TW201415948A - 照明裝置及其降壓方法 - Google Patents

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Abstract

一種照明裝置及其降壓方法，其中該照明裝置包括：交流電源發生器，用於產生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源；m個負載組件，每兩個相鄰的負載組件分別在各組件的首尾兩端交替形成首端共接點和尾端共接點；以及m-1個均流元件，每個均流元件分別連接在首端共接點和尾端共接點之一和該交流電源發生器的兩個輸出端口之一之間；其中m個負載組件包括m-n個低阻抗負載組件。本申請可以降低交流電源發生器的輸出電壓，且造價低廉。

Description

照明裝置及其降壓方法
本發明涉及一種照明裝置，特別是涉及一種具有降壓功能的照明裝置及其降壓方法。
在現有的很多國際安全標準中，對發光二極管（LED）照明裝置驅動電路的輸出電壓均有相關的限制，這些國際安全標準例如包括IEC 61347-2-13和UL1310等。在IEC 61347-2-13中，規定LED驅動器的輸出電壓只有在≤50Vac RMS或120Vdc的條件下，才能滿足SELV（超低安全電壓）的要求；在UL1310中，規定LED驅動器的輸出電壓只有在≤42.4Vac RMS或60Vdc的條件下，才能滿足SELV的要求。
然而在某些應用場合下，因爲要用到大量的LED燈管來滿足照明需求。在這種情形下，就需要將多串LED並聯使用，以避免輸出電壓超過安全標準的限制。然而，使用過多的LED串，會使整個系統的相關配套器件變多，系統變得更加複雜，而且成本也大幅增加。
圖1示出習知技術中的一種可接多串LED的LED照明裝置，其中位於交流電源發生器中的變壓器Tr次級側右方的均流器件及相關保護電路均集成於LED燈板側，其餘左側電路均集成於交流電源發生器側。該交流電源發生器產生的電源爲一交流電流源，用於給照明裝置的位於Tr次級側右方的器件和電路供電。在某種情形下，由於需要在每一串上串接較多數目的LED以滿足照明要求，導致該交流電流源的輸出端口的電壓（即變壓器次級輸出端的電壓）較高，從而很有可能無法滿足SELV的要求，即高於諸如IEC 61347-2-13或UL1310等對超低安全電壓規定的上限值。
傳統的解决方案就是減少每一串上串接的LED的數目，增加並聯的串數，以使交流電流源的輸出端口的電壓下降以滿足SELV要求，如圖2所示。然而，這個方案會增加每串LED所需要的濾波電路、保護電路等配套器件。而且，有時候爲了滿足標準化生產的要求，每串LED數目必須保持一致，這樣就更加導致了LED並聯串數及每串LED的配套器件的成倍增加，極大地抬高了照明裝置的總體成本。
因此如何發展一種可改善上述公知技術缺陷的具有降壓功能的照明裝置，使其能夠在花費較小成本的情形下滿足SELV要求，實爲目前迫切需要解决的課題。
爲克服習知技術的缺陷，本申請的目的在於提供一種照明裝置及其降壓方法，用於允許降低照明裝置中的交流電源發生器兩端的電壓，使其滿足安全電壓等要求，同時又不會大幅度增加電路成本。


本發明的進一步的目的在於在滿足照明要求的同時降低該交流電源發生器兩端的輸出電壓，以使其符合安全標準，且該照明裝置處於正常的工作狀態。

根據本申請的一個方案，其提供一種照明裝置，包括交流電源發生器，用於產生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源；m個負載組件，其中，第一負載組件一端電性連接於交流電源發生器，另一端與第二負載組件的一端電性連接於第一共接點；第i負載組件一端與第i-1負載組件的一端電性連接於第i-1共接點，第i負載組件另一端與第i+1負載組件的一端電性連接於第i共接點；第m負載組件一端與其緊鄰的第m-1負載組件的一端電性連接於第m-1共接點，第m負載組件另一端電性連接於交流電源發生器；以及m-1個均流元件，其中，第一均流元件電性連接於交流電源發生器和第一共接點之間，第i-1均流元件電性連接於交流電源發生器和第i-1共接點之間，第i均流元件電性連接於交流電源發生器和第i共接點之間，第m-1均流元件電性連接於交流電源發生器和第m-1共接點之間，均流元件用以平衡流過與其相連接的兩個負載組件的電流；其中，基於交流電源發生器的極性，每兩個相鄰的負載組件之間極性相反且分別工作於交流電源的正半周期或負半周期；以及m個負載組件中包括m-n個低阻抗負載組件，用以降低交流電源發生器的輸出電壓，其中m、n和i均爲正整數，且m≧3，m>n≧1，以及m＞i＞1。


