TWI423719B - 發光二極體螢光燈 - Google Patents

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Description

發光二極體螢光燈
本發明涉及一種發光二極體(light-emitting diode,LED)螢光燈，尤其涉及一種替代典型螢光燈而適用於螢光燈安定器的LED螢光燈。
由於先前用作低功率指示燈的LED之光學效率增進，LED的應用範圍逐漸擴大。LED不同於其他光源，係不含水銀且因而被視為環保光源。因此，LED近來成為下一代光源的關注焦點，用於行動終端機、液晶顯示(liquid crystal display,LCD)TV、或汽車。因此，過去百年來已用作主要光源的白熾燈或螢光燈快速地由LED所取代。
LED燈可直接替代如E26燈泡的白熾燈。然而，為了以LED燈取代現有螢光燈，必須改變燈的夾具或額外地安裝LED燈的專用電源。因此，LED螢光燈尚未廣泛地分佈。
本發明提供一種LED螢光燈，其取代典型的螢光燈而適用於在現有螢光燈夾具中，而不需要安裝LED螢光燈專用的附加螢光燈安定器或改變夾具的內部佈線。
依據本發明的另一特點，提供了一種LED螢光燈，包括：一LED陣列，包括複數個串聯的LED；第一和第二接頭接腳；一第一電容，具有一第一端連接至第一接頭接腳，以及一第二端連接至LED陣列的第一端；一第二電容，具有一第一端連接至第二接頭接腳，以及一第二端連接至LED陣列的第二端；以及一個或多個二極體，連接在第一和第二接頭接腳之間，並在LED陣列中產生一單向電流路徑。
依據本發明的另一特點，提供了一種LED螢光燈，包括：一LED陣列，包括複數個串聯的LED；第一至第四接頭接腳；第一至第四電容，分別連接至第一至第四接頭接腳；一第一二極體，具有一陰極連接至LED陣列的第一端；一第二二極體，具有一陽極連接至LED陣列的第二端；一第三二極體，具有一陽極連接至第一電容的第二端，以及一陰極連接至第一二極體的陽極；一第四二極體，具有一陽極連接至第二二極體的陰極，以及一陰極連接至第二電容的第二端；一第五二極體，具有一陽極連接至第三電容的第二端，以及一陰極連接至第一二極體的陽極；一第六二極體，具有一陽極連接至第二二極體的陰極，以及一陰極連接至第四電容的第二端；一第七二極體，具有一陽極連接至LED陣列的第二端，以及一陰極連接至第一電容的第二端；以及一第八二極體，具有一陽極連接至第二電容的第二端，以及一陰極連接至LED陣列的第一端。
可理解的是，以上概述和以下詳細描述都具有示例性和解釋性，並意圖對本發明實施例提供進一步的解釋說明。
現在更加詳細地參考圖式來描述本發明的實施例。
電子螢光燈安定器的基本電路一般可分類為半橋式、瞬時啟動式和程式啟動式。傳統以鐵心為主的磁性安定器可分類為啟動式和快速啟動式。依據本發明實施例的LED螢光燈可應用於幾乎所有類型的螢光燈安定器。依據本發明實施例的LED螢光燈結構以及應用依據本發明實施例的LED螢光燈的各種螢光燈安定器的操作，將在以下詳細描述。
第1圖顯示依據本發明第一實施例之LED螢光燈110的電路圖。參考第1圖，LED螢光燈110可包括LED陣列10、複數個電容C11至C14，以及複數個外部接頭接腳，即第一接頭接腳111至第四接頭接腳114。LED螢光燈110可僅使用第一接頭接腳111至第四接頭接腳114其中的二個。LED螢光燈110可包括彼此並聯的二個或多個LED陣列10。LED螢光燈110的結構可直接應用於依據本發明其他實施例的LED螢光燈。
LED陣列10可包括複數個串聯的LED(圖中未示)，陽極端子10a和陰極端子10b。電容C11可在陽極端子10a和第一接頭接腳111之間連接，而電容C12可在陰極端子10b和第二接頭接腳112之間連接。電容C13可在陽極端子10a和第三接頭接腳C13之間連接，電容C14可在陰極端子10b和第四接頭接腳114之間連接。
電容C11至C14可經由第一接頭接腳111至第四接頭接腳114連接至半橋式電子安定器電路，並可因此控制由內部電感和安定器的電容所構成的串聯諧振電路的操作頻率。由於安定器操作頻率的變化，在安定器內部的電感阻抗可得到控制，結果，還可控制LED螢光燈110的電流量。因此，LED螢光燈110的基板結構可應用於幾乎所有類型的螢光燈安定器。
第2圖顯示第1圖中所示LED陣列10的電路圖。參考第2(a)圖，LED陣列10可包括複數個串聯的LED D1至Dn。
為了保護LED D1至Dn，在與LED D1至Dn排列方向相反的方向中，LED陣列10還可包括複數個齊納二極體Z1至Zn，分別與LED D1至Dn並聯，如第2(b)圖所示。參考第2(b)圖，如果在10a所施加的電壓相對於10b為正，電流可從LED D1流通至Dn。另一方面，在輸入AC電壓的負週期期間，電流可從齊納二極體Z1流通至Zn。從Z1流通至Zn的電流流動可變為無效損失。因此，為了防止齊納二極體Z1流通至Zn的反向電流，並且因此提高效率，第一實施例可作出各種修改，這將在以下詳細描述。
第3圖顯示依據本發明第二實施例之LED螢光燈120的電路圖。第二實施例與第一實施例相同，除了LED螢光燈120包括了二個二極體D21和D22，與LED陣列12的任何一端串聯。LED螢光燈120可僅包括二極體D21和D22的其中之一。二極體D21和D22可允許電流在LED陣列12中朝向前的方向中流動。因此，即使LED陣列12包括複數個齊納二極體(圖中未示)，與LED並聯，也可防止輸入AC電壓的負週期期間流通過齊納二極體的電流可導致的功率損失。
