CN209693092U - 一种led直管灯照明系统 - Google Patents

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熊爱明
刘新通
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Abstract

本实用新型提出一种LED直管灯照明系统,其实现必须在灯管的两个端盖同时在灯座里面时才通电的安全功能,保障安装人员在安装时没有触电的危险。所述LED直管灯照明系统包括LED直管灯、灯座以及安装检测模块。灯座用以固定所述LED直管灯,并且包含信号线,其中所述灯座通过所述信号线将所述外部驱动信号提供至所述LED直管灯的两端。安装检测模块设置在所述灯座中,当所述LED直管灯电性连接所述信号线时,所述安装检测模块通过所述信号线串联所述LED直管灯的电源回路。其中所述安装检测模块藉由取样电信号来判断是否导通所述电源回路,以令所述LED直管灯接收所述外部驱动信号。

Description

一种LED直管灯照明系统
技术领域
本创作涉及照明器具领域,具体涉及一种LED直管灯照明系统与LED直管灯的组件包含光源、电子组件以及灯头。
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荧光灯。相较于充填有惰性气体及水银的荧光灯而言,LED直管灯无须充填水银。因此,在各种由像是传统荧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。
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直管灯仍有以下几类质量问题需解决,例如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:CN105465640U中,提出了对应的结构改善方式。
再者,现有的LED直管灯的电路设计,对于符合相关的认证规范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。
再来,LED驱动所用的驱动信号为直流信号,然而日光灯的驱动信号为市电的低频、低压交流信号或电子镇流器的高频、高压交流信号,甚至应用于紧急照明时,紧急照明的电池为直流信号。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。
目前市面上的发光二极管(即LED直管灯)灯管取代现行的照明装置即取代荧光灯管的方式主要有两种。
一为镇流器相容型发光二极管灯管(T-LED 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。另一为镇流旁路型(Ballast by-pass)发光二极管灯管,电路上省掉传统的镇流器,而直接将市电接到发光二极管灯管。后者适用于新装修的环境,采用新的驱动电路及发光二极管灯管。其中,镇流器相容型LED灯管一般可称为“Type-A”型LED灯管,并且具有内置灯管驱动的镇流旁路型LED灯管一般可称为“Type-B”型LED灯管。
在现有的技术下,因为Type-B型发光二极管灯管所对应的灯座是直接接入市电信号而并未先通过镇流器,当LED直管灯为双端电源时,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,使用者可能会在触摸到未插入灯座端的金属或可导电的部分时,发生触电的风险。
许多知名国际照明大厂也因受限于上述技术问题而对于以双端电源驱动的Type-B型LED 灯管技术无法有进一步的推进。以美国奇异照明公司(GE Lighting)为例,在其所公开的名为“Considering LED tubes”的文宣(2014年7月8日校阅)以及名为“Dollars&Sense:Type B LED Tubes”的文宣中(2016年10月21日校阅),奇异照明公司一再提及了Type-B型LED 灯管具有触电风险等缺陷无法被克服,因此不就Type-B型的灯管做进一步的产品商业化与销售考量。
此外,当LED直管灯采用双端进电时(例如8呎42W可双端进电的LED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,以下提出本创作及其实施例。
创作内容
在此摘要描述关于「本创作」的许多实施例。然而所述词汇「本创作」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「本创作」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。
本创作提供一种新的LED直管灯照明系统,以及其各个方面(与特征),以解决上述问题。
所述LED直管灯照明系统包括LED直管灯、灯座以及安装检测模块。灯座用以固定所述 LED直管灯,并且包含信号线,其中所述灯座通过所述信号线将所述外部驱动信号提供至所述LED直管灯的两端。安装检测模块设置在所述灯座中,当所述LED直管灯电性连接所述信号线时,所述安装检测模块通过所述信号线串联所述LED直管灯的电源回路。其中所述安装检测模块藉由取样电信号来判断是否导通所述电源回路,以令所述LED直管灯接收所述外部驱动信号。
在一些实施例中,所述灯座包括基座以及设置于所述基座上的两连接插座,所述两连接插座分别具有与所述LED直管灯的接脚对应的插槽,以令所述LED直管灯安装至所述灯座时,所述LED直管灯通过连接插座电性连接至外部电网,其中所述安装检测模块设置在所述两连接插座其中之一中。设有所述安装检测模块的连接插座具模组化配置,并且可拆卸地设置于所述基座上。
在一些实施例中,所述安装检测模块包含:检测脉冲发生模块、检测结果锁存电路、开关电路以及检测判定电路,其中:所述检测脉冲发生模块电性连接所述检测结果锁存电路和所述开关电路,用以产生至少一脉冲信号;所述检测结果锁存电路电性连接所述开关电路,以接收并输出所述检测脉冲发生模块所输出的脉冲信号;所述开关电路分别与所述输入端子和所述检测判定电路电性连接,用以接收所述检测结果锁存电路所输出的脉冲信号并在所述脉冲信号期间导通;以及所述检测判定电路分别电性连接所述第一接电端子、所述开关电路、以及所述检测结果锁存电路,用以在开关电路导通时,检测经过所述检测判定电路上的取样信号。
在一些实施例中,所述检测脉冲发生模块包括一脉冲启动电路及一脉宽决定电路,所述脉冲启动电路包括一比较器以及一信号沿触发电路,所述比较器的第一输入端接收外部驱动信号,第二输入端接收参考电平,并且输出端连接至信号沿触发电路的输入端,所述脉宽决定电路与所述信号沿触发电路的输出端电性连接。
在一些实施例中,当所述外部驱动信号的电平上升至超过所述参考电平时,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号,并在所述外部驱动信号的电平高于所述参考电平的期间维持高电平。
在一些实施例中,当所述比较器的输出端的输出电压处于下降沿后,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号。
在一些实施例中,当外部驱动信号到达所述参考电平并维持预设时间阈值后,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号。
在一些实施例中,当外部驱动信号到达所述参考电平并维持预设时间阈值后,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号。
在一些实施例中,所述LED直管灯照明系统还包括一辅助电源模块,所述辅助电源模块通过所述LED直管灯的第三接脚提供辅助电源给所述LED直管灯使用。
在一些实施例中,所述LED直管灯照明系统还包括一调光控制电路,所述调光控制电路通过所述LED直管灯的第四接脚将调光信号馈入所述LED直管灯内的驱动电路。
附图说明
图1A为本创作第一较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图;
图1B为本创作第二较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图;
图2A和图2B为本创作第一较佳实施例的LED直管灯照明系统的配置示意图;
图3为本创作第二较佳实施例的LED直管灯照明系统的配置示意图;
图4为本创作一较佳实施例的连接插座的配置示意图;
图5A为本创作第一较佳实施例的安装检测模块的电路示意图;
图5B为根据本创作第一较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图5C为根据本创作第一较佳实施例的检测判定电路的电路示意图;
图5D为根据本创作第一较佳实施例的检测结果锁存电路的电路示意图;
图5E为根据本创作第一较佳实施例的开关电路的电路示意图;
图6A为本创作第二较佳实施例的安装检测模块的电路示意图;
图6B为根据本创作第二较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图6C为根据本创作第二较佳实施例的检测判定电路的电路示意图;
图6D为根据本创作第二较佳实施例的检测结果锁存电路的电路示意图;
图6E为根据本创作第二较佳实施例的开关电路的电路示意图;
图7A为本创作第三较佳实施例的安装检测模块的电路示意图;
图7B为根据本创作第三较佳实施例的集成控制模块的内部电路模块示意图;
图7C为根据本创作第三较佳实施例的脉冲发生辅助电路的电路示意图;
图7D为根据本创作第三较佳实施例的检测判定辅助电路的电路示意图;
图7E为根据本创作第三较佳实施例的开关电路的电路示意图;
图8A为本创作第四较佳实施例的安装检测模块的电路模块示意图;
图8B为根据本创作第四较佳实施例的信号处理单元的电路示意图;
图8C为根据本创作第四较佳实施例的信号产生单元的电路示意图;
图8D为根据本创作第四较佳实施例的信号采集单元的电路示意图;
图8E为根据本创作第四较佳实施例的开关单元的电路示意图;以及
图8F为根据本创作第四较佳实施例的内部电源侦测单元的电路示意图;
图9A为本创作第五较佳实施例的安装检测模块的电路示意图;
图9B为根据本创作第五较佳实施例的检测路径电路的电路示意图;
图10A为根据本创作第九较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图10B为根据本创作第五较佳实施例的驱动电路的电路示意图;
图10C为根据本创作第十较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图10D为根据本创作第十一较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图11A为根据本创作第一较佳实施例的电源模块的信号时序示意图;
图11B为根据本创作第二较佳实施例的电源模块的信号时序示意图;
图11C为根据本创作第三较佳实施例的电源模块的信号时序示意图;
图12为本创作较佳实施例的偏压电路的电路示意图;
图13为本创作较佳实施例的检测脉冲发生模块的应用电路方块示意图;
图14A为根据本创作第三较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图14B为根据本创作第四较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图;
图15A为根据本创作第一较佳实施例的检测脉冲发生模块的信号时序示意图;
图15B为根据本创作第二较佳实施例的检测脉冲发生模块的信号时序示意图;
图15C为根据本创作第三较佳实施例的检测脉冲发生模块的信号时序示意图;
图15D为根据本创作第四较佳实施例的检测脉冲发生模块的信号时序示意图
图16A为根据本创作第五较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图16B为根据本创作第六较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图16C为根据本创作较佳实施例的辅助电源模块的电路示意图;
图16D为根据本创作第七较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图16E为根据本创作第一较佳实施例的辅助电源模块的应用电路方块示意图;
图16F为根据本创作第八较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图;
图16G为根据本创作第二较佳实施例的辅助电源模块的应用电路方块示意图;
图16H为根据本创作第三较佳实施例的辅助电源模块的应用电路方块示意图;
图16I为根据本创作较佳实施例的辅助电源模块在LED直管灯中的配置示意图;
图16J为根据本创作较佳实施例的辅助电源模块在灯座中的配置示意图;
图16K为根据本创作第一较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图;
