Led燈管結構的製作方法
2023-05-06 08:51:11
專利名稱：Led燈管結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED燈管結構，特別涉及一種可直接安裝於現有的日 光燈具上的LED燈管，不需更改現有日光燈具的結構，達到節約能源的目的。
背景技術：
傳統的日光燈是利用交流閃爍的高壓電驅動日光燈管中的氬氣放電，氬氣 所放出的電子高速撞擊汞蒸氣中的水銀原子發出短波光(紫外光)，再由管壁的 螢光粉吸收短波光(紫外光)，放出長波光，發出尤如白晝般的日光效果，由於 價格低廉，因此日光燈是目前最常用的照明燈具，然而日光燈管內含有汞及熒 光粉，對人體的傷害及環境的汙染相當嚴重，且日光燈所發出的光源為閃爍光， 對人眼的傷害相當大，造成學子們的近視及閃光，因此先進國家己逐漸淘汰了 的日光燈管的使用。
而目前的電子式省電燈泡雖然較日光燈管省電，但由於其發光原理相同， 仍然有環保的問題，而根據調查全世界日光燈管的用量仍是電子式省電燈泡的 5倍，而使用LED燈比傳統日光燈省電100倍，其使用壽命更是傳統日光燈的 10倍，相當節省能源，又無環境汙染的問題，因此利用更省電、更環保的LED 燈完全取代日光燈管，將是未來的趨勢。
然而目前的LED燈產品不論結構或是電路，都是重新設計出新款的LED 燈具，並無法兼容於傳統的燈具上，因此若要安裝LED燈，則必需拋棄舊日光 燈組，重新購置整組燈具，並搭配其電路才能使用，每家廠商所開發的LED 燈具，不論其燈管、燈具或電路又都彼此不兼容，以目前用量最大的日光燈具 來說，其實是造成更多的資源浪費。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在於，提供一種LED燈管結構，兼容於現 有日光燈具，以安裝在現有的日光燈具上，完全不需要更改現有日光燈具的結 構，以達到節能、省電、環保，以及使用舊燈具的資源再利用的目的。
為達到上述目的，本實用新型的主要技術特徵在於提供一種LED燈管結 構，包括一前蓋，其上設有多個貫穿圓孔；多個光罩組，呈圓錐狀組裝於該前 蓋外側，其錐部嵌入該圓孔中，錐底開設一小圓孔；至少一LED基板組，配設 於該前蓋的內側，包含一 LED基板、多個串接於該LED基板上的LED晶元組及 一金屬散熱鰭片，該些LED晶元組恰可對應於光罩組的小圓孔，該金屬散熱鰭 片組裝於該LED基板的背面;及一交換式電源轉換電路，配設於該前蓋的內側， 電連接該些相互串接的LED晶元組，用以將日光燈具上的電力轉換為穩定的直 流電，以驅動該些LED晶元組發光。
為達到上述目的，本實用新型的次一技術特徵在於提供一種LED燈管結 構，其中該光罩組還包括 一圓錐殼體，錐底開設一小圓孔； 一光學件，呈圓
錐狀嵌裝於該圓錐殼體的內部，其內緣面為一反光鏡面，該光學件的底部設有
一凹透鏡；及一透鏡蓋，組裝於該圓錐殼體的開口部，可將該光學件鎖固於圓 錐殼體內，該透鏡蓋上設有一凸透鏡。
為達到上述目的，本實用新型的另一技術特徵在於提供一種驅動LED燈管 的交換式電源轉換電路，包括一交流電輸入單元，電連接日光燈具的電力，用 以將該交流閃爍的高電壓整流成直流電壓； 一降壓變壓器，設有一次側輸入端、 二次側輸出端及一次側耦合輸出端，該一次側輸入端電連接該交流電輸入單 元，以接取其直流電壓；一PWM振蕩控制單元，電連接該降壓變壓器一次側的 耦合輸出端，主要由一P麗振蕩器及一場效電晶體所組成，該場效電晶體串接 於該降壓變壓器的一次側輸入端，以控制該降壓變壓器的二次側輸出端輸出高 頻振蕩方波；及一直流電輸出單元，電連接該降壓變壓器的二次側輸出端，用 以將該降壓變壓器輸出的高頻振蕩方波整流成一低壓直流電輸出，驅動LED 晶元組發光。
