TW201616920A - 具有雙模式操作的ｌｅｄ燈 - Google Patents

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TW201616920A
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黛文波特約翰Ｍ
賓納大衛
海利曼傑瑞米Ａ
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能源焦點公司
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

LED燈依靠螢光燈燈架具有雙重運行模式。當燈第一端的第一和第 二電源引腳插入直接與輸電線相連的燈架的電源觸點時，第一電路為至少一個第一運行模式中的LED供電。當燈第一端的第二電源引腳和燈第二端的第三電源引腳插入依靠電子鎮流器供電的燈架的電源觸點時，第二電路為至少一個第二運行模式中的LED供電。第一和第二傳導控制構件允許第二電路在第二運行模式中為至少一個LED供電。

Description

具有雙模式操作的LED燈
本發明涉及的LED燈採用雙模式操作，可以通過螢光燈架連接連接以輸電電力或通過與燈架相連的電子鎮流器提供電力。
一種傳統的細長型LED(發光二極體)燈的線路重新配置後，可以改造成現有的螢光燈具，以便直接為LED燈提供主電源。經「改造」後的LED燈，通常是從燈一端的一對電源引腳輸送電力，在燈的另一端有一對接線插腳，它們不是用來輸送電力的，而是為燈提供機械支援。前述通過燈一端的電源引腳進行供電的設計，有助於減少安裝人員在燈的安裝程序中，因遭到主電流電擊產生的潛在生命威脅。
第二種傳統的將細長型LED燈改造成現有的螢光燈具的方法，不必重新配置燈具的線路，只需使用螢光燈電子鎮流器即可實現。在有螢光燈的情況下，LED改裝燈從燈的兩端(即相反的兩端)的電源引腳獲得電力。這種改裝燈的代表類型的是Park發明的專利號為US 8,089,213 B2的產品。Park LED燈通過將現有的螢 光燈鎮流器與螢光燈燈架相連接，進行單模式操作。在該專利的在第4欄的第26~30行，Park指出了使用其圖1中的電容器C11~C14「控制螢光燈鎮流器串聯諧振電路的電容」。由於Park螢光燈鎮流器的頻率高達50千赫(第8欄的第58行及11欄的第4行)，電容器C11~C14也必須有一個高阻抗，其電源頻率為50或60赫茲。這樣，電容器C11~C14就能夠有效地減少電流的頻率，防止因不小心將LED改裝燈與螢光燈鎮流器直接連接到主電源上，而造成潛在的致命電擊事故。
燈具設計師們認為是時候生產出一種雙模式操作的LED改造燈了，它可以將現有螢光燈鎮流器與螢光燈具連接，也可直接與電力線連接。鐘等人研製的美國專利號為US8,575,856 B2的產品為一款雙模式操作LED燈。然而，無論是通過交流電源還是現有的螢光燈電子鎮流器供電，它都是使用了一個單一的主電路為燈中的LED供電。與單純通過交流電源，或螢光燈電子鎮流器供電相比，這種作法降低了燈具的潛在能源效率和穩定性。
Chung等人研製的LED燈也有缺陷，當燈具直接連接到電力線上時，它無法緩解潛在的致命電擊危險。這是因為在交流電源工作的狀態下，LED燈使用的電力與螢光燈電子鎮流器在相同的電路上。所以就會有潛在的電擊危險，即在安裝燈具程序中，對安裝人員的生命造成威脅。
因此，我們要設計的LED改造燈要採用雙模式操作，既可以將現有的螢光燈電子鎮流器與螢光燈具連接，也可以高效和穩定的直接通過電力線路實現供電。同時，在燈的配置方面，還充分考慮了如何規避把燈裝在燈具上與電力線的電源直接連接時所產生的潛在性致命電擊危險。
本發明結合了LED改造燈的雙模式操作。在第一種模式中，LED改造燈接收來自螢光燈燈架的電力；另一個，在第二個模式中，LED改造燈通過螢光燈燈架的電子鎮流器獲得電力。在第一模式下，LED燈通過燈一端的一對電源引腳獲取電力。在第二模式下，LED燈通過與燈具連接的螢光燈電子鎮流器獲取電力。上述雙模式操作分別通過第一和第二電路支援第一和第二操作模式的運行。第一和第二電路共用一個LED燈電源引腳且通常為相同的發光二極體提供電力，第一和第二電路可以通過新型的傳導控制模式進行電隔離。
在一種方式下，本發明提供的雙模式操作LED燈，通過螢光燈燈架與輸電電力連接提供電力，或者通過電子鎮流器以鎮流器頻率提供交流電源。該LED燈有一個細長的外殼，外殼的殼體有兩端。第一端配置了第一和第二電源引腳。第二端配置了第三電源引腳。第一電路為第一種模式的至少一個LED燈提供主要電力，並沿著殼 體的外緣提供外部光線。當LED燈裝入到螢光燈燈架上(架上的電源接觸點可接收第一和第二電源引腳的電力)，且與電力線直接連接時，第一個模式發生，且電源供電的頻率遠低於前述的鎮流器頻率。第一個電路限定第一種模式下至少一個LED燈的電流供應。第二個電路為第二種模式下的至少一個LED燈提供主要電力，並沿著殼體的外緣提供外部光線。當LED燈裝入到螢光燈燈架上(燈架上的電源觸點可接收第二和第三電源引腳的電力)時，第二個模式發生，LED燈的另一相對端與電子鎮流器連接接收電力。第二電路中包含的整流電路接收第二和第三電源引腳的電力。第一傳導控制構件是串聯在第二電源引腳與整流電路之間，當第二和第三電源引腳在燈的另一端與電子鎮流器連接時，保證第二電路在第二種模式下向至少一個LED燈輸送電力。第二傳導控制構件是串聯在第三電源引腳和整流電路之間，當第二和第三電源引腳在燈的另一相對端與電子鎮流器連接時，保證第二電路在第二種模式下向至少一個LED燈輸送電力。
在某些具體的情況下，至少有一個LED燈可以在第一模式下供電，以及至少一個LED燈可以在第二模式供電，它們至少有一個共同的LED燈。在其它情況下，至少有一個LED燈可以在第一模式下供電，以及至少一個LED燈可以在第二模式供電，但它們沒有共同的LED燈。
上述的LED燈可以改造成現有的螢光燈架，具備雙模式操作，既可以將現有的螢光燈電子鎮流器與燈具連接，或可以直接通過電力線獲得電力。其優點是，當把燈安裝到燈具上直接與電力線連接獲取供電時，LED燈配置可以減輕致命電擊所帶來的潛在危險。該燈的發明配置中也為避免安裝人員遭受電擊提供了額外的防範措施。
此外，上述LED燈的操作比使用更為有效，正如多種現有參考資料所講的，單一的主電路可以感應燈具裝置是通過電子鎮流器供電還是直接通過電力線取電，並為LED燈提供適合的電力。根據上文所總結的，本發明使用的不是一個主電路，而是通過第一和第二電路獲得電力線接電或現有螢光燈鎮流器的供電。這種方法消除了使用主動LED驅動主電路時，通過現有螢光燈鎮流器進行再處理產生的能量損失。採用這種方法，通常第二電路只需要幾個被動元件，如二極體整流電路和一或多個電容器，節省了成本。
100‧‧‧螢光燈燈架
102‧‧‧LED燈
104‧‧‧第一電源引腳
105‧‧‧電源觸點
106‧‧‧第二電源引腳
107‧‧‧電源觸點
108‧‧‧電短路
109‧‧‧電源
110‧‧‧第一電路
115‧‧‧螢光燈燈架
120‧‧‧螢光燈燈架
122‧‧‧螢光燈電子鎮流器
123‧‧‧螢光燈電子鎮流器
124‧‧‧第三電源引腳
125‧‧‧電源觸點
126‧‧‧第四電源引腳
127‧‧‧電源觸點
128‧‧‧電短路
130‧‧‧螢光燈燈架
140‧‧‧第二電路
200‧‧‧電路
220‧‧‧隔離電源
222‧‧‧輸出端
224‧‧‧輸出端
228‧‧‧隔離變壓器
230‧‧‧全波整流電路
232‧‧‧場效應電晶體
233‧‧‧閘極
240‧‧‧反激二極體
242‧‧‧電容器
250‧‧‧非隔離電源
252‧‧‧場效應電晶體
253‧‧‧閘極
254‧‧‧電容器
256‧‧‧電感器
258‧‧‧電容器
260‧‧‧二極體
262‧‧‧旁路電容器
264‧‧‧旁路電容器
264‧‧‧旁路電容器
265‧‧‧旁路電容器
266‧‧‧假想閘
268‧‧‧假想閘
282‧‧‧整流電路
300‧‧‧LED
301‧‧‧LED
302‧‧‧LED
303‧‧‧LED電路
304‧‧‧LED電路
306‧‧‧節點
307‧‧‧節點
308‧‧‧節點
310‧‧‧節點
311‧‧‧節點
312‧‧‧節點
314‧‧‧轉向二極體
315‧‧‧轉向二極體
316‧‧‧轉向二極體
317‧‧‧轉向二極體
318‧‧‧轉向二極體
319‧‧‧轉向二極體