第4圖顯示依據本發明第三實施例之LED螢光燈130的電路圖。參考第4圖，LED螢光燈130可包括LED陣列13，第一接頭接腳131至第四接頭接腳134，複數個電容C31至C34，分別連接至第一接頭接腳131至第四接頭接腳134，以及複數個二極體D33至D36，分別與電容C31至C34並聯。如果串聯諧振式電子安定器的輸出端子連接至接頭接腳對(131和133)以及(132和134)，並且電子安定器內部的串聯諧振維持電容連接在第一接頭接腳131和第二接頭接腳132之間或第三接頭接腳133和第四接頭接腳134之間，如第12圖中所示，則依據電子安定器所提供的輸入電壓的極性，LED陣列13中電流的流動可由二極體D33至D36所控制。例如，如果當接頭接腳134設定為參考點並且串聯諧振維持電容連接在第一接頭接腳131和第二接頭接腳132之間時，若一正電壓施加至第三接頭接腳133，電容C33可與二極體D35構成短路，二極體D33和D34可能開啟，而電容C34與二極體D36構成短路。在此情況下，電子安定器的初始諧振電容可等於電容C31、串聯的串聯諧振維持電容C1和電容C32的總電容量，並且安定器的諧振頻率可透過諧振電容的變化而改變。此外，若一負電壓施加至第三接頭接腳133，則電容C32可與二極體D34構成短路，而電容C31可與二極體D33構成短路。在此情況下，電子安定器的總電容量可等於電容C34、串聯的串聯諧振維持電容C1和電容C33的總電容量。
第5圖顯示依據本發明第四實施例之LED螢光燈140的電路圖。第四實施例與第三實施例相同，除了LED螢光燈140還包括複數個二極體D47至D50。因此，無論經螢光燈安定器所施加其上的電壓相位變化，LED螢光燈能夠保持對稱操作的特性而穩定操作。
第6圖顯示依據本發明第五實施例之LED螢光燈150的電路圖。參考第6圖，LED螢光燈150可包括LED陣列15、第一接頭接腳151至第四接頭接腳154，複數個電容C51至C54，分別連接至第一接頭接腳151至第四接頭接腳154，複數個二極體D53至D56，分別與電容C51至C54並聯，以及複數個電阻R51至R54，分別與電容C51至C54並聯，用於為安定器的初始觸發操作施加電流。
第7圖顯示依據本發明第六實施例之LED螢光燈160的電路圖。參考第7圖，LED螢光燈160可包括LED陣列16、第一接頭接腳161至第四接頭接腳164，複數個電容C61至C64，分別連接至第一接頭接腳161至第四接頭接腳164，以及複數個二極體D63至D66，分別與電容C61至C64串聯。無論經螢光燈安定器所施加的AC電壓相位變化，二極體D63至D66和複數個二極體D67至D70可允許LED螢光燈160保持對稱操作的特性而穩定操作。
第8圖顯示依據本發明第七實施例之LED螢光燈170的電路圖。
參考第8圖，二極體D73的陽極可連接至第一接頭接腳171，而二極體D73的陰極可連接至二極體D71的陽極。二極體D74的陽極可連接至第二接頭接腳172，而二極體D74的陰極可連接至二極體D72的陰極。二極體D75的陽極可連接至第三接頭接腳173，而二極體D75的陰極可連接至二極體D71的陽極。二極體D76的陽極可連接至第四接頭接腳174，而二極體D76的陰極可連接至二極體D72的陰極。二極體D77的陽極公共連接至二極體D72的陰極以及電容C72和C74的第二端，二極體D77的陰極可連接至LED陣列17的陽極端子17a。二極體D78的陰極可連接至LED陣列17的陰極端子17b，二極體D78的陰極可公共連接至二極體D71的陽極以及電容C71和C73的第二端。
二極體D77和D78可允許LED螢光燈170保持對稱操作的特性而穩定操作，無論經螢光燈安定器所施加至第一接頭接腳171至第四接頭接腳174的電壓相位變化。
第9圖顯示依據本發明第八實施例之LED螢光燈180的電路圖。第八實施例與第七實施例相同，除了分別與複數個電容C81至C84並聯的二極體D83至D86反向。
第10圖顯示依據本發明第九實施例之LED螢光燈190的電路圖。參考第10圖，LED螢光燈190可包括第一接頭接腳191至第四接頭接腳194，複數個電容C91至C94，分別連接至第一接頭接腳191至第四接頭接腳194，以及複數個二極體D93至D96，分別與電容C91至C94串聯。LED螢光燈190還可包括二極體D97，具有一陽極連接至LED陣列19的第二端，以及一陰極連接至二極體D93的陽極，還包括二極體D98，具有一陽極連接至二極體D94的陰極，以及一陰極連接至LED陣列19的第一端。
無論AC電壓的相位，二極體D93至D98可允許LED螢光燈190在各種螢光燈安定器上操作。
第11圖顯示依據本發明第十實施例之LED螢光燈200的電路圖。LED螢光燈200幾乎與第10圖中所示的LED螢光燈190相同，除了還包括二極體D109和D110。更具體來說，參考第11圖，二極體D109的陽極可連接至二極體D106的陰極，而二極體D109的陰極可連接至LED陣列20的第一端。二極體D110的陽極可連接至LED陣列20的第二端，而二極體D110的陰極可連接至二極體D105的陽極。二極體D109和D110可允許LED螢光燈200對稱操作，以響應外部電壓源所施加其上的電壓。
第一實施例至第十實施例的LED螢光燈110至LED螢光燈200的基本結構可應用於幾乎大多數類型的螢光燈安定器。各種螢光燈安定器的操作將在以下詳細描述，舉第四、第六、第七、第九和第十實施例的LED螢光燈140、160、170、190和200為例來說明。
第12圖顯示應用了第四實施例之LED螢光燈140的半橋式電子螢光燈安定器的電路圖。
在半橋式電子螢光燈安定器中，包括電感和電容的串聯諧振電路可連接至由半導體切換裝置所構成的半橋式換流器的切換輸出節點。電子安定器的半橋式可使用應用於諧振電容另一端的串聯諧振電壓來點著螢光燈。一旦螢光燈放電，螢光燈中流動的主要電流將透過串聯諧振電路的電感之阻抗所控制。參考第12圖，串聯諧振電路的諧振頻率和切換裝置Q61和Q62的操作頻率可利用變流器To來同步。功率消耗Ps可由方程式(1)來界定：
其中Vs代表直流(direct current,DC)輸入電壓，而Is代表施加至換流器的平均電流。
負載電流可以與平均電流Is相同。因此，如果C0 ＞＞C1，C0 ＞＞C41~C44，並且若使具有電容C1在安定器內部的LED燈140之總電容量等於Ca ，則平均電流Is可透過方程式(2)至(4)來界定：
其中f代表切換裝置Q61和Q62的操作頻率，而R0代表當LED螢光燈140在諧振頻率下操作時LED螢光燈140的內部電阻。
換流器的操作頻率f可藉由方程式(5)來界定：
因此，平均電流Is可利用方程式(2)和(5)來計算，如方程式(6)所表示：