根據本發明的實施例，其中m個負載組件中還包括n個發光負載組件，每個低阻抗負載組件中的低阻抗負載的阻抗值小於任意一個發光負載組件中的發光負載的阻抗值。
根據本發明的實施例，每個發光負載組件包括：LED組，由至少一個LED彼此串聯連接而形成；濾波電路，與LED組並聯連接；以及保護電路，與LED組並聯連接。
據本發明的實施例，其中每個負載組件包括整流元件，整流元件與發光負載組件中的發光負載或低阻抗負載組件中的低阻抗負載同極性地串聯連接。
根據本發明的實施例，其中整流元件爲整流二極管。
根據本發明的實施例，其中每個負載組件上的電流均相等。
根據本發明的實施例，其中低阻抗負載組件的低阻抗負載爲導線或正向導通的二極管。
根據本發明的實施例，其中均流元件的每一個爲電容。
根據本發明的實施例，其中m-n個低阻抗負載組件被設置於n個發光負載組件一側，或將m-n個低阻抗負載組件分成兩組且分別設置於n個發光負載組件兩側。
根據本發明的實施例，其中交流電源發生器由諧振式直流-交流轉換器構成。
根據本發明的實施例，其中諧振式直流-交流轉換器包括：半橋開關電路，由兩個串聯連接的開關元件組成，其將直流輸入電壓轉換爲直流方波並從兩個開關元件的共接點輸出；以及諧振槽，由串聯連接的諧振電容、諧振電感以及變壓器組成，用以接收來自半橋開關電路的直流方波並將其轉換爲交流電流源，並由該變壓器的次級側輸出至負載組件。
根據本發明的實施例，其中當沒有設置m-n個低阻抗負載組件時，n個發光負載組件的每一個發光負載組件上的電流爲第一電流，且交流電源發生器的輸出電壓爲第一電壓，當設置了m-n個低阻抗負載組件時，調整交流電源發生器的輸出電流爲m/n倍的第一電流，從而使得m個負載組件的每一個上的第二電流等於該第一電流，並使得交流電源發生器輸出的第二電壓被降低爲n/m倍的第一電壓。
根據本申請的一個方案，其提供一種照明裝置的降壓方法，該方法包括以下步驟：在m個負載組件中設置m-n個低阻抗負載組件，以形成如申請專利範圍第1至11項的任意一個的照明裝置，其中低阻抗負載組件用以降低照明裝置中的交流電源發生器的輸出電壓。
根據本發明的實施例，該方法還包括以下步驟：在m個負載組件中設置n個發光負載組件，且在沒有設置m-n個低阻抗負載組件時，n個發光負載組件的每一個發光負載組件上的電流爲第一電流，且交流電源發生器的輸出電壓爲第一電壓，當設置了m-n個低阻抗負載組件時，調整交流電源發生器的輸出電流爲m/n倍的第一電流，從而使得m個負載組件的每一個上的第二電流等於該第一電流，並使得交流電源發生器輸出的第二電壓被降低爲n/m倍的第一電壓。
本申請將至少一個低阻抗負載組件設置到照明裝置的多個發光負載組件中，利用這些低阻抗負載組件作爲降壓電路來降低照明裝置中的交流電源發生器的輸出端口的輸出電壓，從而滿足了安全用電要求。本申請在滿足照明要求的同時降低交流電源發生器兩端的輸出電壓，以使其符合安全標準，且不會影響照明裝置的正常工作狀態。本申請的照明裝置具有結構簡單、易於配置和使用、以及成本低廉等優點。
以下將結合附圖具體描述本申請的多個實施方式。爲明確說明起見，多個實施例的細節將在以下叙述中一並說明。然而，應瞭解到，這些實施例的細節不應該被用以限制本申請。
爲了描述的方便或清楚起見，附圖中示出的尺寸可被誇大、省略或示意性地示出。並且，元件的尺寸無須嚴格按比例示出。
圖3爲根據本申請第一實施例的照明裝置的原理圖。
對於採用多串並聯LED組構成的照明裝置而言，爲了改善流經各串LED的電流的不均勻問題，本領域中已經開發和應用了許多關於發光二極管組件的電流平衡技術。其中，在由本申請人於2012年4月11日提交的中國專利申請No.201210106272.0且發明名稱爲“電流平衡電路”的申請文件中，具體公開了一種利用電容的安培-秒平衡（Amp-Second Balance）特性實現並聯連接的多個LED串之間的電流平衡電路，本申請的照明裝置就是在此電流平衡電路的基礎上進一步發展形成的。
圖1和圖2的電路結構基本示出了前述申請中的電流平衡電路的配置和連接關係。概括而言，上述電流平衡電路的工作原理是：將均流電容分別依序連接在照明裝置的交流電源的第一和第二輸出端口之一與每兩串首尾連接但方向相反的LED的共接點之間，由於電容的電荷平衡特性，順向流過每個均流電容的平均電流值會等於反向流過該均流電容的平均電流值，因此就使得相鄰的兩串LED負載的電流平均值相等。
本申請的照明裝置是在上述電流平衡電路的基礎上增加了降壓功能。
