本申請涉及照明器具領域,尤其涉及一種LED日光燈。
背景技術:
由于傳統(tǒng)熒光燈管已經應用了幾十年,各個國家及廠商已經發(fā)展出各種原理、規(guī)格的鎮(zhèn)流器,因此LED日光燈替代傳統(tǒng)熒光燈的過程中,就需要解決LED日光燈對電子鎮(zhèn)流器及電感鎮(zhèn)流器的兼容問題。
目前使用的LED日光燈在與電子鎮(zhèn)流器及電感鎮(zhèn)流器的兼容上存在很多問題,在電感鎮(zhèn)流器上能正常工作,但在電子鎮(zhèn)流器上就有可能造成LED日光燈燈管閃爍、變暗、甚至燒毀,需要針對不同的鎮(zhèn)流器開發(fā)不同的LED日光燈日光燈管電源,這樣就極大地增加了LED日光燈替代傳統(tǒng)熒光燈(T8)的成本。
隨著LED技術的日趨成熟,LED日光燈(Light-Emitting Diode,LED)具有高亮度、省電及環(huán)保等優(yōu)點被廣泛的接受。LED日光燈也逐漸地被應用于各式照明裝置中。對大多數(shù)用戶而言,其不清楚已有的鎮(zhèn)流器為何種類型。購買LED日光燈時帶來極大的困惑。
因此,迫切需要LED日光燈可兼容電子鎮(zhèn)流器及電感鎮(zhèn)流器,以滿足用戶的需求,同時由于不需要分開設計LED日光燈兼容電子鎮(zhèn)流器或電感鎮(zhèn)流器,使得設計的平臺統(tǒng)一化,節(jié)約大量的設計資源,提高開發(fā)應對效率。
目前市面的電子鎮(zhèn)流器通常分為2類:
一為鎮(zhèn)流器相容型發(fā)光二極管燈管(T-LED lamp即DR(Direct Replacement)型燈管),在不改變原有照明裝置的線路的基礎上,直接用發(fā)光二極管燈管替換傳統(tǒng)的熒光燈管。
另一為鎮(zhèn)流旁路型(Ballast by-pass即BP型燈管)發(fā)光二極管燈管,電路上省掉傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器,而直接將市電接到發(fā)光二極管燈管。后者適用于新裝修的環(huán)境,采用新的照明裝置的驅動電路及發(fā)光二極管燈管。
鎮(zhèn)流器相容型發(fā)光二極管燈管或鎮(zhèn)流旁路型發(fā)光二極管燈管易出現(xiàn)以下問題:
目前市面上絕大多數(shù)LED日光燈與電子鎮(zhèn)流器的匹配度底。目前常見的電子鎮(zhèn)流器主要可分成瞬時啟動型(Instant Start)電子鎮(zhèn)流器、預熱啟動型(Program Start)電子鎮(zhèn)流器兩 種。電子鎮(zhèn)流器具有諧振電路,其驅動設計與日光燈的負載特性匹配,即日光燈在點亮前為電容性組件,而點亮后為阻抗呈非線性,從而增加了LED日光燈與電子鎮(zhèn)流器匹配難度。3
技術實現(xiàn)要素:
鑒于現(xiàn)有技術的不足,本申請的目的是提供一種LED日光燈,以改善LED日光燈與鎮(zhèn)流器的匹配程度。
為達到上述目的,本申請?zhí)峁┮环NLED日光燈,包括:
整流單元,其與所述LED日光燈端部的接腳電性連接,以將該接腳接收的鎮(zhèn)流器輸出的交流信號整流;
與所述整流單元耦接的LED模塊,其包括至少一個LED組件;
與所述整流單元、所述LED模塊耦接的控制電路;
所述控制電路包括控制模塊、采樣單元及芯片供電支路;
所述芯片供電支路耦接所述整流單元及所述控制模塊以向所述控制模塊供電;
所述采樣單元耦接所述整流單元及所述控制模塊以向所述控制模塊提供采樣信號,
所述控制模塊根據(jù)所述采樣信號控制所述LED模塊發(fā)光。
優(yōu)選的,所述采樣單元的兩端分別耦接所述整流單元的輸出端;所述控制模塊包括IC模塊、及MOS開關;所述MOS開關耦接所述IC模塊及LED模塊;所述IC模塊耦接所述采樣單元及芯片供電支路;
所述采樣單元包括串聯(lián)的第一電阻(1592)和第二電阻(1593);
所述IC模塊的芯片供電端(VCC端)耦接所述芯片供電支路;
所述IC模塊的電壓檢測端(OVP端)連接所述第一電阻與所述第二電阻的連接點以采樣電壓值;
所述IC模塊在所述電壓值位于預定區(qū)間時控制MOS開關導通,從而使所述LED模塊發(fā)光。
優(yōu)選的,所述第一電阻的阻值范圍為200K歐姆至500K歐姆;所述第二電阻的阻值范圍為0.5K歐姆至4K歐姆。
優(yōu)選的,所述預定區(qū)間為0.7伏特至1.25伏特。
優(yōu)選的,所述采樣單元能夠采集所述整流單元輸出的電流頻率,所述控制模塊在所述頻率值達到頻率閾值時控制MOS開關導通,從而使所述LED模塊發(fā)光。
優(yōu)選的,所述控制模塊為內置MOS開關的IC模塊,所述IC模塊根據(jù)采樣信號控制該LED日光燈工作在恒流模式或電流可調節(jié)模式。
優(yōu)選的,所述IC模塊包含有:芯片供電端、接地端、電流可調整觸發(fā)端(CS端)、以及二內置MOSFET漏極端(DRN端)、恒流模式觸發(fā)端(STP端);所述芯片供電端與所述芯片供電支路耦接,所述二內置MOSFET漏極端與所述LED模塊耦接;
所述采樣單元包括串聯(lián)的第三電阻(2592)和第四電阻(2593),以及串聯(lián)的第五電阻(2594)和第六電阻(2595);
所述恒流模式觸發(fā)端耦接所述第三電阻(2592)和第四電阻(2593)的連接點,以采樣所述第三電阻(2592)和第四電阻(2593)的連接點的第一電壓值;
所述第五電阻(2594)和第六電阻(2595)的連接點經第七電阻(2596)電性連接所述電流可調整觸發(fā)端,所述電流可調整觸發(fā)端與所述整流單元的輸出端之間設有第一電容(2597);所述電流可調整觸發(fā)端采樣所述第五電阻(2594)和第六電阻(2595)的連接點的第二電壓值;
所述IC模塊在所述第一電壓值位于第一預定區(qū)間時控制所述LED模塊在恒流模式下工作,在所述第二電壓值位于第二預定區(qū)間時控制所述LED模塊在電流可調節(jié)模式下工作。
優(yōu)選的,所述LED模塊在恒流模式下工作時,所述內置MOS開關維持導通;
所述LED模塊在電流可調節(jié)模式下工作時,所述內置MOS開關依靠所述第七電阻、所述第一電容的周期性充放電實現(xiàn)MOS開關。
優(yōu)選的,所述第三電阻的阻值范圍為200K歐姆至500K歐姆;所述第四電阻的阻值范圍為0.5K歐姆至4K歐姆;所述第五電阻的阻值范圍為200K歐姆至500K歐姆;所述第六電阻的阻值范圍為0.5K歐姆至4K歐姆。
優(yōu)選的,所述第一預定區(qū)間為大于等于1伏特;
所述第二預定區(qū)間為大于0.5伏特且小于1.0伏特。
優(yōu)選的,在所述二內置MOSFET漏極端與所述LED模塊的連接點與接地之間還設有一雙向二極管或放電管。
優(yōu)選的,所述雙向二極管或放電管的電壓閾值選自300~600V中的某個值。
優(yōu)選的,所述第四電阻(2593)并聯(lián)一第二電容;所述第二電容的容值范圍為100nF至500nF。
優(yōu)選的,所述芯片供電端的電壓為10伏特至30伏特。
優(yōu)選的,所述芯片供電支路包括串聯(lián)的第八電阻及第三電容;所述第八電阻與所述第三電容的連接點耦接所述控制模塊。
優(yōu)選的,所述整流單元及所述控制電路位于所述LED日光燈的燈頭內;所述LED模塊位 于所述LED日光燈的燈板上。
優(yōu)選的,所述MOS開關(3591)上并聯(lián)一三極管(3592),所述三極管(3592)在流經MOS開關(3591)的電流超出設定的閾值時進行分流。
優(yōu)選的,所述三極管(3592)的基極與發(fā)射極間設有第九電阻(3593);所述LED元件流出的電流經所述MOS開關(3591)、第九電阻(3593)形成回路;當所述電流流過第九電阻(3593)形成的壓降達到所述三極管(3592)的導通電壓,所述三極管(3592)導通,從而使部分電流經所述三極管(3592)后與第九電阻(3593)流出的電流合流后形成回路。
為達到上述目的,本申請還提供一種LED日光燈,包括:
整流單元,其與所述LED日光燈端部的接腳電性連接,以將該接腳接收的鎮(zhèn)流器輸出的交流信號整流;
與所述整流單元耦接的LED模塊,其包括至少一個LED組件;
與所述整流單元、所述LED模塊耦接的控制電路;
所述控制電路包括IC模塊、采樣單元及芯片供電支路;
所述IC模塊包含有:芯片供電端、接地端、電流可調整觸發(fā)端(CS端)、以及二內置MOSFET漏極端(DRN端)、恒流模式觸發(fā)端(STP端);所述芯片供電端與所述芯片供電支路耦接,所述二內置MOSFET漏極端與所述LED模塊耦接;