其中Z代表阻抗。阻抗Z可藉由方程式(7)所界定：
如果C0 ＞＞C1，操作頻率f可藉由總電容量Ca 來確定。因此，一旦LED螢光燈140連接至半橋式的電子安定器，則半橋式換流器可操作如下。參考第12圖，在初始諧振階段，若切換裝置Q16開啟，且因此電壓Vs施加至節點A，諧振電流可依次流經L0、D45、C41、C1、C42、D46和2C0。另一方面，若切換裝置Q62開啟，節點A處的電壓可變為接地電壓，諧振電流可沿與諧振電流路徑相反的路徑，流經2C0、C44、D44、C1、D43、C43和L0。
為了保證LED螢光燈140的一般用途，LED螢光燈140的基本結構必須對稱。因此，LED螢光燈140的第一接頭接腳141至第四接頭接腳144不可具有任何極性。因此，在串聯諧振條件下，若C41=C42=C43=C44=C2 ，總電容量Ca 可透過方程式(8)來界定：
因此，若C2 ＜＜C1 ，Ca ≒C2 /2且阻抗Z可增加。因此，LED螢光燈140中所流動的電流可減少，並因此可適當地控制LED螢光燈140中所流動的電流。因此，可將LED螢光燈140安裝在半橋式電子螢光燈安定器中而不需對螢光燈夾具重新佈線。
第13圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈140的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。參考第13圖，由於電路的自振盪操作包括變壓器T1和T2和電容C，因此切換裝置Q71和Q72能夠繼續切換操作。變壓器T2可透過初級繞組T2-1而連接在切換節點A和節點B之間。瞬時啟動式電子螢光燈安定器可使用導入變壓器T2次級繞組T2-2的高壓來初始放電螢光燈。一旦螢光燈放電，瞬時啟動式電子安定器可利用與照明負載串聯的電容C1來控制穩定電流。
與LED螢光燈140操作的瞬時啟動式電子安定器的操作，將在以下進一步詳細描述。變壓器T2可與自振頻率諧振，並可因此將高AC電壓導入次級繞組T2-2。若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、電容C1、二極體D43、二極體D41、LED陣列14、二極體D42、二極體D44和節點D。另一方面，若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為負，則電流可依次流經節點D、二極體D48、二極體D41、LED陣列14、二極體D42、二極體D47、電容C1和節點C。可選擇地，電流可依LED的總數而定，依次流經節點D、電容C42、二極體D47、電容C1、節點C或節點D、二極體D48、電容C41、電容C1和節點C。
因此，LED陣列14中所流動的主要電流可透過電容C1的阻抗值，即是瞬時啟動式安定器的1/jωC1 和LED陣列14的串聯LED總數來控制。
第14圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈160的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。參考第14圖，當瞬時啟動式電子螢光燈安定器連接至LED螢光燈160的第一接頭接腳161和第二接頭接腳162，變壓器T2可與自振頻率諧振，並可因此導入高AC電壓至次級繞組T2-2。若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、電容C1、電容C61、二極體D63、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D64、電容C62和節點D，利用電容C101至C104的電容量移位π/2的相位。
另一方面，若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為負，則電流可依次流經節點D、電容C62、二極體D68、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D67、電容C61、電容C1和節點C，利用電容C101至C104的電容量移位π/2的相位。
因此，LED陣列16中所流動的主要電流可透過串聯電容C1、C61和C62的總複合阻抗來控制。從而，可透過改變LED螢光燈160中的電容C61和C62的電容量來控制LED陣列中所流動的電流。
若使C61=C62=C2 ，複合阻抗Z可透過方程式(9)來界定：
可提供LED螢光燈160的第三接頭接腳163和第四接頭接腳164以使LED螢光燈160在不具有任何極性的情況下對稱操作。當安定器連接至第三接頭接腳163和第四接頭接腳164時，瞬時啟動式電子螢光燈安定器的操作基本上可與當安定器連接至第一接頭接腳161和第二接頭接腳162的操作相同。
第15圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈170的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。參考第15圖，切換裝置Q71和Q72透過由變壓器T1、T2和電容C所構成的電路的自振操作而繼續切換操作。變壓器T2的初級繞組T2-1連接在切換點A和串聯電容C0的中心點之間，並且高AC電壓可在次級繞組T2-2處引入。若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、電容C1、二極體D73、二極體D71、LED陣列17、二極體D72、電容C72和節點D。另一方面，若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為負，則電流可依次流經節點D、二極體D74、二極體D77、LED陣列17、二極體D78、電容C71、電容C1和節點C。
