TWI500879B

TWI500879B - Light emitting diode lamp

Info

Publication number: TWI500879B
Application number: TW101143629A
Authority: TW
Inventors: Yu Lung Ho
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2015-09-21
Also published as: TW201420947A

Description

發光二極體燈管

本發明係一種發光二極體燈管，尤指一種可適用於電感式安定器與電子式安定器，方便使用者安裝燈管，進一步達到節能與環保目的之發光二極體燈管。

按，早期的發光二極體（Light Emitting Doide;LED）通常都作為指示燈用途，例如個人電腦指示燈，家電用品指示燈等等，近幾年來，由於科技的進步，發光二極體製程與技術的突破，發光二極體具有耗電低、使用壽命長、低電壓等等優點，目前已經廣泛的應用於照明領域甚至是顯示應用上，例如發光二極體路燈與發光二極體電視等應用。
發光二極體與傳統光源相較之下，有著以下優點：
一、於低光度下能量轉換效率高：由於發光二極體有著此特性，非常適合用在低光度的背光源中使用，例如使用於手機的背光源，電視的背光源等等應用。
二、結構堅固耐衝擊：由於發光二極體為固態元件，相較於鎢絲燈泡、螢光燈管，可以承受更大的衝擊，結構更為堅固。
三、結構小：發光二極體之單體可以非常小，而且可以根據需求自由的進行排列組合，例如利用數個發光二極體拼裝組合作為陣列形態進行發光，應用範圍更為廣泛。
四、使用壽命長：雖然發光二極體與傳統光源相較之下其成本較高，但若發光二極體於適當的散熱與應用環境之下，發光二極體之使用壽命更長。
五、反應時間快：發光二極體反應速度可達1us，可以達到非常高的閃爍頻率。
然而，由於成本上的考量，目前室內照明還是使用螢光燈管為大宗，螢光燈管其原理係利用電力在氣體中激發汞蒸氣，藉以發出紫外線，紫外線再經由磷吸收後即發出可見光來進行照明，而為了要讓產生要讓氣體發生電離的高壓，螢光燈管都必須安裝有安定器配合啟動器。
安定器實際上是一個電感，藉由安定器所提供固定的感抗，使得螢光燈管導通電流近似於定值，作為定電流裝置；而啟動器可進行預熱燈絲，並可將螢光燈管兩端電壓昇高，藉以點亮螢光燈管。目前更有一種電子式安定器，其利用電子技術來驅動螢光燈管，其相較於電感式安定器更為輕便小巧，且兼具啟動器功能，已漸漸取代電感式安定器。
因此，若要將發光二極體燈管替換原有的螢光燈管，就必須拆除螢光燈的電感式或電子式安定器，增加了更換的難度和成本，使得具有多項優點的發光二極體燈管無法普及。
是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種發明專利者。
本發明之主要目的在於提供一種可適用於電感式安定器與電子式安定器，方便使用者安裝燈管，進一步達到節能與環保目的之發光二極體燈管。
為了達到上述之目的，本發明發光二極體燈管係連接於一安定器，該發光二極體燈管至少包括：
至少一發光二極體；
兩橋式整流器，其直流輸出端分別連接於該至少一發光二極體之兩端；以及
兩燈絲模擬電路，其兩端分別連接於該橋式整流器之兩交流輸入端與該安定器，該每一燈絲模擬電路至少包括：
　　一開關元件，其具有一第一端、一第二端以及一第三端，該第一端與該第三端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端；以及
　　一電容，其具有一第一端以及一第二端，該第一端係連接於該開關元件之第二端，該第二端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一。
在一較佳實施例中，該燈絲模擬電路更包括：
一第一電阻，其具有一第一端以及一第二端，該第一端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一，該第二端係連接於該開關元件之第一端；
一第二電阻，其具有一第一端以及一第二端，該第一端係連接於該開關元件之第二端以及該電容之第一端，該第二端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一；以及
一二極體，其具有一陽極端以及一陰極端，該陰極端係連接於該第一電阻之第二端，該陽極端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一。
在一較佳實施例中，該安定器為一電感式安定器或一電子式安定器。
在一較佳實施例中，該開關元件為一電晶體。
為了達到上述之目的，本發明發光二極體燈管係連接於一安定器，該發光二極體燈管至少包括：
至少一發光二極體；
兩橋式整流器，其直流輸出端分別連接於該至少一發光二極體之兩端；以及
一燈絲模擬電路，其兩端分別連接於該橋式整流器之兩交流輸入端與該安定器，該燈絲模擬電路至少包括：
兩開關元件，其分別具有一第一端、一第二端以及一第三端，該第一端與該第三端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端；以及
一電容，其具有一第一端以及一第二端，該第一端係連接於該開關元件之第二端，該第二端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一。
