TWI445454B - 照明裝置、其中的電子式安定器及其保護方法 - Google Patents

Description

照明裝置、其中的電子式安定器及其保護方法

本發明內容是有關於一種啟動電路，且特別是有關於一種用於照明裝置之電子式安定器。

隨著科技的發展，照明已成為人類日常生活中不可缺少的基本需求，而因氣體放電燈(gas discharge lamp)具有發光效率高、壽命長、多光色等優點，故氣體放電燈的使用已成為目前照明系統的主流。

一般而言，氣體放電燈需要安定器(ballast)來限制流經燈管的電流，且其除了限流的功能之外，仍可兼具啟動氣體放電燈的功能。於實作上，對前述氣體放電燈進行限流及啟動的操作，可透過一電子式安定器來實現。

然而，當氣體放電燈與電子式安定器共同操作時，由於流向氣體放電燈的電流可能發生變化，導致電子式安定器中電路的操作受到影響，造成元件燒毀。因此，有必要提出一種保護機制，以解決上述電路或元件可能毀損的情形。

本發明內容之一技術樣態是在提供一種保護機制，藉此避免電子式安定器中的電路元件發生毀損的情形。

本發明內容之一實施方式係關於一種電子式安定器， 其包含逆變器電路、可變式電感單元以及控制電路。可變式電感單元電性耦接於逆變器電路以及照明元件之間。控制電路依據逆變器電路的操作模式控制可變式電感單元，使得可變式電感單元的等效電感產生變化迴授至逆變器電路，進而改變逆變器電路之操作模式。

在本發明一實施例中，控制電路用以接收逆變器電路中的電流變化所對應的感應信號，並依據感應信號控制可變式電感單元。

在本發明另一實施例中，電子式安定器更包含感應電路，其用以偵測逆變器電路中的電流變化而產生感應信號，並將感應信號傳送至控制電路。

在本發明次一實施例中，感應電路包含感應電阻元件，感應電阻元件用以偵測逆變器電路中的電流變化而產生感應電壓信號傳送至控制電路。

在本發明又一實施例中，感應電路包含電流感應元件，電流感應元件用以偵測逆變器電路中的電流變化而產生感應電流信號傳送至控制電路。

本發明內容之另一實施方式係關於一種電子式安定器，其包含逆變器電路、可變式電感單元以及控制電路。逆變器電路包含第一開關元件和第二開關元件，第一開關元件與第二開關元件電性耦接於一操作節點。可變式電感單元的一端電性耦接於操作節點，可變式電感單元的另一端電性耦接於一照明元件。控制電路電性耦接於可變式電感單元，當逆變器電路操作於一電容性操作模式時，控制電路依據一感應信號調整可變式電感單元，使得可變式電 感單元的等效電感增加，且逆變器電路據以切換至一電感性操作模式。

在本發明一實施例中，電子式安定器更包含一感應電路，其電性耦接逆變器電路，並於逆變器電路操作於電容性操作模式時，傳送感應信號至控制電路。

在本發明另一實施例中，當逆變器電路操作於電容性操作模式時，感應電路偵測逆變器電路中流經第二開關元件的電流而產生感應信號。

在本發明次一實施例中，感應電路包含一感應電阻元件，感應電阻元件的一端電性耦接於第二開關元件和控制電路，感應電阻元件的另一端電性耦接於一相對低位準電壓。

在本發明又一實施例中，感應電路包含一電流感應元件，電流感應元件電性耦接於第二開關元件和控制電路之間。

本發明內容之又一實施方式係關於一種照明裝置，其包含一照明元件以及一電子式安定器。電子式安定器電性耦接照明元件，並包含一逆變器電路、一可變式電感單元以及一控制電路。可變式電感單元電性耦接於逆變器電路和照明元件之間。當逆變器電路操作於一電容性操作模式時，控制電路調整可變式電感單元，使得可變式電感單元的等效電感增加，且逆變器電路據以切換至一電感性操作模式。

在本發明一實施例中，逆變器電路更包含一第一開關元件以及一第二開關元件，第二開關元件、第一開關元件 與可變式電感單元電性耦接。

在本發明另一實施例中，照明裝置更包含一感應電路，其中第一開關元件、第二開關元件與感應電路串疊耦接，感應電路用以偵測逆變器電路中流經第二開關元件的電流而產生一感應信號，控制電路依據感應信號調整可變式電感單元。

