TWM451773U - Ｌｅｄ燈具 - Google Patents

Description

LED燈具

本創作係關於一種LED燈具，尤其是一種可偵測輸入電源之類型，適用於不同輸入電源之LED燈具。

照明燈具係日常生活中不可或缺的民生必需品，而習用之照明燈具，多以燈泡或燈管作為主要光源，常見家用照明燈具有白熾燈(傳統燈泡)、螢光燈(包含日光燈及省電燈泡)等。其中，白熾燈是利用電流通過鎢絲，將其加熱至白熾而發光，但是所消耗之能量中90%會轉化為無用的熱能，十分耗電，因此已逐漸於市場上銷聲匿跡；而螢光燈則是使電子撞擊燈管(燈泡)中之汞氣體，使汞氣體發出紫外光，再激發燈管內壁之螢光物質以產生可見光，然而燈管中的汞會容易對環境造成污染。由於白熾燈及螢光燈具有上述缺點，遂有業者開發出不需透過鎢絲及氣體放電之LED燈具，以期藉助其環保且省電的優勢，取代市售白熾燈及螢光燈。

LED燈具使用發光二極體(Light Emitting Diode，LED)作為主要光源，發光二極體係利用半導體材料中的電子電洞結合時釋放之能量發光，為一種節能、環保且使用壽命長之冷光源，因而使發光二極體逐漸被採用為照明燈具之光源。然而當市面上的LED燈具產品如雨後春筍般推陳出新時，由於缺乏對規格的統一規範，時常導致消費者對於燈具所適用的燈座無所適從，而將所購買的燈具 裝置於錯誤的燈座中，導致燈具壽命快速折損、耗電量遽增等狀況，失去LED燈具環保省電之立意，嚴重者甚至會造成燈具燒毀，為使用者帶來用電安全的隱憂。

前述情況主要起因於部分LED燈具設計直接接收市電作為輸入電源，這類LED燈具適用的燈座係電性連接家用插座，以提供該LED燈具市電電源；然而，也有部分LED燈具設計供螢光燈專用燈座使用，由於螢光燈需要電子安定器的輔助方能正常點燈發光，除了一體式省電燈泡已將安定器涵蓋於燈具內，其餘的螢光燈用燈座(例如T5規格之T-BAR輕鋼架日光燈座)皆設有電子安定器，該電子安定器接收市電，並切換為高頻交流電作為燈泡之輸入電源，此種LED燈具專門設計供汰換螢光燈的消費者選購，為其省去需要連同燈座一併淘汰的麻煩。據此，燈座中是否設有電子安定器的差異，造成燈座提供給燈具的輸入電源無論於電壓值或頻率高低皆有所不同，非常容易導致消費者混淆而買到不適用的商品，或是將LED燈具誤用於不適當的燈座中。其中，市電的頻率約在50Hz~60Hz之間，然而電子安定器的輸出電源頻率一般在30kHz~50kHz間，因此針對兩者所設計的LED燈具，分別具有不同的LED驅動電路，若使用者不慎誤用，導致LED燈具所接收的輸入電源頻率與其額定值不符，非常有可能造成該LED燈具直接燒毀。即便業者於包裝上明確標明適用燈座及額定輸入電源的範圍數值，仍可能因為一般民眾對照明燈具的原理及規格不了解而徒勞無功。

基於上述原因，使得LED燈具可能被應用於錯誤的燈座，導致壽命折損、耗電增加、無法發亮或過流燒毀等問題產生。因此，有必要提供進一步改良之LED燈具，使得該LED燈具同時適用於有電子安定器之燈座與無安定器之燈座。

本創作主要目的係提供一種LED燈具，該LED燈具可偵測輸入電源之類型，並據以切換不同驅動電路，使其適用於不同輸入電源，具有增加燈具使用壽命及增進用電安全性之功效。

