Led熒光燈的制作方法

專利名稱：Led熒光燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極管(LED)熒光燈，更特別地，涉及適于替換典型熒光燈而與熒光燈鎮流器一起使用的LED熒光燈。

背景技術：
由于先前被用作低功率指示燈的發光二極管(LED)的光學效率的改善，LED的應用范圍已逐漸加寬。不同于其它光源，LED不包含汞且因此而被視為環境友好光源。因此，LED最近已作為用于移動終端、液晶顯示(LCD)TV、或汽車的下一代光源而引起人們的注意。因此，已在過去的幾百年中被用作主要光源的白熾燈或熒光燈正在迅速地被LED取代。
LED燈可以直接替換諸如E26底座燈的白熾燈。然而，為了用LED燈替換現有熒光燈，必須改變燈固定裝置或另外安裝專用于LED燈的電源。因此，LED熒光燈尚未得到廣泛普及。


發明內容
本發明提供一種適于替換典型熒光燈在現有熒光燈固定裝置中使用而不需要專用于LED熒光燈的額外的熒光燈鎮流器或修改固定裝置的內部布線的的發光二極管(LED)熒光燈。
根據本發明的另一方面，提供了一種LED熒光燈，包括LED陣列，其包括串聯地連接的多個LED；第一至第四連接銷；第一電容器，其具有連接到所述第一連接銷的第一末端以及連接到所述LED陣列的第一末端的第二末端；第二電容器，其具有連接到所述第二連接銷的第一末端以及連接到所述LED陣列的第二末端的第二末端；以及一個或多個二極管，其連接在所述第一和第二連接銷之間并且在所述LED陣列中產生單向電流路徑。
根據本發明的另一方面，提供了一種LED熒光燈，包括LED陣列，其包括串聯地連接的多個LED；第一至第四連接銷；第一至第四電容器，分別連接到所述第一至第四連接銷；第一二極管，其具有連接到所述LED陣列的第一末端的陰極；第二二極管，其具有連接到所述LED陣列的第二末端的陽極；第三二極管，其具有連接到所述第一電容器的第二末端的陽極和連接到所述第一二極管的陽極的陰極；第四二極管，其具有連接到所述第二二極管的陰極的陽極和連接到所述第二電容器的第二末端的陰極；第五二極管，其具有連接到所述第三電容器的第二末端的陽極和連接到所述第一二極管的陽極的陰極；第六二極管，其具有連接到所述第二二極管的陰極的陽極和連接到所述第四電容器的第二末端的陰極，第七二極管，其具有連接到所述LED陣列的第二末端的陽極和連接到所述第一電容器的第二末端的陰極；以及第八二極管，其具有連接到所述第二電容器的第二末端的陽極和連接到所述LED陣列的第一末端的陰極。



通過參照附圖來詳細描述本發明的優選實施例，本發明的以上及其它特征和優點將變得更加顯而易見，在所述附圖中 圖1示出根據本發明的第一示例性實施例的發光二極管(LED)熒光燈的電路圖； 圖2示出圖1所示的LED陣列的電路圖； 圖3示出根據本發明的第二示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖4示出根據本發明的第三示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖5示出根據本發明的第四示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖6示出根據本發明的第五示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖7示出根據本發明的第六示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖8示出根據本發明的第七示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖9示出根據本發明的第八示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖10示出根據本發明的第九示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖11示出根據本發明的第十示例性實施例的LED熒光燈的電路圖； 圖12示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈的半橋型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖13示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖14示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖15示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈的瞬時啟動型電子熒光燈的電路圖； 圖16示出應用本發明的第九示例性實施例的LED熒光燈的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖17示出應用本發明的第十示例性實施例的LED熒光燈的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖18示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖19示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖20示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖21示出應用第十示例性實施例的LED熒光燈的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖； 