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直管灯将会是可节省成本的照明选项。
LED直管灯一般包括大量的LED灯组件和驱动器电路,LED灯组件包括LED芯片的封装组件、光散射组件、高效散热组件、光反射和光漫射板等。LED灯组件和驱动器电路散热量很大,散热是影响LED灯具照明强度的一个主要因素,如果这些热量没有适当的排放出去,LED灯具的发亮度和寿命将会急剧下降。一直以来,散热不良导致电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题,始终是LED照明系统性能提升的关键因素。要提升LED发光效率与使用寿命,解决LED产品散热问题即为现阶段最重要的课题之一。
目前,LED直管灯的灯管大部分都是采用塑料灯管,散热方面一般则是选择金属材料作为LED的散热器的材料,散热器设计成外露在灯管外部,虽然会提升散热效果,但是却也会造成使用者不小心而触电的风险;若散热器设计全部在灯管内部,因为LED灯组件所排放出来的热量仍然留存在散热器内,此留存的热量会导致使用的塑料灯管因热效应而变形。LED直管灯若不使用金属材料作为LED的散热器,LED灯组件所排放出来的热量也会使塑料灯管因热效应而变形。
另外,纯铝散热器是早期最为常见的散热器,但是纯铝太软,不能满足硬度要求,散热器全部在灯管内部的设计,因为LED灯组件所排放出来的热量会导致使用的塑料灯管因热效应而变形,而纯铝散热器又因为太软而无法达到支撑的功能。
此外,虽可透过LED驱动电路控制LED的亮度及发光时间进而减少LED直管灯的热量产生,然LED亮度则难以达到预期相对应的亮度要求。再者,由于灯管内不易与外部进行热对流甚至为密闭空间,而且LED灯珠的寿命对温度敏感,亮度提高的同时也会造成灯管使用寿命的缩短。
目前,市面上的发光二极管灯管(例如LED直管灯)取代现行的照明装置(主要是荧光灯管)的方式即包含与镇流器兼容型发光二极管灯管(LED tube lamp)。在不改变原有照明装置的线路的基础上,直接用发光二极管灯管替换传统的荧光灯管。市售常见的电子镇流器主要可分成瞬时启动型(Instant Start)电子镇流器、预热启动型(Program Start)电子镇流器两种。电子镇流器具有谐振电路,其驱动设计与日光灯的负载特性匹配,提供对应的启动程序,而使日光灯可以正确的点亮。而LED为非线性组件,与日光灯的特性全然不同。因此,LED直管灯会影响电子镇流器的谐振设计,而造成兼容性问题。
现有的LED直管灯的电路设计,对于符合相关的认证规范以及与现有的日光灯使用电子镇流器的驱动架构的兼容性之间,并未能提供适当的解决方案。举例来说,日光灯内部并无电子组件,对于符合照明设备的UL认证、EMI的规范上相当简单。然而,LED直管灯具有相当多的电子组件于灯内,重要的是考虑各电子组件间的布局所造成的影响,而不易符合UL认证、EMI的规范。再者,LED驱动所用的驱动讯号为直流讯号,然而日光灯的驱动讯号为市电的低频、低压交流讯号或电子镇流器的高频、高压交流讯号,甚至应用于紧急照明时,紧急照明的电池为直流讯号。不同驱动讯号间的电压、频率范围落差大,并非简单进行整流即可兼容。
再者,现有LED直管灯中,刚性电路板与灯头之间一般采用金属导线透过打线的方式实现电气连接,在LED直管灯的制造、运输和使用过程中,金属导线打线容易由于搬动而损坏甚而断裂,造成LED直管灯无法使用。或者,在灯管内的LED组件是透过软板电路与灯头的电源组件电气连接,因此LED直管灯在制造过程中,灯管的长度就必须配合及考虑软板电路因素,因而增加灯管制造过程较不容易控制的不确定因素。
目前工艺仍然存在导热性能较差、散热效果不佳、塑料灯管易受热变形、散热器外露易触电、灯管灯头电气连接脆弱、灯管长度受限灯头电气连接以及驱动电路控制与带宽问题等缺陷。有鉴于上述问题,以下提出本实用新型及其实施例。
实用新型内容
在此摘要描述关于「本实用新型」的许多实施例。然而所述词汇「本实用新型」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「本实用新型」的各个特征或方面的某些实施例可以不同方式合并以形成一LED直管灯或其中一部分。
鉴于以上现有技术的不足,本申请的目的是提供一种LED直管灯,以能够至少解决以上问题之一。
为达到上述目的,本申请提供一种LED直管灯,包括:
本体,其具有用于输入外部驱动信号的第一接脚和第二接脚;
第一整流电路,其与第一接脚和第二接脚耦接;所述第一整流电路用于对所述驱动信号进行整流,以产生整流后信号;
滤波电路,其用于对所述整流后信号进行滤波,以产生滤波后信号;
LED驱动模块,用以接收所述滤波后信号以发光;
镇流兼容电路,其具有第一状态以及第二状态;所述镇流兼容电路处于第一状态时,所述外部驱动信号无法输入至所述LED驱动模块上以使所述LED驱动模块未发光;所述镇流兼容电路处于第二状态时,所述外部驱动信号被允许输入至所述LED驱动模块以使所述LED驱动模块发光;
其中,所述镇流兼容电路能在所述外部驱动信号被初始施加于所述第一接脚和/或所述第二接脚时处于所述第一状态,并在预定时间后切换为所述第二状态。
作为一种优选的实施方式,所述本体还具有用于输入外部驱动信号的第三接脚和第四接脚;所述LED直管灯还包括与第三接脚和第四接脚耦接的第二整流电路。
作为一种优选的实施方式,所述预定时间大于0.01秒。
作为一种优选的实施方式,所述第一状态为开路状态,所述第二状态为导通状态。
作为一种优选的实施方式,所述镇流兼容电路包括镇流兼容输入端、镇流兼容输出端、第一电阻、第二电阻、硅控整流器、固体放电管、第一电容;其中,
所述硅控整流器耦接于所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间;
所述第一电阻耦接于所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间,所述第一电阻的阻值使所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间等效开路;所述第一电阻与所述硅控整流器并联;
所述第二电阻、所述第一电容依序串联于所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间,并与所述第一电阻并联;
硅控整流器的控制端与固体放电管的一端相连,固体放电管的另一端耦接于第一电容及第二电阻之间。
作为一种优选的实施方式,所述镇流兼容电路包括金属电极、双金属片以及加热丝;所述金属电极、双金属片以及加热丝位于惰性气体中;所述双金属片连接所述加热丝,且与所述金属电极之间具有一间隔;且所述双金属片包含两个金属片,其中比较靠近所述金属电极的金属片的温度系数比离所述金属电极较远的另一金属片的温度系数低。
作为一种优选的实施方式,所述镇流兼容电路具有壳体,所述壳体的内部充有所述惰性气体;所述金属电极与所述加热丝穿出所述壳体分别形成镇流兼容输入端及镇流兼容输出端。
作为一种优选的实施方式,所述金属电极与所述加热丝之间设有延迟电平;在外部驱动信号小于延迟电平时,所述双金属片与所述金属电极存在间隔,使所述镇流兼容电路处于第一状态;在外部驱动信号大于延迟电平时,所述双金属片与所述金属电极电性连接,使所述镇流兼容电路处于第二状态。
作为一种优选的实施方式,所述延迟电平大于或等于400V。
作为一种优选的实施方式,所述第一状态为导通状态,所述第二状态为开路状态。
作为一种优选的实施方式,所述第一整流电路具有第一整流输出端及第二整流输出端;所述镇流兼容电路为两个;两个镇流兼容电路分别耦接于所述第一整流输出端或所述第二整流输出端与所述第三接脚之间以及与所述第四接脚之间。
作为一种优选的实施方式,所述第二整流电路包括:整流单元以及端点转换电路;所述整流单元通过半波连接点耦接所述端点转换电路,且被配置以进行半波整流;所述端点转换电路用以传递所述第一接脚和/或第二接脚所接受的所述外部驱动讯号;所述镇流兼容电路为两个;两个镇流兼容电路分别耦接于所述半波连接点与所述第一接脚之间以及与所述第二接脚之间。
作为一种优选的实施方式,所述镇流兼容电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻及第九电阻、第三电容、第四电容、第二二极管、第三二极管、第一双载子接面晶体管、第二双载子接面晶体管、镇流兼容输入端及镇流兼容输出端;第七电阻一端连接镇流兼容输入端,另一端耦接第一双载子接面晶体管的射极;第一双载子接面晶体管的集极耦接第二二极管的正极,第二二极管的负极耦接镇流兼容输出端;第六电阻及第三电容串联于第一双载子接面晶体管的射极与集极之间,且第六电阻及第三电容的连接点耦接第一双载子接面晶体管的基极;第九电阻一端连接镇流兼容输出端,另一端耦接第二双载子接面晶体管的射极;第二双载子接面晶体管的集极耦接第三二极管的正极,第三二极管的负极耦接镇流兼容输入端;第八电阻及第四电容串联于第二双载子接面晶体管的射极与集极之间,且第八电阻及第四电容的连接点耦接第二双载子接面晶体管的基极。
作为一种优选的实施方式,还包括灯丝仿真电路;所述灯丝仿真电路耦接所述第一接脚与所述第二接脚之间,所述灯丝仿真电路用于所述LED驱动模块启动时侦测所述LED驱动模块是否正常点亮。
作为一种优选的实施方式,还包括镇流侦测电路;所述镇流侦测电路耦接于所述第一接脚与所述第一整流电路之间;所述镇流侦测电路用于判断所述外部驱动信号是否为电子镇流器所提供。
作为一种优选的实施方式,所述本体包括灯管、位于灯管内的LED光源组件;所述灯管沿周向具有透光部和设置所述LED光源组件的加强部。
作为一种优选的实施方式,所述加强部包括平面加强部和支撑结构;所述平面加强部具有供所述LED光源组件设置的安装平面;所述支撑结构设置于所述平面加强部背对所述LED光源组件一侧。
作为一种优选的实施方式,所述平面加强部与所述支撑结构为一体成型结构。
作为一种优选的实施方式,所述支撑结构包括水平支撑肋和垂直支撑肋;所述水平支撑肋与所述安装平面平行,所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直;所述水平支撑肋与所述平面加强部分别位于所述垂直支撑肋的两端。
作为一种优选的实施方式,所述支撑结构包括垂直支撑肋;所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直。
作为一种优选的实施方式,所述支撑结构包括圆弧状支撑肋和垂直支撑肋;所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直;所述圆弧状支撑肋与所述透光部形成圆柱状灯管。
作为一种优选的实施方式,所述本体包括灯管、LED光源组件及支撑结构;所述支撑结构在所述灯管内支撑所述LED光源组件。
作为一种优选的实施方式,所述灯管的内壁上设有与所述灯管同向延伸的凸耳,所述凸耳内容置有同向延伸的支撑条;所述凸耳通过所述支撑结构将所述LED光源组件的位置固定。
作为一种优选的实施方式,所述灯管的内壁上设有与所述灯管同向延伸的凸条;所述支撑结构包括水平支撑肋、垂直支撑肋和圆弧状支撑肋;所述LED光源组件设置于所述水平支撑肋的表面;所述垂直支撑肋一端连接于所述水平支撑肋的背对所述LED光源组件的表面,另一端连接于所述圆弧状支撑肋;所述圆弧状支撑肋与所述灯管的内壁贴合;所述凸条将所述支撑结构限位并与所述支撑结构可相对滑动。
作为一种优选的实施方式,所述LED光源组件包括LED光源、以及设置所述LED光源的灯板;所述支撑结构包括多个垂直支撑肋;所述多个垂直支撑肋的一端和所述灯板固定连接,另一端与灯管的内壁紧贴;
所述多个垂直支撑肋分布于所述灯板的两侧;与所述LED光源组件位于所述灯板同一侧的多个垂直支撑肋排布成多列;与所述LED光源组件位于所述灯板相背对一侧的垂直支撑肋与所述灯管同向延伸。
可以看出,本申请的镇流兼容电路在启动之初,将呈现第一状态,使交流驱动讯号的能量无法输入至LED模块,并经设定的延迟时间(即预定时间)后才进入第二状态,使交流驱动讯号的能量开始输入至LED灯模块。藉此LED直管灯的操作模拟了荧光灯的启动特性-驱动电源启动后一段延迟时间后内部气体才放电而发光。因此,本申请中的镇流兼容电路进一步改善了LED直管灯对电子镇流器等灯管驱动电路的兼容性。
参照后文的说明和附图,详细公开了本实用新型的特定实施方式,指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解,本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一剖视图,显示本实用新型一实施例的LED直管灯具有透光部以及加强部;
图2是一剖视图,显示本实用新型另一实施例的LED直管灯具有一支撑结构;
图3是一立体图,显示图2具有一支撑结构的LED直管灯;
图4是一立体图,为灯头非为圆形的LED直管灯;
图5是一剖视图,显示本实用新型另一实施例的LED直管灯具有一垂直支撑肋;
图6是一剖视图,显示本实用新型又一实施例LED直管灯中的支撑结构;
图7是一剖视图,显示本实用新型一实施例的LED直管灯的内壁具有一空心凸耳;
图8是一剖视图,显示本实用新型一实施例LED直管灯的支撑结构具有容置空间;
图9是一剖视图,显示本实用新型一实施例LED直管灯的支撑结构;
图10是一立体图,显示图9的LED直管灯;
图11是一剖视图,显示本实用新型一实施例LED直管灯的支撑结构为一体成型;
图12是一剖视图,显示本实用新型又一实施例LED直管灯的灯板为一层具有导电效果的线路层;
图13是一立体图,显示图12的LED直管灯;
图14是一剖视图,显示本实用新型又一实施例线路层上方设有一电路保护层;
图15是一立体图,显示图14的LED直管灯;
图16是一剖视图,显示本实用新型又一实施例线路层下方设有一介电层;
图17是一立体图,显示图16的LED直管灯;
图18是一立体图,显示本实用新型一实施例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19是一平面图,显示本实用新型一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板的焊盘配置;
图20是一平面图,显示本实用新型另一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板具有3个呈一列并排的焊盘;
图21是一平面图,显示本实用新型再一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板具有3个呈两列并排的焊盘;
图22是一平面图,显示本实用新型又一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板具有4个呈一列并排焊盘的焊盘;
图23是一平面图,显示本实用新型仍一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板具有4个呈两列并排的焊盘;
图24是一平面图,显示本实用新型一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板的焊盘上具有孔洞;
图25是一平面剖视图,显示利用图24的灯板的可挠式电路软板的焊盘与电源的印刷电路板的焊接过程;
图26是一平面剖视图,显示利用图24的灯板的可挠式电路软板的焊盘与电源的印刷电路板的焊接过程,其中焊盘上的孔洞靠近可挠式电路软板的边缘;
图27是一平面图,显示本实用新型一实施例LED直管灯的灯板的可挠式电路软板的焊盘具有缺口;
图28是一平面剖视图,显示沿图27中A-A’线的局部放大剖面;
图29A为根据本实用新型第一较佳实施例的LED直管灯的电源组件的应用电路方块示意图;
图29B为根据本实用新型第一较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图29C为根据本实用新型第二较佳实施例的LED直管灯的电源组件的应用电路方块示意图;
图29D为根据本实用新型第二较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图30A为根据本实用新型第一较佳实施例的整流电路的电路示意图;
图30B为根据本实用新型第二较佳实施例的整流电路的电路示意图;
图30C为根据本实用新型第三较佳实施例的整流电路的电路示意图;
图30D为根据本实用新型第四较佳实施例的整流电路的电路示意图;
图31A为根据本实用新型第一较佳实施例的端点转换电路的电路示意图;
图31B为根据本实用新型第二较佳实施例的端点转换电路的电路示意图;
图31C为根据本实用新型第三较佳实施例的端点转换电路的电路示意图;
图31D为根据本实用新型第四较佳实施例的端点转换电路的电路示意图;
图32A为根据本实用新型第一较佳实施例的滤波电路的电路方块示意图;
图32B为根据本实用新型第一较佳实施例的滤波单元的电路示意图;
图32C为根据本实用新型第二较佳实施例的滤波单元的电路示意图;
图32D为根据本实用新型第三较佳实施例的滤波单元的电路示意图;
图32E为根据本实用新型第四较佳实施例的滤波单元的电路示意图;
图33A为根据本实用新型第一较佳实施例的LED模块的电路示意图;
图33B为根据本实用新型第二较佳实施例的LED模块的电路示意图;
图33C为根据本实用新型第一较佳实施例的LED模块的走线示意图;
图33D为根据本实用新型第二较佳实施例的LED模块的走线示意图;
图33E为根据本实用新型第三较佳实施例的LED模块的走线示意图;
图34A为根据本实用新型第三较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图34B为根据本实用新型第一较佳实施例的驱动电路的电路方块示意图;
图34C为根据本实用新型第一较佳实施例的驱动电路的电路示意图;
图34D为根据本实用新型第二较佳实施例的驱动电路的电路示意图;
图34E为根据本实用新型第三较佳实施例的驱动电路的电路示意图;
图34F为根据本实用新型第四较佳实施例的驱动电路的电路示意图;
图34G为根据本实用新型第二较佳实施例的驱动电路的电路方块示意图;
图34H为根据本实用新型一较佳实施例的电压Vin与电流Iout之区线关系示意图;
图35A为根据本实用新型第四较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图35B为根据本实用新型一较佳实施例的防闪烁电路的电路示意图;
图36A为根据本实用新型第五较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图36B为根据本实用新型一较佳实施例的保护电路的电路示意图;
图37A为根据本实用新型第六较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图37B为根据本实用新型第一较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37C为根据本实用新型第二较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37D为根据本实用新型第三较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37E为根据本实用新型第四较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37F为根据本实用新型第五较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37G为根据本实用新型第六较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37H为根据本实用新型第七较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图37I为根据本实用新型第八较佳实施例的模式切换电路的电路示意图;
图38A为根据本实用新型第七较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图38B为根据本实用新型第八较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图38C为根据本实用新型较佳实施例的镇流兼容电路的电路配置示意图;
图38D为根据本实用新型第九较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图38E为根据本实用新型第十较佳实施例的LED灯的电路方块示意图;
图38F为根据本实用新型第一较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图;
图38G为根据本实用新型第三较佳实施例的LED直管灯的电源组件的应用电路方块示意图;
图38H为根据本实用新型第二较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图;
图38I为根据本实用新型第三较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图;
图39A为根据本实用新型第十一较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图39B为根据本实用新型第十二较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图39C为根据本实用新型第十三较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图39D为根据本实用新型第四较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图;
图40A为根据本实用新型第十四较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图40B为根据本实用新型第一较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图;
图40C为根据本实用新型第二较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图;
图40D为根据本实用新型第三较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图;
图40E为根据本实用新型第四较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图;
图40F为根据本实用新型第五较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图;
图41A为根据本实用新型第十五较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图41B为根据本实用新型较佳实施例的过压保护电路的电路示意图;
图42A为根据本实用新型第十六较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图42B为根据本实用新型第十七较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图42C为根据本实用新型较佳实施例的镇流侦测电路的电路方块示意图;
图42D为根据本实用新型第一较佳实施例的镇流侦测电路的电路示意图;
图42E为根据本实用新型第二较佳实施例的镇流侦测电路的电路示意图;
图43A为根据本实用新型第十八较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图;
图43B为根据本实用新型较佳实施例的侦测模块的电路示意图;
图43C为根据本实用新型较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图43D为根据本实用新型较佳实施例的检测判定电路的电路示意图;
图43E为根据本实用新型较佳实施例的检测结果锁存电路的电路示意图;
图43F为根据本实用新型较佳实施例的开关电路的电路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实用新型提出了一种具支撑结构的LED直管灯,以解决背景技术中提到的问题以及上述问题。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。下列本实用新型各实施例的叙述仅是为了说明而为例示,并不表示为本实用新型的全部实施例或将本实用新型限制于特定实施例。