如圖3所示，本申請所採用的LED照明裝置包括：交流電源發生器（亦即，交流電源AC），用於產生交流電流源以給照明裝置的其他器件和電路供電；分別設置在該交流電源發生器的兩個輸出端口的均流電容1～2；兩個首尾連接但方向相反的發光負載組件（後稱LED負載組件），各自包括由LED燈串組成的LED組、濾波電路以及保護電路（圖3中以LED負載1和LED負載2表示），其中LED負載1的組件的一端連接LED負載2的組件一端以形成共接點，並經由均流電容1而連接至交流電源發生器的一個輸出端口，LED負載1的組件的另一端連接至交流電源發生器的另一輸出端口，以及LED負載2的組件的另一端經由均流電容2而連接至交流電源發生器的該另一輸出端口；以及一個低阻抗負載組件，其中該低阻抗負載組件包括低阻抗負載。這裡，低阻抗負載的阻抗值明顯低於正常工作的LED負載組件的LED負載的阻抗值，例如，低阻抗負載的阻抗值可以約爲照明裝置的LED負載1或LED負載2的阻抗值的1/3或更小，乃至可以小到幾乎爲0。該低阻抗負載例如可以是一段導線或一個正向導通的二極管等。
本申請的照明裝置還包括連接在低阻抗負載組件中以及各LED負載組件中的整流元件（例如圖3所示的整流器1～3），其中整流器1串接在LED負載1上並與其LED的導通方向相同，整流器2串接在LED負載2上並與其LED的導通方向相同，但與整流器1方向相反，而整流器3串接在低阻抗負載上並與整流器2方向相反。這種設置是爲了保證LED負載1和低阻抗負載在交流電源的正半周期內正常工作，LED負載2在交流電源的負半周期內正常工作，且均流電容1和均流電容2能夠平衡流過LED負載1、LED負載2和低阻抗負載的平均電流，使得流過它們的平均電流相等。
由於均流電容1～2的安培-秒平衡特性，流過LED負載1～2以及低阻抗負載這三個組件的電流平均值相等，則LED負載1上的電壓V1的數值基本等於LED負載2上的電壓V2的數值，但方向相反。在沒有接入如虛線所標出的低阻抗負載組件時，在保證LED負載1～2正常工作的狀態下，假設LED負載1或2上的電壓V1=V2=Vo，且流過LED負載1或2的電流爲Io，則交流電源發生器的輸出端口電壓Vab的幅值就等於Vo。當接入低阻抗負載組件後，通過調節交流電源發生器的配置來改變交流電源發生器的輸出電流，使其等於沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發生器的輸出電流Io的3/2倍，從而使流過LED負載1～2的電流保持不變（即等於沒有接入低阻抗負載組件時流過各LED負載1～2的電流Io），且流過低阻抗負載組件的電流也爲Io，因爲低阻抗負載上的電壓顯著低於LED負載1～2上的電壓，可將其忽略，因此LED負載1上的電壓V1和LED負載2上的電壓V2仍然是數值等於Vo而方向相反。此時，在Vab、Vc1、Vc2、V1和V2之間滿足由以下關係式組成的方程式組：
Vab=Vc2；
Vab= Vc1+V1；
-Vab=Vc1+Vc2+V2
V1= -V2=Vo
其中Vc1爲均流電容1上的電壓，Vc2均流電容2上的電壓。
通過計算上述方程式組可知，均流電容2上會產生正的直流偏置電壓Vc2=（2/3）*Vo，均流電容1上會產生負的直流偏置電壓Vc1=-（1/3）*Vo。這兩個直流偏置電壓會使該輸出端口電壓Vab等於（2/3）*Vo，從而實現了降壓功能。而且對於LED負載1～2的每一個而言，其工作電流和電壓在設置低阻抗負載組件前後均保持不變，因此能夠一直保持正常工作狀態。
需要指出的是，當要求滿足較高的照明需求時，可以在該照明裝置中增加LED負載或在每個LED負載中增加LED個數，其中在增加LED負載時會增加每串LED負載所需要的濾波電路、保護電路等配套器件，抬高了照明裝置的總體成本；而在每個LED負載中增加LED個數時，爲了保證照明裝置正常工作，需要保證交流電源發生器的輸出電流保持不變，此時流過每個LED負載的電流也保持不變（等於Io），但每個LED負載中總負載的增大會導致該LED負載兩端電壓的升高，這樣會引起交流電源發生器的輸出電壓升高（大於Vo），此時在照明裝置中增加低阻抗負載組件，可以降低該交流電源發生器的輸出電壓（小於或等於Vo），使其符合安全標準。
所以，爲了滿足較高的照明需求而在原照明裝置中的每個LED負載中增加LED個數時，可以通過低阻抗負載組件降低交流電源發生器的輸出電壓，在保證照明裝置正常工作的前提下使該輸出電壓不會超出安全標準的限制，提高了該照明裝置的安全性能，使得照明系統更加容易配置和安裝，同時增加低阻抗負載不會加入額外的濾波電路和保護電路，大大降低了成本。
