CN105432145B - 具有电磁镇流器的用于安全操作的led替换灯 - Google Patents

Abstract

LED替换灯包括被设置在具有第一端部(20a)和相对的第二端部(20b)的细长构件上的LED照明元件(30)。电接触(24a、26a；24b、26b)被提供在相对的端部(20a、20b)处。LED驱动器电路(32)被设置为将电功率供应到LED照明元件(30)。LED驱动器电路(32)仅电连接到第一端部(20a)处的电接触(24a、26a)。为了提供利用电磁镇流器(18)的安全操作，并且提供针对误用(诸如电子镇流器上的操作)的安全性，第二端部(20b)处的电接触(24b、26b)通过安全电路(40、140)互连。安全电路(40、140)提供电流限制和接触(24b、26b)之间的电阻。

Description

具有电磁镇流器的用于安全操作的LED替换灯

技术领域

本发明涉及LED替换灯，并且涉及包括LED替换灯的照明装置。更具体地，本发明涉及旨在替换荧光管灯的灯。

背景技术

荧光灯(特别地，荧光管灯形式的)目前用于很多照明应用中。安装了用于荧光管灯的大量照明器材。

利用高效率的LED照明元件的可用性，已经存在旨在用作“改装”或者替换LED灯的可用的LED替换灯，从而替换安装的照明器材中的荧光灯。

对于荧光灯的操作，已知包括简单的电磁(EM)镇流器和启辉器的电配置，以及包括电子镇流器的更先进的配置。本发明主要涉及用于在EM镇流器电配置中操作的LED灯。

US 2010/0033095A1描述了利用适于电连接到荧光灯器材的电连接器对荧光灯的替换。替换灯包括连接到电连接器的DC整流器、连接到DC整流器的电压转换器、以及连接到电压转换器的作为非荧光光源的LED。在实施例中，来自镇流器的AC输出将功率供应到LED替换管内的转换电路。转换电路包括保护电路，该保护电路保护电路的部件和LED免受来自镇流器的高电压/电流/频率的损坏。保护电路包括例如火花隙。在具有电子镇流器的配置中，连接阴极加热器电路以仿真给出电阻器负载的用于电子镇流器的阴极加热器。

发明内容

可以被视为目的的是，提供LED替换灯和照明装置，其允许如果连接到电磁镇流器，即使在单独部件的故障状况的情形下或者误用的情形下的安全操作。

根据本发明，通过根据权利要求1的LED替换灯并且通过根据权利要求6的照明装置实现了这一目的。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。

根据本发明的灯包括一个或者多个LED照明元件，该一个或者多个LED照明元件被设置在具有第一端部和相对的第二端部的细长构件上。在当前上下文中，术语“LED”被广泛使用，从而涵盖所有类型的固态照明元件，包括单独的部件以及具有多个部件的电路、或者部件的组，部件包括发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)两者。

细长构件可以特别地具有对应于标准化荧光管灯的尺寸，例如205mm、325mm、355mm等，并且可以包括例如至少部分透明的壳体，特别地管形式的壳体。在相对的端部中的每个端部处，提供两个电接触，优选地突出的接触引脚形式的电接触。

作为LED替换灯的一部分，LED驱动器电路被设置在细长构件上，并且电连接到LED照明元件以将电功率供应到该LED照明元件。特别地，LED驱动器电路可以包括整流器电路，使得作为AC电功率供应到LED驱动器电路的功率被转换为DC电功率，该DC电功率可以直接或者优选地通过中间电路的控制被供应到一个或者多个LED照明元件。

根据本发明，LED驱动器电路仅电连接到细长构件的第一端部处的电接触。因此，用于LED驱动器电路和用于连接到驱动器电路的LED照明元件的操作功率完全在一个端部处供应。这可以简化被提供在细长构件上的电路的结构。

根据本发明，在第二(相对的)端部处的电接触通过安全电路互连。这一安全电路被设置为提供至少两个功能，即电流限制功能和接触之间的限定的电阻。接触之间的电阻(可以例如由一个或者多个电阻器部件提供)用于在操作电压被应用到接触的情况下建立期望的电流。特别地，为了提供安全电路的电阻功能，使得如果3.6V的测试电压被应用在接触之间，则得到的电流小于0.51A，安全电路的电阻功能的电阻值优选地为7.06Ω或者更高，优选地为7.5Ω或者更高。根据本发明，更特别地提出的是，7.06Ω或者更高的固定电阻被提供在接触之间，从而允许电接触之间的阻抗总是高于7.06Ω。此外，安全电路被设置为提供电流限制，即防止在限定的最大电流以上的电流的流动。这一最大电流优选地小于0.51A，进一步优选地为400mA或者更低，仍进一步优选地在150mA到250mA之间。在较高电流的情形下，优选的是，安全电路(由于其电流限制功能)关闭第二端部处的接触之间的电传导。