需要说明的是,在LED直管灯启动时,由于灯管驱动电路(可以理解为镇流器)的驱动系统启动之初,输出能力尚未完全提升至正常状态。然而,在启动之初LED灯的电源组件立即导通并接收灯管驱动电路所提供的交流驱动讯号。这会造成启动之初,灯管驱动电路立即有负载而无法顺利启动。举例来说,灯管驱动电路的内部组件自其转换的输出取电而维持启动后的操作,输出电压无法正常上升而导致启动失败,或灯管驱动电路的谐振电路的Q值因LED灯的负载的加入而改变而无法顺利启动等。
为解决上述问题,本申请一种实施方式提供一种LED直管灯,包括:本体,其具有用于输入外部驱动信号的第一接脚和第二接脚;第一整流电路,其与第一接脚和第二接脚耦接;所述第一整流电路用于对所述驱动信号进行整流,以产生整流后信号;滤波电路,其用于对所述整流后信号进行滤波,以产生滤波后信号;LED驱动模块,用以接收所述滤波后信号以发光;镇流兼容电路,其具有第一状态以及第二状态;所述镇流兼容电路处于第一状态时,所述外部驱动信号无法输入至所述LED驱动模块上以使所述LED驱动模块未发光;所述镇流兼容电路处于第二状态时,所述外部驱动信号被允许输入至所述LED驱动模块以使所述LED驱动模块发光;其中,所述镇流兼容电路能在所述外部驱动信号被初始施加于所述第一接脚和/或所述第二接脚时处于所述第一状态,并在预定时间后切换为所述第二状态。
可以看出,本实施方式的镇流兼容电路在启动之初,将呈现第一状态,使交流驱动讯号的能量无法输入至LED模块,并经设定的延迟时间(即预定时间)后才进入第二状态,使交流驱动讯号的能量开始输入至LED灯模块。藉此LED直管灯的操作模拟了荧光灯的启动特性-驱动电源启动后一段延迟时间后内部气体才放电而发光。因此,该实施例中的镇流兼容电路进一步改善了LED直管灯对电子镇流器等灯管驱动电路的兼容性。
其中,该实施方式中的第一状态可以为开路状态(也可以称为截止状态),此时,镇流兼容电路将外部驱动信号与LED驱动模块断开,即外部驱动信号无法通过处于第一状态下的镇流兼容电路而流到处于镇流兼容电路下游的LED驱动模块;相应的,第二状态可以为导通状态,此时,镇流兼容电路将外部驱动信号与LED驱动模块连通,即外部驱动信号可以通过处于第二状态下的镇流兼容电路而流到处于镇流兼容电路下游的LED驱动模块。
另外,该实施方式中的第一状态也可以为导通状态,此时,镇流兼容电路可以将LED驱动模块形成空载,即外部驱动信号仅可流经镇流兼容电路,而无法通过处于第一状态下的镇流兼容电路流到处于镇流兼容电路下游的LED驱动模块;相应的,第二状态可以为开路状态,此时,镇流兼容电路自身断开,外部驱动信号与LED驱动模块连通,外部驱动信号可以通过处于第二状态下的镇流兼容电路而流到处于镇流兼容电路下游的LED驱动模块。
需要说明的是,上述预定时间仅为镇流兼容电路由第一状态切换为第二状态的时间,即只要第一状态切换至第二状态的时间落入预定时间范围内便落入本申请的保护范围,当然,预定时间的实现可以通过设置电压阈值、电流阈值等阈值来实现,本申请对如何实现该第一状态切换至第二状态的预设时间的方式并不作任何限制。
在本实施方式中,本体为LED直管灯的结构部分,在一个实施例中,本体可以包括灯管、位于灯管内的LED光源组件。LED驱动模块与LED光源组件相似,LED驱动模块更偏重于LED光源组件的灯板(电路板)中的电路连接构造,LED光源组件更偏重于实体组件的连接。一般的,本体还可以包括位于灯管两端的灯头;灯头中设置有电源模组,上述第一整流电路、滤波电路、镇流兼容电路均可以为电源模组上的电路连接构造。
下面将通过不同的实施例详细展示本申请LED直管灯的灯管、灯头、灯板、第一整流电路、滤波电路、镇流兼容电路等的结构及连接构造,以详细阐述本申请的原理。
请参照图1,为本实用新型于一实施例中提供的一种LED直管灯,其包括:一灯管1、一设于灯管1内的LED光源组件,LED光源组件包括LED光源202和灯板2。图1为沿灯管1长度方向看灯管1的截面图。灯管1的材质可以包括塑料灯管、玻璃灯管或者其它材质灯管。所述塑料灯管可选用的材质包括透光性较佳的透光型塑料或是导热性较佳的导热型塑料,也可以在一灯管1同时采用透光型塑料和导热型塑料的组合。透光型塑料和导热型塑料的组合方式可以分别射出成型再使用扣合、黏合或是其它方式结合,也可以直接双材料射出成型两种塑料的组合。图1所示,灯管1具有透光部105和加强部107。灯管1直接使用双材料射出成型,灯管1为透光型塑料和导热型塑料的组合,透光部105由透光型塑料所制造,加强部107由导热型塑料或金属所制造,透光部105和加强部107之间为灯管分界面104。例如,所述透光部的材料可以为塑料(如透光型塑料);所述加强部的材料可以为铝或铝合金。
在本实施方式中,透光部105和加强部107的截面积比例约为1∶1,如图1的截面图所示,虚拟一个通过虚拟圆心106的水平面HH,所述灯管分界面104在水平面HH上。但在其它实施方式中,透光部105和加强部107的截面积大小比例不限于1∶1,也就是说,透光部105和加强部107的截面形状不限于都要是半圆弧形的组合,或者是说,透光部105和加强部107的包围体积不限于都要是半圆柱形,但透光部105和加强部107的截面形状组合为圆形,透光部105和加强部107包围体积的组合为圆柱形,即,所述加强部与所述透光部形成圆柱状灯管。在其它实施方式中,透光部105和加强部107的截面形状组合不为圆形,透光部105和加强部107包围体积的组合不为圆柱形。透光部105和加强部107的组合可以依实际上LED所需要的发光角度及散热所须要的面积及体积比例去搭配不同的透光型塑料和导热型塑料在灯管1的位置、尺寸、形状组合以及灯管分界面104的位置,例如,LED所需要的发光角度大于180度,透光部105的面积或体积大于加强部107的面积或体积,若结构强度的需求大于发光角度的需求,加强部107的面积或体积大于透光部105的面积或体积。
透光型塑料以透明材料为基材,透明材料可以采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或者几种的混合物。导热型塑料可以掺杂玻璃纤维增加硬度。当一灯管1同时采用透光型塑料和导热型塑料的组合时,透光型塑料的透光率较导热型塑料高,导热型塑料的导热系数较透光型塑料高且硬度及刚性较透光型塑料高,灯管1的表面还可以设置有一光扩散层(图未示),光扩散层可以涂覆在灯管1的内壁或外表面,或是以扩散膜片(也可以称为光扩散膜)的形态呈现,或是灯管1的内壁形成一粗糙表面,灯管1的外表面为光滑面,也就是说,灯管1内壁较灯管1外表面的粗糙度大。即,所述灯管的内壁或外表面可以设置有光扩散层或扩散膜;所述LED光源组件发出的光线经过所述光扩散层或扩散膜发出。光线经光扩散层或扩散膜扩散发出形成扩散,此时发出的光线比较柔和,提升用户的使用体验。
灯管1内壁的粗糙度Ra为0.1-40微米,较佳的,灯管1内壁的粗糙度Ra为1-20微米。表面粗糙度可以使用机械加工法或化学法形成的,机械加工法,例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等,化学法例如化学腐蚀法。不同的加工方法和工件材料的不同,被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别,可以依实际LED所需要的发光设计。当LED光源组件发出的光线通过光扩散层的散射作用,形成均匀柔和的光线。
在另一个实施方式中,也可以在灯管1的内壁镀上一层抗反射层或抗反射膜,所述抗反射层或抗反射膜的厚度为1/4波长的光学厚度,所述抗反射层的厚度可以依实际的光线波长而有所不同,使光线不再只被灯管1的内壁和空气界面反射,而是空气和抗反射层、抗反射层和灯管1的内壁二个界面反射,因此产生干涉现象,可使反射光减少。在其它的实施方式中,抗反射层不限定只有一层,例如,若镀上二层或是三层的抗反射膜,使反射率更低。以三层抗反射膜为例,厚度为1/4、1/2、1/4波长光学厚度作三层抗反射膜可以得到宽波带低反射率的抗反射膜。以上所述抗反射层的镀膜层厚度可以为1/2、1/4波长光学厚度,在本实用新型实施方式中,指的是抗反射层的厚度可以依不同波长的LED光源202做调整,只要能符合干涉现象减少反射的比例即可,例如抗反射膜的厚度为1/2、1/4波长光学厚度的正负20%。所述的依不同波长的LED光源202做调整,指的是以射出光线发光强度占所有波长发光强度比例大于60%的波段为主做调整,较佳的为大于80%的波段为主做调整。抗反射层可以选用折射率为灯管1材质折射率开根号正负20%的材质,例如灯管1材质折射率为2,抗反射层材质的折射率约为1.414正负20%。抗反射层的制造可以真空蒸镀方式制作。
如图2所示,为本实用新型另一实施方式中LED直管灯的截面图,灯管1的截面积不为正圆形,灯管1包括圆孤面的透光部105和加强部107所组合。为使灯管1具备良好的散热及结构强度,加强部107可以包括平面加强部107a和支撑结构170b,平面加强部107a和透光部105形成灯管1内的可容纳LED光源组件容置空间。平面加强部107a可以延伸支撑结构170b,即,所述平面加强部107a与所述支撑结构170b为一体成型结构。LED光源组件设置在平面加强部107a的表面上,该表面为一安装平面。如图2所示,所述平面加强部107a具有供所述LED光源组件设置的安装平面;所述支撑结构设置于所述平面加强部背对所述LED光源组件一侧。灯管1的透光部105和平面加强部107a具有一灯管分界面104。
在本实施方式中,虚拟一个通过圆心的水平面HH,LED光源所需要的发光角度大于180度,透光部105的面积或体积大于加强部107的面积或体积,灯管分界面104位于水平面HH以下,也就是说,透光部105的截面积大于虚拟圆半圆的截面积;在其它实施方式中,灯管分界面104可以位于水平面HH以上,也就是说,透光部105的截面积小于半圆的截面积,依实际上LED光源组件所需要的发光角度及散热所须要的面积比例去搭配不同的透光型塑料和导热型塑料的位置、尺寸、形状组合。LED光源组件设置在平面加强部107a的表面上,所述表面也可以涂覆反射材料,当LED光源组件发出的光线被灯管1内壁反射回来的光线可再透过所述反射材料发出。本实用新型所有实施方式中,LED光源组件所设置的表面都可以涂覆反射材料。
图2实施方式的LED直管灯,还包括分别设于灯管1两端的两个灯头3。图3为图2的LED直管灯在端部设置灯头3的立体图,加强部107包括平面加强部107a和支撑结构170b,支撑结构107b由平面加强部107a远离LED光源组件的另一表面往下延伸,支撑结构107b包括水平支撑肋和垂直支撑肋。所述水平支撑肋与所述安装平面平行,所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直。所述水平支撑肋与所述平面加强部可以分别位于所述垂直支撑肋的两端。支撑结构107b容置在灯头3内,支撑结构107b可以在灯头3内部空间内部做尺寸及位置的调整,也就是说,水平支撑肋和垂直支撑肋的长度、寛度和厚度可以依实际设计需求做改变。
图4所示为本实用新型另一实施方式,LED直管灯在端部设置灯头3的立体图,图4和图3的差异在于灯头3的形状,图2的灯头3为圆管形,支撑结构230容置在灯头3内,图3的灯头3则和灯管1的形状相符合,支撑结构230在灯头3外部。灯头3和灯管1的结合可以使用卡合、扣合、黏合或其它结合方式固定。图3和图4所示的LED直管灯在端部设置灯头3的立体图中,LED光源组件的LED光源202和灯板2和灯头3边缘切齐仅为一个示意图,在其它实施方式中,LED光源202和灯板2可以往离离灯头3的方向内缩,LED光源202和灯板2和灯头3可以有一定的距离,依实际上灯板2和灯头3的组装方式而有不同。所述灯头3材料可以为塑料、金属、部分塑料部分金属,而不同的材料与外壳通过热熔胶粘接,使热熔胶固化方式不同。灯管1和灯头3可以使用一种高导热的硅胶固定,所述高导热的硅胶导热系数≥0.7w/m.k。
图5所示,为本实用新型另一实施方式的LED直管灯,仅针对和图3及图4不同之处做描述,图5所示的支撑结构107b仅具有一垂直支撑肋,所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直。垂直支撑肋的尺寸和大小不超出灯头3的边缘(图未示灯头的截面),垂直支撑肋具有强化灯管1的作用。比较图3和图5,当垂直支撑肋下方连结水平支撑肋时,垂直支撑肋的高度会小于没有连结水平支撑肋时候的高度。垂直支撑肋和水平支撑肋的功能可以包括接收LED光源组件的热量以及具有加强灯管1结构强度的功能。垂直支撑肋和水平支撑肋的组合及其尺寸、形状、位置的设计可依不同的LED光源组件的散热量及发光角度做变换,垂直支撑肋和水平支撑肋的数量也可依不同的LED光源组件的散热量及发光角度做变换。图2、图3、图4和图5所示的灯管1直接使用双材料射出成型,为透光型塑料和导热型塑料的组合,平面加强部107a和支撑结构107b可选用相同的导热型塑料所构成。
如图6所示,为本实用新型另一实施方式,加强部107包括平面加强部107a和支撑结构170b,支撑结构107b由平面加强部107a远离LED光源组件的另一表面往下延伸,和图2、图3和图4不同处在于,支撑结构107b为垂直支撑肋和圆弧状支撑肋所组成,圆弧状支撑肋和透光部105的截面形状组合为圆形,透光部105和圆弧状支撑肋包围体积的组合为圆柱形,即,所述圆弧状支撑肋与所述透光部形成圆柱状灯管。LED光源组件设置在平面加强部107a上。平面加强部107a和支撑结构107b由导热型塑料所构成。垂直支撑肋长度和灯管1直径长度的比例可以介于1∶1.2至1∶30之间,较佳的比例为1∶3至1∶10之间,垂直支撑肋和平面加强部107a相对高度及位置的设计可依不同的LED光源组件的散热量及发光角度做变换。平面加强部107a表面可以涂覆反射材料。在其它的实施方式中,平面加强部107a表面也可以进行抛光以增加光的反射,料抛光后的反射率为80%至95%,较佳的反射率为85%至90%。抛光方法可以包括机械抛光、化学抛光或是流体抛光。机械抛光是靠切削、材料表面的凸部而得到平滑面的抛光方法,可以使用油石条、羊毛轮、砂纸等,粗糙度Ra介于0.008微米至1微米的表面粗糙度。化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解,从而得到平滑面。流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有:磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动,使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物(聚合物状物质)并掺上磨料制成,磨料可采用碳化硅粉末。
图7所示,为本实用新型另一实施方式所揭露的LED直管灯,灯管1的构成材料及组合如上面各实施方式所述,灯管1可以包括塑料灯管、玻璃灯管或者其它材质灯管。所述塑料灯管可选用的材质包括透光性较佳的透光型塑料或是导热性较佳的导热型塑料,也可以在一灯管1同时采用透光型塑料和导热型塑料的组合,组合方式已如上述实施方式所描述。本实施方式还包括在灯管1内另外设置支撑结构230,支撑结构230具有强化灯管1的作用,形状不限于要垂直或是水平。LED光源202设置在灯板2上,LED光源202通过导热胶带、螺丝或是其它方式与所述灯板2相贴合,LED光源组件的热量可以经由灯板2透过支撑结构230排出。灯管1的寛长比介于1∶30至1∶240,灯管1内设置支撑结构230可以具有支撑LED光源组件、调整LED光源组件位置、将LED光源组件的热量导出、以及增加灯管1的强度等任一功能。在本实施方式中,所述支撑结构230可以沿着灯管1内周向设置,并且紧贴在灯管1的内壁,也可以不紧贴在灯管1的内壁。所述支撑结构230可以采用散热性较好的金属材料制造,例如铝合金、铜合金基材等制造,支撑结构230和灯板2表面未设置LED光源组件的区域还可以选择性的设置有复数个凸起部,以增加支撑结构230散热面积。所述的凸起部可以起到散热鳍片的功能,凸起部相互间隔一定距离或不相同的距离设置,凸起部用来增加支撑结构230的表面积,以加快空气流通与散热效率。支撑结构230的材料除了可以由金属材料制造,也可以由其它导热性较佳的材料制造,例如导热型塑料。
在本申请一种实施方式中,所述本体可以包括灯管、LED光源组件及支撑结构;所述支撑结构在所述灯管内支撑所述LED光源组件。其中,支撑结构位于灯管内,其可以为灯管自身凸起或凹陷形成,也可以为在灯管内部额外增加的部件,下述几个实施例将详细描述此种方式。
本实施方式中,灯管1的两侧内壁上还可以设有一对具有容置空间的凸耳235,所述凸耳235沿灯管1长度方向延伸。凸耳235容置空间可以包括支撑条2351,支撑条2351可以达到强化灯管1的功效。在其它实施方式中,也可以仅有一个凸耳235。另外凸耳235可以沿灯管1长度方向间隔的延伸(支撑条2351与凸耳235同向延伸,凸耳235与灯管同向延伸),也就是说,支撑条2351沿灯管1长度方向不间隔的延伸,可以达到局部增加灯管1强度的功能。支撑条2351的材料可以由不同于支撑结构230的材料所制造,例如金属材料或是导热型塑料制造,金属材料可以例如碳钢、铸钢、镍铬钢、合金钢、球墨铸铁、灰铸铁、白口铸铁、轧制锰青铜、轧制磷青铜、冷拔黄铜、轧制锌、铝合金、铜合金等,支撑条2351的材料刚性大于灯管1和灯板2的刚性。
图7的实施方式具有支撑结构230,然而在其他实施方式中,可以不需要有支撑结构230,仅具有凸耳235,凸耳235内部可以包括支撑条2351,若灯板2的材料为金属材料,例如铝基板,铝的散热性较佳,支撑条2351的材料可以选用较铝刚性较佳的材料来达到支撑的功能,也就是说,在本实施方式的LED直管灯,可以包括有两种不同的金属,刚性较佳的金属和散热性较佳的金属其所占灯管1体积比例可以介于0.001∶1至100∶1之间,较佳为0.1∶1至10∶1之间。所述一对凸耳235可以和加强部107同时射出成型,其位置可以在沿一条虚拟通过圆心的水平面HH上,或是在水平线以下,其位置可以依LED所需要的发光角度及散热所须要的面积比例去调整其高度。如图7截面图所示,凸耳235的容置空间可以包括支撑条2351,支撑条2351的截面积占灯管1截面积的比例介于1∶20至1∶100之间,较佳的,支撑条2351的截面积占灯管1截面积的比例可以介于1∶50至1∶100之间。
如图7所述的各实施方式中,支撑结构230或是灯板2可以依附在灯管1的内壁上,所述灯管的材料可以为塑料(如透光型塑料);所述支撑结构230的材料可以为铝或铝合金。如图7所示,支撑结构230未完全紧贴在灯管1的内壁上,支撑结构230或是灯板2和灯管1的内壁形成至少一个容置空间。如图8所示,支撑结构230紧贴在灯管1的内壁上,支撑结构230内部形成至少一个容置空间。支撑结构230可以兼具有支架及吸收LED光源组件热量的功能,LED光源组件设置在所述支撑结构230上,支撑结构230可以针对不同的高度设计,不同高度的支撑结构230可以调整LED光源组件的高度,也就是说,LED光源组件的光线发射出来后,光线接触到灯管1的内壁的距离可以随设置位置不同而改变,光线接触到灯管1的内壁距离D(图7中双箭头所指的长度)介于0.25倍灯管的直径长度至0.9倍灯管的直径长度,较佳的,距离D介于0.33倍至0.75倍的灯管直径长度。
如图8所示,在本实施方式中,灯管1横向的两侧内壁上设有一对凸条236,所述凸条沿灯管1长度方向延伸,所述凸条236和灯管1的内壁之间形成导槽。支撑结构230可以由水平支撑肋231、垂直支撑肋233和圆弧状支撑肋235所构成,LED光源组件设置在水平支撑肋231的一表面,垂直支撑肋233在水平支撑肋231远离LED光源组件的另一表面,垂直支撑肋233一端连接于所述水平支撑肋231远离LED光源组件的另一表面,垂直支撑肋233的另一端与圆弧状支撑肋235连接,用以支撑水平支撑肋231。水平支撑肋231靠近灯管1的内的两侧分别和凸条236沿灯管1轴向方向滑动式的连接(即所述凸条236将所述支撑结构230限位并与所述支撑结构230可相对滑动,通过滑动可将支撑结构230由灯管1内抽出),通过水平支撑肋231、垂直支撑肋233和与圆弧状支撑肋235可以增加散热面积及散热的效果以及达到强化灯管1的功效。支撑结构230可以包括金属材料或是导热型塑料制造,金属材料可以例如铝合金、铜合金等。
本实用新型实施方式,支撑结构230的材料可以由金属材料或是导热型塑料制造,金属材料可以例如铝合金、铜合金等。在另一实施方式中,支撑结构230所形成的容置空间可以容置支撑条(图未示),支撑条可以由金属材料或是导热型塑料制造。在另一实施方式中,支撑结构230和支撑条的材料可以相同或不相同,若不相同,支撑结构230可以使用铝合金材料增加散热的效果,支撑条可以使用刚性大于铝合金的材料增加支撑性,支撑条的金属和支撑结构230的金属比例可以介于0.001∶1至100∶1之间,较佳为0.1∶1至10∶1之间。支撑结构230和灯管1的材料也可以相同不相同。
如图9和图10所示,为本实用新型另一实施方式所揭露的LED直管灯,图10所示为图9的立体图,LED光源组件设置在灯管1内部,不和灯管1的内壁紧贴,支撑结构230包括多个垂直支撑肋233,所述多个垂直支撑肋233的一端和灯板2连接固定,另一端和灯管1的内壁坚贴,LED光源组件不和灯管1的内壁紧贴,所发散出的热量不会直接影响塑料所制造的灯管1,而是由多个垂直支撑肋233所吸收。支撑结构230的材料可以由金属材料或是导热型塑料制造,金属材料可以例如铝合金、铜合金等。沿着灯管1长轴方向虚拟一垂直灯管1长轴的平面,可以同时有LED光源202、在灯板2上方的垂直支撑肋233和下方的垂直支撑肋233,也可以仅有LED光源202、仅有灯板2上方的垂直支撑肋233、仅有灯板2下方的垂直支撑肋233或是任一组合。LED光源202、灯板2上方的垂直支撑肋233和下方的垂直支撑肋233可以间隔依序排列或是不依序排列。如图9、图10所示,所述多个垂直支撑肋233分布于所述灯板的两侧;与所述LED光源组件位于所述灯板同一侧的多个垂直支撑肋(即上方的垂直支撑肋233)排布成多列;与所述LED光源组件位于所述灯板相背对一侧的垂直支撑肋233(下方的垂直支撑肋233)与所述灯管同向(不间断)延伸,即,下方的垂直支撑肋233为单块板。
如图10所示,在另一实施方式中,灯板2下方的垂直支撑肋233可以连续的沿灯管1长轴延伸,也就是说,灯板2下方的垂直支撑肋233为一直条,以达到增加散热面积以及增强结构的功能。在本实施方式中,灯板2的位置可以依LED所需要的发光角度、散热所须要的面积比例、灯板2上方的垂直支撑肋233以及灯板2下方的垂直支撑肋233等去调整其高度H,也就是说,调整LED光源202在灯管1内的位置。高度H介于0.9倍灯管的直径长度和0.25倍的直径长度之间,较佳的,高度H介于为0.33倍至0.75倍的直径长度。
如图11所示,为本实用新型另一实施方式,和图9的差别在于,图9所示的LED直管灯,灯板2上方的垂直支撑肋233和灯板2具有LED光源202的表面连接固定,灯板2下方的垂直支撑肋233和灯板2远离LED光源202的表面连接固定。图11所示的实施方式中,支撑结构230为一体成型,LED光源组件置放在支撑结构230的表面上。
本实用新型另一实施方式,灯板2也可以使用可挠性基板,请参照图12,作为灯板2的可挠式电路板包括一层具有导电效果的线路层2a,LED光源202设于线路层2a上,通过线路层2a与电源电气连通。图13为图12的立体图。另请参照图16和图17,本实施例中,可挠式电路板还可以包括一层介电层2b,与线路层2a迭置,介电层2b与线路层2a的面积不相等,线路层2a在与介电层2b相背的表面用于设置光源202。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,如图14和图15所示,线路层2a和介电层2b的外表面可以包覆一电路保护层2c,所述电路保护层2c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2c,如图14和图15所示,电路保护层2c上具有开孔,光源202可以和线路层2a做电气连结。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2c。需要注意的是,可挠式电路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。此外,可挠式电路板紧贴于灯管管壁为较佳的配置,且可挠式电路板的层数越少,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。
在其他实施例中,任何型式的电源5与灯板2之间的电性连接也可以用传统导线打线方式取代传统的公插及母插,即采用一根传统的金属导线,将金属导线的一端与电源电连接,另一端与灯板2电连接。进一步地,金属导线可包覆一绝缘套管以保护使用者免于触电。但导线打线连接的方式有可能在运输过程中会有断裂的问题,质量上稍差。
其他实施例中,电源5与灯板2之间的电性连接可以通过铆钉钉接、锡膏黏接、焊接或是以导线捆绑的方式来直接连接在一起。与前述灯板2的固定方式一致,可挠式电路软板的一侧表面可以通过粘接剂片粘接固定于灯管1的内周面,而可挠式电路软板的两端可以选择固定或者不固定在灯管1的内周面上。