320‧‧‧轉向二極體
321‧‧‧轉向二極體
324‧‧‧電解電容器
325‧‧‧阻塞二極體
326‧‧‧LED電路單元
327‧‧‧LED電路單元
328‧‧‧轉向二極體
329‧‧‧轉向二極體
330‧‧‧轉向二極體
331‧‧‧轉向二極體
332‧‧‧轉向二極體
333‧‧‧轉向二極體
334‧‧‧轉向二極體
335‧‧‧轉向二極體
337‧‧‧介面場效應電晶體
338‧‧‧體二極體
349‧‧‧第一導體
340‧‧‧偏壓電路
341‧‧‧旁路電容器
342‧‧‧介面場效應電晶體
343‧‧‧體二極體
344‧‧‧第二導體
345‧‧‧偏壓電路
346‧‧‧旁路電容器
350‧‧‧第一傳導控制構件
352‧‧‧電容器
354‧‧‧開關
358‧‧‧短路電路
6370‧‧‧第二傳導控制構件
372‧‧‧短路電路
374‧‧‧電容器
376‧‧‧開關
380‧‧‧電路
382‧‧‧隔離變壓器
390‧‧‧電路
392‧‧‧自耦變壓器
394‧‧‧導體
400‧‧‧電耦合或機械耦合
1200‧‧‧電路
1202‧‧‧節點
1204‧‧‧節點
1300‧‧‧電路
1302‧‧‧節點
1304‧‧‧節點
1400‧‧‧電路
1500‧‧‧設置
1510‧‧‧燈座
1511‧‧‧第一電源觸點
1512‧‧‧第二電源觸點
1520‧‧‧電壓電源
1530‧‧‧連接器
1535‧‧‧裝置
1540‧‧‧電探針
1550‧‧‧元件
1555‧‧‧元件
通過閱讀下文詳細描述及圖紙(其中相應的元件有相應的元件符號)，將很容易看出本發明的進一步特徵及優點：圖1為電氣原理圖，局部為模組圖，按照本發明的闡述，該原理圖為螢光燈燈架向LED燈的電源引腳直接提供電力的示意圖。
圖2與圖1類似，但為螢光燈燈架的四個電源觸點提供電力的示意圖。
圖3與圖4為電氣原理圖，局部為模組圖，按照本發明的闡述，該原理圖為螢光燈燈架包括各自類型的螢光燈電子鎮流器和LED燈的示意圖。
圖5是圖1~4所示LED燈電路的電氣原理圖。
圖6和圖7為圖5所示排列LED燈的首選LED電路的電氣原理圖。
圖8與圖5類似，但圖5不包括採用一個通過第二電路與第一和第二傳導控制構件之間且操作頻率為鎮流器頻率的隔離變壓器。
圖9與圖8類似，但圖8不包括採用一個通過第二電路與第一和第二傳導控制構件之間且操作頻率為鎮流器頻率的自耦變壓器。
圖10是LED電源的電氣原理圖，包括電力輸入和輸出之間的高頻隔離變壓器。
圖11是LED電源的電氣原理圖，不包括隔離電力輸入和輸出的部件。
圖12、13和14為圖1~4所示在LED燈內電路的電氣原理圖，可以作為圖5的另一種選擇。
圖15部分為透視示意圖，部分為電氣原理圖，展示了LED燈電擊風險測試的佈置。
圖16以表格形式展示了圖5及圖12~14所示傳導控制構件的替代實施例的各種電氣原理圖，並為這些實施例提供了其他限定條件。
詳細描述中提及的例子和圖紙僅為舉例用，並不對任何專利範圍或解釋構成限制。
定義
在此規範和附加請求項中，以下定義可適用：「主動元件」指的是一個可控的電子元件，可以以電壓或電流方式向含有主動元件的電路供應可控制的能量。例如，電晶體。
「主動電路」指的是一種電路，它通過一個含有回饋及有效元件的控制迴路，限制負載電流。
「被動元件」指的是一個電子組件，它無法以電壓或電流的形式向包含被動元件的電路提供外部可控能量。被動元件的例子有整流二極體、LED二極體、電阻、電容、電感和操作頻率為50或60赫茲的磁鎮流器。
「被動電路」指的是一種電路，不包括這裡所定義的主動元件。
「螢光燈電子鎮流器」或類似裝置指的是一種暫態啟動的鎮流器，快速啟動的鎮流器，程式啟動的鎮流 器等其他使用開關型電源實現螢光燈限流的鎮流器。「螢光燈電子鎮流器」不包括所謂的磁性鎮流器。
「電力線」指的是將交流或直流電提供給終端使用者的導體。提供的交流電的頻率通常在50到60赫茲之間，通常用的有效值電壓為100至344伏。特殊的電力線提供的電源為400赫茲。此處電力線頻率為零對應的為直流電源。
用於此處的「隔離」變壓器，並非將匝數比限制在1：1。
其他定義見下文對「傳導控制構件」及術語「允許」的舉例描述。
螢光燈燈架
圖1顯示了細長型LED燈102的標準螢光燈燈架100。螢光燈燈架100分別通過電源接觸點105和107從電源109向第一和第二電源引腳104和106提供電力。電源接觸點125和127未連接而無法接收主電源，分別接插第三和第四電源引腳124和126對其進行機械支持。第一電路110包括LED供電模組，電力電源109提供的用於驅動LED燈102中LED300的電力，例如可以限制通向LED的電流。LED燈102也包括第二電路140，在圖1中未使用是因為第二電路140是為了從螢光燈電子鎮流器獲取電力，圖1中沒有使用鎮流器。
電源109可能為一個交流源，其通用的電源頻率為50或60赫茲或400赫茲。電源109也可能是一個直流電源，在這種情況下，電源頻率被認為是零。
再看圖1，本次申請保護的發明考慮LED燈102一端的第一和第二電源引腳和另一端的第三電源引腳124。如圖1所示，第一電源引腳106與第三電源引腳124出現軸向移位，這一點並不重要；他們彼此也可以軸向對準。LED燈102的第二電路140未用於圖2，是因為第二電路140是為了從螢光燈電子鎮流器獲取電力，在圖2中沒有使用該鎮流器。
圖2與圖1類似，展示標準螢光燈燈架115通過電源109向LED燈102的四個電源引腳104、106、124和126提供電力。電力線分別通過螢光燈燈架115的電源接觸點125和127向第三和第四電源引腳124和126輸送電力。第一電路110包括一個LED電源，它能影響電源109為LED燈102中的LED300提供的電力，例如可以限制通向LED的電流。與圖1的螢光燈燈架100相比，如果將LED燈102反方向裝到螢光燈燈架115，電力線將通過電源接觸點125和127向第一電路110輸送電力。
圖3顯示了一個標準的螢光燈燈架120，包括暫態啟動型螢光燈電子鎮流器122，根據圖1或圖2所示，它通過第二電路140向LED燈102中的LED300輸送電力。第二電路140通過燈相對的兩端的電源引腳，按暫態啟動型螢光燈電子鎮流器122的頻率接收電源；這與 圖1和圖2中的第一電路110通過LED燈102同一側的一對電源引腳104和106接收電源形成鮮明對照。在圖3中，螢光燈電子鎮流器122中的電力通過電源接觸點107由第二電源引腳106輸送給LED燈102，通過電源接觸點127由第三電源引腳124輸送給LED燈102。第二電源引腳106和第三電源引腳126分別位於燈的相對端。為了方便，在使用暫態啟動型螢光燈電子鎮流器122時，電源接觸點105和107可能被電短路108短路連接在一起，電源接觸點125和127也可能會被電短路128短路連接在一起。如圖所示，第四電源引腳126不需要連接到燈的電路中。
圖4顯示了標準螢光燈燈架130，其中包含的螢光燈電子鎮流器122不同於暫態啟動型螢光燈電子鎮流器122(圖3)。通過示例看，螢光燈電子鎮流器123(圖4)可能為快速啟動型或程式啟動型。如圖3所示，螢光燈燈架130通過第二電路200向圖1或圖2所示與相同的LED燈102的LED燈300提供電力。與圖1和圖2的螢光燈燈架100和115相比，第二電路200通過不同的電源引腳接收電力。螢光燈燈架120(圖3)和130(圖4)之間的主要區別在於，螢光燈燈架130為每一個電源引腳104、106、124和126分別提供了單獨的導體。舉個例子，就快速啟動型或程式啟動型的螢光燈燈架130來講，通常會使用單獨的導體。
應該注意的是，對相同的LED燈102的描述，當按圖1或圖2所示直接連接到電力線上時，使用第一種操作模式描述；當按圖3或4所示通過螢光燈電子鎮流器122實現時，則用第二種操作模式描述。
LED燈電路
圖5顯示了上文圖1~4描述的LED燈102的電路200的情況。電路200包括第一電路110和第二電路140，它們都可以為LED300提供電源，但需符合以下條件，即是否使用了(a)螢光燈燈架100(圖1)或螢光燈燈架115(圖2)或(b)螢光燈燈架120(圖3)或130(圖4)。在圖5中顯示的LED300為單串串聯的LED，其中「串」指的是至少有一個LED。串聯的LED300可以通過一般的技巧，用(a)一或多個並聯的LED串(b)一或多個並聯和串聯的LED串，或(c)上述拓撲(a)和(b)的組合進行替換。首選LED電路303和304包含的LED300分別如圖6和圖7所示。