須注意，在本發明的上述實施例及下面將要述及的實施例中，各關係式中的等號關係以及照明裝置的電路中的電壓和電流的相等關係實際上均爲近似等於，在電路實際運行中應該將信號誤差、導線及低阻抗元件等的阻抗及功率損耗等因素考慮在內。
圖4爲基於圖3的原理圖的一個示例性照明裝置的電路圖。其中，該照明裝置中的交流電源發生器包括直流輸入電壓Vin和諧振式直流-交流轉換器。該諧振式直流-交流轉換器包括：由開關元件S1與S2構成的半橋開關電路，其將直流輸入電壓Vin轉換爲直流方波；以及由諧振電感Ls、諧振電容Cs以及變壓器Tr構成的諧振槽，用以接收來自半橋開關電路的直流方波並將其轉換爲交流電流源，並由該變壓器Tr的次級側輸出，以給右側的器件和電路供電。
該照明裝置還包括均流電容C1～C2、整流二極管D1～D3、以及兩個LED負載組件和一個低阻抗負載組件，其中低阻抗負載組件中的低阻抗負載由導線構成。每組LED負載組件上分別包括濾波電容Co1～Co2、保護電路P1～P2、以及各自由多個LED燈串組成的LED組（圖4中以LED1和LED2表示）。
如圖4所示，包含整流二極管D3的低阻抗負載組件上會流過同LED1組件和LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C2承受大部分電壓，因此在均流電容C2會有一個上正下負的直流偏置電壓產生。基於與上述方程式組相同的關係式，可以計算出該均流電容C2上的直流偏置電壓等於（2/3）*Vo。同理在均流電容C1上也會有一個上負下正的直流偏置電壓產生，該直流偏置電壓等於-（1/3）*Vo。這兩個直流偏置電壓會使得變壓器Tr次級側的輸出電壓小於LED1或LED2上的電壓，即等於（2/3）*Vo，從而實現了降壓功能。
圖5爲基於圖3的原理圖的另一個示例性照明裝置的電路圖。與圖4示出的照明裝置不同的地方在於，與整流二極管D3串聯的低阻抗負載從一段導線變爲一個同極性地串聯的二極管D4，即二極管D4與LED1的極性相同。
如圖5所示，由整流二極管D3和負載二極管D4構成的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C2承受大部分電壓。基於與上述方程式組相同的關係式，可以計算出在均流電容C2會有一個上正下負的直流偏置電壓（等於（2/3）*Vo）產生。同理在均流電容C1上也會有一個上負下正的直流偏置電壓（等於-（1/3）*Vo）產生。這兩個直流偏置會使變壓器Tr次級側的輸出電壓小於LED1或LED2上的電壓，即等於（2/3）*Vo，從而實現了降壓功能。
圖6給出了本申請的照明裝置的第二實施例。與圖4示出的照明裝置不同的地方在於將LED2負載設置爲與整流二極管D3串聯，而原來與整流二極管D3串聯的低阻抗負載（例如導線）被設置爲與整流二極管D2串聯。該照明裝置中的交流電源發生器的配置與本申請的第一實施例相同，即，在設置了低阻抗負載組件之後，同樣需要使該交流電源發生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發生器的輸出電流Io的3/2倍，以保持每個負載組件上的電流不變。
如圖6所示，由整流二極管D2構成的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C1～C2能承受大部分電壓。基於與上述方程式組類似的關係式，可以計算出在均流電容C1～C2上均會有一個上負下正的直流偏置電壓（等於-（1/3）*Vo）產生。該直流偏置會使變壓器次級側的輸出電壓幅值小於LED負載上的電壓，即等於（2/3）*Vo，從而實現了降壓功能。
圖7給出了本申請的照明裝置的第三實施例。與圖6示出的照明裝置不同的地方在於將LED1負載設置爲與整流二極管D2串聯，原來與整流二極管D2串聯的作爲低阻抗負載的導線被設置爲與整流二極管D1串聯。該照明裝置中的交流電源發生器的配置與本申請的第一和第二實施例相同，即，在設置了低阻抗負載組件之後，同樣需要使該交流電源發生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發生器的輸出電流Io的3/2倍，以保持每個負載組件上的電流不變。
如圖7所示，包含整流二極管D1的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C1能承受大部分電壓。基於與上述方程式組類似的關係式，可以計算出在均流電容C1上會有一個上正下負的直流偏置電壓（等於（2/3）*Vo）產生。同理在均流電容C2上也會有一個上負下正的直流偏置電壓（等於-（1/3）*Vo）產生。這兩個直流偏置電壓會使變壓器Tr次級側的輸出電壓小於LED負載上的電壓，即等於（2/3）*Vo，從而實現了降壓功能。
