TWI400005B - 發光二極體螢光燈 - Google Patents

Description

發光二極體螢光燈

本發明涉及一種發光二極體(LED)螢光燈，尤其涉及一種可以輕易地使用現有之各種螢光燈安定器而不需要安裝輔助設備或改變配線的LED螢光燈。

由於起初作為低功率指示燈的發光二極體(LED)之光學效能的進步，LED的應用範圍逐漸擴大。不同於其他光源，LED不包含汞，且因此被視為環保的光源。因此，最近LED已成為眾所注目的中心作為下一代對行動終端、液晶顯示(LCD)TV或汽車之光源。因此，近幾百年來作為主要光源之白熾燈或螢光燈，正快速地被LED螢光燈所取代。

然而，為了用LED螢光燈替代現有的螢光燈，必須改變配線或燈的結構或額外安裝LED螢光燈專用的螢光燈安定器。因此，LED螢光燈仍然沒有普及。

本發明的目的是提供發光二極體(LED)螢光燈，其可藉由現有之各種螢光燈安定器來驅動而不需要安裝輔助設備或改變配線。

根據本發明之一方面，提供一種LED螢光燈，包括：LED陣列，具有以串聯連接之複數個LED；第一至第四連接腳；分別與第一至第四連接腳相連的第一至第四電容；第一二極體，具有與第一電容之第二端連接的陽極、和與LED陣列之第一端連接的陰極；第二二極體，具有與LED陣列之第二端連接的陽極、和與第二電容之第二端連接的陰極；第三二極體，具有與LED陣列之第二端連接的陽極、和與第三電容之第二端連接的陰極；以及第四二極體，具有與第四電容之第二端連接的陽極、和與LED陣列之第一端以及第一二極體之陰極共用連接的陰極。

根據本發明的又一方面，提供一種LED螢光燈，包括：LED陣列，具有以串聯連接之複數個LED；第一至第四連接腳；第一二極體，具有與LED陣列之第一端連接的陰極；第二二極體，具有與LED陣列之第二端連接的陽極；第三二極體，具有與LED陣列之第二端和與第二二極體之陽極共用連接的陽極；第四二極體，具有與LED陣列之第一端和第一二極體之陰極共用連接的陰極；第五二極體，具有與第一連接腳連接的陽極、和與第一二極體之陽極連接的陰極；第六二極體，具有與第二二極體之陰極連接的陽極、和與第二連接腳連接的陰極；第七二極體，具有與第三二極體之陰極連接的陽極、和與第三連接腳連接的陰極；第八二極體，具有與第四連接腳連接的陽極、和與第四二極體之陽極連接的陰極；第九二極體，具有與第一連接腳連接的陰極，和與第二二極體之陰極連接的陽極；第十二極體，具有與第五二極體之陰極連接的陰極、和與第二連接腳連接的陽極；第十一二極體，具有與第四連接腳連接的陰極、和與第七二極體之陽極連接的陽極；以及第十二二極體，具有與第八二極體之陰極連接的陰極、和與第三連接腳連接的陽極。

根據本發明的再一方面，提供一種LED螢光燈，包括：彼此互相並聯的第一至第n個LED陣列；第一至第四連接腳；第一二極體，具有與第一至第n個LED陣列之第一端為共用連接之第一節點連接的陰極；第二二極體，具有與第一至第n個LED陣列之第二端為共用連接之第二節點連接的陽極；第三二極體，具有與第二節點和第二二極體之陽極共用連接的陽極；第四二極體，具有與第一節點和第一二極體之陰極共用連接的陰極；第五二極體，具有與第一連接腳連接的陽極、和與第一二極體之陽極連接的陰極；第六二極體，具有與第二二極體之陰極連接的陽極、和與第二連接腳連接的陰極；第七二極體，具有與第三二極體之陰極連接的陽極、和與第三連接腳連接的陰極；以及第八二極體，具有與第四連接腳連接的陽極、和與第四二極體之陽極連接的陰極。

根據本發明的另一方面，提供一種LED螢光燈，包括：第一至第四連接腳；分別與第一至第四連接腳連接的第一至第四電容；第一二極體，具有與第一電容之第二端連接的陽極；第二二極體，具有與第二電容之第二端連接的陰極；第三二極體，具有與第二二極體之陽極連接的陽極，和與第三電容之第二端連接的陰極；第四二極體，具有與第四電容之第二端連接的陽極、和與第一二極體之陰極連接的陰極；第五二極體，具有與第一連接腳連接的陽極、和與第一二極體之陽極連接的陰極；第六二極體，具有與第二二極體之陰極連接的陽極、和與第二連接腳連接的陰極；第七二極體，具有與第三二極體之陰極連接的陽極、和與第三連接腳連接的陰極；第八二極體，具有與第四連接腳連接的陽極、和與第四二極體之陽極連接的陰極；以及LED陣列電路單元，具有與其中第一二極體之陰極和第四二極體之陰極連接的第一節點連接的第一端、和與其中第二二極體之陽極和第三二極體之陽極連接的第二節點連接的第二端，該LED陣列電路單元包括至少一個LED陣列和至少一個以串聯連接的電感器。