圖22示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈的基于啟輝器燈的電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖23示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈的基于啟輝器燈的電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖24示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈的基于啟輝器燈的電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖25示出應用第十示例性實施例的LED熒光燈的基于啟輝器燈的電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖26示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈的快速啟動型電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖27示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈的快速啟動型電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖28示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈的快速啟動型電感熒光燈鎮流器的電路圖； 圖29示出應用第九示例性實施例的LED熒光燈的鐵芯快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖；以及 圖30示出應用第十示例性實施例的LED熒光燈的鐵芯快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖。

具體實施例方式 下面將參照示出本發明的示例性實施例的附圖來詳細描述本發明。
電子熒光燈鎮流器的基本電路通常可以分類為半橋型、瞬時啟動型和程序啟動型。且傳統的基于鐵芯的電感鎮流器可以分類為啟輝器型和快速啟動型。根據本發明的示例性實施例的LED熒光燈可應用于幾乎所有類型的熒光燈鎮流器。下面將詳細描述根據本發明的示例性實施例的LED熒光燈的結構和應用根據本發明的示例性實施例的LED熒光燈的各種熒光燈鎮流器的操作。
圖1示出根據本發明的第一示例性實施例的LED熒光燈110的電路圖。參照圖1，LED熒光燈110可以包括LED陣列10、多個電容器C11至C14、以及多個外部連接銷，即第一111至第四114。LED熒光燈110可以只使用第一至第四連接銷111至114中的兩個。LED熒光燈110可以包括相互并聯地連接的兩個或更多LED陣列10。LED熒光燈110的結構可直接應用于根據本發明的其它示例性實施例的LED熒光燈。
LED陣列10可以包括串聯地連接的多個LED(未示出)、陽極端子10a和陰極端子10b。電容器C11可以連接在陽極端子10a與第一連接銷111之間，且電容器C12可以連接在陰極端子10b與第二連接銷112之間。電容器C13可以連接在陽極端子10a與第三連接銷113之間，且電容器C14可以連接在陰極端子10b與第四連接銷114之間。
電容器C11至C14可以經由第一至第四連接銷111至114而連接到半橋型電子鎮流器電路并可以因此而控制由鎮流器的內部電感器和電容器組成的串聯諧振電路的操作頻率。由于鎮流器的操作頻率的變化，可以控制鎮流器內部的電感器的阻抗，結果，還可以控制LED熒光燈110的電流量。因此，LED熒光燈110的基本結構可以應用于幾乎所有類型的熒光燈鎮流器。
圖2示出圖1中所示的LED陣列10的電路圖。參照圖2(a)，LED陣列10可以包括串聯地連接的多個LED D1至Dn。
為了保護LED D1至Dn，如圖2(b)中所示，LED陣列10還可以包括在與LED D1至Dn成一行的方向相反的方向上分別并聯連接到LED D1至Dn的多個齊納二極管Z1至Zn。參照圖2(b)，如果在10a處施加的電壓相對于10b為正，則電流可以流過LED D1至Dn。另一方面，在輸入AC電壓的負時段期間，電流可以流過齊納二極管Z1至Zn。電流流過齊納二極管Z1至Zn會變為無效損耗。因此，為了防止反向電流流過齊納二極管Z1至Zn并為了因此而提高效率，可對第一示例性實施例進行各種修改，下面將對此進行詳細描述。
圖3示出根據本發明的第二示例性實施例的LED熒光燈120的電路圖。第二示例性實施例與第一示例性實施例相同，不同之處在于LED熒光燈120包括串聯地連接到LED陣列12的任一末端的兩個二極管D21和D22。LED熒光燈120可以只包括二極管D21與D22之一。二極管D21和D22可以允許電流只沿著前向方向在LED陣列12中流動。因此，即使LED陣列12包括并聯地連接到LED的多個齊納二極管(未示出)，也能夠防止由于在輸入AC電壓的負時段期間流過齊納二極管的電流引起的功率損耗。
圖4示出根據本發明的第三示例性實施例的LED熒光燈130的電路圖。參照圖4，LED熒光燈130可以包括LED陣列13、第一至第四連接銷131至134、分別連接到第一至第四連接銷131至134的多個電容器C31至C34、以及分別并聯地連接到電容器C31至C34的多個二極管D33至D36。如果如圖12中所示，串聯諧振型電子鎮流器的輸出端子被連接到連接銷對(131和133)以及(132和134)且電子鎮流器內的串聯諧振保持電容器被連接在第一與第二連接銷131和132之間或第三與第四連接銷133和134之間，則可以由二極管D33至D36根據電子鎮流器所提供的輸入電壓的極性來控制LED陣列13中的電流的流動。例如，如果在連接銷134被設置為基準點且串聯諧振保持電容器被連接在第一與第二連接銷131和132之間時向第三連接銷133施加正電壓，則電容器C33會變得被二極管D35短路，二極管D33和D34會變為開路，且電容器C34會變得被二極管D36短路。在這種情況下，電子鎮流器的初始諧振電容可以等于串聯的電容器C31、串聯諧振保持電容器C1和電容器C32的總電容，且鎮流器的諧振頻率會由于諧振電容的變化而改變。另外，如果向第三連接銷133施加負電壓，則電容器C32會變得被二極管D34短路，且電容器C31會變得被二極管D33短路。在這種情況下，電子鎮流器的總電容可以等于串聯的電容器C34、串聯諧振保持電容器C1和電容器C33的總電容。
