TWI620464B - 用於線性螢光燈的發光二極體燈置換驅動器 - Google Patents

Abstract

提供一種電路，包括：配置成用於耦合至安定器的輸入埠、以及具有耦合至輸入埠的第一側之變壓器。驅動器電路也包含整流器，整流器具有耦合至變壓器的第二側之輸入部以及配置成用於耦合至光源的輸出部。變壓器配置成使安定器的輸出特徵匹配光源的輸入特徵。

Description

用於線性螢光燈的發光二極體燈置換驅動器

本發明大致上關於發光二極體燈的置換解決之道。更特別地，本發明關於用於線性螢光燈(LFL)中的電子安定器之發光二極體置換驅動器。

在電發光的領域中，在這些年來開發很多不同型式的光源。近來，開發螢光燈具以利用這些燈提供的更大電效率。

為了防止自我破壞，傳統的螢光燈必須使用安定器以調節流經燈的玻璃管之電流。但是，當安定器及其它組件損壞及要求更換時，以零件及勞力的觀點而言，螢光燈的修復是昂貴的。而且，由於螢光燈的廢棄會因它們的水銀內含物而產生環境議題。

為了克服與螢光燈相關連的問題，LED燈比螢光燈更廣泛地被接受作為更有效率及對環境友善的光源。LED燈允許電流在一方向上通過裝置並阻擋電流在反向上流動。 作為照明工具，LED燈的優點比螢光燈更多。使用LED燈的某些優點包含無水銀、極度冷條件中操作、較長壽命、及更佳的能量效率。

為了滿足所需的UL 1598C標準以及發揮螢光燈的優點，大部份的照明製造商製造修改的工具以將LED組件安裝在現在的燈具中。但是，很多這些工具要求修改現有的燈具，以及，某些仍然潛在地產生火災及電擊的風險。經常地，需要經過高度訓練的技術人員以執行這些修改。因此，將現有的螢光燈具修改及重配線是相當昂貴及危險的。某些製造商製造安全開關以防護電擊風險。

除了克服風險及電擊之外，照明製造商努力提供一般消費者足夠簡單地更換之LED燈。與更換螢光燈有關的另一問題是各種型式的螢光燈設計有不同的電子安定器以適當地啟動及操作燈。

舉例而言，很多現存的更換解決之道僅以開關啟動式磁性安定器來工作。但是，如下述將更詳細說明般，開關啟動式磁性安定器更換解決之道要求燈具修改。最不需要這些方式之很多地理領域不允許燈具修改。

以背景而言，包含市場上可取得之不同型式的安定器之數以佰計的不同型式的螢光燈要求安定器製造商提供廣大的安定器型式清單。最常見的電磁安定器是開關啟動(預熱)式、快速啟動式、程式啟動式、及立即啟動式。

開關啟動(預熱)式電磁安定器在燈的各端使用燈絲-陰極組合配合啟動器開關，啟動器開關開始時將燈絲與 安定器串聯，藉以在撞擊電弧管之前預熱燈絲。啟動器開關閉合，會允許加熱電流流經各電極。啟動器開關觸發供應電壓橫跨地施加於電弧管以啟始放電。在燈放電初始之後，電極加熱電力關閉。

快速啟動式電子安定器使用安定器內的燈繼電力繞組，以在燈點亮之前提供低電壓給燈。安定器施加電壓及同時加熱陰極。即使在燈啟動後，快速啟動式電子安定器仍然繼續加熱燈電極。

程式啟動式電子安定器包含電路以預熱燈絲而在燈點亮之前施加陰極熱，然後，一旦燈點亮時，將其移除。安定器首先將電力施加至燈絲，然後，在短暫延遲以允許陰極預熱之後，施加電壓至燈以撞擊電弧。

立即啟動式電子安定器真的使用燈絲以提供點燈。這些燈管的安定器未將電極預熱。相反地，它們使用高電壓以破壞氣體及水銀柱來初始放電電弧。以燈管各端部之單一梢或是並聯的燈夾具來分辨這些燈管。

上述電子安定器無一具有能夠設計線性螢光燈置換LED燈之堅固的、直接的解決之道。雖然存在有有限的解決之道，但是，這些解決之道均要求燈具某種程度的修改。在缺乏此解決之道時，線性螢光燈置換LED燈的市場將維持受限。

由於上述缺點，需要用於線性螢光燈LED置換燈置 換燈之通用的、低成本的解決之道。更特別地，需要無需為了電子安定器而顯著修改燈具之線性螢光燈LED置換燈驅動器之方法及系統。

