专利名称：将led灯连接至荧光灯发光器件的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将发光二极管(LED)灯连接至荧光灯设备的装置。
背景技术：
荧光灯是现在与白炽灯一起最广泛使用的发光器件，这是因为荧光灯造价便宜， 并且在楼宇、工厂、家庭等场所使用时具有很高的照明度。荧光灯设备包括用于初次点亮荧光灯的点火电路和用于在荧光灯被点亮之后维 持荧光灯点亮的镇流器。点火电路由用于初次在荧光灯内产生放电的高压生成电路和具 有负阻特性用来在放电管被点亮之后维持放电管点亮的镇流器组成，该放电管被用作镇流
o荧光灯设备基本上可被分为两种，即，磁型和电子高频型。磁型荧光灯使用限流电 感器，根据点火方式可被分为辉光启动器型和快速启动器型。电子高频型荧光灯将市电转 换为DC，并且通过高频谐振电路将高频电力施加于荧光灯，可分为电流模式类型和电压模 式类型。图1示出了常规的磁辉光启动器型荧光灯设备。这种磁辉光启动器型荧光灯设备 包括交流(AC)供电单元11、辉光启动器12、镇流器13和荧光灯安装单元。荧光灯安装单 元包括位于其两端的每一端上的两个连接端子al和a2，或bl和b2。荧光灯FL以其两端 的每一端上的两个端子分别连接到荧光灯安装单元两端的每一端上的两个连接端子al和 a2，或bl和b2的方式被安装在荧光灯安装单元上。通过AC供电单元11施加AC电力的时候，电力被施加于辉光启动器12上，因此辉 光启动器12变热。与此同时，变热的辉光启动器12内的双金属条延长，使得辉光启动器12 短路。当辉光启动器12短路时，电流供应到镇流器13和荧光灯的灯丝，同时由于辉光启动 器12的短路，热量也减少。当双金属条由于辉光启动器12的冷却而收缩时，辉光启动器12 断开(open)。当辉光启动器12断开时，镇流器13的电感器中感生出高压。感生高压施加 于荧光灯的两端，因此荧光灯FL被点火。在被点火的荧光灯FL中，荧光荧两端的灯丝所产 生的热离子形成了等离子态，因此电流开始流动。镇流器13进行控制来限制电流流动以维 持荧光灯内的等离子态。图2示出了常规的磁快速启动器型荧光灯设备。这种磁快速启动器型荧光灯设备 包括AC供电单元21、镇流器22和荧光灯安装单元。荧光灯安装单元包括位于其两端的每 一端上的两个连接端子al和a2，或bl和b2。荧光灯FL以其两端的每一端上的两个端子 分别连接到荧光灯安装单元的两端的每一端上的两个连接端子al和a2，或bl和b2的方式 安装在荧光灯安装单元上。在这种磁快速启动器型荧光灯设备中，镇流器22恒定地向荧光灯FL的灯丝供电， 并且向荧光灯两端的电极施加高压，因此在被供电时能够进行快速点火。当灯被点亮后，镇 流器23通过将流过荧光灯的电流限制为点亮电流来维持灯的点亮。电子高频型荧光灯设备将AC电力转换为DC，并且通过高频谐振电路向荧光灯施
3加高频电力，根据灯丝的驱动方式，其可分为电压模式和电流模式。图3示出了常规的电子高频电压模式型荧光灯设备。与磁启动器型荧光装置一 样，荧光灯FL被安装在荧光灯安装单元上，荧光灯安装单元两端的每一端上都有两个连接 端子。在这种电子高频电压模式型荧光灯设备中，AC电力经过桥接二极管D31、D32、D33和 D34以及平滑电容器0^被整流成DC，控制电路31利用数十KHz的高频信号通过半桥(half bridge)场效应晶体管(FET)FET31和FET32生成高频电压。此高频电压经过谐振线圈LKES、 谐振电容器CKES和级间耦合电容器CBU 以高频信号的形式被供应给荧光灯。谐振线圈Lkes 感生的电压经过耦合电感器LFm和Lm2被供应给荧光灯FL的灯丝。图4示出了常规的电子高频电流模式型荧光灯设备。与磁启动器型荧光器件一 样，荧光灯FL被安装在荧光灯安装单元上，该荧光灯安装单元两端的每一端都有两个连接 端子。在这种电子高频电流模式型荧光灯设备中，AC电力经过桥接二极管D41、D42、D43和 D44以及平滑电容器CKH;被整流成DC，控制电路41利用几个数十KHz的高频信号通过半桥 场效应晶体管(FET)FET41和FET42来生成高频电压。