根据本发明的LED替换灯得到保护而免受灯过电流和灯丝过电流的影响。如联系详细实施例将变得明显的，可能的故障状况，特别是LED驱动器电路内的可能故障状况，诸如二极管故障，可能导致其可以损坏EM镇流器的操作模式。由于电流限制，可以有效地防止这一点。同时，在正常操作状况下，安全电路提供限定的、限制的灯丝电流(即第二端部处的接触之间的电流)，如果应用3.6V的加热电压，则该电流特别优选地小于0.51A。

因此，根据本发明的LED替换灯实现了在具有电磁镇流器的配置中的安全操作。

此外，根据本发明的具有安全电路的LED替换灯即使在误用的情形下(即如果在电子(HF)镇流器上操作灯)，也提供安全性，因为安全电路防止电子镇流器的灯丝供应电路的过载。

根据优选实施例，存在可以如何实现安全电路的若干可能。在一个实施例中，安全电路可以包括电流限制元件，诸如例如具有可熔的熔断器接线的电熔断器、正温度系数(PTC)元件、或者被设置为在过电流的情形下自动中断电接触之间的电流流动的电子熔断器电路。这一电流限制元件可以串联连接到电阻器元件，该电阻器元件可以例如是单个电阻器部件或者包括多个部件(特别地，一个或者多个电阻器)的电路。电流限制元件和电阻器元件的串联连接组合地提供安全电路的期望的电流限制功能和电阻功能。

在一个优选实施例中，安全电路可以包括电阻熔断器(即具有限定的电阻的电熔断器)或者甚至完全由电阻熔断器实现。因此，可能在单个电部件中实现安全电路的两个安全功能。

在特别优选的实施例中，安全电路可以包括PTC元件。PTC元件可以例如被提供为与电阻器串联连接，但是备选地，可能选择如下PTC元件，其在正常操作状况下提供对应于安全电路的电阻功能的限定的期望电阻值，并且还具有提供期望的电流限制功能的PTC触发阈值。PTC元件的优势是，电流限制可重置，即在有效地中断过量的电流流动时，PTC元件和装备有该PTC元件的整个LED替换灯在功率已经被切断并且PTC元件已经充分冷却以重置之后将再次正常发挥作用。

在优选的照明装置中，LED替换灯被安装在管灯器材中。电磁镇流器连接到第一和/或第二端部处的接触。特别优选地，电磁镇流器连接到第二端部处的接触之一。此外，第二端部处的另一接触可以经由虚拟启动器(即直通连接)连接到第一端部处的接触之一。市电输入可以连接到镇流器输入并且连接到第一端部处的另一电接触。

应该领会的是，上述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合被设想为作为本文中所公开的发明性主题的一部分。特别地，所要求保护的主题的所有组合被设想为作为本文中所公开的发明性主题的一部分。

本发明的这些方面和其它方面将从此后描述的实施例中显而易见并且将参照此后描述的实施例进行阐述。

附图说明

在附图中：

图1示出了包括LED替换灯的第一实施例的照明装置的电路图；

图2示出了连接到图1的替换灯的LED照明元件的驱动器电路的电路图；

图3示出了包括根据第二实施例的LED替换灯的照明装置的电路图。

具体实施方式

图1示出了具有被设置在照明器材14内的LED替换灯12的第一实施例并且在输入端子16处电连接到市电功率的照明装置10。LED替换灯12具有细长形状，该细长形状具有第一端部20a和相对的第二端部20b。

照明器材包括电磁镇流器18和在LED替换灯12的第一和第二端部20a、20b处用于电连接到LED替换灯12的插口。在包括电熔断器的所示示例中，照明器材14进一步包括启动器22，启动器22已经由虚拟启动器(即电直通连接)代替。