本發明將在下文中參照所附圖式所示之示範實施例來詳細說明。

電子螢光燈安定器可大體分為半橋型、即時啟動型或程式啟動型電子螢光燈安定器。根據本發明之示範實施例，LED螢光燈可被配置成可簡易應用於幾乎所有類型的螢光燈安定器。根據本發明示範實施例，LED螢光燈的結構和應用於LED螢光燈的各種螢光燈安定器的操作將在下文中詳加描述。

第1圖說明本發明第一示範實施例中LED螢光燈110的電路圖。參考第1圖，LED螢光燈110可包括LED陣列10、複數個電容C11至C14以及複數個外部連接腳，也就是第一至第四連接腳111至114。LED螢光燈110可包括彼此並聯的兩個或更多個LED陣列10。LED螢光燈110的結構可以直接應用於本發明另一示範實施例的LED螢光燈。

LED陣列10可包括以串聯連接之複數個LED(圖中未示)、陽極端10a和陰極端10b。可在陽極端10a和第一連接腳111之間連接電容C11。可在陰極端10b和第二連接腳112之間連接電容C12。可在陽極端10a和第三連接腳113之間連接電容C13。可在陰極端10a和第四連接腳114之間連接電容C14。

電容C11至C14可被連接至螢光燈安定器，像是半橋型電子安定器經由第一至第四連接腳111至114，且因此可控制螢光燈安定器之串聯諧振電路的電容。由於串聯諧振電路之電容的變化，在安定器內的螢光燈安定器中之電流控制電感器的阻抗可能增加，因此，LED螢光燈110內流動的電流量可能降低。因此，藉由利用典型電子螢光安定器而不需要修改典型電子螢光安定器的結構可控制LED螢光燈110的功率消耗。

第2圖說明如第1圖所示之LED陣列10的電路圖。參考第2(a)圖，LED陣列10可包括以串聯連接之複數個LED D₁ 至D_n 。

或者，為了對LED D₁ 至D_n 有更佳的防護，LED陣列10亦可包括分別與LED D₁ 至D_n 並聯的複數個齊納二極體Z₁ 至Z_n ，以LED D₁ 至D_n 排列方向之反方向排列，如第2(b)圖所示。在此情況下，如果在陽極端10a的施加電壓關於陰極端10b為正，則電流可流經LEDD₁ 至D_n 。另一方面，在輸入交流電壓的負週期內，電流可以流經齊納二極體Z₁ 至Z_n 。流經齊納二極體Z₁ 至Z_n 的電流會變成無效損耗。因此，為了防止反向電流經過齊納二極體Z₁ 至Z_n 且因而提高效能，可以對第一示範實施例作出各種改進，這將在下文中詳細描述。

第3圖說明本發明第二示範實施例中LED螢光燈120的電路圖。除了LED螢光燈120具有與LED陣列12之任一端以串聯連接之兩個額外的二極體D₂₁ 和D₂₂ ，第二示範實施例與第一示範實施例相同。參考第3圖，可在LED陣列12之陽極端和電容C₂₁ 和C₂₃ 間的節點之間連接二極體D₂₁ ，可在LED陣列12之陰極端和電容C₂₂ 和C₂₄ 間的節點之間連接二極體D₂₂ 。由於二極體D₂₁ 和D₂₂ ，穩定電流可在LED螢光燈120中流動而不須理會螢光燈安定器之輸出端的極性。

第4圖說明本發明第三示範實施例中LED螢光燈130的電路圖。參考第4圖，LED螢光燈130可包括複數個二極體D₃₁ 至D₃₄ ，且因此能夠穩定地操作各種螢光燈安定器，而不須理會施加至第一至第四連接腳131至134之交流電壓之相位的變化。

第5圖說明本發明第四示範實施例中LED螢光燈140的電路圖。除了LED螢光燈140具有複數個額外的二極體D₄₅ 至D₄₈ ，第四示範實施例與第三示範實施例相同。參考第4圖，複數個電容C₄₁ 至C₄₄ 可分別與第一至第四連接腳141至144連接，且二極體D₄₅ 至D₄₈ 可分別與電容C₄₁ 至C₄₄ 以並聯連接。

第6A圖至第6C圖說明本發明第五示範實施例中LED螢光燈150的電路圖。參考第6A圖，LED螢光燈150可包括複數個二極體D₅₁ 至D₅₄ ，且因此能夠穩定地操作各種螢光燈安定器，而不須理會施加至第一至第四連接腳151至154的交流電壓之相位的變化。

第五示範實施例不同於第一示範實施例的是LED螢光燈150包括複數個額外的二極體D₅₅ 至D₅₈ 。參考第6A圖，複數個電容C₅₁ 至C₅₄ 可分別與第一至第四連接腳151至154連接，且二極體D₅₅ 至D₅₈ 可分別與電容C₅₁ 至C₅₄ 以並聯連接。

