TWI401997B - 電子安定裝置 - Google Patents

Description

電子安定裝置

本發明是有關於一種電子安定裝置，且特別是有關於一種燈具安定裝置。

由於螢光燈相較於白熾燈泡，具有較高的發光效率、較低燈管溫度和較長的使用壽命等優點。因此，螢光燈得以迅速地取代白熾燈泡，進而成為目前工業與家庭照明的主流。

一般而言，螢光燈管內充滿由低壓水銀蒸氣和氬氣、氪氣等低壓惰性氣體的混合氣體。燈管內管壁塗佈螢光物質，並且在燈管的兩端設有由鎢製成的燈絲線圈。當電源接通後，使得燈絲加熱至足夠溫度時，將產生釋放出電子，而電子會把管內氣體變成電漿，並令管內電流加大。此外，當兩端燈絲間的電壓超過一定值時，燈管則開始產生放電，導致高速運動的電子和管內水銀蒸汽相互撞擊，游離出更多的電子和離子，產生以水銀蒸氣為主之253.7nm及185nm波長的紫外線。此時，螢光燈管內側表面的磷光物質將吸收紫外線，並同時釋放出較低波長的可見光。

然而，由於螢光燈呈現負增帶電阻(Negative Incremental Resistance)特性：當更多電流流進螢光管後使得更多氣體被離子化時，管內的導通電阻將不斷降低，如此便會令更多電流流入螢光管內。因此，需要藉由電子安定裝置來控制電流至一固定水平值，以達到最佳的放電狀態。

一般啟動螢光燈的方式可為預熱啟動。預熱啟動係先給予燈絲預熱或者加溫，其最大特色為不受燈管開關點滅次數的影響，減輕燈管黑化現象，進而延長燈管的壽命，其平均壽命將可提升至8,000次至20,000小時。

然而，傳統一般掃頻預熱電路架構趨於複雜，且由於其內部電容充放電時間過長，故當預熱時間設計過為短暫或於短時間內重複啟閉螢光燈時，則無法實現掃頻預熱功能。因此，如何簡化及改善掃頻預熱電路，以節省降低元件成本，並且維持掃頻預熱功能下，便成為一個重要的課題。

因此，本發明之技術態樣是在提供一種電子安定裝置，其可改善燈具預熱電路架構之複雜度，並使掃頻預熱功能更為快速穩定。

依照本發明一實施例，一種電子安定裝置包含安定器與掃頻預熱電路。安定器包含一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端。安定器之輸出端電性連接螢光燈，而且，安定器更包含電源模組，用以提供一工作電壓至第一輸入端。掃頻預熱電路則更包含一升壓元件、一阻抗元件、一開關與一頻率選擇電路。升壓元件包含一第一端與一第二端，其中第一端與第二端分別電性連接至安定器之第一輸入端與阻抗元件之一端，而阻抗元件之另一端則接地。另外，開關包含一輸入端、一輸出端與一參考電壓輸入端，其中輸入端電性連接升壓元件與阻抗元件之共同接點，輸出端與頻率選擇電路相接，而參考電壓輸入端則同時電性連接升壓元件之第一端與安定器之第一輸入端。並且，頻率選擇電路電性連接至安定器之第一輸入端與第二輸入端。

如此一來，電子安定裝置不僅可大幅減少電子元件的使用，以達到掃頻預熱之目的，且同時愈能提升其效能及穩定性。

為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。

請參照第1圖，其係繪示根據本發明一實施方式之燈具安定裝置的功能方塊圖。如圖所示，電子安定裝置100包含安定器200與掃頻預熱電路300。安定器200包含一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端。安定器200之輸出端電性連接螢光燈400，而且，安定器200更包含電源模組210，用以提供一工作電壓至第一輸入端。掃頻預熱電路300則更包含一升壓元件310、一阻抗元件320、一開關330與一頻率選擇電路340。升壓元件310包含一第一端與一第二端，其中第一端與第二端分別電性連接至安定器200之第一輸入端與阻抗元件320之一端，而阻抗元件320之另一端則接地。另外，開關330包含一輸入端、一輸出端與一參考電壓輸入端，其中輸入端電性連接升壓元件310與阻抗元件320之共同接點，輸出端與頻率選擇電路340相接，而參考電壓輸入端則同時電性連接升壓元件310之第一端與安定器200之第一輸入端。並且，頻率選擇電路340電性連接安定器200之第一輸入端與第二輸入端。