圖5示出根據本發明的第四示例性實施例的LED熒光燈140的電路圖。第四示例性實施例與第三示例性實施例相同，不同之處在于LED熒光燈140還包括多個二極管D47至D50。因此，LED熒光燈能夠穩定地操作而保持對稱操作特性，而不管由熒光燈鎮流器向其施加的電壓的相位中的變化。
圖6示出根據本發明的第五示例性實施例的LED熒光燈150的電路圖。參照圖6，LED熒光燈150可以包括LED陣列15、第一至第四連接銷151至154、分別連接到第一至第四連接銷151至154的多個電容器C51至C54、分別并聯地連接到電容器C51至C54的多個二極管D53、以及分別并聯地連接到電容器C51至C54的多個電阻器R51至R54，其用于施加用于鎮流器的初始觸發操作的電流。
圖7示出根據本發明第六示例性實施例的LED熒光燈160的電路圖。參照圖7，LED熒光燈160可以包括LED陣列16、第一至第四連接銷161至164、分別連接到第一至第四連接銷161至164的多個電容器C61至C64、以及分別串聯地連接到電容器C61至C64的多個二極管D63至D66。二極管D63至D66和多個二極管D67至D70可以允許LED熒光燈160穩定地操作而保持對稱操作的特性，不管由熒光燈鎮流器施加的AC電壓的相位如何。
圖8示出根據本發明的第七示例性實施例的LED熒光燈170的電路圖。
參照圖8，二極管D73的陽極可被連接到第一連接銷171，且二極管D73的陰極可被連接到二極管D71的陽極。二極管D74的陽極可被連接到第二連接銷172，且二極管D74的陰極可被連接到二極管D72的陰極。二極管D75的陽極可被連接到第三連接銷173，且二極管D75的陰極可被連接到二極管D71的陽極。二極管D76的陽極可被連接到第四連接銷174，且二極管D76的陰極可被連接到二極管D72的陰極。二極管D77的陽極可被公共連接到二極管D72的陰極及電容器C72和C74的第二末端，且二極管D77的陰極可被連接到LED陣列17的陽極端子17a。二極管D78的陽極可被連接到LED陣列17的陰極端子17b，且二極管D78的陰極可被公共連接到二極管D71的陽極及電容器C71和C73的第二末端。
二極管D77和D78可以允許LED熒光燈170穩定地操作而保持對稱操作的特性，不管由熒光燈鎮流器施加于第一至第四連接銷171至174的電壓的相位中的變化。
圖9示出根據本發明的第八示例性實施例的LED熒光燈180的電路圖。第八示例性實施例與第七示例性實施例相同，不同之處在于分別并聯地連接到多個電容器C81至C84的二極管D83至D86的相反方向。
圖10示出根據本發明的第九示例性實施例的LED熒光燈190的電路圖。參照圖10，LED熒光燈190可以包括第一至第四連接銷191至194、分別連接到第一至第四連接銷191至194的多個電容器C91至C94、以及分別串聯地連接到電容器C91至C94的多個二極管D93至D96。LED熒光燈190還可以包括二極管D97和二極管D98，二極管D97具有連接到LED陣列19的第二末端的陽極和連接到二極管D93的陽極的陰極，且二極管D98具有連接到二極管D94的陰極的陽極和連接到LED陣列19的第一末端的陰極。
二極管D93至D98可以允許LED熒光燈190在各種類型的熒光燈鎮流器中操作，不管AC電壓的相位如何。
圖11示出根據本發明的第十示例性實施例的LED熒光燈200的電路圖。LED熒光燈200幾乎與圖10中所示的LED熒光燈190相同，不同之處在于還包括二極管D109和D110。更具體地，參照圖11，二極管D109的陽極可被連接到二極管D106的陰極，且二極管D109的陰極可被連接到LED陣列20的第一末端。二極管D110的陽極可被連接到LED陣列20的第二末端，且二極管D110的陰極可被連接到二極管D105的陽極。二極管D109和D110可以允許LED熒光燈200響應于由外部電壓源向其施加的電壓而對稱地操作。
第一至第十示例性實施例的LED熒光燈110至200的基本結構可以被應用于幾乎大多數類型的熒光燈鎮流器。下面將詳細描述各種類型的熒光燈鎮流器的操作，采用第四、第六、第七、第九和第十示例性實施例的LED熒光燈140、160、170、190和200作為示例。
圖12示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈140的半橋型熒光燈鎮流器的電路圖。
在半橋型電子熒光燈鎮流器中，可以將包括電感器和電容器的串聯諧振電路連接到由半導體切換裝置組成的半橋型逆變器的切換輸出節點。半橋型電子鎮流器可以使用施加于諧振電容器的任一末端的串聯諧振電壓來最初激發熒光燈。一旦熒光燈被放電，則將由串聯諧振電路的電感器的阻抗來控制在熒光燈中流動的主電流。參照圖12，串聯諧振電路的諧振頻率與切換裝置Q61和Q62的操作頻率可通過電流互感器To而相互同步。可由等式(1)來定義功率消耗Ps 其中，Vs表示直流(DC)輸入電壓，且Is表示施加于逆變器的平均電流。
負載電流可以與平均電流Is相同。因此，如果C0＞＞C1，C0＞＞C41～C44，且如果我們讓LED燈(140)與鎮流器內的電容器C1的總電容為Ca，則可以使用等式(2)至(4)來定義平均電流Is 和 其中，f表示切換裝置Q61和Q62的操作頻率，且Ro表示LED熒光燈140在諧振頻率下操作時LED熒光燈140的內部電阻。
可以由等式(5)來定義逆變器的操作頻率 因此，可以使用等式(2)和(5)來計算平均電流Is，如等式(6)所表示的 其中，Z表示阻抗。可以由等式(7)來定義阻抗Z 如果C0＞＞C1，則可以由總電容Ca來確定操作頻率f。因此，一旦LED熒光燈140被連接到半橋型電子鎮流器，則半橋型逆變器可以如下地操作。參照圖12，在初始諧振階段，如果切換裝置Q61被接通并因此向節點A施加電壓Vs，則諧振電流可以流動，相繼通過Lo、D45、C41、C1、C42、D46、以及2Co。另一方面，如果切換裝置Q62被接通，則節點A處的電壓可以變為接地電壓，并且諧振電流可以沿著與所述諧振電流的路徑相反的路徑流動2Co、C44、D44、C1、D43、C43和Lo。
