TWI577125B - 電源轉換裝置及使用該電源轉換裝置的照明裝置與燈管 - Google Patents

Description

電源轉換裝置及使用該電源轉換裝置的照明裝置與燈管

本發明是關於一種電源轉換裝置，且特別是關於一種介於直流發光元件與安定器之間的電源轉換裝置。

目前，以發光二極體(LED)作為取代現有螢光燈管也成為重要的趨勢。另外，用於市面上螢光燈具的安定器具有電感式與電子安定器兩種。電感式安定器一般是一個由漆包線和由矽鋼片組成的鐵芯繞制而成的電感，而電子安定器(Electrical ballast)是指採用電子技術驅動電光源，使之產生所需照明的電子設備。但安定器所提供的電源無法直接使用於直流發光體，例如，發光二極體。因此必需有一個電源轉換裝置，能將從安定器所提供之電源經過適當轉換，以提供如發光二極體等之直流發光源使用，例如台灣專利I401991所提供的電源轉換裝置。

然而，台灣專利I401991中的第一螢光燈模擬模組與第二螢光燈模擬模組具有低阻抗的特性(一般是1歐姆以下)。因此，當電源轉換裝置連接於某些類型的電子安定器時，卻容易發生故障。例如，當該電源轉換裝置連接於某些預熱啟動式(Pre-heated Start)電子安定器時，因阻抗過低而會有電子安定器燒毀的問題。而當該電源轉換裝置連接於瞬時啟動式(Instant Start)電子安定器時，由於瞬時啟動式電子安定器是利用高壓啟動燈管(啟動電壓約800至1,200V)，故導致第一螢光燈模擬模組與第二螢光燈模擬模組無法承受瞬間高壓而容易燒毀。另外，當電源轉換裝置連接於快速啟動式(Rapid start)電子安定器(特性為電極一直保持一低電壓)，因第一螢光燈模擬模組與第二螢光燈模擬模組的阻抗過低無法一直保持一低電壓故無法恆亮。

因此，本創作的創作人對上述的電源轉換裝置進行改良，使電源轉換裝置不管是連接於瞬時啟動式、快速啟動式、與預熱啟動式的電子安定器時，都能正常運作。

為了解決上述之問題，本發明其中一目的在於提供一種電源轉換裝置，此電源轉換裝置不管是連接於瞬時啟動式、快速啟動式、與預熱啟動式的電子安定器時，都能正常運作。

基於上述目的與其他目的，本發明提供一種電源轉換裝置，此電源轉換裝置設置於一直流發光元件與一安定器之間，該電源轉換裝置包括：一第一電感、一第二電感、與一整流模組。第一電感具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端與第二輸入端的至少其中之一是電性連接於安定器之一輸出端。第二電感具有一第三輸入端與一第四輸入端，該第三輸入端與第四輸入端的至少其中之一是電性連接於安定器之另一輸出端。整流模組具有兩輸入端，兩輸入端分別電性連接於第一電感與第二電感，並輸出一整流後之直流電流，以提供直流發光元件所需之電力。其中，當安定器為電子式安定器時，第一電感與第二電感的阻抗值是介於150歐姆與 800歐姆之間。

在上述之電源轉換裝置中，更包括一第一電容與一第二電容，其中第一電容是與第一電感相並聯，而第二電容是與第二電感相並聯。

在上述之電源轉換裝置中，更包括一限流器與一開關，該限流器是設置在第一電感與第二電感中之其中一輸出端及整流模組之輸入端間。開關是與限流器相並聯，且開關的阻抗值遠小於限流器。當安定器為電感式安定器時，該開關打開，當安定器為電子式安定器時，該開關關閉。

基於上述目的與其他目的，本發明還提供一種照明裝置，此照明裝置適於與一交流電源電性連接，此照明裝置包括：至少一直流發光元件、一安定器、及如一上述之電源轉換裝置。其中，電源轉換裝置是連接於直流發光元件與電子安定器之間，且直流發光元件例如為發光二極體。

基於上述目的與其他目的，本發明還提供一種燈管，此燈管包括：一燈殼、至少一直流發光元件、及如一上述之電源轉換裝置。電源轉換裝置是連接於直流發光元件與電子安定器之間，其中直流發光元件與電源轉換裝置是安裝在燈殼內。