如果可挠式电路软板的两端固定在灯管1的内周面上,则优先考虑在可挠式电路软板上设置母插,然后将电源5的公插插入母插实现电气连接。
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。可以直接将灯板2爬过强化部结构的过渡区后焊接于电源5的输出端上,免去导线的使用,提高产品质量的稳定性。此时灯板2不需要设置母插,电源5的输出端也不需要设置公插。
如图18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必须压在灯板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。如果如图24所示,将灯板2正面的光源焊盘b中间开出孔洞,再将其正面朝上迭加在电源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18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,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。在本实施例中,当灯板2及电源5连接时,焊盘b及a及灯板上的光源202所在表面朝同一方向,而灯板2上的焊盘b上形成有如图24所示的贯通孔e,使得焊盘b及焊盘a相互连通。当灯板2的自由部21朝向灯管1的内部收缩而变形时,电源5的印刷电路板及灯板2之间的焊接连接部对电源5有一个侧向的拉力。进一步地,相较于电源5之焊盘a及灯板2上的焊盘b系面对面的情况,这里的电源5的印刷电路板及灯板2之间的焊接连接部对电源5还有一个向下的拉力。此一向下拉力来自于贯通孔e内的焊料而于电源5及灯板2之间形成一个更为强化及牢固的电性连接。
如图19所示,灯板2的光源焊盘b为两个不连接的焊盘,分别和光源202正负极电连接,焊盘的大小约为3.5×2mm2,电源5的印刷电路板上也有与其相对应的焊盘,焊盘的上方为便于焊接机台自动焊接而有预留锡,锡的厚度可为0.1至0.7mm,较佳值为0.3至0.5mm较为恰当,以0.4mm为最佳。在两个焊盘之间可设置一绝缘孔洞c,避免两个焊盘在焊接的过程中因焊锡熔接在一起而造成电性短路,此外在绝缘孔洞c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光源焊盘b的正确位置。
灯板的光源焊盘b至少有一个,分别和光源202正负极电连接。在其他实施例中,为了能达到兼容性及后续使用上的扩充性,光源焊盘b的数量可以具有一个以上,例如2个、3个、4个或是4个以上。当焊盘只有1个时,灯板对应二端都会分别与电源电连接,以形成一回路,此时可利用电子组件取代的方式,例如:以电感取代电容当作稳流组件。如图20至23所示,当焊盘为3个时,第3个焊盘可以用作接地使用,当焊盘为4个时,第4个焊盘可以用来作讯号输入端。相应的,电源焊盘a亦和光源焊盘b数量相同。当焊盘为3个以上时,焊盘间的排列可以为一列并排或是排成两列,依实际使用时的容置面积大小配置在适当的位置,只要彼此不电连接造成短路即可。在其他实施例中,若是将部份电路制作在可挠式电路软板上,光源焊盘b可以单独一个,焊盘数量愈少,在工艺上愈节省流程;焊盘数量愈多,可挠式电路软板和电源输出端的电连接固定愈增强。
如图24所示,在其他实施例中,光源焊盘b的内部可以具有焊接穿孔e的结构,焊接穿孔e的直径可为1至2mm,较佳为1.2至1.8mm,最佳为1.5mm,太小则焊接用的锡不易穿越。当电源5的电源焊盘a与灯板2的光源焊盘b焊接在一起时,焊接用的锡可以穿过所述的焊接穿孔e,然后堆积在焊接穿孔e上方冷却凝结,形成具有大于焊接穿孔e直径的焊球结构g,这个焊球结构g会起到像是钉子的功能,除了透过电源焊盘a和光源焊盘b之间的锡固定外,更可以因为焊球结构g的作用而增强电性连接的稳固定。
如图25至图26所示,在其他实施例中,当光源焊盘b的焊接穿孔e距离灯板2的边缘≤1mm时,焊接用的锡会穿过所述的孔洞e而堆积在孔洞上方边缘,过多的锡也会从灯板2的边缘往下方回流,然后与电源焊盘a上的锡凝结在一起,其结构就像是一个铆钉将灯板2牢牢的钉在电源5的电路板上,具有可靠的电性连接功能。如图27及图28所示,在其他实施例中,焊接缺口f取代了焊接穿孔e,焊盘的焊接穿孔是在边缘,焊接用的锡透过所述的焊接缺口f把电源焊盘a和光源焊盘b电连接固定,锡更容易爬上光源焊盘b而堆积在焊接缺口f周围,当冷却凝结后会有更多的锡形成具有大于焊接缺口f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。本实施例中,因为焊接缺口的设计,焊接用的锡起到像是C形钉子的功能。
焊盘的焊接穿孔不论是先形成好,或是在焊接的过程中直接用焊接压头或称热压头打穿,都可以达到本实施例所述的结构。所述的焊接压头其与焊锡接触的表面可以为平面,凹面,凸面或这些组合;而所述的焊接压头用于限制所欲焊接对象例如灯板2的表面可以为长条状或是网格状,所述的与焊锡接触的表面不完全将穿孔覆盖,确保焊锡能从穿孔穿出,当焊锡穿出焊接穿孔堆积在焊接穿孔周围时,凹部能提供焊球的容置位置。在其他实施例中,作为灯板2的可挠式电路软板具有一定位孔,在焊接时可以透过定位孔将电源焊盘a和光源焊盘b的焊盘精准的定位。
底下将再就本实用新型中与灯板2电性连接的电源5及其相关的电源组件特征及应用加以描述。值得注意的是,下列所描述的电路或组件可以依实际需求部分或全部设置在灯管内的加强部(支撑结构)上,藉此增加散热面积及效率、简化灯头内的电路设计以及提供更容易控制的灯管长度制造;或者是部分保留在灯头内(例如:电阻、电容,体积较小、功率较小、热产生较少或耐热能力较高的电路组件)而部分设置在灯管内的支撑结构上(例如:芯片、电感、晶体管,体积较大、功率较大、热产生较多或耐热能力较差的电路组件),藉此增加散热面积及效率并简化灯头内的电路设计,本实用新型在此并不加以限定。
在某些实施例中,设置在灯管内支撑结构上的电路组件可以藉由贴片组件而实现,这些电路组件可以是部分设置在灯板上,也可以是再与灯头内(设置在另一软板或硬板电路板上)保留的电路组件电性连接,例如:公母插或电线(有绝缘外层)方式,以达到绝缘效果;或者电源的电路组件可以全部设置在灯板上,减少灯板与其他电路板连接所预留的长度以及误差容许长度以及两板电性连接的工艺,使灯管、灯板的长度控制更为精确。电路组件与LED灯珠可以在支撑结构的同侧或不同侧尚设置;较佳为同侧以减少支撑结构的通孔等的工艺。本实用新型在此并不加以限定。
请参见图29A,为根据本实用新型第一较佳实施例的LED直管灯的电源组件的应用电路方块示意图。交流电源508系用以提供交流电源讯号。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的交流电源讯号,并转换成交流驱动讯号以做为外部驱动讯号。灯管驱动电路505可以为电子镇流器,用以将市电的讯号转换而成高频、高压的交流驱动讯号。常见电子镇流器的种类,例如:瞬时启动型(Instant Start)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,本实用新型的LED直管灯均适用。交流驱动讯号的电压大于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接收外部驱动讯号,在本实施例中,外部驱动讯号为灯管驱动电路505的交流驱动讯号,而被驱动发光。在本实施例中,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,用以接收外部驱动讯号。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以接收交流驱动讯号。
接着,请参见图29B,为根据本实用新型第一较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。LED灯的电源组件主要包含第一整流电路510、滤波电路520以及LED驱动模块530。第一整流电路510耦接第一接脚501、第二接脚502,以接收外部驱动讯号,并对外部驱动讯号进行整流,然后由第一整流输出端511、第二整流输出端512输出整流后讯号。在此的外部驱动讯号可以是图29A中的交流驱动讯号或交流电源讯号,甚至也可以为直流讯号而不影响LED灯的操作。滤波电路520与所述第一整流电路耦接,用以对整流后讯号进行滤波;即滤波电路520耦接第一整流输出端511、第二整流输出端512以接收整流后讯号,并对整流后讯号进行滤波,然后由第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522输出滤波后讯号。LED驱动模块530与滤波电路520耦接,以接收滤波后讯号并发光;即LED驱动模块530耦接第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522以接收滤波后讯号,然后驱动LED驱动模块530内的LED组件(未绘出)发光。此部分请详见之后实施例的说明。
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驱动模块530各电路间讯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。
再者,图29B所示的LED灯的电源组件以及以下LED灯的电源组件的各实施例,除适用于图29A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。
请参见图29C,为根据本实用新型第二较佳实施例的LED直管灯的电源组件的应用电路方块示意图。交流电源508系用以提供交流电源讯号。灯管驱动电路505接收交流电源508的交流电源讯号,并转换成交流驱动讯号。LED直管灯500接收灯管驱动电路505的交流驱动讯号,而被驱动发光。在本实施例中,LED直管灯500为双端(各双接脚)电源,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讯号,以驱动LED直管灯500内的LED组件(未绘出)发光。交流电源508可以为市电,而灯管驱动电路505可以是安定器或电子镇流器。
请参见图29D,为根据本实用新型第二较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。LED灯的电源组件主要包含第一整流电路510、滤波电路520、LED驱动模块530以及第二整流电路540。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所传递的外部驱动讯号;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所传递的外部驱动讯号。也就是说,LED灯的电源组件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输出整流后讯号。滤波电路520耦接第一整流输出端511、第二整流输出端512以接收整流后讯号,并对整流后讯号进行滤波,然后由第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522输出滤波后讯号。LED驱动模块530耦接第一滤波后输出端521、第二滤波后输出端522以接收滤波后讯号,然后驱动LED驱动模块530内的LED组件(未绘出)发光。
本实施例的LED灯的电源组件可以应用至图29C的双端电源架构。值得注意的是,由于本实施例的LED灯的电源组件同时具有第一整流电路510及第二整流电路540,也可以应用至图29A的双端各单接脚电源架构,来接收外部驱动讯号(包含前述实施例中的交流电源讯号、交流驱动讯号等)。当然,除本实施例外,其余各实施例的的LED灯的电源组件也可以应用至直流讯号的驱动架构。
请参见图30A,为根据本实用新型第一较佳实施例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,用以对所接收的讯号进行全波整流。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接收的讯号为交流讯号时,整流电路610的操作描述如下。当交流讯号处于正半波时,交流讯号依序经第一接脚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。当交流讯号处于负半波时,交流讯号依序经第二接脚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,不论交流讯号处于正半波或负半波,整流电路610的整流后讯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输出的整流后讯号为全波整流讯号。
当第一接脚501、第二接脚502耦接直流电源而接收直流讯号时,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,直流讯号依序经第一接脚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,交流讯号依序经第二接脚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,不论直流讯号如何透过第一接脚501、第二接脚502输入,整流电路610的整流后讯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不论所接收的讯号为交流讯号或直流讯号,均可正确输出整流后讯号。
请参见图30B,为根据本实用新型第二较佳实施例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,用以对所接收的讯号进行半波整流。第一整流二极管711的正端耦接第二接脚502,负端耦接第一整流输出端511。第二整流二极管712的正端耦接第一整流输出端511,负端耦接第一接脚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。
当交流讯号处于正半波时,交流讯号在第一接脚501输入的讯号电平高于在第二接脚502输入的讯号电平。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停止输出整流后讯号。当交流讯号处于负半波时,交流讯号在第一接脚501输入的讯号电平低于在第二接脚502输入的讯号电平。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,交流讯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输出的整流后讯号为半波整流讯号。
请参见图30C,为根据本实用新型第三较佳实施例的整流电路的电路示意图。整流电路810包含整流单元815和端点转换电路541,以进行半波整流。在本实施例中,整流单元815为半波整流电路,包含第一整流二极管811及第二整流二极管812,用以进行半波整流。第一整流二极管811的正端耦接第二整流输出端512,负端耦接半波连接点819。第二整流二极管812的正端耦接半波连接点819,负端耦接第一整流输出端511。端点转换电路541耦接半波连接点819,以及第一接脚501及第二接脚502,用以将第一接脚501及第二接脚502所接收的讯号传递至半波连接点819。藉由端点转换电路541的端点转换功能,整流电路810可以提供两个输入端(耦接第一接脚501及第二接脚502的端点)及两个输出端(第一整流输出端511及第二整流输出端512)。
接着说明在某些实施例中整流电路810的操作如下。
当交流讯号处于正半波时,交流讯号依序经第一接脚501(或者第二接脚502)、端点转换电路541、半波连接点819、第二整流二极管812和第一整流输出端511后流入,并由LED灯的另一电路流出。当交流讯号处于负半波时,交流讯号并由LED灯的另一电路流入,然后经第二整流输出端512、第一整流二极管811、半波连接点819、端点转换电路541和第一接脚501(或者第二接脚502)后流出。
值得注意的是,端点转换电路541可以包含电阻、电容、电感或其组合,来同时具有限流/限压、保护、电流/电压调节等功能中的至少一个。这些功能的说明请参见于后说明。
实际应用上,整流单元815和端点转换电路541可以调换而不影响半波整流功能。请参见图30D,为根据本实用新型第四较佳实施例的整流电路的电路示意图。第一整流二极管811的正端耦接第二接脚502,第二整流二极管812的负端耦接第一接脚501,而第一整流二极管811的负端及第二整流二极管812的正端同时耦接半波连接点819。端点转换电路541耦接半波连接点819,以及第一整流输出端511及第二整流输出端512。当交流讯号处于正半波时,交流讯号并由LED灯的另一电路流入,然后经第二整流输出端512(或者第一整流输出端511)、端点转换电路541半波连接点819、第二整流二极管812、和第一接脚501后流出。当交流讯号处于负半波时,交流讯号依序经第二接脚502、第一整流二极管811、半波连接点819、端点转换电路541和第一整流输出端511(或第二整流输出端512)后流入,并由LED灯的另一电路流出。
值得说明的是,图30C和图30D所示的实施例中的和端点转换电路541可以被省略,故以虚线来表示。图30C省略端点转换电路541后,第一接脚501及第二接脚502耦接至半波连接点819。图30D省略端点转换电路541后,第一整流输出端511及第二整流输出端512 耦接至半波连接点819。
图30A到图30D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29B所示的第二整流电路540。
接着搭配图29B来说明第一整流电路510及第二整流电路540的选用及组合。
图29B所示实施例的第一整流电路510及第二整流电路540则可以使用图30A至图30D中的任一整流电路,而图30C和图30D所示的整流电路也可以省略端点转换电路541而不影响LED直管灯操作所需的整流功能。当第一整流电路510及第二整流电路540选用图30B至图30D的半波整流的整流电路时,随着交流讯号处于正半波或负半波,第一整流电路510及第二整流电路540其中之一负责流入,另一负责流出。再者,第一整流电路510及第二整流电路540若同时选用图30C或图30D,或者图30C和图30D各一,则其中之一的端点转换电路541即可具有限流/限压、保护、电流/电压调节的功能,另一端点转换电路541可以省略。
请参见图31A,为根据本实用新型第一较佳实施例的端点转换电路的电路示意图。端点转换电路641包含电容642,电容642的一端同时耦接第一接脚501及第二接脚502,另一端耦接半波连接点819。电容642对交流讯号具有等效阻抗值。交流讯号的频率越低,电容642的等效阻抗值越大;交流讯号的频率越高,电容642的等效阻抗值越小。因此,本实施例的端点转换电路641中的电容642具有高通滤波作用。再者,端点转换电路641与LED灯中的LED组件为串联,并具有等效阻抗下,对LED组件具有限流、限压的作用,可以避免LED组件的电流及跨压过高而损害LED组件。另外,藉由配合交流讯号的频率选择电容642的容值,更可对LED组件具有电流、电压调节的作用。
值得注意的是,端点转换电路641可以额外包含电容645或/及电容646。电容645一端耦接半波连接点819,另一端耦接第三接脚503。电容646一端耦接半波连接点819,另一端耦接第四接脚504。即,电容645及646以半波连接点819做为共同连接端,做为电流调整电容的电容642耦接共同连接端以及第一接脚501及第二接脚502。这样的电路架构下,第一接脚501及第二接脚502其中之一与第三接脚503之间有串联的电容642及645,或者第一接脚501及第二接脚502其中之一与第四接脚504之间有串联的电容642及646。藉由串联的电容的等效阻抗值,交流讯号被分压,电容645及646上的分压较佳为100-500V,更佳为300-400V。请同时参见图29B,根据串联的电容的等效阻抗值的比例,可以控制第一整流电路510中的电容642的跨压以及滤波电路520及LED驱动模块530上的跨压,使流经LED驱动模块530的LED模块的电流限制于一额定电流值之内,且同时避免过高电压毁损滤波电路520及LED驱动模块530而达到保护滤波电路520及LED驱动模块530的作用。
请参见图31B,为根据本实用新型第二较佳实施例的端点转换电路的电路示意图。端点转换电路741包含电容743及744。电容743的一端耦接第一接脚501,另一端耦接半波连接点819。电容744的一端耦接第二接脚502,另一端耦接半波连接点819。相较于图31A所示的端点转换电路641,端点转换电路741主要系将电容642改为两个电容743及744。电容743及744的电容值可以相同,也可以视第一接脚501及第二接脚502所接收的讯号大小而为不同。
同样地,端点转换电路741可以额外包含电容745或/及电容746,分别耦接至第三接脚503及第四接脚504。如此,第一接脚501及第二接脚502中任一与第三接脚503及第四接脚504中任一均有串联的电容而达到分压作用以及保护的功能。
请参见图31C,为根据本实用新型第三较佳实施例的端点转换电路的电路示意图。端点转换电路841包含电容842、843及844。电容842及843串联于第一接脚501及半波连接点819之间。电容842及844串联于第二接脚502及半波连接点819之间。在这样的电路架构下,电容842、843及844之间任一短路,第一接脚501及半波连接点819接脚之间以及第二接脚502及半波连接点819之间均仍存在电容而仍有限流的作用。因此,对于使用者误触LED灯而发生触电时,可以避免过高电流流经人体而造成使用者触电伤害。电容843、844的容值较佳为电容842的容值的一半。
同样地,端点转换电路841可以额外包含电容845或/及电容846,分别耦接至第三接脚503及第四接脚504。如此,第一接脚501及第二接脚502中任一与第三接脚503及第四接脚504中任一均有串联的电容而达到分压作用以及保护的功能。
上述实施例的电容645及646、电容745及746及电容845及846上的分压较佳为低于500V,例如:100-500V的范围,更佳为低于400V,例如:300-400V的范围。
请参见图31D,为根据本实用新型第四较佳实施例的端点转换电路的电路示意图。端点转换电路941包含保险丝947、948。保险丝947一端耦接第一接脚501,另一端耦接半波连接点819。保险丝948一端耦接第二接脚502,另一端耦接半波连接点819。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。
当然,上述端点转换电路的实施例中的第一接脚501及第二接脚502改为第三接脚503及第四接脚504(以及第三接脚503及第四接脚504改为第一接脚501及第二接脚502),即可转用至第二整流电路540。
上述端点转换电路实施例中的电容的电容值较佳为落在100pF~100nF之间。另外,电容可以并联或串联的二个或以上的电容来等效取代。例如:电容642、842可以用两个电容串联来代替。2个电容其中之一的容值可自1.0nF~2.5nF的范围内选取,较佳的选取1.5nF;另一个选自1.5nF~3.0nF的范围,较佳的选取2.2nF。
请参见图32A,为根据本实用新型第一较佳实施例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讯号,并滤除整流后讯号中的纹波后输出滤波后讯号。因此,滤波后讯号的波形较整流后讯号的波形更平滑。滤波电路520也可更包含滤波单元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,以滤除外部驱动讯号的特定频率。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也可更包含滤波单元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(未绘出)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32B,为根据本实用新型第一较佳实施例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输出的整流后讯号进行低通滤波,以滤除整流后讯号中的高频成分而形成滤波后讯号,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32C,为根据本实用新型第二较佳实施例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32B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32B所示的滤波单元623,具有更佳的高频滤除能力,所输出的滤波后讯号的波形更为平滑。
