TW201424445A - 可相容於電子安定器的ｌｅｄ燈管 - Google Patents

Abstract

本發明係一種可相容於電子安定器的LED燈管，其包含有一波形轉換電路及至少一LED燈串，其中該波形轉換電路係直接連接至一電子安定器，並且使用恢復時間小於2.5us以下的整流二極體，而該至少一燈串也同樣使用複數具有恢復時間小於2.5us以下的LED元件；當該燈座的電源開關開啟時，電子安定器會視該波形轉換電路及至少一LED燈串為低阻抗負載而不輸出高壓的啟動電壓；又，本發明的波形轉換電路及燈串均使用恢復時間短的元件，足以匹配20KHz~40KHz的高頻交流電源，避免高頻交流電源而燒毀。

Description

可相容於電子安定器的LED燈管

本發明係關於一種LED燈管，尤指一種可相容於電子安定器的LED燈管。

一般燈座為點亮傳統日光燈管，如T5或T8燈管，燈座上會設有啟動器搭配傳統安定器或直接使用電子安定器而無須啟動器。由於傳統燈管必須高壓啟動才能順利啟動，故不論是傳統安定器或是電子安定器均會在交流電源開啟瞬間啟動輸出電壓高達1000V以上的啟動電壓；正因如此，目前LED燈管在插入燈座時，必須將安定器與燈座的接線剪掉，再配接交流電源接線才能正常啟動；倘若插入前未剪斷啟動器或電子安定器的接線，LED燈管將會因啟動電壓的電壓過大而燒毀，如圖5所示，係以一線性LED燈管為例，其包含有一橋式電路50及一LED單元，該LED單元60係包含有一燈串61、一驅動開關621及一驅動電路62，且一般採用110V或220V恆定電壓的交流電源(60Hz)，當交流開關12開啟時，110V恆定電壓的交流電源(60Hz)輸入後，驅動電路62才軟啟動(Soft start)，意即該驅動電路62會慢慢控制該開關621從完全關閉，漸漸的打開，最後才達到額定的電流使LED燈串61點亮。誠如圖5所示，若將該橋式電路50直接連接至一電子安定器11，則於電源開關12開啟瞬間，因所使用的整流二極體51的恢復時間過慢，或驅動電路62尚未令開關621導通而呈斷 路，故電子安定器11會視該LED燈管為高阻抗負載，進而輸出高壓交流電源，使得LED燈管燒毀。

再者，目前亦有不少燈座使用電子安定器，以提供傳統燈管一高頻交流電源，改善啟動器的異音、閃爍以及傳統燈管使用壽命低的缺陷；然而，正因電子安定器輸出高頻交流電源，令採用橋式整流器的LED燈管一樣被燒毀；主要原因在於一般橋式整流器使用的低速整流二極體僅適用於如60Hz低頻交流電源，但對於高達至少20KHz以上的高頻交流電源，由於其電壓恢復時間較長，使用於高頻交流電源中仍會被燒毀。除此之外，當電子安定器先以高壓高頻交流電源啟動傳統燈管點亮後，因燈管轉呈低阻抗，故電子安定器輸出交流電源的電流即為恆定電流，以驅動低阻抗的燈管；然而，因為LED燈管的驅動電路一般依據交流市電電源所設計，該交流市電電源具有恆定110V或220V電壓，故並無法轉換電子安定器所輸出的恆定電流的交流電源為LED燈管的驅動電源。

因此，目前LED管燈不論是交換式LED燈管型式或是線性LED燈管型式，除非針對電子安定器輸出交流電源特性增加電源保護電路或轉換電路，否則無法直接插入燈座中使用；而此也正是目前LED燈管尚無法普及化的其中一因素，有必要進一步改良之。

有鑑於上述LED燈管無法直接使用電子安定器的技術缺陷，本發明主要目的係提供一種可相容於電子安定器的 LED燈管。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該LED燈管包含有一透光管、一LED燈條及二電插頭；其中該LED燈條插入透光管內並固定之，二電插頭係蓋合於該透光管二側開口，並與該LED燈條電連接，其中該LED燈條上進一步包含有：至少一波形轉換電路，其包含複數整流二極體，各整流二極體的恢復時間小於2.5us，以直接連接電子安定器的交電源輸出端子；及至少一LED燈串，係連接至該波形轉換電路的輸出端，又各LED燈串係由複數LED元件串接而成。

上述本發明的LED燈管除波形轉換電路外，不再需要其它驅動電路，而直接插設至具有電子安定器的燈座中，直接將具有高功因、高效率及全電壓等特性的電子安定器作為LED燈管的前置驅動電路，故使用者於更換傳統燈管為LED燈管時，不必再剪斷燈座與電子安定器的接線，而且當電源開關開啟時，由於LED燈串係串接於波形轉換電路的電源迴路上，該電子安定器視該波形轉換電路及LED燈串為低阻抗負載，而不會輸出高壓交流電源；再者，配合高速橋式具有快速的恢復時間特性，將電子安定器輸出高頻電源的恆定電流，加以轉換為LED燈串可直接使用的直流電源，確實可直接使用電子安定器輸出的高頻電源，且亦可避免電子安定所輸出高交流電源燒毀。