此高频电压经过级间耦合电容器CBU 、 与谐振线圈Lkes相连的荧光灯FL的灯丝，以及谐振电容器CKES而供应给荧光灯FL。此外， 谐振线圈Lkes和谐振电容器CKES的谐振电流作为电流被供应给荧光灯FL的灯丝。现在，尽管大多数家庭都使用荧光灯来照明，但是荧光灯与LED灯相比寿命短且 发光效率低，另外由于所充气体会导致环境污染的问题，所以优选地用LED灯来代替荧光 灯。为了用LED灯代替荧光灯，必须用LED灯装置取代现有的荧光灯设备。在这种情 况下，就产生了一个问题不仅仅LED灯装置本身的成本较高，而且用LED灯装置来代替荧 光灯设备的成本也很高。
发明内容
因此，牢记现有技术中存在的问题而提出了本发明，因此，本发明的一个目的是提 供一种将LED灯连接至荧光灯设备的装置，此装置能够将LED灯连接至荧光灯设备，而不需 要用LED灯装置取代现有的荧光灯设备，因此能够以最小的成本用LED灯取代荧光灯。为了获得上面所述的目的，本发明提供了一种将LED灯连接至配备有荧光灯安装 单元的荧光灯设备的装置，所述荧光灯安装单元具有AC供电单元、镇流器、位于其第一端 的两个连接端子和位于其第二端的两个连接端子，此装置包括桥接二极管，其用于对在连 接到AC供电单元的第一端连接端子与连接到镇流器的第二端连接端子之间感生出的AC电 流进行全波整流；平滑电容器，其用于对经桥接二极管全波整流的电力进行平滑并输出DC 电力；以及LED灯供应单元，其用于将平滑后的DC电力转换成LED灯驱动电力并将LED灯 驱动电力输出至LED灯。此外，本发明还提供了一种将LED灯连接至配备有荧光灯安装单元的荧光灯设备 的装置，所述荧光灯安装单元具有AC供电单元、镇流器、位于其第一端的两个连接端子和 位于其第二端的两个连接端子，此装置包括两个桥接二极管，它们连接至位于荧光灯安装 单元第一端的两个连接端子和位于第二端的两个连接端子，并且被设置为对在第一端的一 个任意连接端子与第二端的一个任意连接端子之间感生出的AC电力进行全波整流；平滑 电容器，其被配置为对经过两个桥接二极管全波整流的电力进行平滑并输出DC电力；以及
4LED灯供电单元，其被配置为将平滑后的DC电力转换成LED灯驱动电力并将LED灯驱动电 力输出至LED灯。本发明能够将LED灯连接至荧光灯设备，因此在不需要更换荧光灯设备的情况 下，获得了以下好处增加了照明灯的寿命，减少了电力消耗，且对环境友好。
图1示出了常规的磁辉光启动器型荧光灯设备；图2示出了常规的磁快速启动器型荧光灯设备；图3示出了常规的电子高频电压模式型荧光灯设备；图4示出了常规的电子高频电流模式型荧光灯设备；图5示出了根据本发明第一实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置，这是 一个将LED灯连接至磁辉光启动器型荧光灯设备的实施方式；图6和7例示了图5中示出的连接LED灯的装置所存在的问题；图8示出了根据本发明第二实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置，其中 已经克服了图5所示的连接LED灯的装置所存在的问题，这是一个将LED灯连接至磁辉光 启动器型荧光灯设备的实施方式；图9示出了根据本发明第三实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置，其中 已经克服了图5所示的连接LED灯的装置所存在的问题，这是一个将LED灯连接至磁辉光 启动器型荧光灯设备的实施方式；图10示出了把根据本发明第二实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置应 用于图2的磁快速启动器型荧光灯设备的实施方式；图11示出了把根据本发明第二实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置应 用于图3的电子高频电压模式型荧光灯设备的实施方式；图12示出了把根据本发明第二实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置应 用于图4的电子高频电流模式型荧光灯设备的实施方式。