LED螢光燈150亦可包括複數個二極體D₅₉ 至D₆₂ 。二極體D₅₉ 之陰極可與第一連接腳151連接，且二極體D₅₉ 之陽極可與二極體D₅₂ 的陰極連接。二極體D₆₀ 的陽極可與第二連接腳152連接，且二極體D₆₀ 之陰極可與二極體D₅₁ 的陽極連接。二極體D₆₁ 的陰極可以與第四連接腳154連接，二極體D₆₁ 的陽極可與二極體D₅₃ 的陰極連接。二極體D₆₂ 的陽極可與第三連接腳153連接，二極體D₆₂ 的陰極可與D₅₄ 的陽極連接。由於LED螢光燈150具有對稱結構，並因此對稱地執行關於所施加的電壓，LED螢光燈150可以輕易地用於現有的螢光燈裝配。

電容C₅₁ 至C₅₄ 不會用在LED螢光燈150中，如第6B圖所示。LED螢光燈150可以包括超過一個的LED陣列，例如，彼此互相並聯的第一至第n個LED陣列15a至15n，n為正整數，如第6C圖所示。

第7圖說明本發明第六示範實施例中LED螢光燈170的電路圖。參考第7圖，LED螢光燈170可包括第一至第四連接腳171至174、在第一和第三連接腳171和173之間連接的電感器L₇₁ 、以及在第二和第四連接腳172和174之間連接的電感器L₇₂ 。電感器L₇₁ 和L₇₂ 可作為在電子螢光燈安定器操作之早期相位處之螢光燈的燈絲，並因此從操作中防止燈絲檢測/保護電路。此外，當LED螢光燈170被開啟時，電感器L₇₁ 和L₇₂ 的電感可加上共振電路的電感，藉以控制施加至LED螢光燈170上的功率。

電感器L₇₁ 和L₇₂ 可以用電阻替代。

第8A圖至第8J圖說明本發明第七示範實施例中LED螢光燈190的電路圖。參考第8A圖，LED螢光燈190可包括複數個二極體D₉₁ 至D₉₄ 、在二極體D₉₁ 的陰極和二極體D94的陰極之間的第一節點和在二極體D₉₂ 的陽極和二極體D₉₃ 的陽極之間的第二節點之間連接的LED陣列19、以及複數個電感器L₉₁ 至L₉₃ 。

與LED陣列19串聯之電感器L₉₃ ，可以改變LED陣列19的阻抗，當LED螢光燈190開啟時並因此控制LED螢光燈19的電流。可在第一和第二節點之間之任意位置提供此電感器L₉₃ 。

電感器L₉₁ 和L₉₂ 可以分別用電阻R₉₁ 和R₉₂ 替代，如第8B圖所示。

可以在LED陣列19和第二節點之間連接電感器L₉₃ ，如第8C圖所示。

參考第8D圖，LED螢光燈190可以包括LED陣列電路單元，其具有第一和第二LED陣列19a和19b以及在第一和第二LED陣列19a和19b之間連接的電感器L₉₃ 。

超過一個的電感器和超過一個的LED陣列可在第一和第二節點之間連接。也就是，LED陣列單元電路包含可在第一和第二節點之間連接的一些LED陣列和一些電感器。

參考第8E圖和第8F圖，LED螢光燈190可包括LED陣列電路單元，其具有電感器L₉₃ 和第一至第n個LED陣列19a至19n，n為正整數。

參考第8G圖和第8H圖，LED螢光燈190可包括LED陣列電路單元，其具有第一至第n個電感器L_93a 至L_93n 以及第一至第n個LED陣列19a至19n。

參考第8I圖，LED螢光燈190可包括LED陣列電路單元，其具有互相並聯的第一至第n個LED陣列19_a 至19_n 、互相並聯的第(n+1)至第2n個LED陣列19_a-1 至19_n-1 、以及分別在第一至第n個LED陣列19_a 至19_n 和分別在第(n+1)至第2n個LED陣列19_a-1 至19_n-1 之間連接的第一至第n個電感器L_93a 至L_93n 。

參考第8J圖，LED螢光燈190可包括LED陣列電路單元，其具有互相並聯的第一至第n個LED陣列19_a 至19_n 、互相並聯的第(n+1)至第2n個LED陣列19_a-1 至19_n-1 、以及分別在第一至第n個LED陣列19_a 至19_n 和第(n+1)至第2n個LED陣列19_a-1 至19_n-1 之間連接的電感器L₉₃ 。

LED螢光燈190的LED陣列電路單元可具有除上述以外之其他結構。

LED螢光燈110至120可以簡單地用於各種現有的螢光燈安定器而不需要改變任何電路，這將進一步在下文中詳細描述，將第6A圖、第6B圖或第6C圖中的LED螢光燈150作為示例。

第9圖說明當使用螢光燈200作為負載時，操作串聯諧振電子螢光燈安定器的電路圖。參考第9圖，具有電感器L₀ 和電容C的串聯諧振電路可連接反向器的輸出端，其以高頻操作，且螢光燈200可在電容C的任一端並聯，藉以利用反向器V_i 的共振電壓進行初始放電操作。一旦執行初始放電操作，串聯諧振電路可控制螢光燈200內的電流朝電感器L₀ 流動。