第二電路140所示的電解電容器324，可以與第一電路110共用。或者，如果通過一個可選的阻塞二極體325連接在節點308與電解電容器324之間，當第一電路110為LED300提供電力時，第一電路110就不需要該電容器。本案的發明人經研究發現，在有一些實施例中，第一電路110不能為電容相對較大的電解電容器324完全充電，這是由LED300的閃爍造成的。阻塞二極體325 可以由p-n二極體或另一個提供單向電流的裝置構成，例如肖特基二極體或矽控制器整流(可控矽，SCR)。按照上述陳述「相應的元件有相應的元件符號」，其他圖紙(如圖5、12和13)描述的阻塞二極體325與上文的描述相同。如果能提供驅動LED300的替代能源儲存，電解電容器324就可以取消不用。舉個例子，如此替代能源儲存可以為螢光燈電子鎮流器122(圖3)或123(圖4)的電解電容器或第一電路110(圖5)上的另一個電解電容器。如果取消電解電容器324，如前述，有可能導致LED300發生頻率為鎮流器頻率的閃爍，有可能會導致條碼掃瞄器故障。
圖6所示的LED電路303用於實現LED300，且與圖5的電路200上的節點連接：節點306和308位於頂部，節點310和312位於底部。圖6中的LED300與轉向二極體314、315、316、317和320是相互連接的。當LED具有相同的電壓等級時，LED300顯示的兩個串聯數量相等。這是為了防止通過第一電路110供電時，通過每個LED300串的電流出現顯著差異。轉向二極體可以由p-n二極體或另一個提供單向電流的裝置形成，如肖特基二極體或矽控制器整流(可控矽)。
LED300通過第一電路110(圖5)供電時，轉向二極體314、315、316和317進行電流傳導，由於轉向二極體320被反向偏置了，所以不進行電流傳導。如此就導致了兩串LED300被平行作業。每個LED300串 的數量為20，每個LED額定電壓約都為3伏，節點306和310之間的第一電路110產生的電壓大約為60伏直流。舉個例子，此類電壓可以在主電源109(圖1-4)的整個典型範圍內有效地產生，通常用有效值電壓從100到300伏不等。
另一方面，當圖6的LED電路303中的LED300通過第二電路140(圖5)供電時，就可以連續地給兩個串聯的LED300串提供電流；也就是說，從節點308到左側的LED300串，然後通過轉向二極體320向下穿過右側LED300串，最後到節點312。當LED300由第二電路140供電時，轉向二極體314、315、316和317是不導電的。如前述，一串LED的數量為20，每個LED的額定電壓大約3伏，當LED300通過第二電路140進行串聯供電時，節點308和312之間的第二電路140所產生的電壓大約為120伏直流。例如，此類升高的電壓，反過來又通過螢光燈電子鎮流器向第二電路140提供電力負載，與典型的600毫米的螢光燈相當。此類電壓大約為第一電路110提供電壓的兩倍。
第二電路140在高電壓情況下的操作降低了第二電路140的電流水平；減少的電流水平又會減少第二電路140電流對人員造成致命電擊的潛在威脅。因此，在美國可以滿足UL1598c標準及UL935標準中描述的螢光燈電子鎮流器的UL電擊風險測試要求，螢光燈電子鎮流器有暫態啟動型122(圖3)或快速啟動型或其他類型 123(圖4)，包括一些比較老式的鎮流器，其操作功率都低至25千赫。UL也被稱為保險公司的實驗室，總部設在美國。如果不在高壓情況下操作第二電路140，正如前文提到的，可以滿足UL1598c標準中描述的電擊危險測試以及UL935標準中的新式鎮流器操作頻率為45千赫的條件，但通常不能滿足老式鎮流器的電擊危險測試，如前述，其操作頻率約為25千赫。
當第二電路140在高電壓情況下進行操作，特別是通過暫態啟動型螢光燈電子鎮流器122(圖3)進行供電的，還需要採取更為有效方式對螢光燈電子鎮流器進行操作。在多種實施例中，允許第二電路140在高電壓情況下運行，且使用一或多個電容器對LED300的電流進行限制，使其更小、更經濟；這一優勢將在下文進行討論。
下文將主要提到之前圖6描述的關於左側和右側LED300串，一般技藝人士可以採用的一般技能：任何單個LED都可以替換為兩個或兩個以上的並聯LED。
圖7顯示的LED電路304可以保證第二電路140在更高的電壓情況下進行操作，當操作螢光燈電子鎮流器時，可輕鬆滿足下文描述的電擊測試要求，並可以更有效的操作螢光燈電子鎮流器。在不同的實施例中，舉例來說，LED電路304提供的電氣負載可與不同功率的、電壓值更高的900毫米或1200毫米的螢光燈相容。此外，在實施例中，電路304可以減少各種情況下限流電容的大小和費用，下面我們還會談到，當LED300通過第 一電路110供電時，還可以進行低電壓並聯操作。LED電路304包含兩個更合適的相同的LED電路單元326和327。
如圖7所示的LED電路單元326，LED300左側的兩個串聯以及相關的轉向二極體314、315、316、317和320與圖6所示的LED電路303相同。另外LED電路單元326還包括轉向二極體318、319和321，以及相關的LED300串。當LED300通過第一電路110供電時，轉向二極體318和319導電；轉向二極體321被反向偏置，所以不導電。在上面的例子中，LED的每個串聯數量為20，而且每個LED都有一個3伏的額定電壓，當第一電路110(圖5)為LED供電時，第一電路110穿過LED300的每個串聯所產生的有效值電壓大約為60伏，LED300的串聯位於LED電路單元326中的節點306和310之間。
當第二電路140(圖5)為圖7中的LED電路單元326的LED300供電時，轉向二極體320和321通過所顯示的3個LED串，進行電流的連續傳導。每個串都有20個LED，每個LED的額定電壓大約為3伏，通過三個LED串的串聯電壓約為180伏特。轉向二極體314、315、316、317、318和319此時不導電。在高電壓情況下操作第二電路140時，可以實現上面兩段所述的優勢。
如圖7所示，操作圖7中的LED電路304上的LED電路單元327和剛描述的操作LED電路單元326是相同的。也就是說，當提及LED電路單元327，轉向二極體328、329、330、331、332、333、334和335時，其功能與提及電路單元326時，轉向二極體314、315、316、317、318、319、320和321是一樣的。低功率LED燈(如大約9瓦)可能需要排除LED電路單元327，而高功率LED燈(如大約18瓦特)則應包含LED電路單元327。在任一情況下，第二電路140都在上面的例子中提供了大約180伏的直流電，每個LED串聯上有20個LED，而且每個LED的額定電壓都約為3伏，這更適合對長度為900毫米或1200毫米的螢光燈進行改造。
本案的發明人經研究發現，當第二電路140為LED300供電的電壓大大超過第一電路110時，第二電路140的操作就會產生各種負面影響。這些負面影響包括施加到第一電路110元件的電壓過高，有可能會超過第一電路110元件的額定電壓。如此會通過圖7的LED電路304的一或多個轉向二極體314~321和328~335導致有害的反向漏電流。這種有害的反向電流有可能導致LED300不發光，或偶爾間斷閃光，或者偶爾發出更亮的閃光。有實例發現，當節點307到311的電壓出現反向偏壓並達到有害水平時，有可能導致第一電路110元件的設定電壓值過高，部分或全部LED300不發光的現象。為了避免上述負面影響，當第二電路140打算為LED300 供電時，第一電路110要與通過LED300來到第二電路140的單極電流進行隔離。
將第一電路110與通過LED 300進入第二電路140的單極電流進行隔離的首選手段，可以選擇以下一或多個方式：(a)在節點306與LED電路單元326之間的第一導體339上的n道型介面場效應電晶體337(以下簡稱「場效應電晶體」，FET)與第一導體339進行串聯；(b)在節點310與LED電路單元326之間的p道型場效應電晶體和第二導體344進行串聯。場效應電晶體337和342是第一電路110和LED 300的交界面，所以被稱為「介面」場效應電晶體。場效應電晶體337和342由於偏壓電路340和345而出現偏置，當電壓穿過節點306和310達到為LED 300供電的預定值時，會造成以直流或近似直流的頻率通過這些場效應電晶體的傳導，否則出現不傳導的現象。在上文圖7提到的LED 300的例子中，驅動LED 300的預定電壓大約為60伏。對於一般技藝人士來講，基於上述標準，感知第一電路110內部電壓的偏壓電路340和345是一種一般手段。