根據本創作之LED燈具，係包含一頻率偵測器，包含一電源輸入端、一第一電源輸出端及一第二電源輸出端，該電源輸入端供接收一輸入電源，該頻率偵測器供偵測該輸入電源之頻率，以判斷該輸入電源為一低頻電源或一高頻電源，並據以分別將該輸入電源由該第一電源輸出端或該第二電源輸出端輸出；一第一驅動電路，具有兩端分別耦接該第一電源輸出端及一驅動端，當該輸入電源為該低頻電源時，供轉換該輸入電源為一輸出電源；一第二驅動電路，具有兩端分別耦接該第二電源輸出端及該驅動端，當該輸入電源為該高頻電源時，供轉換該輸入電源為另一輸出電源；及一發光模組，包含至少一發光二極體組，該發光二極體組由至少一發光二極體組成，且該發光二極體組具有一第一接點與一第二接點，分別耦接該驅動端及一接地端，以接收該二輸出電源之一。

本創作之之LED燈具，其中，該發光模組之至少一發光二極體組的數量為複數個。

本創作之之LED燈具，其中，該複數個發光二極體組間係呈串聯連接配置或並聯連接配置，且該複數個發光二極體組之串並聯配置係可變動。

本創作之之LED燈具，其中，該複數個發光二極體組包含一第一光二極體組及一第二發光二極體組，該第一發光二極體組與該驅動端間串聯連接一第一開關單元，該第二發光二極體組與該接地端間串聯連接一第二開關單元，且該第一發光二極體組之第一接點透過一第三開關單元耦接該第二發光二極體組之第二接點，供改變該複數個發光二極體組之串並聯配置。

本創作之之LED燈具，其中，該第一開關單元為一雙端開關，該第二開關單元與該第三開關單元由一三端雙向開關組成。

本創作之之LED燈具，其中，該頻率偵測器包含一頻率偵測電路與一切換電路，該頻率偵測電路耦接該電源輸入端，該切換電路分別耦接該頻率偵測電路、該第一電源輸出端及該第二電源輸出端。

為讓本創作之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本創作之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係繪示本創作較佳實施例之 LED燈具，其中該LED燈具包含一頻率偵測器1、一第一驅動電路2、一第二驅動電路3、一發光模組4、一第一開關組5及一第二開關組6。

該頻率偵測器1具有一電源輸入端11、一頻率偵測電路12、一切換電路13、一第一電源輸出端14與一第二電源輸出端15。該電源輸入端11供接收一輸入電源，該頻率偵測電路12耦接該電源輸入端11，其主要功能係偵測並分辨該輸入電源之頻率，以產生一頻率判定結果，因此該頻率偵測電路12為習知頻率偵測電路，可由離散元件構成之濾波電路組成，亦可利用積體電路晶片建構，例如盛群半導體公司所推出之HT46R47晶片即可作為此用途，本創作不以此為限。該切換電路13係分別耦接該頻率偵測電路12、該第一電源輸出端14及該第二電源輸出端15，以依據該頻率偵測電路12之頻率判定結果，選擇將該輸入電源由該第一電源輸出端14或該第二電源輸出端15輸出。在本實施例當中，當該輸入電源經判斷為一低頻電源時，選擇自該第一電源輸出端14輸出；當該輸入電源經判斷為一高頻電源時，選擇自該第二電源輸出端15輸出。該切換電路13同樣可由離散元件建構，或是與該頻率偵測電路整合12於同一積體電路晶片中，本創作不以此為限。

該第一驅動電路2係為一習知LED驅動電路，具有兩端分別耦接該第一電源輸出端14與一驅動端D，以自該第一電源輸出端14接收一輸入電源，並將該輸入電源轉換為一輸出電源，自該驅動端D輸出。在本實施例當 中，該第一驅動電路2輸入電源之額定值為220V/50Hz~60Hz之市電交流電壓，額定輸出電源之額定值為220V之直流定電壓，因此該第一驅動電路2可由AC/DC轉換器、橋式整流器等習知電路構成。此外，該第一驅動電路2另具有一控制端21，該第一驅動電路2輸出該輸出電源的同時，透過該控制端21送出一控制訊號。

