TW201521511A - 管狀發光裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種管狀發光裝置，具有第一電源側和第二電源側，且各該電源側包括第一電連接端和第二電連接端。發光裝置更包括發光單元、至少一阻抗電路、開關元件以及控制單元。發光單元耦接於第一電源側和第二電源側之間。至少一阻抗電路耦接於第一電源側或第二電源側的第一電連接端和第二電連接端之間。開關元件耦接阻抗電路。控制單元耦接開關元件與阻抗電路。控制單元將根據從阻抗電路偵測到的一電壓或一電流的狀態而控制開關元件為導通、不導通或半導通。以使阻抗電路與開關元件所搭配所產生的總阻抗值為第一阻抗值或第二阻抗值。

Description

管狀發光裝置

本發明係關於一種管狀發光裝置。

發光裝置是現代生活中不可或缺的裝置之一，從白熾燈一路演進至現今的螢光燈及發光二極體的發光裝置，其發光效率與壽命皆有顯著的進步。其中發光二極體(Light Emitting Diode，LED)在製程與材料方面的不斷改良，使得發光二極體的發光效率大幅提升。更以發光二極體因具有低耗電量、低汙染、壽命長、安全性高、發光響應時間短及體積小等優點，被廣泛地運用於製造發光裝置或照明裝置。

然而，當以同外型之發光二極體的管狀發光裝置(或稱為發光二極體燈管)取代既有的螢光日光燈管，發光二極體的發光裝置的兩端將各自具有一個由電阻、電感或電容所組成假燈絲(模擬燈絲)，以作為模擬螢光日光燈管的燈絲用。且透過此種設置，將可在不改變既有的燈座設備的情況下，將螢光日光燈管替換成發光二極體的發光裝置後仍可以正常工作。

然而，傳統的燈管的燈絲驅動電路設計大略可分成電壓驅動或電流驅動兩種，電壓驅動型通常提供一定電壓來驅動燈絲，電流驅動型通常提供一定電流來驅動燈絲，但目前市面上發光二極體的發光裝置的假燈絲設計僅能針對特定電路加以配置，故當發光二極體的發光裝置與燈座的燈絲驅動電路設計不相容時，將容易導致假燈絲被燒毀，或是無法得到最佳的功率使用效率。

舉例而言，若發光二極體的發光裝置的假燈絲為一個高阻抗的電阻時，而搭配的燈座的燈絲驅動電路若為電壓驅動型，則發光二極體的發光裝置可以正常工作。但若此發光裝置設置於燈絲驅動電路為電流驅 動型的燈座時，高阻抗的假燈絲電阻會產生極大的跨壓與耗電，並可能使假燈絲毀損。

因此，如何提供一種發光裝置，可直接取代習知的日光燈管而且可保護內部的電路的發光裝置，已成為當前重要課題。

本發明的目的為提供一種可直接取代習知的日光燈管而且可保護內部的假燈絲電路的發光裝置。

本發明提出一種管狀發光裝置，具有第一電源側和第二電源側，且各該電源側包括第一電連接端和第二電連接端。

發光裝置更包括發光單元、至少一阻抗電路、開關元件以及控制單元。

發光單元耦接於第一電源側和第二電源側之間。至少一阻抗電路耦接於第一電源側或第二電源側的第一電連接端和第二電連接端之間。開關元件耦接阻抗電路。控制單元耦接開關元件與阻抗電路。且控制單元根據從阻抗電路偵測到的一電壓或一電流的狀態而控制開關元件為導通、不導通或半導通。以使阻抗電路與開關元件所搭配產生的總阻抗值可為第一阻抗值或第二阻抗值。