在本發明次一實施例中，照明裝置更包含一感應電阻元件，感應電阻元件串疊耦接於第一開關元件和第二開關元件，並於逆變器電路操作於電容性操作模式時傳送一感應電壓信號驅動控制電路調整可變式電感單元。

在本發明又一實施例中，照明裝置更包含一電流感應元件，電流感應串疊耦接於第一開關元件和第二開關元件，並於逆變器電路操作於電容性操作模式時傳送一感應電流信號驅動控制電路調整可變式電感單元。

本發明內容之再一實施方式係關於一種電子式安定器之保護方法，其包含：偵測一逆變器電路之操作模式；當逆變器電路操作於一電容性操作模式時，產生一感應信號；依據感應信號控制一可變式電感單元，使得可變式電感單元的等效電感變化；以及逆變器電路依據可變式電感單元的等效電感變化切換至一電感性操作模式。

在本發明一實施例中，產生感應信號之步驟更包含：當逆變器電路操作於電容性操作模式時，偵測逆變器電路中流經一開關元件的電流以產生感應信號。

在本發明另一實施例中，產生感應信號之步驟更包含：當逆變器電路操作於電容性操作模式時，偵測逆變器 電路中之電流變化而產生一感應電壓信號或一感應電流信號。

在本發明次一實施例中，控制可變式電感單元的步驟更包含：調整流經可變式電感單元的電流，以增加可變式電感單元的等效電感。

根據本發明之技術內容，應用前述本發明的實施例，可對照明裝置及其中的電子式安定器作保護，更可讓電子式安定器穩定工作，改善照明裝置的效能。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。

關於本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』一般通常係指數值之誤差或範圍於百分之二十以內，較好地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如『約』、『大約』或『大致』所表示的誤差或範圍。

下述本發明實施例揭示一種照明裝置及其中的電子式安定器，藉此避免電路或元件發生燒毀或毀損的情形。

第1圖係依照本發明一實施例所繪示之一種照明裝置的電路示意圖。照明裝置100包含照明元件102以及電子式安定器(ballast)110，其中電子式安定器110電性耦接照 明元件102，並用以啟動照明元件102(如：供給電源予照明元件102)。於實作上，照明元件102可以氣體放電燈(gas discharge lamp)、螢光燈或類似的發光元件來實現。

電子式安定器110包含逆變器(inverter)電路122、可變式電感單元124以及控制電路126，其中可變式電感單元124電性耦接於逆變器電路122以及照明元件102之間，而控制電路126電性耦接於可變式電感單元124，藉以控制或調整可變式電感單元124。

大致上來說，控制電路126依據逆變器電路122的操作模式控制可變式電感單元124，使得可變式電感單元124的等效電感產生變化迴授至逆變器電路122，進而改變逆變器電路122的操作模式。

在一實施例中，控制電路126是用以接收一感應信號SS，且此感應信號SS相對應於逆變器電路122的操作模式或其中的電流變化，使得控制電路126依據感應信號SS來控制可變式電感單元124。

在本實施例中，上述逆變器電路122可為一半橋(half bridge)逆變器電路，而此半橋逆變器電路中更包含兩開關元件M1、M2，其中兩開關元件M1、M2電性耦接於一操作節點A(即逆變器電路的輸出端)。此外，可變式電感單元124的一端可透過電容CB電性耦接於操作節點A，可變式電感單元124的另一端電性耦接於照明元件102。然而，上述逆變器電路122也可以是全橋(full bridge)逆變器電路或其它型式的逆變器電路，不限於是前述的半橋逆變器電路。

於實作上，開關元件M1、M2可以是由場效電晶體(FET)來實現，而可變式電感單元124可包含可變式電感器L，且此可變式電感器L可以是電壓控制式(voltage-controlled)或電流控制式(current-controlled)的電感器，經由改變其中的電壓或電流來調整電感器L的等效電感。上述可變式電感單元124中可變式電感器L的數量不以一個為限，本領域具通常知識者在不脫離本發明的範圍內，可依據實際需求使用多個可變式電感器L。

如第1圖所示，當開關元件M1開啟，而開關元件M2關閉時，產生的電流經由逆變器電路122的輸出端(即操作節點A)、電容CB和可變式電感器L流向照明元件102，藉此供給電源予照明元件102。之後，照明元件102相對於電子式安定器110的等效阻抗改變，導致流向照明元件102的電流可能發生變化(例如：電流逆流回逆變器電路122)，使得逆變器電路122操作於『電容性(capacitive)操作模式』，如此一來，當開關元件M1關閉，而開關元件M2開啟時，開關元件M2以及開關元件M1中的寄生二極體D1上可能同時有電流流經，造成所謂的『直通』現象，致使開關元件M1或M2可能燒毀。

