CN105432146B - 用于在故障状况下安全操作的led替换灯 - Google Patents
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Abstract
描述了LED替换灯(20)。包括LED照明元件的LED照明组件(40)电连接到灯丝仿真电路，灯丝仿真电路连接到细长构件的两个相对的端部(22a、22b)中的每个端部处的电接触。灯丝仿真电路(42)每个都包括连接到第一和第二电接触(26a、24a)的第一电阻器电路(46)和第二电阻器电路(48)。第一和第二电阻器电路(46、48)在共用端子(50)处连接到LED照明组件(40)。为了即使在部件故障的情形下，或者如果替换灯(20)在错误接线配置中使用，仍然提供用于安全操作的LED替换灯，第一和第二电阻器电路(46、48)每个都包括至少两个电阻器的串联连接，使得在电阻器之一故障的情形下，灯丝仿真电路(42)的总电阻保持高于确定的电阻值。
Description
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。
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，从而替换已安装的照明器材中的荧光灯。
为了操作荧光灯，已知电配置，该电配置包括简单的电磁(EM)镇流器和启辉器，以及更先进的配置(包括电子镇流器)。
WO 2009/136322 A1描述了用于改装荧光灯的具有发光二极管和插口适配器的光发射系统。电路适于向荧光灯驱动器仿真荧光灯的存在。
发明内容
可以视为目的的是，提供LED替换灯和照明装置，其允许即使在单独的部件的故障状况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8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，广泛使用术语“LED”，其涵盖所有类型的固态照明元件，从而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，特别地以管的形式。在相对的端部中的每个端部处，优选地以突起的接触引脚的形式提供两个电接触。
在灯内，灯丝仿真电路连接到两个端部处的电接触。这些灯丝仿真电路用于提供两个端部处的两个接触之间的其仿真荧光管灯的灯丝的电行为。因此，如果包括这些灯丝仿真电路的LED替换灯用于包括镇流器的照明器材(并且特别地用于电子镇流器)中，电行为将相似于加热灯丝的电行为；特别地，在接触之间将存在限定的电阻。
LED照明组件电连接到灯丝仿真电路以便被供应电功率。LED照明组件包括所述一个或者多个LED照明元件，并且优选地包括附加的电路，诸如用于将所供应的电功率转换为如由LED照明元件所需要的电流和/或电压值的驱动器电路。
根据本发明，在每个端部处，灯丝仿真电路每个都包括连接到第一电接触的第一电阻器电路和连接到第二电接触的第二电阻器电路。第一和第二电阻器电路在共用端子处连接到LED照明组件。
根据本发明的一个方面，第一和第二电阻器电路中的每一个电阻器电路都包括至少两个电阻器的串联连接，优选地甚至更多电阻器的串联连接，诸如至少三个或者特别优选地至少四个电阻器的串联连接。
如根据本发明所提出的电阻器串具有如下优势，即在单个部件故障的情形下，增加的故障容限。如果电阻器之一故障(即短路)，串联连接中的剩余电阻仍然足以提供接触之间的足够的电阻值，或者换句话说，剩余电阻仍然高于确定的电阻值。因此，根据本发明所提出的灯丝仿真电路对于部件故障是稳健的。
在一个电阻器故障的情形下，被串联设置的电阻器越多，将对整体电阻产生的影响越小。例如，八个电阻器串联的设置将导致在电阻器之一故障的情形下，两个电阻器短路的总电阻仅减少12.5％。
根据本发明的优选实施例，在灯丝仿真电路中的至少一个灯丝仿真电路中可以提供与电阻器电路中的至少一个电阻器电路串联连接的电流限制电路。电流电路元件被设置为防止过电流流动。优选地，在过电流的情形下，电流限制电路切断电流流动。在一个可能的实施例中，电流限制电路可以包括电熔断器。
优选地，灯丝仿真电路关于接触具有至少大致对称的电路设计。电阻器电路优选地具有相同的组合电阻值。上面描述的电流限制电路可以被提供在接触中的仅一个接触处，如果(未触发的)电流限制电路的电阻值足够低(例如电阻器电路的总电阻的20％或者更低，优选地10％或者更低)，则这仍然被认为是“大致对称的”电路设计。备选地，为了获得完全的对称，可能的是在每个接触处设置一个电流限制电路。
根据另一优选的方面，被提供为与电阻器电路中的至少一个电阻器电路串联的电流限制电路是可重置电路和/或包括可重置元件。在可重置电路和/或元件的情形下，这在无永久损伤的情况下实现，如在电熔断器的情形下那样。在重置之后(例如在关闭功率之后)，恢复可重置电路或者元件的常规功能。特别优选的是在电流限制电路中使用PTC(正温度系数)电阻器元件，可以通过切断功率以允许PTC元件冷却来重置电流限制电路。