在本發明的一實施例中，開關元件與阻抗電路並聯、串聯、部分並聯或部分串聯。

在本發明的一實施例中，控制單元在阻抗電路的電壓或電流高於或低於預設值時改變開關元件之導通狀態，使阻抗電路與該開關元件所搭配產生的總阻抗值改變。

在本發明的一實施例中，開關元件為電晶體開關元件、光耦合開關或繼電器。

在本發明的一實施例中，更包括一自鎖控制單元，耦接阻抗電路及開關元件，並偵測阻抗電路或開關元件的電壓或電流，以維持開關元件之導通、不導通或半導通之狀態不變。

在本發明的一實施例中，其中自鎖控制單元與開關元件係形 成一矽控整流器或雙向交流觸發三極體。

在本發明的一實施例中，發光單元為發光二極體。

在本發明的一實施例中，第一電源側或第二電源側之第一電連接端或第二電連接端，係與外部電子安定器耦接。

本發明更可提供一種管狀發光裝置，具有第一電源側和第二電源側，且各該電源側包括第一電連接端和第二電連接端。

發光裝置更包括發光單元、至少一開關元件、控制單元。發光單元耦接於第一電源側和第二電源側之間。至少一開關元件耦接於第一電源側或第二電源側的第一電連接端和第二電連接端之間。控制單元則耦接開關元件，並根據開關元件的電壓或電流的狀態而控制開關元件為導通、不導通，或半導通，以使開關元件的阻抗值改變。

在本發明的一實施例中，其中更包括自鎖控制單元，耦接開關元件，並偵測開關元件的電壓或電流，以維持該開關元件之導通、不導通或半導通之狀態不變。

承上所述，本發明可提供一種可直接取代習知的日光燈管而且可保護內部的電路的發光裝置。

1‧‧‧發光裝置

10‧‧‧發光單元

12‧‧‧阻抗電路

14‧‧‧開關元件

16‧‧‧控制單元

18‧‧‧自鎖控制單元

A‧‧‧第一電源側

A1、B1‧‧‧第一電連接端

A2、B2‧‧‧第二電連接端

B‧‧‧第二電源側

D1‧‧‧雙向觸發二極體

R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻

圖1為本發明的一實施例管狀發光裝置的立體示意圖。

圖2為圖1的電路配置示意圖。

圖3為本發明又一實施例的電路配置示意圖。

圖4為本發明再一實施例的電路配置示意圖。

圖5為本發明又一實施例的電路配置示意圖。

圖6為本發明再一實施例的電路配置示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例的發光裝置裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。本發明所有實施態樣的圖式僅為示意，不代表真實尺寸與比例。

請先參考圖1及圖2，其分別為本發明的一實施例發光裝置的立體示意圖以及電路配置示意圖。

本實施例為管狀發光裝置，其可用以取代習知的日光燈管。本實施例的發光裝置1具有第一電源側A和第二電源側B，且各該電源側包括第一電連接端和第二電連接端。

詳細而言，第一電源側A包括第一電連接端A1以及第二電連接端A2。第二電源側B則包括第一電連接端B1以及第二電連接端B2。且發光裝置1係可接收一外部電源，例如，發光裝置可透過一電晶體開關、電源開關或是遙控開關導通並接收外部電源。

且在本發明其一實施例中，第一電源側A或第二電源側B之第一電連接端或第二電連接端，係與外部電子安定器(electronic ballast)耦接。且僅需第一電連接端A1、第二電連接端B2、第一電連接端B1或第二電連接端B2的任二兩端與外部電源電性連接即可，然而本實施例僅以第一電連接端A1、第二電連接端A2與外部電源連接的實施態樣示意，但本領域之通常技術之人應可輕易類推並應用。

補充說明的是，此處的外部電源更可為一線圈式安定器(大電感)或是市電電源(電壓例如可為交流110伏特或220伏特，而其頻率例如可為50赫茲、60赫茲或其倍數)。

另外，特別注意的是，本發明之發光裝置1並不限定只可與習知之長條形日光燈管相容，而只能用於取代習知之日光燈管。在其它的實施例中，發光裝置1也可為另一種實施態樣而取代其它形狀的日光燈管，例如可取代圓形、蚊香形、四方形或其它形狀的燈管。於此，並不加以限制。不過，若為了取代習知日光燈管，則發光裝置1的外型係可製作成與習知日光燈管相同，並可安裝而卡合於習知燈具的燈座之中。

此外，本實施例的發光裝置1更包括發光單元10、至少一阻抗電路12、開關元件14以及控制單元16。

發光單元10耦接於第一電源側A和第二電源側B之間。發光單元10可具有至少一發光二極體、複數發光二極體、或複數發光二極體模組。且，該等發光二極體或該等發光二極體模組可為串聯及或並聯。此 外，發光單元10也可為其他發光元件，不以發光二極體為限制。