為了至少改善上述情形，在上述本發明的實施例中，當逆變器電路122操作於電容性操作模式時，控制電路126依據感應信號SS調整可變式電感單元124，使得可變式電感單元124的等效電感增加，且逆變器電路122據以切換至『電感性(inductive)操作模式』。

舉例來說，如第2圖所示，當逆變器電路122操作於 電容性操作模式時，可變式電感單元124的等效電感為L1，此時若是調整可變式電感單元124，使得可變式電感單元124的等效電感增加為L2的話，則逆變器電路122可操作於電感性操作模式。

在此值得注意的是，上述逆變器電路122操作於電容性或電感性操作模式的情況，可以指逆變器電路122真正於電容性或電感性操作模式下操作，也可以指逆變器電路122接近於電容性或電感性操作模式下操作。

此外，上述所謂逆變器電路122於電容性操作模式下操作，主要是指流經可變式電感單元124的電流相位超前開關元件M2的跨壓相位的情況，而逆變器電路122接近於電容性操作模式下操作，則主要是指流經可變式電感單元124的電流相位接近但尚未超前開關元件M2的跨壓相位的情況。舉例來說，在可變式電感單元124所對應的諧振頻率為50kHz的情況，逆變器電路122接近於電容性操作模式下操作，是指流經可變式電感單元124的電流相位落後開關元件M2的跨壓相位約1微秒(microsecond)的情況。

相反地，上述所謂逆變器電路122於電感性操作模式下操作，則主要是指開關元件M2在未開啟狀態下的跨壓相位超前流經可變式電感單元124的電流相位的情況。

第3圖係依照本發明另一實施例所繪示之照明裝置的電路示意圖。在本實施例中，電子式安定器110a更可包含感應電路200，感應電路200電性耦接於逆變器電路122，並於逆變器電路122操作於電容性操作模式時，傳送感應 信號SS至控制電路126。

具體來說，開關元件M1、M2與感應電路200串疊耦接，且當逆變器電路122操作於電容性操作模式時，感應電路200用以偵測逆變器電路122中流經開關元件M2的電流而產生感應信號SS，使得控制電路依據感應信號SS調整可變式電感單元124。

值得注意的是，感應電路200不限於只與開關元件M2電性耦接，感應電路200亦可以耦接於開關元件M1和M2中間或其它位置；換言之，感應電路200的位置只需要可以偵測逆變器電路122中的電流變化，進而產生對應的感應信號SS即可。

第4圖係依照本發明次一實施例所繪示之照明裝置的電路示意圖。在本實施例的電子式安定器110b中，感應電路200可包含一感應電阻元件RS，其中感應電阻元件RS的一端電性耦接於開關元件M2和控制電路126，而感應電阻元件RS的另一端電性耦接於相對低位準電壓(如：接地電壓GND)。

於操作上，當逆變器電路122操作於電容性操作模式下而有電流流經開關元件M2時，電流也會流經感應電阻元件RS，使得感應電阻元件RS因此產生感應電壓信號VS傳送至控制電路126。

同樣地，感應電阻元件RS也可以串疊耦接於第一開關元件和第二開關元件中間，使得當逆變器電路122操作於電容性操作模式時，感應電阻元件RS可偵測逆變器電路122中流經開關元件M2的電流而產生感應電壓信號 VS。換言之，感應電阻元件RS亦可以耦接於其它位置，感應電阻元件RS的位置只需要可以偵測逆變器電路122中的電流變化，進而產生對應的感應電壓信號VS即可。

第5圖係依照本發明又一實施例所繪示之照明裝置的電路示意圖。在本實施例的電子式安定器110c中，感應電路200可包含一電流感應元件CT，其中電流感應元件CT電性耦接於開關元件M2和控制電路126之間。

於操作上，當逆變器電路122操作於電容性操作模式下而有電流流經開關元件M2時，電流也會流經電流感應元件CT，使得電流感應元件CT因此產生感應電流信號CS傳送至控制電路126。

同樣地，電流感應元件CT也可以串疊耦接於第一開關元件和第二開關元件中間，使得當逆變器電路122操作於電容性操作模式時，電流感應元件CT可偵測逆變器電路122中流經開關元件M2的電流而產生感應電壓信號CS。換言之，電流感應元件CT亦可以耦接於其它位置，電流感應元件CT的位置只需要可以偵測逆變器電路122中的電流變化，進而產生對應的感應電流信號CS即可。