該第二驅動電路3亦為一習知LED驅動電路，具有兩端分別耦接該第二電源輸出端15與該驅動端D，以自該第二電源輸出端15接收一輸入電源，並將該輸入電源轉換為一輸出電源，自該驅動端D輸出。在本實施例當中，該第二驅動電路3輸入電源之額定值為110V/30kHz~50kHz之高頻交流電壓，額定輸出電源之額定值為110V之直流定電壓，因此該第二驅動電路3同樣可由AC/DC轉換器、橋式整流器等習知電路構成。此外，該第二驅動電路3另具有一控制端31，該第二驅動電路3輸出該輸出電源的同時，透過該控制端31送出一控制訊號。

該發光模組4係包含至少一發光二極體組，該發光二極體組由至少一發光二極體組成，且當該發光二極體組之發光二極體數量超過一時，該發光二極體係相互串聯連接，使該發光二極體組具有一陽極接點與一陰極接點。在本實施例當中，該至少一發光二極體組的數量為六個，分別為第一發光二極體組41、第二發光二極體組42、第三發光二極體組43、第四發光二極體組44、第五發光二極 體組45與第六發光二極體組46，各該發光二極體組41、42、43、44、45、46之陽極接點分別耦接該驅動端G，陰極接點分別耦接一接地端N。此外，各該發光二極體組41、42、43、44、45、46均以35個發光二極體串聯連接組成，故該發光模組4共包含210個發光二極體，並選用順向導通壓降(Forward Voltage Drop,Vf)值介於3.1V~3.5V之發光二極體。

該第一開關組5包含三個三端雙向可控開關，分別為第一開關單元51、第三開關單元52與第五開關單元53。其中，該第一開關單元51具有一第一接腳511、一第二接腳512與一第三接腳513，該第一接腳511電性連接該第一發光二極體組41之陰極接點，該第二接腳512電性連接該接地端N，該第三接腳513電性連接該第二發光二極體組42之陽極接點，該第一開關單元51可受控而電性連接該第一接腳511與第二接腳512、電性連接該第一接腳511與第三接腳513或者維持該第一接腳511與該第二接腳512及第三接腳513之間皆呈斷開的狀態。

同理，該第三開關單元52具有一第一接腳521、一第二接腳522與一第三接腳523，該第一接腳521電性連接該第三發光二極體組43之陰極接點，該第二接腳522電性連接該接地端N，該第三接腳523電性連接該第四發光二極體組44之陽極接點，該第三開關單元52可受控而電性連接該第一接腳521與第二接腳522、電性連接該第一接腳521與第三接腳523或者維持該第一接腳521與該第二接腳522及第三接腳523之間皆呈斷開的狀態；該第 五開關單元53具有一第一接腳531、一第二接腳532與一第三接腳533，該第一接腳531電性連接該第五發光二極體組45之陰極接點，該第二接腳532電性連接該接地端N，該第三接腳533電性連接該該第六發光二極體組46之陽極接點，該第五開關單元53可受控而電性連接該第一接腳531與第二接腳532、電性連接該第一接腳531與第三接腳533或者維持該第一接腳531與該第二接腳532及第三接腳533之間皆呈斷開的狀態。

此外，該第一開關組5另包含一第一受控端54及一第二受控端55。該第一受控端54耦接於該第一驅動電路2之控制端21，供接收該第一驅動電路2之控制訊號，並據以改變該第一、第三及第五開關單元51、52、53之各接腳間的導通狀態；該第二受控端55耦接於該第二驅動電路3之控制端31，供接收該第二驅動電路3之控制訊號，並據以改變該第一、第三及第五開關單元51、52、53之各接腳間的導通狀態。