具体实施例方式下面将详细描述根据本发明实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置。图5示出了根据本发明第一实施方式的将LED灯连接至荧光灯设备的装置50，这 是一个将LED灯连接至磁辉光启动器型荧光灯设备的实施方式。这个用于连接LED灯的装置50串联连接至AC供电单元11和镇流器13，AC供电 单元11和镇流器13均连接至荧光灯设备的荧光灯安装单元的每一端的两个连接端子之 一。在连接端子al连接至AC供电单元11而连接端子bl连接至镇流器13 (如图5所示) 的情况下，这个用于连接LED灯的装置50应当连接在连接端子al和连接端子bl之间。用于连接LED灯的装置50包括桥接二极管D51、D51、D53和D54，它们对输入电 力进行整流；平滑电容器C■，其对经过桥接二极管D51、D51、D53和D54全波整流的电力进 行平滑并输出DC电力；LED灯供电单元，其将平滑后的DC电力转换为LED灯驱动电力。LED 灯供电单元的输出电力被供应给LED阵列，由此LED灯开始工作。尽管在附图中将DC/DC 转换器恒流电源电路51例示为LED灯供电单元，但是LED灯供电单元也可利用串联调节器恒流电源电路或限流电阻器来实现。在此情况下，DC/DC转换器恒流电源电路的使用是与 改善LED阵列的稳定性和能量效率的方法相关的，串联调节器恒流电源电路和限流电阻器 的使用是与进行实际实施相关的。根据本发明第一实施方式的用于将LED灯连接至荧光灯设备的装置，在AC供电单 元11的正(+)周期中，经过二极管D51、平滑电容器C■和二极管D52产生DC电力，而在负 ㈠周期中，经过二极管D53、平滑电容器C■和二极管D54产生DC电力。DC/DC转换器恒 流电源电路51将产生的DC电力转换为LED灯驱动电力，并将其供应给LED阵列。由于荧光灯没有极性，这种用于将LED灯连接至荧光灯设备的装置的布线可以按 如下方式配置如图6中所示，镇流器连接至连接端子b2，或者如图7所示，AC供电单元连 接至连接端子a2。此外，尽管在附图中没有示出，但是镇流器可以连接至连接端子b2，AC供 电单元可连接至连接端子a2。如果这种用于连接LED灯的装置是如图6或7中所示进行连 接的，则这种用于连接LED灯的装置无法输出LED灯的驱动电力。荧光灯设备存在一个问 题，因为很难知道荧光灯安装单元一端的两个连接端子中的哪一个连接至AC供电单元，另 一端的两个端子中的那一个连接至镇流器，所以为了将图5中示出的用于连接LED灯的装 置连接至荧光灯设备，必须确定每个连接端子的连接状态。用于将LED灯连接至荧光灯设备的装置有四种类型的布线。因此，不管用于连接 LED灯的装置的布线类型如何，都需要一种能够驱动LED灯的方法。图8示出了根据本发明第二实施方式的用于将LED灯连接至荧光灯设备的装置， 其中已经克服了图5示出的用于连接LED灯的装置所存在的问题，这是一个将LED灯连接 至磁辉光启动器型荧光灯设备的实施方式。这个用于连接LED灯的装置包括两组桥接二 极管D81-D88，它们连接至荧光灯安装单元的第一端的第一和第二连接端子以及第二端的 第三和第四连接端子，并且被设置为对在第一端的一个任意连接端子与第二端的一个任意 连接端子之间感生出的AC电力进行全波整流；平滑电容器CKH;，其被设置为对全波整流后 的电力进行平滑；以及LED灯供电单元，其被设置为将平滑后的DC电力转换为LED驱动电 力。LED灯供电单元的输出电力被供应给LED阵列，因此LED阵列被驱动。尽管DC/DC转换 器恒流电源电路81被例示为LED灯供电单元，但是该LED灯供电单元也可使用串联调节器 恒流电源电路或限流电阻器来实现。