所述采樣單元包括串聯(lián)的第三電阻(2592)和第四電阻(2593),以及串聯(lián)的第五電阻(2594)和第六電阻(2595);
所述恒流模式觸發(fā)端耦接所述第三電阻(2592)和第四電阻(2593)的連接點,以采樣所述第三電阻(2592)和第四電阻(2593)的連接點的第一電壓值;
所述第五電阻(2594)和第六電阻(2595)的連接點經第七電阻(2596)電性連接所述電流可調整觸發(fā)端,所述電流可調整觸發(fā)端與所述整流單元的輸出端之間設有第一電容(2597);所述電流可調整觸發(fā)端采樣所述第五電阻(2594)和第六電阻(2595)的連接點的第二電壓值;
所述IC模塊在所述第一電壓值位于第一預定區(qū)間時控制所述LED模塊在恒流模式下工作,在所述第二電壓值位于第二預定區(qū)間時控制所述LED模塊在電流可調節(jié)模式下工作。
借由以上技術方案,本申請所提供的LED日光燈設有控制電路,通過控制電路中的控制模塊以及采樣單元,使控制模塊根據(jù)采樣信號控制LED模塊的發(fā)光,從而更好的適應匹配現(xiàn)有的鎮(zhèn)流器。
本申請的LED日光燈具有較佳的兼容型,能較佳的兼容瞬時(IS型)啟動型電子鎮(zhèn)流器及預熱(PS型)啟動型電子鎮(zhèn)流器。本申請實施方式另外也解決了某些IS型電子鎮(zhèn)流器在低電 壓(如電壓低于150V時)存在不能成功啟動的現(xiàn)象。利用延時導通的效果,讓起始的電能不浪費的儲存在電容上,待需要時再進行放電,可以讓能源使用優(yōu)化。
本申請通過對LED日光燈的拓撲結構的改進,通過控制電路的采樣來判斷該LED日光燈工作在恒流模式或電流可調節(jié)模式,增加LED日光燈的使用壽命。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例LED日光燈立體圖;
圖2為本發(fā)明實施例LED日光燈立體分解圖;
圖3a-圖3i本發(fā)明的實施例的LED日光燈的數(shù)種電路示意圖;
圖4a、圖4b為圖3中的數(shù)種變形;
圖5a、圖5b為模擬燈絲電路的變形。
具體實施方式
本發(fā)明的發(fā)明人經過創(chuàng)造性勞動,在玻璃燈管的基礎上,提出了一種LED日光燈(本方案中LED日光燈也可表述為照明光源,或照明裝置),LED元件也可表述為光源或LED晶粒;以解決背景技術中提到的問題以及上述問題。
本發(fā)明實施例提供一種LED日光燈,參照圖1-2,包括:燈管1、設于燈管1內的燈板2,以及分別套接于燈管1兩端的兩個燈頭3。其中燈管1可以為細長狀的外圍框體,采用塑料燈管或者玻璃燈管,本實施例采用具強化部的玻璃燈管,以避免傳統(tǒng)玻璃燈管易破裂以及破裂因漏電而引發(fā)的觸電事故,以及塑料燈管容易老化的問題。
燈管強化的方式可以使用化學方式或是物理方式對玻璃做二次加工強化?;瘜W方式的基本原理是用改變玻璃表面的組成來提高玻璃的強度,其方法是先用其它堿金屬離子與玻璃表層的Na離子或K離子發(fā)生交換,使表面形成離子交換層。當冷卻到常溫后,玻璃處于內層受拉,外層受壓的狀態(tài),從而達到增加強度的目的?;瘜W方式包括但不限于高溫型離子交換法、低溫型離子交換法、脫堿法、表面結晶法、硅酸鈉強化法等。
物理方式對玻璃做強化,可以包括但不限于,使用涂層的方式或是改變物品的結構。涂層根據(jù)需要噴涂的基質決定涂料的種類和狀態(tài),可以是瓷磚強化涂層、亞克力涂層或是玻璃 涂層等,在涂布時可以為液態(tài)或是氣態(tài)涂布。改變物品的結構,例如在易破裂之處做結構性強化設計。以上不論是化學方式或是物理方式不限于單一方式實施,可以混合物理方式中或化學方式中的任一種做任意搭配組合。
本實施例以結構強化設計做說明,燈管1包括主體102和分別位于主體102兩端的端部101,燈頭3套設于端部101外。其中,至少一個端部101的外徑小于主體102的外徑。本實施例中,設置兩個端部101的外徑均小于主體102的外徑。具體地,燈管1的兩端通過強化部處理,端部101形成強化部結構,燈頭3套在強化后的端部101上,這樣可以使得燈頭3外徑與燈管主體102外徑的差值變小,甚至完全相平,即燈頭3外徑與主體102外徑相等。這樣設置的好處在于,在運輸過程中,包裝承托物不會只接觸燈頭3,其能夠同時接觸燈頭3和燈管1,使得整支照明光源受力均勻,而不會使得燈頭3成為唯一受力點,避免燈頭3與燈管端部101連接的部位由于受力集中發(fā)生破裂,提高產品的質量,并兼具美觀的作用。
本實施例中,燈頭3外徑與主體102外徑基本相等,公差為在正負0.2mm(毫米)內,最多不超過正負1mm。
為了達到燈頭3外徑與主體102外徑基本相等的目的,根據(jù)不同的燈頭3的厚度,強化后的端部101與主體102外徑的差值范圍可以為1mm~10mm;或者更優(yōu)選的,強化后的端部101與主體102外徑的差值范圍可以放寬至2mm~7mm。
本實施例中,燈管1的端部101與主體102之間平滑過渡,形成一個過渡部,過渡部呈弧面,即過渡部沿軸向的剖面呈弧線狀。
過渡部的長度為1mm~4mm,如果小于1mm,則過渡部的強度不夠;如果大于4mm,則會減小主體102的長度,減小發(fā)光面,同時需要燈頭3的長度相應增加以與主體102配合,造成燈頭3的材料增加。在其他實施例中,則過渡部也可以不為弧形。
為了方便燈頭3與燈管1的連接固定,本實施例的方案針對燈頭3的結構做了改進。
燈頭3套設于燈管1外時,燈頭3套設于端部101外,并延伸至過渡部,與過渡部部分重疊。
燈頭3除了空心導電針301之外,還包括絕緣管,以及固設于絕緣管外周面上的導熱部,其中空心導電針301設于絕緣管上。導熱部的一端伸出絕緣管面向燈管的一端,導熱部的伸出部分(伸出絕緣管的部分)和燈管1之間通過熱熔膠6粘接。本實施例中,燈頭3通過導熱部延伸至過渡部,絕緣管面向燈管1的一端未延伸至過渡部,即絕緣管面向燈管的一端與過渡部之間具有間隔。
在本實施例中,絕緣管在一般狀態(tài)為絕緣即可,并不限定使用材質為塑料、陶瓷等材質。
熱熔膠6(即俗稱為焊泥粉的材料)成份較佳的為:酚醛樹脂2127#、蟲膠、松香、方 解石粉、氧化鋅、乙醇等。這種熱熔膠6能夠在高溫加熱的條件下,改變其物理狀態(tài)發(fā)生大幅膨脹,達到固化的效果,加上本身材料的黏性,從而可以使燈頭3與燈管1緊密接觸,便于LED日光燈實現(xiàn)自動化生產。于本實施例中,熱熔膠6在高溫加熱后會呈現(xiàn)膨脹并流動,隨后冷卻即會達到固化的效果,當然,本發(fā)明熱熔膠成份的選用并不限定于此,亦可選用高溫加熱至預定溫度后而固化的成份。由于本發(fā)明熱熔膠6不會由于電源組件等發(fā)熱元器件發(fā)熱形成高溫環(huán)境而導致可靠性下降,可以防止LED日光燈使用過程中燈管1與燈頭3的粘接性能降低,提高長期可靠性。
具體地,熱熔膠6填充于導熱部伸出部分的內表面和燈管1的外周面之間。換言之,熱熔膠6填充的位置藉由與燈管1軸向垂直的虛擬平面通過,依序排列為導熱部、熱熔膠6和燈管1的外周面之間。熱熔膠6涂覆厚度可以為0.2mm~0.5mm,熱熔膠6會膨脹后固化,從而與燈管1接觸并將燈頭3固定于燈管1。并由于端部101和主體102兩者的外周面之間具有高度差,因此可以避免熱熔膠溢出到燈管的主體102部分上,免去后續(xù)的人工擦拭過程,提高生產的良品率。
粘結時,通過外部加熱設備將熱量傳導至導熱部,然后再傳導至熱熔膠6、使熱熔膠6膨脹后固化,從而將燈頭3固定粘接在燈管1上。
本實施例中,絕緣管包括沿軸向相接的第一管a和第二管b,第二管b的外徑小于第一管a的外徑,兩個管的外徑差值范圍為0.15mm~0.3mm。導熱部設于第二管b的外周面上,導熱部的外表面與第一管a的外周面平齊,使得燈頭3的外表面平整光滑,保證整個照明光源在包裝、運輸過程中受力均勻。其中,導熱部沿燈頭軸向方向的長度與絕緣管的軸向長度比為1:2.5~1:5,即導熱部長度:絕緣管長度為1:2.5~1:5。
于本實施例中,第二管b和導熱部的內表面以及端部101的外表面和過渡部的外表面形成一容置空間。為了確保粘接的牢固性,本實施例設置第二管b至少部分套設于燈管1外,熱熔膠6有部分填充于相互重疊的第二管b和燈管1之間,兩者之間也通過熱熔膠6粘接,即部分熱熔膠6位于第二管b的內表面和端部101的外表面之間,換言之,熱熔膠6填充于所述容置空間的位置藉由一與燈管軸向垂直的虛擬平面通過,依序排列為導熱部、第二管b、熱熔膠6及端部101。特予說明的是,于本實施例中,熱熔膠6并不需要完全填滿上述的容置空間。