應用第9圖所示的LED螢光燈180的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的操作幾乎與第15圖所示的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的運作相同。更具體來說，在具有LED螢光燈180的瞬時啟動式螢光燈安定器中，若施加正電壓至LED螢光燈180的第一接頭接腳181，而施加負電壓至LED螢光燈的第二接頭接腳182，即是，若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為正，電流可依次流經節點C、電容C1、電容C81、二極體D81、LED陣列18、二極體D82、二極體D84和節點D。另一方面，若負電壓施加至第一接頭接腳181，而正電壓施加至第二接頭接腳182，即是，若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為負，電流可依次流經節點D、電容C82、二極體D87、LED陣列18、二極體D88、二極體D83、電容C1和節點C。
簡言之，應用第八實施例的LED螢光燈180的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的操作與應用第七實施例的LED螢光燈170的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的操作相同。
第16圖顯示應用了本發明第九實施例的LED螢光燈190的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖，而第17圖顯示應用了本發明第十實施例的LED螢光燈200的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。
參考第16圖，當電子螢光燈安定器的輸出線連接至第一接頭接腳191和第二接頭接腳192時，變壓器T2可與自振頻率諧振，並可因此引入高AC電壓至次級繞組T2-2。若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、電容C1、電容C91、二極體D93、二極體D91、LED陣列19、二極體D92、二極體D94、電容C92和節點D，利用電容C91至C94的電容量移位π/2的相位。另一方面，若節點C的電壓相對於節點D為負，則電流可流經節點D、電容C92、二極體D98、LED陣列19、二極體D97、電容C91、電容C1和節點C，利用電容C91至C94的電容量移位π/2的相位。
參考第17圖，可提供第三接頭接腳203和第四接頭接腳204，以使LED螢光燈200對稱操作。第17圖中所示的電子螢光燈安定器的操作幾乎與第16圖中所示的電子螢光燈安定器操作相同。
第18圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈140的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。參考第18圖，包括電感T3和電容C1的串聯諧振電路可連接在切換節點A、切換裝置Q81和Q82以及接地點之間，而LED螢光燈140可連接至電容C1的二端。最初，電感的次級繞組T3-a和T3-b預熱螢光燈的燈絲，這是為了透過最少化螢光燈燈絲上塗佈的氧化物成分的散逸而延長螢光燈的壽命。但當此軟啟動式電子安定器驅動LED螢光燈時，這個次級繞組不應影響LED螢光燈140正常操作的非正常作用。
若切換裝置Q81和Q82的操作頻率f與由電感器T3的電感L1和電容C1所構成的諧振頻率同步，若假設C0 ＞＞C1，操作頻率f可透過方程式(10)來界定：
可引入具有操作頻率f的高AC電壓至電容C1的二端。由於次級繞組T3-a和T3-b耦合至電感T3，在AC電壓引入至T3-a的正週期期間，預熱電流可依次流經電容Ca、二極體D43和電容C43。另一方面，在AC電壓的負週期期間，預熱電流可依次流經二極體D45、電容C41和電容Ca。類似地，AC電壓引入至T3-b的過程期間，預熱電流可依次流經電容C44、二極體D44和電容Cb。另一方面，在AC電壓的負週期期間，預熱電流可依次流經電容Cb、電容C42和二極體D46。如果使C41=C42=C43=C44=C2 ，控制次級繞組T3-a或T3-b中的預熱電流的總電容量C可透過方程式(11)來界定：
由於Ca＞＞C2 ，次級繞組T3-a或T3-b中的電流可透過電容C2來確認，其等於電容C41至C44的值。由於電容C2僅為如數千微微法拉的大小，引入至次級繞組T3-a或T3-b的電壓僅為幾伏特大小，流經次級繞組的電流可被二極體D43至D46所忽視。
如果引至節點B處的諧振電壓相對於節點C處的電壓為正，電流可在LED螢光燈140中依次流經節點B、二極體D45、二極體D41、LED陣列14，二極體D42和二極體D46。另一方面，若節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為負，電流可在LED螢光燈140中依次流經節點C、二極體D49、二極體D41、LED陣列14、二極體D42、二極體D50和節點B。
LED陣列14中所流過的主要電流可透過改變串聯之LED的數量而得以控制。
第19圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。參考第19圖，操作頻率f可與上述第18圖的相同，具有運作頻率f的AC電壓可引至電容C1的二端。具有替代傳統螢光燈的LED螢光燈的軟啟動式電子螢光燈安定器的操作期間，由於電壓引至次級繞組T3-a，其耦合至電感T3，並設計用於預熱螢光燈的燈絲，僅低於10V，次級繞組T3-a處的電壓可被二極體D63和D65所阻擋，並因此螢光燈燈絲的預熱電流無法流經次級繞組T3-a。同樣地，用於預熱螢光燈燈絲的次級繞組T3-b處的電壓可被二極體D64和D66所阻擋，並因此螢光燈燈絲的預熱電流無法流經繞組T3-b。因此，次級繞組T3-a和T3-b所導致的電源損失可以忽略，結果，可忽略次級繞組T3-a和T3-b所產生用於燈絲預熱的電流。