图16L为根据本创作第二较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图;
图16M为根据本创作第三较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图;以及
图16N为本创作第第三较佳实施例的LED直管灯照明系统的配置示意图。
具体实施方式
本创作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。为使本创作的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本创作的具体实施例做详细的说明。下列本创作各实施例的叙述仅是为了说明而为例示,并不表示为本创作的全部实施例或将本创作限制于特定实施例。
另外需先说明的是,本文为了明确说明本揭露的各个创作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,更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。
本申请的LED直管灯包括灯板以及电源,其中电源可为模块化型态,也就是说电源可为整合于一体的电源模块。电源可以是一体整合的单一单元(例如,电源的所有元件皆设于一个本体内)且设置于灯管一端的一个灯头内。或者,电源可以是两个分离的部件(例如,电源的元件被区分为两个部分)且分别设置于两个灯头中。
请参见图1A,为根据本创作第一较佳实施例的LED直管灯照明系统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500的电源模块包含第一整流电路510、滤波电路520及安装检测模块2520,其中电源模块也可以包含LED照明模块530的部份组件。在本实施例中,LED直管灯500例如是直接接收外部电网EP所提供的外部驱动信号,其中所述外部驱动信号通过火线(L)与中性线(N)给到LED直管灯500的两端接脚501、502上。在实际应用中,LED直管灯500可更包括接脚503、504。在LED直管灯500包含有4根接脚501-504 的结构底下,依设计需求同侧灯头上的两接脚(如501与503,或502与504)可以电性连接在一起或是相互电性独立,本创作不以此为限。安装检测模块2520设置于灯管内并经第一安装侦测端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,亦即串接在LED直管灯500的电源回路上。安装检测模块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(即,流经电源回路的信号),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,安装检测模块2520会侦测较小的电流信号而判断信号流过过高的阻抗,此时安装检测模块2520截止使LED直管灯500停止操作。若否,安装检测模块2520判断LED直管灯正确安装于灯座上,安装检测模块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,安装检测模块判断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,安装检测模块判断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或是令LED直管灯的电源回路上的电流被限缩至小于5mA(基于验证标准则为5MIU)。换句话说,安装检测模块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/限制电流状态。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。
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,安装检测模块 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。换言之,在本创作实施例中,安装检测模块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。在本实施中,所述电源回路是指在直管灯中的电流路径,也就是从接收第一极性/相电源(例如L线)的接脚经过电源线路与电路元件到达LED模块,再经由LED模块至接收第二极性/相电源(例如N线)的接脚所形成的路径。搭配双端进电的灯管结构来看,所述电源回路是形成在灯管相对两侧的灯头上的接脚之间,而非在同侧灯头的两接脚之间。
请参见图1B,为根据本创作第二较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图。相较于图1A实施例,本实施例的安装检测模块2520设置在LED直管灯500外部,并且位在外部电网EP的供电路径上,例如是设置在灯座中。其中,当LED直管灯500的接脚电性连接至外部电网EP时,安装检测模块2520会经由对应的接脚501串接至LED直管灯500的电源回路,使得安装检测模块2520可以藉由上述图1A实施例所述的安装侦测方式来判断LED直管灯500是否正确安装至灯座上及/或使用者是否有触电风险。
在另一实施例中,图1A与15B实施例的架构可以整合在一起。举例来说,可在LED直管灯照明系统设置多个安装检测模块2520,其中至少有一个安装检测模块设置在LED直管灯内部的电源回路上,并且至少有另一个安装检测模块设置在LED直管灯外部(例如灯座中),通过灯头上的接脚电性连接LED直管灯的电源回路,进而令防触电保护的效果得以进一步提升。
底下搭配图2A-4来说明将安装检测模块2520设置在灯座中的实施范例。在本实施例中,LED灯具包含灯座1_LH和LED直管灯500,其中灯座1_LH包括基座101_LH和两连接插座102_LH。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,本创作不以此为限。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。
请先参照图2A和图2B,图2A和图2B是绘示将安装检测模块2520设置在连接插座中的配置示意图。在本实施例中,所述两连接插座102_LH分别设有至少一接电端子(如1021、1022、1031、1032)和至少一输入端子(如1023、1024、1033、1034)。以图式中左侧的连接插座102_LH为例,其包含用以连接LED直管灯500的接电端子1021、1022,以及用以连接外部电网EP的输入端子1023、1024。其中,在左侧连接插座102_LH中,接电端子1021 和输入端子1024构成一条供电路径,并且接电端子1022和输入端子1023构成另一条供电路径;类似地,在右侧连接插座102_LH中,接电端子1031和输入端子1034构成一条供电路径,并且接电端子1032和输入端子1033构成另一条供电路径。根据实际的灯座线路配置,外部电网EP可通过左侧连接插座102_LH的任一供电路径和右侧连接插座102_LH的任一供电路径来为LED直管灯500供电。换言之,从LED直管灯500的角度来看,其可从左侧灯头上的接脚501和503至少其中之一,和右侧灯头上的接脚502和504至少其中之一来接收外部电源。
在通过接电端子1021和1031和输入端子1024和1034为LED直管灯500供电的配置下,安装检测模块2520可设置在接电端子1021和输入端子1024所构成的供电路径上,亦即安装检测模块2520串连在接电端子1021与输入端子1024之间。在一些实施例中,输入端子1024 是对应连接至外部电网EP的火线,并且输入端子1024是对应连接至外部电网EP的零线或中性线。
当LED直管灯500安装至灯座1_LH上时,安装检测模块2520会通过接电端子1021电性连接接脚501,并且通过输入端子1024电性连接外部电网,使得外部电网EP和LED直管灯500之间通过输入端子1024和1034、安装检测模块2520、接电端子1021和1031、接脚501 和502以及LED直管灯500的内部线路形成电源回路。换言之,当LED直管灯500安装至灯座1_LH上时,安装检测模块2520会串接在电源回路上。此时,安装检测模块2520可以通过取样并检测电源回路上的电信号来判断LED直管灯500当前的安装状态。其中,安装检测模块2520的具体检测机制可以参考本申请相关实施例的说明,于此不再重复赘述。
请参照图3,图3是绘示将安装检测模块2520设置在基座中的配置示意图。在本实施例中,灯座1_LH的基座101_LH中设有接电端子1025和输入端子1026,安装检测模块2520设置在基座101_LH中,通过接电端子1025电性连接至连接插座102_LH,并通过输入端子1026 电性连接至外部电网EP。当LED直管灯500安装至灯座1_LH时,安装检测模块2520可通过接电端子1025进一步电性连接至LED直管灯500的接脚501,使得外部电网EP和LED直管灯500之间通过输入端子1026、安装检测模块2520、接电端子1025、接脚501和502以及 LED直管灯500的内部线路形成电源回路。换言之,当LED直管灯500安装至灯座1_LH上时,安装检测模块2520会串接在电源回路上。此时,安装检测模块2520可以通过取样并检测电源回路上的电信号来判断LED直管灯500当前的安装状态。其中,安装检测模块2520的具体检测机制可以参考本申请相关实施例的说明,于此不再重复赘述。
在本实施例中,通过在灯座1_LH中(基座101_LH或连接插座102_LH)设置安装检测模块2520的配置,可以是灯座1_LH本身带有防触电的效果,因此即便是搭配一般的LED直管灯使用,也可以有效的避免触电风险。特别是在多灯应用底下(例如一灯座带四灯管),由于不需要在每根LED直管灯中皆设置安装检测模块也能实现防触电效果,因此本实施例的配置可以在维护安全性的前提下,有效的降低灯具成本。
在一些实施例中,安装检测模块2520和连接插座可以被整合为一个可拆卸的模块化配置,如图4所示。透过设置带有安装检测模块2520的连接插座,可以使整组灯具带有防触电的效果。因此,若要在灯具中增加防触电功能,仅需单独购置带有安装检测模块2520的连接插座,并将之替换至灯座上,即可实现防触电,不需替换灯座1_LH或LED直管灯500。
请参见图5A,为根据本创作第一较佳实施例的安装检测模块的电路示意图。安装检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1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,并产生脉冲信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5B,为根据本创作第一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(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,且又可分别作为“逻辑高准位”与“逻辑低准位”。
底下搭配图11A所绘示的信号时序来一并说明,其中图11A为根据本创作第一较佳实施例的电源模块的信号时序示意图。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(时间点ts),LED直管灯通电。此时,安装检测模块进入检测阶段DTS。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DP1)。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DP1)。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,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DP2)。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DP2。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DP1及第二脉冲信号DP2,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TIV,设定时间间隔TIV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DTS后进入操作阶段DRS,检测脉冲发生模块2640不再产生脉冲信号DP1/DP2,而维持脉冲信号输出端2541为低准位。请参见图5C,为根据本创作第一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(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15,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Sdr。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Sdr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Sdr。