為了保證LED熒光燈140的一般使用，LED熒光燈140的基本結構必須對稱。因此，LED熒光燈140的第一至第四連接銷141至144不能具有任何極性。因此，在串聯諧振條件下，如果C41＝C42＝C43＝C44＝C2，則可以由等式(8)來定義總電容Ca 因此，如果C2＜＜C1，則

且阻抗Z會增大。因此，在LED熒光燈140中流動的電流會減小，因此，能夠適當地控制在LED熒光燈140中流動的電流。因此，能夠將LED熒光燈140安裝在半橋型電子熒光燈鎮流器中而無需對熒光燈固定裝置重新布線。
圖13是應用第四示例性實施例的LED熒光燈140的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖13，由于包括變壓器T1和T2及電容器C的電路的自振蕩操作，所以切換裝置Q71和Q72可以能夠繼續切換操作。變壓器T2可以通過初級線圈T2-1而連接在切換節點A與節點B之間。瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器可以使用被感生到變壓器T2的次級線圈T2-2的高電壓來最初使熒光燈放電。一旦熒光燈被放電，則瞬時啟動型電子鎮流器可以通過使用串聯地連接到燈負載的電容器C1來控制穩定電流。
下面將更詳細地描述與LED熒光燈140一起操作的瞬時啟動型電子鎮流器的操作。變壓器T2可以以自振蕩頻率諧振，并可以因此而將高AC電壓感生到次級線圈T2-2。如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C1、二極管D43、二極管D4 1、LED陣列14、二極管D42、二極管D44和節點D。另一方面，如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、二極管D48、二極管D41、LED陣列1 4、二極管D42、二極管D47、電容器C1和節點C。或者，取決于LED的總數，電流可以流動，相繼通過節點D、電容器C42、二極管D47、電容器C1、節點C或節點D、二極管D48、電容器C41、電容器C1、以及節點C。
因此，可以由瞬時啟動型鎮流器的電容器C1的阻抗值，即1/jωC1以及LED陣列14的串聯LED的總數來控制在LED陣列14中流動的主電流。
圖14示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈160的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖14，當瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器被連接到LED熒光燈160的第一和第二連接銷161和162時，變壓器T2可以以自振蕩頻率諧振，并可以因此而將高AC電壓感生到次級線圈T2-2。如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C1、電容器C61、二極管D63、二極管D6 1、LED陣列1 6、二極管D62、二極管D64、電容器C62和節點D，同時相位被電容器C1 0 1至C1 04的電容移位π/2。
另一方面，如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、電容器C62、二極管D68、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D67、電容器C61、電容器C1和節點C，同時相位被電容器C101至C104的電容移位π/2。
因此，可以由串聯電容器C1、C61和C62的總復合阻抗來控制在LED陣列16中流動的主電流。因此，可以通過改變LED熒光燈160中的電容器C61和C62的電容來控制在LED陣列負載中流動的電流。
如果我們讓C61＝C62＝C2，則可以由等式(9)來定義復合阻抗Z 可以提供LED熒光燈160的第三和第四連接銷163和164以便使LED熒光燈160不具有任何極性而對稱地操作。瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器在鎮流器被連接到第三和第四連接銷163和164時的操作可以與鎮流器被連接到第一和第二連接銷161和162時的操作基本相同。
圖15示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈170的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖15，切換裝置Q71和Q72通過由變壓器T1、T2和電容器C組成的電路的自振蕩操作來繼續切換操作。變壓器T2的初級線圈T2-1被連接在切換點A與串聯電容器Co的中心點之間且可以在次級線圈T2-2處感生高AC電壓。如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C1、二極管D73、二極管D71、LED陣列17、二極管D72、電容器C72和節點D。另一方面，如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、二極管D74、二極管D77、LED陣列17、二極管D78、電容器C71、電容器C1和節點C。
應用圖9中所示的LED熒光燈180的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的操作幾乎與圖15中所示的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的操作相同。更具體地，在具有LED熒光燈180的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器中，如果向LED熒光燈180的第一連接銷181施加正電壓并向LED熒光燈的第二連接銷182施加負電壓，即，如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為正，則電流流動，相繼通過節點C、電容器C1、電容器C81、二極管D81、LED陣列18、二極管D82、二極管D84和節點D。另一方面，如果向第一連接銷181施加負電壓并向第二連接銷182施加正電壓，即如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、電容器C82、二極管D87、LED陣列18、二極管D88、二極管D83、電容器C1和節點C。