其中,燈管1的端部101插設于燈頭3后,燈管1的端部101插入燈頭3部分的軸向長度占導熱部軸向長度的三分之一到三分之二之間,這樣的好處是:一方面,保證空心導電針301與導熱部具有足夠的爬電距離,通電時兩者不易短接使人觸電而引發(fā)危險;另一方面,由于絕緣管的絕緣作用,使得空心導電針301與導熱部之間的爬電距離加大,通過高電壓時 使人更不容易因觸電而引發(fā)危險。
在其他實施例中,燈頭3還可以設計為全金屬的,此時需要在空心導電針的下部增設一絕緣體,使燈頭3和空心導電針之間電性絕緣,以達到耐高壓之作用,避免使用者碰觸燈頭3時之觸電問題。
在其他實施例中,燈頭3還可以設計為塑料和金屬(金屬部分連接導電針)混接的結構的,此時需要在空心導電針的下部增設一絕緣體,使燈頭3和空心導電針之間電性絕緣,以達到耐高壓之作用,避免使用者碰觸燈頭3時之觸電問題。
在其他實施例中,導磁金屬件具有至少一空孔結構,空孔結構的形狀為圓形,但不限于圓形,可以例如為橢圓形、方形、星形等,只要能夠減少導磁金屬件和絕緣管的內周面的接觸面積,但又能達到熱固化即熱熔6膠的功能。較佳地,空孔結構面積占導磁金屬件面積的10%~50%??湛捉Y構的排列可以呈周向等距離間隔排列或是不等距離間隔排列等。
在其他實施例中,導磁金屬件面向所述絕緣管的表面具有一壓痕結構,其中為導磁金屬件沿徑向方向的視圖,壓痕結構可以為從導磁金屬件的內表面向外表面浮凸的結構,但也可以為從導磁金屬件的外表面向內表面浮凸的結構,其目的是為了在導磁金屬面9的外表面形成凸起或凹陷,以達到減小使導磁金屬件的外表面和絕緣管的內周面的接觸面積的目的。但需要注意的是,同時應當保證導磁金屬件與燈管穩(wěn)定粘接,達到熱固化熱熔膠6的功能。
本實施例中,導磁金屬件為一正圓形環(huán)。在其他實施例中,導磁金屬件為一非正圓形環(huán),例如但不限于橢圓形環(huán),當燈管1和燈頭3為橢圓形時,橢圓形環(huán)的短軸略大于燈管端部外徑,以減小導磁金屬件的外表面和絕緣管的內周面的接觸面積,但又能達到熱固化熱熔膠6的功能。換言之,絕緣管的內周面上具有支撐部,非正圓形環(huán)的導磁金屬件設于支撐部上,因此,可以使導磁金屬件和絕緣管的內周面的接觸面積減少,并又能達到固化熱熔膠6的功能。
繼續(xù)參照圖2,本實施例的LED日光燈還包括粘接劑4、燈板絕緣膠7和光源膠8。燈板2通過粘接劑4粘貼于燈管1的內周面上。圖中所示,粘接劑4可以為硅膠,其形式不限,可以是圖中所示的幾段,或者呈長條狀的一段。
燈板絕緣膠7涂于燈板2面向光源202的表面上,使得燈板2不外露,從而起到將燈板2與外界隔離的絕緣作用。涂膠時預留出與光源202對應的通孔701,光源202設于通孔701中。燈板絕緣膠7的組成成分包括乙烯基聚硅氧烷、氫基聚硅氧烷和氧化鋁。燈板絕緣膠7的厚度范圍為100μm~140μm(微米)。如果小于100μm,則起不到足夠的絕緣作用,如果大于140μm,則會造成材料的浪費。
光源膠8涂于LED元件202的表面。光源膠8的顏色為透明色,以保證透光率。涂覆至 LED元件202表面后,光源膠8的形狀可以為顆粒狀、條狀或片狀。其中,光源膠8的參數(shù)有折射率、厚度等。光源膠8的折射率允許的范圍為1.22~1.6,如果光源膠8的折射率為LED元件202殼體折射率的開根號,或者光源膠8的折射率為LED元件202殼體折射率的開根號的正負15%,則可使全反射(Internal Total Reflection)發(fā)生的角度范圍較小,因此透光率較好。這里的光源殼體是指容納LED晶粒(或芯片)的殼體。本實施例中光源膠8的折射率范圍為1.225~1.253。光源膠8允許的厚度范圍為1.1mm~1.3mm,如果小于1.1mm,將會蓋不住LED元件202,效果不佳,如果大于1.3mm,則會降低透光率,同時還會增加材料成本。
本實施例中,燈板2通過粘接劑4固定在燈管1的內周面,使得LED元件202貼設在燈管1的內周面上,這樣可以增大整支照明光源發(fā)光角度,擴大可視角,這樣設置一般可以使得可視角可以超過300度。通過在燈板2涂燈板絕緣膠7,在LED元件202上涂絕緣的光源膠8,實現(xiàn)對整個燈板2的絕緣處理,這樣,即使燈管1破裂,也不會發(fā)生觸電事故,滿足安規(guī)的要求,提高安全性。
在其他實施例中,燈板2可以是柔性基板、條狀鋁基板、FR4板或者可撓式電路板中的任意一種。由于本實施例的燈管1為玻璃燈管,如果燈板2采用剛性的條狀鋁基板或者FR4板,那么當燈管破裂,例如斷成兩截后,整個燈管仍舊能夠保持為直管的狀態(tài),這時用戶有可能會認為照明光源還可以使用、并去自行安裝,容易導致觸電事故。由于可撓式電路板具有可撓性與易彎曲的特性,解決剛性條狀鋁基板、FR4板或者傳統(tǒng)通訊用三層柔性基板可撓性與彎曲性不足的情況,因此本實施例的燈板2采用可撓式電路板,這樣當燈管1破裂后,燈管1破裂后即無法支撐破裂的燈管1繼續(xù)保持為直管狀態(tài),以告知用戶照明光源已經不能使用,避免觸電事故的發(fā)生。因此,當采用可撓式電路板后,可以在一定程度上緩解由于玻璃管破碎而造成的觸電問題。
繼續(xù)參照圖2,燈板2上設有若干LED元件202,燈頭3內設有點燈電路模塊5,LED元件202與點燈電路模塊5之間通過燈板2電氣連通。
其中,點燈電路模塊5可以為單個體(即所有驅動電源組件都集成在一個部件中,點燈電路模塊5通常包含如整流單元,濾波模塊,及有些實施例中控制電路等),并設于燈管1一端的燈頭3中;或者點燈電路模塊5也可以分為兩部分,稱為雙個體(即所有電源組件分別設置在兩個部件中),并將兩部分分別設于燈管兩端的燈頭3中?;蛲庵糜贚ED日光燈的外面,通過導線與LED日光燈連接。如果燈管1僅有一端作強化部處理時,電源優(yōu)先選擇為單個體,并設于強化后的端部101所對應的燈頭3中。
一般來說,參照圖2。如圖2所示,點燈電路模塊5的一端通過連接件與對應的燈板2 端相連,燈頭3上設有用于連接外部電源的空心導電針301。另一端通過金屬插針(導線)502插設于燈頭3的空心導電針301內。當金屬插針502插入空心導電針301內后,經過外部沖壓工具沖擊空心導電針301,使得空心導電針301發(fā)生輕微的變形,從而固定住點燈電路模塊5上的金屬插針502,并實現(xiàn)電氣連接。
燈頭3上設有WIFI狀的透氣孔(也可為其它形狀,如點狀,笑臉狀,能實現(xiàn)透氣即可)。
通電時,電流依次通過LED日光燈一端的空心導電針301、點燈電路模塊5(主要由整流單元等組成)到達燈板2,并通過燈板2到達LED元件(有時也稱光源202),進而LED元件發(fā)光,點燈電路模塊5與燈板2通常通過焊接實現(xiàn)電氣連接。對LED日光燈而言,通常燈板2上僅設置LED元件。有時燈板2上還有設有模擬燈絲電路的元器件。
燈頭3內設有的點燈電路模塊5與燈板2及LED元件632(在有些實施例中也稱光源202、LED元件202、LED元件632)的連接電路示意如圖1至圖3所示。點燈電路模塊以及LED模塊均包含在該LED日光燈內。LED日光燈的左右兩側各具有一燈頭(如圖2所示),套接于燈管的兩端。請參閱圖2所示,左側燈頭3上具有空心導電針301。燈頭3的一表面具有空心導電針301。參考圖2并結合圖3,空心導電針301,共設有4個,分別電性連接至4個金屬插針502(即,一側的第一接腳A1、第二接腳A2;以及另一側的第三接腳B1、第四接腳B2)。
如圖3a所示,為本發(fā)明第一較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。LED日光燈100包含:整流單元510、濾波單元520、LED模塊530、用于電壓鉗位的保護電路560及用于偵測電壓訊號的偵測電路3570。
整流單元510電性連接該LED日光燈的第一接腳A1、第二接腳A2,用以將耦接該第一接腳A1及該第二接腳A2的至少其中之一的一交流電整流成直流電。
濾波單元520電性連接該整流單元510以接收該直流電,用以將該直流電濾波。
LED模塊530電性連接該濾波單元520,并對應濾波的直流電而發(fā)光。
在本實施例中,整流單元510為一橋式整流電路,包含二極管511、512、513及514,用以對接受的交流電進行全波整流,以產生直流電。
二極管511的陰極電性連接該濾波單元520的一端,陽極電性連接二極管512的陰極,而二極管512的陽極電性連接該濾波單元520的另一端。上述的二極管511及512的連接點電性連接該第二接腳A1。二極管513的一陰極電性連接該濾波單元520的一端,陽極電性連接該二極管514的一陰極,而該二極管514的一陽極電性連接該濾波單元120的另一端。上述的二極管513及514的連接點電性連接該第一接腳A2。