上述實施例中關於電子式安定器110的技術特徵，均可單獨實現，也可以相互搭配來實現。舉例來說，感應電路200可包含感應電阻元件RS或只以感應電阻元件RS來實現，同時逆變器電路122可設計成半橋逆變器電路或其他型式的逆變器電路。因此，上述各實施例僅是為了方便說明起見而分別敘述單一特徵，而所有實施例均可以依照實際需求選擇性地相互搭配，以製作本揭示內容中的照明 裝置及其電子式安定器，其並非用以限定本發明。

依據本發明另一種實施態樣，下述本發明實施例揭示一種電子式安定器的保護方法，藉此避免電路或元件發生的燒毀或毀損的情形。

第6圖係依照本發明一實施例所繪示之一種電子式安定器的保護方法的流程圖。為了清楚及方便說明起見，下述實施例的說明請同時參照第1圖和第6圖。首先，偵測逆變器電路122的操作模式(步驟602)。接著，判斷逆變器電路122是否操作於電容性操作模式下(步驟604)。當逆變器電路122不操作於電容性操作模式時，維持當前的操作，並持續偵測逆變器電路122的操作模式。相反地，當逆變器電路122操作於電容性操作模式時，產生感應信號SS(步驟606)。其次，依據感應信號SS控制可變式電感單元124，使得可變式電感單元124的等效電感變化(步驟608)。然後，逆變器電路122依據可變式電感單元124的等效電感變化切換至電感性操作模式(步驟610)。

在一實施例中，產生感應信號SS的步驟606中更可包含下列步驟：當逆變器電路122操作在電容性操作模式時，偵測逆變器電路中流經開關元件M2的電流以產生感應信號SS。

在另一實施例中，產生感應信號SS的步驟606中更可包含下列步驟：當逆變器電路122操作於電容性操作模式時，偵測逆變器電路122中的電流變化(如：流經開關元件M2的電流變化)而產生感應電壓信號或感應電流信號。

在次一實施例中，依據感應信號SS控制可變式電感單 元124的步驟608中更可包含下列步驟：調整流經可變式電感單元124的電流，以增加可變式電感單元124的等效電感，藉此供後續逆變器電路122依據等效電感的變化而切換至電感性操作模式。

在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行，第6圖所示之流程圖僅為一實施例，並非用以限定本發明。

由上述本發明之實施例可知，應用上述本發明的實施例，不僅能避免電路或元件發生燒毀或毀損的情形，對照明裝置及其中的電子式安定器作保護，更可讓電子式安定器穩定工作，改善照明裝置的效能。

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，任何本領域具通常知識者，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‧‧‧照明裝置

102‧‧‧照明元件

110、110a、110b、110c‧‧‧電子式安定器

122‧‧‧逆變器電路

124‧‧‧可變式電感單元

126‧‧‧控制電路

200‧‧‧感應電路

602、604、606、608、610‧‧‧步驟

第1圖係依照本發明一實施例所繪示之一種照明裝置的電路示意圖。

第2圖係繪示依照本發明一實施例的一種逆變器電路的操作模式依據等效電感作變換的示意圖。

第3圖係依照本發明另一實施例所繪示之照明裝置的電路示意圖。

第4圖係依照本發明次一實施例所繪示之照明裝置的 電路示意圖。

第5圖係依照本發明又一實施例所繪示之照明裝置的電路示意圖。

第6圖係依照本發明一實施例所繪示之一種電子式安定器的保護方法的流程圖。

102‧‧‧照明元件

110a‧‧‧電子式安定器

122‧‧‧逆變器電路

124‧‧‧可變式電感單元

126‧‧‧控制電路

200‧‧‧感應電路

Claims (19)