簡而言之，除電流的路徑之外，應用第八示例性實施例的LED熒光燈180的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的操作幾乎與應用第七示例性實施例的LED熒光燈170的瞬時啟動型熒光燈鎮流器的操作相同。
圖16示出應用本發明的第九示例性實施例的LED熒光燈190的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖，且圖17示出應用本發明的第十示例性實施例的LED熒光燈200的瞬時啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。
參照圖16，當電子熒光燈鎮流器的輸出布線被連接到第一和第二連接銷191和192時，變壓器T2可以以自振蕩頻率諧振，并可以因此將高AC電壓感生到次級線圈T2-2。如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C1、電容器C91、二極管D93、二極管D91、LED陣列19、二極管D92、二極管D94、電容器C92和節點D，同時相位被電容器C91至C94的電容移位π/2。另一方面，如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、電容器C92、二極管D98、LED陣列19、二極管D97、電容器C91、電容器C1、以及節點C，同時相位被電容器C91至C94的電容移位π/2。
參照圖17，可以提供第三和第四連接銷203和204以便LED熒光燈200對稱地操作。圖17中所示的電子熒光燈鎮流器的操作與圖16中所示的電子熒光燈鎮流器的操作幾乎相同。
圖18示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈140的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖18，可以在切換節點A，即切換裝置Q81和Q82的切換點，與接地點之間連接包括電感器T3和電容器C1的串聯諧振電路，且可以將LED熒光燈140連接到電容器C1的兩端。最初，電感器T3-a和T3-b的次級線圈意在用于使熒光燈的燈絲預熱以便通過使涂敷在熒光燈的燈絲上的氧化物成分的耗散最小化來使熒光燈的壽命最大化。但是當此軟啟動型電子鎮流器驅動LED熒光燈時，此次級線圈不應對LED熒光燈180的正常操作產生異常影響。
如果切換裝置Q81和Q82的操作頻率與由電感器T3的電感L1和電容C1組成的諧振頻率同步，并且如果我們假設C0＞＞C1，則可以由等式(10)來定義操作頻率f 具有操作頻率f的高AC電壓可以被感生到電容器C1的兩端。由于次級線圈T3-a和T3-b被耦合到電感器T3，所以在感生到T3-a的AC電壓的正時段期間，預熱電流可以流動，相繼通過電容器Ca、二極管D43和電容器C43。另一方面，在AC電壓的負時段期間，預熱電流可以流動，相繼通過二極管D45、電容器C41和電容器Ca。類似地，在感生到T3-b的AC電壓的正時段期間，預熱電流可以流動，相繼通過電容器C44、二極管D44和電容器Cb。另一方面，在AC電壓的負時段期間，預熱電流可以流動，相繼通過電容器Cb、電容器C42和二極管D46。如果我們讓C41＝C42＝C43＝C44＝C2，則可以由等式(11)來定義控制在次級線圈T3-a或T3-b中流動的預熱電流的總電容C 由于Ca＞＞C2，所以可以由等于電容器C41至C44的值的電容C2來確定在次級線圈T3-a或T3-b中流動的電流。由于電容C2僅僅小到幾千皮法且感生到次級線圈T3-a或T3-b的電壓僅僅低到幾伏，所以流過次級線圈T3-a或T3-b的電流可被二極管D43至D46忽略。
如果在節點B處感生的諧振電壓相對于節點C處的電壓為正，則電流可以在LED熒光燈140中流動，相繼通過節點B、二極管D45、二極管D41、LED陣列14、二極管D42、以及二極管D46。另一方面，如果節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為負，則電流可以在LED熒光燈140中流動，相繼通過節點C、二極管D49、二極管D41、LED陣列14、二極管D42、二極管D50和節點B。
可以通過改變串聯的LED的數目來控制在LED陣列14中流動的主電流。
圖19示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈160的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖19，操作頻率f可以與上文參照圖18所述的相同，且具有操作頻率f的AC電壓可以被感生到電容器C 1的兩端。在LED熒光燈而不是傳統熒光燈的情況下的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的操作期間，由于被感生到耦合到電感器T3并被設計為用于使熒光燈的燈絲預熱的次級線圈T3-a的電壓僅僅低到10V以下，所以次級線圈T3-a處的電壓可以被二極管D63和D65截止，因此，用于熒光燈燈絲的預熱電流可能無法流過次級線圈T3-a。類似地，次級線圈T3-b處用于預熱熒光燈燈絲的電壓可能被二極管D64和D66阻擋，并且因此，用于熒光燈燈絲的預熱電流可能無法流過線圈T3-b。因此，可能由次級線圈T3-a和T3-b引起的功率損耗可以被忽略，結果，由次級線圈T3-a和T3-b產生的用于燈絲預熱的電流可以被忽略。