第10圖說明如第9圖所示之串聯諧振電子螢光燈安定器的電路圖。參考第10圖，驅動反向器之開關電路Q₁ 和Q₂ 在控制電路的控制下以固定頻率操作，且因此，串聯諧振電子螢光燈安定器可以分為強迫振盪型螢光燈安定器。具有分流電容C₀ 、電感器L₀ 和共振電容C₁ 的串聯諧振電路可與反向器的輸出端連接，藉以驅動螢光燈210。串聯諧振電子螢光燈安定器可以操作由控制電路預先決定的固定頻率。因此，串聯諧振電子螢光燈安定器，不同於自振盪式(self-oscillation-type)螢光燈安定器，可能存在各種缺陷。然而，由於半導體技術之當今發展，可以減少開關損失，並藉由連續檢測螢光燈210的操作狀態來穩定串聯諧振電子螢光燈安定器的操作。因此，串聯諧振電子螢光燈安定器可以用於各種螢光燈。

然而，由於串聯諧振電子螢光燈安定器係專為螢光燈設計，串聯諧振電子螢光燈安定器不能控制施加至LED螢光燈上的功率，其與典型的螢光燈的特性不同。此外，在開啟螢光燈210的早期階段，基於典型螢光燈之特性所設計的燈負載非正常狀態檢測電路220可被驅動用來操作，並因此驅動反向器的保護電路來操作。因此，螢光燈210無法被適當地開啟。

第11圖說明在正常狀態下於螢光燈驅動之早期相位處電壓施加至螢光燈之任一端的波形圖。參考第11圖，驅動典型螢光燈之早期階段可以包括預熱階段a，大約1秒長，放電階段b，大約0.13秒長和正常打開狀態c。

第12圖說明在非正常狀態下於螢光燈驅動之早期相位處電壓施加至螢光燈之任一端的波形圖。參考第12圖，在預熱週期d中，大約為1.6秒長，以及在放電週期e之後，大約0.62秒長，由於施加至螢光燈之任一端的高電壓可被驅動來操作保護電路。

螢光燈的負載可被忽略直到放電操作被起動。在放電操作之起動前的螢光燈之操作特性將在下文詳細描述。

串聯諧振電路的品質因數Q₀ 包括具有電感L₀ 之電感器和具有電容量C₁ 之電容，可藉由方程式(1)來定義：

其中R₀ 代表串聯諧振電路的阻抗，C₀ 代表分流電容的電容量。電容量C₀ 可能太高並因此可被忽略。

施加至串聯諧振電路內之電容的電壓V_c 可利用方程式(2)來定義：

然而，當使用LED螢光燈，替代典型螢光燈的時候，在共振之早期階段由於施加至電容C₁ 的高電壓，使反向器內之保護電路可被驅動來操作。

第13圖說明具有第五示範實施例之LED螢光燈的串聯諧振電子螢光燈安定器之電路圖。參考第13圖，LED螢光燈150，不同於典型螢光燈，即使在反向器之早期階段操作可被視為負載，且因此被視為負載電阻R。負載電阻R與電容C並聯連接。負載電阻R和電容C的複數導納Y_rc 可利用方程式(3)來定義：

複數導納Y_rc 之複數阻抗Z_rc 可被定義作為負載電阻R之電阻值和電容C之電容量的因數，利用方程式(4)來定義：

T8/32W螢光燈具有大約500Ω的阻抗。第14圖說明當負載電阻R的電阻設定為500Ω，且正弦波滿足以下的方程式：L₀ =2.5mH；C=6.8nF；f=50KHz；以及Vm=250V時，利用專業電路模擬軟體(PSpice)，藉著對串聯諧振電路上施加正弦波並測量應用至LED螢光燈150之電壓所獲得的模擬結果。參考第14圖，LED螢光燈的電壓可具有148V的峰值，其大約從施加至LED螢光燈150的峰值電壓即250V下降了43%，並且LED螢光燈的相位可移位0.62π。也就是，即便在串聯諧振電路之共振的早期階段，藉由考慮負載電阻R的電阻，是有可能減少串聯諧振電路的品質因數。因此，可以降低施加至電容C之任一端上之電壓的峰值，並因此防止反向器內保護電路的操作。

參考第13圖，為了防止電子螢光燈安定器內的燈絲檢測電路，第一和第三連接腳151和153可為直接短路，且第二和第四連接腳152和154可為直接短路。或者，利用電阻或電感器使第一和第三連接腳151和153可為間接短路，並且利用電阻或電感器使第二和第四連接腳152和154可為間接短路。