場效應電晶體337和342通常配有體二極體，允許各種頻率電流沿一個方向通過。此類用於場效應電晶體337和342的體二極體可分別顯示為二極體338和343；當二極體338和343處於不導電的狀態時，會實現以下目標：防止第二電路140從節點306到310獲得的電壓高於第一電路110從節點306到310獲得的額定輸出 電壓(如上文示例提到的大約60伏)；並防止第二電路140從節點306到310獲得的電壓為負值。然而，由於體二極體338和343允許交流源單向傳導，按圖3和圖4所示，場效應電晶體337和342可按照螢光燈電子鎮流器122或123的頻率(以下簡稱為「鎮流器頻率」)分別進行雙向傳導，頻率通常在45千赫左右，更廣義的範圍是從20千赫到100千赫。如此以限制電容器在第一電路110內進行充電而導致LED 300偶爾間斷閃光，或者偶爾發出更亮的閃光，同時也為了防止單向傳導的交流電引起電荷積聚和有害的高電壓。為此，最好為介面場效應電晶體337配置旁路電容器341，為介面場效應電晶體342配置旁路電容器346。如此一來，就能保證電流按上文定義的鎮流器頻率經由雙向傳導通過介面場效應電晶體337和342，從而達到本段前文提到的目標。類似的旁路電容器(圖中未顯示)也適用於旁路電流按鎮流器頻率穿過場效應電晶體，二極體或類似的裝置會單向阻滯電流按鎮流器頻率傳導。
本案的發明人經研究發現，在某些實施例中，理想的狀態是將上述隔離方法與第一導體339和第二導體344都串聯在一起；如此可以防止第二電路140向LED供電時，電流從第一電路110向LED 300進行洩漏而造成LED 300不停閃爍。但在其它實施例中，例如，LED偶爾出現的閃爍或更亮的閃爍現象可以忽略不計，第一電 路110可以僅通過第一導體339或第二導體344上的一個隔離裝置與LED 300進行隔離。
上述有關LED電路304的隔離裝置可以有所變動，可用p道場效應電晶體、雙極結型電晶體或可控矽，或機械開關代替n道場效應電晶體337。另一種變化是用n道場效應電晶體、雙極結型電晶體、可控矽或機械開關類似地替代p道場效應電晶體342。
通過參照圖6和圖7中對LED電路303和304的描述，得出可向LED電路單元326和327中的每一個單元添加一或多條額外的LED300，例如與轉向二極體318、319和321相關的LED300串，這對於本領域的一般技藝人士來說都是顯而易見的。當維持由第一電路110通過節點306和310提供相同的電壓時，進一步提升了第二電路140通過節點308和312提供給LED的電壓。
可向圖7中的LED電路304添加一或多個LED電路單元，例如LED電路單元327。這就讓改裝螢光燈可以用更長的(例如1500毫米、1800毫米、2400毫米或者更長)螢光燈進行高效改裝，還讓LED燈中的低花費LED分佈更為密集，以獲得更均勻的照明分佈。
還是參照圖5，電路200包括第一傳導控制構件350和第二傳導控制構件370，它們的功能包括允許第一和第二電路110和140獨立運行。當LED燈被插入具有電源連接器插座(未示出)的螢光燈燈架中，以向所述燈的電源引腳供應輸電電力時，第一傳導控制構件350和第 二傳導控制構件370還可用於減小可能危及生命的觸電可能性。
當分別使用圖1或圖2的螢光燈燈架100或115時，其中的電源109通過輸電線直接向第一和第二電源引腳104和106供電，第一電路110調制驅動LED300的電力。第一電路110包括圖1和圖2中所示的LED電源。非隔離和電隔離電源都被視為第一電路110。
圖8展示的電路380除了包括如前述以鎮流器頻率在第二電路140的整流電路282和第一和第二傳導控制構件350和370間運行的隔離變壓器382之外，與圖5中的電路200相似。選擇變壓器382的匝數比提供另一種方式來實現如前述關於圖7中LED電路304的示例性電壓水平。於是，在圖8中從右到左將變壓器382的匝數比設為3：1，第一和第二電路110和140都能以大約60伏特的電壓給LED300供電。然而，具有這樣的匝數比後，前述圖3中的螢光燈電子鎮流器122或者圖4中的螢光燈電子鎮流器123就可以向變壓器382提供大約180伏特的電壓，並且如圖6和圖7中的實施例所示，更易通過觸電實驗及實現如上關於圖6和圖7之更高效率。本實施例避免了當前述LED由擬供電的第二電路140供電時，使用隔離構件，例如圖7中的介面場效應電晶體337和342來隔離第一電路110與來自於LED300的單極電流。調整隔離變壓器382的匝數比，例如選定2.8：1而非3：1，也許會讓電路設計者使實施例變得更加高效或安全。另一方 面，變壓器通常比圖7實施例中使用的前述隔離構件佔用更大的空間。
圖8中的電路380上的LED300可能會在所示的單條LED之外，擇優包括多條並聯LED。使用多條並聯LED可以隨著LED燈102長度的增加，適當地提供相應的照明。
圖9顯示電路390除了用自耦變壓器392替換了隔離變壓器382(圖8)之外，與圖8中的電路380相似。在自耦變壓器392底部的導體394提供了從第二電路140的整流電路282到第一傳導控制構件350的電流電路通路；另一方面，與類似容量的隔離變壓器(例如圖8中的382)相比，自耦變壓器通常更高效、小巧、更易於構建且花費更少。選擇變壓器392的匝數比提供了另一種方式來實現如前述關於圖7中LED電路304的示例性電壓水平。於是，在圖9中從右到左將變壓器392的匝數比設為3：1，第一和第二電路110和140都能以大約60伏特的電壓給LED300供電。然而，具有這樣的匝數比後，前述圖3中的螢光燈電子鎮流器122或者圖4中的螢光燈電子鎮流器123就可以向變壓器382提供大約180伏特的電壓；並且如圖6和圖7中的實施例所示，當從螢光燈電子鎮流器運行時更易通過觸電實驗，並在運行中實現如上關於圖6和圖7之更高效率。本實施例避免了當前述LED由擬供電的第二電路140供電時，使用隔離構件，例如圖7中的介面場效應電晶體337和342來隔離第一電 路110與來自於LED300的單極電流。調整自耦變壓器392的匝數比，例如選定2.8：1而非3：1，會讓電路設計者使實施例變得更加高效或安全。
圖9中的電路390上的LED300可能會在所示的單條LED之外，擇優包括多條並聯LED。使用多條並聯LED可以隨著LED燈102長度的增加，提供相應的照明。
圖10圖示一種常用的LED燈102(圖1~4)的第一電路110上的隔離LED電源220，其在第一和第二電源引腳104和106上接收輸電電力，並在輸出端222和224上向圖5的LED300提供調制電力。電源220為離線式隔離反激LED驅動電路，包括一個隔離變壓器228。「隔離」意味著通過變壓器以小於10毫安培的輸電線頻率就足夠地限制傳導。如前述，隔離變壓器228通常以鎮流器頻率運行。前述的限制限定了對此處所引用的隔離型變壓器類型。前述的電源220包括一個傳統的全波整流電路230、一個場效應電晶體(FET)232、一個輸出反激二極體240以及電容器242。應用於閘極233的信號以一種已知的方式來控制場效應電晶體232。
當運行由第一電路110供電的螢光燈燈架100(圖1)或115(圖2)中的LED燈102時，使用圖10中的隔離變壓器228有利於減少觸電風險。這之所以能實現是因為例如圖5中的隔離變壓器228提供了第一和第二電源引腳104和106到第一和第二傳導控制構件350和370 之間的電流通路隔離。類似地，圖8中的隔離變壓器382以與前述關於圖10中的隔離變壓器228運行的句子中所述的同樣的方式實現了電流通路隔離。
關於如何使用圖6和圖7中串聯和並聯的LED，或者如何使用圖8中的隔離變壓器382，或者如何使用圖9中的自耦變壓器以讓第二電路140能以比第一電路110更高的電壓驅動LED300，有一種優選的方案可供選擇。前述優選方案就是配置第一電路110，以同第二電路140所用電壓大致相同的電壓驅動LED300。此優選方案的電路可用一般技術實現。例如，可以配置圖10中隔離電源220中的隔離變壓器228，讓其具有可以提高變壓器上與輸出端222和224相連的次級線圈上的電壓的匝數比。更具體地說，可以選定前述匝數比，讓第一電路110以與第二電路140所用電壓大致相同的電壓驅動LED300。關於圖6和圖7的實施例，此優選方案實施例避免了為實現前述目的而使用轉向二極體(例如314和316)和隔離構件，例如圖7中的介面場效應電晶體337和342。關於圖8和圖9中的實施例，前述優選方案實施例避免了使用前述圖中所示的變壓器。