根据本发明的另一优选实施例，仿真电路中的至少一个仿真电路进一步包括并联连接到电阻器电路的电压限制电路。电压限制电路可以用于防止由应用在一个端部处的电接触之间的过量的电压引起的损伤。优选地，电压限制电路可以包括电压限制元件，诸如VDR、DIAC、SIDIAC、火花隙、气体放电管、或者双向晶闸管过电压保护器。假设市电电压被直接应用在同一端部处的两个接触引脚之间，这允许保护灯电路免受损伤。特别地，灯丝仿真电路的电阻器受到保护，因为电压限制电路击穿并且将电流从灯丝电阻器分流。特别地，如果附加提供了上面描述的电流限制电路，保护灯丝仿真电阻器免受故障。
应该领会的是，上述概念的所有组合，以及在下文更详细讨论的附加概念，被设想为是本文所公开的发明性主题的部分。
本发明的这些方面和其它方面将从此后描述的实施例显而易见，并且参照此后描述的实施例进行阐明。
附图说明
在附图中：
图1示出了包括具有灯丝仿真电路的LED替换灯的照明装置的实施例的象征性电路图；
图2示出了灯丝仿真电路的实施例的电路图；
图3a至图3f示出了具有LED替换灯的不同接线的照明装置的示例。
具体实施方式
本发明的目的在于提供LED替换灯20，LED替换灯20用于在旨在用于荧光管灯的照明装置(照明器材)中的操作。
当前，安装了用于荧光管灯的大量照明器材。图3a示出了在两个端部处具有两个电接触的灯10(在这一情形下为荧光管灯10)的接线。在端子12处供应电市电电压，灯10的第一端部处的一个接触直接连接在端子12处，并且镇流器14的输入也连接到市电。镇流器14的输出连接到灯10的另一(第二)端部处的一个电接触。此外，灯10的每个端部处的剩余接触通过启辉器或者电子启动器16互连。如技术人员已知的，如所示的电磁镇流器处操作的荧光灯在供应了通过灯丝的初始加热电流之后开启。
图3b示出了用于LED替换灯20的接线，LED替换灯20代替荧光管灯被插入在灯器材内。启动器由虚拟启动器18替换。除了这一替换，不需要对灯具和镇流器进行再接线或修改。
图1示出了在这一情形下连接到电子镇流器15的LED替换灯20的象征性电路图。灯20具有细长的形状，该细长的形状具有第一端部22a和相对的第二端部22b。在每个端部22a、22b处，两个电接触引脚24a、26a；24b、26b突起。
LED替换灯20包括LED照明组件40(未详细示出)。LED照明组件40包括连接到多个LED照明元件28的LED驱动器电路(未示出)，多个LED照明元件28分布在LED替换灯20的长度上。
LED照明组件40电连接到灯丝仿真电路42，灯丝仿真电路42电连接到两个端部22a、22b处的电接触24a、26a；24b、26b。在电子镇流器15处的灯20的操作中，供应到接触24a、26a；24b、26b的电功率被供应到LED照明组件40，使得LED照明元件可以操作。电子镇流器15供应加热电流和启辉电压以启动灯20。对于这一加热电流而言，灯丝仿真电路42提供在两个端部22a、22b处的接触引脚24a、26a；24b、26b之间的限定的电阻。
图2更详细地示出了被提供在LED替换灯20的两个端部22a、22b处的灯丝仿真电路42的部件。串联连接到接触引脚中的一个接触引脚26a的是PTC元件44，PTC元件44被提供作为用于过电流保护的可重置熔断器。
与PTC元件44串联连接的是第一电阻器电路46，第一电阻器电路46包括串联连接的四个电阻器。这些电阻器具有相等的电阻额定值；在优选的实施例中，这些电阻器每个都是具有1Ω的电阻的SMD部件。
连接到另一接触引脚24a的是第二电阻器电路48，第二电阻器电路48同样包括串联连接的四个相同电阻器(SMD，1Ω)。
电阻器电路46、48在共用端子50处互连，在共用端子50处连接LED照明组件40(见图1)。
进一步并联连接到电阻器电路46、48的是VDR 38(电压相关电阻器)。VDR 38(还称为变阻器)用作保护电阻器电路46、48免受过电压的电压限制电路。如果应用过量的电压，则VDR 38击穿并且通过VDR 38的电流将显著增加，使得电阻器两端的电流电压被限制，并且由高电压创建的电流电压从电阻器电路46、48被分流走。
装备有所描述的灯丝仿真电路42的LED替换灯20实现了若干重要的操作和安全功能。在操作中连接到电子(HF)镇流器15，电阻器电路46、48仿真8Ω的灯丝电阻，从而在接触引脚24a、26a；24b、26b处提供电阻式阻抗。通过在两个端部22a、22b处使用相同的灯丝仿真电路42，灯20的设计是对称的。同样地，因为在正常操作中，PTC元件44(可重置熔断器)将以低电阻传导电流并且可以因此被建模为直通连接，并且VDR 38可以(在正常操作期间应用的低电压下)基本上被认为是开环，灯丝仿真电路42关于输入引脚24a、26a的设计也是对称的。由于这一对称性，不管LED灯20在器材内的接线顺序和设置，灯20将总是处于相同的电配置。