本實用新型的功效在於，本實用新型提供的LED燈管結構，兼容於現有日 光燈具，以安裝在現有的日光燈具上，完全不需要更改現有日光燈具的結構， 以達到節能、省電、環保，以及使用舊燈具的資源再利用的目的。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進fiH羊細描述，但不作為對本實 用新型的限定。
圖1為本實用新型LED燈管結構的實施例外觀示意圖2為圖1的立體分解圖3為本實用新型光罩組的立體分解圖；及
圖4為本實用新型交換式電源轉換電路的實施例電路示意圖。 其中，附圖標記
10一、'* 刖蓋
11圓孔
20後蓋
30光罩組
31圓錐殼體
32小圓孔
33光學件
34透鏡蓋
35反光鏡面
36凹透鏡
37凸透鏡
40LED基板組
41LED基板
42LED晶元組
43金屬散熱鰭片
50交換式電源轉換電路
51交流電輸入單元
52直流電輸出單元
53PWM振蕩控制單元
54反饋及過載保護單元
55高壓保護電路
60側生
61電接腳
具體實施方式
本實用新型為一種可安裝於現有日光燈具上的LED燈管，因此本實用新型 LED燈管的形狀及尺寸必需要符合現有多種長度尺寸的日光燈管，雖然日光燈 管的形狀有分長條管狀及環管狀，但長條管狀的使用量較多，因此本實用新型 以長管狀為實施例加以說明，請參閱圖1及圖2所示，為本實用新型LED燈管 結構的實施例外觀示意圖及圖1的立體分解圖。
本實用新型的LED燈管結構由一前蓋IO、 一後蓋20、多個光罩組30、至 少一 LED基板組40、 一交換式電源轉換電路50及組裝於前蓋10左右兩側的 二側蓋60所組成，其中該前蓋10與後蓋20可相互組合後形成有一內部空間， 該LED基板組30及交換式電源轉換電路40配設於該前蓋10的內側，容置於 該內部空間中，本實用新型LED燈管的每一組件都可讓使用者輕易組裝及拆 卸，以方便使用者更換組件或維修。
其中該前蓋10上設有多個貫穿前蓋10的圓孔11，而該些光罩組30呈圓 錐狀，組裝固定於該前蓋10外側，且其錐部可嵌入該圓孔11中，如圖3所示 為該光罩組30的立體分解圖，該光罩組30設有一圓錐殼體31，錐底開設一 小圓孔32， 一光學件33亦呈圓錐狀，嵌裝於該圓錐殼體31的內部， 一透鏡 蓋34組裝於該圓錐殼體31的開口部，可將該光學件33鎖固於圓錐殼體31 內，該光學件33的內緣面為一反光鏡面35,底部設有一凹透鏡36，該透鏡蓋 34上設有一凸透鏡37，該光罩組30先利用該凹透鏡36將LED光源聚光後， 由該反光鏡面35反射出去，再利用該凸透鏡37該反光鏡面34所反射的光線 再均勻的分散出去，如此由聚光、反射、再散光後，可將LED光源照射的更遠， 有效加強LED光源的光輝度。
請再參閱圖2，其中該LED基板組40包含一LED基板41、多個串接於該 LED基板41上的LED晶元組42及一金屬散熱鰭片43，該些LED晶元組42恰 可對應於該些光罩組30的小圓孔32，該金屬散熱鰭片43組裝於該LED基板 41的背面上，用以吸收該些LED晶元組42所產生熱能，再傳導至鰭片上散熱。
該些相互串接的LED晶元組42又電連接至該交換式電源轉換電路50，該 左右兩側蓋60上各配設有二電接腳61貫穿側蓋60本體，以電線電連接至該 交換式電源轉換電路50，以接取日光燈具(圖中未示)上的電力，該交換式電 源轉換電路50可將日光燈具上的電力轉換為穩定的直流電，以驅動該些LED
晶元組42發光。
請參閱圖4所示，為本實用新型交換式電源轉換電路50的實施例電路示 意圖，由於本實用新型LED燈管需要兼容於現有的日光燈具，而fl有日光燈具 的電力是交流閃爍400伏以上的高電壓，因此需要使用將交流高電壓轉換為穩 定的直流低電壓以驅動LED燈發光，若直接使用變壓器降壓，則需要很大體積 的變壓器，如此即無法裝設於LED燈管內，故本實用新型使用交換式電源 (Switching Power Supply)的電路架構，不但能縮小變壓器的體積，更能提高 電源的轉換效率。