圖8給出了本申請的照明裝置的第四實施例。與圖7示出的照明裝置不同的地方在於LED1負載也被低阻抗負載的導線取代。該照明裝置中的交流電源發生器的配置與本申請的第一至第三實施例原理相同，但在設置了低阻抗負載組件之後，需要使交流電源發生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發生器的輸出電流Io的3倍，以保持每個負載組件上的電流不變。
如圖8所示，分別包含整流二極管D1和D2的兩個阻抗負載組件的每一個低阻抗負載組件上均會流過與LED2組件上同樣大小的電流，但這兩個阻抗負載組件上僅有均流電容C1和C2分別承受大部分電壓。基於與上述方程式組類似的關係式，可以計算出在均流電容C1上會有一個上正下負的直流偏置電壓（等於（1/3）*Vo）產生。同理在均流電容C2上也會有一個上負下正的直流偏置電壓等於-（2/3）*Vo）產生。這兩個直流偏置電壓會使變壓器Tr次級側的輸出電壓小於LED負載上的電壓，即等於（1/3）*Vo，從而實現了降壓功能。
圖9給出了本申請的照明裝置的第五實施例。該照明裝置包括均流電容C1～C3、整流二極管D1～D4、三個LED負載組件包括濾波電容Co1~Co3和保護電路P1~P3以及各自由多個LED燈串組成的LED組（圖9中以LED1、LED2和LED3表示），以及一個低阻抗負載組件包括導線。該照明裝置中的交流電源發生器的配置與本申請的第一至第四實施例原理相同，但在設置了低阻抗負載組件之後，需要使交流電源發生器的輸出電流增加至沒有接入低阻抗負載組件時的交流電源發生器的輸出電流Io的4/3倍，以保持每個阻抗負載組件上的電流不變。
如圖9所示，包含整流二極管D4的低阻抗負載組件上會流過與LED1、LED2、和LED3組件上同樣大小的電流，但該低阻抗負載組件上僅有均流電容C3承受大部分電壓。基於與上述方程式組類似的關係式，可以計算出在均流電容C3上會有一個上負下正的直流偏置電壓（等於-（3/4）*Vo）產生。同理在均流電容C2上會有一個上正下負的直流偏置電壓（等於（2/4）*Vo）產生，而在均流電容C1上會有一個上負下正的直流偏置電壓（等於-（1/4）*Vo）產生。該直流偏置會使變壓器Tr次級側的輸出電壓小於LED負載上的電壓，即等於（3/4）*Vo，從而實現了降壓功能。
從以上實施例可以看出，本申請的具有降壓功能的照明裝置是在前述中國專利申請No.201210106272.0所披露的電流平衡電路的基礎上發展起來的。本申請的技術方案可以理解爲，在上述電流平衡電路中的多個LED負載組件中，可以采用低阻抗負載替換其中的一個或部分LED負載組件中原有的LED負載，以形成一個或數個低阻抗負載組件，在使得保留下來的多個LED負載組件上的工作電流保持不變的條件下，交流電源發生器兩端輸出的電壓會由於低阻抗負載組件的存在而下降，從而實現一定程度的降壓功能。
或者，本申請的技術方案也可以理解爲，在上述電流平衡電路中的多個LED負載組件保持不變的情形下，額外增加一個或數個低阻抗負載組件並使它們延續同樣的負載組件連接關係，即每兩個相鄰的低阻抗負載組件或在相鄰的LED負載組件與低阻抗負載組件之間依序在各組件首尾兩端形成共接點，並將均流電容分別接在這些共接點和交流電源發生器的輸出端口之一之間。此時，通過升高交流電源發生器的輸出電流以使各負載組件保持與接入該低阻抗負載組件之前同樣的工作電流，在此條件下，交流電源發生器兩端的輸出電壓會由於低阻抗負載組件的存在而下降，從而實現一定程度的降壓功能。
綜上所述，在保持如上所述的電路配置和連接關係的基礎上，可以歸納出本申請的更具概括性的實施例（第六實施例）。圖10示出了根據本申請第六實施例的照明裝置的電路圖。該照明裝置中的交流電源發生器的配置與本申請的第一至第五實施例原理相同。