连接该电路，使得LED替换灯12被提供有在第一端部20a处的突出电接触引脚24a、26a和在第二端部20b处的接触引脚24b、26b。

在LED替换灯12的第一端部20a处的第一接触引脚24a在输入端子16处直接连接到市电。此外，EM镇流器18的输入端子在输入端子16处直接连接到市电功率，而EM镇流器18的输出连接到被提供在LED替换灯12的第二端部20b处的第一电接触引脚24b。被提供在LED替换灯12的第二端部处的第二电接触引脚26b经由虚拟启动器连接到LED替换灯12的第一端部20a的第二电接触引脚26a。

LED替换灯12具有细长形状，其中提供分布在替换灯12的长度上的LED照明元件30。在附图中，仅表示了电路图，因此未示出LED照明元件30的设置。

LED替换灯12进一步包括驱动器电路32，驱动器电路32包括整流器电路34和中间电路36。在图2中更详细地示出了LED替换灯12的电路。输入端子电连接到被提供在第一端部处的接触引脚24a、26a。所示的整流器34是全桥整流器，其经由电熔断器28耦合到输入引脚24a、26a。整流器34将经整流的AC电压供应到中间电路36。中间电路36按照所使用的OLED元件30的LED的具体类型所要求的那样，将DC电流I_D供应到LED照明元件30。

驱动器电路32仅电连接到LED替换灯12的第一端部20a处的电接触24a、26a。

在LED替换灯12的第二端部20b处，提供安全电路40。安全电路40未内部电连接到LED替换灯12的其余电部件，而是仅具有到第二端部20b处的接触24b、26b的电连接。

安全电路40直接连接在LED替换灯12的第二端部处的接触引脚24b、26b之间。在所示的第一实施例中，安全电路40完全由单个PTC元件42组成。PTC元件被选择为在正常操作状况下(即在-40℃到90℃的温度下)具有大于7.5Ω的电阻。PTC元件42进一步被选择为在低于0.51A的电流处触发。优选地，PTC被选择为在例如200mA的电流处触发。

在照明装置10的操作中，满足关于镇流器安全的所有IEC要求。在正常操作状况下，不感应DC分量，因为整流器电路34是对称的。如果应用3.6V的测试加热电压，由于所选择的PTC元件42的电阻额定值，灯丝电流将小于0.51A。

在异常状况下，任何单个部件都可能不正确地工作，并且在极端情形下，提供电开环或者电短接。例如，全桥整流器34的二极管之一可能由于短路故障或者开路故障而发生故障。这给出过度加热电磁镇流器18的高风险。

在电学上，镇流器18可以被建模为与电阻器串联的电感器。在50/60Hz的市电输入频率下，EM镇流器18的阻抗通常由电感主导。然而，在非对称的情形下，通过镇流器18的电流的DC分量由镇流器电阻确定。依赖于能量效率类别，镇流器电阻值的范围可以例如从20Ω到150Ω。

如果输入整流器34的二级管之一发生短路故障，则灯输入电流显著增加到正常操作电流以上。可能的是，LED驱动器电路32的熔断器28可以不被触发，因为故障电流可以由EM镇流器的高电阻限制。在这一情形下，EM镇流器可能由故障电流过度加热。

对于图1所示的LED替换灯12而言，消除了这一风险。安全电路40与电路的其余部分串联连接。在由整流器34中的二极管短路故障造成的过电流的情形下，电流限制元件(在图1的实施例中为PTC元件42)将触发以中断故障电流。

图3示出了包括根据第二实施例的LED替换灯的照明装置110。如将从电路图显而易见的那样，第二实施例在很大程度上对应于第一实施例，使得在下文中将仅解释不同之处。相同部分由相同的附图标记引用。

在根据第二实施例的LED替换灯112中，安全电路140连接在LED替换灯112的第二端部20b处的接触引脚24b、26b之间。安全电路140由电阻器元件142a和电流限制元件142b的串联连接组成。在所示的示例中，电阻器元件142a是额定值为7.5Ω的单个电阻部件，而电流限制元件142b被提供作为优选地额定值为200mA的电熔断器。

在再一实施例(未示出)中，安全电路可以被提供作为单个电阻熔断器(fusistor)，其可以例如额定值为200mA并且优选地7.5Ω。

虽然已经在附图和上文的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这种图示和描述要被认为是说明性的或者示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