圖11展示了一種常用的LED燈102(圖1~4)的第一電路110上的非隔離LED電源250，其在第一和第二電源引腳104和106上從輸電線接收電力，並在輸出端222和224上向圖5的LED300提供調制電力。電源250為離線式降壓LED驅動電路，包括一個傳統的全波整流 電路230、一個場效應電晶體(FET)252、協同運行的電容器254、感應器256以及電容器258。二極體260為高速恢復二極體。提供給場效應電晶體252的閘極253的信號通過一種已知的方式來控制場效應電晶體252。
如圖所示，旁路電容器262和263穿過全波整流電路230的選定二極體連接以允許電流以鎮流器頻率通過，從而如前述在第二電路140給LED供電時限制第一電路110的電容器(例如電容器254和258)的充電。前述電容器的充電會導致零星閃光或比LED300更亮的零星閃光。除了使用旁路電容器262和263，還可以使用在虛線所示的旁路電容器264和265來替代。除了使用旁路電容器262和263，還可以使用旁路電容器262和264，或使用旁路電容器264和265來替代。
另外，使用全部四個電容器(即電容器262、263、264和265)可能較為可取，尤其是對圖1和圖2中的某些類型的個別螢光燈電子鎮流器122或123而言更為可取。例如前述電容器配置可以降低穿過相應二極體進行共模傳導的不對稱，前述不對稱會引起第一電路110做出有害行為。
前述圖10和圖11的LED電源220和250以基本形式顯示，代表隔離和非隔離LED電源。隔離和非隔離LED電源的很多其他適合的設置對於本領域的一般技藝人士來說都是顯而易見的。其他可供使用的的隔離電源有：基本反激電路、升壓反激電路、增加隔離的升降壓電 路或正激變換器。其他可供使用的非隔離電源有：升降壓電路、升壓電路、丘克電路或單端初級電感轉換器(SEPIC)電路。
如圖10和圖11所示，例如，隔離和非隔離LED電源220和250通常包括場效應電晶體232或252的主動電子組件。所以，根據以上定義，LED電源220和250可包含主動電路。
回到圖5的電路200，第二電路140通常可以為前述的簡單被動電路。在所示的實施例中，例如，第二電路140主要包含由全波二極體橋形成的整流電路282。整流電路282可以由很多其他拓撲形成，例如半波橋或倍壓器。
使用分別用於依靠直接輸電電力運行和依靠與燈架相連的現有螢光燈鎮器運行的第一和第二電路110和140(圖5)，能產生各種優點。除了在前述的發明內容中提到的能效和經濟上的優點外，安裝人員在安裝LED燈時有了更多選擇。例如在校舍中，安裝人員可以決定在教室中重新換掉螢光燈鎮流器，轉而直接使用輸電線，以增加光電轉換的效率。在校舍的其他區域，例如在小教室或樓道的應急照明中，安裝人員可以決定，依靠現有的螢光燈鎮流器來運行燈，整體來說更加經濟。這是因為，這些地方的燈架只是偶爾使用，比起使用現有的螢光燈電子鎮流器，重新換掉這些地方的燈架要花費更多。此 外，若螢光燈鎮流器在運行時出現故障，可以重新換掉鎮流器中的燈架，轉而從輸電線運行同一個燈。
另外，第一和第二電路110和140(圖5)分別優選為主動電路和被動電路，這些術語如前述，從而允許前述的更高效能，及更大範圍地穩定運行。尤其是每個電路可以進行最佳化，通過各自的電源最有效地工作。
圖12展示了前述的圖1~4的LED燈102中可供選擇的電路1200。電路1200與圖5的電路200具有相同元件，並具有相同的元件符號。主要的不同在於，第二電路140僅用於給一部分通過節點1202和1204存取的LED供電。節點1202可位於其他位置，例如LED300的頂部。相似地，節點1204可位於其他位置，例如LED300的底部。在利用圖10的隔離LED電源220或圖11的非隔離LED電源250來實施第一電路110時，電容器242(圖10)或電容器258(圖11)的值應選擇如下。前述電容器242或258的值應聯絡圖12的電解質電容器324的值來做出選擇，以LED運行頻率提供足夠電能儲存，以產生可接受的低閃爍水平。
通過讓第二電路140僅給一部分由第一電路110供電的LED300供電，電路的設計者可以更大程度地在第一和第二電路110和140之間選擇只最佳化一個或同時最佳化二者。
圖13圖示前述的圖1~4的LED燈102中進一步可供選擇的電路1300。電路1300與圖5的電路200具 有相同元件，並具有相同的元件符號。主要的不同在於，第一電路110僅用於給一部分通過節點1302和1304接通的LED供電。節點1302可位於其他位置，例如LED300的頂部。相似地，節點1304可位於其他位置，例如LED300的底部。在利用圖10的隔離LED電源220或圖11的非隔離LED電源250來實施第一電路110時，電容器242(圖10)或電容器258(圖11)的值應選擇如下。前述電容器242或258的值應聯絡圖13的電解質電容器324的值來做出選擇，從而以LED運行頻率提供足夠電能儲存，以產生可接受的低閃爍水平。
通過讓第一電路110僅給一部分由第二電路140供電的LED300供電，電路的設計者可以更大程度地在第一和第二電路110和140之間選擇只最佳化一個或同時最佳化二者。例如，當使用暫態啟動型的螢光燈電子鎮流器122(圖3)時，更容易限制通往LED300的電流。這是因為，從第二電路140到全部LED300所用的電壓可以高於從第一電路110在節點1202和1204間的LED300所用的電壓。
舉例來說，與圖5的第一電路110一樣，圖11和圖12的第一電路110可通過圖10的隔離LED電源220或圖11的非隔離LED電源250來實現。
圖14圖示前述的圖1~4的LED燈102中更進一步可供選擇的電路1400。電路1400與圖5、圖12和圖13的電路200具有相同元件，並具有相同的元件符號。 主要的不同在於，不是讓第一和第二電路110和140都只給LED300供電，而第一電路110只給LED301供電，第二電路140只給LED302供電。上述LED300設置的變動也適用於LED301和302。這就完全消除了上述擔憂，即：當第一電路通過第一和第二電源引腳104和106連至輸電電力時，輸電電力通過第二電路140而干擾第一電路110的預定運行。
通過讓圖14的第一電路110給LED301供電，讓第二電路140給LED302供電，電路的設計者可以更大程度地在第一和第二電路110和140之間選擇只最佳化一個或同時最佳化二者。例如，當使用暫態啟動型的螢光燈電子鎮流器122(圖3)時，更容易限制通往LED302的電流。這是因為，來自第二電路140而用於LED302的電壓可以高於來自第一電路110而用於LED301的電壓。
第一傳導控制構件可有功能
參照圖5、圖8~9及圖12~14，第一傳導控制構件350優選發揮一或多個以下功能：
(1)允許第二電路運行。第一傳導控制構件350可作為電容器來實現，例如，以前述的鎮流器頻率導電。此處的「允許」第二電路運行是指，提供必要但非足夠的方式讓第二電路140運行。此外，第二傳導控制構件370也需要允許第二電路運行，換言之，第一和第二傳導 控制構件350和370均為必須的，且需要足以使第二電路140運行。
(2)允許第二電路運行，但不干擾第一電路。第一傳導控制構件350還可發揮允許第二電路140運行，但不干擾第一電路110的預定運行的功能；也就是當第一電路通過第一和第二電源引腳104和106連至輸電電路時。為了實現這一功能，傳導控制構件350被配置為電容器或位元於斷開狀態下的開關，從而當第一電路110運行時，對從輸電線通過第二電源引腳106和第二電路140的整流電路282到LED300的電流傳導進行限制。比起單獨用第一電路110產生的類似LED的平均發光強度，這種從輸電線的電流限制阻止了LED300的第一或第二重大的光偏差。若給圖5、圖12和圖13的電路加上假想閘266和268，第一電路110將單獨運行。應當考慮到以下兩種光偏差：(1)LED300在0.1赫茲到200赫茲頻率範圍內的閃爍型光偏差；及(2)LED300的持續型光偏差。