該第二開關組6包含三個雙端可控開關，分別為第二開關單元61、第四開關單元62與第六開關單元63。該第二開關單元61係串聯連接於該第二發光二極體組42之陽極接點與該驅動端D之間；該第四開關單元62係串聯連接於該第四發光二極體組44之陽極接點與該驅動端D之間；該第六開關單元63係串聯連接於該第六發光二極體組46之陽極接點與該驅動端D之間。該第二、第四與第六開關單元61、62、63可受控而改變該驅動端D與該第二、第四與第六發光二極體組42、44、46間的電性連 接狀態呈導通或斷開。

此外，該第二開關組6另包含一第一受控端64及一第二受控端65。該第一受控端64耦接於該第一驅動電路2之控制端21，供接收該第一驅動電路2之控制訊號，並據以控制各該第二、第四與第六開關單元61、62、63之兩端的電性連接狀態；該第二受控端65耦接於該第二驅動電路3之控制端31，供接收該第二驅動電路3之控制訊號，並據以控制各該第二、第四與第六開關單元61、62、63之兩端的電性連接狀態。

請參照第2圖所示，係為本創作較佳實施例之LED燈具直接接收市電運作之電路示意圖。在本實施例中，該LED燈具設計可供220V/50Hz~60Hz的市電電源S作為輸入電源，當該LED燈具安裝於一無安定器之燈座，且該燈座係電性連接一220V/50Hz~60Hz之市電電源S時，該燈座將輸出一220V/50Hz~60Hz之電源至該頻率偵測器1之電源輸入端11作為一輸入電源。該頻率偵測器1之頻率偵測電路12接收該輸入電源後，係判定該輸入電源為一低頻電源，並據以選擇該第一電源輸出端14輸出該輸入電源至該第一驅動電路2。該第一驅動電路2可將該輸入電源轉換為220V之直流電源並輸出至該驅動端D，此外，該第一驅動電路2透過其控制端21送出一控制訊號。該第一開關組5自其第一受控端54接收該控制訊號後，據以導通該第一開關單元51之第一接腳511與第三接腳513、該第三開關單元52之第一接腳521與第三接腳523以及該第五開關單元53之第一接腳531與第三接 腳533。該第二開關組65自其第一受控端64接收該控制訊號後，將斷開該第二開關單元61、第四開關單元62與第六開關單元63。

該第一開關組5與第二開關組6依據該第一驅動電路2之控制訊號，調整該第一至第六開關單元51、52、53、61、62、63後，該發光模組4形成如第3圖所示之等效電路。由於第一發光二極體組41與第二發光二極體組42間、第三發光二極體組43與第四發光二極體組44間以及第五發光二極體組45與第六發光二極體組46間皆為串聯連接，且各自具有兩端分別電性連接該驅動端D與該接地端N，遂相當於三組發光二極體組相互並聯，且各該發光二極體組均以70個發光二極體串聯連接組成。請再參照第2圖所示，該第一驅動電路2所輸出之220V直流電源，係跨接於該該驅動端D與該接地端N之間，可提供各該發光二極體220÷70≒3.14V的跨壓，如前所述該發光二極體之順向導通壓降值介於3.1V~3.5V之間，因此該發光模組4之210個發光二極體均可正常運作發光。

請參照第4圖所示，係為本創作較佳實施例之LED燈具串接安定器運作之系統架構圖。在本實施例當中，當該LED燈具安裝於一設有一電子安定器B之燈座，且該燈座係電性連接一220V/50Hz~60Hz之市電電源S時，該電子安定器B係接收該市電電源S作為其輸入，並輸出一110V/30kHz~50kHz之電源至該頻率偵測器1之電源輸入端11作為一輸入電源。該頻率偵測器1之頻率偵測電路12接收該輸入電源後，係判定該輸入電源為一高頻電 源，並據以選擇該第二電源輸出端15輸出該輸入電源至該第二驅動電路3。該第二驅動電路3可將該輸入電源轉換為110V之直流電源並輸出至該驅動端D，此外，該第二驅動電路3透過其控制端31送出一控制訊號。該第一開關組5自其第一受控端54接收該控制訊號後，據以導通該第一開關單元51之第一接腳511與第二接腳512、該第三開關單元52之第一接腳521與第二接腳522以及該第五開關單元53之第一接腳531與第二接腳532。該第二開關組65自其第一受控端64接收該控制訊號後，將導通該第二開關單元61、第四開關單元62與第六開關單元63。