1. 一種電子式安定器，包含：一逆變器電路；一可變式電感單元，電性耦接於該逆變器電路以及一照明元件之間；以及一控制電路，依據該逆變器電路之操作模式控制該可變式電感單元，使得該可變式電感單元的等效電感產生變化迴授至該逆變器電路，進而改變該逆變器電路之操作模式；其中當該逆變器電路操作於一電容性操作模式時，該控制電路調整該可變式電感單元，使得該可變式電感單元的等效電感增加，且該逆變器電路據以切換至一電感性操作模式。
2. 如請求項1所述之電子式安定器，其中該控制電路用以接收該逆變器電路中之電流變化所對應之一感應信號，並依據該感應信號控制該可變式電感單元。
3. 如請求項2所述之電子式安定器，更包含：一感應電路，用以偵測該逆變器電路中之電流變化而產生該感應信號，並將該感應信號傳送至該控制電路。
4. 如請求項3所述之電子式安定器，其中該感應電路包含一感應電阻元件，該感應電阻元件用以偵測該逆變器 電路中之電流變化而產生一感應電壓信號傳送至該控制電路。
5. 如請求項3所述之電子式安定器，其中該感應電路包含一電流感應元件，該電流感應元件用以偵測該逆變器電路中之電流變化而產生一感應電流信號傳送至該控制電路。
6. 一種電子式安定器，包含：一逆變器電路，該逆變器電路包含一第一開關元件和一第二開關元件，該第一開關元件與該第二開關元件電性耦接於一操作節點；一可變式電感單元，該可變式電感單元之一端電性耦接於該操作節點，該可變式電感單元之另一端電性耦接於一照明元件；以及一控制電路，該控制電路電性耦接於該可變式電感單元，當該逆變器電路操作於一電容性操作模式時，該控制電路依據一感應信號調整該可變式電感單元，使得該可變式電感單元的等效電感增加，且該逆變器電路據以切換至一電感性操作模式。
7. 如請求項6所述之電子式安定器，更包含：一感應電路，電性耦接該逆變器電路，並於該逆變器電路操作於該電容性操作模式時，傳送該感應信號至該控制電路。
8. 如請求項7所述之電子式安定器，其中當該逆變器電路操作於該電容性操作模式時，該感應電路偵測該逆變器電路中流經該第二開關元件之電流而產生該感應信號。
9. 如請求項7所述之電子式安定器，其中該感應電路包含一感應電阻元件，該感應電阻元件之一端電性耦接於該第二開關元件和該控制電路，該感應電阻元件之另一端電性耦接於一相對低位準電壓。
10. 如請求項7所述之電子式安定器，其中該感應電路包含一電流感應元件，該電流感應元件電性耦接於該第二開關元件和該控制電路之間。
11. 一種照明裝置，包含：一照明元件；以及一電子式安定器，該電子式安定器電性耦接該照明元件並包含：一逆變器電路；一可變式電感單元，電性耦接於該逆變器電路和該照明元件之間；以及一控制電路，當該逆變器電路操作於一電容性操作模式時，該控制電路調整該可變式電感單元，使得該可變式電感單元的等效電感增加，且該逆變器電路 據以切換至一電感性操作模式。
12. 如請求項11所述之照明裝置，其中該逆變器電路更包含：一第一開關元件；以及一第二開關元件，該第二開關元件、該第一開關元件與該可變式電感單元電性耦接。
13. 如請求項12所述之照明裝置，更包含：一感應電路，該第一開關元件、該第二開關元件與該感應電路串疊耦接，該感應電路用以偵測該逆變器電路中流經該第二開關元件之電流而產生一感應信號，該控制電路依據該感應信號調整該可變式電感單元。
14. 如請求項12所述之照明裝置，更包含：一感應電阻元件，該感應電阻元件串疊耦接於該第一開關元件和該第二開關元件，並於該逆變器電路操作於該電容性操作模式時傳送一感應電壓信號驅動該控制電路調整該可變式電感單元。
15. 如請求項12所述之照明裝置，更包含：一電流感應元件，該電流感應串疊耦接於該第一開關元件和該第二開關元件，並於該逆變器電路操作於該電容性操作模式時傳送一感應電流信號驅動該控制電路調整該 可變式電感單元。
16. 一種電子式安定器之保護方法，包含：偵測一逆變器電路之操作模式；當該逆變器電路操作於一電容性操作模式時，產生一感應信號；依據該感應信號控制一可變式電感單元，使得該可變式電感單元的等效電感變化；以及該逆變器電路依據該可變式電感單元的等效電感變化切換至一電感性操作模式。
17. 如請求項16所述之電子式安定器之保護方法，其中產生該感應信號之步驟更包含：當該逆變器電路操作於該電容性操作模式時，偵測該逆變器電路中流經一開關元件之電流以產生該感應信號。
18. 如請求項16所述之電子式安定器之保護方法，其中產生該感應信號之步驟更包含：當該逆變器電路操作於該電容性操作模式時，偵測該逆變器電路中之電流變化而產生一感應電壓信號或一感應電流信號。
19. 如請求項16所述之電子式安定器之保護方法，其中控制該可變式電感單元之步驟更包含： 調整流經該可變式電感單元的電流，以增加該可變式電感單元的等效電感。