整流單元510也可以是其他種類的全波整流電路或半波整流電路,而不影響本發(fā)明方案欲達到的功能。
在本實施例中,濾波單元520包含電容522、523及一電感521。該電容522與串聯(lián)的該二極管513及514并聯(lián)。而該電容523與該電感521串聯(lián),然后與該電容522并聯(lián)。該濾波單元520接收經該整流單元510整流后的該直流訊號,并濾除該直流訊號中的高頻成分。經該濾波單元520濾波后的該直流訊號,其波形較佳為一平滑的直流波形。
該濾波單元520也可以是其他可濾除高頻成分的濾波電路,而不影響本發(fā)明欲達到的功能。
在本實施例中,LED模塊530包含電感634、至少一LED組件632、晶體管開關635、二極管633以及電容632。電感634、晶體管開關635、二極管633以及電容532,可設置于燈頭內,而LED組件632設置于燈板上。二極管633與晶體管開關635串聯(lián),然后與濾波單元520的電容523并聯(lián)。二極管633的陽極電性連接電感634的一端(即,與該晶體管開關635的連接點),其陰極與該至少一LED組件632的陽極電性連接,而該至少LED組件632的陰極電性連接該電感634的另一端。在至少一LED組件632形成的支路并聯(lián)有電容532。
晶體管開關635接收脈沖訊號,以根據(jù)該脈沖訊號周期性地導通與截止。上述脈沖訊號可以是一固定脈寬的脈沖訊號,或者由一脈寬調變控制器(圖未示)根據(jù)該至少LED組件632的電流所產生的一脈寬調變訊號。當晶體管開關635導通時,該電感521的電流流經該晶體管開關635。當該晶體管開關635截止時,電感L的電流經二極管633流過該至少LED組件632,使其發(fā)光。
在本實施例中,晶體管開關635為N型金氧半場效晶體管,而P型金氧半場效晶體管,或者增強型金氧半場效晶體管、空乏型金氧半場效晶體管、雙極性晶體管等具有開關功能的晶體管亦可適用于本發(fā)明。
該至少LED組件632可以是單串或多串發(fā)光二極管,以對應不同的功率需求,提供所需的照明。
在本實施例中,用于電壓鉗位的保護電路560,至少包含一放電管。當整流單元510輸出的電壓值超出預先設置的閾值時,瞬間將電壓鉗位在設置的閾值。
在本實施例中,偵測電路3570用于偵測濾波單元520輸出的電壓值信息。當偵測電路3570檢測的整流單元510輸出的電壓值超出預先設置的閾值時(通過采樣雙向二極管3571與電阻3572組成的支路),觸發(fā)開關573,開關573導通,此時從濾波單元520輸出的電流經LED組件202,及開關573返回,形成電回路(即LED日光燈日光燈工作在DR模式下);當偵測電路3570檢測的整流單元510輸出的電壓值未超出預先設置的閾值時,不會觸發(fā)開關573,開關573斷開。此時開關635工作(即LED日光燈日光燈工作在BP模式下)。
參數(shù)說明:上述方案中,保護電路560中的放電管選取閾值為400V~1300V;較佳的選取 閾值為500V~600V。本實施例中選取500V。如圖4a所示為本發(fā)明一個保護電路實施方式。其它實施方式也可,只要能實現(xiàn)在設定的觸發(fā)放電管即可。
上述實施例中,偵測電路3570用于檢測的整流單元510輸出的電壓值超出預先設置的閾值,該閾值一般為400V~1300V間的某個值。較佳的,選取~450V~700V間的某個值。
如圖3b所示,為本發(fā)明第二較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。LED日光燈100包含:整流單元510、濾波單元520、LED模塊530、用于電壓鉗位的保護電路560及用于偵測電流頻率訊號的偵測電路770(偵測電路770的構成如圖4b所示)。與圖3a方案的區(qū)別在于:通過偵測電路770檢測輸入電流的頻率,若檢測為高頻(通常從電子鎮(zhèn)流器輸出的電流頻率大于20KHz,一般為45KHz左右)時,這時觸發(fā)偵測電路中設置的開關,即LED日光燈工作在DR模式;如檢測為非高頻時,這時不觸發(fā)偵測電路中設置的開關,即LED日光燈工作在BP模式。
上述方案的,偵測電路770也可為其它的高頻檢測電路(該頻率檢測電路只要能檢出頻率大于20KHz即可)。
本技術方案的基本構思:
LED日光燈內設有檢測輸入信號的偵測電路,該偵測電路可偵測輸入信號的電壓信息或輸入信號的頻率信息。依據(jù)該偵測電路檢測的結果,LED日光燈工作在設定的模式。如:偵測電路檢測的濾波單元輸出的電壓信息大于設定的閾值(一般大于400V,較佳的設為450V),這時觸發(fā)偵測電路中設置的開關,即LED日光燈工作在DR模式;偵測電路檢測的濾波單元輸出的電壓信息未超過設定的閾值,即LED日光燈工作在BP模式。如:偵測電路(為頻率檢測電路)檢測的輸入整流單元的信號的頻率信息,如檢測為高頻(通常從電子鎮(zhèn)流器輸出的電流頻率大于20KHz,一般為45KHz左右)時,這時觸發(fā)偵測電路中設置的開關,即LED日光燈工作在DR模式;如檢測為非高頻時,這時不觸發(fā)偵測電路中設置的開關,即LED日光燈工作在BP模式。
本技術方案提出的電壓鉗位基本構思:
通過檢測濾波單元輸出電壓,到達設定閾值時,觸發(fā)控制開關。該開關工作后將對濾波單元輸出電壓進行放電(依據(jù)設定的閾值選用合適規(guī)格的放電管,一般選取500V~600V規(guī)格的放電管,本案選取500V規(guī)格)控制其電壓值不再上升,使濾波后的電壓維持在一定范圍。這樣設計的好處在于,可保證在后續(xù)電路中可選用較低耐壓組件,從而降低成本。提高燈管的可靠性。
在本申請一個實施方式中提供一種LED日光燈,包括:整流單元,其與所述LED日光燈端部的接腳電性連接,以將該接腳接收的鎮(zhèn)流器輸出的交流信號整流;與所述整流單元耦接 的LED模塊,其包括至少一個LED組件;與所述整流單元、所述LED模塊耦接的控制電路;所述控制電路包括控制模塊、采樣單元及芯片供電支路;所述芯片供電支路耦接所述整流單元及所述控制模塊以向所述控制模塊供電;所述采樣單元耦接所述整流單元及所述控制模塊以向所述控制模塊提供采樣信號,所述控制模塊根據(jù)所述采樣信號控制所述LED模塊發(fā)光。
其中,控制電路可以利用延時導通的效果,讓起始的電能不浪費的儲存在電容上,待需要時再進行放電,可以讓能源使用優(yōu)化??梢钥闯隹刂齐娐芬部梢苑Q為延時開關電路。具體的,控制電路中的控制模塊可以包括IC模塊、MOS開關,MOS開關的開關動作可以控制LED模塊的發(fā)光,而IC模塊可以通過采樣信號來控制MOS開關的開關動作。MOS開關與IC模塊可以一體設計(即MOS開關內置)形成IC模塊,也可以分體設計(即MOS開關外置),本申請并不作任何限制,下面將通過不同的實施例展示。
如圖3c所示,為本發(fā)明第三較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。LED日光燈500包含:整流單元510、LED模塊530、延時開關電路1590(也可以稱為控制電路)。
整流單元510電性連接該LED日光燈的接腳A、接腳B(在其他的實施例中,接腳A可拆分為接腳501/502;接腳B拆分為接腳503/504),用以將耦接該接腳A或該接腳B的鎮(zhèn)流器的交流電整流成直流電。該鎮(zhèn)流器可為電感式鎮(zhèn)流器或電子式鎮(zhèn)流器。
LED模塊530電性連接該整流單元510,并對應濾波的直流電而發(fā)光。
整流單元510也可以是其他種類的全波整流電路或半波整流電路,而不影響本發(fā)明方案欲達到的功能。
在本實施例中,LED模塊530包含電容633。該電容633與LED組件632形成的支路。起到穩(wěn)壓兼濾波的作用。濾波用于將整流后的該直流訊號,并濾除該直流訊號中的高頻成分。
延時開關電路1590,包含:一MOS開關1591、驅動該MOS開關1591工作的IC模塊及該IC模塊的輔助模塊。該輔助模塊至少包含提供IC模塊工作電源的芯片供電支路及采樣單元。提供IC模塊工作電源的支路由電阻1594和電容1595串聯(lián)形成,在電阻1594和電容1595的連接點電聯(lián)接至IC模塊的芯片供電端口(也稱為VCC端)。采樣單元有電阻1592(第一電阻1592)及1593(第二電阻1593)串聯(lián)形成,IC模塊上具有電源檢測端(OVP)端口,通過該端口采樣電阻1592及1593的連接點的電壓值(對地的電壓),依據(jù)該電壓值IC模塊驅動MOS開關1591動作(導通/截止)。所述IC模塊在所述電壓值達到預定閾值時控制MOS開關1591導通,從而使所述LED模塊530發(fā)光。