本實用新型的交換式電源轉換電路50主要包括一交流電輸入單元51、 一 直流電輸出單元52、 一P麗振蕩控制單元53及一反饋及過載保護單元54，其 中該交流電輸入單元51電連接至該日光燈具的電力，主要由橋式整流器(D1 D4)、濾波器LF1、電容器C1及降壓變壓器T1所組成，用以將該交流閃爍的 高電壓整流成直流電壓輸出至該降壓變壓器T1的一次側輸入端，該降壓變壓 器T1 一次側的另一耦合輸出端電連接至該PBI振蕩控制單元53，用以供應該 PWM振蕩控制單元53所需的工作電壓。
其中該變壓器Tl的二次側輸出端受該P麗振蕩控制單元53的控制，輸出 一高頻振蕩方波，該直流電輸出單元52的輸入端電連接該變壓器Tl 二次側輸 出端，主要由一低壓整流器D7、 一電感器L1及電容器C8 C9所組成，用以 將該降壓變壓器T1輸出的高頻振蕩方波整流成一低壓直流電輸出，以提供驅 動LED晶元組發光所需的電源，較佳地本實用新型實施例的低壓直流電可為 27伏或24伏。
其中該P麗振蕩控制單元53主要由一 P麗振蕩器IC1、 一場效電晶體Ql 及一光耦合器的接收端PC1A所組成，該場效電晶體Ql串接於該降壓變壓器 Tl的一次側輸入端，該P麗振蕩器IC1接受光耦合器的接收端PC1A的接收信 號控制輸出一振蕩信號至該場效電晶體Q1，用以驅動變壓器T1的二次側輸出 端輸出高頻振蕩方波。
其中該反饋及過載保護單元54，主要由二組運算放大器IC3、 二組SCR 稽納二極體IC2、 IC4及光耦合器的發送端PC1B所組成，該二組運算放大器 IC3及二組SCR稽納二極體IC2、 IC4組成一電壓比較電路，並電連接至直流 輸出單元52，該二組SCR稽納二極體IC2、 IC4形成一高、低範圍內的額定電 壓，用以比較直流輸出單元51的輸出端是否過載(低於額定電壓)或發生高壓
輸出(超出額定電壓)，以保護後端的LED晶元組，當有過載發生時，該比較電 路會偵測輸出電壓低於額定電壓，則通過光耦合器的發送端PC1B反饋至光耦 合器的接收端PC1A，控制該P麗振蕩控制單元53停止振蕩，直到輸出電壓回 到額定電壓時，繼續振蕩輸出穩定的直流電壓。
本實用新型的直流電輸出單元52其輸出端還設有一高壓保護電路55，主 要由一稽納二極體ZD1、電感器L2及電阻器R15所組成，當直流電輸出單元 52的輸出端輸出高電壓時，會被稽納二極體ZD1箝至在飽和電壓，其餘電壓 則降在電阻器R15上，而該反饋及過載保護單元54中的電壓比較電路會偵測 到超過額定電壓，而通過光耦合器的發送端PC1B反饋至光耦合器的接收端 PC1A，控制該PWM振蕩控制單元53停止振蕩，直到輸出電壓回到額定電壓時， 繼續振蕩輸出穩定的直流電壓。
在本實用新型實施例電路中，還通過該反饋及過載保護單元54作為LED 燈管的啟動開關，主要在該電壓比較電路的一輸入端Al連接一電阻器R24及 二極體D9作為啟動輸入端A2，當該啟動輸入端A2接地時，該電壓比較電路 正常運作，控制該PWM振蕩控制單元53振蕩，該直流電輸出單元52即輸出穩 定的直流電壓，當該啟動輸入端A2未接地時，該比電壓比較電路停止運作， 通過光耦合器的發送端PC1B反饋至光耦合器的接收端PC1A，控制該P麗振蕩 控制單元53停止振蕩，而使該直流電輸出單元52無電壓輸出，即無法驅動 LED燈管發光。
因此，本實用新型確能以上述所揭露的技術，提供一種迥然不同於現有的 設計，堪能提高整體的使用價值。
當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及 其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的 改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的 保護範圍。