該第一開關組5與第二開關組6依據該第二驅動電路3之控制訊號，調整該第一至第六開關單元51、52、53、61、62、63後，該發光模組4形成如第5圖所示之等效電路。由於該第一至第六發光二極體組41、42、43、44、45、46之陽極接點分別電性連接該驅動端G，陰極接點分別電性連接該性端N，遂相當於六組發光二極體組相互並聯，且各該發光二極體組均以35個發光二極體串聯連接組成。請再參照第4圖所示，該第三驅動電路3所輸出之110V直流電源，係跨接於該該驅動端D與該接地端N之間，可提供各該發光二極體110÷30≒3.14V的跨壓，如前所述該發光二極體之順向導通壓降值介於3.1V~3.5V之間，因此該發光模組4之210個發光二極體均可正常運作發光。

由於串並聯切換電路屬於習知電路設計技術，本實 施例僅供示範如何切換該發光模組4中的210個發光二極體之串並聯配置，使得該發光模組4分別運作於不同電壓值之電源下時，每顆發光二極體均能得到合理的跨壓，滿足其順向導通壓降需求，以驅動該210顆發光正常運作發光，本創作並不以此為限。

綜上所述，由於該市電電源S之頻率約為50Hz~60Hz，而該電子安定器B輸出之電源頻率約為30kHz~50kHz，兩者存在明顯差異。利用此特性，透過該頻率偵測器1分辨該LED燈具所接收之交流輸入電源屬於高頻電源或低頻電源，並根據判定結果選擇適當之驅動電路，將該交流輸入電源經由該驅動電路之轉換以驅動該發光模組4。然而，直接以市電作為輸入電源與經由電子安定器所輸出之輸入電源，經由不同的驅動電路所轉換出的電源之電壓值可能不同，據此，需因應不同的電壓值，參照所選用之發光二極體的順向導通壓降值，分別設計出適當的串並聯配置，並利用至少一開關模組切換該發光模組4中的發光二極體組之串並聯配置，使每一發光二極體皆能得到適當的跨壓以正常運作發光。

藉由上述電路結構，本創作之LED燈具可無論安裝於有電子安定器之燈座或無安定器之燈座中，皆能正常運作發光，且該LED燈具之每一發光二極體之跨壓皆符合其順向導通壓降規格，因此不會有燒毀或過壓過流的疑慮發生，係可適用於不同輸入電源，具有增加燈具使用壽命及增進用電安全性之功效。

雖然本創作已利用前述較佳實施例詳細揭示，然其 並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本創作〕