參數(shù)說明:IC模塊通過采樣電阻1592及1593串聯(lián)連接點D端的電壓值(對地的電壓)。該電壓值的范圍0.7V~1.25V(即預定區(qū)間為0.7V~1.25V)。較佳選取1.0V。這時IC模塊發(fā)出指令,MOS開關1591導通。電阻1592的阻值200K()歐姆~500K歐姆;較佳的選取,300K 歐姆~400K歐姆;本實施例中選取360K歐姆;電阻1593的阻值0.5K~4K歐姆,較佳的選取1.0K歐姆~3K歐姆;本實施例中選取1K歐姆。
在采樣本方案的LED日光燈,對于采樣電阻1593及1593串聯(lián)形成的端點C:應用在電子鎮(zhèn)流器場合時,LED日光燈接通電源初期(時間小于100ms內,通常20~30ms內)C端的電壓介于200V~300V,隨著電子鎮(zhèn)流器平穩(wěn)的工作,C端的電壓升高,進而D端的電壓也隨之升高,當D端的電壓達到設計的閾值時,IC模塊發(fā)出指令(信號),MOS開關導通(LED日光燈工作),之后MOS開關維持導通狀態(tài);應用在電感鎮(zhèn)流器場合時,利用電感鎮(zhèn)流器運行“過零”的特性,以市電120V為例,當LED日光燈通電的初期(當IC模塊采樣到D端的電壓小于0.2V時(本方案采用0.1V),IC模塊發(fā)出指令,MOS開關導通,之后MOS開關維持導通狀態(tài)。
通過上述的設計,LED日光燈可應用于電子鎮(zhèn)流器及電感鎮(zhèn)流器的場合。
上述方案中,IC模塊與MOS開關封裝成一個IC模塊,即將MOS開關內置。
作為上述方案的變形,IC模塊通過采樣整流單元輸出的電流頻率,控制MOS開關的動作(導通/截止)。通常應用在電感鎮(zhèn)流器的場合時,檢出的頻率不超過400Hz(即頻率閾值為400HZ);而應用在電子鎮(zhèn)流器的場合時,為高頻信號。通過設定頻率的閾值,也可實現(xiàn)LED日光燈應用于電感鎮(zhèn)流器及電子鎮(zhèn)流器。即,所述IC模塊在所述頻率值達到頻率閾值時控制MOS開關導通,從而使所述LED模塊發(fā)光。
本實施例中,整流單元510、LED模塊530中的穩(wěn)流電容及延時開關電路1590通常設置于點燈電路模塊5上(即電路板上),LED模塊530中的LED組件(有時也稱光源202,組成的支路設置與燈板2上)。
如圖3d所示,為本發(fā)明第四較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。LED日光燈500包含:整流單元510、LED模塊530、延時開關電路1590(也可以稱為控制電路)。
整流單元510分別電性連接該LED日光燈的接腳501/502及接腳503/504,用以將耦接該接腳鎮(zhèn)流器輸出的交流電整流成直流電。該鎮(zhèn)流器為電子式鎮(zhèn)流器(也可為電感式鎮(zhèn)流器)。
LED模塊530電性連接該整流單元510,并對應濾波的直流電而發(fā)光。
整流單元510也可以是其他種類的全波整流電路或半波整流電路,而不影響本發(fā)明方案欲達到的功能。
在本實施例中,LED模塊530包含電容633。該電容633與LED組件632形成的支路并聯(lián)。LED模塊530還包含電感635,該電感635與LED組件632支路串聯(lián)。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電容633上還并聯(lián)有釋能電阻(圖未示,用于防止LED 組件閃爍)。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電感635上還并聯(lián)有二極管634(該二極管的極性與LED組件632形成的支路的極性相反(如圖3d所示)。該二極管634對電感635起到續(xù)流作用。
作為本發(fā)明的實施例的變形,電感635可設置在整流單元510與LED模塊530之間(這時,LED模塊530中可不設有電感及其并聯(lián)的二極管)。還可設置在接腳與整流單元510之間(及整流之前)。這時,還可在該電感上并聯(lián)二極管(對該電感進行續(xù)流)。
作為上述實施例方案的變形,在一側整流單元510的輸出端間設有鉗位二極管以保護LED日光燈500。通常該鉗位二極管的閾值600V~800V,在本方案中,鉗位二極管的閾值為700V。
延時開關電路1590,包含:一MOS開關1591、驅動該MOS開關1591工作的IC模塊及該IC模塊的輔助模塊。該輔助模塊,至少包含,提供IC模塊工作電源的支路,及采樣單元。提供IC模塊工作電源的支路由電阻1594和電容1595串聯(lián)形成,在電阻1594(第八電阻)和電容1595(第三電容)的連接點電聯(lián)接至IC模塊的電源驅動端口(VCC)。采樣單元有電阻1592及1593串聯(lián)形成,IC模塊上具有OVP端口,通過該端口采樣電阻1592及1593的連接點的電壓值(對地的電壓),依據(jù)該電壓值IC模塊驅動MOS開關1591動作(導通/截止)。
參數(shù)說明:IC模塊通過采樣電阻1592及1593串聯(lián)連接點D端的電壓值(對地的電壓)。該電壓值0.9V~1.25V。較佳選取1.0V。這時IC模塊發(fā)出指令,MOS開關1591導通。電阻1592的阻值200K歐姆~500K歐姆;較佳的選取,300K歐姆~400K歐姆;本實施例中選取360K歐姆;電阻1593的阻值0.5K~4K歐姆,較佳的選取1.0K歐姆~3K歐姆;本實施例中選取1K歐姆。其中,電阻1592及電阻1593均可以為單個電阻,也可以由多個小(子)電阻串聯(lián)形成,只要其阻值等效為電阻1592及電阻1593的阻值大小即可。
在采樣本方案的LED日光燈,對于采樣電阻1592及1593串聯(lián)形成的端點C:應用在電子鎮(zhèn)流器場合時,LED日光燈接通電源初期(時間小于100ms內,通常20~30ms內)C端的電壓介于200V~300V,隨著電子鎮(zhèn)流器平穩(wěn)的工作,C端的電壓升高,進而D端的電壓也隨之升高,當D端的電壓達到設計的閾值時,IC模塊發(fā)出指令(信號),MOS開關導通(LED日光燈工作),之后MOS開關維持導通狀態(tài);應用在電感鎮(zhèn)流器場合時,利用電感鎮(zhèn)流器運行“過零”的特性,以市電120V為例,當LED日光燈通電的初期(當IC模塊采樣到D端的電壓小于0.2V時(本方案采用0.1V),IC模塊發(fā)出指令,MOS開關導通,之后MOS開關維持導通狀態(tài)。
增設的電感選取1~10mH。較佳的選取1~5mH。上述實施例中選取2mH。
通過上述的設計,LED日光燈可應用于電子鎮(zhèn)流器及電感鎮(zhèn)流器的場合。
上述方案中,IC模塊與MOS開關可以封裝成一個IC模塊。
作為上述方案的變形,IC模塊通過采樣,整流單元輸出的電流頻率,控制MOS開關的動作(導通/截止)。通常應用在電感鎮(zhèn)流器的場合時,檢出的頻率不超過400Hz;而應用在電子鎮(zhèn)流器的場合時,為高頻信號。通過設定頻率的閾值,也可實現(xiàn)LED日光燈應用于電感鎮(zhèn)流器及電子鎮(zhèn)流器。
本實施例中,整流單元510、LED模塊530中的穩(wěn)流電容及延時開關電路1590通常設置于點燈電路模塊5上(即電路板上),LED模塊530中的LED組件(有時也稱光源202,LED組件,組成的支路)設置與燈板2上。
如圖3e所示,為本發(fā)明第五較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。與圖3d的區(qū)別在于,本實施例增加了二模擬燈絲電路570,該二模擬燈絲電路570各自包含串聯(lián)的二電阻573及574,以及串聯(lián)的電容571及572,且該二電阻573及574的連接點耦接該二電容571及572的連接點。當發(fā)光二極管燈管安裝于具有預熱功能的燈管座時(例如:具有電子鎮(zhèn)流器的燈管座),在預熱過程,交流訊號的電流可流經該二模擬燈絲電路570的該電阻573及574、該電容571及572,而達到模擬燈絲的效果。如此,電子鎮(zhèn)流器在啟動時能夠正常度過燈絲預熱階段,而保證電子鎮(zhèn)流器正常啟動。