10‧‧‧交流電源

100‧‧‧照明裝置

110‧‧‧發光模組

112‧‧‧直流發光元件

120‧‧‧電子式安定器

120’‧‧‧電感式安定器

130‧‧‧電源轉換裝置

132‧‧‧第一電感

132a‧‧‧第一輸入端

132b‧‧‧第二輸入端

134‧‧‧第二電感

134a‧‧‧第三輸入端

134b‧‧‧第四輸入端

136‧‧‧整流模組

140‧‧‧燈管

L1、L2‧‧‧輸出端

N1、N2‧‧‧輸出端

136a,136b‧‧‧輸入端

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

C3‧‧‧第三電容

C4‧‧‧第四電容

圖1所繪示為本發明之第一實施例之照明裝置的示意圖。

圖2所繪示為本發明之第一實施例之電源轉換裝置的電路圖。

圖3所繪示為本發明的第二實施例之電源轉換裝置的電路圖。

圖4A與圖4B所繪示本發明的第三實施例之電源轉換裝置的電路圖。

圖5所繪示為本發明之第三實施例之照明裝置的示意圖。

請參照圖1，圖1所繪示為本發明之第一實施例之照明裝置的示意圖。其中，該照明裝置100是與一交流電源10電性連接。照明裝置100包括一發光模組110(如圖2所示，圖2顯示為多個)、一電子式安定器120、與一電源轉換裝置130(如圖2所示)。其中，直流發光元件110與電源轉換裝置130是裝設在一燈管140的燈殼內，此燈管140的外型是與一般的螢光燈管相同。

請同時參照圖1與圖2，圖2所繪示為電源轉換裝置130的電路圖。由圖2可知，電源轉換裝置130包括一第一電感132、一第二電感134、與一整流模組136。其中，第一電感132具有一第一輸入端132a與一第二輸入端132b，此第一輸入端132a與第二輸入端132b是分別電性連接到電子式安定器120的輸出端L1與輸出端L2。另外，第二電感134具有一第三輸入端134a與一第四輸入端134b，此第三輸入端134a與第四輸入端134b是分別電性連接到電子式安定器120的輸出端N1與輸出端N2。另外，整流模組136具有兩輸入端136a,136b，兩輸入端136a,136b分別電性連接於第一電感132與第二電感134，而整流模組136的輸出端則連接到發光模組110，此發光模組110包括至少一直流發光元件112(圖2顯示為多個)，這些直流發光元件112例如為發光二極體(Light-Emitting Diode)。整流模組136適於輸出一整流後之直流電流，以提供這些直流發光元件112所需之電力。在本實施例中，整流模組136可藉由一全波橋式整流電路來實現，該全波橋式整流電路是由四個整流二極體橋接而成。

值得注意的是，在本實施例中，由於電子式安定器120是針對習知的氣體放電型電光源(例如，螢光燈)的負阻特性而設計，其輸出端L1,L2與輸出 端N1,N2所輸出的交流電並非直流發光元件112所需之電源。因此，第一電感132與第二電感134是針對氣體放電型電光源(例如，螢光燈)的負阻特性，以一等效電路之方式模擬該氣體放電型電光源的電氣特性，也就是說第一電感132與第二電感134是用於模擬螢光燈的燈絲。另外，整流模組136將輸出端L1,L2與輸出端N1,N2所輸出的交流電源，轉換成整流後之直流電源，以輸出提供直流發光元件103所需之電力。換言之，從電子安定器120方面來看，電源轉換裝置130與發光模組110所構成的負載具有習知的氣體放電型電光源相同的電氣特性，因此可以直接取代習知的氣體放電型電光源，用於現有使用電子安定器之照明裝置，以順利地與市場上現有各種品牌型式的安定器正常搭配使用。

在本實施例中，交流電源10例如為市電，其輸出頻率為60Hz，而電子式安定器120的輸出頻率則介於20kHz~60kHz。在此情況下，第一電感132與第二電感134的阻抗值較佳是介於150歐姆與800歐姆之間。因此，根據阻抗=2πfL(f為頻率，L為電感值)的公式，第一電感132與第二電感134的阻抗值較佳是介於0.4mH與6.4mH之間。

根據本案之創作人多次的實驗，當第一電感132與第二電感134的阻抗介於150歐姆與800歐姆之間時，電源轉換裝置130不管是連接於預熱啟動式、瞬時啟動式、或快速啟動式電子安定器時，其皆能順利運作，而不易被燒毀。在其中一實驗中，本案之創作人使用東亞照明所生產的電子安定器(型號：FX-14AEF-BS)進行試驗，此電子安定器為預熱啟動式電子安定器，若第一電感132與第二電感134的阻抗是小於100歐姆，則幾乎每次試驗都會發生電感(或電阻)燒毀，甚至於電子安定器燒毀的問題。反之，若第 一電感132與第二電感134的阻抗是大於800歐姆時，則會有電子安定器不易啟動的問題。此外，當第一電感132與第二電感134的阻抗是大於800歐姆時，即使電子安定器能夠啟動，也會有消耗功率過大的問題。