对所公开的实施例的变化可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明中，从学习附图、公开内容以及所附权利要求中理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一(a)”或者“一个(an)”不排除多个。仅凭在互相不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (12)

1.一种LED替换灯，包括：

-一个或者多个LED照明元件(30)，被设置在具有第一端部(20a)和相对的第二端部(20b)的细长构件上，其中在相对的所述端部(20a、20b)中的每个端部处提供两个电接触(24a、26a；24b、26b)，

-其中LED驱动器电路(32)被设置用于将电功率供应到所述LED照明元件(30)，

-其中所述LED驱动器电路(32)仅电连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触(24a、26a)，

-并且其中所述第二端部(20b)处的所述电接触(24b、26b)通过安全电路(40、140)互连，所述安全电路提供电流限制和所述电接触(24b、26b)之间的7.06Ω或者更高的电阻，

其中所述安全电路用于与所述LED驱动器电路(32)串联连接。

2.根据权利要求1所述的LED替换灯，其中

-所述安全电路(140)包括电阻器元件(142a)和电流限制元件(142b)，所述电流限制元件(142b)串联电连接到所述电阻器元件(142a)，

-所述第二端部(20b)处的所述电接触中的一个电接触(24b)用于连接到电磁镇流器(18)或者电子镇流器，并且所述第二端部(20b)处的所述电接触中的另一电接触(26b)用于通过电直通连接来连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触中的一个电接触(26a)，以及

-所述第一端部(20a)处的所述电接触中的另一电接触(24a)用于连接到市电。

3.根据权利要求2所述的LED替换灯，其中

-所述电流限制元件(142b)包括电熔断器，以及

-所述第二端部(20b)处的所述电接触中的另一电接触(26b)经由作为所述电直通连接的虚拟启动器(22)连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触中的一个电接触(26a)。

4.根据权利要求1-3中的一项所述的LED替换灯，其中

-所述安全电路(40)包括正温度系数元件(42)。

5.根据权利要求1-3中的一项所述的LED替换灯，其中

-所述LED驱动器电路(32)包括连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触(24a、26a)的整流器(34)。

6.一种照明装置，包括：

-根据前述权利要求之一所述的LED替换灯(12、112)，以及

-电磁镇流器(18)，其电连接到所述第一端部(20a)和/或所述第二端部(20b)处的所述电接触(24a、26a；24b、26b)。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其中

-所述电磁镇流器(18)连接到所述第二端部(20b)处的所述电接触中的一个电接触(24b)，

-其中所述第二端部(20b)处的所述电接触中的另一电接触(26b)经由虚拟启动器(22)连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触中的一个电接触(26a)。

8.一种照明装置，包括：

-LED替换灯，所述LED替换灯包括：

-一个或者多个LED照明元件(30)，被设置在具有第一端部(20a)和相对的第二端部(20b)的细长构件上，其中在相对的所述端部(20a、20b)中的每个端部处提供两个电接触(24a、26a；24b、26b)，

-其中LED驱动器电路(32)被设置用于将电功率供应到所述LED照明元件(30)，

-其中所述LED驱动器电路(32)仅电连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触(24a、26a)，

-并且其中所述第二端部(20b)处的所述电接触(24b、26b)通过安全电路(40、140)互连，所述安全电路提供电流限制和所述电接触(24b、26b)之间的7.06Ω或者更高的电阻，

-电磁镇流器(18)，其电连接到所述第一端部(20a)和/或所述第二端部(20b)处的所述电接触(24a、26a；24b、26b)，

其中所述电磁镇流器(18)连接到所述第二端部(20b)处的所述电接触中的一个电接触(24b)，并且其中所述第二端部(20b)处的所述电接触中的另一电接触(26b)经由虚拟启动器(22)连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触中的一个电接触(26a)。

9.根据权利要求8所述的照明装置，其中

-所述安全电路(140)包括电阻器元件(142a)和电流限制元件(142b)，所述电流限制元件(142b)串联电连接到所述电阻器元件(142a)。

10.根据权利要求8所述的照明装置，其中

-所述电流限制元件(142b)包括电熔断器。

11.根据权利要求8-10中的一项所述的照明装置，其中

-所述安全电路(40)包括正温度系数元件(42)。

12.根据权利要求8-10中的一项所述的照明装置，其中

-所述LED驱动器电路(32)包括连接到所述第一端部(20a)处的所述电接触(24a、26a)的整流器(34)。