作為上述方案的變形,在本發(fā)明的其它實施例中,在LED日光燈的接腳(501和/或502;503和/或504)上串設一保護裝置。較佳該保護裝置為溫度保險絲,以防止LED日光燈在帶電操作時發(fā)生打火(打火的機理:電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)定操作時會輸出高壓(通常為600Vrms),在帶電更換LED日光燈燈管時,若LED日光燈燈管一端已經連好,一端沒有接觸好(即LED日光燈的燈頭上的導電針與燈座的導電銅片存在一定的距離)。這種情況下,由于導電針與導電銅片之間存在高壓,會擊穿空氣形成拉弧,電弧處會產生大量的熱,導致導電針及附近的塑料件(燈頭)融化等問題。),燒毀LED日光燈的燈頭。通常,選取溫度保險絲的溫度閾值范圍介于130度~150度。較佳的,溫度保險絲的溫度閾值范圍介于130度~140度。上述實施例中,溫度保險絲的溫度閾值范圍選取140度。當該LED日光燈的燈頭發(fā)生打火時,熔斷該溫度保險絲。
模擬燈絲電路還可采用僅是NTC(負溫度系數(shù)電阻)的方案。此時該NTC的阻值不超過15歐姆。較佳的,阻值介于2歐姆~10歐姆。通常選取4~5歐姆。
如圖3f所示,為本發(fā)明第六較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。
LED日光燈500包含:整流單元510、LED模塊530、控制電路2590。
整流單元510分別電性連接該LED日光燈的接腳501/502及接腳503/504,用以將耦接該接腳的鎮(zhèn)流器輸出的交流電整流成直流電。該鎮(zhèn)流器為電子式鎮(zhèn)流器(也可為電感式鎮(zhèn)流器)。
LED模塊530電性連接該整流單元510,并對應濾波的直流電而發(fā)光。
整流單元510也可以是其他種類的全波整流電路或半波整流電路,而不影響本發(fā)明方案欲達到的功能。
在本實施例中,LED模塊530包含電容633。該電容633與LED組件632形成的支路并聯(lián),起到穩(wěn)流兼濾波的作用。
LED模塊530還包含電感635,該電感635與LED組件632支路串聯(lián)。本實施例在電感635處增設一觸發(fā)電路。三極管638的基極與集電極分別連接到電感635的兩端(三極管638的集電極連接到LED組件632的陰極端),在三極管638的基極與集電極間及基極與發(fā)射極間分別設有電阻636、電阻637,三極管638的發(fā)射極連接到IC模塊2591的DRN端。通常LED組件632流出的電流經電感635及電阻637形成回路,電流流過電阻637形成壓降,當該壓降達到三極管638的導通電壓(通常為0.7V),三極管638導通,這時部分電流經三極管分流。本實施例中,電阻637選取1.7歐姆。但也可依據(jù)設定的電流大小而調整(即流經該電阻的阻值與電流的乘積為三極管的導通閾值)。電阻636通常選取0.5~2K。本實施例中選取1K歐姆。
作為上述方案的變形,三極管638還可用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)管替代。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電容633上還并聯(lián)有用于釋能電阻(圖未示,用于防止關斷時LED日光燈閃爍)。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電感635上還并聯(lián)有二極管634(該二極管的極性與LED組件632形成的支路的極性相反(如圖3d所示)。該二極管634對電感635起到續(xù)流作用。
作為本發(fā)明的實施例的變形,電感635可設置在整流單元510與LED模塊530之間(這時,LED模塊530中可不設有電感及其并聯(lián)的二極管)。還可設置在接腳與整流單元510之間(及整流之前)。這時,還可在該電感上并聯(lián)二極管(對該電感進行續(xù)流)。
控制電路2590,包含:IC模塊2591;該IC模塊包含
IC模塊2591的芯片供電(VCC)端、接地端(GND端、參考地),電流可調整觸發(fā)(CS)端,二內置MOSFET漏極(DRN)端、及恒流模式觸發(fā)(STP)端;電阻2598的一端與整流單元510的一輸出端相連,另一端連接與電容2599的一端,電容2599的另一端接地。所述二內置MOSFET漏極端(的連接點A)與所述LED模塊耦接。電阻2598(第八電阻)與電容2599(第三電容)的連接處電氣連接至VCC端,給IC模塊2591供電(VCC的電壓通常為10~30V,較佳的,20~30V,本實施例選取28V);
電阻2594與電阻2595串聯(lián)形成的支路兩端電性的連接到整流單元510的輸出端,電阻 2594與電阻2595的連接處經電阻2596(第七電阻)電性連接到IC模塊2591的CS端;在CS端及B點(整流單元的輸出端)間設有電容2597(第一電容);
采樣單元有電阻2592(第三電阻)及2593(第四電阻)串聯(lián)形成,IC模塊2591具有STP(即OVP)端口,通過該端口采樣電阻2592及2593的連接點D端的電壓值(對地的電壓,第一電壓值),依據(jù)該電壓值,IC模塊2591驅動其內置的MOS導通/截止。
采樣單元有電阻2594(第五電阻)及2595(第六電阻)串聯(lián)形成,IC模塊2591具有的CS端口,通過該端口采樣電阻2594及2595的連接點E端的電壓值(對地的電壓,第二電壓值),依據(jù)該電壓值,IC模塊2591驅動其內置的MOS開關導通/截止。
對于IC模塊2591,具有2種功能模式,第一種模式下,IC模塊2591通過與之連接的MOS開關(本方案采用IC模塊內置MOS開關),具有流進調節(jié)LED模塊530電流的功能(簡稱,電流調整模式);在另一種模式下,即IC模塊2591通過與之連接的MOS開關(本方案采用IC模塊內置MOS開關)觸發(fā)該MOS開關,則維持流進調節(jié)LED模塊530回路電流的功能(簡稱,恒流模式)。
接下來詳細的描述本實施例方案的IC模塊的動作,LED日光燈通電后,通過采樣電阻2592及電阻2593間的端點D的電壓信息,以及采樣電阻2594及電阻2595間的端點E的電壓信息判斷IC模塊工作于何種模式(即電流調節(jié)模式或恒流模式;E點采集的電壓信息(對地的電壓)對應于IC模塊工作時具有調節(jié)電流的功能,而D點采集的電壓信息(對地的電壓)對應于IC模塊工作時無調節(jié)電流的功能)。即,所述IC模塊2591在所述第一電壓值位于第一預定區(qū)間時控制所述LED模塊在恒流模式下工作;在所述第二電壓值位于第二預定區(qū)間控制所述LED模塊在電流可調節(jié)模式下工作。
本方案中IC模塊工作于恒流模式,即觸發(fā)STP端,其導通條件為:當采樣D端的電壓Vd≤X1V(通常0V<X1<0.5V,較佳的0V<X1<0.3V,本案采用0.1V)或Vd≥X2V(X2≥1.0V,本案采用1.2V)時IC模塊2591內置的開關導通。也可以認為,第一預定區(qū)間為大于0伏特小于0.5伏特或者大于等于1伏特。
本方案中IC模塊工作于電流調節(jié)模式,即觸發(fā)CS端,其導通條件為:當采樣E端的電壓X4V≤Vd≤X3V(通常0.5V<X4<0.85V,較佳的0.7V<X1<0.8V,本案采用0.75V。通常0.85V<X3<1.0V,較佳的0.9V<X3<0.98V,本案采用0.95V)。觸發(fā)CS端后,通過電阻2596及電容2597周期性的充放電實現(xiàn)MOS開關的開/關(通過調節(jié)MOS開關的開/關,即類似占空比,實現(xiàn)電流調節(jié)。也可以認為,第二預定區(qū)間為大于0.5伏特小于1伏特。電阻2596及電容2597的參數(shù)視需設計的調節(jié)電流的多少而定)。本實施例中中,電阻2596的阻值0.5K~4K歐姆,較佳的選取1.0K歐姆~3K歐姆;本案選取1K歐姆。
電容2597的容值1~500nF,較佳的選取20~30nF,本案選取4.7nF。在其它的實施例中,還可用脈沖發(fā)生器(類似PWM控制)來實現(xiàn)替代。
上述方案中,IC模塊工作于恒流模式時,此時IC模塊具有鎖存功能(即鎖住當前工作狀態(tài)的功能,實現(xiàn)恒流模式)。該鎖存功能狀態(tài)維持直至關斷外部電源。重新啟動時經由采樣電路的采樣結果判斷工作于何種模式。