请参见图5D,为根据本创作第一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 Flip-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 Sdr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DP1或第二脉冲信号DP2,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DTS输出第一脉冲信号DP1或第二脉冲信号DP2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DTS之后的操作阶段DRS)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Sdr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DRS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Sdr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DRS时也维持高准位的检测结果锁存信号。
请参见图5E,为根据本创作第一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(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,特别的被用于开关电路中。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DP1或第二脉冲信号 DP2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,表示LED直管灯已被正确安装在灯座上,因此双载子接面晶体管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(即,导通电源回路)。此时电源模块中的驱动电路(未绘示)会基于电源回路上的电压而被启动并开始运作,进而产生点亮控制信号Slc来切换功率开关(未绘示),使得驱动电流可被产生并点亮LED模块。相反地,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。此时电源模块中的驱动电路不会被启动,因此点亮控制信号Slc不会被产生。
由于外部驱动信号Sed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DP1及第二脉冲信号DP2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DP1及第二脉冲信号DP2的产生时间差并非为所述外部驱动信号Sed的周期T一半的整数倍数,即并非对应所述外部驱动信号Sed 的180度相位差的整数倍数。如此,第一脉冲信号DP1及第二脉冲信号DP2其中之一产生时,若不幸外部驱动信号Sed在零点附近,另一产生时即可避免外部驱动信号Sed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TIV可以以公式表示如下:
TIV=(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,为了避免安装检测模块进入检测阶段DTS时,驱动电压VCC的准位太低会造成安装检测模块的电路逻辑判断错误开始上升。在第一脉冲信号DP1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检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Sdr。检测结果锁存电路根据检测脉冲发生模块的脉冲信号DP1/DP2对低准位的检测结果信号Sdr进行锁存成低准位的检测结果锁存信号,而于操作阶段DRS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的可能,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(时间点td),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Sdr。检测结果锁存电路根据检测脉冲发生模块的脉冲信号 DP1/DP2对高准位的检测结果信号Sdr进行锁存成高准位的检测结果锁存信号,而于操作阶段DRS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DRS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Sdr 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。
依据上述,就使用者安装的过程而言,在本实施例所述的LED直管灯被安装通电后(无论是正确安装的通电或是不正确安装的通电),由于LED直管灯内部的安装检测模块都会先进行脉冲产生动作以检测LED直管灯的安装状态,并且在确认LED直管灯已被正确安装后才会导通电源回路以给出足以点亮LED模块的驱动电流,因此至少在第一次脉冲被产生之前,LED 直管灯都不会被点亮(即,电源回路不会被导通,或是电源回路上的电流被限制在小于 5mA/MIU)。在实际应用中,LED直管灯被安装通电后至第一次脉冲产生所需的时间大致上会大于或等于100毫秒(ms)。换言之,本实施例的LED直管灯在安装通电后至少会在100ms内不会被点亮。此外,在一实施例中,由于安装检测模块会在LED直管灯被正确安装之前持续发出脉冲来侦测安装状态,因此若LED直管灯在一个脉冲产生后未被点亮(即,未被判定正确安装),则LED直管灯至少会间隔前述的设定时间间隔TIV才会有可能被点亮(即,下一个脉冲产生后)。换言之,若本实施例的LED直管灯在安装通电后的100ms未被点亮,则在100ms+TIV 的期间内也不会被点亮。
值得注意的是,检测脉冲发生模块产生的脉冲信号DP1/DP2的脉宽在1us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DRS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。而安装检测模块(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,可以节省安装检测模块的电路成本和体积。在一实施例中,所述脉冲信号DP1/DP2的脉宽可进一步的在10us至1ms之间;在另一实施例中,所述脉冲信号DP1/DP2的脉宽可进一步的在15us至30us之间;在另一实施例中,所述脉冲信号DP1/DP2的脉宽可为20us。
另外附带一提的是,虽然上述的检测脉冲发生模块2640是以产生两个脉冲信号DP1与DP2 作为范例来进行说明,但本创作的检测脉冲发生模块2540不仅限于此。所述检测脉冲发生模块2540可以是用以产生单一脉冲的电路或是可独立产生多个脉冲的电路。举例来说,在一范例实施例中,检测脉冲发生模块2640可以仅包括电容2642、电阻2643以及缓冲器2644。在此配置底下,检测脉冲发生模块2640仅会产生单一脉冲信号DP1。在另一范例实施例中,检测脉冲发生模块2640可以更包括一复位电路(未绘示),所述复位电路可以在第一脉冲信号及 /或第二脉冲信号产生之后,重置电路的工作状态,使得检测脉冲发生模块2640在一段时间后可以再次产生第一脉冲信号及/或第二脉冲信号。亦即,透过复位电路的作用,可以使检测脉冲发生模块2640依据固定或随机的设定时间间隔TIV产生多个脉冲信号。
请参见图6A,为根据本创作第二较佳实施例的安装检测模块的电路示意图。安装检测模块包含一检测脉冲发生模块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。底下搭配图11B所绘示的信号时序来一并说明,其中图11B为根据本创作第二较佳实施例的电源模块的信号时序示意图。其中,检测脉冲发生模块2740电性连接检测结果锁存电路2760,用以产生包含有至少一脉冲信号DP的控制信号Sc。检测结果锁存电路2760 电性连接开关电路2780,用以接收并输出检测脉冲发生模块2740所输出的控制信号Sc。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所输出的控制信号Sc并在脉冲信号DP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Ssp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检测模块的检测路径。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,检测脉冲发生模块2740更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DP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,检测脉冲发生模块2740经由检测结果锁存电路2760产生一控制信号 Sc,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,并且基于检测到的信号通知检测结果锁存电路2760锁存检测信号的时间点。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依据取样信号Ssp(或取样信号Ssp与脉冲信号DP)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。
请参见图6B,为根据本创作第二较佳实施例的检测脉冲发生模块示意图。检测脉冲发生模块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。检测脉冲发生模块2740更包含一齐纳二极管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。本实施例与前述图5B实施例的检测脉冲发生模块的电路皆仅是范例,实际上检测脉冲发生电路的具体运作的基于图12实施例所配置的功能模块来执行,此部分会于图12的实施例再进一步详述。
请参见图6D,为根据本创作第二较佳实施例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6E,为根据本创作第二较佳实施例的开关电路示意图。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6C,为根据本创作第二较佳实施例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,其等效电阻值包括0.1 奥姆~5奥姆。
值得注意的是,上述安装检测模块的部分电路可以积体化成一集成电路,进而节省安装检测模块的电路成本和体积。例如:整合检测脉冲发生模块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,然本创作不限于此。
底下将再就安装检测模块的整体电路运作加以说明。首先要说明的是,本创作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:
其中,在分母部分,Rfuse为LED直管灯的保险丝阻值(10奥姆),而500奥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,本创作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创作而并非用以限制本创作的实施。
接着,请再次参见图6A,当LED直管灯换装于灯座时,检测脉冲发生模块2740在一段时间后(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与检测脉冲发生模块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,检测脉冲发生模块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DP1)。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SP1(例如:电压信号),当此第一取样信号SP1大于及/或等于一设定信号(例如:一参考电压Vref)时,根据上述本创作的应用原理,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,其间检测脉冲发生模块2740不再产生脉冲输出。