請參照圖3，圖3所繪示為電源轉換裝置的第二實施例。在第二實施例中，電源轉換裝置230更包括一第一電容C1與一第二電容C2，其中第一電容C1是與第一電感132相並聯，而第二電容C2是與第二電感134相並聯。在本實施例中，第一電容C1與第二電容C2具有吸收高壓突波的功能。

請參照圖4A，圖4A所繪示為電源轉換裝置的第三實施例。在第三實施例中，電源轉換裝置330更包括一限流器338與一開關339。此限流器338是設置在第二電感134之輸出端與整流模組136的輸入端間，而開關339是與限流器338相並聯，且開關339的阻抗值是遠小於限流器338。當電源轉換裝置330是與電子式安定器120相連接時(如圖1所示)，開關339是呈現關閉的狀態，故電流基本上不會流經限流器338。然而，若電源轉換裝置330是與電感式安定器120’相連接(如圖5所示)或直接與交流電源10相連接時，開關339會呈現打開的狀態(如圖4B所示)，此時電流會流經限流器338。之所以要如此設計的原因在於，當電源轉換裝置330是與電感式安定器120’相連接或直接與交流電源10相連接時，電源轉換裝置330所接收之交流電的頻率為60Hz，此時第一電感132與第二電感134的阻抗值會變得極小，因此需要限流器338來吸收壓降，以避免對電源轉換裝置130與發光模組110中的元件產生損壞。

此外，請繼續參照圖4A，限流器338還可並聯有一第三電容C3，此第三電容C3具有吸收高壓突波的功能，可防止限流器338受到損壞。另外，電源 轉換裝置130更包括一第四電容C4，此第四電容C4與發光模組110相並聯，其主要是做為濾波電容之用。另外，限流器338也可設置在第一電感132之輸出端與整流模組136的輸入端間。

本創作以實施例說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

110‧‧‧發光模組

130‧‧‧電源轉換裝置

132‧‧‧第一電感

132a‧‧‧第一輸入端

132b‧‧‧第二輸入端

134‧‧‧第二電感

134a‧‧‧第三輸入端

134b‧‧‧第四輸入端

136‧‧‧整流模組

L1、L2‧‧‧輸出端

N1、N2‧‧‧輸出端

136a,136b‧‧‧輸入端

Claims (8)

1. 一種電源轉換裝置，設置於一直流發光元件與一安定器之間，該電源轉換裝置包括：一第一電感，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端與該第二輸入端的至少其中之一是電性連接於該安定器之一輸出端；一第二電感，具有一第三輸入端與一第四輸入端，該第三輸入端與該第四輸入端的至少其中之一是電性連接於該安定器之另一輸出端；一整流模組，具有兩輸入端，兩輸入端分別電性連接於該第一電感與該第二電感，並輸出一整流後之直流電流，以提供該直流發光元件所需之電力；一限流器，設置在該第一電感與該第二電感中之其中一輸出端及該整流模組之輸入端間；以及一開關，是與該限流器相並聯，且該開關的阻抗值遠小於該限流器；當該安定器為電感式安定器時，該開關打開，當該安定器為電子式安定器時，該開關關閉；其中，當該安定器為電子式安定器時，該第一電感與該第二電感的阻抗值是介於150歐姆與800歐姆之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該第一電感與該第二電感的電感值是介於0.4mH與6.4mH之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置，更包括一第一電容與一第二電容，其中該第一電容是與該第一電感相並聯，而該第二電容是與該第二電感相並聯。
4. 一種照明裝置，適於與一交流電源電性連接，該照明裝置包括：至少一直流發光元件；一安定器，其輸入端與該交流電源電性連接；及如申請專利範圍第1~3項任一項所述之一電源轉換裝置，該電源轉換裝置連接於該直流發光元件與該電子安定器之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之照明裝置，其中該直流發光元件為發光二極體。
6. 如申請專利範圍第4項所述之照明裝置，更包括一燈管，其中該直流發光元件與該電源轉換裝置是安裝在該燈管內。
7. 一種燈管，包括：一燈殼；至少一直流發光元件；及如申請專利範圍第1~3項任一項所述之一電源轉換裝置，該電源轉換裝置連接於該直流發光元件與該電子安定器之間；其中，該直流發光元件與該電源轉換裝置是安裝在該燈殼內。
8. 如申請專利範圍第7項所述之燈管，其中該直流發光元件為發光二極體。