本實施例方案可應用在電子鎮(zhèn)流器場合時,LED日光燈接通電源初期(時間小于100ms內,通常20~30ms內)C端的電壓介于200V~300V,隨著電子鎮(zhèn)流器平穩(wěn)的工作,C端的電壓升高,進而D端的電壓也隨之升高,當D端的電壓達到設計的閾值時,IC模塊發(fā)出指令(信號),MOS開關導通(LED日光燈工作),之后MOS開關維持導通狀態(tài);電阻2592的阻值為540K歐姆及電阻2593的阻值為1K歐姆,IC模塊2591的導通電壓為:1.2V(也可依據(jù)該算法,預設其它的閾值)。這時流過LED模塊的電流的大小不可調節(jié)。
本實施例方案可應用在電子鎮(zhèn)流器場合時,LED日光燈接通電源初期(時間小于100ms內,通常20~30ms內)C端的電壓介于200V~300V,隨著電子鎮(zhèn)流器平穩(wěn)的工作,C端的電壓升高,進而D及E端的電壓也隨之升高,當E端的電壓達到設計的閾值時,觸發(fā)IC模塊的CS端,該IC模塊發(fā)出指令(信號),MOS開關導通(LED日光燈工作),之后MOS開關按照設計的頻率導通/截止(實現(xiàn)電流調節(jié))。電阻2594的阻值為420K歐姆及電阻2593的阻值為1K歐姆。這時流過LED模塊的電流的大小可調節(jié)。
本實施例的方案還可兼容鎮(zhèn)流器為電感型鎮(zhèn)流器。(利用電感性鎮(zhèn)流器“過零”的特性,即采樣Vd<0.25v(或0.2V)。即,第一預定區(qū)間為小于0.25伏特,以兼容電感型鎮(zhèn)流器。應用在電感型鎮(zhèn)流器場合時,利用電感鎮(zhèn)流器運行“過零”的特性,以市電120V為例,當LED日光燈通電的初期(當IC模塊采樣到D端的電壓小于0.2V時(本方案采用0.1V),觸發(fā)IC模塊2591的STP端,該IC模塊發(fā)出指令,內置的MOS開關導通,之后MOS開關維持導通狀態(tài)。這時流過LED模塊的電流的大小不可調節(jié)。
作為上述方案的改進,為了維持STP端的穩(wěn)定,可在電阻2593處并聯(lián)一個電容(第二電容)。該電容取值100~500nF,較佳的選取200~300nF,本實施例選取220nF。
上述方案是描述結合采樣的電壓信息而設計的,在實際應用中,有時還可通過簡單的變形,通過采樣電流信息而覺得IC模塊工作在何種模式下。
上述方案中采用IC模塊內置MOS開關的形式,在某些場合也可采用IC模塊加外置MOS開關的形式。
在其它的實施例中,可不用采樣D端的電壓Vd≤X1V觸發(fā)STP的功能,這時只需在電阻2593與等效點B間(非電阻2593靠近D端側)設置一二極管(注,該二極管的陰極連接到 等效點B),利用二極管導通時的壓降來規(guī)避此功能。有時還才用二二極管串聯(lián)(接法同上,這時在二該二極管上分別并聯(lián)電容,這兩電容串聯(lián)連接。
參數(shù)說明:
電阻2592的阻值200K歐姆~600K歐姆;較佳的選取,270K歐姆~600K歐姆;本實施例中選取540K歐姆;電阻2593的阻值0.5K~4K歐姆,較佳的選取1.0K歐姆~3K歐姆;本實施例中選取1K歐姆。電阻2594的阻值200K歐姆~500K歐姆;較佳的選取,300K歐姆~500K歐姆;本實施例中選取420K歐姆;電阻2595的阻值0.5K~4K歐姆,較佳的選取1.0K歐姆~3K歐姆;本實施例中選取1K歐姆。其中,電阻2592及電阻2593、電阻2594及電阻2595均可以為單個電阻,也可以由多個小(子)電阻串聯(lián)形成,只要其阻值等效為電阻2592及電阻2593、電阻2594及電阻2595的阻值大小即可。
增設的電感選取1~10mH。較佳的選取1~8mH。上述實施例中選取6mH。
通過上述的設計,LED日光燈可應用于電子鎮(zhèn)流器及電感鎮(zhèn)流器的場合。
為增加IC模塊2591的耐壓性,在A端(二內置MOSFET漏極端與LED模塊的連接點)與接地間增設一雙向二極管或放電管。雙向二極管或放電管的電壓閾值300~600V(耐壓上限與IC模塊的耐壓上限相同)。較佳的,選取400~500V。本實施例中閾值選取為400V。
上述的設計IC模塊方案的設計思路(電流調節(jié)模式或恒流模式)可應用到如圖3c,d,e所示的方案中,參數(shù)視應用場景作適當?shù)恼{整(在此不在重復)。
作為上述方案的變形,在本發(fā)明的其它實施例中,在LED日光燈的接腳(501和/或502;503和/或504)上串設一保護裝置。較佳該保護裝置為溫度保險絲,以防止LED日光燈在帶電操作時發(fā)生打火(打火的機理:電子鎮(zhèn)流器穩(wěn)定操作時會輸出高壓(通常為600Vrms),在帶電更換LED日光燈燈管時,若LED日光燈燈管一端已經連好,一端沒有接觸好(即LED日光燈的燈頭上的導電針與燈座的導電銅片存在一定的距離)。這種情況下,由于導電針與導電銅片之間存在高壓,會擊穿空氣形成拉弧,電弧處會產生大量的熱,導致導電針及附近的塑料件(燈頭)融化等問題。),燒毀LED日光燈的燈頭。通常,選取溫度保險絲的溫度閾值范圍介于130度~150度。較佳的,溫度保險絲的溫度閾值范圍介于130度~140度。上述實施例中,溫度保險絲的溫度閾值范圍選取140度。當該LED日光燈的燈頭發(fā)生打火時,熔斷該溫度保險絲。
模擬燈絲電路還可采用僅是NTC(負溫度系數(shù)電阻)的方案。此時該NTC的阻值不超過15歐姆。較佳的,阻值介于2歐姆~10歐姆。通常選取4~5歐姆。
如圖3g所示,為本發(fā)明第七較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。與圖3f的區(qū)別在于,本實施例增加了二模擬燈絲電路570,該二模擬燈絲電路570各自包含串聯(lián)的二電阻573 (第三電阻)及574(第四電阻),以及串聯(lián)的電容571及572,且該二電阻573及574的連接點耦接該二電容571及572的連接點。即LED日光燈能應用在PS型鎮(zhèn)流器的場合,當該LED日光燈安裝于具有預熱功能的燈管座時(例如:具有PS型鎮(zhèn)流器的燈管座),在預熱過程,交流訊號的電流可流經該二模擬燈絲電路570的該電阻573及574、該電容571及572,而達到模擬燈絲的效果。如此,PS型鎮(zhèn)流器在啟動時能夠正常度過燈絲預熱階段,而保證鎮(zhèn)流器正常啟動。
參數(shù)說明:如圖3g所述的方案中,對于模擬燈絲電路570,電阻573及電阻574的阻值10K歐姆~1M(兆)歐姆,較佳的采用100K歐姆~1M(兆)歐姆,本方案中采用100K歐姆;電容571及572的容值:3nF~2pF,較佳的,電容571及572的容值:3nF~100nF,本方案中,采用4.7nF。
在實際應用時,起穩(wěn)流作用大電容633可用2顆小電容串聯(lián)進行冗余設計。這時由于采用2顆小電容,該小電容可選用薄膜型電容,這樣可將其設置在燈板上,(通常采用單顆大電容時該電容設置在電源模塊中)。采用本方案的實施例,電源模塊設置于LED日光燈兩側的燈頭內(某些場合也有僅設置在一側的燈頭),電源模塊包含:一側的模擬燈絲電路570(也可將兩側的模擬燈絲電路570皆設置于電源模塊),整流單元,控制電路2590等,LED模塊530中的LED組件632支路串聯(lián)在燈板上,其余組件(如電感635等)通過合理的布局設置在電源模塊上。
如圖3h所示,為本發(fā)明第八較佳實施例的LED日光燈的電路示意圖。
LED日光燈500包含:整流單元510、LED模塊530、控制電路3590。
整流單元510分別電性連接該LED日光燈的接腳501/502及接腳503/504,用以將耦接該接腳鎮(zhèn)流器輸出的交流電整流成直流電。該鎮(zhèn)流器為電子式鎮(zhèn)流器。
LED模塊530電性連接該整流單元510,并對應濾波的直流電而發(fā)光。
整流單元510也可以是其他種類的全波整流電路或半波整流電路,而不影響本發(fā)明方案欲達到的功能。
在本實施例中,LED模塊530包含主要用于濾波的電容633。該電容633與LED元件632形成的支路并聯(lián),起到穩(wěn)壓兼濾波的作用。
若流進LED模塊530的電流過大時,則流過MOS開關3591的電流也隨之增加,如,流過MOS開關3591的電流超過其額定值,MOS開關溫度上升,MOS開關3591長期處于該狀態(tài)時,MOS開關3591會損壞或縮短使用壽命。進而影響LED日光燈的使用壽命。為防止流過MOS開關3591的電流過大,在該MOS開關3591上并聯(lián)一三極管3592,當流經MOS開關3591的電流超出設定的閾值時,通過該三極管3592進行分流。