当此第一取样信号SP1小于此设定信号时,根据上述本创作的应用原理,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),检测脉冲发生模块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与检测脉冲发生模块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,检测脉冲发生模块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DP2)。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SP2(例如:电压信号),当此第二取样信号SP2大于及/或等于设定信号(例如:一参考电压Vref)时,根据上述本创作的应用原理,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,其间检测脉冲发生模块2740不再产生脉波输出。
当此第二取样信号SP2小于此设定信号时,根据上述本创作的应用原理,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。
在图11B的范例中,因为基于第一脉冲信号DP1所产生的第一取样信号SP1与基于第二脉冲信号DP2所产生的第二取样信号SP2皆小于参考电压Vref,因此在此段期间内开关电路 2780会被维持在截止状态,并且使驱动电路(未绘示)不会被启动。直到第三脉冲信号DP3产生后,由于检测判定电路2770会根据高于参考电压Vref的第三取样信号SP3产生LED直管灯已被正确安装的检测结果,使得开关电路2780会被检测结果锁存电路2760所输出的高准位电压维持在导通状态以使电源回路维持导通。此时电源模块中的驱动电路会基于电源回路上的电压而被启动并开始运作,进而产生点亮控制信号Slc来切换功率开关(未绘示),使得驱动电流可被产生并点亮LED模块。
接着,请同时参见图6B至图6E,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奥姆~5奥姆;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,本创作所揭露的安装检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,本创作并不限制安装检测模块的应用范围。
请参见图7A,图7A为根据本创作第三较佳实施例的安装检测模块的电路示意图。安装检测模块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。本实施例的安装检测模块的整体运作与第二较佳实施例的安装检测模块的类似,因此可参考图11B所绘示的信号时序。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(即,脉冲期间)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,在一段检测阶段内藉输出端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。在此段检测阶段内,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,以作为在检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7B,为根据本创作第三较佳实施例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6B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。但本创作的脉冲产生单元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。在检测阶段内,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,并且在检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6D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。但本创作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6C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。但本创作的检测单元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7C,图7C为根据本创作第三较佳实施例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更包含一齐纳二极管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7D,图7D为根据本创作第三较佳实施例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奥姆~5奥姆。
请参见图7E,图7E为根据本创作第三较佳实施例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,本实施例的安装检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。底下将仅就安装检测模块的整体电路运作加以说明。
请再次参见图7A,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被提供给安装检测模块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,根据上述本创作的应用原理,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,根据上述本创作的应用原理,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2860。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,根据上述本创作的应用原理,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,根据上述本创作的应用原理,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检测模块的内部电路/模块运作。请同时参见图7B至图 7E,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,在本实施例所述的检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。于检测阶段内,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会在检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,可视为检测阶段结束(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6A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 可以是将检测脉冲发生模块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检测脉冲发生模块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8A,图8A为根据本创作第四较佳实施例的安装检测模块的电路模块示意图。本实施例的安装检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可更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,而在检测阶段输出具有脉冲波形的控制信号,并且在检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,本创作不对此加以限制。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8B至图8F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8B,图8B为根据本创作第四较佳实施例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8C,图8C为根据本创作第四较佳实施例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19D,图8D为根据本创作第四较佳实施例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19E,图8E为根据本创作第四较佳实施例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19F,图8F为根据本创作第四较佳实施例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8A至图8F,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检测脉冲发生模块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9A,为根据本创作第五较佳实施例的安装检测模块的电路示意图。安装检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传送至检测结果锁存电路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5B的检测脉冲发生模块2640 或图6B的检测脉冲发生模块2740。请参照图5B,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6B,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3080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5C的检测判定电路2670或图6C的检测判定电路 2770。请参照图5C,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的输出端会连接至检测结果锁存电路3060。请参照图6C,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的输出端会连接至检测结果锁存电路3060。
开关电路3080的配置可以参考图5E的开关电路2680或图6E的开关电路2780。由于两开关电路的架构类似,以图5E的开关电路2680代表说明。请参照图5E,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9B所示,图9B为根据本创作较佳实施例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(亦即,电源回路与检测路径至少有部分不重叠)。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7A至图8F所示,故于此不再赘述。
应注意的是,上述第二至第五较佳实施例所提及的开关电路2580、2680、2780、2880、 2960及3080皆是一种限流手段的实施方式,其作用在于被致能时(如开关电路被截止)将电源回路上的电流限制至小于特定值以下(例如5MIU)。本领域技术人员在参照上述实施例内容后,应可了解所述限流手段可以通过一般类似于开关电路的架构来实施。举例来说,所述开关电路可以利用电子式开关、电磁式开关、继电器、三端双向可控矽(TRIAC)、晶体闸流管 (Thyristor)、可调阻抗元件(可变电阻、可变电容、可变电感等)来实施。换言之,本领域技术人员应可了解,在本案已具体公开有关于利用开关电路来实施限流的概念底下,本案所包含的范围同样及于上述开关电路各类实施例的均等范围。