如果我們忽略次級線圈T3-a和T3-b，則當節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為正時，電流可以流動，相繼通過節點B、電容器C63、二極管D65、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D66、電容器C64和節點C。另一方面，如果節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C64、二極管D69、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D70、電容器C63和節點B。因此，如果我們讓C61＝C62＝C63＝C64＝C2，則軟啟動型電子熒光燈鎮流器的復合阻抗可以變為2/jωC2。因此，可以通過改變電容器C61至C64的電容C2來控制在LED陣列16中流動的主電流。
圖20示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈170的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。圖20中所示的軟啟動型電子鎮流器的基本操作與圖19中所示的軟啟動型電子鎮流器的操作幾乎相同。
參照圖20，通過次級線圈T3-a和T3-b流入LED陣列17用于預熱熒光燈燈絲的電流可以低到足以被忽略。如果我們忽略次級線圈T3-a和T3-b，則當節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為正時，電流可以流動，相繼通過節點B、二極管D75、二極管D71、LED陣列17、二極管D72、電容器C74和節點C。另一方面，如果節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點C、二極管D76、二極管D77、LED陣列17、二極管D78、電容器C73和節點B。因此，如果我們讓C71＝C72＝C73＝C74＝C2，則軟啟動型電子熒光燈鎮流器的總復合阻抗可以變為1/jωC2。因此，還可以通過改變電容C2和LED的總數來控制在LED陣列17中流動的主電流。
圖21示出應用第十示例性實施例的LED熒光燈200的軟啟動型電子熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖21，通過次級線圈T3-a和T3-b流入LED陣列20中用于預熱燈絲的電流可以低到足以被忽略。如果我們忽略次級線圈T3-a和T3-b，則當節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為正時，電流可以流動，相繼通過節點B、電容器C103、二極管D105、二極管D101、LED陣列20、二極管D102、二極管D106、電容器C104和節點C，同時相位被電容器C101至C104的電容移位π/2。
另一方面，如果節點B處的電壓相對于節點C處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C104、二極管D109、LED陣列20、二極管D110、電容器C103和節點B，同時相位被電容器C101至C104的電容移位π/2。因此，如果我們讓C101＝C102＝C103＝C104＝C2，則軟啟動型電子熒光燈鎮流器的總復合阻抗可以變為2/jωC2且可以通過改變電容器C101至C104的電容C2來控制在LED陣列20中流動的主電流。
圖22示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈140的基于啟輝器燈的電感熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖22，當我們驅動LED熒光燈而不是傳統熒光燈時，啟輝器燈(S)300可被視為斷開，因此，在輸入AC電壓的正時段期間，電流可以流動，相繼通過電感器L、二極管D45、二極管D41、LED陣列14、二極管D42和二極管D46。在這種情況下，可以通過改變電感器L的阻抗、即jωL和LED的總數來控制在LED熒光燈140中流動的主電流。
另一方面，在輸入AC輸入電壓的負時段期間，電流可以流動，相繼通過二極管D49、二極管D41、LED陣列14、二極管D42、二極管D50和電感器L。在這種情況下，在LED熒光燈140中流動的電流可以是脈動電流，其具有高達市電頻率f(50/60Hz)兩倍的頻率(100/120Hz)。因此，可以顯著地降低發生閃爍的可能性，所述閃爍可以由在市電頻率f下驅動LED熒光燈140而引起。
圖23示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈160的基于啟輝器燈的電感熒光燈的電路圖。參照圖23，當我們驅動LED熒光燈而不是傳統熒光燈時，啟輝器燈(S)300可被視為斷開，因此，在輸入AC輸入電壓的正時段期間，電流可以流動，相繼通過電容器C63、二極管D65、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D66、以及電容器64，同時相位被電容器C61至C64的電容移位π/2。
另一方面，在輸入AC輸入電壓的負時段期間，電流可以流動，相繼通過電容器C64、二極管D69、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D70、以及電容器63，同時相位被電容器C61至C64的電容移位π/2。
如果我們讓C61＝C62＝C63＝C64＝C2，則可以由等式(12)來定義控制在LED熒光燈160中流動的主電流的總復合阻抗Z 其中，L表示電感器L的電感。
在LED熒光燈160中流動的電流可以是脈動電流，其具有高達市電頻率f(50/60Hz)兩倍的頻率(100/120Hz)。因此，可以顯著地降低發生閃爍的可能性，所述閃爍可以由在頻率f下驅動LED熒光燈140而引起。