請參照第2A圖，其係繪示根據本發明一實施例之一種掃頻預熱電路的電路圖。如圖所示，升壓元件310至少包含一電容312，而阻抗元件320則至少包含一電阻322。另外，開關330係由一NPN雙載子接面電晶體332a、一二極體334與一基極電阻336所組成，其中二極體334包含一P端與一N端，並且N端連接NPN雙載子接面電晶體332a之基極。基極電阻336包含一第一端與一第二端，其中第一端電性連接二極體之P端，而第二端則電性連接阻抗元件312與升壓元件322之共同接點處。

頻率選擇電路340至少包含電容342、第一電阻344與第二電阻346，其中電容342包含一第一端與一第二端。第一電阻344之第一端與第二端，分別電性連接電容342之第一端與NPN雙載子接面電晶體332a之射極，而電容342之第二端則接地。此外，第二電阻346之第一端電性連接NPN雙載子接面電晶體332a之集極和安定器200之第一輸入端，而第二電阻346之第二端則電性連接電容342之第一端和安定器200之第二輸入端。

具體而言，當電源模組210啟動時，將提供一工作電壓至第一輸入端，以對電容312進行充電。接著，電容312隨之產生耦合電壓，以產生開關330之輸入電壓，使得二極體334順向導通，進而開啟NPN雙載子接面電晶體332a。並且，由頻率選擇電路340提供一第一震盪頻率至安定器200。此時，頻率選擇電路340之等效電阻則為第一電阻344與第二電組346之並聯，其等效電阻值將變小，而頻率選擇電路340之等效電容為電容342。然而，由於第一震盪頻率為等效電阻與等效電容乘積之倒數，所以其震盪頻率將立即升高至90KHz與110KHz之間，從而進行預熱。另外，基極電阻334係用以將輸入電壓轉換為電流，讓NPN雙載子接面電晶體332a的工作狀態更為穩定。

當電容312電壓逐漸充滿至一穩定電壓值時，即電子安定裝置100完成掃頻預熱功能將進入穩定狀態，電容312形成開路，並產生震盪電壓於開關330之輸入端。然而，透過二極體334將可阻隔震盪電壓，以避免產生誤動作並確保NPN雙載子接面電晶體332a維持於關閉狀態。並且，由頻率選擇電路340提供一第二震盪頻率給安定器200。此時，頻率選擇電路340之等效電阻與等效電容，分別為第二電阻346與電容342。然而，由於第二震盪頻率係為等效電阻與等效電容乘積之倒數，所以其震盪頻率將由高頻逐漸降至安定器200之工作頻率，而完成燈絲掃頻預熱功能。一般而言，安定器200之工作頻率係設計為45KHz至50KHz，掃頻預熱時間則由電阻322與電容312所決定。

另外，由於電容312電性連接至安定器200之第一輸入端，因此當關閉螢光燈400時，第一輸入端的電壓位準立即降至0伏特。並且，由於電阻322之另一端接地，此時電容312可視為兩端短路，進而快速地排放其儲存電荷。如此一來，當所設計之預熱時間過為短暫，或於短時間內重複啟閉螢光燈400時，電容312可快速充放電，以維持掃頻預熱功能。

請參照第2B圖，其係繪示根據本發明一實施例之另一種掃頻預熱電路的電路圖。如圖所示，升壓元件310至少包含一電容312，而阻抗元件則至少包含一電阻322。另外，開關330係由一N通道金屬氧化半導體電晶體332b與一二極體334所組成，其中二極體334包含一P端與一N端。P端電性連接阻抗元件320與升壓元件310之共同接點處，而N端電性連接N通道金屬氧化半導體電晶體332b之閘極。

頻率選擇電路340至少包含電容342、第一電阻344與第二電阻346，其中電容342包含一第一端與一第二端，電容342之第二端接地，而第一電阻344之第一端與第二端，分別電性連接電容342之第一端與N通道金屬氧化半導體電晶體332b之源極。此外，第二電阻346包含一第一端與一第二端，第二電阻346之第一端電性連接N通道金屬氧化半導體電晶體332b之汲極和安定器200之第一輸入端，而第二電阻346之第二端則電性連接電容342之第一端和安定器200之第二輸入端。

更具體地說，當電源模組210啟動時，將提供一工作電壓至第一輸入端，以對電容312進行充電。接著，電容312將隨之產生耦合電壓，以產生開關330之輸入電壓，使得二極體334順向導通，進而開啟N通道金屬氧化半導體電晶體332b。並且，而由頻率選擇電路340提供一第一震盪頻率給安定器200。此時，頻率選擇電路340之等效電阻為第一電阻344與第二電組346之並聯，其等效電阻值亦將變小，而頻率選擇電路340之等效電容則為電容342。所以，頻率選擇電路340之震盪頻率隨之升高至90KHz與110KHz之間。