若忽略次級繞組T3-a和T3-b，當節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為正時，則電流可依次流經節點B、電容C63、二極體D65、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D66、電容C64和節點C。另一方面，若節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為負，則電流可依次流經節點C、電容C64、二極體D69、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D70、電容C63和節點B。因此，若使C61=C62=C63=C64=C2 ，則軟啟動式電子螢光燈安定器的複合阻抗可變為2/jωC2 。因此，在LED陣列16中流動的主要電流可透過改變電容C61至C64的電容值C2 來控制。
第20圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈170的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。第20圖中所示的軟啟動式電子安定器的基本操作幾乎與第19圖中所示的軟啟動式電子安定器操作相同。
參考第20圖，藉由次級繞組T3-a和T3-b流入LED陣列17用於預熱螢光燈燈絲的電流可為低到足以忽略。若忽略次級繞組T3-a和T3-b，當節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為正，則電流可依次流經節點B、二極體D75、二極體D71、LED陣列17、二極體D72、電容C74和節點C。另一方面，若節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為負，則電流可依次流經節點C、二極體D76、二極體D77、LED陣列17、二極體D78、電容C73和節點B。因此，若使C71=C72=C73=C74=C2 ，則軟啟動式電子螢光燈安定器的複合阻抗可變為1/jωC2 。因此，LED陣列17中的主要電流還可透過改變電容值C2 和LED的總數來控制。
第21圖顯示應用了第十實施例的LED螢光燈200的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖。參考第21圖，藉由次級繞組T3-a和T3-b流入LED陣列20用於預熱燈絲的電流可為低到足以忽略。若忽略次級繞組T3-a和T3-b，當節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為正時，電流可依次流經節點B、電容C103、二極體D105、二極體D101、LED陣列20、二極體D102、二極體D106、電容C104和節點C，利用電容C101至C104的電容量移位π/2的相位。
另一方面，若節點B處的電壓相對於節點C處的電壓為負，則電流可依次流經節點C、電容C104、二極體D109、LED陣列20、二極體D110、電容C103和節點B，利用電容C101至C104的電容量移位π/2的相位。因此，若使C101=C102=C103=C104=C2 ，則軟啟動式電子螢光燈安定器的複合阻抗可變為2/jωC2 ，而LED陣列20中所流動的主要電流可透過改變電容C101至C104的電容值C2 來控制。
第22圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈140的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖。參考第22圖，當驅動LED螢光燈而非傳統螢光燈時，起動器燈(S)300可視為打開，並因此在輸入AC電壓的正週期期間，電流可依次流經電感L、二極體D45、二極體D41、LED陣列14、二極體D42和二極體D46。在此情況下，LED螢光燈140中所流動的主要電流可透過電感L的阻抗，即jωL和LED的總數來控制。
另一方面，在輸入AC電壓的負週期期間，電流可依次流經二極體D49、二極體D41、LED陣列14、二極體D42、二極體D50和電感L。在此情況下，LED螢光燈140中所流動的電流可為脈動電流，具有如商用電源頻率f(50/60Hz)二倍之高的頻率(100/120Hz)。因此，可顯著降低閃爍發生的可能性，此現象是由於在商用電源頻率f驅動LED螢光燈140而引起。
第23圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈160的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖。參考第23圖，當驅動LED螢光燈而非傳統螢光燈時，起動器燈(S)300可視為打開，並因此在輸入AC電壓的正週期期間，電流可依次流經電容C63、二極體D65、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D66、以及電容C64，利用電容C61至C64的電容量移位π/2的相位。
另一方面，在輸入AC電壓的負週期期間，電流可依次流經電容C64、二極體D69、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D70和電容C63，利用電容C61至C64的電容量移位π/2的相位。
若使C61=C62=C63=C64=C2 ，則控制LED螢光燈160中所流動之主要電流的總複合阻抗Z可透過方程式(12)來界定：
其中L代表電感L的電感。
LED螢光燈160中所流動的電流可為脈動電流，具有如商用電源頻率f(50/60Hz)二倍之高的頻率(100/120Hz)。因此，可顯著降低閃爍發生的可能性，此現象是由於在商用電源頻率f驅動LED螢光燈160而引起。