圖24示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈170的基于啟輝器燈的電感熒光燈的電路圖。參照圖24，在輸入AC輸入電壓的正時段期間，電流可以流動，相繼通過二極管D75、二極管D71、LED陣列17、二極管D72和電容器C74。另一方面，在輸入AC輸入電壓的負時段期間，電流可以流動，相繼通過二極管D76、二極管D77、LED陣列17、二極管D78和電容器C73。
如果我們讓C71＝C72＝C73＝C74＝C2，則可以由等式(13)來定義控制在LED熒光燈170中流動的主電流的總復合阻抗Z 其中，L表示電感器L的電感。
圖25示出應用第十示例性實施例的LED熒光燈200的啟輝器燈型電感熒光燈的電路圖。參照圖25，當我們驅動LED熒光燈而不是傳統熒光燈時，啟輝器燈(S)300可被視為斷開，因此，在輸入AC輸入電壓的正時段期間，電流可以流動，相繼通過電容器C103、二極管D105、二極管D101、LED陣列20、二極管D102、二極管D106、以及電容器104，同時相位被電容器C101至C104的電容移位π/2。
另一方面，在AC輸入電壓的負時段期間，電流可以流動，相繼通過電容器C104、二極管D109、LED陣列20、二極管D110、電容器C103，同時相位被電容器C101至C104的電容移位π/2。如果我們讓C101＝C102＝C103＝C104＝C2，則可以由等式(12)來定義控制在LED熒光燈200中流動的主電流的總復合阻抗Z。
圖26示出應用第四示例性實施例的LED熒光燈140的電感快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖26，如果我們將被感生到次級線圈n1和n2的用于預熱熒光燈的燈絲的電壓分別定義為Vn1和Vn2，則在電壓Vn1的正時段期間，即，當施加于節點C的電壓相對于節點A為正時，電容器C41會被二極管D43短路，因此，次級線圈n1的負載會變為等于電容器C42的電容，并且在電壓Vn1的負時段期間，電容器C43會被二極管D45短路，因此，次級線圈n1的負載會變為等于電容器C41的電容。
同樣地，在電壓Vn2的正時段期間，即，當施加于節點B的電壓相對于節點D為正時，線圈n2的負載會變為等于電容器C44的電容，并且在電壓Vn2的負時段期間，即，當施加于節點D的電壓相對于節點B為正時，線圈n2的負載會變為等于電容器C42的電容。
為了保持熒光燈的對稱特性，LED熒光燈140的第一至第四連接銷141至144不應具有任何極性。為此，應將電容器C41至C44設計為具有相同的電容值。如果我們讓此值為C2，則由于電容C2僅僅低到幾千皮法，所以復合阻抗，即1/JωC2會在50-60Hz下變得非常高。因此，次級線圈n1和n2的預熱電流可以忽略。
可以由等式(14)來定義施加于節點A和節點B的輸出電壓Vo 其中，Vi表示來自市電的輸入電壓。
當節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為正時，電流可以在LED熒光燈140中流動，相繼通過節點C、二極管D43、二極管D41、LED陣列14、二極管D42、二極管D44和節點D。另一方面，如果節點C處的電壓相對于節點D處的電壓為負，則電流可以在LED熒光燈140中流動，相繼通過節點D、二極管D48、二極管D41、LED陣列14、二極管D42、二極管D47和節點C。可以通過鎮流器的泄漏電感的阻抗jωL1和串聯LED的總數來控制在LED陣列14中流動的主電流。
在電感快速啟動型熒光燈鎮流器的情況下，與圖25中所示的基于啟輝器燈的電感熒光燈鎮流器中，在LED熒光燈140中流動的主電流會是脈動電流，其具有高達市電頻率f(50/60Hz)兩倍的頻率(100/120Hz)。因此，能夠顯著地降低發生閃爍的可能性，所述閃爍可能由在市電的頻率f下驅動LED熒光燈140而引起。
圖27示出應用第六示例性實施例的LED熒光燈160的電感快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖27，如果節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C61、二極管D63、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D64、電容器C62、以及節點D，同時相位被電容器C61至C64的電容移位π/2。
另一方面，如果節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、電容器C62、二極管D68、二極管D61、LED陣列16、二極管D62、二極管D67、電容器C61、以及節點C，同時相位被電容器C61至C64的電容移位π/2。
如果我們讓C61＝C62＝C63＝C64＝C2，則可以由等式(15)來定義控制在LED熒光燈160中流動的主電流的總復合阻抗Z 其中，L1表示鎮流器的泄漏電感。
圖28示出應用第七示例性實施例的LED熒光燈170的電感快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖。參照圖28，如果節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、二極管D73、二極管D71、LED陣列17、二極管D72、電容器C72、以及節點D。另一方面，如果節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、二極管D74、二極管D77、LED陣列17、二極管D78、電容器C71、以及節點C。
如果我們讓C71＝C72＝C73＝C74＝C2，則可以由等式(16)來定義控制在LED熒光燈170中流動的主電流的總復合阻抗Z 其中，L1表示鎮流器的泄漏電感。
在這種情況下，流過LED熒光燈170的電流可以是脈動電流，其具有高達市電頻率f(50/60Hz)兩倍的頻率(100/120Hz)。
圖29示出應用第九示例性實施例的LED熒光燈190的鐵芯快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖，且圖30示出應用第十示例性實施例的LED熒光燈200的鐵芯快速啟動型熒光燈鎮流器的電路圖。