權利要求1.一種LED燈管結構，兼容於現有日光燈具的LED燈管，其特徵在於，包括一前蓋，其上設有多個貫穿的圓孔；多個光罩組，呈圓錐狀，組裝於該前蓋外側，且其錐部嵌入該圓孔中，錐底開設一小圓孔；至少一LED基板組，配設於該前蓋的內側，包含一LED基板、多個串接於該LED基板上的LED晶元組及一金屬散熱鰭片，該些LED晶元組對應於該些光罩組的小圓孔，該金屬散熱鰭片組裝於該LED基板的背面；及一交換式電源轉換電路，配設於該前蓋的內側，電連接該些相互串接的LED晶元組，並將日光燈具上的電力轉換為穩定的直流電，驅動該些LED晶元組發光。
2. 根據權利要求1所述的LED燈管結構，其特徵在於，該LED燈管的形狀 為長條管狀或環管狀。
3. 根據權利要求1所述的LED燈管結構，其特徵在於，還包括一後蓋，與 該前蓋相互組合後形成一內部空間，該LED基板組及該交換式電源轉換電路容 置於該內部空間中。
4. 根據權利要求1所述的LED燈管結構，其特徵在於，還包括二側蓋，組裝於前蓋左右兩側，其上各配設有二電接腳貫穿側蓋本體，通過電線電連接至 該交換式電源轉換電路，接取日光燈具上的電力。
5. 根據權利要求1所述的LED燈管結構，其特徵在於，該光罩組還包括一圓錐殼體，錐底開設一小圓孔；一光學件，呈圓錐狀，嵌裝於該圓錐殼體的內部，其內緣面為一反光鏡面;及一透鏡蓋，組裝於該圓錐殼體的開口部，將該光學件鎖固於圓錐殼體內。
6. 根據權利要求5所述的LED燈管結構，其特徵在於，該光學件的底部設 有一凹透鏡。
7. 根據權利要求5所述的LED燈管結構，其特徵在於，該透鏡蓋上設有一 凸透鏡。
8. 根據權利要求1所述的LED燈管結構，其特徵在於，該交換式電源轉換 電路，連接並轉換日光燈具的電力為直流電驅動LED燈管中的LED晶元組發光， 該電路包括一交流電輸入單元，電連接日光燈具的電力，並將該交流閃爍的高電壓整 流成直流電壓；一降壓變壓器，設有一次側輸入端、二次側輸出端及一次側耦合輸出端， 該一次側輸入端電連接該交流電輸入單元，接取其直流電壓；一P麗振蕩控制單元，電連接該降壓變壓器一次側的耦合輸出端，主要由 一 P麗振蕩器及一場效電晶體所組成，該場效電晶體串接於該降壓變壓器的一 次側輸入端，並控制該降壓變壓器的二次側輸出端輸出高頻振蕩方波；及一直流電輸出單元，電連接該降壓變壓器的二次側輸出端，並將該降壓變 壓器輸出的高頻振蕩方波整流成一低壓直流電輸出，驅動LED晶元組發光。
9. 根據權利要求1所述的LED燈管結構，其特徵在於，該交換式電源轉換 電路，還包括一反饋及過載保護單元，電連接至該直流輸出單元，主要由二組運算放大 器及二組SCR稽納二極體所組成，該二組運算放大器及二組SCR稽納二極體組 成一電壓比較電路，並比較直流輸出單元的輸出端電壓是否在該二組SCR稽納 二極體所形成的高、低範圍內的額定電壓內；及一光耦合器，包含一接收端及一發送端，接收端電連接至該P麗振蕩控制 單元，發送端電連接至該反饋至過載保護單元的電壓比較電路，該接收端接收 該電壓比較電路的比較結果，由該發送端反饋至P麗振蕩控制單元，控制該 P麗振蕩控制單元的振蕩。
專利摘要一種LED燈管結構，兼容於現有日光燈具，包括一前蓋，其上設有多個貫穿圓孔；多個光罩組，呈圓錐狀組裝於該前蓋外側，其錐部嵌入該圓孔中，錐底開設一小圓孔；至少一LED基板組，配設於該前蓋的內側，包含一LED基板、多個串接於該LED基板上的LED晶元組及一金屬散熱鰭片，該些LED晶元組恰可對應於光罩組的小圓孔，該金屬散熱鰭片組裝於該LED基板的背面；及一交換式電源轉換電路，配設於該前蓋的內側，電連接該些相互串接的LED晶元組，用以將日光燈具上的電力轉換為穩定的直流電，以驅動該些LED晶元組發光。
文檔編號F21V29/00GK201187693SQ20082000998
公開日2009年1月28日 申請日期2008年4月29日 優先權日2008年4月29日
發明者張瑞鉉 申請人:張瑞鉉