第一重大的閃爍型和持續型光偏差占10%。為了將惱人的閃爍型和持續型光偏差降至最低，第二重大的閃爍型和持續型光偏差占5%。為了計算光閃爍而測量發光強度廣為知曉，可以利用光電池來不斷測量光源發出的光。
(3)限制驅動LED的電流。第一傳導控制構件350可根據實際情況進一步限制驅動LED300的電流。當第一傳導控制構件350作為電容器實現時以輸電頻率表現出比以前述鎮流器頻率更大的阻抗，從而能夠完成這一功能。從輸電頻率在0到500赫茲的範圍內，而鎮流器頻率在20千赫及以上的事實可以判斷出，輸電頻率要比鎮流器頻率低得多。
(4)允許達到觸電危險防護。第一傳導控制構件350(和協同的第二傳導控制構件370)的第四個可能的功能是，當類似的燈102(圖1~2)被安裝人員插入圖1~2中的螢光燈燈架(如：100、115)時，允許減小可能危及生命的觸電危險。圖15圖示針對LED燈102進行觸電危險實驗的設置1500，該設置同UL1583c標準所述的、參考UL935標準進行類似實驗的設置相似。燈102一端有第一和第二電源引腳104和106，另一相對端有第三和第四電源引腳124和126。雙引腳線形螢光燈的燈座1510包含第一和第二電源觸點1511和1512。或者，電源觸點1511和1512的任何電源觸點都可以作為電夾附於電源引腳104、106、124和126中的任何電源引腳之上。燈座1510的第一電源觸點1511連至電壓電源1520以保證與需要的輸電線電壓相應的交流電壓。電壓電源1520可提供一個電壓範圍，通過電壓電源1520標誌符號中的箭頭來表示。燈座1510的第二電源觸點1512連至電壓電源1520的接地的輸電中性線。另一個燈座 1530可以位於包含燈座1510的設備1535之上，不過在當前實驗中不使用該燈座。以擬給第一電路110供電的輸電線電壓和頻率進行各項實驗。對LED改裝燈而言，這主要指電壓電源1520提供的電壓的電壓範圍為交流電壓均方根值從110到277的以及50或60赫茲的電源頻率。必要時，實驗可在符合需要的單獨輸電線電源電壓的固定電壓上進行。具備本領域常用技術手段的人員一般都瞭解需要的其他輸電電源電壓，例如交流電壓均方根值347或480。這只是要確認用於LED燈102的任何具體安裝的輸電電源電壓。
觸電危險實驗中，針對下列每種情形，第一和第二傳導控制構件350和370能夠作為給LED燈102的每一個暴露在外的電源引腳104、106、124和126所配置的電容器或位元於斷開狀態下的開關來實現，從而在通過經電探針1540直接連至前述每個暴露在外的電源引腳和接地之間的電路(電路包含第一和第二串聯元件1550和1555，其中第一元件1550包含並聯的1500歐姆無感電阻器和0.22微法拉電容器，第二元件1555包含500歐姆的無感電阻器)進行測量時，對輸電頻率超過預設毫安培均方根值、超出任何需要電源電壓範圍、頻率為50赫茲和60赫茲的電流傳導(I=V/R，圖15)進行阻止：(1)第一和第二電源引腳104和106插入燈座1510，從而將第一電源引腳104連至電源觸點1511，將 第二電源引腳106連至電源觸點1512，並將電探針1540連至電源引腳124；(2)第一和第二電源引腳104和106插入燈座1510，從而將第一電源引腳104連至第一電源觸點1511，將第二電源引腳106連至第二電源觸點1512，並將電探針1540連至第四電源引腳126；(3)第一和第二電源引腳124和126插入燈座1510，從而將第三電源引腳124連至第一電源觸點1511，將第四電源引腳126連至第二電源觸點1512，並將電探針1540連至第一電源引腳104；(4)第一和第二電源引腳124和126插入燈座1510，從而將第三電源引腳124連至第一電源觸點1511，將第四電源引腳126連至第二電源觸點1512，並將電探針1540連至第二電源引腳106；(5)第一和第二電源引腳106和104插入燈座1510，從而將第二電源引腳106連至第一電源觸點1511，將第一電源引腳104連至第二電源觸點，並將電探針連至第三電源引腳124；(6)第一和第二電源引腳106和104插入燈座1510，從而將第二電源引腳106連至第一電源觸點1511，將第一電源引腳104連至第二電源觸點1512，並將電探針1540連至第四電源引腳126；(7)第一和第二電源引腳126和124插入燈座1510，從而將第二電源引腳126連至第一電源觸點 1511，將第三電源引腳124連至第二電源觸點1512，並將電探針1540連至第一電源引腳104；(8)第一和第二電源引腳126和124插入燈座1510，從而將第四電源引腳126連至第一電源觸點1511，將第三電源引腳124連至第二電源觸點1512，並將電探針1540連至第二電源引腳106。
當利用電容器來實現第一傳導控制構件和第二傳導控制構件350和370中的任何構件時，可以按照前段及後段所述(兩段開頭均為「(2)限制驅動LED的電流。」)擇優選擇電容器的值來進一步限制電流。
對於前述的電源電壓範圍內交流電壓均方根值範圍為110至277內的任何電壓值，在頻率為50赫茲和60赫茲時，其預設最大的均方根毫安培值可以是10。預設最大毫安培均方根值還可優選更低的值，比如在頻率為50赫茲和60赫茲時為5。各值代表的意義如下表所示：
美國著名研究員查理斯．達爾齊爾以身體健康的人類作為實驗對象，通過實驗研究不同強度電流對人體影響，得出了前述資料。前段所述的電路被UL(也就是美國保險商試驗所)用來刺激人手的電流，人手觸碰到LED等暴露在外的可導電的電路，於是人同接地之間便形成了路徑。預設毫安培均方根值為10實際上應該低於引起女性「有痛感，且隨意肌不受控」的閾值，出於安全考慮留出了0.5毫安培均方根值的差值。與之相比，引發男性類似反應的閾值較高(即16毫安培均方根)。喪失對隨意肌的控制十分危險，舉例來說，它可能會造成燈具安裝人員從3米高的梯子上摔下。更低的預設毫安培均方根值5即為美國UL選定的在頻率為60赫茲時，符合美國UL1598c標準的電流值，美國UL1598c標準由UL制定，旨在減少前述對LED燈安裝人員的可能危及生命的觸電危險。從上表可見，預設毫安培均方根值5低於引起「有痛感，且隨意肌仍可控」反應的閾值，故可取。
前述UL 1598c標準要求，必須以60赫茲的頻率，且以螢光燈電子鎮流器將會產生的頻率進行實驗。如前述，此類鎮流器可變頻，一般變頻範圍為20千赫至100 千赫。如前述表格的後兩列資料比較所示，頻率越高，人體可以承受的電流也越高。因為頻率如果高於前述的50赫茲或60赫茲，人體可以承受的電流也會提高，所以UL1598c規定，例如若頻率為25千赫，允許電流也遠高於前述的電流要求值，約為59毫安培均方根；若頻率為50千赫，允許電流可達到120毫安培均方根左右。
第二傳導控制構件可有功能
參照圖5、圖8~9及圖12~14，第二傳導控制構件370優選發揮一或多個以下功能：
(1)允許第二電路運行。例如，第二傳導控制構件370可作為電容器來實現導電。此處的「允許」與在第一傳導控制構件功能(1)中的定義一致。
(2)允許第二電路運行，但不干擾第一電路。第二傳導控制構件370還可發揮允許第二電路140運行，但不干擾第一電路110的預定運行的功能；也就是當第一電路通過第一和第二電源引腳104和106連至輸電電路時。為了實現這一功能，傳導控制構件370被配置為電容器或位元於斷開狀態下的開關，例如，當第一電路110運行時，對從輸電線通過第三電源引腳124和第二電路140的整流電路282到LED300的電流傳導進行限制。例如，當利用圖2的螢光燈燈架115時，輸電電力供至第三電源引腳124。比起單獨用第一電路110產生的類似LED的平均發光強度，這種從輸電線的電流限制阻止 了LED300的第一或第二重大的光偏差。若給圖5、圖8~9和圖12~13的電路加上假想閘266和268，第一電路110將單獨運行。需要考慮到以下兩種光偏差：(3)LED300在0.1赫茲到200赫茲頻率範圍內的閃爍型光偏差；及(4)LED300的持續型光偏差。
第一重大的閃爍型和持續型光偏差占10%。為了將惱人的閃爍型和持續型光偏差降至最低，第二重大的閃爍型和持續型光偏差占5%。為了計算光閃爍而測量發光強度廣為知曉，可以利用光電池來不斷測量光源發出的光。
(3)限制驅動LED的電流。第二傳導控制構件370可根據實際情況進一步限制驅動LED300的電流。當第二傳導控制構件370作為電容器時以輸電頻率表現出比以螢光燈電子鎮流器122頻率更大的阻抗，從而能夠完成這一功能。從輸電頻率在0到500赫茲的範圍內，而鎮流器頻率在10千赫及以上的事實可以判斷出，輸電頻率要比鎮流器頻率低得多。