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32D,为根据本实用新型第三较佳实施例的滤波单元的电路示意图。滤波单元824包含并联的电容825及电感828。电容825的一端耦接第一接脚501,另一端耦接第一整流输出端511,以对由第一接脚501输入的外部驱动讯号进行高通滤波,以滤除外部驱动讯号中的低频成分。电感828的一端耦接第一接脚501,另一端耦接第一整流输出端511,以对由第一接脚501输入的外部驱动讯号进行低通滤波,以滤除外部驱动讯号中的高频成分。因此,电容825及电感828的结合可对外部驱动讯号中特定频率呈现高阻抗。也就是,并联的电容和电感对外部驱动讯号的等效阻抗于特定频率上呈现最大值。
经由适当地选取电容825的容值以及电感828的感值,可使阻抗对应频滤的中心频率(阻抗最大值)位于特定频率上,中心频率为,其中L为电感828的感值,C为电容825的容值。例如:较佳的中心频率在20-30kHz范围内,更佳为25kHz,因此具有滤波单元824的LED灯可符合UL认证的安规要求。
值得注意的是,滤波单元824可包含电阻829。电阻829耦接于第一接脚501及第一整流输出端511之间。因此,电阻829与并联的电容825、电感828串联。举例来说,电阻829耦接于第一接脚501及并联的电容825和电感828之间,或者电阻829耦接于第一整流输出端511及并联的电容825和电感828之间。在本实施例,电阻829耦接于第一接脚501及并联的电容825和电感828之间。电阻829用以调整电容825及电感828所构成的LC电路的Q值,以更适应于不同Q值要求的应用环境。由于电阻829为非必要组件,故在本实施例中以虚线表示。
电容825的容值较佳为在10nF~2uF的范围内。电感828的感值较佳为小于2mH,更佳为小于1mH,可以使用空心电感或工字电感。电阻829较佳为大于50欧姆,更佳为大于500欧姆。
除了上述的实施例所示的滤波电路外,传统的低通或带通滤波器均可以作为本实用新型的滤波单元而使用于滤波电路内。
请参见图32E,为根据本实用新型第四较佳实施例的滤波单元的电路示意图。在本实施例中,滤波单元925设置于图30A所示的整流电路610之内,以降低整流电路610及/或其他电路所造成电磁干扰(EMI)。在本实施例中,滤波单元925包含EMI电容,耦接于第一接脚501与整流二极管614的正端之间并同时也耦接于第二接脚502与第三整流二极管613的正端之间,以降低第一接脚501及第二接脚502所接收交流驱动讯号的正半波传递时伴随的电磁干扰。滤波单元925的EMI电容也耦接于第二整流二极管612的负端与第一接脚501之间并同时也耦接第一整流二极管611的负端与第二接脚502之间,以降低第一接脚501及第二接脚502所接收交流驱动讯号的负半波传递时伴随的电磁干扰。也就是,整流电路610为全桥整流电路并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,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中两个整流二极管-第一整流二极管611及第三整流二极管613,其中第三整流二极管613的正端及第一整流二极管611的负端连接形成一第一滤波连接点,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中另两个整流二极管-第二整流二极管612及第四整流二极管614,其中第四整流二极管614的正端及第二整流二极管612的负端连接形成一第二滤波连接点,滤波单元925的EMI电容耦接于第一滤波连接点及第二滤波连接点之间。
另外,请参见图30C与图31A、图31B及图31C,相似的,图31A、图31B及图31C其中之一的电路中的任一电容均耦接于与图30C的电路中的任一二极管及第一接脚501及第二接脚502(或者第三接脚503及第四接脚504)之间,因此图31A、图31B及图31C中的任一或全部电容可以做为滤波单元的EMI电容使用,而达到降低电路的电磁干扰之功能。也就是,图29B中的第一整流电路510可以是半波整流电路并包含两个整流二极,两个整流二极管其中之一的正端连接另一的负端形成半波连接点,图31A、图31B及图31C中的任一或全部电容耦接于两个整流二极管的半波连接点及所述两个接脚至少其中之一;或者及图29B中的第二整流电路540可以是半波整流电路并包含两个整流二极,两个整流二极管其中之一的正端连接另一的负端形成半波连接点,图31A、图31B及图31C中的任一或全部电容耦接于两个整流二极管的半波连接点及所述第三接脚及所述第四接脚至少其中之一。
再者,滤波单元925耦接第一接脚501与第二接脚502,等同使第一接脚501与第二接脚502之间为短路。请同时参见图31A到图31C,配合滤波单元925使使第一接脚501与第二接脚502之间为短路的作用,各实施例中的电容645及646、电容745及746、电容845及846均可以省略其中之一。不论外部交流讯号由第一接脚501或第二接脚502输出,电容645及646、电容745及746、电容845及846均可以省略其中之一后仍可达到分压的作用。
值得注意的是,图32E所示实施例中的EMI电容可以做为图32D所示实施例中的滤波单元824的电容而与滤波单元824的电感搭配,而同时达到对特定频率呈现高阻抗及降低电磁干扰的功能。也就是,当整流电路为全桥整流电路时,滤波单元824的电容825耦接于全桥整流电路的第一滤波连接点及第二滤波连接点之间,当整流电路为半波整流电路时,滤波单元824的电容825耦接于半波整流电路的半波连接点及所述两个接脚至少其中之一。
请参见图33A,为根据本实用新型第一较佳实施例的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可产生电流侦测讯号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33B,为根据本实用新型第二较佳实施例的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33A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34A至图34G的实施例,上述实施例的LED驱动模块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可产生电流侦测讯号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33C,为根据本实用新型第一较佳实施例的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33B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接收驱动讯号,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,以接收滤波后讯号。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33B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灯的电源组件的其他电路,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33D,为根据本实用新型第二较佳实施例的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33A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接收驱动讯号,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,以接收滤波后讯号。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灯的电源组件的其他电路,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33C及33D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33C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33D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33E,为根据本实用新型第三较佳实施例的LED模块的走线示意图。本实施例系将图33C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改至第二层金属层。说明如下。
可挠式电路板可具有双层线路层,包括一第一线路层,介电层及第二线路层。第一线路层及第二线路层间以介电层进行电性隔离。可挠式电路板的第一线路层可以蚀刻方式形成图33E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,第二线路层可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金属层的层连接点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33D所示的LED模块的走线也可以将正极引线934a及负极引线935a改至第二层金属层,而形成双层金属层的走线结构。
值得注意的是,具有双层导电层的可挠式电路板的第二线路层的厚度较佳为相较于第一线路层的厚度厚,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金属层的可挠式电路板,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。
作为上述方案的变形,本实用新型还提供一种LED直管灯,该LED直管灯的电源组件的至少部分电子组件设置在灯板上:即利用PEC(印刷电子电路,PEC:PrintedElectronic Circuits),技术将至少部分电子组件印刷或嵌入在灯板上。
本实用新型的一个实施例中,将电源组件的电子组件全部设置在灯板上。其制作过程如下:基板准备(可挠性印刷电路板准备)→喷印金属纳米油墨→喷印无源组件/有源器件(电源组件)→烘干/烧结→喷印层间连接凸块→喷涂绝缘油墨→喷印金属纳米油墨→喷印无源组件及有源器件(依次类推形成所包含的多层板)→喷涂表面焊接盘→喷涂阻焊剂焊接LED组件。
上述的本实施例中,若将电源组件的电子组件全部设置在灯板上时,只需在灯板的两端通过焊接导线连接LED直管灯的接脚,实现接脚与灯板的电气连接。这样就不用再为电源组件设置基板,进而可进一步的优化灯头的设计。较佳的,电源组件设置在灯板的两端,这样尽量减少其工作产生的热对LED组件的影响。本实施例因减少焊接,提高电源组件的整体信赖性。
若将部分电子组件印刷在灯板上(如电阻,电容)时,而将大的器件如:电感,电解电容等电子组件设置在灯头内。灯板的制作过程同上。这样通过将部分电子组件,设置在灯板上,合理的布局电源组件,来优化灯头的设计。
作为上述的方案变形,也可通过嵌入的方式来实现将电源组件的电子组件设置在灯板上。即:以嵌入的方式在可挠性灯板上嵌入电子组件。较佳的,可采用含电阻型/电容型的覆铜箔板(CCL)或丝网印刷相关的油墨等方法实现;或采用喷墨打印技术实现嵌入无源组件的方法,即以喷墨打印机直接把作为无源组件的导电油墨及相关功能油墨喷印到灯板内设定的位置上。作为上述方案的变形,无源组件也可以喷墨打印机直接把作为无源组件的导电油墨及相关功能油墨喷印到灯板上)。然后,经过UV光处理或烘干/烧结处理,形成埋嵌无源组件的灯板。嵌入在灯板上电子组件包括电阻、电容和电感;在其它的实施例中,有源组件也适用。通过这样的设计来合理的布局电源组件进而达到优化灯头的设计(由于部分采用嵌入式电阻和电容,本实施例节约了宝贵的印刷电路板表面空间,缩小了印刷电路板的尺寸并减少了其重量和厚度。同时由于消除了这些电阻和电容的焊接点(焊接点是印刷电路板上最容易引入故障的部分),电源组件的可靠性也得到了提高。同时将减短印刷电路板上导线的长度并且允许更紧凑的器件布局,因而提高电气性能)。
以下说明嵌入式电容、电阻的制造方法。
通常使用嵌入式电容的方法,采用一种叫做分布式电容或平面电容的概念。在铜层的基础上压上非常薄的绝缘层。一般以电源层/地层的形式成对出现。非常薄的绝缘层使电源层与地层之间的距离非常小。这样的电容量也可以通过传统的金属化孔实现。基本上来说,这样的方法在电路板上建立了一个大的平行的板极电容。
一些高电容量的产品,有些是分布式电容型的,另外一些是分立嵌入式的。通过在绝缘层中填充钛酸钡(一种具有高介电常数的材料)来获得更高的电容量。
通常制造嵌入式电阻的方法是使用电阻粘剂。它是掺杂有传导性碳或石墨的树脂,以此为填充剂,丝网印刷至指定处,然后经过处理后层压入电路板内部。电阻由金属化孔或微过孔连接至电路板上的其他电子组件。另一种方法为0hmega-Ply法:它是双金属层结构——铜层与一个薄的镍合金层构成了电阻器元素,它们形成层状的相对于底层的电阻器。然后通过对铜层和镍合金层的蚀刻,形成具有铜端子的各种镍电阻。这些电阻器被层压至电路板的内层中。
在本实用新型的一个实施例中,将导线直接印刷在玻璃管的内壁(设置成线状),LED组件直接贴该内壁,以经过这些导线彼此电性连接。较佳的,采用LED组件的芯片形式直接贴在该内壁的导线上(在导线的两端设置连接点,通过连接点LED组件与电源组件连接),贴附后,在该芯片上点滴荧光粉(使LED直管灯工作时产生白光,也可是其它颜色的光)。
本实用新型的LED组件的发光效率为80lm/W以上,较佳为120lm/W以上,更佳为160lm/W以上。LED组件可以是单色LED芯片的光经荧光粉而混成白色光,其光谱的主要波长为430-460nm以及550-560nm,或者430-460nm、540-560nm以及620-640nm。
请参见图34A,为根据本实用新型第三较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图29B所示,本实施例的LED灯的电源组件包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520、LED驱动模块530,且LED驱动模块530更包含驱动电路1530及LED模块630。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,以接收滤波后讯号,并进行电力转换以将滤波后讯号转换成驱动讯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,以接收驱动讯号而发光,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33A至图33D的说明。
请参见图34B,为根据本实用新型第一较佳实施例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,接收滤波后讯号,并根据控制器1531的控制,转换成驱动讯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所输出的驱动讯号为稳定电流,而使LED模块稳定发光。
请参见图34C,为根据本实用新型第一较佳实施例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,以将接收的滤波后讯号转换成驱动讯号,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根据电流侦测讯号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)来调节驱动讯号的大小。电流侦测讯号S535系代表流经切换开关1635的电流大小。电流侦测讯号S535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。根据电流侦测讯号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,滤波后讯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。
请参见图34D,为根据本实用新型第二较佳实施例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所接收的滤波后讯号转换成驱动讯号,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,根据电流侦测讯号S531或/及电流侦测讯号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。
请参见图34E,为根据本实用新型第三较佳实施例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,以将接收的滤波后讯号转换成驱动讯号,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的控制讯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根据电流侦测讯号S531或/及电流侦测讯号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,并流经切换开关1835、电感1832、第一驱动输出端1521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。
请参见图34F,为根据本实用新型第四较佳实施例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,以将接收的滤波后讯号转换成驱动讯号,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的控制讯号而为导通或截止。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根据电流侦测讯号S531或/及电流侦测讯号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。
请参见图34G,为根据本实用新型第二较佳实施例的驱动电路的电路方块示意图。驱动电路包含控制器2631及转换电路2632,以可调电流源的模式进行电力转换,以驱动LED模块发光。转换电路2632包含开关电路2635以及储能电路2638。转换电路2632耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,接收滤波后讯号,并根据控制器2631的控制,转换成驱动讯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。控制器2631接收电流侦测讯号S535或/及S539,控制转换电路2632输出的驱动讯号稳定于设定电流值上。其中,电流侦测讯号S535代表开关电路2635的电流大小;电流侦测讯号S539代表储能电路2638的电流大小,例如:储能电路2638中的电感电流,第一驱动输出端1521所输出的电流等。电流侦测讯号S535及S539的任一均可以代表驱动电路由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522提供给LED模块的电流Iout的大小。控制器2631更耦接第一滤波输出端521,以根据第一滤波输出端521的电压Vin决定设定电流值的大小。因此,驱动电路的电流Iout,即设定电流值,会根据滤波电路所输出的滤波后讯号的电压Vin的大小调整。
值得注意的是,上述电流侦测讯号S535及S539的产生可以是利用电阻或电感的方式量测。举例来说,根据电流流经电阻而于电阻两端产生的压差,或者利用互感电感与储能电路2638中的电感互感等均可以用以侦测电流。
上述的电路架构,尤其适用于灯管驱动电路为电子镇流器的应用环境。电子镇流器等效上为电流源,其输出功率并非为定值。而如图34C到图34F所示般的驱动电路,其消耗功率与LED模块的LED组件数量有关,可视为定值。当电子镇流器的输出功率高于驱动电路所驱动的LED模块的消耗功率时,电子镇流器的输出电压会不断提高,也就是LED灯的电源组件所接收的交流驱动讯号的电平会不断上升而导致有超过电子镇流器或/及LED灯的电源组件的组件耐压而毁损的风险。当电子镇流器的输出功率低于驱动电路所驱动的LED模块的消耗功率时,电子镇流器的输出电压会不断降低,也就是交流驱动讯号的电平会不断下降而导致电路无法正常操作。
值得注意的是,LED灯照明所需的功率已经小于日光灯等荧光灯照明所需的功率。若使用以往背光模块等控制LED亮度的控制机制,应用于电子镇流器等传统的驱动系统,必然会遭遇到驱动系统的功率与LED灯的所需功率不同造成的不兼容问题。甚至导致驱动系统或/及LED灯毁损的问题。例用上述的功率调整,使得LED灯更为兼容于传统的荧光灯照明系统。
请参见图34H,为根据本实用新型一较佳实施例的电压Vin与电流Iout的区线关系示意图。其中,横轴为电压Vin,纵轴为电流Iout。在一实施例中,当滤波后讯号的电压Vin(即电平)在电压上限值VH和电压下限值VL之间时,电流Iout维持在最初的设定电流值。当滤波后讯号的电压Vin高于电压上限值VH时,电流Iout(即设定电流值)随电压Vin的增加而提高。电压上限值VH高于电压下限值VL。较佳为曲线的斜率随电压Vin上升而变大。当滤波后讯号的电压Vin低于电压下限值VL时,设定电流值随电压Vin的减少而降低。较佳为曲线的斜率随电压Vin减少而变小。也就是,当电压Vin高于电压上限值VH或低于电压下限值VL时,电设定电流值较佳为电压Vin的二次方或以上的函数关系,而使得消耗功率的增加率(减少率)高于输出功率的增加率(减少率)。即,所述设定电流值的调整函数系为包含所述滤波后讯号的电平的二次方或以上的函数。
在另一实施例中,当滤波后讯号的电压Vin在电压上限值VH和电压下限值VL之间时,LED灯的电流Iout会随电压Vin增加或减少而线性增加或减少。当电压Vin在电压上限值VH时,电流Iout在上电流值IH;当电压Vin在电压下限值VL时,电流Iout在下电流值IL。其中,上电流值IH高于下电流值IL。也就是,当电压Vin在电压上限值VH和电压下限值VL之间,电流Iout为电压Vin的一次方的函数关系。
藉由上述的设计,当电子镇流器的输出功率高于驱动电路所驱动的LED模块的消耗功率时,电压Vin会随时间提高并超过电压上限值VH。当电压Vin高于电压上限值VH时,LED模块的消耗功率的增加率高于电子镇流器的输出功率的增加率,并于电压Vin为高平衡电压VH+以及电流Iout为高平衡电流IH+时,输出功率等于消耗功率而平衡。此时,高平衡电压VH+高于电压上限值VH,而高平衡电流IH+高于上电流值。反之,当电压Vin低于电压下限值VL时,LED模块的消耗功率的减少率高于电子镇流器的输出功率的减少率,并于电压Vin为低平衡电压VL-以及电流Iout为低平衡电流IL-时,输出功率等于消耗功率而平衡。此时,低平衡电压VL-低于电压下限值VL,而低平衡电流IL-低于下电流值IL。
在一较佳实施例中,电压下限值VL定义为电子镇流器的最低输出电压的90%,电压上限值VH定义为最高输出电压的110%。以全电压100-277V AC/60HZ为例,电压下限值VL设置为90V(100V*90%),电压上限值VH设置为305V(277V*110%)。
再者,两灯头中的短电路板可被区分成与灯板上长电路板两端连接的第一短电路板及第二短电路板,而且电源组件中的电子组件被分别设置于的短电路板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,其中之一短电路板的长度尺寸为另一短电路板的长度尺寸的30%~80%。更佳的是其中之一短电路板的长度尺寸为另一短电路板的长度尺寸的1/3~2/3。在本实施中,较短短电路板的长度尺寸大致为较长短电路板的尺寸的一半。较长短电路板的尺寸介于15mm~65mm(具体视应用场合而定)。较短短电路板设置于LED直管灯的一端的灯头中,以及所述较长短电路板设置于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34C至图34F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。电源组件中驱动电路的电容至少部分或全部设置于短电路板的较短短电路板上。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的较长短电路板上。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。这样的电路布局,可以使电子组件的焊接变得容易;进一步,还可降低EMI的干扰。