其中，發光單元10之數量及排列方式並不受限制。於此，是以複數發光單元10呈一維直線排列設置為例來說明。當然，可依據產品實際需求，而將複數發光單元10呈二維陣列排列設置。

請繼續參考圖2，阻抗電路12係包含電阻R1與電阻R2，其中電阻R2係與開關元件14串聯，阻抗電路12與發光單元10耦接，且至少一阻抗電路12則可耦接於第一電源側A或第二電源側B的第一電連接端和第二電連接端之間。且此處的阻抗電路12為假燈絲(模擬燈絲)，其設置的目的為模擬螢光日光燈管的燈絲電路。

因此，透過阻抗電路12來模擬燈絲，可將本發明的發光裝置1應用於傳統燈具的燈座中，且不會造成線圈式安定器的啟動器燒毀，或是電子式安定器必須拆除及更改線路的問題。另外，本發明的發光裝置1安裝於習知的日光燈具時，也可以正常被點亮。

開關元件14耦接阻抗電路12，換言之，開關元件14與阻抗電路12為電性連接。在不同實施例中，開關元件14與阻抗電路12的連接方式可為並聯、串聯、部分並聯或部分串聯。且本實施例的開關元件14可為電子式開關(例如電晶體開關或光耦合開關)，也可為機械式開關(例如繼電器)，數量也可為不只一個，於此，並不加以限制。

開關單元14的設置目的是，當阻抗電路12承受高電流或承受跨壓過高的情況，方可啟動開關單元14使得與阻抗電路12中與電阻R1並聯的旁通電路(亦即電阻R2與開關單元14)導通，降低總阻抗值以避免過高的電流產生燒毀電阻R1的情況，於此電阻R1通常為一高阻抗之電阻，電阻R2通常為一低阻抗之電阻。且於本實施例中，開關單元14除了開關功能之外更具有自鎖的功能，當開關單元14導通後(發光單元10持續發光)，開關單元14可藉由其本身內含的自鎖電路特性而持續維持導通。即使因為總阻抗降低使跨壓降低導致控制單元16未能再輸出訊號至開關單元14，開關單元14仍可因電子電路的自鎖特性而持續導通，以形成一自鎖迴路(self-latched loop)。

或者，於其他實施態樣中，開關單元14雖無法自行形成一 個自鎖迴路，但發光裝置1更可包括一自鎖控制單元18(如以下各段的敘述)，耦接阻抗電路12及開關元件14，以偵測阻抗電路12或開關元件14的電壓或電流，並維持開關元件14之導通、不導通或半導通的狀態不變。簡言之，為了使開關元件14持續導通，可透過自鎖控制單元18形成自鎖迴路。於本實施例中自鎖控制單元18與開關元件14係合併形成一雙向交流觸發三極體(TRIAC)，此外，自鎖控制單元18與開關元件14亦可合併形成一矽控整流器(silicon-controlled rectifier，SCR)或其他類似具有自鎖功能之開關元件。

控制單元16耦接開關元件14與阻抗電路12，於本實施例中控制單元16包含電阻R3、R4及雙向觸發二極體D1(DIAC)、且控制單元16將根據阻抗電路12的電壓或電流的狀態(例如電流流經阻抗電路12產生的跨壓)而控制開關元件14為導通、不導通或甚至是半導通。以使阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值為第一阻抗值或第二阻抗值。

詳細而言，請特別參考圖2，本實施例可透過電阻R3、R4，作為偵測輸入端，以偵測阻抗電路12(本實施例為電阻R1、R2)上的電壓(亦即電流流過產生的跨壓)的狀態。當本實施例的發光裝置1設置於定電流驅動的燈座時，電阻R3、R4可偵測是否阻抗電路12承受產生過大的跨壓與耗電，若是，則控制單元16經由雙向觸發二極體D1觸發使開關元件14導通，此時電阻R2與電阻R1形成並聯。阻抗電路12(R1、R2)與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值改變為第二阻抗值。進而保護阻抗電路12不被過高的電流燒毀。若否，則控制單元16將不會導通開關元件14，此時阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總電阻值將不會改變(繼續維持第一電阻值)。