(4)允許達到觸電危險防護。第二傳導控制構件370的一個可能功能是，當類似的燈102(圖1~4)被安裝人員插入螢光燈燈架(如：圖1~4中的100、115、120或130)時，允許減小可能危及生命的觸電危險。為了實現這一目的，第二傳導控制構件370配置可與第一傳導控制構件350合作，參照上述段落中從「(4)允許達 到觸電危險防護」截至「第二傳導控制構件可有功能」標題間的段落。提供觸電危險防護--其他技術
圖5、圖12~13及圖14中第一和第二傳導控制構件350和370的前述允許觸電危險防護的可能功能，還可以通過其他方法實現。例如，比起利用未隔離LED電源(例如，圖11中的250)，可以利用隔離變壓器382(圖8)或者使用隔離電源(例如，圖10中的220)，代替前者將第二傳導控制構件370作為電容器或開關來實現。也可以在不與本發明的教導背道而馳的情況下，而集合多個避免輸電電力接觸任何「暴露在外的電源引腳」的構件。「暴露在外的電源引腳」與在第一和第二傳導控制構件350和370的觸電防護功能中探討的意義相同。
第一和第二傳導控制構件的實施例1~13的表格清單
圖16圖示第一和第二傳導控制構件350和370的實施例1~13表格清單。該表格清單包括一欄指明圖5、圖8~9、圖12及圖13中示出的所需的第一電路110的隔離和非隔離型。該表格清單的另一欄提到了與每個實施例相對應的螢光燈燈架100(圖1)、115(圖2)、120(圖3)或130(圖4)。還有一欄提到了在每一個實施例中，該實施例在給LED供電以沿LED燈102的長度照明時，是共用上述LED，還是不共用上述LED。電路200(圖5)、380(圖8)、390(圖9)、1200(圖12)及1300(圖13)在第一和第二電路110和140之間 共享LED，而電路1400(圖14)未在第一和第二電路110和140之間共享LED。
實施例1~13
對於圖16中所示的全部實施例1~13，根據下表，可以實現下列第一傳導控制功能：
如本領域廣為知曉，電容器352可被更寬泛地稱為電容。「電容」這一更寬泛的術語包含了利用多個電容器達到要求的電容。
對於圖16中所示的全部實施例1~13，根據下表，可以實現下列第二傳導控制功能：
第一和第二傳導控制構件350和370的短路電路352和358包括在此處所用的短語「傳導控制構件」中。然而，短路電路352和358的「控制」方面卻總是導電的。這就與開關的「控制」形成對比，開關既可以導通也可以不導通。
另外，第一傳導控制構件350的短路電路352需要能實現第二電源引腳106和第二電路140之間的傳導。相似地，第二傳導控制構件370的短路電路358需要能實現第三電源引腳124和第二電路140之間的傳導。
對於全部的實施例1~13，根據下表，都要參照圖16中的表格清單，其中的內容在此不再贅述。對於全部的實施例1~13，需要對產品包裝等提出警告，說明只有在關掉對螢光燈燈架的輸電電源時才可進行燈的安裝和拆除。
實施例1~2及11~13可能無法達到上文探討的第一和第二電流傳導控制構件350或370的觸電危險防護的可能功能。這是因為，實施例1、2及11~13將第一傳導控制構件350作為短路電路358實現。所以，有這些實施例，上述對產品包裝等提出警告就尤為重要。
關於均涉及圖14的電路1400的實施例9和10，圖16圖示第一和第二傳導控制構件350和370的兩種可能結合。或者，舉例來說，圖14的第一和第二傳導控制構件350和370還可以通過與圖16就實施例5~8示出的相同方式來實施。
關於實施例5~10，儘管更宜使用較不昂貴的非隔離型第一電路110，但也可以使用更昂貴的隔離型第一電路110。
參照圖11，實施例11將第一和第二傳導控制構件350和370分別作為短路電路358和372來實現。通 過避免給全部四個電源引腳104、106、124和126提供輸電電力的螢光燈燈架115(圖2)，並通過讓LED電源在第一電路110中表現為隔離型，可以達到以下優點：無論是上文探討過的閃爍型干擾還是持續型干擾，第二電路140不干擾第一電路110。
實施例12在第一電路110中使用了一種隔離型LED電源，並避免使用提供輸電電力給全部四個電源引腳104、106、124和126的螢光燈燈架115(圖2)，來達到以下優點：無論是上文探討過的閃爍型干擾還是持續型干擾，第二電路140不干擾第一電路110。
將第一和第二傳導控制構件350和370分別作為短路電路358和372實現的實施例13中，依靠不共用的LED，在給上述LED供電以沿LED燈102的長度照明時，達到了以下優點：無論是上文探討過的閃爍型干擾還是持續型干擾，第二電路140不干擾第一電路110。
參照圖16，開關354和376可以以各種形式實施。他們可以構成機械開關，並且在使用兩個開關的實施例8中，優選將兩開關根據虛線400彼此機械耦合，從而控制了一個開關就控制了兩個開關。這種機械開關被稱為雙極單向開關。開關354和376還可以配置為諸如場效應電晶體的電開關，例如在不通電時出於不導通狀態。
安全起見，需要將任何用於實現第一或第二傳導控制構件350或370的開關對安裝人員設置為打開狀態或不導通狀態。一旦安裝人員確認要將燈安裝進螢光燈 燈架100(圖1)或115(圖2)，開關應保持打開。相比之下，一旦安裝人員確認要將燈安裝進螢光燈燈架120(圖3)或130(圖4)，則開關應關閉。
如上文探討資料時所述，圖5的電路200中的LED300如圖6或圖7所示實現時，可降低圖16中所示的電容器352和374的規格和價格。
以下是本說明書和附圖中使用的元件符號和相應的部件列表：
上文描述了一種可以被改裝進現有螢光燈燈架中的LED燈，並具有雙重運行模式，依靠與燈架相連的現有螢光燈電子鎮流器供電，或者也可直接從輸電線通電。有利的方面是，可配置LED燈，當所述LED燈被安裝進接線的燈架中以直接從輸電線通電時，來減小可能危及生命的觸電危險。本發明的燈的一些實施例被配置為給安裝燈的人提供防止觸電的更多保護。
請求項的範圍不應該被優選的實施例和示例限制，而應當予以同書面說明書整體相一致的最大範圍解讀。
104‧‧‧第一電源引腳
106‧‧‧第二電源引腳
110‧‧‧第一電路
124‧‧‧第三電源引腳
126‧‧‧第四電源引腳
140‧‧‧第二電路
266‧‧‧假想閘
268‧‧‧假想閘
282‧‧‧整流電路
300‧‧‧LED
306‧‧‧節點
308‧‧‧節點
310‧‧‧節點
312‧‧‧節點
324‧‧‧電解電容器
325‧‧‧阻塞二極體
350‧‧‧第一傳導控制構件
370‧‧‧第二傳導控制構件

Claims (21)

  1. 一種依靠接線的一螢光燈燈架來提供輸電電力或依靠以一鎮流器頻率提供交流電的一電子鎮流器來提供電力的具有雙重運行模式之LED燈，包括：a)一細長殼體，具有一第一端和一第二端；b)該細長殼體的該第一端，設置有一第一電源引腳和一第二電源引腳；c)該細長殼體的該第二端，設置有一第三電源引腳；d)一第一電路，用於為至少一個LED提供主要電力，該至少一個LED擬在一第一模式中通電，並沿著該細長殼體的一長度向外發光；當該LED燈被插入具有電源觸點的一螢光燈燈架時，即發生該第一模式，該電源觸點接收該第一電源引腳和該第二電源引腳並直接連至輸電線，以在比該鎮流器頻率低許多的一輸電頻率供電；該第一電路限制擬在該第一模式中通電的該至少一個LED的電流；e)一第二電路，用於為至少一個LED提供主要電力，該至少一個LED擬在一第二模式中通電，並沿著該細長殼體的一長度向外發光；當該LED燈被插入具有電源觸點的一螢光燈燈架時，即發生該第二模式，該電源觸點接收位於燈相對端的該第二電源引腳和該第三電源引腳並連至該電子鎮流器，以從該電子鎮流 器接收電力；該第二電路包括一整流電路，該整流電接收來自該第二電源引腳和該第三電源引腳的電力；f)一第一傳導控制構件，串聯在該第二電源引腳和該整流電路之間，用以當燈相對端的該第二電源引腳和該第三電源引腳連至該電子鎮流器時，允許該第二電路為該至少一個擬在該第二模式中通電的LED供電；以及g)一第二傳導控制構件，串聯在該第三電源引腳和該整流電路之間，用以當燈相對端的該第二電源引腳和該第三電源引腳連至該電子鎮流器時，允許該第二電路為該至少一個擬在該第二模式中通電的LED供電。