1‧‧‧頻率偵測器

11‧‧‧電源輸入端

12‧‧‧頻率偵測電路

13‧‧‧切換電路

14‧‧‧第一電源輸出端

15‧‧‧第二電源輸出端

2‧‧‧第一驅動電路

21‧‧‧控制端

3‧‧‧第二驅動電路

31‧‧‧控制端

4‧‧‧發光模組

41‧‧‧第一發光二極體組

42‧‧‧第二發光二極體組

43‧‧‧第三發光二極體組

44‧‧‧第四發光二極體組

45‧‧‧第五發光二極體組

46‧‧‧第六發光二極體組

5‧‧‧第一開關組

51‧‧‧第一開關單元

511‧‧‧第一接腳

512‧‧‧第二接腳

513‧‧‧第三階腳

52‧‧‧第三開關單元

521‧‧‧第一接腳

522‧‧‧第二接腳

523‧‧‧第三階腳

53‧‧‧第五開關單元

531‧‧‧第一接腳

532‧‧‧第二接腳

533‧‧‧第三階腳

54‧‧‧第一受控端

55‧‧‧第二受控端

6‧‧‧第二開關組

61‧‧‧第二開關單元

62‧‧‧第四開關單元

63‧‧‧第六開關單元

64‧‧‧第一受控端

65‧‧‧第二受控端

D‧‧‧驅動端

N‧‧‧接地端

S‧‧‧市電電源

B‧‧‧電子安定器

第1圖：本創作LED燈具之較佳實施例電路架構圖

第2圖：本創作之LED燈具較佳實施例安裝於無安定器燈座之電路示意圖

第3圖：本創作之LED燈具較佳實施例之發光模組安裝於無安定器燈座運作時之等效電路圖

第4圖：本創作之LED燈具較佳實施例安裝於有安定器燈座之電路示意圖

第5圖：本創作之LED燈具較佳實施例之發光模組安裝於有安定器燈座運作時之等效電路圖

1‧‧‧頻率偵測器

11‧‧‧電源輸入端

12‧‧‧頻率偵測電路

13‧‧‧切換電路

14‧‧‧第一電源輸出端

15‧‧‧第二電源輸出端

2‧‧‧第一驅動電路

21‧‧‧控制端

3‧‧‧第二驅動電路

31‧‧‧控制端

4‧‧‧發光模組

41‧‧‧第一發光二極體組

42‧‧‧第二發光二極體組

43‧‧‧第三發光二極體組

44‧‧‧第四發光二極體組

45‧‧‧第五發光二極體組

46‧‧‧第六發光二極體組

5‧‧‧第一開關組

51‧‧‧第一開關單元

511‧‧‧第一接腳

512‧‧‧第二接腳

513‧‧‧第三階腳

52‧‧‧第三開關單元

521‧‧‧第一接腳

522‧‧‧第二接腳

523‧‧‧第三階腳

53‧‧‧第五開關單元

531‧‧‧第一接腳

532‧‧‧第二接腳

533‧‧‧第三階腳

54‧‧‧第一受控端

55‧‧‧第二受控端

6‧‧‧第二開關組

61‧‧‧第二開關單元

62‧‧‧第四開關單元

63‧‧‧第六開關單元

64‧‧‧第一受控端

65‧‧‧第二受控端

D‧‧‧驅動端

N‧‧‧接地端

Claims (4)

1. 一種LED燈具，係包含：一頻率偵測器，包含一電源輸入端、一第一電源輸出端及一第二電源輸出端，該電源輸入端供接收一輸入電源，該頻率偵測器供偵測該輸入電源之頻率，以判斷該輸入電源為一低頻電源或一高頻電源，並據以分別將該輸入電源由該第一電源輸出端或該第二電源輸出端輸出；一第一驅動電路，具有兩端分別耦接該第一電源輸出端及一驅動端，當該輸入電源為該低頻電源時，供轉換該輸入電源為一輸出電源；一第二驅動電路，具有兩端分別耦接該第二電源輸出端及該驅動端，當該輸入電源為該高頻電源時，供轉換該輸入電源為另一輸出電源；及一發光模組，包含複數個發光二極體組，該發光二極體組由至少一發光二極體組成，且該發光二極體組具有一第一接點與一第二接點，分別耦接該驅動端及一接地端，以接收該二輸出電源之一，該複數個發光二極體組間係呈串聯連接配置或並聯連接配置，且該複數個發光二極體組之串並聯配置係可變動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈具，其中，該複數個發光二極體組包含一第一光二極體組及一第二發光二極體組，該第一發光二極體組與該驅動端間串聯連接一第一開關單元，該第二發光二極體組與該接地 端間串聯連接一第二開關單元，且該第一發光二極體組之第一接點透過一第三開關單元耦接該第二發光二極體組之第二接點，供改變該複數個發光二極體組之串並聯配置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之LED燈具，其中，該第一開關單元為一雙端開關，該第二開關單元與該第三開關單元由一三端雙向開關組成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈具，其中，該頻率偵測器包含一頻率偵測電路與一切換電路，該頻率偵測電路耦接該電源輸入端，該切換電路分別耦接該頻率偵測電路、該第一電源輸出端及該第二電源輸出端。