本实用新型的驱动电路的转换效率为80%以上,较佳为90%以上,更佳为92%以上。因此,在未包含驱动电路时,本实用新型的LED灯的发光效率较佳为120lm/W以上,更佳为160lm/W以上;而在包含驱动电路与LED组件结合后的发光效率较佳为120lm/W*90%=108lm/W以上,更佳为160lm/W*92%=147.2lm/W以上。
另外,考虑LED直管灯的扩散层的透光率为85%以上,因此,本实用新型的LED直管灯的发光效率较佳为108lm/W*85%=91.8lm/W以上,更佳为147.2lm/W*85%=125.12lm/W。
请参见图35A,为根据本实用新型第四较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520、LED驱动模块530,且更增加防闪烁电路550。防闪烁电路550耦接于滤波电路520与LED驱动模块530之间。
防闪烁电路550耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,以接收滤波后讯号,并于至少于特定情况时,消耗滤波后讯号的部分能量,以抑制滤波后讯号的纹波造成LED驱动模块530的发光间断的情况发生。一般而言,滤波电路520具有电容或电感等滤波组件,或者电路上会有寄生的电容及电感,而形成谐振电路。谐振电路在交流电源讯号停止提供时,例:使用者关闭LED灯的电源之后,其谐振讯号的振幅会随时间递减。然而,LED灯的LED模块为单向导通组件且具有最低导通电压。当谐振讯号的波谷值低于LED模块最低导通电压,而波峰值仍高于LED模块最低导通电压时,LED模块的发光会出现闪烁现象。防闪烁电路在此时会流经大于一设定防闪烁电流的电流,消耗滤波后讯号的部分能量,此部分能量高于谐振讯号于波峰值与波谷值之间的能量差,而抑制LED模块的发光的闪烁现象。较佳为在滤波后讯号接近LED模块的最低导通电压时,防闪烁电路所消耗滤波后讯号的部分能量高于谐振讯号于波峰值与波谷值之间的能量差。
值得注意的是,防闪烁电路550更适用于LED驱动模块530未包含驱动电路1530的实施情况。也就是说,当LED驱动模块530包含LED模块630,而LED模块630由滤波电路的滤波后讯号直接驱动发光时的应用情况。LED模块630的发光将直接反映滤波后讯号的纹波而变化。防闪烁电路550的设置,将抑制在关闭LED灯的电源后LED灯所出现的闪烁现象。
请参见图35B,为根据本实用新型一较佳实施例的防闪烁电路的电路示意图。防闪烁电路650包含至少一电阻,例如:串联的两个电阻,串联于第一滤波输出端521及第二滤波输出端522之间。在本实施例中,防闪烁电路650持续消耗滤波后讯号的部分能量。在正常操作时,此部分能量远小于LED驱动模块530所消耗的能量。然,当电源关闭后,滤波后讯号的电平下降至LED模块630的最低导通电压附近时,防闪烁电路650仍消耗滤波后讯号的部分能量而使LED模块630减少间断发光的情况。在一较佳实施例中,防闪烁电路650可设定为在LED模块630的最低导通电压时,流经大于或等于一防闪烁电流,并据此可决定防闪烁电路650的等效防闪烁电阻值。
参见图36A,为根据本实用新型第五较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图35A所示实施例,本实施例包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520、LED驱动模块530及防闪烁电路550,且更增加保护电路560。保护电路560耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522,侦测滤波后讯号以决定是否进入保护状态。当决定进入保护状态时,保护电路560箝制滤波后讯号的电平大小,以避免LED驱动模块530中的组件发生损坏。其中,防闪烁电路550为可省略的电路,在图式中以虚线表示。
参见图36B,为根据本实用新型一较佳实施例的保护电路的电路示意图。保护电路660包含电容663及670、电阻669、二极管672、钳压电路以及分压电路,其中钳压电路包含双向可控硅661及双向触发二极管662,分压电路包含作为第一切换开关的第一双载子接面晶体管667及作为第二切换开关的第二双载子接面晶体管668、第一电阻665、第二电阻666、第三电阻664及第四电阻671。保护电路660于LED模块的电流或/及电压过高时进入保护状态,而避免LED模块的损坏。
双向可控硅661的第一端耦接第一滤波输出端521,第二端耦接第二滤波输出端522,而控制端耦接双向触发二极管662的第一端。双向触发二极管662的第二端耦接电容663的一端,电容663的另一端耦接第二滤波输出端522。电阻664的一端耦接双向触发二极管662的第二端,另一端耦接第二滤波输出端522,而与电容663并联。第一电阻665的一端耦接双向触发二极管662的第二端,另一端耦接第一双载子接面晶体管667的集极。第一双载子接面晶体管667的射极耦接第二滤波输出端522。第二电阻666的一端耦接双向触发二极管662的第二端,另一端耦接第二双载子接面晶体管668的集极以及第一双载子接面晶体管667的基极。第二双载子接面晶体管668的射极耦接第二滤波输出端522。电阻669的一端耦接第二双载子接面晶体管668的基极,另一端耦接电容670的一端。电容670的另一端耦接第二滤波输出端522。第四电阻671的一端耦接双向触发二极管662的第二端,另一端耦接二极管672的负极。二极管672的正极耦接第一滤波输出端521。
值得注意的是,第一电阻665的阻值小于第二电阻666的阻值。
以下先说明保护电路660的过流保护的操作。
电阻669和电容670的连接点接收电流侦测讯号S531,其中电流侦测讯号S531代表LED模块流经的电流大小。第四电阻671的另一端耦接电压端521’。在此实施例中,电压端521’可以耦接一偏压源或者如图式般,透过二极管672耦接到第一滤波输出端521以滤波后讯号作为偏压源。当电压端521’耦接额外的偏压源时,二极管672可以省滤,在图式中,二极管672以虚线表示。电阻669和电容670的组合可以滤除电流侦测讯号S531的高频成分,并将滤除后电流侦测讯号S531输入第二双载子接面晶体管668的基极以控制第二双载子接面晶体管668的导通与截止。藉由电阻669和电容670的滤波作用,可以避免因噪声所造成的第二双载子接面晶体管668的误动作。在实际应用上,电阻669和电容670可以省略(故电阻669和电容670于图中以虚线表示),而将电流侦测讯号S531直接输入第二双载子接面晶体管668的基极。
当LED灯正常操作而LED模块的电流在正常范围内时,第二双载子接面晶体管668为截止。此时,第二电阻666将第一双载子接面晶体管667的基极电压拉高而使得第一双载子接面晶体管667导通。此时,双向触发二极管662的第二端的电位根据电源端521’的偏压源的电压,以及第四电阻671及并联的第三电阻664与第一电阻665的分压比例而决定。由于第一电阻665的阻值较小,分压比例较低因而双向触发二极管662的第二端的电位较低。此时,双向可控硅661的控制端电位也被双向触发二极管662拉低,双向可控硅661为截止而使保护电路660处于未保护状态。
当LED模块的电流超过一过流值时,此时电流侦测讯号S531的电平会过高而使第二双载子接面晶体管668导通。第二双载子接面晶体管668会拉低第一双载子接面晶体管667的基极而使得第一双载子接面晶体管667为截止。此时,双向触发二极管662的第二端的电位根据电源端521’的偏压源的电压,以及第四电阻671及并联的第三电阻664与第二电阻666的分压比例而决定。由于第二电阻666的阻值较大,分压比例较高因而双向触发二极管662的第二端的电位较高。此时,双向可控硅661的控制端电位也被双向触发二极管662拉高,双向可控硅661为导通以箝制第一滤波输出端521及第二滤波输出端522之间的电压差而使保护电路660处于保护状态。
在本实施例中,偏压源的电压系根据双向可控硅661的触发电压、第四电阻671及并联的第三电阻664与第一电阻665的分压比例以及第四电阻671及并联的第三电阻664与第二电阻666的分压比例来决定。藉此,偏压源的电压在前者的分压比例分压后低于双向可控硅661的触发电压,而在后者的分压比例分压后高于双向可控硅661的触发电压。也就是,于所述LED模块的电流大于过流值时,分压电路调高所述分压比例,而达到迟滞比较的作用。具体实施方面,做为切换开关的第一双载子接面晶体管667及第二双载子接面晶体管668分别串联决定分压比例的第一电阻665及第二电阻666,分压电路根据LED模块的电流是否大于过流值,来决定第一双载子接面晶体管667及第二双载子接面晶体管668何者截止何者导通,来决定分压比例。钳压电路根据分压电路的分压决定是否箝制LED模块的电压。
接着说明保护电路660的过压保护的操作。
电阻669和电容670的连接点接收电流侦测讯号S531,其中电流侦测讯号S531代表LED模块流经的电流大小。因此,此时保护电路660仍具有电流保护的功能。第四电阻671的另一端耦接电压端521’,在此实施例中,电压端521’耦接LED模块的正端以侦测LED模块的电压。以上述的实施例为例,在图33A及图33B的实施例等LED驱动模块530未包含驱动电路1530的实施例中,电压端521’耦接第一滤波输出端521;在图34A至图34G等LED驱动模块530包含驱动电路1530的实施例中,电压端521’耦接第一驱动输出端1521。在本实施例中,第四电阻671及并联的第三电阻664与第一电阻665的分压比例以及第四电阻671及并联的第三电阻664与第二电阻666的分压比例将视电压端521’的电压,即第一驱动输出端1521或第一滤波输出端521的电压来调整。因此,保护电路660的过流保护仍可正常操作。
当LED模块的电流未超过过流值时,双向触发二极管662的第二端的电位(由电阻671与并联的第一电阻665与第三电阻664的分压比例与电压端521’的电压决定)不足以触发双向可控硅661。此时,触发双向可控硅661为截止,保护电路660处于未保护状态。当LED模块操作异常,例如:LED模块开路,而造成LED模块的正端的电压超过一过压值。此时,双向触发二极管662的第二端的电位较高而使双向触发二极管662的第一端超过触发双向可控硅661的触发电压。此时,触发双向可控硅661为导通,保护电路660处于保护状态并箝制滤波后讯号的电平。
如上所述,保护控制电路660可以具有过流或过压保护功能,或者可以同时具有过流及过压保护的功能。
另外,保护电路660可在第三电阻664的两端并联齐纳二极管,以箝制两端的电压。齐纳二极管的崩溃电压较佳为25-50V,更佳为36V。
再者,双向可控硅661可用硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)来代替,双向触发二极管662可用固体放电管(Thyristor Surge Suppresser)来代替,而不影响保护电路的保护功能。尤其,通过采用硅控整流器管可降低导通时的压降。
在一实施例中,保护电路660的组件参数可如下设定。电阻669的阻值较佳为10欧姆。电容670的容值较佳为1nf。电容633的容值较佳为10nf。双向触发二极管662的电压范围26-36V。第四电阻671的阻值较佳为300K-600K欧姆,更佳为540K欧姆。第二电阻666的阻值较佳为100K-300K欧姆,更佳为220K欧姆。第一电阻665的阻值较佳为30K-100K欧姆,更佳为40K欧姆。第三电阻664的阻值较佳为100K-300K欧姆,更佳为220K欧姆。
参见图37A,为根据本实用新型第六较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图34A所示实施例,本实施例包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520、包含驱动电路1530及LED模块630的LED驱动模块530,且更增加模式切换电路580。模式切换电路580耦接第一滤波输出端521及第二滤波输出端522至少其中之一以及第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522至少其中之一,用以决定进行第一驱动模式或第二驱动模式。其中,第一驱动模式系将滤波后讯号输入驱动电路1530,第二驱动模式系至少旁通驱动电路1530的部份组件,使驱动电路1530停止操作并将滤波后讯号直接输入并驱动LED模块630。被旁通的驱动电路1530的部份组件包含电感或切换开关,使驱动电路1530无法进行电力转换而停止操作。当然,驱动电路1530的电容若存在而未省略,依然可以用以滤除滤波后讯号的纹波而达到稳定LED模块两端的电压的作用。当模式切换电路580决定第一驱动模式而将滤波后讯号输入驱动电路1530时,驱动电路1530将滤波后讯号转换成驱动讯号以驱动LED模块630发光。当模式切换电路580决定第二驱动模式而将滤波后讯号直接输至LED模块630而旁通驱动电路1530时,等效上滤波电路520为LED模块630的驱动电路,滤波电路520提供滤波后讯号为LED模块的驱动讯号,以驱动LED模块发光。
值得注意的是,模式切换电路580可以根据用户的命令或侦测LED灯所接受的经由第一接脚501、第二接脚502、第三接脚503及第四接脚504所接收的讯号来判断,而决定第一驱动模式或第二驱动模式。藉由模式切换电路,LED灯的电源组件可以对应不同的应用环境或驱动系统,而调整适当的驱动模式,因而提高了LED灯的兼容性。
参见图37B,为根据本实用新型第一较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路680包含模式切换开关681,适用于图34C所示的驱动电路1630。请同时参见图37B及图34C,模式切换开关681具有三个端点683、684、685,端点683耦接第二驱动输出端1522,端点684耦接第二滤波输出端522以及端点685耦接驱动电路1630的电感1632。
当模式切换电路680决定第一模式时,模式切换开关681导通端点683及685的第一电流路径而截止端点683及684的第二电流路径。此时,第二驱动输出端1522与电感1632耦接。因此,驱动电路1630正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路680决定第二模式时,模式切换开关681导通端点683及684的第二电流路径而截止端点683及685的第一电流路径。此时,第二滤波输出端522与第二驱动输出端1522耦接。因此,驱动电路1630停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1630的电感1632及切换开关1635。
参见图37C,为根据本实用新型第二较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路780包含模式切换开关781,适用于图34C所示的驱动电路1630。请同时参见图37C及图34C,模式切换开关781具有三个端783、784、785,端点783耦接第二滤波输出端522,端点784耦接第二驱动输出端1522以及端点785耦接驱动电路1630的切换开关1635。
当模式切换电路780决定第一模式时,模式切换开关781导通端点783及785的第一电流路径而截止端点783及784的第二电流路径。此时,第二滤波输出端522与切换开关1635耦接。因此,驱动电路1630正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路780决定第二模式时,模式切换开关781导通端点783及784的第二电流路径而截止端点783及785的第一电流路径。此时,第二滤波输出端522与第二驱动输出端1522耦接。因此,驱动电路1630停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1630的电感1632及切换开关1635。
参见图37D,为根据本实用新型第三较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路880包含模式切换开关881,适用于图34D所示的驱动电路1730。请同时参见图37D及图34D,模式切换开关881具有三个端点883、884、885,端点883耦接第一滤波输出端521,端点884耦接第一驱动输出端1521以及端点885耦接驱动电路1730的电感1732。
当模式切换电路880决定第一模式时,模式切换开关881导通端点883及885的第一电流路径而截止端点883及884的第二电流路径。此时,第一滤波输出端521与电感1732耦接。因此,驱动电路1730正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路880决定第二模式时,模式切换开关881导通端点883及884的第二电流路径而截止端点883及885的第一电流路径。此时,第一滤波输出端521与第一驱动输出端1521耦接。因此,驱动电路1730停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1730的电感1732及续流二极管1733。
参见图37E,为根据本实用新型第四较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路980包含模式切换开关981,适用于图34D所示的驱动电路1730。请同时参见图37E及图34D,模式切换开关981具有三个端点983、984、985,端点983耦接第一驱动输出端1521,端点984耦接第一滤波输出端521以及端点985耦接驱动电路1730的续流二极管1733的负极。
当模式切换电路980决定第一模式时,模式切换开关981导通端点983及985的第一电流路径而截止端点983及984的第二电流路径。此时,续流二极管1733的负极与第一滤波输出端521耦接。因此,驱动电路1730正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路980决定第二模式时,模式切换开关981导通端点983及984的第二电流路径而截止端点983及985的第一电流路径。此时,第一滤波输出端521与第一驱动输出端1521耦接。因此,驱动电路1730停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1730的电感1732及续流二极管1733。
参见图37F,为根据本实用新型第五较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路1680包含模式切换开关1681,适用于图34E所示的驱动电路1830。请同时参见图37F及图34E,模式切换开关1681具有三个端点1683、1684、1685,端点1683耦接第一滤波输出端521,端点1684耦接第一驱动输出端1521以及端点1685耦接驱动电路1830的切换开关1835。
当模式切换电路1680决定第一模式时,模式切换开关1681导通端点1683及1685的第一电流路径而截止端点1683及1684的第二电流路径。此时,第一滤波输出端521与切换开关1835耦接。因此,驱动电路1830正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路1680决定第二模式时,模式切换开关1681导通端点1683及1684的第二电流路径而截止端点1683及1685的第一电流路径。此时,第一滤波输出端521与第一驱动输出端1521耦接。因此,驱动电路1830停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1830的电感1832及切换开关1835。
参见图37G,为根据本实用新型第六较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路1780包含模式切换开关1781,适用于图34E所示的驱动电路1830。请同时参见图37G及图34E,模式切换开关1781具有三个端点1783、1784、1785,端点1783耦接第一滤波输出端521,端点1784耦接第一驱动输出端1521以及端点1785耦接驱动电路1830的电感1832。
当模式切换电路1780决定第一模式时,模式切换开关1781导通端点1783及1785的第一电流路径而截止端点1783及1784的第二电流路径。此时,第一滤波输出端521与电感1832耦接。因此,驱动电路1830正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路1780决定第二模式时,模式切换开关1781导通端点1783及1784的第二电流路径而截止端点1783及1785的第一电流路径。此时,第一滤波输出端521与第一驱动输出端1521耦接。因此,驱动电路1830停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1830的电感1832及切换开关1835。
参见图37H,为根据本实用新型第七较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路1880包含模式切换开关1881及1882,适用于图34F所示的驱动电路1930。请同时参见图37H及图34F,模式切换开关1881具有三个端点1883、1884、1885,端点1883耦接第一驱动输出端1521,端点1884耦接第一滤波输出端521以及端点1885耦接驱动电路1930的续流二极管1933。模式切换开关1882具有三个端点1886、1887、1888,端点1886耦接第二驱动输出端1522,端点1887耦接第二滤波输出端522以及端点1888耦接第一滤波输出端521。
当模式切换电路1880决定第一模式时,模式切换开关1881导通端点1883及1885的第一电流路径而截止端点1883及1884的第二电流路径,以及模式切换开关1882导通端点1886及1888的第三电流路径而截止端点1886及1887的第四电流路径。此时,第一驱动输出端1521与续流二极管1933耦接,且第一滤波输出端521与第二驱动输出端1522耦接。因此,驱动电路1930正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路1880决定第二模式时,模式切换开关1881导通端点1883及1884的第二电流路径而截止端点1883及1885的第一电流路径,以及模式切换开关1882导通端点1886 及1887的第四电流路径而截止端点1886及1888的第三电流路径。此时,第一滤波输出端521与第一驱动输出端1521耦接,而且第二滤波输出端522与第二驱动输出端1522耦接。因此,驱动电路1930停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1930的续流二极管1933及切换开关1935。
参见图37I,为根据本实用新型第八较佳实施例的模式切换电路的电路示意图。模式切换电路1980包含模式切换开关1981及1982,适用于图34F所示的驱动电路1930。请同时参见图37I及图34F,模式切换开关1981具有三个端点1983、1984、1985,端点1983耦接第二滤波输出端522,端点1984耦接第二驱动输出端1522以及端点1985耦接驱动电路1930的切换开关1935。模式切换开关1982具有三个端点1986、1987、1988,端点1986耦接第一滤波输出端521,端点1987耦接第一驱动输出端1521以及端点1988耦接第二驱动输出端1522。
当模式切换电路1980决定第一模式时,模式切换开关1981导通端点1983及1985的第一电流路径而截止端点1983及1984的第二电流路径,以及模式切换开关1982导通端点1986及1988的第三电流路径而截止端点1986及1987的第四电流路径。此时,第二滤波输出端522与切换开关1935耦接,且第一滤波输出端521与第二驱动输出端1522耦接。因此,驱动电路1930正常运作,将由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522接收滤波后讯号并转换成驱动讯号由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块。