根據本申請的實施例，提供一種照明裝置，包括：交流電源發生器，用於產生供照明裝置其他器件和電路使用的交流電源；m個負載組件，其中，第一負載組件一端電性連接於該交流電源發生器，另一端與第二負載組件的一端電性連接於第一共接點；第i負載組件一端與第i-1負載組件的一端電性連接於第i-1共接點，第i負載組件另一端與第i+1負載組件的一端電性連接於第i共接點；第m負載組件一端與其緊鄰的第m-1負載組件的一端電性連接於該第m-1共接點，第m負載組件另一端電性連接於該交流電源發生器；以及m-1個均流元件，其中，第一均流元件電性連接於該交流電源發生器和第一共接點之間，第i-1均流元件電性連接於該交流電源發生器和第i-1共接點之間，第i均流元件電性連接於該交流電源發生器和第i共接點之間，第m-1均流元件電性連接於該交流電源發生器和第m-1共接點之間，用以平衡流過該m個負載組件所接收的來自該交流電源發生器的輸出電流；其中，基於該交流電源發生器的極性，每兩個相鄰的負載組件之間極性相反且分別工作於該交流電源的正半周期或負半周期；以及該m個負載組件中包括m-n個低阻抗負載組件，用以降低該交流電源發生器輸出的電壓值，其中m、n和i均爲正整數，且m≧3，m>n≧1，以及m＞i＞1。具體而言，
如圖10所示，假設本申請的照明裝置一共包括m個負載組件，每個負載組件包括至少一個整流元件，該至少一個整流元件與該負載組件中的負載串聯連接，並且每兩個相鄰的負載組件分別在首尾兩端交替形成首端共接點和尾端共接點。在該m個負載組件中有n個負載組件爲照明裝置的發光負載組件，而m-n個負載組件爲低阻抗負載組件，其中的低阻抗負載例如爲導線或正向導通的二極管。
該照明裝置還包括m-1個均流元件，每個均流元件分別連接在該首端共接點和尾端共接點之一與該照明裝置中的交流電源發生器的兩個輸出端口之一之間，其中連接首端共接點的均流元件與該交流電源發生器的第一輸出端口連接，而連接尾端共接點的均流元件與該交流電源發生器的第二輸出端口連接。
其中該m-n個低阻抗負載組件中的低阻抗負載的阻抗值明顯低於該m個負載組件的其他負載組件中的負載阻抗值，該低阻抗負載的阻抗值可以是其他負載組件中的阻抗值（發光負載阻抗值）的1/3或更小，乃至可以小到幾乎爲0。
根據本申請的實施例，該m-1個均流元件的每一個均流元件可以爲均流電容C1～C（m-1）。
根據本申請的實施例，在形成共接點的每兩個相鄰的負載組件中，一個負載組件上的整流元件的導通方向與另一個負載組件上的整流元件的導通方向相反，也就是說，假設兩個負載組件在其首端形成了一個共接點，一個負載組件上的整流元件的導通方向是從此共接點朝向此負載組件的尾端，則另一個負載組件上的整流元件的導通方向就應該是從該另一個負載組件的尾端朝向該共接點。
根據本申請的實施例，該整流元件的每一個整流元件可以爲整流二極管D1～D（m）。
該照明裝置的n個發光負載組件可以包括：LED組，其中LED組分別由至少一個LED燈管彼此串聯連接而形成的燈串LED1～LED（n）；濾波電路（例如爲濾波電容）Co1～Co（n），分別與該LED組件LED1～LED（n）並聯連接；以及保護電路P1～P（n），分別與該LED組件並聯連接。
在未設置低阻抗負載組件時，此時交流電源發生器的輸出端電壓Vab等於所有n個發光負載組件的LED組上的負載電壓之和的1/n，即等於每個發光負載組件兩端的電壓（假設爲Vo）。若該電壓無法滿足低電壓要求，則可接入如圖10所示的m-n個低阻抗負載組件，並且使交流電源發生器的輸出電流增加至原來的m/n倍，使得一共m個負載組件中每個負載組件上的電流保持不變。在這種情况下，原來每串LED負載的工作狀態不變，但變壓器Tr的次級側輸出的交流電壓幅值Vab=（n/m）*Vo，從而實現了降壓功能。
需要指出的是，m-n個低阻抗負載組件的設置位置可以是隨機的，即，可以設置於m個負載組件的任意位置，但是，其較佳設置方式是將它們設置於n個發光負載組件的兩側之一、或將m-n個低阻抗負載組件分成兩組且分別設置於n個發光負載組件的兩側，因爲若是在兩側的負載組件中設置的是LED負載，會對其濾波電容有更高的要求。將n個LED負載設置在中間位置就可以降低對其濾波電容的要求。
對於采用多串LED構成其發光負載組件的照明裝置而言，最典型和最常見的降壓功能應用方式是m=8，n=6，即采用6個LED負載組件加2個低阻抗負載組件的形式。但本申請的實施例不限於此，較爲常見的還有m=3，n=1或m=3，n=2等等。
理論上，低阻抗負載組件的個數m-n可以是小於m的任意數值，例如m=10，n=1，m-n=9。但是低阻抗負載組件的個數m-n的較佳設置方式是剛好將交流電源發生器的輸出電壓的幅值降低到安全電壓閾值以下即可，沒必要額外增加過多的低阻抗負載組件，因爲額外增加的低阻抗負載組件會給整個照明裝置帶來額外的功率損耗。
圖3至圖10中示出的交流電源發生器的輸出端的電壓極性、各LED組件兩端的電壓極性、以及各均流電容兩端的電壓極性等均是以交流電源發生器的正半周電流輸出（交流電源發生器的輸出端的上端爲正、下端爲負）爲例而示出，在交流電源發生器的負半周電流輸出時，上述極性均與上述圖示相反。