在一較佳實施例中，該燈絲模擬電路更包括：
兩第一電阻，其具有一第一端以及一第二端，該第一端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一，該第二端係連接於該開關元件之第一端；
一第二電阻，其具有一第一端以及一第二端，該第一端係連接於該開關元件之第二端以及該電容之第一端，該第二端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一；以及
兩二極體，其具有一陽極端以及一陰極端，該陰極端係連接於該第一電阻之第二端，該陽極端係連接於該安定器與該橋式整流器之兩交流輸入端的其中之一。
在一較佳實施例中，該安定器為一電感式安定器或一電子式安定器。
在一較佳實施例中，該開關元件為一電晶體。
其中，由於本發明包括有燈絲模擬電路，該燈絲模擬電路包括該開關元件以及該電容，較佳地，該開關元件為一電晶體，當該發光二極體燈管連接於電感式安定器配合啟動器時，由於電感式安定器輸出頻率為50~60Hz之低頻，使得該電容之容抗變大，進一步使得該電晶體操作於截止區而無法導通。藉此，該啟動器即無法藉由該燈絲模擬電路進行充電而致短路，進一步導致電感式安定器產生高壓或令發光二極體燈管閃爍，因此，可以正常的對該發光二極體供電。
以及，當該發光二極體燈管連接於電子式安定器時，由於電子式安定器輸出頻率為30kHz~100kHz之高頻，使得該電容之容抗變小，進一步使得該電晶體操作於飽和區而導通。藉此，可使得該電子式安定器不致因偵測不到燈絲而進入保護程序。
藉由前述結構與作動，本發明有效的針對先前技術中，將發光二極體燈管替換原有的螢光燈管所產生之不便加以突破，利用本發明之發光二極體燈管，同時可適用於電感式安定器與電子式安定器，方便使用者安裝燈管，進一步達到節能與環保目的。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。
請參閱第一圖與第二圖所示，係為本發明較佳實施例之方塊圖與電路圖，由圖中可清楚看出，本發明一種發光二極體燈管2，該發光二極體燈管2係連接於一安定器1，該安定器1為一電感式安定器1或一電子式安定器1，該發光二極體燈管2至少包括：至少一發光二極體21、兩橋式整流器22以及兩燈絲模擬電路23。
該發光二極體21係可根據實際情況需要而進行串聯或並聯，以符合安定器1之最大輸出電流與最小輸出電壓需求。
該兩橋式整流器22其直流輸出端分別連接於該至少一發光二極體21之兩端，其將交流電整流為供該發光二極體21之直流電。
該兩燈絲模擬電路23其兩端分別連接於該橋式整流器22之兩交流輸入端與該安定器1，該燈絲模擬電路23設置於該發光二極體燈管2之兩端，即模擬了傳統螢光燈管兩端之燈絲，該每一燈絲模擬電路23至少包括：一開關元件231以及一電容232。
該開關元件231其具有一第一端2311、一第二端2312以及一第三端2313，該第一端2311與該第三端2313係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端。該開關元件231為一電晶體，於本實施例中，該開關元件231為一PNP電晶體，若為相同功能之電子元件應也為一可行的解決方案，例如：場效應電晶體，開關元件231之第一端即為射極，第二端為基極，而第三端為集極。
該電容232其具有一第一端2321以及一第二端2322，該第一端2321係連接於該開關元件231之第二端2312，該第二端2322係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一。
而為了使得發光二極體燈管2符合實際的使用情況，該燈絲模擬電路23更包括：一第一電阻233、一第二電阻234以及一二極體235。
該第一電阻233其具有一第一端2331以及一第二端2332，該第一端2331係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一，該第二端2332係連接於該開關元件231之第一端2311。其功能作為模擬傳統螢光燈管兩端之燈絲阻抗，可設定約為10~1k歐姆。
該第二電阻234其具有一第一端2341以及一第二端2342，該第一端2341係連接於該開關元件231之第二端2312以及該電容232之第一端2321，該第二端2342係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一。其功能作為當發光二極體燈管2取下而斷開與該安定器1的連接時，作為該電容232放電迴路使用。
該二極體235其具有一陽極端2351以及一陰極端2352，該陰極端2352係連接於該第一電阻233之第二端2332，該陽極端2351係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一。其功能作為確保交流電源之輸入方向，以保護該開關元件231避免損壞。
藉由前述之結構組成，茲說明本發明發光二極體燈管2之使用作動情形如下：
係由於電感式安定器1與電子式安定器1啟動時所偵測螢光燈管的方式不同，當電感式安定器1啟動時，輸出頻率為50~60Hz之低頻，需要搭配一啟動器才能使燈管兩端電壓昇高，藉以點亮燈管。然而，發光二極體燈管2並不需要兩端電壓昇高，因此，本發明利用了電感式安定器1輸出頻率為50~60Hz之低頻，使得該電容232之容抗變大，進一步使得該電晶體操作於截止區而無法導通。藉此，該啟動器即無法藉由該燈絲模擬電路23進行充電而致短路，進一步導致電感式安定器1產生高壓或令發光二極體燈管2閃爍，因此，可以正常的對該發光二極體21供電。