当模式切换电路1980决定第二模式时,模式切换开关1981导通端点1983及1984的第二电流路径而截止端点1983及1985的第一电流路径,以及模式切换开关1982导通端点1986及1987的第四电流路径而截止端点1986及1988的第三电流路径。此时,第一滤波输出端521与第一驱动输出端1521耦接,而且第二滤波输出端522与第二驱动输出端1522耦接。因此,驱动电路1930停止运作。滤波后讯号由第一滤波输出端521及第二滤波输出端522输入直接由第一驱动输出端1521及第二驱动输出端1522驱动LED模块,而旁通驱动电路1930的续流二极管1933及切换开关1935。
值得注意的是,上述实施例中的模式切换开关可以是单刀双掷开关,或两个半导体开关(例如:金氧半场效晶体管),用来切换两个电流路径其中之一为导通,另一为截止。电流路径系用以提供滤波后讯号的导通路径,使滤波后讯号的电流流经其中之一来达到模式选择的功能。举例来说,请同时参见图29A及图29C,当灯管驱动电路505不存在而由交流电源508直接供电给LED直管灯500时,模式切换电路可以决定第一模式,由驱动电路将滤波后讯号转换成驱动讯号,使驱动讯号的电平可以匹配LED模块发光所需的电平,而得以正确驱动LED 模块发光。当灯管驱动电路505存在时,模式切换电路可以决定第二模式,由滤波后讯号直接驱动LED模块发光;或者也可以决定第一模式,仍由驱动电路将滤波后讯号转换成驱动讯号以驱动LED模块发光。
参见图38A,为根据本实用新型第七较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例的日光灯包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520及LED驱动模块530,且更增加镇流兼容电路1510。镇流兼容电路1510可耦接于第一接脚501或/及第二接脚502以及整流电路510之间。在本实施例,以镇流兼容电路1510耦接于第一接脚501及整流电路之间为例说明。请同时参见图29A及图29C,灯管驱动电路505为电子镇流器,提供交流驱动讯号以驱动本实施例的LED灯。
由于灯管驱动电路505的驱动系统启动之初,输出能力尚未完全提升至正常状态。然而,在启动之初LED灯的电源组件立即导通并接收灯管驱动电路505所提供的交流驱动讯号。这会造成启动之初,灯管驱动电路505立即有负载而无法顺利启动。举例来说,灯管驱动电路505的内部组件自其转换的输出取电而维持启动后的操作,输出电压无法正常上升而导致启动失败,或灯管驱动电路505的谐振电路的Q值因LED灯的负载的加入而改变而无法顺利启动等。
本实施例的镇流兼容电路1510在启动之初,将呈现开路状态,使交流驱动讯号的能量无法输入至LED模块,并经设定的延迟时间后才进入导通状态,使交流驱动讯号的能量开始输入至LED灯模块。上述的镇流兼容电路1510于做为外部驱动讯号的交流驱动讯号开始输入LED直管灯起一设定延迟时间内为截止,于所述设定延迟时间后为导通,藉此LED灯的操作模拟了荧光灯的启动特性-驱动电源启动后一段延迟时间后内部气体才放电而发光。因此,镇流兼容电路1510进一步改善了对电子镇流器等灯管驱动电路505的兼容性。
参见图38B,为根据本实用新型第八较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图38A所示实施例,本实施例的镇流兼容电路1510可耦接于第三接脚503或/及第四接脚504以及第二整流电路540之间。如图38A中镇流兼容电路1510的说明,镇流兼容电路1510具有延迟起动的作用,使交流驱动讯号的输入延迟了设定的时间,避免电子镇流器等灯管驱动电路505启动失败的问题。
镇流兼容电路1510除了如上述实施例般置于接脚与整流电路之间外,也可以对应不同的整流电路的架构而改置于整流电路之内。请参见图38C,为根据本实用新型较佳实施例的镇流兼容电路的电路配置示意图。在本实施例中,整流电路系采用图30C所示的整流电路810的电路架构。整流电路810包含整流单元815和端点转换电路541。整流单元815耦接第一接脚501及第二接脚502,端点转换电路541耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512,而镇流兼容电路1510耦接于整流单元815及端点转换电路541之间。于启动之初,做为外部驱动讯号的交流驱动讯号开始输入LED直管灯,交流驱动讯号仅能经过整流单元815,而无法经过端点转换电路541以及内部的滤波电路及LED驱动模块等,且整流单元815内的第一整流二极管811及第二整流二极管812的寄生电容相当小可忽略。因此,LED灯的电源组件的等效电容或电感于启动之初并未耦接灯管驱动电路505,因而不影响灯管驱动电路505的Q值而可使灯管驱动电路505顺启动。
值得注意的是,在端点转换电路541不包含电容或电感等组件的前提下,整流单元815和端点转换电路541的交换(即,整流单元815耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512,端点转换电路541耦接第一接脚501及第二接脚502并不影响镇流兼容电路1510的功能。
再者,如图30A到图30D的说明,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,即可作为第二整流电路540。即,上述的镇流兼容电路1510的电路配置也可以改至第二整流电路540内而不影响镇流兼容电路1510的功能。
另外,如前述般端点转换电路541不包含电容或电感等组件,或者第一整流电路510或第二整流电路540采用如图30A所示的整流电路610时,第一整流电路510或第二整流电路540的寄生电容相当小,也不会影响灯管驱动电路505的Q值。
参见图38D,为根据本实用新型第九较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图38A所示实施例,本实施例的镇流兼容电路1510耦接于第二整流电路540与滤波电路520之间。如上说明,本实施例中的第二整流电路540不包含电容或电感等组件,因此不影响镇流兼容电路1510的功能。
参见图38E,为根据本实用新型第十较佳实施例的LED灯的电路方块示意图。相较于图38A所示实施例,本实施例的镇流兼容电路1510耦接于整流电路510与滤波电路520之间。同样地,本实施例中的整流电路510不包含电容或电感等组件,因此不影响镇流兼容电路1510的功能。
参见图38F,为根据本实用新型第一较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图。镇流兼容电路1610中的初始状态为镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间等效上为开路。镇流兼容电路1610于镇流兼容输入端1611接收讯号后,经设定时间(也可以称为预定时间)才导通镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621,使镇流兼容输入端1611所接收的讯号传送到镇流兼容输出端1621。
镇流兼容电路1610包含二极管1612(第一二极管)、电阻1613(第一电阻)、1615(第三电阻)、1618(第四电阻)、1620(第五电阻)及1622(第二电阻)、双向可控硅1614、双向触发二极管1617、电容1619(第一电容)、镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621。其中,电阻1613的阻值相当大,因此在双向可控硅1614截止时,镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间等效上为开路。
双向可控硅1614耦接于镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间,电阻1613也耦接于镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间而与双向可控硅1614并联。二极管1612、电阻1620、1622及电容1619依序串联于镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间,而与双向可控硅1614并联。二极管1612的正极与双向可控硅1614连接,而负极连接到电阻1620的一端。双向可控硅1614的控制端与双向触发二极管1617的一端相连,双向触发二极管1617的另一端与电阻1618的一端相连,电阻1618的的另一端耦接电容1619及电阻1622的连接端。电阻1615耦接于双向可控硅1614的控制端及电阻1613与电容1619的连接端之间。其中,电阻1615、1618、1620可以省略,故图中以虚线表示。电阻1618省略时,双向触发二极管1617的另一端与电容1619及电阻1622的连接端直接连接。电阻1620省略时,二极管1612的负极直接连接电阻1622。
当交流驱动讯号(例如:电子镇流器所输出的高频、高压交流讯号)开始输入到镇流兼容输入端1611时,双向可控硅1614先处于开路状态,使交流驱动讯号无法输入而使LED灯也处于开路状态。交流驱动讯号经过二极管1612、电阻1620、1622开始对电容1619充电,使电容1619的电压逐渐上升。持续充电一段时间后,电容1619的电压升高到超过双向触发二极管1617的阀值而使触发双向触发二极管1617导通。然后,导通的双向触发二极管1617触发双向可控硅1614,使双向可控硅1614也导通。此时,导通的双向可控硅1614电性连接镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621,使交流驱动讯号经由镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621输入,使LED灯的电源组件开始操作。另外,电容1619所储存的能量维持双向可控硅1614导通,以避免交流驱动讯号的交流变化造成双向可控硅11614,即镇流兼容电路1610的再度截止,或者重复于导通与截止之间变化的问题。
当本实施例的镇流兼容电路1610应用至图38D或图38E的应用电路时,由于镇流兼容电路1610接收经过整流单元或整流电路整流后的讯号,二极管1612可以省略。双向可控硅1614可用硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)来代替,双向触发二极管1617可用固体放电管(Thyristor Surge Suppresser)来代替,而不影响保护电路的保护功能。尤其,通过采用硅控整流器管可降低导通时的压降。
一般电子镇流器等灯管驱动电路505启动后经几百毫秒,电子镇流器的输出电压可以提高到一定电压值之上而不至于受到LED灯的负载加入的影响。尤其,部分的瞬时启动型电子镇流器的输出交流电压会先约略维持电值定值一小段时间,例如:0.01秒,此时的电压定值在300V以下,之后才开始上升,而在此一小段时间内输出端有任何负载的加入,都可能造成瞬时启动型电子镇流器无法顺利拉升输出交流电压;特别是,当瞬时启动型电子镇流器的输入电压为120V或以下的市电时,更容易出现。另外,电子镇流器等灯管驱动电路505会设有荧光灯是否点灯的侦测,若超过时间荧光灯未点灯则判断荧光灯异常而进入保护状态。因此,镇流兼容电路1610的延迟时间(预定时间)较佳为大于0.01秒,更佳为在0.1秒到3秒之间。
值得注意的是,电阻1622可以额外并联电容1623。电容1623的作用在于反应镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间电压差的瞬间变化,且不影响镇流兼容电路1610的延迟导通的作用。
请参见图38G,为根据本实用新型第三较佳实施例的LED直管灯的电源组件的应用电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例的灯管驱动电路505驱动多个串联的LED直管灯500,且每个LED直管灯500内均装设有镇流兼容电路1610。为方便说明,以下以两个串联的LED直管灯500为例说明。
因两个LED直管灯500内的镇流兼容电路1610的延迟时间因组件制程误差等因素的影响而具有不同的延迟时间,因此两个镇流兼容电路1610的导通时间并不一致。当灯管驱动电路505启动,灯管驱动电路505所提供的交流驱动讯号的电压大致由两个LED直管灯500所均分承受。而后当镇流兼容电路1610其中之一先导通时,灯管驱动电路505的交流驱动讯号的电压几乎落在尚未导通的另一只LED直管灯500上。这使得尚未导通的LED直管灯500的镇流兼容电路1610上的跨压突然增加一倍,即镇流兼容输入端1611及镇流兼容输出端1621之间电压差突然增加一倍。由于电容1623(第二电容)的存在,电容1619及1623的分压效果,会瞬间拉高电容1619的电压,使得双向触发二极管1617触及双向可控硅1614导通,而使两个LED直管灯500的镇流兼容电路1610几乎同时导通。藉由电容1623的加入,可避免串联的LED直管灯之间因镇流兼容电路1610的延迟时间不同,导致先导通的镇流兼容电路1610中的双向可控硅1614因维持导通的电流不足而再度截止的问题。因此,加入电容1623的镇流兼容电路1610可进一步改受串联的LED直管灯的兼容性。
在实际应用上,电容1623的建议容值为在10pF~1nF之间,较佳为10pF~100PF,更佳为47pF。
值得注意的是,二极管1612系用以对电容1619充电的讯号进行整流。因此,请参见图38C、图38D及图38E,在镇流兼容电路1610配置于整流单元或整流电路之后的应用情况,二极管1612可以省略。因此,在图38F中,二极管1612以虚线表示。
参见图38H,为根据本实用新型第二较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图。镇流兼容电路1710中的初始状态为镇流兼容输入端1711及镇流兼容输出端1721之间为开路。镇流兼容电路1710于镇流兼容输入端1711接收讯号,于外部驱动讯号的电平小于一设定延迟电平值时为截止,于外部驱动讯号的电平大于设定延迟电平值时为导通,使镇流兼容输入端1711所接收的讯号传送到镇流兼容输出端1721。设定延迟电平值较佳为大于等于400V。
镇流兼容电路1710包含双向可控硅1712、双向触发二极管1713、电阻1714、1716及1717及电容1715。双向可控硅1712的第一端耦接镇流兼容输入端1711,控制端耦接双向触发二极管1713的一端及电阻1714的一端,而第二端耦接电阻1714的另一端。电容1715的一端耦接双向触发二极管1713的另一端,另一端耦接双向可控硅1712的第二端。电阻1717与电容1715并联,因此也耦接双向触发二极管1713的另一端及双向可控硅1712的第二端。电阻1716的一端耦接双向触发二极管1713与电容1715的连接点,另一端耦接镇流兼容输出端1721。
当交流驱动讯号(例如:电子镇流器所输出的高频、高压交流讯号)开始输入到镇流兼容输入端1711时,双向可控硅1712先处于开路状态,使交流驱动讯号无法输入而使LED灯也处于开路状态。交流驱动讯号的输入会在镇流兼容电路1710的镇流兼容输入端1711及镇流兼容输出端1721之间造成压差。当交流驱动讯号随时间变大并经过一段时间后达到足够的振幅(设定延迟电平值)时,镇流兼容输出端1721的电平经过电阻1716、并联的电容1715及电阻1717以及电阻1714反应到双向可控硅1712的控制端而触发双向可控硅1712导通。此时,镇流兼容电路1710导通而使LED灯正常操作。在双向可控硅1712导通后,电阻1716流经电流,并对电容1715充电以储存一定的电压于电容1715。电容1715所储存的能量维持双向可控硅1712导通,以避免交流驱动讯号的交流变化造成双向可控硅1712,即镇流兼容电路1710的再度截止,或者重复于导通与截止之间变化的问题。
参见图38I,为根据本实用新型第三较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图。镇流兼容电路1810包含外壳1812、金属电极1813、双金属片1814以及加热丝1816。金属电极1813及加热丝1816由外壳1812穿出,因此部分在外壳1812内,部分在外壳1812之外,且并于外壳外的部分具有镇流兼容输入端1811及镇流兼容输出端1821。外壳1812为密封状态,内充有惰性气体1815,例如:氦气。双金属片1814位于外壳1812内,与加热丝1816在外壳1812内部的部分物理性及电性连接。双金属片1814与金属电极1813之间具有一定间隔,因此镇流兼容输入端1811及镇流兼容输出端1821在初始状态并未电性连接。双金属片1814具有两个不同温度系数的金属片,靠近金属电极1813侧的金属片温度系数较低,而离金属电极1813较远的金属片温度系数较高。
所述金属电极与所述加热丝之间设有延迟电平;在外部驱动信号小于延迟电平时,所述双金属片与所述金属电极存在间隔,使所述镇流兼容电路处于第一状态;在外部驱动信号大于延迟电平时,所述双金属片与所述金属电极电性连接,使所述镇流兼容电路处于第二状态。其中,镇流器提供的外部驱动信号初始逐渐提升至延迟电平时的时间为预定时间。
具体的,当交流驱动讯号(例如:电子镇流器所输出的高频、高压交流讯号)开始输入到镇流兼容输入端1811及镇流兼容输出端1821时,金属电极1813及加热丝1816之间会形成电位差。当电位差大到能击穿惰性气体1815发生弧光放电时,也就是当交流驱动讯号随时间变大并经过一段时间后达到设定延迟电平值时,惰性气体1815发热使双金属片1814往金属电极1813膨胀而靠近(参见图线箭头的方向),并使双金属片1814与金属电极1813闭合而形成物理性及电性连接。设定延迟电平值较佳为大于等于400V。此时,镇流兼容输入端1811及镇流兼容输出端1821彼此导通。然后,交流驱动讯号流过加热丝1816,使加热丝1816发热。此时,加热丝1816于金属电极1813与所述双金属片1814为电导通状态时流经一电流,使双金属片1814的温度维持大于一设定导通温度。双金属片1814的两个不同温度系数的金属片因温度维持大于设定导通温度,而使双金属片1814向金属电极1813偏折而碰触,因而维持双金属片1814与金属电极1813的闭合状态。因此,镇流兼容电路1810于镇流兼容输入端1811及镇流兼容输出端1821接收讯号后,经设定时间才导通镇流兼容输入端1811及镇流兼容输出端1821。
因此,本实用新型的镇流兼容电路,可以耦接于任一接脚以及任一整流电路之间,于外部驱动讯号开始输入LED直管灯起设定延迟时间内为截止,于设定延迟时间后为导通,或者于外部驱动讯号的电平小于设定延迟电平值时为截止,于外部驱动讯号的电平大于设定延迟电平值时为导通,而进一步改善了对电子镇流器等灯管驱动电路505的兼容性。
请参见图39A,为根据本实用新型第十一较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例的日光灯包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520及LED驱动模块530,且更增加两镇流兼容电路1540。两镇流兼容电路1540分别耦接于第三接脚503与第一整流输出端511之间以及第四接脚504与第一整流输出端511之间。请同时参见图29A及图29C,灯管驱动电路505为电子镇流器,提供交流驱动讯号以驱动本实施例的LED灯。
两镇流兼容电路1540的初始状态为导通,并经一段时间后截止(也可以称为开路)。因此,在灯管驱动电路505启动之初,交流驱动讯号经第三接脚503、对应的镇流兼容电路1540和第一整流输出端511及第一整流电路510或第四接脚504、对应的镇流兼容电路1540和第一整流输出端511及第一整流电路510流过LED灯,并旁通了LED灯内部的滤波电路520及LED驱动模块530。藉此,在灯管驱动电路505启动之初,LED灯等同空载,LED灯在灯管驱动电路505启动之初不影响灯管驱动电路505的Q值而使灯管驱动电路505可以顺利启动。两镇流兼容电路1540经一段时间后截止,此时灯管驱动电路505已顺利启动,并可以开始驱动LED灯。
请参见图39B,为根据本实用新型第十二较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图39A所示实施例,本实施例的两镇流兼容电路1540的配置改为分别耦接于第三接脚503与第二整流输出端512之间以及第四接脚504与第二整流输出端512之间。同样地,两镇流兼容电路1540的初始状态为导通,并经一段时间后截止,使灯管驱动电路505顺利启动后才开始驱动LED灯发光。
值得注意的是,两镇流兼容电路1540的配置也可以改为分别耦接于第一接脚501与第一整流输出端511之间以及第二接脚502与第一整流输出端511之间,或者改为分别耦接于第一接脚501与第二整流输出端512之间以及第二接脚502与第二整流输出端512之间,依然可以使灯管驱动电路505顺利启动后才开始驱动LED灯发光。
请参见图39C,为根据本实用新型第十三较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图39A及图39B所示的实施例,本实施例的第二整流电路540改采图30C所示的整流电路810,其中整流单元815耦接第三接脚503及第四接脚504,端点转换电路541耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512。两镇流兼容电路1540的配置也改为分别耦接于第一接脚501与半波连接点819之间以及第二接脚502与半波连接点819之间。
在灯管驱动电路505启动之初,两镇流兼容电路1540的初始状态为导通,交流驱动讯号经第一接脚501、对应的镇流兼容电路1540、半波连接点819及整流单元815或第二接脚502、对应的镇流兼容电路1540和半波连接点819及整流单元815流过LED灯,并旁通了LED灯内部的端点转换电路541、滤波电路520及LED驱动模块530。藉此,在灯管驱动电路505启动之初,LED灯等同空载,LED灯在灯管驱动电路505启动之初不影响灯管驱动电路505的Q值而使灯管驱动电路505可以顺利启动。两镇流兼容电路1540经一段时间后截止,此时灯管驱动电路505已顺利启动,并可以开始驱动LED灯。
值得注意的是,图39C的实施例也可以改为第一整流电路510采用图30C所示的整流电路810,其中整流单元815耦接第一接脚501及第二接脚502,端点转换电路541耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512;两镇流兼容电路1540的配置也改为分别耦接于第三接脚503与半波连接点819之间以及第四接脚504与半波连接点819之间。如此,镇流兼容电路1540依然可以使灯管驱动电路505顺利启动后才开始驱动LED灯发光。
请参见图39D,为根据本实用新型第四较佳实施例的镇流兼容电路的电路示意图,可以应用于图39A至图39C所示的实施例及对应说明所述的变形例。
镇流兼容电路1640包含电阻1643(第六电阻)、1645(第七电阻)、1648(第八电阻)及1650(第九电阻)、电容1644(第三电容)及1649(第四电容);二极管1647(第二二极管)及1652(第三个二极管)、双载子接面晶体管1646(第一双载子接面晶体管)及1651(第二双载子接面晶体管)、镇流兼容输入端1641及镇流兼容输出端1642。电阻1645一端连接镇流兼容输入端1641,另一端耦接双载子接面晶体管1646的射极。双载子接面晶体管1646的集极耦接二极管1647的正极,而二极管1647的负极耦接镇流兼容输出端1642。电阻1643及电容1644串联于双载子接面晶体管1646的射极与集极之间,且电阻1643及电容1644的连接点耦接双载子接面晶体管1646的基极。电阻1650一端连接镇流兼容输出端1642,另一端耦接双载子接面晶体管1651的射极。双载子接面晶体管1651的集极耦接二极管1652的正极,而二极管1652的负极耦接镇流兼容输入端1641。电阻1648及电容1649串联于双载子接面晶体管1651的射极与集极之间,且电阻1648及电容1649的连接点耦接双载子接面晶体管1651的基极。
当电子镇流器的灯管驱动电路505刚启动时,电容1644及1649的电压为0,此时双载子接面晶体管1646及1651的基极流过一定电流而处于短路状态(即导通状态)。因此,在灯管驱动电路505激活之初,镇流兼容电路1640处于导通状态。交流驱动讯号经电阻1643及二极管1647对电容1644充电,同样地经电阻1648及二极管1652对电容1649充电。一定时间后电容1644及1649的电压升高到一定程度,使电阻1643及1648的电压降低而截止双载子接面晶体管1646及1651(即截止状态),因此镇流兼容电路1640转为关断状态。这样电路运作设计可以避免于灯管驱动电路505因LED灯的电源组件内部的电容或电感影响灯管驱动电路505的Q值,确保灯管驱动电路505的顺利启动。因此,镇流兼容电路1640可以改善LED灯对电子镇流器的兼容性。