當第一和第三連接腳151和153為短路且第二和第四連接腳152和154為短路時，電子螢光燈安定器的操作將在下文中詳加描述。如果正弦波之電壓增加到LED陣列15之臨界電壓V_th ，當電壓V_c 施加至電容C關於第二和第四連接腳152和154為正時，也就是當正電壓施加至第一和第三連接腳151和153時，電流可以流經下面的多重路徑：[D₅₅ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₆ ]；[D₅₅ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₃ -D₆₁ ]；[D₆₂ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₆ ]；以及[D₆₂ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₃ -D₆₁ ]。另一方面，當正電壓施加至第一和第三連接腳151和153，如果電壓V_c 降至臨界電壓V_th 以下，則沒有電流會流入LED陣列15。

當負電壓施加至第一和第三連接腳151和153時，如果正弦波之電壓降至臨界電壓V_th 以下，電流可以再一次流經下面的多重路徑：[D₅₈ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₃ -D₅₇ ]；[D₅₈ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₉ ]；[D₆₀ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₃ -D₅₇ ]；以及[D₆₀ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₉ ]。施加至LED陣列15的電壓V_m sin(ωt+θ)在不考慮於二極體內發生電壓下降時，可具有作為峰值的最大值V_m 。

第15圖說明電流在如第13圖所示之LED陣列中流動的時序圖。參考第15圖，在0和ta之間的區間內，電容C₅₃ 和C₅₄ 可以利用從電容C₅₃ 至二極體D₆₁ 的路徑以及從二極體D₆₂ 至電容C₅₄ 的路徑中分別流經的電流充電，直到電流開始流入LED陣列15。

在ta和tb的區間中，主電流可在LED螢光燈150內流經下面的多重路徑：[D₅₅ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₆ ]；[D₅₅ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₃ -D₆₁ ]；[D₆₂ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₆ ]；以及[D₆₂ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₃ -D₆₁ ]。

在tb和π的區間中，沒有主流電流可在LED螢光燈150內流動，且電容C₅₃ 和C₅₄ 可持續放電。

在π和tc區間中，電容C₅₁ 和C₅₂ 可藉著電流從二極體D₅₉ 流至電容D₅₁ 的路徑以及從電容C₅₂ 流至二極體D₆₀ 的路徑充電，直到電流開始在LED陣列15內流動。

在tc和td區間中，主電流可通過下面多重電路在LED螢光燈150內流動：[D₆₀ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₃ -D₅₇ ]；[D₅₈ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₃ -D₅₇ ]；[D₆₀ -D₅₁ -LED陣列15-D₅₂ -D₅₉ ]；以及[D₅₈ -D₅₄ -LED陣列15-D₅₂ D₅₉ ]。

往td和2π區間中，沒有主電流會在LED螢光燈150內流動，且電容C₅₁ 和C₅₂ 可持續放電。

在td和(2π+ta)區間中，沒有主電流會在LED螢光燈150內流動，電容C₅₃ 和C₅₄ 可充電至臨界電壓V_th ，直到電流開始在LED陣列150內流動，且電容C₅₁ 和C₅₂ 可放電。

在td和ta區間和在tb和tc區間中，當電容C₅₁ 至C₅₄ 的電容量為C_a 時，電子螢光燈安定器可操作猶如每個都具有電容量C_a 之與電容C並聯的兩個電容。在此情況下，電子螢光燈安定器之有效電容量C_r 可以利用方程(5)來定義：

C _r =C +2C _a 　...(5).

電子螢光燈安定器之串聯諧振電路的品質因數Q₀ 可利用下面方程式：來定義。因此，電容量C愈高，品質因數Q₀ 愈低，且施加至LED螢光燈150任一端之電壓V_c 愈低。可控制在LED螢光燈150內流動的峰值電流以及藉由改變電容量C_a 控制峰值電流在LED螢光燈150流動期間的區間。因此，可以控制LED螢光燈150的功率損耗。

LED螢光燈150的上述操作可以直接應用到當LED螢光燈150包含超過一個以上之LED陣列的情況，如第6C圖所示。

第16圖說明具有第七示範實施例之LED螢光燈的串聯諧振電子螢光燈安定器之電路圖。參考第16圖，LED螢光燈190的電感器L₉₁ 和L₉₂ 可作為燈絲，並可防止反向器內的燈絲異常狀態檢測電路之操作。電感器L₉₁ 和L₉₂ 可用電阻替代，如第8B圖所示。在此情況下，然而，由於電阻內有共振電流流過可能會發生功率的損失。

參考第16圖，共振電容C可與第一和第二連接腳191和192連接，並且具有共振電容C和電感器L₀ 的反向器的輸出端可與第三和第四連接腳193和194連接。當電感器L₉₁ 和L₉₂ 的電感為L_a 時，電子螢光燈安定器的共振電感器L可以利用下面的方程式來定義：L=L₀ +2L_a 。因此，最高電壓可以施加至第一和第二連接腳191和192。

當與LED陣列19串聯的電感器L₉₃ 之電感為L_b 時，在時間週期期間，當主電流可在LED陣列19內流動時，具有高於反向器之操作頻率兩倍高之頻率的LED電流會在LED陣列19中流動。因此，阻抗ZLb(=j2ωLb)可加到LED陣列19之阻抗，且因此電子螢光燈安定器的品質因數Q₀ 可變化。因此，可藉由控制應用至LED陣列19的峰值電壓V_m 來控制LED陣列19內流動的電流。