而當電容312電壓逐漸充滿至一穩定電壓值時，即電子安定裝置100完成掃頻預熱功能將進入穩定狀態，電容312形成開路，並產生震盪電壓於開關330之輸入端。然而，透過二極體334將可阻隔震盪電壓，以避免產生誤動作並確保N通道金屬氧化半導體電晶體332b維持於關閉狀態。並且，由頻率選擇電路340提供一第一震盪頻率給安定器200。此時，頻率選擇電路340之等效電阻與等效電容，分別為第二電組346與電容342，進而使其震盪頻率由高頻逐漸降至安定器200之工作頻率，以完成燈絲掃頻預熱功能。一般而言，安定器200之工作頻率設計為45KHz至50KHz，掃頻預熱時間則由電阻312與電容322所決定。

另外，由於電容312電性連接至安定器200之第一輸入端，因此當關閉螢光燈400時，第一輸入端的電壓位準立即降至0伏特。並且，由於電阻322之另一端接地，此時電容312可視為兩端短路，進而快速地排放其儲存電荷。如此一來，當所設計之預熱時間過為短暫，或於短時間內重複啟閉螢光燈400時，電容312可快速充放電，以維持掃頻預熱功能。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電子安定裝置

200．．．安定器

210．．．電源模組

300．．．掃頻預熱電路

310．．．升壓元件

312．．．電容

320．．．阻抗元件

322．．．電阻

330．．．開關

332a．．．NPN雙載子接面電晶體

332b．．．N通道金屬氧化半導體電晶體

334．．．二極體

336．．．基極電阻

340．．．頻率選擇電路

342．．．電容

344．．．第一電阻

346．．．第二電阻

400．．．螢光燈

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明一實施方式之安定裝置的功能方塊圖。

第2A圖係繪示依照本發明一實施例之一種掃頻預熱電路的電路圖。

第2B圖係繪示依照本發明一實施例之另一種掃頻預熱電路的電路圖。

100．．．電子安定裝置

200．．．安定器

210．．．電源模組

300．．．掃頻預熱電路

310．．．升壓元件

320．．．阻抗元件

330．．．開關

340．．．頻率選擇電路

400．．．螢光燈

Claims (20)