纵上所述,本实用新型的两个镇流兼容电路,分别耦接整流电路与滤波电路的一连接点(即第一整流输出端511及第二整流输出端512其中之一)与第一接脚501及整流电路与滤波电路的连接点与第二接脚502之间,或者分别耦接整流电路与滤波电路的连接点与第三接脚503及整流电路与滤波电路的连接点与第四接脚504间,于所述外部驱动讯号开始输入所述LED直管灯起一设定延迟时间内为导通,于所述设定延迟时间后为截止,改善LED灯对电子镇流器的兼容性。
请参见图40A,为根据本实用新型第十四较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520及LED驱动模块530,且更增加两灯丝仿真电路1560。两灯丝仿真电路1560分别耦接于第一接脚501及第二接脚502之间以及耦接于第三接脚503及第四接脚504之间,用以改善具有灯丝侦测的灯管驱动电路的兼容性,例如:具有预热功能电子镇流器。
具有灯丝侦测的灯管驱动电路于启动之初,会侦测灯管的灯丝是否正常而未发生短路或开路的异常情况。当判断灯丝发生异常时,灯管驱动电路会停止而进入保护状态。为避免灯管驱动电路判断LED灯异常,两灯丝仿真电路1560可以仿真正常的灯丝,而使灯管驱动电路正常启动驱动LED灯发光。
请参见图40B,为根据本实用新型第一较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图。灯丝仿真电路1660包含并联的电容1663及电阻1665,而电容1663及电阻1665的各自两端分别耦接灯丝模拟端1661及1662。请同时参见图40A,两灯丝仿真电路1660的灯丝仿真端1661及1662耦接第一接脚501及第二接脚502以及第三接脚503及第四接脚504。当灯管驱动电路输出侦测讯号以测试灯丝是否正常时,侦测讯号会经过并联的电容1663及电阻1665而使灯管驱动电路判断灯丝正常。
值得注意的是,电容1663的容值小。因此当灯管驱动电路正式驱动LED灯而输出的高频交流讯号时,电容1663的容抗(等效阻值)远小电阻1665的阻值。藉此,灯丝仿真电路1660在LED灯正常操作时,所消耗的功率相当小而几乎不影响LED灯的发光效率。
请参见图40C,为根据本实用新型第二较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图。在本实施例中,第一整流电路510或/及第二整流电路540采用图30C所示的整流电路810但省略端点转换电路541,而由灯丝仿真电路1660取代端点转换电路541的功能。即,本实施例的灯丝仿真电路1660同时具有灯丝仿真及端点转换功能。请同时参见图40A,灯丝仿真电路1660的灯丝仿真端1661及1662耦接第一接脚501及第二接脚502或/及第三接脚503及第四接脚504。整流电路810中的整流单元815的半波连接点819耦接灯丝模拟端1662。
请参见图40D,为根据本实用新型第三较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图。相较于图40C所示的实施例,半波连接点819改为耦接灯丝模拟端1661,而本实施例的灯丝仿真电路1660依然同时具有灯丝仿真及端点转换功能。
请参见图40E,为根据本实用新型第四较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图。灯丝仿真电路1760包含电容1763及1764,以及电阻1765及1766。电容1763及1764串联于灯丝模拟端1661及1662之间。电阻1765及1766也串联于灯丝模拟端1661及1662之间,且电阻1765及1766的连接点与电容1763及1764的连接点耦接。请同时参见图40A,两灯丝仿真电路1760的灯丝仿真端1661及1662耦接第一接脚501及第二接脚502以及第三接脚503及第四接脚504。当灯管驱动电路输出侦测讯号以测试灯丝是否正常时,侦测讯号会经过串联的电容1763及1764以及电阻1765及1766而使灯管驱动电路判断灯丝正常。
值得注意的是,电容1763及1764的容值小。因此当灯管驱动电路正式驱动LED灯而输出的高频交流讯号时,串联的电容1763及1764的容抗远小串联的电阻1765及1766的阻值。藉此,灯丝仿真电路1760在LED灯正常操作时,所消耗的功率相当小而几乎不影响LED灯的发光效率。再者,电容1763或电阻1765任一开路或短路,或者电容1764或电阻1766任一开路或短路,灯丝模拟端1661及1662之间仍可以流过灯管驱动电路所输出的侦测讯号。因此,电容1763或电阻1765任一开路或短路及/或电容1764或电阻1766任一开路或短路,灯丝仿真电路1760仍可正常运作而具有相当高的容错率。
上述灯丝仿真电路的实施例中,灯丝仿真电路流经的电流较佳为小于1A。电容可以选用陶瓷电容或金属化聚丙烯电容,例如:Class 2陶瓷电容、X2金属化聚丙烯电容。当电容选用X2电容时,容值小于100nF,且具有低的内阻。因此,可以使流经灯丝仿真电路1760的电流降低至10-100mA,减少损耗;而且内阻所造成的热也较小,温度可以在70度以上,甚至在50-60度之间。
当电路设计为使用软性基板使LED组件及电源模块的有源及无源组件均可以或部分设置同一软性基板或不同的软性基板,以简化LED灯的结构设计时,电容较佳为选用X7R贴片陶瓷电容,其电容容值较佳为大于100nF流经灯丝仿真电路1760的电流为100-1000mA。
请参见图40F,为根据本实用新型第五较佳实施例的灯丝仿真电路的电路示意图。在本实施例中,第一整流电路510或/及第二整流电路540采用图30C所示的整流电路810但省略端点转换电路541,而由灯丝仿真电路1860取代端点转换电路541的功能。即,本实施例的灯丝仿真电路1860也同时具有灯丝仿真及端点转换功能。灯丝仿真电路1860具有负温度系数的阻值,在温度高时的阻值低于在温度低时的阻值。在本实施例中,灯丝仿真电路1860包含了两负温度系数电阻1863及1864,串联于灯丝模拟端1661及1662之间。请同时参见图40A,灯丝仿真电路1860的灯丝仿真端1661及1662耦接第一接脚501及第二接脚502或/及第三接脚503及第四接脚504。整流电路810中的整流单元815的半波连接点819耦接负温度系数电阻1863及1864的连接点。
当灯管驱动电路输出侦测讯号以测试灯丝是否正常时,侦测讯号会经过负温度系数电阻1863及1864而使灯管驱动电路判断灯丝正常。而且负温度系数电阻1863及1864因测试讯号或预热程序,温度逐渐上升并降低阻值。当灯管驱动电路正式驱动LED灯发光时,负温度系数电阻1863及1864的阻值已降至相对低值,而减少功耗的损失。
灯丝仿真电路1860的阻值较佳为于室温25℃时为10欧姆或以上并于LED灯稳定操作时,灯丝仿真电路1860的阻值降至2~10欧姆;更佳的是,于LED灯稳定操作时灯丝仿真电路1860的阻值介于3~6欧姆之间。
请参见图41A,为根据本实用新型第十五较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520及LED驱动模块530,且更增加过压保护电路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,以侦测滤波后讯号,并于滤波后讯号的电平高于设定过压值时,箝制滤波后讯号的电平。因此,过压保护电路1570可以保护LED驱动模块530的组件不因过高压而毁损。
请参见图41B,为根据本实用新型较佳实施例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,滤波后讯号的电平)达到崩溃电压时导通,使电压差箝制在崩溃电压上。过压保护电路1670可以避免,例如:瞬时启动型(Instant Start)电子镇流器于启动之初短时间的高交流电压输出等,暂时性的高电压造成LED驱动模块530的毁损。过压保护电路1670的保护电压(或稳压二极管1671的崩溃电压)较佳为在低于500V,例如:100-500V的范围,更佳为低于400V,例如:300-400V的范围。
请参见图42A,为根据本实用新型第十六较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图40A的实施例,本实施例的LED灯包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520、LED驱动模块530及两灯丝仿真电路1560,且更增加镇流侦测电路1590。镇流侦测电路1590可以耦接于第一接脚501、第二接脚502、第三接脚503及第四接脚504的任一与第一整流电路510及第二整流电路540中对应的整流电路。在本实施例中,镇流侦测电路1590耦接于第一接脚501及第一整流电路510之间。
镇流侦测电路1590侦测交流驱动讯号或者经过第一接脚501、第二接脚502、第三接脚503及第四接脚504输入的讯号,并根据侦测结果判断所输入的讯号是否为电子镇流器所提供。
请参见图42B,为根据本实用新型第十七较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图42A的实施例,本实施例的第二整流电路540采用图30C所示的整流电路810。镇流侦测电路1590耦接于整流单元815及端点转换电路541之间。整流单元815及端点转换电路541其中之一耦接第三接脚503及第四接脚504,另一耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512。在本实施例,整流单元815耦接第三接脚503及第四接脚504,而端点转换电路541耦接第一整流输出端511及第二整流输出端512。同样地,镇流侦测电路1590侦测由第三接脚503或第四接脚504所输入的讯号,根据讯号的频率以判断是否为电子镇流器所提供。
再者,本实施例也可以改由第一整流电路510采用图30C所示的整流电路810,并将镇流侦测电路1590耦接于整流单元815及端点转换电路541之间。
请参见图42C,为根据本实用新型较佳实施例的镇流侦测电路的电路方块示意图。镇流侦测电路1590包含侦测电路1590a以及切换电路1590b。切换电路1590b耦接第一切换端1591及第二切换端1592。侦测电路1590a耦接侦测端1593及1594以侦测流经侦测端1593及1594的讯号。或者,也可以省略侦测端1593及1594而共同耦接到第一切换端1591及第二切换端1592以侦测流经第一切换端1591及第二切换端1592的讯号。因此,图式中侦测端1593及1594以虚线表示。
请参见图42D,为根据本实用新型第一较佳实施例的镇流侦测电路的电路示意图。镇流侦测电路1690包含侦测电路1690a以及切换电路1690b,耦接于第一切换端1591及第二切换端1592之间。侦测电路1690a包含双向触发二极管1691、电阻1692及1696以及电容1693、1697及1698。切换电路1690b包含双向可控硅1699及电感1694。
电容1698耦接于第一切换端1591及第二切换端1592之间,用以反应流经第一切换端1591及第二切换端1592的讯号而产生侦测电压。当讯号为高频讯号时,电容1698的容抗相当低,而产生的侦测电压相当小。当讯号为低频讯号或直流讯号时,电容1698的容抗相当高,而产生的侦测电压相当高。电阻1692及电容1693串联于电容1698的两端,对电容1698所产的侦测电压进行滤波并于电阻1692及电容1693的连接点产生滤波后侦测电压。电阻1692及电容1693的滤波作用系用以滤除侦测电压的高频噪声,以避免高频噪声造成的误动作。电阻1696及电容1697串联于电容1693的两端,用以将滤波后侦测电压传递至双向触发二极管1691的一端。电阻1696及电容1697同时对滤波后侦测电压进行第二次滤波,使侦测电路1690a的滤波效果更佳化。一般而言,电容1697的容值小于电容1693的容值。电阻1696可以避免双向触发二极管1691在短时间内对电容1693的电压放电至归零,而防止应急镇流器提供脉冲讯号给LED灯时,镇流侦测电路1690于脉冲之间重置并于下个脉冲再启动时造成的启动延迟。如此,即可避免启动延迟所造成的闪烁情况。
根据不同的应用及噪声滤波需求,电容1697可以选择省略而双向触发二极管1691的一端经过电阻1696耦接至电阻1692及电容1693的连接点;或者,电阻1696及电容1697同时省略而双向触发二极管1691的一端直接耦接至电阻1692及电容1693的连接点。故,在图式中电阻1696及电容1697以虚线表示。双向触发二极管1691的另一端耦接至切换电路1690b的双向可控硅1699的控制端。双向触发二极管1691根据所接受到的讯号电平大小,以决定是否产生控制讯号1695来触发双向可控硅1699导通。双向可控硅1699的第一端耦接第一切换端1591,第二端经过电感1694耦接第二切换端1592。电感1694的作用在于保护双向可控硅1699不因流经第一切换端1591及第二切换端1592的讯号超过最大切换电压上升率、截止状态下反复电压峰值及最大的切换电流变化率而毁损。
当第一切换端1591及第二切换端1592接收的讯号为低频交流讯号或直流讯号时,电容1698的侦测电压将足够高而使双向触发二极管1691产生控制讯号1695来触发双向可控硅1699。此时,第一切换端1591及第二切换端1592之间为短路,而旁通了切换电路1690b所并联的电路,例如:连接于第一切换端1591及第二切换端1592之间的电路、侦测电路1690a、电容1698等。
当第一切换端1591及第二切换端1592接收的讯号为高频交流讯号时,电容1698的侦测电压并不足以使双向触发二极管1691产生控制讯号1695来触发双向可控硅1699。此时,双向可控硅1699为截止,高频交流讯号主要经由外部电路或侦测电路1690a传递。
因此,镇流侦测电路1690可以判断输入的讯号是否为电子镇流器所提供的高频交流讯号,若是则使高频交流讯号流经外部电路或侦测电路1690a;若否则旁通外部电路或侦测电路1690a。
值得注意的是,电容1698可以外部电路中的电容来取代,例如:图31A至图31C所示端点转换电路实施例的至少一电容,而侦测电路1690a则省略电容1698,故图式中以虚线表示。
请参见图42E,为根据本实用新型第二较佳实施例的镇流侦测电路的电路示意图。镇流侦测电路1790包含侦测电路1790a以及切换电路1790b。切换电路1790b耦接于第一切换端1591及第二切换端1592之间。侦测电路1790a耦接于侦测端1593及1594之间。侦测电路1790a包含互感的电感1791及1792、电容1793及1796、电阻1794以及二极管1797。切换电路1790b包含切换开关1799。在本实施例,切换开关1799为P型空乏式金氧半场效晶体管(P-type Depletion Mode MOSFET),当其闸极电压高于一临界电压时为截止,低于该临界电压时为导通。
电感1792耦接于侦测端1593及1594之间,以根据流经侦测端1593及1594的讯号互感至电感1791,使电感1791产生侦测电压。侦测电压的电平随着讯号的频率高低而变高、变低。
当讯号为高频讯号时,电感1792的感抗相当高,互感至电感1791而产生相当高的侦测电压。当讯号为低频讯号或直流讯号时,电感1792的感抗相当低,互感至电感1791而产生相当低的侦测电压。电感1791的一端接地。串联的电容1793及电阻1794与电感1791并联,以接收电感1791所产生侦测电压,并进行高频滤波后产生滤波后侦测电压。滤波后侦测电压经二极管1797后对电容1796充电以产生控制讯号1795。由于二极管1797提供电容1796单向充电,故控制讯号1795的电平为电感1791的侦测电压的最大值。电容1796耦接切换开关1799的控制端。切换开关1799的第一端与第二端分别耦接第一切换端1591及第二切换端1592。
当侦测端1593及1594接收的讯号为低频交流讯号或直流讯号时,电容1796所产生的控制讯号1795低于切换开关1799的临界电压而使切换开关1799导通。此时,第一切换端1591及第二切换端1592之间为短路,而旁通了切换电路1790b所并联的外部电路,例如:图31A至图31C所示端点转换电路实施例中的至少一电容等。
当侦测端1593及1594接收的讯号为高频交流讯号时,电容1796所产生的控制讯号1795高于切换开关1799的临界电压而使切换开关1799截止。此时,高频交流讯号主要经由外部电路传递。
因此,镇流侦测电路1790可以判断输入的讯号是否为电子镇流器所提供的高频交流讯号,若是则使高频交流讯号流经外部电路;若否则旁通外部电路。
接下来说明LED灯中加入镇流侦测电路,其切换电路的导通(旁通)与截止(不旁通)的操作。举例来说,第一切换端1591及第二切换端1592耦接与LED灯串联的电容,即,驱动LED直管灯的讯号也会流经此电容。此电容可以设置在LED直管灯的内部与内部电路串联或者串联在LED直管灯外部。请同时参见图29A及图29C,当灯管驱动电路505不存在时,交流电源508提供低压、低频交流驱动讯号做为外部驱动讯号以驱动LED直管灯500。此时,镇流侦测电路的切换电路导通,使交流电源508的交流驱动讯号直接驱动LED直管灯的内部电路。灯管驱动电路505存在时,灯管驱动电路505产生高压、高频交流讯号以驱动LED直管灯500。此时,镇流侦测电路的切换电路截止,此电容与LED直管灯内部的等效电容串联,因而达到电容分压的效果。藉此,可以使施加在LED直管灯内部电路的电压较低(例如:落在100-277V的范围内)以避免内部电路因高压而毁损。或者,第一切换端1591及第二切换端1592耦接图31A至图31C所示端点转换电路实施例中的电容,使流经半波连接点819的讯号也同时流经此电容,举例来说,图31A的电容642、图31C的电容842。当灯管驱动电路505产生高压、高频交流讯号输入时,切换电路截止,使电容可以达到分压效果;当市电的低频交流讯号或电池的直流讯号输入时,切换电路导通以旁通电容。
另外,当市电的交流电源508提供低压、低频交流驱动讯号做为外部驱动讯号以驱动LED直管灯500时,LED直管灯500可能有漏电流过大而不符合UL规范之情形。此时,镇流侦测电路的切换开关的导通截止频率可以设定的较低,即低于50或60Hz。也就是说,当交流电源508所提供的低频交流讯号或灯管驱动电路505所提供的高频交流讯号,切换电路均为截止;当电池的直流讯号输入时,切换电路才导通以旁通电容。在交流电源50所提供的低频交流讯号且切换电路为截止时,电容分压的效果会造成LED驱动模块530所接收的电压不足而无法正常发光而呈现开路。如此,可避免使用于市电时造成不符合UL规范的问题。
值得注意的是,切换电路可以包含多个切换组件,以提供两个以上的切换端来并联连接多个并联的电容(例如:图31A的电容645及646、图31A的电容643、645及646、图31B的电容743与744或/及745与746、图31C的电容843及844、图31C的电容845及846、图31C的电容842、843及844、图31C的电容842、845及846、图31C的电容842、843、844、845及846),来确实达到将等效与LED直管灯串联的多个电容旁通的效果。
另外,在此也说明本实用新型的镇流侦测电路如何与图37A至图37I所示的模式切换电路结合使用。镇流侦测电路中的切换电路以模式切换电路来取代。镇流侦测电路中的侦测电路耦接于输入第一接脚501、第二接脚502、第三接脚503及第四接脚504其中之一,以侦测经由第一接脚501、第二接脚502、第三接脚503及第四接脚504输入到LED灯的讯号。侦测电路根据讯号的频率来产生控制讯号,以控制模式切换电路为第一模式或第二模式。
举例来说,当讯号为高频讯号而高于设定模式切换频率时,例如:由灯管驱动电路505所提供的高频讯号,侦测电路的控制讯号将使模式切换电路为第二模式,以将所述滤波后讯号直接输入所述LED模块;当讯号为低频或直流讯号而低于设定模式切换频率时,例如:市电或电池所提供的低频或直流讯号,侦测电路的控制讯号将使模式切换电路为第一模式,以将所述滤波后讯号直接输入所述驱动电路。
请参见图43A,为根据本实用新型第十八较佳实施例的LED直管灯的电路方块示意图。相较于图29B所示实施例,本实施例的LED直管灯包含第一整流电路510及第二整流电路540、滤波电路520、LED驱动模块530及两灯丝仿真电路1560,且更增加侦测模块2520。侦测模块2520经第一侦测端2521耦接第一整流电路510(及/或第二整流电路540),以及经第二侦测端2522耦接LED驱动模块530。侦测模块2520侦测第一侦测端2521上的讯号,并根据侦测结果决定是否截止外部驱动讯号流过LED直管灯。当LED直管灯尚未正式安装于灯座时,侦测模块2520会侦测到过高的阻抗,此时侦测模块2520截止使LED直管灯停止操作。若否,侦测模块2520判断LED直管灯正确安装于灯座上,侦测模块2520维持导通使LED直管灯正常操作。即,当流经所述第一侦测端以及所述第二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,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;当流经所述第一侦测端以及所述第二侦测端的一电流低于所述安装设定电流(或电流值)时,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,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。
请参见图43B,为根据本实用新型较佳实施例的侦测模块的电路示意图。侦测模块包含开关电路2580、检测脉冲(pulse)发生模块2540(用以产生或发生用于检测的脉冲)、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)耦接第一侦测端2521以及耦接第二侦测端2522,以侦测第一侦测端2521以及第二侦测端2522之间的讯号。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,以将检测结果讯号经检测结果端2571传送至检测结果锁存电路2560。检测脉冲发生模块2540通过脉冲讯号输出端2541耦接检测结果锁存电路2560,并产生脉冲讯号以通知检测结果锁存电路2560锁存检测结果的时机点。检测结果锁存电路2560根据检测结果讯号及脉冲讯号锁存检测结果,经检测结果锁存端2561耦接开关电路2580,以将检测结果传送至开关电路2580。开关电路2580根据检测结果,决定使第一侦测端2521以及第二侦测端2522之间导通或截止。
请参见图43C,为根据本实用新型较佳实施例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、2645及2646、电阻2643、2647及2648、缓冲器2644及2651、二极管2649以及或门2652。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,且经常被订为一高电平)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“高电平”与“低电平”都是相对于在电路中另一电位或某参考电位而言的,且又可分别做为“逻辑高电平”与“逻辑低电平”。
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,侦测模块进入检测阶段。电容2642与电阻2643的连接点电平一开始为高(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电平讯号,并于电容2642与电阻2643的连接点电平降至低逻辑判断电平时,转成低电平讯号。也就是,缓冲器2644产生一输入脉冲讯号,之后持续维持低电平(停止输出所述输入脉冲讯号)。所述输入脉冲讯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产生脉冲讯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的连接端也为高电平。另外,电阻2648的一端接地,电容2646的一端接收缓冲器2644的脉冲讯号。所以电容2646与电阻2648的连接端在一开始高电平,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输出低电平讯号,而缓冲器2651则输出高电平讯号,而使或门2652于脉冲讯号输出端2541输出高电平讯号(第一脉冲讯号)。此时,检测结果锁存电路2560根据检测结果讯号及脉冲讯号第一次锁存检测结果。当电容2646与电阻2648的连接端的电平降至低逻辑判断电平时,缓冲器2651转为输出低电平讯号,而使或门2652于脉冲讯号输出端2541输出低电平讯号(停止输出第一脉冲讯号)。或门2652所输出的脉冲讯号的脉宽由电容2646的容值以及电阻2648的阻值来决定。