參照圖29，如果節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為正，則電流可以流動，相繼通過節點C、電容器C91、二極管D93、二極管D91、LED陣列19、二極管D92、二極管D94、電容器C92、以及節點D，同時相位被電容器C91至C94的電容移位π/2。
另一方面，如果節點A處的電壓相對于節點B處的電壓為負，則電流可以流動，相繼通過節點D、電容器C92、二極管D98、LED陣列19、二極管D97、電容器C91和節點C，同時相位被電容器C91至C94的電容移位π/2。
圖30中所示的電感快速啟動型熒光燈鎮流器的操作與圖29中所示的電感快速啟動型熒光燈鎮流器的操作幾乎相同，不同之處在于添加了兩個二極管D109和D110以保持LED熒光燈200的對稱特性。
能夠容易地安裝根據本發明的示例性實施例的LED熒光燈并將其與各種類型的電子熒光燈鎮流器一起使用。
根據本發明的LED熒光燈不限于本文所闡述的示例性實施例。因此，本文所闡述的示例性實施例的變化和修改可以屬于本發明的范圍內。
如上所述，能夠容易地安裝根據本發明的示例性實施例的LED熒光燈并將其與各種類型的電子熒光燈鎮流器一起使用，而不需要安裝額外的熒光燈鎮流器或修改固定裝置的內部布線。因此，根據本發明的LED熒光燈能夠以低成本非常有效率地替換現有熒光燈。
雖然已參照示例性實施例特別示出并描述了本發明，但本領域的技術人員應理解，在不脫離本發明權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下可以進行形式和細節方面的各種修改。
權利要求
1.一種LED熒光燈，包括
LED陣列，其包括串聯地連接的多個LED；
第一和第二連接銷；
第一電容器，其具有連接到所述第一連接銷的第一末端和連接到所述LED陣列的第一末端的第二末端；
第二電容器，其具有連接到所述第二連接銷的第一末端和連接到所述LED陣列的第二末端的第二末端；以及
一個或多個二極管，其連接在所述第一與第二連接銷之間并在所述LED陣列中產生單向電流路徑。
2.根據權利要求1所述的LED熒光燈，其中所述二極管包括第一二極管，所述第一二極管具有連接到所述第一電容器的第二末端的陽極和連接到所述LED陣列的陽極端子的陰極；以及第二二極管，所述第二二極管具有連接到所述LED陣列的陰極端子的陽極和連接到所述第二電容器的第二末端的陰極。
3.根據權利要求2所述的LED熒光燈，還包括
第三和第四連接銷；
第三電容器，其具有連接到所述第三連接銷的第一末端和連接到所述LED陣列的第一末端的第二末端；以及
第四電容器，其具有連接到所述第四連接銷的第一末端和連接到所述LED陣列的第二末端的第二末端。
4.根據權利要求3所述的LED熒光燈，還包括以下各項中的至少一個
第三二極管，其具有連接到所述第一電容器的第二末端的陽極和連接到所述第一二極管的陽極的陰極；
第四二極管，其具有連接到所述第二電容器的第二末端的陰極和連接到所述第二二極管的陰極的陽極；
第五二極管，其具有連接到所述第三電容器的第二末端的陽極和連接到所述第一二極管的陽極的陰極；以及
第六二極管，其具有連接到所述第四電容器的第二末端的陰極和連接到所述第二二極管的陰極的陽極。
5.根據權利要求4所述的LED熒光燈，還包括
第七二極管，其具有連接到所述第四二極管的陽極的陽極和連接到所述第一電容器的第二末端的陰極；
第八二極管，其具有連接到所述第二電容器的第二末端的陽極和連接到所述第三二極管的陰極的陰極；
第九二極管，其具有連接到所述第四電容器的第二末端的陽極和連接到所述第五二極管的陰極的陰極；以及
第十二極管，其具有連接到所述第六二極管的陽極的陽極和連接到所述第三電容器的第二末端的陰極。
6.根據權利要求1所述的LED熒光燈，其中所述LED熒光燈包括并聯地連接的多個LED陣列。
7.一種LED熒光燈，包括
LED陣列，其包括串聯地連接的多個LED；
第一至第四連接銷；
第一至第四電容器，分別連接到第一至第四連接銷；
第一二極管，其具有連接到所述LED陣列的第一末端的陰極；
第二二極管，其具有連接到所述LED陣列的第二末端的陽極；
第三二極管，其具有連接到所述第一電容器的第二末端的陽極和連接到所述第一二極管的陽極的陰極；
第四二極管，其具有連接到所述第二二極管的陰極的陽極和連接到所述第二電容器的第二末端的陰極；
第五二極管，其具有連接到所述第三電容器的第二末端的陽極和連接到所述第一二極管的陽極的陰極；
第六二極管，其具有連接到所述第二二極管的陰極的陽極和連接到所述第四電容器的第二末端的陰極；
第七二極管，其具有連接到所述LED陣列的第二末端的陽極和連接到所述第一電容器的第二末端的陰極；以及
第八二極管，其具有連接到所述第二電容器的第二末端的陽極和連接到所述LED陣列的第一末端的陰極。
8.根據權利要求7所述的LED熒光燈，還包括
第九二極管，其具有連接到所述第四電容器的第二末端的陽極和連接到所述LED陣列的第一末端的陰極；以及
第十二極管，其具有連接到所述LED陣列的第二末端的陽極和連接到所述第三電容器的第二末端的陰極。
9.根據權利要求8所述的LED熒光燈，其中所述LED熒光燈包括并聯地連接的多個LED陣列。
全文摘要
本發明提供了一種能夠替換典型熒光燈的發光二極管(LED)熒光燈。該LED熒光燈包括LED陣列，其包括串聯地連接的多個LED；第一和第二連接銷；第一電容器，其具有連接到第一連接銷的第一末端和連接到所述LED陣列的第一末端的第二末端；第二電容器，其具有連接到第二連接銷的第一末端和連接到LED陣列的第二末端的第二末端；以及一個或多個二極管，其連接在所述第一與第二連接銷之間并在所述LED陣列中產生單向電流路徑。所述LED熒光燈能夠替換典型熒光燈而不需要安裝額外的設備或改變布線。
文檔編號F21V23/00GK101725848SQ20091017096
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月31日 優先權日2008年10月16日
發明者樸明求 申請人:樸明求, 錦湖電機株式會社