1. 一種電子安定裝置，包含：一安定器，包含一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該安定器之輸出端電性連接一螢光燈，該安定器包含：一電源模組，用以提供一工作電壓至該第一輸入端；以及一掃頻預熱電路，包含：一升壓元件，包含一第一端與一第二端，該升壓元件之第一端電性連接該安定器之第一輸入端；一阻抗元件，包含一第一端與一第二端，該阻抗原件之第一端電性連接該升壓元件之第二端；一開關，包含一輸入端、一輸出端與一參考電壓輸入端，該開關之輸入端電性連接該升壓元件之第二端與該阻抗元件之第一端，而該參考電壓輸入端電性連接該升壓元件之第一端與該安定器之第一輸入端；以及一頻率選擇電路，電性連接該開關之輸出端與該安定器之第一輸入端和第二輸入端。
2. 如請求項1所述之電子安定裝置，其中該開關更包含：一NPN雙載子接面電晶體；一二極體，包含一P端與一N端，該N端連接該NPN雙載子接面電晶體之一基極；以及一基極電阻，包含一第一端與一第二端，該基極電阻之第一端電性連接該二極體之P端，而該基極電阻之第二端電性連接該阻抗元件之第一端與該升壓元件之第二端。
3. 如請求項2所述之電子安定裝置，其中該頻率選擇電路包含：一電容，包含一第一端與一第二端；一第一電阻，包含一第一端與一第二端，該第一電阻之第一端電性連接該電容之第一端，而該第一電阻之第二端電性連接該NPN雙載子接面電晶體之一射極；以及一第二電阻，包含一第一端與一第二端，該第二電阻之第一端電性連接該NPN雙載子接面電晶體之一集極和該安定器之第一輸入端，該第二電阻之第二端電性連接該電容之第一端和該安定器之第二輸入端。
4. 如請求項1所述之電子安定裝置，其中該開關更包含：一N通道金屬氧化半導體電晶體；以及一二極體，包含一P端與一N端，該P端電性連接該阻抗元件之第一端與該升壓元件之第二端，該N端電性連接該N通道金屬氧化半導體電晶體之一閘極。
5. 如請求項4所述之電子安定裝置，其中該頻率選擇電路包含：一電容，包含一第一端與一第二端；一第一電阻，包含一第一端與一第二端，該第一電阻之第一端電性連接該電容之第一端，而該第一電阻之第二端電性連接該N通道金屬氧化半導體電晶體之一源極；以及一第二電阻，包含一第一端與一第二端，該第二電阻之第一端電性連接該N通道金屬氧化半導體電晶體之一汲極和該安定器之第一輸入端，該第二電阻之第二端電性連接該電容之第一端和該安定器之第二輸入端。
6. 如請求項1所述之電子安定裝置，其中該升壓元件包含一電容。
7. 如請求項1所述之電子安定裝置，其中該阻抗元件包含一電阻。
8. 一種電子安定裝置操作方法，包含：提供一安定器，該安定器包含一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該安定器之輸出端電性連接一螢光燈，該安定器包含一電源模組，用以提供一工作電壓至第一輸入端；提供一升壓元件，該升壓元件包含一第一端與一第二端，該升壓元件之第一端電性連接該安定器之第一輸入端；提供一阻抗元件，該阻抗元件包含一第一端與一第二端，該阻抗原件之第一端電性連接該升壓元件之第二端；提供一開關，該開關包含一輸入端、一輸出端與一參考電壓輸入端，該開關之輸入端電性連接該升壓元件之第二端與該阻抗元件之第一端，而該參考電壓輸入端電性連接該升壓元件之第一端與該安定器之第一輸入端；以及提供一頻率選擇電路，電性連接該開關之輸出端與該安定器之第一輸入端和第二輸入端，其中該安定器經由該安定器之第一輸入端，對該升壓元件之第一端進行充電，藉以於該升壓元件之第二端產生一耦合電壓來導通該開關，由該頻率選擇電路提供一第一震盪頻率給該安定器，而當該升壓元件被充電至一穩定電壓值時，該升壓元件將形成開路而關閉該開關，由該頻率選擇電路提供一第二震盪頻率給該安定器。
9. 如請求項8所述之電子安定裝置操作方法，其中該第一震盪頻率為90KHz與110KHz。
10. 如請求項8所述之電子安定裝置操作方法，其中該第二震盪頻率為50KHz至60KHz。
11. 如請求項8所述之電子安定裝置操作方法，其中該開關更包含：一NPN雙載子接面電晶體；一二極體，包含一P端與一N端，該N端連接該NPN雙載子接面電晶體之一基極；以及一基極電阻，包含一第一端與一第二端，該基極電阻之第一端連接該二極體之P端，而該基極電阻之第二端電性連接該阻抗元件之第一端與該升壓元件之第二端。
12. 如請求項11所述之電子安定裝置操作方法，其中該頻率選擇電路包含：一電容，包含一第一端與一第二端；一第一電阻，包含一第一端與一第二端，該第一電阻之第一端電性連接該電容之第一端，該第一電阻之第二端電性連接該NPN雙載子接面電晶體之一射極；以及一第二電阻，包含一第一端與一第二端，該第二電阻之第一端電性連接該NPN雙載子接面電晶體之一集極和該安定器之第一輸入端，該第二電阻之第二端電性連接該電容之第一端和該安定器之第二輸入端。
13. 如請求項12所述之電子安定裝置操作方法，其中該第一震盪頻率由該第一電阻、第二電阻與該電容決定。
14. 如請求項12所述之電子安定裝置操作方法，其中該第二震盪頻率由該第二電阻與該電容決定。
15. 如請求項8所述之電子安定裝置操作方法，其中該開關更包含：一N通道金屬氧化半導體電晶體；以及一二極體，包含一P端與一N端，該P端電性連接電性連接該阻抗元件之第一端與該升壓元件之第二端，該N端電性連接該N通道金屬氧化半導體電晶體之一閘極。
16. 如請求項15所述之電子安定裝置操作方法，其中該頻率選擇電路包含：一電容，包含一第一端與一第二端；一第一電阻，包含一第一端與一第二端，該第一電阻之第一端電性連接該電容之第一端，該第一電阻之第二端電性連接該N通道金屬氧化半導體電晶體之一源極；以及一第二電阻，包含一第一端與一第二端，該第二電阻之第一端電性連接該N通道金屬氧化半導體電晶體之一汲極和該安定器之第一輸入端，該第二電阻之第二端電性連接該電容之第一端和該安定器之第二輸入端。
17. 如請求項16所述之電子安定裝置操作方法，其中該第一震盪頻率由該第一電阻、第二電阻與該電容決定。
18. 如請求項16所述之電子安定裝置操作方法，其中該第二震盪頻率由該第二電阻與該電容決定。
19. 如請求項8所述之電子安定裝置操作方法，其中該升壓元件包含一電容。
20. 如請求項8所述之電子安定裝置操作方法，其中該阻抗元件包含一電阻。