此外,综合第一至第五较佳实施例来看,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检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),藉以节省安装检测模块的电路成本和体积。此外,透过模块化/集成化的设置安装检测模块,可使得安装检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,集成化的安装检测模块在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5A实施例的安装检测模块教示安装检测模块包括例如检测脉冲发生模块2540用以产生脉冲信号的脉冲产生机制,但本创作的脉冲产生手段不仅限于此。在一范例实施例中,安装检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)为了要产生具有脉冲波形的点亮控制信号,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点亮控制信号的参考频率来实施,使得检测脉冲发生模块2540硬件电路可以被省略。换言之,安装检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。
请参见图10A,图10A为根据本创作第九较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用方块示意图。,本实施例的LED直管灯包含整流电路510、滤波电路520、驱动电路2530、LED模块630,且更增加侦测电路2620。本实施例的侦测电路2620具有输入端与输出端,其输入端耦接在LED直管灯的电源回路上,且其输出端耦接驱动电路2530。
具体而言,在本实施例的LED直管灯通电后(无论是正确安装或是非正确安装),驱动电路1530会预设进入一安装侦测模式。在安装侦测模式下,驱动电路2530会提供具有窄脉冲 (例如脉冲宽度小于1ms)的点亮控制信号来驱动功率开关(未绘示),使得驱动电路2530 在安装侦测模式下所产生的驱动电流小于5MIU或5mA。另一方面,在安装侦测模式下,侦测电路2620会侦测电源回路上的电信号,并且依据侦测到的结果产生一安装侦测信号Sidm回传给驱动电路2530。其中,驱动电路2530会根据接收到的安装侦测信号Sidm来决定是否进入正常驱动模式。若驱动电路2530判定维持在安装侦测模式,则驱动电路2530会依据一设定频率输出具有窄脉冲的点亮控制信号来短暂导通功率开关,以使侦测电路2620可侦测到电源回路上的电信号,并且同时令电源回路上的电流在整个安装侦测模式下皆小于5MIU。反之,若驱动电路2530判定进入正常驱动模式,则驱动电路2530会改为依据输入电压、输出电压及输出电流等资讯至少其一或组合来产生可调变脉宽的点亮控制信号。
请参照图10B,图10B为根据本创作第五较佳实施例的驱动电路的电路示意图。本实施例的驱动电路2530包含控制器2531以及转换电路2532,其中控制器2531包含信号接收单元 2533、锯齿波产生单元2534以及比较单元2536,并且转换电路2532包含开关电路(也可称为功率开关)2535以及储能电路2538。信号接收单元2533的输入端接收反馈信号Vfb与安装侦测信号Sidm,并且信号接收单元2533的输出端耦接比较单元2536的第一输入端。锯齿波产生单元2534的输出端耦接比较单元2536的第二输入端。比较单元2536的输出端耦接至开关电路2535的控制端。
在控制器2531中,信号接收单元2533可例如是由误差放大器所组成的电路,其可用以接收关连于电源模块中的电压、电流资讯的反馈信号Vfb,以及由侦测电路2620所提供的安装侦测信号Sidm。在实施例中,信号接收单元2533会根据安装侦测信号Sidm而选择输出一预设电压Vp或反馈信号Vfb至比较单元2536的第一输入端。锯齿波产生单元2534是用以产生一锯齿波信号Ssw至比较单元2536的第二输入端,其中所述锯齿波信号Ssw在其每一周期的信号波形中,其上升沿与下降沿至少其一的斜率非为无穷大。此外,本实施例的锯齿波产生单元2534可以是不论驱动电路2530操作在何种模式下皆以一固定的工作频率来产生锯齿波信号Ssw,或是可在不同操作模式下依据不同的工作频率来产生锯齿波信号Ssw(亦即,锯齿波产生单元2534可依据安装侦测信号Sidm改变其工作频率),本创作不以此为限。比较单元2536会比较第一输入端与第二输入端上的信号电平,并且在第一输入端上的信号电平大于第二输入端上的信号电平时,输出高电平的点亮控制信号Slc,以及在第一输入端上的信号电平不大于第二输入端上的信号电平时,输出低电平的点亮控制信号Slc。换言之,比较单元2536会在锯齿波信号Ssw的信号电平大于预设电压Vp或反馈信号Vfb的信号电平的期间输出高电平,进而产生具有脉冲形式的点亮控制信号Slc。
请一并参照图10B与图11C,图11C为根据本创作第三较佳实施例的电源模块的信号时序示意图。当LED直管灯通电后(两端安装至灯座,或者一端安装至灯座另一端被使用者误触),驱动电路2530会被启动,并且预设地进入安装侦测模式DTM。底下以第一周期T1内的运作来进行说明,在安装侦测模式下,信号接收单元2533会输出预设电压Vp至比较单元2536的第一输入端,并且锯齿波产生单元2534也开始产生锯齿波信号Ssw至比较单元2536的第二输入端。以锯齿波SW的信号电平变化来看,锯齿波SW的信号电平会自驱动电路2530被启动的时间点ts后从起始电平逐渐上升,并且在达到峰值电平后再逐渐下降至起始电平。在锯齿波SW的信号电平上升至预设电压Vp之前,比较单元2536会输出低电平的点亮控制信号Slc;在锯齿波SW的信号电平上升至超过预设电压Vp之后至再次降回低于预设电压Vp之前的期间内,比较单元2536会将点亮控制信号Slc上拉至高电平;以及在锯齿波SW的信号电平再次降至低于预设电压Vp之后,比较单元2536会再次将点亮控制信号Slc下拉至低电平。藉由所述的比较运作,比较单元2536即可基于锯齿波SW1与预设电压Vp产生脉冲DP,其中所述脉冲DP的脉冲期间DPW即为锯齿波SW的信号电平高于预设电压Vp的期间。
带有脉冲DP的点亮控制信号Slc会被传输到开关电路2535的控制端,使得开关电路2535 会在脉冲期间DPW内导通,进而使储能单元2538储能,并且在电源回路上产生驱动电流。由于驱动电流的产生会导致电源回路的信号电平/波形/频率等信号特征发生改变,因此此时侦测电路2620会侦测到取样信号Ssp发生电平变化SP。其中,侦测电路2620会进一步判断此电平变化SP是否有超过一参考电压Vref。在第一周期T1中,由于电平变化SP尚未超过参考电压Vref,因此侦测电路2620会输出相应的安装侦测信号Sidm给信号接收单元2533,使得信号接收单元2533继续维持在安装侦测模式DTM,并且持续输出预设电压Vp给比较单元 2536。在第二周期T2中,由于取样信号Ssp的电平变化与第一周期T1类似,因此整体的电路动作与第一周期T1内的运作相同,故不再重复赘述。
换言之,在第一周期T1与第二周期T2中,LED直管灯会被判断为尚未正确安装。另外附带一提的是,在此状态下,虽然驱动电路2530会在电源回路上产生驱动电流,但是因为开关电路2535的导通时间相对短暂,因此驱动电流的电流值不会对人体造成危害(小于5mA/MIU,可低至0)。
在进入第三周期T3后,侦测电路2620判断取样信号Ssp的电平变化超过了参考电压Vref,因此发出了相应的安装侦测信号Sidm给信号接收单元2533,藉以指示LED直管灯已被正确安装至灯座上。当信号接收单元2533接收到指示LED直管灯已被正确安装的安装侦测信号 Sidm后,驱动电路2530会在第三周期T3结束后从安装侦测模式DTM进入正常驱动模式DRM。在正常驱动模式DRM下的第四周期T4中,信号接收单元2533会改为依据从外部接收的反馈信号Vfb来产生对应的信号给比较单元2536,使得比较单元2536可以依据输入电压、输出电压、驱动电流等资讯而动态地调整点亮控制信号Slc的脉冲宽度,进而使LED模块可以被点亮并维持在设定的亮度。在正常驱动模式DRM下,侦测电路2620可以停止运作,或是持续运作但信号接收单元2533忽略安装侦测信号Sidm,本创作不以此为限。
总的来说,就本实施例的电源模块(第十三较佳实施例)与前述第十二较佳实施例的电源模块而言,其差异在于本实施例是将安装侦测与防触电的电路及功能整合至驱动电路中,使得驱动电路成为具有防触电及安装侦测功能的驱动电路。更具体的说,本实施例的电源模块仅需设置一用以侦测电源回路的电信号的侦测电路(2620)即可搭配驱动电路2530的作用来实现LED直管灯的安装侦测与防触电动作,由于其中不需要有如前述安装检测模块包含检测脉冲发生模块、检测结果锁存电路、检测判定电路及开关电路等的复杂电路设计,因此可有效地降低整体电源模块的设计成本。除此之外,由于电路构件的减少,使得电源模块的布局得以有更大的空间,消耗功率亦较低,此有助于使输入电源更多的用于点亮LED模块中,进而提高光效,同时也让减少电源模块所造成的热。
请参照图10C,图10C为根据本创作第十较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用方块示意图。在本实施例中,安装检测模块2720是被配置为持续侦测电源回路上信号的架构,其中安装检测模块2720包括控制电路3160、检测判定电路3170以及限流电路3180。控制电路 3160是用以依据检测判定电路3170所产生的检测结果来控制限流电路3180,藉以令限流电路3180反应于控制电路3160的控制而决定是否执行限流操作。其中,控制电路3160会预设控制限流电路3180不执行限流操作,亦即电源回路上的电流预设不受到限流电路3180的限制。因此,在预设状态下,只要有外部电源接入,经过整流滤波后的电源皆可经由电源回路提供至LED模块630。
更具体的说,检测判定电路3170会被外部电源启动/致能,并且开始持续地侦测电源回路中特定节点上的信号,并且将检测结果信号传送给控制电路3160。控制电路3160会根据检测结果信号的电平、波形、频率及其他信号特性的其中一者或多者来判断是否有人员触碰情形发生。当控制电路3160依据检测结果信号判定有人员触碰情形发生时,即会控制限流电路3180执行限流操作,使得电源回路上的电流被限制至低于特定电流值以下,藉以避免触电情形发生。于此应注意的是,所述特定节点可以位在整流电路510、滤波电路520、驱动电路 1530或LED模块630的输入侧或输出侧,本创作不以此为限。
请参照图10D,图10D为根据本创作第十一较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用方块示意图。本实施例的安装检测模块2820与前述实施例的安装检测模块2720大致相同,两者主要差异在于安装检测模块2820是被配置为持续侦测检测路径上信号的架构。安装检测模块2820包括控制电路3260、检测判定电路3270、限流电路3280及检测路径电路3290,其中有关于控制电路3260、检测判定电路3270以及限流电路3280的运作可参照上述图10C实施例的说明,于此不再重复赘述。
于此应注意的是,所述检测路径电路3290可以设置在整流电路510、滤波电路520、驱动电路1530或LED模块630的输入侧或输出侧,本创作不以此为限。除此之外,检测路径电路3290在实际应用中可以利用被动元件(如电阻、电容、电感等)或主动元件(如晶体管、矽控整流器)等任何可以因应人体触碰而反应出阻抗变化的电路配置来实施。
总的来说,上述图10C与图10D的电源模块属于持续侦测设定下的应用与配置,其可单独作为安装侦测的机制,或者可与脉冲侦测设定搭配一起作为安装侦测/触电保护的机制。举例来说,在一范例实施例中,灯管可以在未被点亮的状态下应用脉冲侦测设定,并且在灯管被点亮之后改为应用持续侦测设定。从电路运作的角度来看,所述脉冲侦测设定与持续侦测设定的切换可以是基于电源回路上的电流来决定,例如在电源回路上的电流小于特定值(如 5MIU)时,安装检测模块是选择启用脉冲侦测设定,并且在电源回路上的电流大于特定值时,安装检测模块切换为启用持续侦测设定。从灯管安装与运作的角度来看,安装检测模块是预设为启用脉冲侦测设定,使得灯管每一次通电或接收到外部电源时,安装检测模块都先以脉冲侦测设定来侦测灯管是否正确安装并进行防触电保护,一旦判定灯管正确安装至灯座上并点亮后,安装检测模块即切换为以持续侦测设定来侦测灯管是否被误触导电部分而产生触电风险。另外,若灯管断电则安装检测模块会再次重置为脉冲侦测设定。
搭配LED直管灯照明系统的硬件配置来看,不论安装检测模块是内置于LED直管灯内(如图1A所示)或外置在灯座上(如图1B所示),设计者皆可依据需求选择性的将上述的脉冲侦测设定与持续侦测设定应用于LED直管灯照明系统中。换言之,无论是内置安装检测模块或外置安装检测模块2520的配置,安装检测模块皆可依照上述实施例的说明来进行安装侦测与防触电保护的运作。
内置安装检测模块与外置安装检测模块的差异在于外置安装检测模块的第一安装侦测端与第二安装侦测端是连接在外部电网/信号源与LED直管灯的接脚之间(亦即,串接在外部驱动信号的信号线上),并且透过接脚电性连接到LED直管灯的电源回路上。另一方面,虽然在图式中并未直接绘示出,但本领域技术人员应可理解在本案的安装检测模块的实施例中,安装检测模块更包含用以产生驱动电压的偏压电路,其中所述驱动电压是提供给安装检测模块中的各电路运作所需的电源。