上述LED螢光燈190的操作可以直接應用到當LED螢光燈190包括超過一個以上之LED陣列或超過一個以上之電感器的LED螢光燈190的情況，如第8D圖至第8J圖所示。

表1顯示當反向器之操作頻率為50KHz且電容C為6800pF時，藉由改變電容量C_a ，自包括具有48×3 LED之LED陣列的LED螢光燈獲得的測量資料。

本發明中的LED螢光燈並不侷限於前述的示範實施例。因此，在此前述的示範實施例中的變化和組合皆落入本發明的範圍內。

如上所述，根據本發明，可以提供一種LED螢光燈，其可以簡單地應用各種現有的螢光燈安定器，而不需要安裝輔助設備或改變配線。因此，可以簡單地替換現有的螢光燈並因此促進環保、高效光源的使用。

可以理解地是上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10．．．LED陣列

10a．．．陽極端

10b．．．陰極端

C11-C14．．．電容

110．．．LED螢光燈

111-114．．．第一至第四連接腳

D₁ -D_n ．．．二極體

Z₁ -Z_n ．．．齊納二極體

12．．．LED陣列

C21-C24．．．電容

120．．．LED螢光燈

D21-D22．．．二極體

13．．．LED陣列

C31-C34．．．電容

130．．．LED螢光燈

131-134．．．第一至第四連接腳

D31-D34．．．二極體

14．．．LED陣列

C41-C44．．．電容

D41-D48．．．二極體

140．．．LED螢光燈

141-144．．．第一至第四連接腳

15．．．LED陣列

15a、15b…15n．．．第一至第n個LED陣列

C51-54．．．電容

150．．．LED螢光燈

151-154．．．第一至第四連接腳

D51-D62．．．二極體

17．．．LED陣列

170．．．LED螢光燈

C₇₁ -C₇₄ ．．．電容

D₇₁ -D₈₂ ．．．二極體

L₇₁ 、L₇₂ ．．．電感器

171-174．．．第一至第四連接腳

19．．．LED陣列

19a、19b…19n．．．第一LED陣列至第n個LED陣列

190．．．LED螢光燈

C₉₁ -C₉₄ ．．．電容

D₉₁ -D₁₀₂ ．．．二極體

L₉₁ 、L₉₂ 、L₉₃ ．．．電感器

191-194．．．第一至第四連接腳

R91、R92．．．電阻

L_93a 、L_93b …L_93n ．．．第一至第n個電感器

19a-1、19b-1…19n-1．．．第(n+1)至第2n個LED陣列

200．．．螢光燈

210．．．螢光燈

220．．．燈負載非正常狀態檢測電路

V_i ．．．反向器

C．．．電容

L₀ ．．．電感器

Q₁ 、Q₂ ．．．開關電路

AC．．．交流電

C₀ ．．．分流電容

C₁ ．．．共振電容

所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。

圖式中：

第1圖為根據本發明之第一示範實施例說明發光二極體(LED)螢光燈的電路圖；

第2圖為說明如第1圖所示之LED陣列的電路圖；

第3圖為根據本發明之第二示範實施例說明LED螢光燈的電路圖；

第4圖為根據本發明之第三示範實施例說明LED螢光燈的電路圖；

第5圖為根據本發明之第四示範實施例說明LED螢光燈的電路圖；

第6A圖至第6C圖為根據本發明之第五示範實施例說明LED螢光燈的電路圖；

第7圖為根據本發明之第六示範實施例說明LED螢光燈的電路圖；

第8A圖至第8J圖為根據本發明之第七示範實施例說明LED螢光燈的電路圖；

第9圖說明當使用螢光燈作為負載時，操作串聯諧振螢光燈安定器的電路圖；

第10圖說明如第9圖所示之串聯諧振電子安定器的電路圖；

第11圖說明在正常狀態下於螢光燈驅動之早期相位處電壓應用至螢光燈之任一端的波形圖；

第12圖說明在非正常狀態下於螢光燈驅動之早期相位處電壓應用至螢光燈之任一端的波形圖；

第13圖說明具有第五示範實施例之LED螢光燈的串聯諧振電子安定器之電路圖；

第14圖顯示關於各種不同電壓應用至LED螢光燈負載的模擬結果；

第15圖說明電流在如第13圖所示之LED陣列中流動的時序圖；以及

第16圖說明具有第七示範實施例之LED螢光燈的串聯諧振電子安定器之電路圖。

10．．．LED陣列

10a．．．陽極端

10b．．．陰極端

C11-C14．．．電容

110．．．LED螢光燈

111-114．．．第一至第四連接腳

Claims (18)