第24圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈170的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖。參考第24圖，在輸入AC電壓的正週期期間，電流可依次流經二極體D75、二極體D71、LED陣列17、二極體D72和電容C74。另一方面，在輸入AC電壓的負週期期間，電流可依次流經二極體D76、二極體D77、LED陣列17、二極體D78和電容C73。
若使C71=C72=C73=C74=C2 ，則控制LED螢光燈170中所流動之主要電流的總複合阻抗Z可透過方程式(13)來界定：
其中L代表電感L的電感。
第25圖顯示應用了第十實施例的LED螢光燈200的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖。參考第25圖，當驅動LED螢光燈而非傳統螢光燈時，起動器燈(S)300可視為打開，並因此在輸入AC電壓的正週期期間，電流可依次流經電容C103、二極體D105、二極體D101、LED陣列20、二極體D102、二極體D106，以及電容C104，利用電容C101至C104的電容量移位π/2的相位。
另一方面，在輸入AC電壓的負週期期間，電流可依次流經電容C104、二極體D109、LED陣列20、二極體D110、電容C103，利用電容C101至C104的電容量移位π/2的相位。若使C101=C102=C103=C104=C2 ，控制LED螢光燈160中所流動之主要電流的總複合阻抗Z可透過方程式(12)來界定。
第26圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈140的磁性快速啟動式螢光燈安定器的電路圖。參考第26圖，若界定用於預熱螢光燈燈絲之電壓分別引入至次級繞組n1和n2為Vn1和Vn2，則在電壓Vn1的正週期期間，即是當施加至節點C的電壓相對於節點A為正時，電容C41與二極體D43可為短路，並因此次級繞組n1的負載可變為等於電容C42的電容量，而在電壓Vn1的負週期期間，電容C43與二極體D45可為短路，並因此次級繞組n1的負載可變為等於電容C41的電容量。
同樣地，在電壓Vn2的正週期期間，即是，當施加至節點B的電壓相對於節點D為正時，繞組n2的負載可變為等於電容C44的電容量，而在電壓Vn2的負週期期間，當施加至節點D的電壓相對於節點B為正時，繞組n2的負載可變為等於電容C42的電容量。
為了保持螢光燈的對稱特性，LED螢光燈140的第一接頭接腳141至第四接頭接腳144不應具有任何極性。為此，電容C41至C44應設計為具有相同的電容值。若使該值為C2 ，由於電容C2僅為數千微微法拉，則複合阻抗，即1/jωC2 ，可在頻率50-60Hz變得非常高。因此，可忽略次級繞組n1和n2的預熱電流。
施加至節點A和節點B的輸出電壓可透過方程式(14)來界定：
其中Vi代表商業電源的輸入電壓。
當節點A觸的電壓相對於節點B處的電壓為正時，則LED螢光燈140中所流動的電流可依次流經節點C、二極體D43、二極體D41、LED陣列14、二極體D42、二極體D44和節點D。另一方面，若節點C處的電壓相對於節點D處的電壓為負，則LED燈140中的電流可依次流經節點D、二極體D48、二極體D41、LED陣列14、二極體D42、二極體D47和節點C。LED陣列14中所流動的主要電流可透過安定器的漏洩電感的阻抗jωL1 和串聯LED的總數來控制。
至於磁性快速啟動式螢光燈安定器，與第25圖中所示的起動器燈泡磁性螢光燈安定器一樣，LED螢光燈140中所流動的主要電流可為脈動電流，具有如商用電源頻率f(50/60Hz)二倍之高的頻率(100/120Hz)。因此，可顯著降低閃爍發生的可能性，此現象是由於在商用電源頻率f驅動LED螢光燈140而引起。
第27圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈160的磁性快速啟動式螢光燈安定器的電路圖。參考第27圖，若節點A處的電壓相對於節點B處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、電容C61、二極體D63、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D64、和節點D，利用電容C61至C64的電容量移位π/2的相位。
另一方面，若節點A處的電壓相對於節點B處的電壓為負，則電流可依次流經節點D、電容C62、二極體D68、二極體D61、LED陣列16、二極體D62、二極體D67、電容C61、和節點C，利用電容C61至C64的電容量移位π/2的相位。
若使C61=C62=C63=C64=C2 ，則控制LED螢光燈160中所流動的主要電流的總複合阻抗Z可透過方程式(15)來界定：
其中L1 代表安定器的漏洩電感。
第28圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈170的磁性快速啟動式螢光燈安定器的電路圖。參考第28圖，若節點A處的電壓相對於節點B處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、二極體D73、二極體D71、LED陣列17、二極體D72、電容C72、和節點D。另一方面，若節點A處的電壓相對於節點B處的電壓為負，則電流可依次流經節點D、二極體D74、二極體D77、LED陣列17、二極體D78、電容C71、和節點C。
若使C71=C72=C73=C74=C2 ，則控制LED螢光燈170中所流動之主要電流的總複合阻抗Z可透過方程式(16)來界定：
其中L1 代表安定器的漏洩電感。
在此情況下，流經LED螢光燈170的電流可為脈動電流，具有如商用電源頻率f(50/60Hz)二倍之高的頻率(100/120Hz)。
第29圖顯示應用了第九實施例的LED螢光燈190的鐵心快速啟動式螢光燈安定器的電路圖。第30圖顯示應用了第十實施例的LED螢光燈200的鐵心快速啟動式螢光燈安定器的電路圖。
參考第29圖，若節點A處的電壓相對於節點B處的電壓為正，則電流可依次流經節點C、電容C91、二極體D93、二極體D91、LED陣列19、二極體D92、二極體D94、電容C92、和節點D，利用電容C91至C94的電容量移位π/2的相位。