请参照图12,图12为本创作较佳实施例的安装检测模块的偏压电路的电路示意图。在交流电源输入的应用底下,偏压电路2550包括整流电路2551、电阻2552与2553及电容2554。在本实施例中,整流电路2551是以全波整流桥为例,但本创作不以此为限。整流电路2551 的输入端接收外部驱动信号Sed,并且对外部驱动信号Sed进行整流,以在输出端输出直流的整流后信号。电阻2552与2553串接在整流电路2551的输出端之间,并且电容2554与电阻2553相互并联,其中整流后信号经过电阻2552与2553的分压及电容2554的稳压后,转换为驱动电压VCC从电容2554的两端(即,节点PN与接地端)输出。
在内置安装检测模块的实施例中,由于LED直管灯的电源模块中本身就包含有整流电路 (如510),因此整流电路2551可以利用电源模块既有的整流电路取代,并且电阻2522与2553 及电容2554可直接连接在电源回路上,藉以利用电源回路上经整流后的母线电压(即,整流后电压)作为供电来源。在外置安装检测模块的实施例中,由于安装检测模块是直接以外部驱动信号Sed作为供电来源,因此整流电路2551会独立于电源模块设置,藉以将交流信号转换为可供安装检测模块的内部电路使用的直流驱动电压VCC。
请参照图13,图13为根据本创作较佳实施例的检测脉冲发生模块的应用电路方块示意图。本实施例的检测脉冲发生模块3140包括脉冲启动电路3141及脉宽决定电路3142。脉冲启动电路3141用以接收外部驱动信号Sed,并且根据外部驱动信号Sed决定检测脉冲发生模块 3140发出脉冲的时间点。脉宽决定电路3142耦接脉冲启动电路3141的输出端,用以设定脉冲宽度,并且在脉冲启动电路3141所指示的时间点发出符合设定脉冲宽度的脉冲信号DP。
在一些实施例中,所述检测脉冲发生模块3140还可进一步包括输出缓冲电路3143。所述输出缓冲电路3143的输入端耦接脉宽决定电路3142的输出端,其是用以调整脉宽决定电路 3142的输出信号波形(如电压、电流),藉以输出可符合后端电路的运作需求的脉冲信号DP。
以图5B所绘示的检测脉冲发生模块2640为例,其发出脉冲的时间点是根据接收到驱动电压VCC的时间点为准,因此产生驱动电压VCC的偏压电路可以视为检测脉冲发生模块2640 的脉冲启动电路。另一方面,检测脉冲发生模块2640所发出的脉冲信号的脉宽主要是由电容 2642、2645及2646和电阻2643、2647及2648所组成的RC充放电路的充放电时间决定,因此电容2642、2645及2646和电阻2643、2647及2648可视为检测脉冲发生模块2640的脉宽决定电路。缓冲器2644与2651则为检测脉冲发生模块2640的输出缓冲电路。
以图6B所绘示的检测脉冲发生模块2740为例,其发出脉冲的时间点与接收到驱动电压 VCC的时间点以及电阻2742与电容2743所组成的RC电路的充放电时间有关,因此产生驱动电压VCC的偏压电路、电阻2742及电容2743可以视为检测脉冲发生模块2740的脉冲启动电路。另一方面,检测脉冲发生模块2740所发出的脉冲信号的脉宽主要是由施密特触发器2744 的顺向阈值电压与负向阈值电压以及晶体管2746的切换延迟时间所决定,因此施密特触发器 2744以及晶体管2746可视为检测脉冲发生模块2740的脉宽决定电路。
在一些范例实施例中,检测脉冲发生模块2640、2740的脉冲启动电路可以透过增设比较器来实现脉冲启动时间点的控制,如图14A所示。图14A为根据本创作第三较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图。具体而言,检测脉冲发生模块3240包括作为脉冲启动电路的比较器3241及脉宽决定电路3242。比较器3241的第一输入端接收外部驱动信号Sed,第二输入端接收参考电平Vps,并且输出端连接至电阻32421的一端(此端对应图6B的驱动电压 VCC输入端)。脉宽决定电路3242包括电阻32421-32423、施密特触发器32424、晶体管32425、电容32426及齐纳二极管32427,其中上述元件的配置类似于图6B的配置,故电路连接相关说明可参照上述实施例。在此配置底下,由电阻32421与电容32426组成的RC电路会在外部驱动信号Sed的电平超过参考电平Vps时才开始充电,进而控制脉冲信号DP的产生时间点。具体信号时序如图15A所示。
请一并参照图14A与图15A,在本实施例中,作为脉冲启动电路的比较器3241会在外部驱动信号Sed的电平高于参考电平Vps时输出高准位信号至电阻32421的一端,使得电容 32426开始充电。此时电容32426上的电压Vcp会随时间逐渐上升。当电压Vcp达到施密特触发器32424的顺向阈值电压Vsch1时,施密特触发器32424的输出端会输出高准位信号,进而导通晶体管32425。在晶体管32425导通后,电容32426会通过电阻32422与晶体管32425开始对地放电,使得电压Vcp随时间逐渐下降。当电压Vcp降至施密特触发器32424的逆向阈值电压Vsch2时,施密特触发器32424的输出端会从输出高准位信号切换为输出低准位信号,进而产生脉冲波形DP1,其中脉冲DP1的脉宽DPW即是由顺向阈值电压Vsch1、逆向阈值电压Vsch2及晶体管32425的切换延迟时间所决定。在经过设定时间间隔TIV后(即,外部驱动信号Sed的电平从降至低于参考电平Vps至再次上升至高于参考电平Vps的期间),施密特触发器32424会再次依据上述操作而产生脉冲波形DP2,其后的操作可以此类推。
在一些实施例中,脉冲启动电路3141可以在外部驱动信号Sed达到特定电平时来发出脉冲产生指示,藉以决定脉冲信号的产生时间点,如图14B所示。图14B为根据本创作第四较佳实施例的检测脉冲发生模块的电路示意图。具体而言,检测脉冲发生模块3340包括脉冲启动电路3341及脉宽决定电路3342。脉冲启动电路3341包括比较器33411以及信号沿触发电路33412。比较器33411的第一输入端接收外部驱动信号Sed,第二输入端接收参考电平Vps,并且输出端连接至信号沿处发电路33412的输入端。信号沿触发电路33412可例如是上升沿触发电路或下降沿触发电路,其可侦测出比较器33411输出转态的时间点,并且据以发出脉冲产生指示给后端的脉宽决定电路3342。脉宽决定电路3342可以是任何能根据脉冲产生指示而在特定时间点产生设定具有设定脉宽的脉冲产生电路,例如是前述图5B、图6B的电路,或是555计时器等集成元件,本创作不以此为限。检测脉冲发生模块3340的具体信号时序可如图15B或图15C所示。其中,图15B是绘示上升沿触发的信号波形实施例,图15C是绘示下降沿触发的信号波形实施例。
请先一并参照图14B与图15B,在本实施例中,比较器33411会在外部驱动信号Sed的电平上升至超过参考电平Vps时输出高准位信号,并且在外部驱动信号Sed的电平高于参考电平Vps的期间维持高准位信号输出。当外部驱动信号Sed的电平从峰值逐渐降至低于参考电平Vps时,比较器33411会再次输出低准位信号。如此,比较器33411的输出端会产生具有脉冲波形的输出电压Vcp。信号沿触发电路33412会反应于输出电压Vcp的上升沿而触发一致能信号输出,使得后端的脉宽决定电路3342根据致能信号与设定的脉宽DPW,而在输出电压Vcp的上升沿附近产生脉冲信号DP。基于上述运作,检测脉冲发生模块3340可藉由调整参考电平Vps的设定来对应的改变脉冲信号DP的脉冲产生时间点,使得脉冲信号DP在外部驱动信号Sed达到特定电平或相位时才触发脉冲输出。如此一来,便可避免先前实施例所述的脉冲信号DP在外部驱动信号Sed零点附近产生时可能带来的误判问题。
请再一并参照图14B与图15C,本实施例与前述图15B实施例所述的运作大致相同,两者间的主要差异在于本实施例的信号沿触发电路33412是反应于输出电压Vcp的下降沿而触发致能信号输出,因此脉宽决定电路3342会在输出电压Vcp的下降沿附近产生脉冲信号DP。
基于上述的教示,本领域技术人员应可了解,搭配信号沿触发的运作,还有许多可能的脉冲产生时间点的决定机制也可藉由所述的脉冲启动电路3141来实施。举例来说,脉冲启动电路3141可以设计为在侦测到输出电压Vcp的上升沿/下降沿后开始计时,并且在达到预定时间后(可自行设定)再触发致能信号给后端的脉宽决定电路3142。又例如,脉冲启动电路 3141可以在侦测到输出电压Vcp的上升沿时,预先激活脉宽决定电路3142,并且在侦测到输出电压Vcp的下降沿时再触发致能信号给脉宽决定电路3142来输出脉冲信号DP,使得脉宽决定电路3142可以快速反应,以在精确的时间点下产生脉冲信号DP。
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15至16N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的概念。相较于利用机械结构作动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,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。
请参见图16A,为根据本创作第五较佳实施例的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,且更增加辅助电源模块2510,其中LED直管灯的电源模块也可以包含LED照明模块530 的部份组件。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16B,为根据本创作第六较佳实施例的LED直管灯的电源模块的应用电路方块示意图。相较于图16A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更包含驱动电路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16C,为根据本创作较佳实施例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16B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16A至图16C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,本创作不对此加以限制。
请参见图16D,图16D为根据本创作第七较佳实施例的LED直管灯的电源模块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,本创作不以此为限。相较于图16B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。
具体而言,在一实施例中,辅助电源模块2710的运作可类似于离线式不断电系统(Off-line UPS)。在供电正常时,外部电网/外部驱动信号会直接供电至整流电路510并且同时为辅助电源模块2710充电;一旦市电供电品质不稳或断电,辅助电源模块2710会切断外部电网与整流电路510之间的回路,并且改为由辅助电源模块2710供电至整流电路510,直至电网供电恢复正常。换言之,本实施例的辅助电源模块2710可例如是以备援式的方式运作,仅在电网断电时才会介入供电。于此,辅助电源模块2710所供应的电源可为交流电或直流电。
在一范例实施例中,辅助电源模块2710例如包含储能单元以及电压侦测电路,电压侦测电路会侦测外部驱动信号,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,但本创作不以此为限。
在另一范例实施例中,如图16E所示,辅助电源模块2710例如包含充电单元2712与辅助供电单元2714,充电单元2712的输入端连接至外部电网,并且充电单元2712的输出端连接至辅助供电单元2714的输入端。辅助供电单元2714的输出端连接至外部电网EP与整流电路510之间的供电回路。系统中更包括开关单元2730,分别连接至外部电网EP、辅助供电单元2714’的输出端以及整流电路510的输入端,其中开关单元2730会根据外部电网EP的供电状态而选择性的导通外部电网EP与整流电路510之间的回路,或是辅助电源模块2710与整流电路510之间的回路。具体而言,当外部电网EP供电正常时,外部电网EP所供应的电力会作为外部驱动信号Sed通过开关单元2720提供至整流电路510的输入端。此时,充电单元2712会基于外部电网EP所供应的电力对辅助供电单元2714充电,并且辅助供电单元2714会响应于在供电回路上正常传输的外部驱动信号Sed而不对后端的整流电路510放电。当外部电网EP供电发生异常或断电时,辅助供电单元2714开始通过开关单元2720放电以提供辅助电力作为外部驱动信号Sed给整流电路510。