一些PTC具有大的欧姆电阻(例如几欧姆)。在这一情形下，可以添加第二PTC与第二电阻器电路48串联(即连接在接触引脚24a与VDR 38和第二电阻器电路48的共用节点之间)以保持对称性。由于PTC 44的电阻，第一和第二电阻器电路46、48中的SMD电阻器中的一些SMD电阻器可以被省略，只要总电阻(PTC和电阻器电路46、48的串联连接)在8Ω以上。
假如任何单独的部件故障(开环故障或者短接故障)，安全仍然得到保证。即使电阻器电路46、48中的任何电阻器处出现短路，由于多个电阻器的串联连接，将仍然导致足够高的剩余电阻。
此外，即使在误用情形下(例如再接线的器材)，设计也是安全的。图3c至图3f示出了这种接线配置的示例。在图3c中，灯20直接连接到市电而无镇流器。在图3d中，一个端部处的接触引脚直接连接到市电，从而导致将由VDR 38分流的高电压，使得增加了的电流将最终触发PTC 44，同时保护了电阻器电路46、48。在重置和冷却PTC元件44之后，灯20甚至可以以正确的接线配置再使用。
此外，在图3e的接线配置中(具有在灯20的每个端部处连接的仅一个接触引脚的外部LED驱动器13)，或者根据图3f(直接连接到灯20的一个端部处的两个接触引脚的外部LED驱动器13)，灯丝电路42仍然提供所需要的安全性。
此外，当在具有电磁(EM)镇流器的接线配置中误用时，该设计是安全的。图3a和图3b示出了这种示例。在图3a中，灯经由启动器16连接到EM镇流器14。在图3b中，灯20经由虚拟启动器18连接到EM镇流器14。在这两个误用情形下，根据上面描述的实施例的灯20将不操作。EM镇流器14经由灯丝电路42和启动器短路，从而导致通过灯丝仿真电路42的电流增加。电流限制设备(PTC 44)在这一情形下通过跳闸和中断电流来防止增加的电流过度加热电阻器电路46、48。
虽然已经在附图和前文的描述中详细图示并且描述了本发明，但是这种图示和描述将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。权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。
Claims (8)
1.一种LED替换灯，包括：
-一个或者多个LED照明元件，被设置在具有相对的端部(22a、22b)的细长构件上，其中在所述相对的端部(22a、22b)中的每个端部处提供两个电接触(24a、26a；24b、26b)，
-其中灯丝仿真电路(42)连接到所述两个端部(22a、22b)处的所述电接触(24a、26a；24b、26b)，
-并且其中包括所述一个或者多个LED照明元件的LED照明组件(40)电连接到所述灯丝仿真电路(42)，以被供应用于所述LED照明元件的操作的电功率，
-其中所述灯丝仿真电路(42)每个都包括连接到所述电接触中的第一电接触(26a)的第一电阻器电路(46)、和连接到所述电接触中的第二电接触(24a)的第二电阻器电路(48)，并且所述灯丝仿真电路(42)包括并联连接到所述电阻器电路(46、48)的电压限制电路(38)，
-并且其中所述第一电阻器电路(46)和所述第二电阻器电路(48)在共用端子(50)处连接到所述LED照明组件(40)，
-并且其中所述第一电阻器电路(46)和所述第二电阻器电路(48)中的每一个电阻器电路包括至少两个电阻器的串联连接，以这种方式使得在所述电阻器之一故障的情形下，所述灯丝仿真电路(42)的总电阻保持高于确定的电阻值，
其中所述电压限制电路(38)被适配为击穿并将电流从所述第一电阻器电路(46)和所述第二电阻器电路(48)分流。
2.根据权利要求1所述的LED替换灯，其中
-所述第一电阻器电路(46)和所述第二电阻器电路(48)每个都包括至少四个电阻器的串联连接。
3.根据前述权利要求之一所述的LED替换灯，其中
-所述灯丝仿真电路(42)每个都包括与所述电阻器电路中的至少一个电阻器电路(46)串联连接的电流限制电路(44)。
4.根据权利要求3所述的LED替换灯，其中
-所述电流限制电路包括可重置电流限制元件(44)，并且
所述灯丝仿真电路(42)被直接串联连接而没有任何附加部件。
5.根据权利要求4所述的LED替换灯，其中
-所述可重置电流限制元件是正温度系数元件。
6.根据权利要求1所述的LED替换灯，其中
-所述电压限制电路(38)包括从包括VDR、DIAC、火花隙、气体放电管、双向晶闸管过电压保护器的组中选择的至少一个元件，并且所述电压限制电路(38)处于所述电接触(24a、26a；24b、26b)与所述第一电阻器电路(46)和所述第二电阻器电路(48)之间。
7.根据权利要求6所述的LED替换灯，其中所述DIAC包括SIDIAC。
8.一种照明装置，包括
-连接到荧光灯器材的镇流器(15)的根据前述权利要求之一所述的LED替换灯。
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