此处，DC/DC转换器恒流电源电路的使用是与改善LED 阵列的稳定性和能量效率的方法相关的，串联调节器恒流电源电路和限流电阻器的使用是 与进行实际实施相关的。在图8的例子中，AC供电单元11连接至连接端子al，镇流器13连接至连接端子 bl。在经过AC供电单元11输出的AC电力的正(+)周期内，经过二极管D85、平滑电容器 CKE(；和二极管D86产生DC电力，而在负(_)周期内，经过二极管D87、平滑电容器CKEe和二极 管D88产生DC电力。DC/DC转换器恒流电路81将产生的DC电力转换为LED灯驱动电力， 并将其供应给LED阵列。图9示出了根据本发明第三实施方式的用于将LED灯连接至荧光灯设备的装置， 其中已经克服了图5示出的用于连接LED灯的装置所存在的问题，这是一个将LED灯连接 至磁辉光启动器型荧光灯设备的实施方式。图9中示出的用于连接LED的装置使荧光灯安 装单元两端的端子彼此电连接。即，将端子al和a2彼此连接，然后将连接起来的端子al 和a2连接至用于连接LED灯的装置90的桥接二极管D91、D92、D93和D94，同时，将端子bl
6和b2彼此连接，然后将连接起来的端子bl和b2连接至用于连接LED灯的装置90的桥接 二极管D91、D92、D93和D94。尽管根据本发明第三实施方式的用于连接LED灯的装置90 的电路比图8的简单，但是LED阵列的驱动电压与LED阵列中的LED之间的串联连接数量 成比例地增加，因此有可能使辉光启动器产生动作。此时，LED阵列的两边感生出高电压， 这可能损坏LED阵列。此外，第三实施例可仅应用于磁辉光启动器型荧光灯。图10示出了把根据本发明第二实施方式的用于将LED灯连接至荧光灯设备的装 置应用于图2示出的磁快速启动器型荧光灯设备的实施方式。这个用于连接LED灯的装置 100包括两组桥接二极管D101-D108，它们连接至荧光灯安装单元第一端的第一和第二连 接端子以及第二端的第三和第四连接端子，并且被设置为对在第一端的一个任意连接端子 与第二端的一个任意连接端子之间感生出的AC电力进行全波整流；平滑电容器CKH;，其被 设置为对全波整流后的电力进行平滑；以及LED灯供电单元，其被设置为将平滑后的DC电 力转换为LED驱动电力。LED灯供电单元的输出电力被供应给LED阵列，因此LED阵列被驱 动。尽管在附图中将DC/DC转换器恒流电源电路101例示为LED灯供电单元，但是该LED 灯供电单元也可使用串联调节器恒流电源电路或限流电阻器来实现。此处，DC/DC转换器 恒流电源电路的使用是与改善LED阵列的稳定性和能量效率的方法相关的，串联调节器恒 流电源电路和限流电阻器的使用是与进行实际实施相关的。图10中的用于将LED灯连接 至荧光灯设备的装置的操作与图8的一样。图11示出了把根据本发明第二实施方式的用于将LED灯连接至荧光灯设备的装 置应用于图3的电子高频电压模式型荧光灯设备的实施方式。用于将LED灯连接至荧光灯 设备的装置110包括两组桥接二极管D111-D118、平滑电容器CKH^nLED灯供电单元。尽管 在附图中将DC/DC转换器恒流电源电路111例示为LED灯供电单元，但是该LED灯供电单 元也可使用串联调节器恒流电源电路或限流电阻器来实现。在高频电压模式方法中，高频 信号被供应给桥接二极管D111-D118，使得这些二极管具有很高的开关频率(如，快速恢复 二极管应当使用)，并且应当将针对高频的平滑电容器用作平滑电容器CKE(;。图11中用于 连接LED灯的装置的操作与图8的一样。图12示出了把根据本发明第二实施方式的用于将LED灯连接至荧光灯设备的装 置应用于图4的电子高频电流模式型荧光灯设备的实施方式。用于将LED灯连接至荧光灯 设备的装置120包括两组桥接二极管D121-D128、平滑电容器CKH^nLED灯供电单元。尽管 在附图中DC/DC转换器恒流电源电路121被例示为LED灯供电单元，但是该LED灯供电单 元也可使用串联调节器恒流电源电路或限流电阻器来实现。同时，为了把这种用于将LED 灯连接至荧光灯设备的装置应用于电子高频电流模式荧光灯设备，应该在荧光灯安装单元 的第一端的两个连接端子与第二端的两个连接端子之间额外地设置第一到第四谐振电容