  2. 如請求項1所述之LED燈，其中：a)該至少一個擬在一第一模式中通電的LED和該至少一個擬在一第二模式中通電的LED具有至少一個共同的LED；以及b)當該第一電路的運行通過該第一電源引腳和該第二電源引腳直接連至輸電線以一輸電頻率供電而實現時，該第一傳導控制構件阻止一輸電電力的干擾水平通過該第二電源引腳到達該第二電路；當閃爍型和持續型光偏差與該至少一個擬在單獨使用該第一電路時可能產生的該第一電路模式中通電的LED的平均光 照強度做比較時，該輸電電力的干擾水平由至少一個擬在該第一模式中以0.1赫茲到200赫茲頻率範圍內供電的LED的至少10%的閃爍型光偏差和至少一個擬在該第一模式中供電的LED的至少10%的持續型光偏差來定義。
  3. 如請求項1所述之LED燈，其中：a)該至少一個擬在一第一模式中通電的LED和該至少一個擬在一第二模式中通電的LED具有至少一個共同的LED；以及b)當該第一電路的運行通過該第一電源引腳和該第二電源引腳直接連至輸電線以一輸電頻率供電而實現時，該第二傳導控制構件阻止一輸電電力的干擾水平通過該第三電源引腳到達該第二電路；當閃爍型和持續型光偏差與該至少一個擬在單獨使用該第一電路時可能產生的該第一電路模式中通電的LED的平均光照強度做比較時，該輸電電力的干擾水平由至少一個擬在該第一模式中以0.1赫茲到200赫茲頻率範圍內供電的LED的至少10%的閃爍型光偏差和至少一個擬在該第一模式中供電的LED的至少10%的持續型光偏差來定義。
  4. 如請求項3所述之LED燈，其中：a)該至少一個擬在一第一模式中通電的LED和該 至少一個擬在一第二模式中通電的LED具有至少一個共同的LED；及b)一變壓器耦合在該第二電路的該整流電路和該第一和第二傳導控制構件之間；c)當與該變壓器的一匝數比為1：1時相比，該變壓器具有的該匝數比降低了由該第二電路提供至該至少一個擬在一第二模式通電的LED的電流水平。
  5. 如請求項5所述之LED燈，其中該變壓器為一隔離變壓器。
  6. 如請求項5所述之LED燈，其中該變壓器為一自耦變壓器。
  7. 如請求項1所述之LED燈，其中針對下列每種情形，該第一和第二傳導控制構件經配置以在通過經由一探針直接連接一選定的電源引腳和接地之間的電路來測量時，對超過一預設10毫安培均方根值以50赫茲和60赫茲運行的電流傳導進行阻止，在該LED燈選定的電源引腳連至該第一和第二電源觸點時，該電路由一第一元件和一第二元件串聯組成，該第一元件由並聯的一1500歐姆的無感電阻器和一0.22微法拉的電容器組成，該第二元件由一500歐姆的無感電阻器組成，其中該第一電源觸點由固定的一電壓、或在符合輸電電壓的一電壓範圍內變動的一 電壓、或擬給該第一電路供電的一電壓負責供電，以及該第二電源觸點連至接地：a)該第一電源引腳連至該第一電源觸點，該第二電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第三電源引腳；b)該第一電源引腳連至該第一電源觸點，該第二電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至一第四電源引腳；c)該第三電源引腳連至該第一電源觸點，該第四電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第一電源引腳；d)該第一電源引腳連至該第一電源觸點，該第四電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第二電源引腳；e)該第二電源引腳連至該第一電源觸點，該第一電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第三電源引腳；f)該第二電源引腳連至該第一電源觸點，該第一電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第四電源引腳；g)該第四電源引腳連至該第一電源觸點，該第三電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第一電源 引腳；以及h)該第四電源引腳連至該第一電源觸點，該第三電源引腳連至該第二電源觸點，該探針連至該第二電源引腳。
  8. 如請求項7所述之LED燈，其中該第一和第二傳導控制構件經配置以實現前述預設的毫安培均方根值5。
  9. 如請求項1所述之LED燈，其中該第一電路為一主動電路，該第二電路為一被動電路。
  10. 如請求項1所述之LED燈，其中該至少一個擬在一第一模式中通電的LED的數量多於該至少一個擬在一第二模式中通電的LED的數量。
  11. 如請求項1所述之LED燈，其中該至少一個擬在一第二模式中通電的LED的數量多於該至少一個擬在一第一模式中通電的LED的數量。
  12. 如請求項1所述之LED燈，其中：a)該第一電路包括一隔離變壓器，該隔離變壓器位於用以接收輸電電力的輸入端與向該至少一個擬在一第一模式中通電的LED提供調制電力的輸出端之間；以及b)該隔離變壓器在運行該第一模式時阻止輸電電力通過該第二電路並阻止干擾該第一電路。
  13. 如請求項1所述之LED燈，其中：a)該第一和第二電路經配置，從而使該至少一個擬在該第一模式中通電的LED和該至少一個擬在該第二模式中通電的LED彼此分開；以及b)該第二電路經配置以避免在該第一模式運行時給該至少一個擬在該第一模式通電時的LED供電。
  14. 如請求項1所述之LED燈，其中：a)該至少一個擬在一第一模式中通電的LED和該至少一個擬在一第二模式中通電的LED所有的LED是共同的，並包含複數條LED，且每條LED至少具有一個LED；b)一LED電路用於設置複數條LED；該LED電路包括一第一LED電路單元用於設置該複數條LED中的至少第一和第二條LED，從而該至少第一和第二條LED中的每條LED在從該第一電路通電時，該至少第一和第二條LED之間具有大致相等的電壓；c)該第一LED電路單元經配置，從而當通過該第一電路通電時，該至少第一和第二條LED能並聯運行，從而每條LED之間具有大致相等的電壓；以及d)該第一LED電路單元經進一步配置，從而當通過該第二電路通電時，該至少第一和第二條LED串聯運行，從而通過該第二電路提供給該至少第一和第二 條LED的電壓大致為穿過該至少第一和第二條LED的每條LED各自電壓的總和。
  15. 如請求項14所述之LED燈，其中該第一LED電路包括轉向二極體以允許該至少第一和第二條LED在從該第一電路供電並聯運行，且串聯時從該第二電路供電時串聯運行。
  16. 如請求項14所述之LED燈，其中：a)該LED電路包括一第二LED電路單元用於設置該複數條LED中的至少第一和第二條不同的LED，從而該至少第一和第二條不同的LED中的每條LED在從該第一電路通電時，該至少第一和第二條不同的LED之間具有大致相等的電壓；b)該第二LED電路單元經配置，從而當通過該第一電路通電時，該至少第一和第二條不同的LED並聯運行，從而每條LED之間具有大致相等的電壓；以及c)該第二LED電路單元經進一步配置，從而當通過該第二電路通電時，該至少第一和第二條不同的LED串聯運行，從而通過該第二電路供給該至少第一和第二條不同的LED的電壓大致為該至少第一和第二條不同的LED的每條LED各自電壓的總和。
  17. 如請求項14或16所述之LED燈，其中：a)該第一電路通過第一和第二導體連至一LED電 路單元；以及b)提供與該第一和第二導體中的至少一個導體串聯的一各自隔離構件，以在前述LED擬從該第二電路通電時將該第一電路和從前述LED電路單元而來的單極電流隔離開來。
  18. 如請求項17所述之LED燈，其中該各自隔離構件包含一場效應電晶體。
  19. 如請求項17所述之LED燈，其中：a)提供與該第一導體串聯的一各自隔離構件，以在前述LED擬從該第二電路通電時將該第一電路和從前述LED電路單元而來的單極電流隔離開來；以及b)提供與該第二導體串聯的一各自隔離構件，以在前述LED擬從該第二電路通電時將該第一電路和從前述LED電路單元而來的單極電流隔離開來。
  20. 如請求項17所述之LED燈，其中該各自隔離構件包含一場效電晶體。
  21. 如請求項19所述之LED燈，其中該各自隔離構件包含一場效電晶體。
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