本發明的實施例提供置換驅動電路。驅動器電路包含配置成用於耦合至電子安定器的輸入埠、以及具有耦合至輸入埠的第一側之變壓器。驅動器電路也包含整流器，整流器具有耦合至變壓器的第二側之輸入埠以及配置成用於耦合至光源的輸出埠。變壓器配置成使電子安定器的輸出特徵匹配光源的輸入特徵。

如上所述，顯示之本發明的實施例為了無需顯著修改燈的燈具之電子安定器而提供線性螢光燈LED置換燈之低成本的驅動器解決之道。實施例能夠設計線性螢光燈置換LED燈，特別是那些具有快速啟動式、及程式啟動式安定器之線性螢光燈置換LED燈，擴大線性螢光燈置換解決之道的市場利基。

所示的實施例之態樣也特別良好地適用於串聯的線性螢光燈燈管(例如，用於四個燈管的辦公室燈具之2呎線性螢光燈燈管)。串聯的燈具通常用於全世界的辦公室大樓。

於下參考附圖，詳述本發明另外的特點及優點、以及本發明各式各樣實施例的結構及操作。注意，本發明不限於此處所述的具體實施例。於此僅為了說明而呈現這些實施例。根據此處含有的教示，習於相關技藝者將清楚其它實施例。

300‧‧‧LED置換電路

302‧‧‧第一輸入端

303‧‧‧線性螢光燈管

304‧‧‧第二輸入端

305‧‧‧LED驅動器

400‧‧‧驅動器電路

402‧‧‧變壓器

403‧‧‧電子安定器

404‧‧‧LED陣列

406‧‧‧電阻器

407‧‧‧電感器

408‧‧‧整流器

410‧‧‧電容器

於此併入並形成說明書的一部份之附圖顯示本發明，又與說明一起用以解釋本發明的原理以及使習於此技藝者能夠製造及使用發明。本發明的實施例顯示於附圖中，在附圖中，類似的代號表示不同圖中對應的或類似的構件。

圖1是方塊圖，顯示習知的磁性安定器應用中LED置換解決之道。

圖2是方塊圖，顯示習知的磁性安定器應用中另一LED置換解決之道。

圖3是方塊圖，顯示根據本發明的實施例構成及配置之LED置換解決之道。

圖4顯示根據本發明的實施例構成及配置之圖3的電路中LED驅動器的安裝。

圖5是實施本發明的實施例之舉例說明的方法之流程圖。

圖式僅為了說明較佳實施例而非解釋為限定揭示。根據圖式的說明，習於此技藝者應該清楚本發明的新穎態樣。

下述詳細說明本質上僅為舉例說明且非要限定此處揭示的應用及使用。此外，無意受限於之前的先前技術一節或發明內容或下述詳細說明中呈現的任何理論。雖然此處 主要配合螢光照明燈具而說明本技術的實施例，但是，概念也可應用至其它型式的安裝照明燈具。

關於先前技術，圖1-2是習知的線性螢光燈LED置換電路的實施。舉例而言，圖1是用於習知的磁性安定器應用之線性螢光燈LED置換電路100的方塊圖。更特別地，電路100是例如T8燈管等線性螢光燈LED置換的實體解決之道。

在電路100中，在LED燈管104的一端之單端電源輸入102提供電力給電路100。燈管104的相反端105分流。也使用將電路100短路之分流的或假啟動器106。也包含相位移電容器108。LED驅動器110調節通至連接至LED驅動器110的LED(未顯示)之驅動電流。一般而言，例如LED驅動器110等LED驅動器具有與它們相關連的LED之所需的輸出性能參數相匹配的輸出特徵。

但是，電路100在其能被使用之前，要求使用者修改燈具。特別地是，啟動器(未顯示)必需被取代。電路100主要與磁性/開關式啟動安定器一起使用。此外，僅在習知的電磁開關啟動應用中使用電路100。在此有限能力下，電路100僅在少部份的線性螢光燈LED置換市場有用。

圖2是用於習知的磁性安定器應用之另一線性螢光燈LED置換電路200的方塊圖。置換電路200也包含在LED燈管204的一端處之單一的雙端電源輸入202。在LED置換電路200中，相對的一端206為開啟的。一LED驅動 器208執行功率調節及參數匹配。

但是，在使用之前，LED置換電路200要求顯著的重接線。此重接線無法由典型的使用者容易地及安全地執行，且通常要求有經驗的電工執行置換。此外，很多國家的電氣法規限制使用此型式的電路，因而限制其主要可應用的美國市場。

再參考圖1，線性螢光燈LED置換電路100及200一般都配置成與雙端電源一起使用。但是，使供電雙倍一般被視為不安全。此安全風險增加置換期間的電擊可能性。

圖3是根據本發明的實施例構成之LED置換電路300的方塊圖。電路300與電子安定器一起工作以及平衡現有安定器燈具的電流限定能力。此外，在使用之前，電路300未要求使用者、或其它人員修改燈具。此外，電路300是雙端電力輸入配置，包含用於串聯的燈管。此型式的燈具以例如2×2呎燈具以及各式各樣其它現有非架上燈具而廣泛用於辦公室中。