其中，控制單元16在阻抗電路12的電壓或電流產生之跨壓高於或低於預設值時改變開關元件14的導通狀態，使阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值改變。例如當阻抗電路12的跨壓大於30伏特的情況下，控制單元16控制開關元件14的導通狀態，使阻抗電路12中的電阻R2與電阻R1並聯。

在其它實施例中，開關元件14的原始設定也可以是導通的狀態，以提供一個較低的總阻抗值，此時內定開關元件14處於導通狀態，阻抗電路12的電阻R1會與電阻R2並聯，因此發光裝置1內定是適用於電流驅動燈絲的燈座(控制單元16亦須作相對應的改變)。相對地，當控制單元16偵測到流過阻抗電路12的電流大過於一預設值時，代表使用者可能是將此發光裝置1安裝在電壓驅動燈絲的燈座上，導致有一個大的電流施加於低阻抗之阻抗電路12的電路上。此時，控制單元16可以將開關單元14斷路。如此一來，因為電阻R1與R2不再並聯而使總阻抗值升高，因而流過阻抗電路12的電流就會降低，而據以保護電阻R1、R2不致損毀。

接著，請一併參考圖3至圖6，其分別為本發明不同實施例的電路配置示意圖。其中，圖3為開關元件14與阻抗電路12的串聯示意圖。圖4為開關元件14與阻抗電路12並聯示意圖。圖5則為開關元件14與阻抗電路12部份串聯示意圖。圖6則為開關元件14與阻抗電路12的部份並聯示意圖。

雖然配置不盡相同，該等實施例的控制單元16皆可根據阻抗電路12的電壓或電流的狀態而控制開關元件14為導通、不導通或半導通。以使阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值為第一阻抗值或第二阻抗值。

詳細而言，圖3的實施例可以偵測阻抗電路12所通過的電壓或電流的狀態。當本實施例偵測到阻抗電路12承受產生過大的跨壓或電流或耗電時，則控制單元16使開關元件14改變狀態，使之導通、不導通或部分導通。阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值將由第一阻抗值(阻抗電路12的阻抗值)改變為第二阻抗值(阻抗電路12的阻抗值與開關元件14的阻抗值的加總)。進而保護阻抗電路12不被過高的電流燒毀。

然而，在其它實施例中，本發明所提供的發光裝置1亦可設計成內定適用於電流驅動燈絲的燈座。當控制單元16偵測到流過阻抗電路12的電流大過於一預設值時，換言之，當有一個較大之電壓施加於內定為低阻抗的阻抗電路12上而產生過大的電流時，此時可判定外部燈絲驅動電 路為電壓驅動型。此時，控制單元16可以將開關元件14斷路。如此一來，流過阻抗電路12的電流就會降低，而保護電阻R1、R2不致因耗電過高損毀。

接著請參考圖4，本實施例之阻抗電路12具有高阻抗值，並且內定適用於連接到電壓驅動型的燈絲驅動電路，相似地，圖4的實施例亦可偵測阻抗電路12所通過的電壓或電流的狀態。當本實施例偵測到阻抗電路12承受產生過大的跨壓與耗電時，若是，則可判定為連接到了電流控制型的燈絲驅動電路，此時控制單元16使開關元件14導通。阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值將由較高的第一阻抗值(阻抗電路12的阻抗值)改變為較低的第二阻抗值(阻抗電路12的阻抗值與開關元件14並聯後的阻抗值的加總)，進而保護阻抗電路12不被過高的耗電功率(I²R)燒毀。特別一提的是，在一個極端實施例中，阻抗電路12的高阻抗可以是為完全斷路，亦即阻抗電路12可以被省略，此時假燈絲電路的總阻抗值完全由開關元件14的導通、不導通或半導通狀態來決定。

圖5的實施態樣為當控制單元16使開關元件14導通時，阻抗電路12與開關元件14所搭配所產生的總阻抗值將由第一阻抗值(阻抗電路12阻抗元件1的阻抗值)改變為第二阻抗值(阻抗電路12的阻抗元件1的阻抗值、開關元件14與阻抗元件2並聯後的阻抗值的加總)。簡言之，開關元件14僅與阻抗電路12部份串聯。