本申請的交流電源發生器、LED負載組件、低阻抗負載組件、均流元件和整流元件等的具體實現不僅僅局限於上述實施例，也可以采用其他方式實現。
本申請的照明裝置也可以是除了LED照明裝置之外的其他類型的照明裝置，例如OLED照明裝置等。
根據本申請的一個實施例，還提供一種照明裝置的降壓方法，其包括設置如上所述的照明裝置中的低阻抗負載組件以降低交流電源發生器的輸出電壓。其中，在該照明裝置中的n個發光負載組件上的工作電流與其在沒有設置m-n個低阻抗負載組件時的工作電流保持不變的條件下，當將m-n個低阻抗負載組件連接至該n個發光負載組件以形成總共m個負載組件時，則交流電源發生器的輸出電壓被降爲其在沒有設置m-n個低阻抗負載組件時的輸出電壓的n/m倍，其中m和n均爲正整數，且m≧3，n≧1，以及m>n。
具體而言，該照明裝置的降壓方法包括以下步驟：在m個負載組件中設置m-n個低阻抗負載組件，以形成如上所述的照明裝置，其中該低阻抗負載組件用以降低該照明裝置中的交流電源發生器的輸出電壓。
該方法還包括以下步驟：在m個負載組件中設置n個發光負載組件，且在沒有設置該m-n個低阻抗負載組件時，該n個發光負載組件的每一個發光負載組件上的電流爲第一電流（即Io），且該交流電源發生器的輸出電壓爲第一電壓（即Vo），當設置了該m-n個低阻抗負載組件時，調整該交流電源發生器的輸出電流爲m/n倍的該第一電流，從而使得該m個負載組件的每一個上的第二電流等於該第一電流，並使得該交流電源發生器輸出的第二電壓被降低爲n/m倍的該第一電壓。
其中該照明裝置中的交流電源發生器包括直流輸入電壓Vin和諧振式直流-交流轉換器。該諧振式直流-交流轉換器包括：由開關元件S1與S2構成的半橋開關電路，其將直流輸入電壓Vin轉換爲直流方波；以及由諧振電感Ls、諧振電容Cs以及變壓器Tr構成的諧振槽，用以接收來自半橋開關電路的直流方波並將其轉換爲交流電流源，並由該變壓器Tr的次級側輸出，以給右側的器件和電路供電。
對於本領域技術人員來說，顯然可對本申請作各種變化與修改而不脫離本申請的精神和範圍。因此，本申請意圖涵蓋對本申請做出的各種修改和變化，只要它們落在所附申請專利範圍及其等同方案的保護範圍內即可。
Vin．．．直流輸入電壓
S1~S2．．．開關元件
Cs．．．諧振電容
Ls．．．諧振電感
Tr．．．變壓器
LED1~LED(n)．．．LED組
Co1~Co(n)．．．濾波電路
P1~P(n)．．．保護電路
D1~D(m)．．．整流元件
C1~C(m-1)．．．均流元件
Vab．．．交流電源發生器的輸出電壓
AC．．．交流電源
V1~V2．．．LED負載1及LED負載2上的電壓
Vo．．．當沒有設置低阻抗負載組件時，交流電源發生器的輸出電壓
Vc1~Vc2．．．均流電容1和均流電容2上的電壓
Io．．．當沒有設置低阻抗負載組件時，流過發光負載組件的電流
圖1爲示出根據習用技術的一個實施例的照明裝置驅動電路的電路圖。
圖2爲示出根據習用技術的另一個實施例的照明裝置驅動電路的電路圖。
圖3爲示出根據本申請第一實施例的照明裝置的原理圖。
圖4爲示出根據本申請第一實施例的一個示例性照明裝置的電路圖。
圖5爲示出根據本申請第一實施例的另一個示例性照明裝置的電路圖。
圖6爲示出根據本申請第二實施例的照明裝置的電路圖。
圖7爲示出根據本申請第三實施例的照明裝置的電路圖。
圖8爲示出根據本申請第四實施例的照明裝置的電路圖。
圖9爲示出根據本申請第五實施例的照明裝置的電路圖。
圖10爲示出根據本申請第六實施例的照明裝置的電路圖。
AC．．．交流電源
Vab．．．交流電源發生器的輸出電壓
V1~V2．．．LED負載1及LED負載2上的電壓
Vc1~Vc2．．．均流電容1和均流電容2上的電壓

Claims (14)

  1. 一種照明裝置，包括：一交流電源發生器，用於產生供該照明裝置其他器件和電路使用的一交流電源；
      m個負載組件，其中，一第一負載組件一端電性連接於該一交流電源發生器，另一端與一第二負載組件的一端電性連接於一第一共接點；一第i負載組件一端與一第i-1負載組件的一端電性連接於一第i-1共接點，一第i負載組件另一端與一第i+1負載組件的一端電性連接於一第i共接點；一第m負載組件一端與其緊鄰的一第m-1負載組件的一端電性連接於該第m-1共接點，該第m負載組件另一端電性連接於該交流電源發生器；以及