接着说明于缓冲器2644停止输出脉冲讯号之后的操作,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的输出由高电平转为低电平的瞬间,电容2646与电阻2648的连接端的电平会低于零,并经由二极管2649对电容快速充电而使连接端的电平拉回零。因此,缓冲器2651仍维持输出低电平讯号。
另一方面,于缓冲器2644的输出由高电平转为低电平的瞬间,电容2645的一端的电平由驱动电压VCC瞬间降低零,使电容2645与电阻2647的连接端为低电平。反向器2650的输出讯号转为高电平,而使或门输出高电平(第二脉冲讯号)。此时,检测结果锁存电路2560根据检测结果讯号及脉冲讯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的连接端的电平随时间逐渐上升而至等于驱动电压VCC。当容2645与电阻2647的连接端的电平上升至高逻辑判断电平时,反向器2650再度输出低电平,而使或门2652停止输出第二脉冲讯号。第二脉冲讯号的脉宽由电容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电平的脉冲讯号-第一脉冲讯号及第二脉冲讯号,由脉冲讯号输出端2541输出,而且第一脉冲讯号及第二脉冲讯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不再产生脉冲讯号,而维持脉冲讯号输出端2541为低电平。请参见图43D,为根据本实用新型较佳实施例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以及电阻2672。比较器2671的反相端接收参考电平讯号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43A,由第一侦测端2521流入开关电路2580的讯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上的电平高于参考电平讯号Vref的电平时(可对应于所述两灯头正确插入所述灯座),比较器2671产生高电平的检测结果讯号并由检测结果端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输出高电平的检测结果讯号。当流经电阻2672的电流不足使使电阻2672上的电平高于参考电平讯号Vref的电平时(可对应于只有其中之一灯头正确插入所述灯座),比较器2671产生低电平的检测结果讯号并由检测结果端2571输出。例如,当,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输出低电平的检测结果讯号。
请参见图43E,为根据本实用新型较佳实施例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(D F1ip-flop)2661、电阻2662以及或门2663。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输出低电平的检测结果讯号时,D型触发器2661于输出端Q输出低电平讯号;当检测结果端2571输出高电平的检测结果讯号时,D型触发器2661于输出端Q输出高电平讯号。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接收脉冲讯号输出端2541输出的第一脉冲讯号或第二脉冲讯号,或D型触发器2661于输出端Q输出的高电平讯号时,于检测结果锁存端2561输出高电平的检测结果锁存讯号。由于检测脉冲发生模块2640仅于检测阶段输出第一脉冲讯号或第二脉冲讯号时,主导或门2663输出高电平检测结果锁存讯号,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主导检测结果锁存讯号为高电平或低电平。因此,当检测结果端2571未出现过高电平的检测结果讯号时,D型触发器2661于输出端Q维持低电平讯号,而使检测结果锁存端2561于操作阶段也维持低电平的检测结果锁存讯号。反之,当检测结果端2571一旦出现过高电平的检测结果讯号时,D型触发器2661会锁存而于输出端Q维持高电平讯号。如此,检测结果锁存端2561进入操作阶段时也维持高电平的检测结果锁存讯号。
请参见图43F,为根据本实用新型较佳实施例的开关电路的电路示意图。开关电路2680可包含一晶体管(ttansistor),例如一双载子接面晶体管2681做为一功率晶体管(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产生第一脉冲讯号或第二脉冲讯号时,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讯号为高电平或低电平。当检测结果锁存电路2660于检测结果锁存端2561输出高电平的检测结果锁存讯号时,双载子接面晶体管2681将导通而使第一侦测端2521以及第二侦测端2522之间导通。当检测结果锁存电路2660于检测结果锁存端2561输出低电平的检测结果锁存讯号时,双载子接面晶体管2681将截止而使第一侦测端2521以及第二侦测端2522之间截止。
由于外部驱动讯号为交流讯号,为了避免检测判定电路2670检测时,外部驱动讯号的电平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产生第一脉冲讯号及第二脉冲讯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讯号的电平刚好在零点附近的问题。较佳为,第一脉冲讯号及第二脉冲讯号的产生时间差并非为所述外部驱动讯号的周期一半的整数倍数,即并非对应所述外部驱动讯号的180度相位差的整数倍数。如此,第一脉冲讯号及第二脉冲讯号其中之一产生时,不幸外部驱动讯号在零点附近,另一产生时即可避免外部驱动讯号也在零点附近。
上述第一脉冲讯号及第二脉冲讯号的产生时间差,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为外部驱动讯号的周期,X为大于等于零的整数,O<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,为了避免侦测模块进入检测阶段时,驱动电压VCC的电平太低会造成侦测模块的电路逻辑判断错误开始上升。在第一脉冲讯号的产生可以设定在驱动电压VCC到达或高于一预定电平时产生,使驱动电压VCC达到足够的电平后检测判定电路2670才进行,以避免电平不足所造成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电平的检测结果讯号。检测结果锁存电路根据检测脉冲发生模块的脉冲讯号对低电平的检测结果讯号进行锁存成低电平的检测结果锁存讯号,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电平的检测结果讯号。检测结果锁存电路根据检测脉冲发生模块的脉冲讯号对高电平的检测结果讯号进行锁存成高电平的检测结果锁存讯号,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讯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讯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讯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讯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讯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讯号的脉宽在10us至1ms之间,其作用仅在LED直管灯通电瞬间时,利用这个脉冲讯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,可以节省侦测模块的电路成本和体积。
在上述各实施例中,短电路板的长度约为15毫米至40毫米,较佳为19毫米至36毫米,长电路板的长度可为800毫米至2800毫米,较佳为1200毫米至2400毫米。短电路板和长电路板的比例可以为1∶20至1∶200。
此外,在前述的实施例中,当灯板2和电源5系透过焊接方式固定时,灯板2的端部并不固定在灯管1的内周面上,无法安全的固定支撑住电源5,在其他实施例中,若电源5必须另行固定在灯管1末端区的灯头内,则灯头会相对较长而压缩了灯管1有效的发光面积。
值得注意的是,具有双层导电层的可挠式电路板的第二线路层的厚度较佳为相较于第一线路层的厚度厚,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金属层的可挠式电路板,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。
若采用外置驱动电源的结构,则可缩短了灯头的长度尺寸。为保证LED灯的整体长度符合规定,其灯头短缩的长度由延长灯管的长度来补足。因灯管的长度有延长,相应地延长贴在灯管内的灯板的长度。同等照明条件下,贴在灯管内壁的灯板上的LED组件间的间隔可相应的加大,由于LED组件间的间隔增大,这样可提高散热效率、降低LED组件操作时的温度,而可延长LED组件的寿命。
本实用新型LED直管灯于各实施例的实现以如前所述。需要提醒注意的是,在各个实施例中,对于同一根LED直管灯而言,在“灯板采用可挠式电路软板”、“电源具有长短电路板的组合件(分别在灯板及灯头中)”等特征中,可以只包括其中的一个或多个技术特征。
此外,其中关于“灯板采用可挠式电路软板”的内容系可选自于包含有实施例中其相关技术特征的其中之一或其组合。
例如,在灯板采用可挠式电路软板中,所述可挠式电路软板与所述电源的输出端之间通过导线打线连接或所述可挠式电路软板与所述电源的输出端之间焊接。此外,所述可挠式电路软板包括一介电层与一线路层的堆栈;可挠式电路软板可以在表面涂覆油墨材料的电路保护层,并通过增加沿周向的宽度来实现反射膜的功能。
例如,在电源设计中,长短电路板的组合件具有一长电路板和一短电路板,长电路板和短电路板彼此贴合透过黏接方式固定,短电路板位于长电路板周缘附近。短电路板上具有电源模组,整体构成电源。
在电源组件设计中,所述的外部驱动讯号可以是低频交流讯号(例如:市电所提供)、高频交流讯号(例如:电子镇流器所提供)、或直流讯号(例如:电池所提供或外置驱动电源),且可以双端电源的驱动架构来输入LED直管灯。在双端电源的驱动架构,可以支持仅使用其中一端以做为单端电源的方式来接收外部驱动讯号。
在直流讯号做为外部驱动讯号时,LED直管灯的电源组件可以省略整流电路。
在电源组件的整流电路设计中,可以是具有单一整流单元,或双整流单元。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。单一整流单元可适用于单端电源的驱动架构,而双整流单元适用于单端电源及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讯号、高频交流讯号、或直流讯号的驱动环境。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讯号。
在电源组件的滤波电路设计中,可以具有单一电容或π型滤波电路,以滤除整流后讯号中的高频成分,而提供低纹波的直流讯号为滤波后讯号。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,以符合UL认证对特定频率的电流大小规范。再者,滤波电路更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。在直流讯号做为外部驱动讯号时,LED直管灯的电源组件可以省略滤波电路。
在电源组件的LED驱动模块设计中,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驱动模块并联,以确保LED驱动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做为稳压电路。
在仅包含LED模块的设计中,于高频交流讯号做为外部驱动讯号时,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讯号下等效为阻抗以做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讯号时,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,于外部驱动讯号停止提供之后,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讯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。
在电源组件的镇流侦测电路设计中,镇流侦测电路与等效上与LED驱动模块串联的电容并联,并根据外部驱动讯号的频率来决定外部驱动讯号流经电容或流经镇流侦测电路(即旁通电容)。上述的电容可以是整流电路的电容电路。
在电源组件的灯丝仿真电路设计中,可以是单一并联电容及电阻或双并联电容及电阻或负温度系数电路。灯丝仿真电路适用于程序预热启动型电子镇流器,可以避免程序预热启动型电子镇流器判断灯丝异常的问题,改善对程序预热启动型电子镇流器的兼容性。而且灯丝仿真电路几乎不影响瞬时启动型(Insrant Start)电子镇流器、快速启动型(Rapid Start)电子镇流器等其他电子镇流器的兼容性。
在电源组件的镇流兼容电路设计中,可以与整流电路串联或与滤波电路及LED驱动模块并联。在与整流电路串联的设计中,镇流兼容电路的初始状态为截止,并经过设定延迟时间后导通。在与滤波电路及LED驱动模块并联的设计中,镇流兼容电路的初始状态为导通,并经过设定延迟时间后截止。镇流兼容电路可以在启动初期使瞬时启动型电子镇流器能顺利启动,而改善对瞬时启动型电子镇流器的兼容性。而且镇流兼容电路几乎不影响预热启动型电子镇流器、快速启动型电子镇流器等其他电子镇流器的兼容性。
在电源组件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驱动模块设计中。
在电源组件的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。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值,在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说,如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90,优选从20到80,更优选从30到70,则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值,适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例,可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明,所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而,“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”,至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料,包括专利申请和出版物,出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”,旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地,单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解,以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述,在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此,本教导的范围不应该参照上述描述来确定,而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的,所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容,也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。
Claims (25)
1.一种LED直管灯,其特征在于,包括:
本体,其具有用于输入外部驱动信号的第一接脚和第二接脚;
第一整流电路,其与第一接脚和第二接脚耦接;所述第一整流电路用于对所述驱动信号进行整流,以产生整流后信号;
滤波电路,其用于对所述整流后信号进行滤波,以产生滤波后信号;
LED驱动模块,用以接收所述滤波后信号以发光;
镇流兼容电路,其具有第一状态以及第二状态;所述镇流兼容电路处于第一状态时,所述外部驱动信号无法输入至所述LED驱动模块上以使所述LED驱动模块未发光;所述镇流兼容电路处于第二状态时,所述外部驱动信号被允许输入至所述LED驱动模块以使所述LED驱动模块发光;
其中,所述镇流兼容电路能在所述外部驱动信号被初始施加于所述第一接脚和/或所述第二接脚时处于所述第一状态,并在预定时间后切换为所述第二状态。
2.如权利要求1所述的LED直管灯,其特征在于:所述本体还具有用于输入外部驱动信号的第三接脚和第四接脚;所述LED直管灯还包括与第三接脚和第四接脚耦接的第二整流电路。
3.如权利要求1所述的LED直管灯,其特征在于:所述预定时间大于0.01秒。
4.如权利要求1至3任一所述的LED直管灯,其特征在于:所述第一状态为开路状态,所述第二状态为导通状态。
5.如权利要求4所述的LED直管灯,其特征在于:所述镇流兼容电路包括镇流兼容输入端、镇流兼容输出端、第一电阻、第二电阻、硅控整流器、固体放电管、第一电容;其中,
所述硅控整流器耦接于所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间;
所述第一电阻耦接于所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间,所述第一电阻的阻值使所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间等效开路;所述第一电阻与所述硅控整流器并联;
所述第二电阻、所述第一电容依序串联于所述镇流兼容输入端与所述镇流兼容输出端之间,并与所述第一电阻并联;
硅控整流器的控制端与固体放电管的一端相连,固体放电管的另一端耦接于第一电容及第二电阻之间。
6.如权利要求4所述的LED直管灯,其特征在于:所述镇流兼容电路包括金属电极、双金属片以及加热丝;所述金属电极、双金属片以及加热丝位于惰性气体中;所述双金属片连接所述加热丝,且与所述金属电极之间具有一间隔;且所述双金属片包含两个金属片,其中比较靠近所述金属电极的金属片的温度系数比离所述金属电极较远的另一金属片的温度系数低。
7.如权利要求6所述的LED直管灯,其特征在于:所述镇流兼容电路具有壳体,所述壳体的内部充有所述惰性气体;所述金属电极与所述加热丝穿出所述壳体分别形成镇流兼容输入端及镇流兼容输出端。
8.如权利要求6所述的LED直管灯,其特征在于:所述金属电极与所述加热丝之间设有延迟电平;在外部驱动信号小于延迟电平时,所述双金属片与所述金属电极存在间隔,使所述镇流兼容电路处于第一状态;在外部驱动信号大于延迟电平时,所述双金属片与所述金属电极电性连接,使所述镇流兼容电路处于第二状态。
9.如权利要求8所述的LED直管灯,其特征在于:所述延迟电平大于或等于400V。
10.如权利要求2所述的LED直管灯,其特征在于:所述第一状态为导通状态,所述第二状态为开路状态。
11.如权利要求10所述的LED直管灯,其特征在于:所述第一整流电路具有第一整流输出端及第二整流输出端;所述镇流兼容电路为两个;两个镇流兼容电路分别耦接于所述第一整流输出端或所述第二整流输出端与所述第三接脚之间以及与所述第四接脚之间。
12.如权利要求11所述的LED直管灯,其特征在于:所述第二整流电路包括:整流单元以及端点转换电路;所述整流单元通过半波连接点耦接所述端点转换电路,且被配置以进行半波整流;所述端点转换电路用以传递所述第一接脚和/或第二接脚所接受的所述外部驱动信号;所述镇流兼容电路为两个;两个镇流兼容电路分别耦接于所述半波连接点与所述第一接脚之间以及与所述第二接脚之间。
13.如权利要求11或12所述的LED直管灯,其特征在于:所述镇流兼容电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻及第九电阻、第三电容、第四电容、第二二极管、第三二极管、第一双载子接面晶体管、第二双载子接面晶体管、镇流兼容输入端及镇流兼容输出端;第七电阻一端连接镇流兼容输入端,另一端耦接第一双载子接面晶体管的射极;第一双载子接面晶体管的集极耦接第二二极管的正极,第二二极管的负极耦接镇流兼容输出端;第六电阻及第三电容串联于第一双载子接面晶体管的射极与集极之间,且第六电阻及第三电容的连接点耦接第一双载子接面晶体管的基极;第九电阻一端连接镇流兼容输出端,另一端耦接第二双载子接面晶体管的射极;第二双载子接面晶体管的集极耦接第三二极管的正极,第三二极管的负极耦接镇流兼容输入端;第八电阻及第四电容串联于第二双载子接面晶体管的射极与集极之间,且第八电阻及第四电容的连接点耦接第二双载子接面晶体管的基极。
14.如权利要求1所述的LED直管灯,其特征在于:所述本体包括灯管、位于灯管内的LED光源组件;所述灯管沿周向具有透光部和设置所述LED光源组件的加强部。
15.如权利要求14所述的LED直管灯,其特征在于:所述透光部的材料为塑料;所述加强部的材料为铝或铝合金。
16.如权利要求14所述的LED直管灯,其特征在于:所述加强部包括平面加强部和支撑结构;所述平面加强部具有供所述LED光源组件设置的安装平面;所述支撑结构设置于所述平面加强部背对所述LED光源组件一侧。
17.如权利要求16所述的LED直管灯,其特征在于:所述平面加强部与所述支撑结构为一体成型结构。
18.如权利要求16所述的LED直管灯,其特征在于:所述支撑结构包括水平支撑肋和垂直支撑肋;所述水平支撑肋与所述安装平面平行,所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直;所述水平支撑肋与所述平面加强部分别位于所述垂直支撑肋的两端。
19.如权利要求16所述的LED直管灯,其特征在于:所述支撑结构包括垂直支撑肋;所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直。
20.如权利要求16所述的LED直管灯,其特征在于:所述支撑结构包括圆弧状支撑肋和垂直支撑肋;所述垂直支撑肋与所述安装平面垂直;所述圆弧状支撑肋与所述透光部形成圆柱状灯管。
21.如权利要求1所述的LED直管灯,其特征在于:所述本体包括灯管、LED光源组件及支撑结构;所述支撑结构在所述灯管内支撑所述LED光源组件。
22.如权利要求21所述的LED直管灯,其特征在于:所述灯管的材料为塑料;所述支撑结构的材料为铝或铝合金。
23.如权利要求21所述的LED直管灯,其特征在于:所述灯管的内壁上设有与所述灯管同向延伸的凸耳,所述凸耳内容置有同向延伸的支撑条;所述凸耳通过所述支撑结构将所述LED光源组件的位置固定。
24.如权利要求21所述的LED直管灯,其特征在于:所述灯管的内壁上设有与所述灯管同向延伸的凸条;所述支撑结构包括水平支撑肋、垂直支撑肋和圆弧状支撑肋;所述LED光源组件设置于所述水平支撑肋的表面;所述垂直支撑肋一端连接于所述水平支撑肋的背对所述LED光源组件的表面,另一端连接于所述圆弧状支撑肋;所述圆弧状支撑肋与所述灯管的内壁贴合;所述凸条将所述支撑结构限位并与所述支撑结构可相对滑动。
25.如权利要求21所述的LED直管灯,其特征在于:所述LED光源组件包括LED光源、以及设置所述LED光源的灯板;所述支撑结构包括多个垂直支撑肋;所述多个垂直支撑肋的一端和所述灯板固定连接,另一端与灯管的内壁紧贴;
所述多个垂直支撑肋分布于所述灯板的两侧;与所述LED光源组件位于所述灯板同一侧的多个垂直支撑肋排布成多列;与所述LED光源组件位于所述灯板相背对一侧的垂直支撑肋与所述灯管同向延伸。
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