而當電子式安定器1啟動時，其會先偵測所接燈管之兩端阻抗，再經由電子式安定器1內部電子電路輸出頻率為30kHz~100kHz之高頻，之後經由限電流預熱燈管，約1~3秒點亮燈管。然而，若該電子式安定器1沒有偵測到所接燈管之兩端燈絲阻抗時，則會進入保護程序，因此，本發明利用電子式安定器1輸出頻率為30kHz~100kHz之高頻，使得該電容232之容抗變小，進一步使得該電晶體操作於飽和區而導通。藉此，電子式安定器1即可偵測到燈絲模擬電路23，可使得該電子式安定器1不致因偵測不到燈絲而進入保護程序，因此，可以正常的對該發光二極體21供電。
請參閱第三圖所示，係為本發明再一較佳實施例之電路圖，由圖中可清楚看出，本發明一種發光二極體燈管2，該發光二極體燈管2係連接於一安定器1，該安定器1為一電感式安定器1或一電子式安定器1，該發光二極體燈管2至少包括：至少一發光二極體21、兩橋式整流器22以及一燈絲模擬電路23。
該發光二極體21係可根據實際情況需要而進行串聯或並聯，以符合安定器1之最大輸出電流與最小輸出電壓需求。
該兩橋式整流器22其直流輸出端分別連接於該至少一發光二極體21之兩端，其將交流電整流為供該發光二極體21之直流電。
該燈絲模擬電路23其兩端分別連接於該橋式整流器22之兩交流輸入端與該安定器1，該燈絲模擬電路23設置於該發光二極體燈管2之兩端，即模擬了傳統螢光燈管兩端之燈絲，該燈絲模擬電路23至少包括：兩開關元件231以及一電容232。
該開關元件231其具有一第一端2311、一第二端2312以及一第三端2313，該第一端2311與該第三端2313係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端。該開關元件231為一電晶體，於本實施例中，該開關元件231為一PNP電晶體，若為相同功能之電子元件應也為一可行的解決方案，例如：場效應電晶體，開關元件231之第一端即為射極，第二端為基極，而第三端為集極。
該電容232其具有一第一端2321以及一第二端2322，該第一端2321係連接於該開關元件231之第二端2312，該第二端2322係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一。
而為了使得發光二極體燈管2符合實際的使用情況，該燈絲模擬電路23更包括：兩第一電阻233、一第二電阻234以及兩二極體235。
該第一電阻233其具有一第一端2331以及一第二端2332，該第一端2331係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一，該第二端2332係連接於該開關元件231之第一端2311。其功能作為模擬傳統螢光燈管兩端之燈絲阻抗，可設定約為10歐姆。
該第二電阻234其具有一第一端2341以及一第二端2342，該第一端2341係連接於該開關元件231之第二端2312以及該電容232之第一端2321，該第二端2342係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一。其功能作為當發光二極體燈管2取下而斷開與該安定器1的連接時，作為該電容232放電迴路使用。
該二極體235其具有一陽極端2351以及一陰極端2352，該陰極端2352係連接於該第一電阻233之第二端2332，該陽極端2351係連接於該安定器1與該橋式整流器22之兩交流輸入端的其中之一。其功能作為確保交流電源之輸入方向，以保護該開關元件231避免損壞。
需要特別說明的是，本實施例作動相同於前一實施例，不再贅述。於本實施例中，由於將兩燈絲模擬電路23結合為一燈絲模擬電路23，因此，前一實施例中燈絲模擬電路23之電容232以及第二電阻234即可以共用，利用本實施例，有效的節省了一電容232以及一第二電阻234，更可節省成本，所屬技術領域具有通常知識者應可輕易理解。
請參閱全部附圖所示，相較於習用技術，本發明具有以下優點：
一、本發明可適用於電感式安定器1與電子式安定器1，方便使用者安裝燈管，進一步達到節能與環保目的。
二、本發明僅利用開關元件231以及電容232即可達到功效，其結構簡單，成本低廉。
透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述著僅為本發明之較佳實施例而已，當不能用以限定本發明所實施之範圍。即凡依本發明專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．安定器

2．．．發光二極體燈管

21．．．發光二極體

22．．．橋式整流器

23．．．燈絲模擬電路

231．．．開關元件

2311．．．第一端

2312．．．第二端

2313．．．第三端

232．．．電容

2321．．．第一端

2322．．．第二端

233．．．第一電阻

2331．．．第一端

2332．．．第二端

234．．．第二電阻

2341．．．第一端

2342．．．第二端

235．．．二極體

2351．．．陽極端

2352．．．陰極端

第一圖　係為本發明較佳實施例之方塊圖，說明本發明發光二極體燈管之架構。
第二圖　係為本發明較佳實施例之電路圖，說明本發明發光二極體燈管之電路設計。
第三圖　係為本發明再一較佳實施例之電路圖，說明本發明發光二極體燈管之燈絲模擬電路。