      m-1個均流元件，其中，一第一均流元件電性連接於該交流電源發生器和該第一共接點之間，一第i-1均流元件電性連接於該交流電源發生器和該第i-1共接點之間，一第i均流元件電性連接於該交流電源發生器和該第i共接點之間，一第m-1均流元件電性連接於該交流電源發生器和一第m-1共接點之間，該均流元件用以平衡流過與其相連接的兩個該負載組件的電流；
      其中，基於該交流電源發生器的極性，每兩個相鄰的該負載組件之間極性相反且分別工作於該交流電源的正半周期或負半周期；以及
      該m個負載組件中包括m-n個低阻抗負載組件，用以降低該交流電源發生器的輸出電壓，其中m、n和i均爲正整數，且m≧3，m>n≧1，以及m＞i＞1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中該m個負載組件中還包括n個發光負載組件，每個該低阻抗負載組件中的一低阻抗負載的阻抗值小於任意一個該發光負載組件中的一發光負載的阻抗值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的照明裝置，其中每個該發光負載組件包括：
      一LED組，由至少一個LED彼此串聯連接而形成；
      一濾波電路，與該LED組並聯連接；以及
      一保護電路，與該LED組並聯連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的照明裝置，其中每個該負載組件包括一整流元件，該整流元件與該發光負載組件中的該發光負載或該低阻抗負載組件中的該低阻抗負載同極性地串聯連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的照明裝置，其中該整流元件爲整流二極管。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的照明裝置，其中每個該負載組件上的電流均相等。
  7. 如申請專利範圍第2至6項任意一項所述的照明裝置，其中該低阻抗負載組件的該低阻抗負載爲導線或正向導通的二極管。
  8. 如申請專利範圍第1至6項任意一項所述的照明裝置，其中該均流元件的每一個爲一電容。
  9. 如申請專利範圍第2至6項任意一項所述的照明裝置，其中該m-n個低阻抗負載組件被設置於該n個發光負載組件一側，或將該m-n個低阻抗負載組件分成兩組且分別設置於該n個發光負載組件兩側。
  10. 如申請專利範圍第1至6項任意一項所述的照明裝置，其中該交流電源發生器由一諧振式直流-交流轉換器構成。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的照明裝置，其中該諧振式直流-交流轉換器包括：
      一半橋開關電路，由兩個串聯連接的開關元件組成，其將該直流輸入電壓轉換爲直流方波並從該兩個開關元件的共接點輸出；以及
      一諧振槽，由串聯連接的一諧振電容、一諧振電感以及一變壓器組成，用以接收來自該半橋開關電路的直流方波並將其轉換爲一交流電流源，並由該變壓器的一次級側輸出至該負載組件。
  12. 如申請專利範圍第2至6項任意一項所述的照明裝置，其中當沒有設置該m-n個低阻抗負載組件時，該n個發光負載組件的每一個該發光負載組件上的電流爲一第一電流，且該交流電源發生器的輸出電壓爲一第一電壓，當設置了該m-n個低阻抗負載組件時，調整該交流電源發生器的輸出電流爲m/n倍的該第一電流，從而使得該m個負載組件的每一個上的一第二電流等於該第一電流，並使得該交流電源發生器輸出的一第二電壓被降低爲n/m倍的該第一電壓。
  13. 一種照明裝置的降壓方法，該方法包括以下步驟：
      在m個負載組件中設置m-n個低阻抗負載組件，以形成如申請專利範圍第1至11項的任意一項所述的照明裝置，其中該低阻抗負載組件用以降低該照明裝置中的一交流電源發生器的輸出電壓。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的照明裝置的降壓方法，該方法還包括以下步驟：
      在該m個負載組件中設置n個發光負載組件，在沒有設置該m-n個低阻抗負載組件時，該n個發光負載組件的每一個該發光負載組件上的電流爲一第一電流，且該交流電源發生器的輸出電壓爲一第一電壓，當設置了該m-n個低阻抗負載組件時，調整該交流電源發生器的輸出電流爲m/n倍的該第一電流，從而使得該m個負載組件的每一個上的一第二電流等於該第一電流，並使得該交流電源發生器輸出的一第二電壓被降低爲n/m倍的該第一電壓。
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