CreS1_CRES4。这样，本发明的装置就能够驱动LED灯，因为不管用于将LED灯连接至荧光灯设备 的装置的布线方向如何，总有一个谐振电容被连接。同时，在高频电流模式型方法中，高频 信号被供应给桥接二极管D121-D128，使得这些二极管具有高的开关频率(如快速恢复二 极管应当使用的)，并且应当将高频平滑电容器用作平滑电容器C-。图12中的用于将LED 灯连接至荧光灯设备的装置的操作与图8的一样。尽管结合附图描述了本发明的技术主旨，但是仅展示了本发明的优选实施方式，而并非要对本发明构成限制。此外，相关技术领域的普通技术人员可以想到，在不脱离本发
明的技术主旨的范围内，可以进行各种修改和限定。 本发明可以被用作使用已有的荧光灯设备来点亮LED灯的技术。
权利要求
一种将发光二极管LED灯连接至荧光灯设备的装置，所述荧光灯设备设置有荧光灯安装单元，所述荧光灯安装单元具有交流AC供电单元、镇流器、位于其第一端的第一和第二连接端子，以及位于其第二端的第三和第四连接端子，所述装置包括第一至第四二极管，它们的正极端子分别连接到第一至第四连接端子，而它们的负极端子连接到第一公共触点；第五至第八二极管，它们的负极端子分别连接到第一至第四连接端子，而它们的正极端子连接到第二公共触点；平滑电容器，其连接在第一公共触点与第二公共触点之间，并且被设置为对在第一至第八二极管之间经过全波整流的电力进行平滑并输出直流DC电力；LED灯供电单元，其被设置为将平滑后的DC电力转换为LED灯驱动电力，并将该LED灯驱动电力输出给LED灯。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，第一至第八二极管是快速恢复二极管。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述平滑电容器是高频电容器。
4.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括第一谐振电容器，其被设置为将第一连 接端子与第三连接端子连接起来；第二谐振电容器，其被设置为将第一连接端子与第四连 接端子连接起来；第三谐振电容器，其被设置为将第二连接端子与第三连接端子连接起来； 以及第四谐振电容器，其被设置为将第二连接端子与第四连接端子连接起来。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述LED灯供电单元是DC/DC转换器恒流电源电路。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述LED灯供电单元是串联调节器恒流电源电路。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述LED灯供电单元是限流电阻器。
全文摘要
公开了一种将发光二极管(LED)灯连接至荧光灯设备的装置。荧光灯设备设置有荧光灯安装单元，该荧光灯安装单元具有交流(AC)供电单元、镇流器、位于其第一端的两个连接端子，和位于其第二端的两个连接端子。本发明的这种装置包括桥接二极管，其用于对在连接到AC供电单元的第一端连接端子与连接到镇流器的第二端连接端子之间感生的AC电流进行全波整流；平滑电容器，其用于对经过桥接二极管全波整流的电力进行平滑并输出DC电力；LED灯供电单元，其用于将平滑后的DC电力转换成LED灯驱动电力，并将LED灯驱动电力输出给LED灯。
文档编号H05B41/24GK101855943SQ200880115817
公开日2010年10月6日 申请日期2008年11月11日 优先权日2007年11月13日
发明者金铁 申请人:金铁