電路300包含第一輸入端302以從電源的輸出端(例如電子安定器輸出)接收電力來致動線性螢光燈燈管303。也包含配置成用於連接至另一電源的第二輸入端304。LED驅動器305執行安定器輸出與驅動例如LED等照明源所要求的輸入參數之間的參數匹配以及電力調節。

在舉例說明的電路300中，電力經由第一端302及第二端304而流至LED驅動器305。在實施例中，使用單一變壓器以調整供給LED的電力。

圖4是舉例說明的驅動器電路400的詳細圖示。驅動器電路400包含圖3的線性螢光燈燈管303中LED驅動器305的更詳細顯示。如同下述更詳細地說明般，驅動器電路400使用單一變壓器402以使電子安定器403的輸出特徵與操作LED陣列404所要求的參數相匹配。

舉例而言，驅動器電路400與例如通常用於四燈管辦公室燈具中的二呎線性螢光燈燈管等串聯的線性螢光燈燈管一起使用。電阻器406形成用於驅動器電路400的輸入埠以及接收電子安定器403輸出的交流電(AC)電壓。電感器407限制電流及提供傳遞至變壓器402之前AC電壓所需的其它調整。變壓器402降低從安定器403收到的AC電壓至最終適用於作為LED陣列404的電源之程度。

在舉例說明的驅動器電路400中，整流器408將來自安定器403的AC電壓轉換成輸入至LED陣列404之直流(DC)電壓。在驅動器電路400中，整流器408允許流經的電壓在延著通至LED的電路路徑的僅一方向上流動。整流器408實施成二極體橋接、或其它適當的組件。在舉例說明的驅動電路400中，電容器410藉由濾掉尖波及使驅動LED的DC電壓平滑化而強化LED陣列404的性能。

雖然舉例說明的驅動器電路400包含特定組件，但是，驅動器電路400僅為使例如安定器403等電子安定器的輸出特徵與操作例如LED陣列404等LED陣列所要求的參數相匹配之一方式。其它方式是於習於此技藝者容易清楚知道的且是在本發明的精神及範圍之內。

在顯示之圖4的實施例中，舉例說明的驅動器電路400用於使LED陣列404的輸入與安定器403的輸出相匹配及分開。在另一實施例中，單一轉換器將安定器與LED陣列之間的驅動器電路的二側(在LED輸入中的安定器輸出)分開及完全隔離。

在又另一實施例中，使用一變壓器以執行分開功能並使用例如脈衝碼調變(PCM)、脈衝寬度調變(PWM)、及頻率調變等調變技術而達成參數匹配。

圖5是實施本發明的實施例之舉例說明的方法500之流程圖。在步驟502中，在僅一變壓器的一側上接收安定器之輸出作為第一型電壓，變壓器配置成調整接收電壓的位準。在步驟504中，第一型電壓轉換成第二型電壓。在步驟506中，以回應LED陣列輸入特徵的任何方式，提供第二型電壓作為LED陣列的輸入。

習於此技藝者，特別是在考慮上述說明時，可以作出仍然由本揭示涵蓋的替代實施例、實例、及修改。此外，應瞭解，用以說明揭示之術語本質上是說明用語而非限定。

習於此技藝者也將瞭解，在不悖離揭示的範圍及精神之下，可以配置上述較佳及替代實施例的各種適應及修改。因此，須瞭解，在後附的申請專利範圍之範圍內，能以此處具體說明之外的方式實施本揭示。

Claims (5)

1. 一種發光二極體置換驅動器電路，包括：第一輸入埠，包含可操作地連接至安定器之第一輸出的第一電阻器；第二輸入埠，包含可操作地連接至該安定器之第二輸出的第二電阻器；單一變壓器，具有耦合至該第一輸入埠及耦合至該第二輸入埠的第一側；以及整流器，具有耦合至該變壓器的第二側之輸入部以及可操作地耦合至發光二極體光源的輸出部；其中，該變壓器使該安定器的輸出特徵匹配該發光二極體光源的輸入參數。
2. 如申請專利範圍第1項之電路，又包括電感器，其具有連接至該第二輸入埠的輸入和連接至該變壓器的輸出。
3. 如申請專利範圍第1項之電路，其中，該安定器是電子式。
4. 如申請專利範圍第1項之電路，又包括電容器，其跨接該整流器的該輸出和該發光二極體光源的輸入。
5. 如申請專利範圍第1項之電路，其中，該發光二極體光源是發光二極體陣列。