接下來,描述三極管3592的工作過程。三極管3592的基極與發(fā)射極間設有電阻3593(第九電阻)。通常LED元件632流出的電流經MOS開關3591、電阻3593形成回路,電流流過電阻3593,在該電阻上形成壓降,當該壓降達到三極管3592的導通電壓(通常為0.7V),三極管3592導通,這時部分電流經三極管后與電阻3593流出的電流合流后形成回路。從而達到抑制流過MOS開關3591電流的目的。
本實施例中,電阻3593與流過該電阻的電流對應關系:
假設電阻3593的阻值,Rx=10Ω,三級管3592的發(fā)射結正偏電壓0.7V,三極管電流放大倍數(shù)β=50,電路中的電流,I總=1A:
達到三級管3592的發(fā)射結正偏電壓0.7V時,流過電阻3593的電流為Ir=0.7/10(mA)=70(mA),流過三極管3592的發(fā)射極的電流Ie=I總-Ir=930(mA);這時流過三極管3592的基極的電流Ib=Ie/(1+β)=18.2(mA);
則流過MOS開關3591的電流:Imos=Ib+Ir=88.2(mA)。
MOS開關3591的驅動信號由IC發(fā)出。本實施例中,MOS開關3591導通后,一直維持導通的狀態(tài),可進一步的降低該MOS開關的開關損耗。在其它的實施例中,MOS開關3591還可為不超過100KHz的頻率進行開關。
需要說明的是,上述只是給出一個參考的實施例,具體參數(shù)及規(guī)格可視應用的場合而稍有不同。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電容633上還并聯(lián)有用于釋能的高阻抗電阻(圖未示,用于防止LED元件閃爍),其阻值通常為幾十K到幾百K歐姆之間。應用于大功率時(通常功率大于30W),該電阻可采用水泥電阻來釋放濾波電容的能量,防止LED燈閃爍。
發(fā)明人在試驗的過程中發(fā)現(xiàn),如圖3h示方案的LED日光燈在與一些品牌的電子鎮(zhèn)流器組合應用時,由噪音的產生,為此,發(fā)明人對圖3h的方案進行了進一步的改善,提出如圖3i所示的方案。該方案與圖3h示方案的區(qū)別在于:
LED模塊530還包含抑制電流突變的電感635,該電感635與LED元件632支路串聯(lián)。通過該電感635來抑制回路中電流的突變。進而抑制由于電子鎮(zhèn)流器輸出電流的幅度變化而產生的噪音(這時電子鎮(zhèn)流器輸出電流幅度變化引起的噪音不是完全沒有了,而是這時電流幅度變化的頻率人耳對此不敏感)。
申請人在實驗的過程中還發(fā)現(xiàn),由于電感635具有抑制電流突變的功能,若初始流進該電感的電流較大(如1A),則該電感一直處于流過較大電流的狀態(tài),由于電感本身具有阻值,這樣其發(fā)熱比較厲害。為了降低電感的發(fā)熱量,可通過利用三極管旁路電路的形式來抑制流進電感635的電流,同時達到LED模塊的照明要求。
接下來,詳細的描述三極管旁路電路。三極管638的基極與集電極分別連接到電感635的兩端(三極管638的集電極連接到LED元件632的陰極端),在三極管638的基極與集電極間及基極與發(fā)射極件分別設有電阻636、電阻637,三極管638的發(fā)射極連接到MOS開關4592的漏極端。通常LED元件632流出的電流經電感635、電阻637及MOS開光4591形成回路,電流流過電阻637形成壓降,當該壓降達到三極管638的導通電壓(通常為0.7V),三極管638導通,這時部分電流經三極管分流。從而達到抑制流經電阻637的電流(實現(xiàn)抑制流進電感635的電流過大的目的)。本實施例中,電阻637選取1.7歐姆。但也可依據(jù)設定的電流大小而調整(即流經該電阻的阻值與電流的乘積為三極管的導通閾值)。電阻636通常選取0.5~2K。本實施例中選取1K歐姆。電阻636具有過壓保護作用,其用于保護三極管不被高壓擊穿。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電容633上還并聯(lián)有用于釋能電阻(圖未示,用于防止LED元件閃爍)。
在本發(fā)明的其它實施例中,上述電感635上還并聯(lián)有二極管634(該二極管的極性與LED元件632形成的支路的極性相反(如圖3d所示)。該二極管634對電感635起到續(xù)流作用。
對于MOS開關3591的驅動信號由IC發(fā)出。IC模塊至少包含一信號采集電路及電源供給電路(圖未示)。
在本發(fā)明的其它實施例中,MOS開關與IC模塊可封裝到一個模塊中。
在本發(fā)明的其它實施例中,在圖3h及圖3i所示的方案,兩端增加如圖3h中所示的模擬燈絲電路570,該模擬燈絲電路570各自包含串聯(lián)的二電阻573及574,以及串聯(lián)的電容571及572,且該二電阻573及574的連接點耦接該二電容571及572的連接點。當發(fā)光二極管燈管安裝于具有預熱功能的燈管座時(例如:具有電子鎮(zhèn)流器的燈管座),在預熱過程,交流訊號的電流可流經該二模擬燈絲電路570的該電阻573及574、該電容571及572,而達到模擬燈絲的效果。如此,電子鎮(zhèn)流器在啟動時能夠正常度過燈絲預熱階段,而保證電子鎮(zhèn)流器正常啟動。
燈板采用印刷電路板或可撓性電路板(較佳的選用可撓性電路板即FPC板),而電源模塊則采用印刷電路板的結構。
在其它的實施例中,可將并聯(lián)于電容633的用于防止關斷電源時發(fā)生閃爍的大電阻也設置于燈板上。電感635設置于電源模塊上,還有一個好處在于:本案選用的抑制電流突變的電感的感值為6mH,比較重,如設置于燈板由于燈板采用可撓性結構(即燈板比較軟),制造時會增加制作的難度。
需要說明的是,上述實施例中BP模式是指LED日光燈應用在沒有鎮(zhèn)流器直接電連接至 市電,DR模式是指LED日光燈應用有鎮(zhèn)流器場合。
如圖5所示,為模擬燈絲電路570的變形。如圖5a所示為一模擬燈絲電路1960拓撲示意,該模擬燈絲電路1960包含電阻1963以及串聯(lián)的電容1961及1962,且該電容1961及1962的串聯(lián)支路與電阻1963并聯(lián)。
如圖5b所示為一模擬燈絲電路1660拓撲示意,該模擬燈絲電路1660包含電阻1665以及電容1663,且該電阻1665以及電容1663并聯(lián)。
模擬燈絲電路還可采用僅是NTC(負溫度系數(shù)電阻)的方案。此時該NTC的阻值不超過15歐姆。較佳的,阻值介于2歐姆~10歐姆。通常選取4~5歐姆。
在較佳的實施例中,電源模塊的印制電路板可采用雙面均設有電子組件。整流單元510、濾波單元520等電路中的部分或全部電路包含有雙列直插式(DIP,dual inline-pin)封裝組件。這些雙列直插式封裝組件在左側或/及右側印制電路板,被設置在同一側;另外,左側或/及右側印制電路板也可設置非雙列直插式封裝的組件。由于組件高度較高的雙列直插式封裝組件被設置于同一側,可以有效降低已設置組件的印制電路板整體高度。
在另一實施例,可以設置于印刷電路板的組件高度為分類依據(jù)。印刷電路板上組件高度高于一預定高度值的組件統(tǒng)一設置于同一側;而其它的組件的設置則不限制,也可已在同一側、或部分或全部于另一側。
由于燈頭3上設有透氣孔,可以使燈頭內的這些電子組件所產生的熱可以透過透氣孔進行對流散熱。較佳的,燈管的材質為玻璃。玻璃材質的熱傳導優(yōu)于塑料材質。LED組件202貼于燈管內壁時,LED組件202工作所產生的熱可以透過玻璃管傳導而進行散熱,甚至LED組件202所產生的的熱也可以同時透過透氣孔進行對了散熱?;蛘咄ㄟ^該散熱孔吹出或吸出LED日光燈內的水汽。
在本實施例中,也可以不采用公插501、母插201的連接方式,而可以用傳統(tǒng)導線打線方式取代,即采用一根傳統(tǒng)的金屬導線,將金屬導線的一端與電源電連接,另一端與燈板2電連接,但導線打線連接的方式有可能在在運輸過程中會有斷裂的潛在隱患,質量上稍差。
如上所述,本發(fā)明完全符合專利三要件:新穎性、創(chuàng)造性和產業(yè)上的實用性。本發(fā)明在上文中已以較佳實施例揭露,然熟悉本項技術者應理解的是,該實施例僅用于描繪本發(fā)明,而不應解讀為限制本發(fā)明的范圍。應注意的是,舉凡與該實施例等效的變化與置換,均應設為涵蓋于本發(fā)明的范疇內。因此,本發(fā)明的保護范圍當以所附的權利要求書所界定范圍為準。