1. 一種發光二極體螢光燈，包括：一發光二極體陣列，具有以串聯連接之複數個發光二極體；一第一連接腳、一第二連接腳、一第三連接腳和一第四連接腳；一第一電容、一第二電容、一第三電容和一第四電容，分別與該第一至該第四連接腳相連；一第一二極體，具有與該第一電容之一第二端連接的一陽極、和與該發光二極體陣列之一第一端連接的一陰極；一第二二極體，具有與該發光二極體陣列之一第二端連接的一陽極、和與該第二電容之一第二端連接的一陰極；一第三二極體，具有與該發光二極體陣列之該第二端連接的一陽極、和與該第三電容之一第二端連接的一陰極；以及一第四二極體，具有與該第四電容之一第二端連接的一陽極、和與該發光二極體陣列之該第一端和該第一二極體之該陰極共用連接的一陰極。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含：一第五二極體，具有與該第一連接腳連接的一陽極、和與該第一電容之該第二端連接的一陰極；一第六二極體，具有與該第二電容之該第二端連接的一陽極、和與該第二連接腳連接的一陰極；一第七二極體，具有與該第三電容之該第二端連接的一陽極、和與該第三連接腳連接的一陰極；以及一第八二極體，具有與該第四連接腳連接的一陽極、和與該第四電容之該第二端連接的一陰極。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含：一第九二極體，具有與該第一連接腳連接的一陰極、和與該第二電容之該第二端連接的一陽極；一第十二極體，具有與該第一電容之該第二端連接的一陰極、和與該第二連接腳連接的一陽極；一第十一二極體，具有與該第四連接腳連接的一陰極、和與該第三電容之該第二端連接的一陽極；以及一第十二二極體，具有與該第四電容之該第二端連接的一陰極、和與該第三連接腳連接的一陽極。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含：一第一電感器，在該第一和該第三連接腳之間連接；以及一第二電感器，在該第二和該第四連接腳之間連接。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含至少一第三電感器和一第四電感器之其中之一，其中該第三電感器，具有與該第一二極體之該陰極和該第四二極體之該陰極共用連接的一第一端、和具有與該發光二極體陣列之該第一端連接的一第二端；以及該第四電感器，具有與該第二二極體之該陽極和該第三二極體之該陽極共用連接的一第一端、和具有與該發光二極體陣列之該第二端連接的一第二端。
6. 一種發光二極體螢光燈，包括：一發光二極體陣列，具有以串聯連接之複數個發光二極體；一第一連接腳、一第二連接腳、一第三連接腳和一第四連接腳；一第一二極體，具有與該發光二極體陣列之一第一端連接的一陰極；一第二二極體，具有與該發光二極體陣列之一第二端連接的一陽極；一第三二極體，具有與該發光二極體陣列之該第二端和與該第二二極體之該陽極共用連接的一陽極；一第四二極體，具有與該發光二極體陣列之該第一端和該第一二極體之該陰極共用連接的一陰極；一第五二極體，具有與該第一連接腳連接的一陽極、和與該第一二極體之該陽極連接的一陰極；一第六二極體，具有與該第二二極體之該陰極連接的一陽極、和與該第二連接腳連接的一陰極；一第七二極體，具有與該第三二極體之該陰極連接的一陽極、和與該第三連接腳連接的一陰極；一第八二極體，具有與該第四連接腳連接的一陽極、和與該第四二極體之該陽極連接的一陰極；一第九二極體，具有與該第一連接腳連接的一陰極、和與該第二二極體之該陰極連接的一陽極；一第十二極體，具有與該第五二極體之該陰極連接的一陰極、和與該第二連接腳連接的一陽極；一第十一二極體，具有與該第四連接腳連接的一陰極、和與該第七二極體之該陽極連接的一陽極；以及一第十二二極體，具有與該第八二極體之該陰極連接的一陰極、和與該第三連接腳連接的一陽極。
7. 一種發光二極體螢光燈，包括：彼此相互並聯之一第一至一第n發光二極體陣列，n為正整數；一第一連接腳、一第二連接腳、一第三連接腳和一第四連接腳；一第一二極體，具有與該第一至該第n個發光二極體陣列之第一端共用連接之一第一節點連接的一陰極；一第二二極體，具有與該第一至該第n個發光二極體陣列之第二端共用連接之一第二節點連接的一陽極；一第三二極體，具有與該第二節點和該第二二極體之該陽極連接的一陽極；一第四二極體，具有與該第一節點和該第一二極體之該陰極連接的一陰極；一第五二極體，具有與該第一連接腳連接的一陽極、和與該第一二極體之該陽極連接的一陰極；一第六二極體，具有與該第二二極體之該陰極連接的一陽極、和與該第二連接腳連接的一陰極；一第七二極體，具有與該第三二極體之該陰極連接的一陽極、和與該第三連接腳連接的一陰極；以及一第八二極體，具有與該第四連接腳連接的一陽極、和與該第四二極體之該陽極連接的一陰極。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含：一第九二極體，具有與該第一連接腳連接的一陰極、和與該第二二極體之該陰極連接的一陽極；一第十二極體，具有與該第一二極體之該陽極連接的一陰極、和與該第二連接腳連接的一陽極；一第十一二極體，具有與該第四連接腳連接一陰極、和與該第三二極體之該陰極連接的一陽極；以及一第十二二極體，具有與該第四二極體之該陽極連接的一陰極、和與該第三連接腳連接的一陽極。