首先請參閱圖1所示，係為本發明LED燈管20設置於燈座10的分解圖，其中該燈座10上設有電子安定器11，該電子安定器11係透過一電源開關12連接至市電的交流電源(60Hz)，並於電源開關12啟動後，與本發明該LED燈管20構成電源迴路，而使LED燈管20點亮。其中該LED燈管20係包含有一透光管21、一LED燈條22及二電插頭23；其中該LED燈條22插入透光管21內並固定之，二電插頭23係蓋合於該透光管21二側開口，並與該LED燈條22電連接，以供插設至該燈座10之用。

以下請進一步配合圖2所示該LED燈條22的電路方塊圖，說明本發明LED燈管20第一較佳實施例可順利插入具有電子安定器11燈座10的啟動過程，其中該LED燈條22上進一步包含有：一波形轉換電路30，係電連接至該電插頭23，並包含複數整流二極體301，各整流二極體301的恢復時間小於2.5us，即以電子安定器為40KHz為基礎，並取其週期的1/10，以防止過熱，較佳者為1us以下或0.2us；該波形轉換電路30可為半橋電路或全橋電路；及至少一LED燈串31，係連接至該波形轉換電路30的輸出端。

由於二電插頭23分別包含有一第一電極端L1/L2及第二電極端N1/N2，故本實施例的二電插頭23的第一電極端L1/L2係共同連接後，再連接至該波形轉換電路30，而第二電極端N1/N2亦共同連接後再連接至該波形轉換電路30。此外，上述波形轉換電路30的輸出端可進一步再並聯 一電容32，該電容32在交流電源由低壓升高至峰值電壓期間進行充電，而於交流電源自峰值電壓下降至低壓時對該至少一燈串31釋放其蓄積電量，以解決燈串31點亮時的閃頻現象；一般而言，此頻閃之頻率甚高(20KHZ-40KHz)，若加上此一電容後可將之完全消除；此電容較佳的電容量在1uF-20uF之間，因為電子安定器的頻率甚高，故電容值不需要太大。

請參閱圖1及圖3所示，係為本發明LED燈管20第二較佳實施例，其中該LED燈管20同樣插入至具有電子安定器11燈座10中，與第一較佳實施例不同處在於該LED燈管20再包含有另一組波形轉換電路30，也就是共計包含有二組波形轉換電路30，其中一組波形轉換電路30係與該LED燈管20的其中一電插頭23的第一電極端L1，及另一電插頭的第二電極端N1連接，而另一組波形轉換電路30係與該LED燈管20的其中一電插頭23的第一電極端L2，及第另一電插頭23的第二電極端N2連接。

請參閱圖4所示，係為本發明LED燈管20第三較佳實施例，其中該LED燈管20同樣插入至具有電子安定器11燈座10中；於本實施例中，該波形轉換電路30’係包含第一燈串302及第二燈串303，其中該第二燈串303係反向並聯於該第一燈串302。其中該第一燈串302係由複數第一LED元件串接而成，並排列於該LED燈條22上；而該第二燈串303係由複數第二LED元件串接而成，並排列於該LED燈條22上。一般來說LED元件的恢復時間均小於2.5us。因此，本實施例直接以LED元件構成波形轉換 電路，即可隨著高頻交流電源點亮，因此本實施例較第一實施例來說，即整併第一實施例的波形轉換電路30及LED燈串31於本實施例的可發光波形轉換電路30’。

上述三個較佳實施例的燈串數量以及各燈串的LED元件數量係可依據LED燈管瓦數來決定之，即可以W=I×V _F 公式計算之；其中：I：為電子安定器的額定輸出電流值，不同廠牌和不同瓦數的輸出電流值略為不同。

V_F：為所有串聯LED元件的總電壓降。

因此，LED燈管於設計時，倘若單一LED無法承受電子安定器所輸出之電流，則需將多串的LED並聯以達到LED可容許的電流值；再者，因為LED燈管的瓦數是由LED元件串接數量來決定，故可根據需要而調整輸出瓦數。例如，為製作一只40W的LED燈管，其電子安定器輸出之電流為250mA，即調整LED元件的串接數量，使該LED燈管的V_F=80V，以產生20W的LED燈管，如此該LED燈管的亮度即與40W的日光燈管相當。若調整V_F=160V則可產生40W的LED燈管，相對於V_F=80V的LED燈管具有雙倍亮度。依此類推，當V_F=120V，則可生產30W的LED燈管。