另一方面，若節點A處的電壓相對於節點B處的電壓為負，則電流可依次流經節點D、電容C92、二極體D98、LED陣列19、二極體D97、電容C91和節點C，利用電容C91至C94的電容量移位π/2的相位。
第30圖中所示的磁性快速啟動式螢光燈安定器的操作幾乎與第29圖中所示的磁性快速啟動式螢光燈安定器操作相同，除了加入二個二極體D109和D110，以保持LED螢光燈200的對稱特性。
依據本發明實施例的LED螢光燈可簡便安裝，並與各種電子螢光燈安定器一起使用。
依據本發明的LED螢光燈並不限於在此所闡述的實施例。因此，對實施例所作出的修改和合併都落入本發明的範圍之內。
如以上所述，依據本發明的LED螢光燈可簡便安裝，並與各種螢光燈安定器一起使用，而不需要安裝額外的螢光燈安定器或改變夾具的內部佈線。因此，依據本發明的LED螢光燈可以低成本卻非常有效地替代現有的螢光燈。
本發明可在不脫離自身特點的情況下具體化為若干形式，可理解的是以上所述僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
10．．．LED陣列
10a．．．陽極端子
10b．．．陰極端子
12．．．LED陣列
12a．．．陽極端子
12b．．．陰極端子
13．．．LED陣列
13a．．．陽極端子
13b．．．陰極端子
14．．．LED陣列
14a．．．陽極端子
14b．．．陰極端子
15．．．LED陣列
15a．．．陽極端子
15b．．．陰極端子
16．．．LED陣列
16a．．．陽極端子
16b．．．陰極端子
17．．．LED陣列
17a．．．陽極端子
17b．．．陰極端子
18．．．LED陣列
18a．．．陽極端子
18b．．．陰極端子
19．．．LED陣列
19a．．．陽極端子
19b．．．陰極端子
20．．．LED陣列
20a．．．陽極端子
20b．．．陰極端子
110．．．LED螢光燈
111．．．第一接頭接腳
112．．．第二接頭接腳
113．．．第三接頭接腳
114．．．第四接頭接腳
120．．．LED螢光燈
121．．．第一接頭接腳
122．．．第二接頭接腳
123．．．第三接頭接腳
124．．．第四接頭接腳
130．．．LED螢光燈
131．．．第一接頭接腳
132．．．第二接頭接腳
133．．．第三接頭接腳
134．．．第四接頭接腳
140．．．LED螢光燈
141．．．第一接頭接腳
142．．．第二接頭接腳
143．．．第三接頭接腳
144．．．第四接頭接腳
150．．．LED螢光燈
151．．．第一接頭接腳
152．．．第二接頭接腳
153．．．第三接頭接腳
154．．．第四接頭接腳
160．．．LED螢光燈
161．．．第一接頭接腳
162．．．第二接頭接腳
163．．．第三接頭接腳
164．．．第四接頭接腳
170．．．LED螢光燈
171．．．第一接頭接腳
172．．．第二接頭接腳
173．．．第三接頭接腳
174．．．第四接頭接腳
180．．．LED螢光燈
181．．．第一接頭接腳
182．．．第二接頭接腳
183．．．第三接頭接腳
184．．．第四接頭接腳
190．．．LED螢光燈
191．．．第一接頭接腳
192．．．第二接頭接腳
193．．．第三接頭接腳
194．．．第四接頭接腳
200．．．LED螢光燈
201．．．第一接頭接腳
202．．．第二接頭接腳
203．．．第三接頭接腳
204．．．第四接頭接腳
300．．．起動器燈
C．．．電容
C11-C14．．．電容
C21-C24．．．電容
C31-C34．．．電容
C41-C44．．．電容
C51-C54．．．電容
C61-C64．．．電容
C71-C74．．．電容
C81-C84．．．電容
C91-C94．．．電容
C101-C104．．．電容
D1-Dn．．．LED
D21-D22．．．二極體
D31-D36．．．二極體
D41-D50．．．二極體
D51-D60．．．二極體
D61-D70．．．二極體
D71-D78．．．二極體
D81-D88．．．二極體
D91-D98．．．二極體
D101-D110．．．二極體
L．．．電感
n1．．．次級繞組
n2．．．次級繞組
Q61-Q62．．．切換裝置
Q71-Q72．．．切換裝置
Q81-Q82．．．切換裝置
R51-R54．．．電阻
To．．．變流器
T2-1．．．初級繞組
T2-2．．．次級繞組
T3．．．電感
T3-a．．．次級繞組
T3-b．．．次級繞組
Vs DC．．．輸入電壓
Z1-Zn．．．齊納二極體
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且與描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。圖式中：
第1圖顯示依據本發明第一實施例之發光二極體(light-emitting diode,LED)螢光燈的電路圖；
第2(a)、(b)圖顯示第1圖中所示LED陣列的電路圖；
第3圖顯示依據本發明第二實施例之LED螢光燈的電路圖；
第4圖顯示依據本發明第三實施例之LED螢光燈的電路圖；
第5圖顯示依據本發明第四實施例之LED螢光燈的電路圖；
第6圖顯示依據本發明第五實施例之LED螢光燈的電路圖；
第7圖顯示依據本發明第六實施例之LED螢光燈的電路圖；
第8圖顯示依據本發明第七實施例之LED螢光燈的電路圖；
第9圖顯示依據本發明第八實施例之LED螢光燈的電路圖；
第10圖顯示依據本發明第九實施例之LED螢光燈的電路圖；
第11圖顯示依據本發明第十實施例之LED螢光燈的電路圖；
第12圖顯示應用了第四實施例之LED螢光燈的半橋式電子螢光燈安定器的電路圖；