请参照图16F,图16F为根据本创作第八较佳实施例的LED直管灯的电源模块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2710’。相较于图16D所示实施例,本实施例的辅助电源模块2710’的输入端 Pi1与Pi2会接收外部驱动信号,并且基于外部驱动信号来进行充放电的动作,再将所产生的辅助电源从输出端Po1与Po2提供给后端的整流电路510。从LED直管灯结构的角度来看, LED直管灯的第一接脚(如501)与第二接脚(如502)可以是辅助电源模块2710’的输入端Pi1 与Pi2或是输出端Po1与Po2。若第一接脚501与第二接脚502为辅助电源模块2710’的输入端Pi1与Pi2,即表示辅助电源模块2710’设置在LED直管灯的内部;若第一接脚501与第二接脚502为辅助电源模块2710’的输出端Po1与Po2,即表示辅助电源模块2710’设置在LED直管灯的外部。后续实施例会对辅助电源模块的具体结构配置做进一步说明。
在一实施例中,辅助电源模块2710’的运作类似于在线式不断电系统(On-lineUPS),外部电网/外部驱动信号不会直接供电给整流电路510,而是会透过辅助电源模块2710’进行供电。换言之,在本实施例中,外部电网会与LED直管灯会相互隔离,并且辅助电源模块2710’在LED直管灯启动/用电的过程中是全程介入的,进而使得提供给整流电路510的电源不受到外部电网供电不稳定的影响。
图16G绘示在线式操作的辅助电源模块2710’的范例配置。如图16G所示,辅助电源模块2710’包括充电单元2712’以及辅助供电单元2714’。充电单元2712’的输入端连接至外部电网EP,并且充电单元2712’的输出端连接至辅助供电单元2714’的第一输入端。辅助供电单元2714’的第二输入端连接至外部电网EP,并且其输出端连接至整流电路510。具体而言,当外部电网EP供电正常时,辅助供电单元2714’会基于外部电网EP所提供的电力进行电源转换,并且据以产生外部驱动信号Sed给后端的整流电路510;在此期间内,充电单元2712’同时会对辅助供电单元2714’中的储能单元进行充电。当外部电网EP供电发生异常或断电时,辅助供电单元2714’会基于本身的储能单元所提供的电力进行电源转换,并且据以产生外部驱动信号Sed给后端的整流电路510。在此附带一提的是,本文所述的电源转换动作可以是整流、滤波、升压及降压等电路运作的其中之一或其合理组合,本创作不以此为限。
在另一实施例中,辅助电源模块2710’的运作类似于在线互动式不断电系统(Line-Interactive UPS),其基本运作类似于离线式不断电系统,但差异在于于在线互动式的运作底下,辅助电源模块2710’会随时监控外部电网的供电情况,并且其本身具备升压和减压补偿电路,以在外部电网供电情况不理想时,即时校正,进而减少切换利用电池进行供电的频率。
图16H绘示在线互动式操作的辅助电源模块2710’的范例配置。如图16H所示,辅助电源模块2710’例如包含充电单元2712’、辅助供电单元2714’以及开关单元2716’。充电单元2712’的输入端连接至外部电网EP,并且充电单元2712’的输出端连接至辅助供电单元2714’的输入端。开关单元2716’分别连接至外部电网EP、辅助供电单元2714’的输出端以及整流电路510的输入端,其中开关单元2716’会根据外部电网EP的供电状态而选择性的导通外部电网EP与整流电路510之间的回路,或是辅助供电单元2714’与整流电路510 之间的回路。具体而言,当外部电网EP供电正常时,开关单元2716’会导通外部电网EP与整流电路510之间的回路,并且断开辅助供电单元2714’与整流电路510之间的回路,使得外部电网EP所供应的电力作为外部驱动信号Sed通过开关单元2716’提供至整流电路510 的输入端。此时,充电单元2712’会基于外部电网EP所供应的电力对辅助供电单元2714’充电。当外部电网EP供电发生异常或断电时,开关单元2716’会切换为导通辅助供电单元2714’与整流电路510之间的回路,使得辅助供电单元2714’开始放电以提供辅助电力作为外部驱动信号Sed给整流电路510。
在上述实施例中,所述辅助供电单元2714/2714’所提供的辅助电力可为交流电或直流电。当提供的电力为交流电时,辅助供电单元2714/2714’例如包括一储能单元与一直流转交流转换器(DC-AC converter);当提供的电力为直流电时,辅助供电单元2714/2714’例如包括一储能单元与一直流转直流转换器(DC-DC converter),或仅包括储能单元,本创作不以此为限。所述储能单元可例如为若干储能电池组合的电池模块。所述直流转直流转换器可例如为升压型、降压型或降升压型直流转直流转换电路。其中,辅助电源模块2710/2710’更包括电压检测电路(未绘示)。电压检测电路可用来侦测外部电网EP的工作状态,并且根据侦测结果发出信号来控制开关单元2730/2716’或辅助供电单元2714’,藉以决定LED直管灯工作在普通照明模式(即,通过外部电网EP供电)或应急模式(即,通过辅助电源模块2710/2710’供电)。其中,所述开关单元2730/2716’可以利用三端开关或互补切换的两开关来实现。若采用互补切换的两开关实施,则所述两开关可分别串接在外部电网EP的供电回路上以及辅助电源模块2710/2710’的供电回路上;并且控制方式为其中之一开关导通时,其中另一开关截止。
在一范例实施例中,所述开关单元2730/2716’可采用继电器来实施。该继电器类似于2 种模式的选择开关,若工作于普通照明模式(即市电作为外部驱动信号),通电后,该继电器通电吸合,这时LED直管灯的电源模块不与辅助电源模块2710/2710’电性连接;若市电异常,该继电器的电磁吸力消失,恢复至初始的位置这时LED直管灯的电源模块通过继电器与辅助电源模块电性连接2710/2710’,使辅助电源模块工作。
从整体照明系统的角度来看,应用在普通照明场合时,辅助电源模块2710/2710’不工作,由市电给LED照明模块530提供电力;并由市电给辅助电源模块中的电池模块充电。应用在应急场合时,电池模块通过升压型直流转直流转换电路将电池模块的电压升压至LED照明模块530工作时所需电压,LED照明模块530发光。通常升压后电压为升压前电池模块电压的 4~10倍(较佳的选用4~6倍);LED照明模块530工作时所需电压介于40~80V(较佳的介于 55~75V,本案中选用60V)。
在本实施例中,选用单颗呈圆柱形的电池;该电池采用金属壳封装,可降低电池内电解液泄漏的风险。
在本实施例中,电池采用模块化的设计,采用2颗电池串连接然后封装构成一个电池模组,该模组顺次的电性连接,形成电池模块的两极;这样易于安装。电池模块安装时设置在灯具内,这样便于后期的对其维护;若有部分电池模块损坏,可及时替换损坏的电池模块,而无需替换整个电池模块。电池模组可设置成圆柱体状,其内径稍大于电池的外径,这样电池顺次放入电池模组,在电池模组的两端形成正极端及负极端。多个模组电性连接的电池模块的电压低于36V,降低后期维护的成本。在其他的实施例中,电池模组设置成长方体状,长方体的宽度略大于电池的外径,这样电池牢固的夹在电池模组内,该模组上设有采用卡扣式可插拔结构,或其它能容易插拔拼装的结构。
在本实施例中,所述充电单元2712/2712’可例如为管理电池模块的BMS模块(电池管理系统),主要就是为了智能化管理及维护各个电池模块,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。
该BMS模块预设可外接的接口,定期检测时通过连接该接口读取电池模块内的电池的信息。若检测出电池模组有异常时替换相应的电池模组。
在其他的实施例中,电池模组内的电池数量可多颗,如3颗,4颗,30颗等,这时电池模组内的电池间可采样串联接,串并联的混连接,具体视应用的场合;若采用锂电池时,单颗锂电池的电压3.7V左右,电池数量可适当减少以使得电池系统的电压低于36V。
本实施例中的继电器,选用电磁式继电器,其主要由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。其工作原理:只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力恢复至初始的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
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,但本创作不以此为限。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,但本创作同样不以此为限。
从结构的角度来看,如图16I所示,图16I为根据本创作较佳实施例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2710/2710’(为使说明简要,图式上仅标示2710,底下也以辅助电源模块2710进行叙述)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。除此之外,辅助电源模块2710与LED直管灯的电源模块可以配置在同一侧灯头中,或分别置于两侧灯头中。其中,若将辅助电源模块2710与电源模块置于不同灯头中可以使整体电路布局有更大的空间。
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16J所示,图16J为根据本创作较佳实施例的辅助电源模块在灯座中的配置示意图。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16D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。除此之外,在一范例实施例中,辅助电源模块2710也可以设置在灯座1_LH的基座101_LH中、或者设置在灯座1_LH的外部,本创作不以此为限。
总的来说,辅助电源模块2710可分为(1)整合在LED直管灯内部,以及(2)独立于LED直管灯外部等两种配置方式。在辅助电源模块2710独立于LED直管灯外部的配置范例中,若为离线式的辅助电源供电方式,则辅助电源模块2710与外部电网的电源可以经由不同的接脚给到LED直管灯,或是以至少共用一根接脚的方式给到LED直管灯。另一方面,若为在线式或在线互动式的辅助电源供电方式,则外部电网的电力信号不会直接给到LED直管灯的接脚上,而是会先给到辅助电源模块2710,再由辅助电源模块2710会通过LED直管灯的接脚将信号给到LED直管灯内部的电源模块。底下就独立于LED直管灯外部的辅助电源模块(简称独立辅助电源模块)与LED直管灯的整体配置做进一步说明。
请参见图16K,图16K为根据本创作第一较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图。LED直管灯照明系统包含LED直管灯500以及辅助电源模块2810。本实施例的LED 直管灯500包含整流电路510与540、滤波电路520及LED照明模块530。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,本创作不以此为限。整流电路510与540可以分别是图9A所绘示的全波整流电路610或是图9B所绘示的半波整流电路710,其中整流电路510的两输入端分别连接第一接脚501与第二接脚502,并且整流电路540的两输入端分别连接第三接脚503与第四接脚504。
在本实施例中,LED直管灯500是以双端进电的配置作为范例,外部电网EP是连接至LED 直管灯500两侧灯头上的接脚501与502,并且辅助电源模块2810是连接至LED直管灯500 两侧灯头上的接脚503与504。亦即,外部电网EP与辅助电源模块2810是通过不同的接脚供电给LED直管灯500使用。于此附带一提的是,本实施例虽绘示为双端进电的配置为例,但本创作不以此为限。在另一实施例中,外部电网EP也可以通过同一侧灯头上的第一接脚501与第二接脚502供电(即,单端进电的配置)。此时,辅助电源模块2810会通过另一侧灯头上的第三接脚503与第四接脚504供电。换言之,无论在单端进电或双端进电的配置底下,透过选择对应的整流电路配置,即可利用LED直管灯500中原先未被使用的接脚(如503 与504)作为接收辅助电源的介面,进而在LED直管灯500中实现应急照明功能的整合。
请参见图16L,图16L为根据本创作第二较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图。LED直管灯照明系统包含LED直管灯500’以及辅助电源模块2910。本实施例的 LED直管灯500’包含整流电路510’、滤波电路520及LED照明模块530。本实施例的LED照明模块530同样可以仅包括LED模块或包括驱动电路与LED模块,本创作不以此为限。整流电路510’可例如具有三个桥臂的整流电路,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2910,并且输入信号接收端P3连接至辅助电源模块2910。