當電源開關12啟動時，低頻的市電交流電源會輸入至該電子安定器11，由於該至少一燈串31係直接串接於波形轉換電路30、30’上，故波形轉換電路30、30’及至少一燈串31即為該電子安定器11的低阻抗負載，該電子安定器11不會輸出高壓交流電源；再者，由於該波形轉換電路30、 30’於第一及第三較佳實施例係使用具有快速恢復時間的整流二極體301或LED元件，故可匹配電子安定器11的高頻交流電源，而不會燒毀。

綜上所述，本發明LED燈管可直接使用燈座上的電子安定器而不會毀損，因此電子安定器即為該LED燈管的前置驅動電路，加上該電子安定器具有高功因、高效率及全電壓等特性，故使得LED燈管的整體發光效率提升，相對地本發明LED燈管的結構只包含有高速橋式電路，故結構簡化、成本降低；是以，本發明的LED燈管確實可以解決傳統燈座上設置電子安定器帶來的問題，而能相容於此一燈座上，對使用者來說採用LED燈管即如更換傳統燈管般容易，不必另外剪斷燈座上啟動器或電子安定器的接線，再重新配市電交流電源線；如此，本發明LED燈管有助於LED燈管的推廣使用。

10‧‧‧燈座

11‧‧‧電子安定器

12‧‧‧電源開關

20‧‧‧LED燈管

21‧‧‧透光管

22‧‧‧LED燈條

23‧‧‧電插頭

30、30’‧‧‧波形轉換電路

301‧‧‧整流二極體

302‧‧‧第一燈串

303‧‧‧第一燈串

31‧‧‧LED燈串

311‧‧‧LED元件

32‧‧‧電容

50‧‧‧全橋電路

51‧‧‧整流二極體

60‧‧‧LED單元

61‧‧‧LED燈串

62‧‧‧驅動開關

621‧‧‧開關

圖1：係本發明LED燈管及傳統燈座的分解圖。

圖2：係本發明LED燈管第一較佳實例的電路方塊圖。

圖3：係本發明LED燈管第二較佳實例的電路方塊圖。

圖4：係本發明LED燈管第三較佳實例的電路方塊圖。

圖5：係既有一線性LED燈管連接電子安定器的電路方塊圖。

11‧‧‧電子安定器

12‧‧‧電源開關

30‧‧‧波形轉換電路

301‧‧‧整流二極體

31‧‧‧LED燈串

311‧‧‧LED元件

32‧‧‧電容

Claims (11)

1. 一種可相容於電子安定器的LED燈管，係包含有一透光管、一LED燈條及二電插頭；其中該LED燈條插入並固定於該透光管內，該二電插頭係分別蓋合於該透光管二側開口，並與該LED燈條電連接，其中該LED燈條上進一步包含有：至少一波形轉換電路，係透過該電插頭連接至一電子安定器，且包含複數整流二極體，各整流二極體的恢復時間小於2.5us以下；及至少一LED燈串，係串接於該波形轉換電路的輸出端，以其輸出的弦波直流電源加以驅動，又各LED單元係由複數LED元件串接而成。
2. 如請求項1所述的LED燈管，該波形轉換電路係為全橋電路或半橋電路。
3. 如請求項1或2所述的LED燈管，該波形轉換電路的輸出端係並聯一電容。
4. 如請求項1或2所述的LED燈管，各整流二極體的恢復時間係小於1us或為0.2us。
5. 如請求項3所述的LED燈管，各整流二極體的恢復時間係小於1us或為0.2us。
6. 如請求項4所述的LED燈管，係包含一組波形轉換電路，該二電接頭的第一及第二電極端係共同連接至該波形轉換電路。
7. 如請求項5所述的LED燈管，係包含一組波形轉換電路，該二電接頭的第一及第二電極端係共同連接至該波 形轉換電路。
8. 如請求項4所述的LED燈管，係包含二組波形轉換電路，其中第一組波形轉換電路係連接至二電接頭的其中一第一及第二電極端，而第二組波形轉換電路則連接至二電接頭的另一第一及第二電極端。
9. 如請求項5所述的LED燈管，係包含二組波形轉換電路，其中第一組波形轉換電路係連接至二電接頭的其中一第一及第二電極端，而第二組波形轉換電路則連接至二電接頭的另一第一及第二電極端。
10. 一種可相容於電子安定器的LED燈管，係包含有一透光管、一LED燈條及二電插頭；其中該LED燈條插入並固定於該透光管內，該二電插頭係分別蓋合於該透光管二側開口，並與該LED燈條電連接，其中該LED燈條上進一步包含有：一波形轉換電路，係透過該電插頭連接至一電子安定器，其包含有一第一燈串及一第二燈串，該第二燈串係反向並聯至該第一燈串，其中第一燈串係中複數第一LED元件串接而成，並排列於該LED燈條上，該第二燈串則由複數第二LED元件串接而成，並排列於該LED燈條上。
11. 如請求項10所述的LED燈管，該二電接頭的第一及第二電極端係共同連接至該波形轉換電路。