第13圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第14圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第15圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第16圖顯示應用了本發明第九實施例的LED螢光燈的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第17圖顯示應用了本發明第十實施例的LED螢光燈的瞬時啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第18圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第19圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第20圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第21圖顯示應用了第十實施例的LED螢光燈的軟啟動式電子螢光燈安定器的電路圖；
第22圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖；
第23圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖；
第24圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖；
第25圖顯示應用了第十實施例的LED螢光燈的啟動器燈泡磁性螢光燈安定器的電路圖；
第26圖顯示應用了第四實施例的LED螢光燈的快速啟動式磁性螢光燈安定器的電路圖；
第27圖顯示應用了第六實施例的LED螢光燈的快速啟動式磁性螢光燈安定器的電路圖；
第28圖顯示應用了第七實施例的LED螢光燈的快速啟動式磁性螢光燈安定器的電路圖；
第29圖顯示應用了第九實施例的LED螢光燈的鐵心快速啟動式螢光燈安定器的電路圖；以及
第30圖顯示應用了第十實施例的LED螢光燈的鐵心快速啟動式螢光燈安定器的電路圖。
12．．．LED陣列
12a．．．陽極端子
12b．．．陰極端子
120．．．LED螢光燈
121．．．第一接頭接腳
122．．．第二接頭接腳
123．．．第三接頭接腳
124．．．第四接頭接腳
C21-C24．．．電容
D21．．．二極體
D22．．．二極體

Claims (7)

  1. 一種發光二極體螢光燈，包括：一發光二極體陣列，包括複數個串聯的發光二極體；第一至第四接頭接腳；一第一電容，具有一第一端連接至該第一接頭接腳；一第二電容，具有一第一端連接至該第二接頭接腳；一第三電容，具有一第一端連接至該第三接頭接腳；一第四電容，具有一第一端連接至該第四接頭接腳；以及多個二極體，連接在該等接頭接腳之間，並在該發光二極體陣列中產生一單向電流路徑，其中，該等二極體包括：一第三二極體，具有一陽極連接至該第一電容的一第二端，以及一陰極連接至該發光二極體陣列的一第一端；一第四二極體，具有一陰極連接至該第二電容的一第二端，以及一陽極連接至該發光二極體陣列的一第二端；一第五二極體，具有一陽極連接至該第三電容的一第二端，以及一陰極連接至該發光二極體陣列的該第一端；以及一第六二極體，具有一陰極連接至該第四電容的一第二端，以及一陽極連接至該發光二極體陣列的該第二端。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的發光二極體螢光燈，其中該等二極體包括一第一二極體以及一第二二極體，該第一二極體連接在該發光二極體陣列的該第一端以及該第三和第五二極體之間，以及該第二二極體連接在該發光二極體陣列的該第二端以及該第四和第六二極體之間。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的發光二極體螢光燈，進一步包括：一第七二極體，具有一陽極連接至該第四二極體的該陽極，以及一陰極連接至該第一電容的該第二端；一第八二極體，具有一陽極連接至該第二電容的該第二端，以及一陰極連接至該第三二極體的該陰極；一第九二極體，具有一陽極連接至該第四電容的該第二端，以及一陰極連接至該第五二極體的該陰極；以及 一第十二極體，具有一陽極連接至該第六二極體的該陽極，以及一陰極連接至該第三電容的該第二端。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的發光二極體螢光燈，其中該發光二極體螢光燈包括並聯的複數個發光二極體陣列。
  5. 一種發光二極體螢光燈，包括：一發光二極體陣列，包括複數個串聯的發光二極體；第一至第四接頭接腳；第一至第四電容，分別連接至該第一至第四接頭接腳；一第一二極體，具有一陰極連接至該發光二極體陣列的一第一端；一第二二極體，具有一陽極連接至該發光二極體陣列的一第二端；一第三二極體，具有一陽極連接至該第一電容的一第二端，以及一陰極連接至該第一二極體的該陽極；一第四二極體，具有一陽極連接至該第二二極體的一陰極，以及一陰極連接至該第二電容的一第二端；一第五二極體，具有一陽極連接至該第三電容的一第二端，以及一陰極連接至該第一二極體的該陽極；一第六二極體，具有一陽極連接至該第二二極體的該陰極，以及一陰極連接至該第四電容的一第二端；一第七二極體，具有一陽極連接至該發光二極體陣列的該第二端，以及一陰極連接至該第一電容的該第二端；以及一第八二極體，具有一陽極連接至該第二電容的該第二端，以及一陰極連接至該發光二極體陣列的該第一端。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述的發光二極體螢光燈，進一步包括：一第九二極體，具有一陽極連接至該第四電容的該第二端，以及一陰極連接至該發光二極體陣列的該第一端；以及一第十二極體，具有一陽極連接至該發光二極體陣列的該第二端，以及一陰極連接至該第三電容的該第二端。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述的發光二極體螢光燈，其中該發光二極體螢光燈包括複數個並聯的發光二極體陣列。
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