接著請參考圖6，與圖4相異處在於本實施例僅為開關元件14與阻抗電路12部份並聯的實施態樣。但相似地，圖6的實施例亦可偵測阻抗電路12所通過的電壓或電流的狀態，並控制單元16使開關元件14導通，進而保護阻抗電路12不被過高的電流燒毀。

此處圖4、圖5、圖6的實施例應用於電流驅動的燈座的實際運作方式與圖2的實施例相似，故將不再贅述。

綜上所述，本發明所提供的發光裝置，可透過阻抗電路的電壓或電流的狀態，適時的以控制單元改變開關元件之導通狀態，使阻抗電路透過改變串聯或並聯組態的方式，調整阻抗電路的跨壓、電流以及耗電情況，以避免阻抗電路被燒毀，進而可確保發光單元正常使用。因此，可 實現本提供一種可直接取代習知的日光燈管而且可保護內部的電路的發光裝置的目的。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於後附的申請專利範圍中。

1‧‧‧發光裝置

10‧‧‧發光單元

12‧‧‧阻抗電路

14‧‧‧開關元件

16‧‧‧控制單元

A‧‧‧第一電源側

A1、B1‧‧‧第一電連接端

A2、B2‧‧‧第二電連接端

D1‧‧‧雙向觸發二極體

R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻

Claims (10)

1. 一種管狀發光裝置，具有一第一電源側和一第二電源側，且各該電源側包括一第一電連接端和一第二電連接端，且該發光裝置更包括：一發光單元，耦接於該第一電源側和該第二電源側之間；至少一阻抗電路，耦接於該第一電源側或該第二電源側的該第一電連接端和該第二電連接端之間；一開關元件，耦接該阻抗電路；以及一控制單元，耦接該開關元件與該阻抗電路，並根據該阻抗電路的一電壓或一電流的狀態而控制該開關元件為導通、不導通，或半導通，以使該阻抗電路與該開關元件所搭配所產生的總阻抗值為一第一阻抗值或一第二阻抗值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的管狀發光裝置，其中該開關元件與該阻抗電路並聯、串聯、部分並聯或部分串聯。
3. 如申請專利範圍第1項所述的管狀發光裝置，該控制單元在該阻抗電路的電壓或電流高於或低於一預設值時改變該開關元件之導通狀態，使該阻抗電路與該開關元件所搭配所產生的總阻抗值改變。
4. 如申請專利範圍第1項所述的管狀發光裝置，其中該開關元件為電晶體開關元件、光耦合開關或繼電器。
5. 如申請專利範圍第1項所述的管狀發光裝置，其中更包括一自鎖控制單元，耦接該阻抗電路及該開關元件，並偵測該阻抗電路或該開關元件的一電壓或一電流，以維持該開關元件之導通、不導通或半導通之狀態不變。
6. 如申請專利範圍第5項所述的管狀發光裝置，其中該自鎖控制單元與該開關元件係形成一矽控整流器或雙向交流觸發三極體。
7. 如申請專利範圍第1項所述的管狀發光裝置，其中該發光單元為發光二極體。
8. 如申請專利範圍第1項所述的管狀發光裝置，其中該第一電源側或該第二電源側之該第一電連接端或該第二電連接端，係與一外部電子安定器耦接。
9. 一種管狀發光裝置，具有一第一電源側和一第二電源側，且各該電源側包括一第一電連接端和一第二電連接端，且該發光裝置更包括：一發光單元，耦接於該第一電源側和該第二電源側之間；至少一開關元件，耦接於該第一電源側或該第二電源側的該第一電連接端和該第二電連接端之間；以及一控制單元，耦接該開關元件，並根據該開關元件的一電壓或一電流的狀態而控制該開關元件為導通、不導通，或半導通，以使該開關元件的阻抗值改變。
10. 如申請專利範圍第9項所述的管狀發光裝置，其中更包括一自鎖控制單元，耦接該開關元件，並偵測該開關元件的一電壓或一電流，以維持該開關元件之導通、不導通或半導通之狀態不變。