9. 一種發光二極體螢光燈，包括：一第一連接腳、一第二連接腳、一第三連接腳和一第四連接腳；一第一電容、一第二電容、一第三電容和一第四電容，分別與該第一至該第四連接腳連接；一第一二極體，具有與該第一電容之一第二端連接的一陽極；一第二二極體，具有與該第二電容之一第二端連接的一陰極；一第三二極體，具有與該第二二極體之該陽極連接的一陽極、和與該第三電容之一第二端連接的一陰極；一第四二極體，具有與該第四電容之一第二端連接的一陽極、和與該第一二極體之該陰極連接的一陰極；一第五二極體，具有與該第一連接腳連接的一陽極、和與該第一二極體之該陽極連接的一陰極；一第六二極體，具有與該第二二極體之該陰極連接的一陽極、和與該第二連接腳連接的一陰極；一第七二極體，具有與該第三二極體之該陰極連接的一陽極、和與該第三連接腳連接的一陰極；一第八二極體，具有與該第四連接腳連接之一陽極、和與該第四二極體之該陽極連接的一陰極；以及一發光二極體陣列電路單元，具有與其中該第一二極體之該陰極和該第四二極體之該陰極連接的一第一節點連接的一第一端、以及與其中該第二二極體之該陽極和該第三二極體之該陽極連接的一第二節點連接的一第二端，該發光二極體陣列電路單元包括至少一個發光二極體陣列和至少一個串聯的電感器。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括具有與該第一節點連接之一第一端的一第一發光二極體陣列、具有與該第一發光二極體陣列之一第二端連接的一第一端的一電感器、以及具有與該第一電感器之一第二端連接的一第一端和該第二節點連接的一第二端的一第二發光二極體陣列。
11. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括一第一電感器和一第一至一第n個發光二極體陣列，n為正整數，該第一電感器具有與該第一節點連接的一第一端，且該第一至該第n個發光二極體陣列中的每一個具有與該第一電感器之一第二端連接的一第一端和與該第二節點連接的一第二端。
12. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括一第一至一第n個發光二極體陣列和一第一電感器，n為正整數，該第一至該第n個發光二極體陣列中的每一個具有與該第一節點連接的一第一端，且該第一電感器具有與該第一至第n個發光二極體陣列之第二端連接的一第一端和與該第二節點連接的一第二端。
13. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括一第一至一第n個電感器和一第一至一第n個發光二極體陣列，n為正整數，該第一至該第n個電感器中的每一個具有與該第一節點連接的一第一端，且該第一至該第n個發光二極體陣列與該第一至該第n個發光二極體陣列之第二端分別連接，並與該第二節點連接。
14. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括一第一至一第n個發光二極體陣列和一第一至一第n個電感器，n為正整數，該第一至該第n個發光二極體陣列中的每一個具有與該第一節點連接的一第一端，且該第一至該第n個電感器與該第一至該第n個發光二極體陣列之第二端分別連接，並與該第二節點連接。
15. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括一第一至第n個發光二極體陣列、一第一至第n個電感器以及一第(n+1)至一第2n個發光二極體陣列，n為正整數，該第一至該第n個發光二極體陣列中的每一個具有與該第一節點連接的一第一端，該第一至該第n個電感器分別在該第一至該第n個發光二極體陣列之第二端和分別在該第(n+1)至該第2n個發光二極體陣列之第一端之間連接，且該第(n+1)至該第2n個發光二極體陣列之每一個具有與該第二節點連接的一第二端。
16. 依據申請專利範圍第9項所述之發光二極體螢光燈，其中該發光二極體陣列電路單元包括一第一至一第n個發光二極體陣列、一第一電感器和一第(n+1)至一第2n個發光二極體陣列，該第一至該第n個發光二極體陣列中的每一個具有與與該第一節點連接的一第一端和與該第一電感器之一第一端連接的一第二端，且該第(n+1)至該第2n個發光二極體陣列中的每一個具有與該第一電感器之一第二端連接的一第一端和與該第二節點連接的一第二端。
17. 依據申請專利範圍第10項至第16項任意一項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含：一第九二極體，具有與該第一連接腳連接的一陰極、和與該第二二極體之該陰極連接的一陽極；一第十二極體，具有與該第一二極體之該陽極連接的一陰極、和與該第二連接腳連接的一陽極；一第十一二極體，具有與該第四連接腳連接的一陰極、和與該第三二極體之該陰極連接的一陽極；一第十二二極體，具有與該第四二極體之該陽極連接的一陰極、和與該第三連接腳連接的一陽極。
18. 依據申請專利範圍第10項至第16項任意一項所述之發光二極體螢光燈，進一步包含：一第一控制電感器，於該第一和第三連接腳之間連接；以及一第二控制電感器，於該第二和第四連接腳之間連接。