在本实施例中,LED直管灯500’同样是以双端进电的配置作为范例,外部电网EP是连接至LED直管灯500’两侧灯头上的接脚501与502。与前述实施例不同的是,本实施例的辅助电源模块2910除了会连接至第三接脚503外,还会与外部电网EP共用第二接脚502。在此配置底下,外部电网EP所提供的电源是通过第一接脚501与第二接脚502给到整流电路510’的信号接收端P1与P2,并且辅助电源模块2910所提供的电源是通过第三接脚503与第二接脚502给到整流电路510’的信号接收端P3与P2。更具体的说,若外部电网EP耦接到第一接脚501与第二接脚502的线路分别为火线(L)与中性线(N)时,则辅助电源模块2910 是与外部电网EP共用中性线(N),而火线则为各自独立。换句话说,信号接收端P2为外部电网EP与辅助电源模块2910的共享端。
就运作上来说,当外部电网EP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。在外部电网EP供电异常时,整流电路510’可透过信号接收端P3与P2接收辅助电源模块2910所提供的辅助电源,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电网EP发生异常时提供辅助电源的效果。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,藉以因应应急电源输出电流的高频特性。
除此之外,由于本实施例透过共用第二接脚502的方式来接收辅助电源模块2910所提供的辅助电源,因此LED直管灯500’还会有一根未被使用的第四接脚504可以作为其他控制功能的信号输入介面。所述其他控制功能可以例如是调光功能、通信功能、感测功能等,本创作不以此为限。底下列举LED直管灯500’进一步整合调光控制功能的实施范例来进行说明。
请参见图16M,图16M为根据本创作第三较佳实施例的LED直管灯照明系统的应用电路方块示意图。本实施例的LED直管灯500’包含整流电路510’、滤波电路520、驱动电路1530 及LED模块630。本实施例的LED直管灯照明系统配置大致上与前述图16L实施例相同,两者差异在于本实施例的LED直管灯照明系统更包含耦接LED直管灯500’的第四接脚504的调光控制电路550,其中调光控制电路550会通过第四接脚504耦接驱动电路1530,藉以调控驱动电路1530提供给LED模块630的驱动电流,使得LED模块630的亮度及/或色温可随之变化。
举例来说,调光控制电路550可以例如是由可变阻抗元件与信号转换电路所组成的电路模块,使用者可以通过调控可变阻抗元件的阻抗,使得调光控制电路550产生具有相应准位的调光信号,所述调光信号在经信号转换电路转换为符合驱动电路1530格式的信号型态后,被传递给驱动电路1530,使得驱动电路1530可基于此调光信号来调整输出给LED模块630 的驱动电流大小。其中,若欲调整LED模块630的亮度,可以通过调整驱动信号的频率或参考准位来实现;若欲调整LED模块630的色温,则可通过调整LED模块630中的红色LED单元的亮度来实现,但本创作不以此为限。
另外应注意的是,所述的辅助电源模块2810、2910在硬件配置上也可以参照图16I与14J 的配置,并且可获得相同的有益效果。
图16D至图16M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16A至图16C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16A至图16C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16D至16M的辅助电源模块2510、2610、2710、2810、2910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、2810、2910可更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16C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。
图16是本申请一实施例的LED灯具的配置示意图。如图13所示,在本申请的LED灯具中,其配置与图12大致相同,灯座1_LH的连接插座102_LH中设置有安装检测模块2520以检测LED直管灯的安装状态。本实施例与前述实施例的不同之处在于本实施例的灯座1_LH更包含辅助电源模块2910,其中辅助电源模块2910串联在连接插座102_LH的输入端子1023、接电端子1022之间。除此之外,灯具外部的一调光控制电路550还可通过灯座1_LH的输入端子1033和接电端子1032将调光信号给到LED直管灯500’未使用的空接脚(即第二接脚 504),使得LED直管灯500内部的驱动电路可以通过接脚504接收调光信号。
在电源模块设计中,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(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信号。
在直流信号作为外部驱动信号时,LED直管灯的电源模块可以省略整流电路。
在电源模块的整流电路设计中,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、双全波整流电路或半波整流电路及全波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。
在电源模块的滤波电路设计中,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,以符合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。在直流信号做为外部驱动信号时,LED直管灯的电源模块可以省略滤波电路。
在电源模块的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),与整流电路内的全波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。
在电源模块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。
在电源模块的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。

Claims (18)

1.一LED直管灯照明系统,其特征在于包括:
LED直管灯,基于外部驱动信号而被点亮发光;
灯座,用以固定所述LED直管灯,并且包含信号线,其中所述灯座通过所述信号线将所述外部驱动信号提供至所述LED直管灯的两端;以及
安装检测模块,设置在所述灯座中,当所述LED直管灯电性连接所述信号线时,所述安装检测模块通过所述信号线串联所述LED直管灯的电源回路,
其中所述安装检测模块藉由取样电信号来判断是否导通所述电源回路,以令所述LED直管灯接收所述外部驱动信号。
2.如权利要求第1项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述安装检测模块在多个取样期间内进行电信号取样,各所述取样期间为1us至1ms之间。
3.如权利要求第2项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述安装检测模块预设为截止所述电源回路。
4.如权利要求第1项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述安装检测模块连续不间断地进行电信号取样。
5.如权利要求第4项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述安装检测模块预设为导通所述电源回路。
6.如权利要求第1项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述灯座包括基座以及设置于所述基座上的两连接插座,所述两连接插座分别具有与所述LED直管灯的第一接脚和第二接脚对应的插槽,以令所述LED直管灯安装至所述灯座时,所述LED直管灯通过和所述第一接脚与所述第二接脚对应的所述连接插座电性连接至外部电网,其中所述安装检测模块设置在所述两连接插座其中之一中。
7.如权利要求第6项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述连接插座分别包含接电端子和输入端子,所述安装检测模块串接在所述接电端子和所述输入端子之间,并且在所述LED直管灯安装至所述灯座上时,所述安装检测模块通过所述接电端子电性连接所述第一接脚,并且通过所述输入端子电性连接所述外部电网。
8.如权利要求第1项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述灯座包括基座以及设置于所述基座上的两连接插座,所述两连接插座分别具有与所述LED直管灯的第一接脚和第二接脚对应的插槽,以令所述LED直管灯安装至所述灯座时,所述LED直管灯通过连接插座电性连接至外部电网,其中所述安装检测模块设置在所述基座中。
9.如权利要求第1项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述灯座包含接电端子和输入端子,所述安装检测模块串接在所述接电端子和所述输入端子之间,并且在所述LED直管灯安装至所述灯座上时,所述安装检测模块通过所述接电端子电性连接所述LED直管灯的接脚,并且通过所述输入端子电性连接外部电网。
10.如权利要求第7项和第9项其中之一所述的LED直管灯照明系统,所述输入端子和所述外部电网的火线电性连接。
11.如权利要求第1项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述灯座包括基座以及设置于所述基座上的两连接插座,所述两连接插座分别具有与所述LED直管灯的接脚对应的插槽,以令所述LED直管灯安装至所述灯座时,所述LED直管灯通过连接插座电性连接至外部电网,其中所述安装检测模块设置在所述两连接插座其中之一中,其中设有所述安装检测模块的连接插座具模组化配置,并且可拆卸地设置于所述基座上。
12.如权利要求第7项或第9项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述安装检测模块包含:检测脉冲发生模块、检测结果锁存电路、开关电路以及检测判定电路,其中:所述检测脉冲发生模块电性连接所述检测结果锁存电路和所述开关电路,用以产生至少一脉冲信号;所述检测结果锁存电路电性连接所述开关电路,以接收并输出所述检测脉冲发生模块所输出的脉冲信号;所述开关电路分别与所述输入端子和所述检测判定电路电性连接,用以接收所述检测结果锁存电路所输出的脉冲信号并在所述脉冲信号期间导通;以及所述检测判定电路分别电性连接所述接电端子、所述开关电路、以及所述检测结果锁存电路,用以在开关电路导通时,检测经过所述检测判定电路上的取样信号。
13.如权利要求第12项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述检测脉冲发生模块包括一脉冲启动电路及一脉宽决定电路,所述脉冲启动电路包括一比较器以及一信号沿触发电路,所述比较器的第一输入端接收外部驱动信号,第二输入端接收参考电平,并且输出端连接至信号沿触发电路的输入端,所述脉宽决定电路与所述信号沿触发电路的输出端电性连接。
14.如权利要求第13项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,当所述外部驱动信号的电平上升至超过所述参考电平时,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号,并在所述外部驱动信号的电平高于所述参考电平的期间维持高电平。
15.如权利要求第13项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,当所述比较器的输出端的输出电压处于下降沿后,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号。
16.如权利要求第13项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,当外部驱动信号到达所述参考电平并维持预设时间阈值后,所述检测脉冲发生模块输出脉冲信号。
17.如权利要求第6项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述LED直管灯照明系统还包括辅助电源模块,所述辅助电源模块通过所述LED直管灯的第三接脚提供辅助电源给所述LED直管灯使用。
18.如权利要求第17项所述的LED直管灯照明系统,其特征在于,所述LED直管灯照明系统还包括一调光控制电路,所述调光控制电路通过所述LED直管灯的第四接脚将调光信号馈入所述LED直管灯内的驱动电路。
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