CN105793641B - Led灯的安全操作 - Google Patents
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Abstract
描述了一种灯以及用于具有LED元件(22)的灯的操作方法。具有LED元件(22)的电路通过罩构件(12)覆盖。分离设备(28)设置为如果检测器元件(24)检测到罩构件(12)的缺陷则机械地断开被配置为向LED元件(22)提供电功率的电导体(16a、16b)。
Description
技术领域
本发明涉及一种灯以及操作灯的方法。具体地，本发明涉及一种包括LED元件的灯。
背景技术
由于它们的诸如高能量效率、小尺寸和长寿命的已知优势，LED如今被越来越多地应用于照明和信令应用。改装的LED灯代替诸如白炽灯或荧光灯的其他技术。
这种LED灯的设计对于用户来说是安全的，即，覆盖了诸如包括LED元件的电路的任何带电部分，使得在正常操作和操纵LED灯的过程中防止了会导致电击的与操作电压的直接接触。然而，如果LED灯被损坏，则会产生问题。
WO 2011/027278A1描述了在壳体中具有至少一个LED的LED灯。隔离监控设备确定壳体的缺陷并且在这种情况下将LED与电源断开。隔离监控设备可以包括与壳体集成的检测电路或者检测缺陷的压力传感器。可以为LED的全极断开提供开关，或者短路熔丝来永久地将LED与电源断开。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使在损坏的情况下也具有增加的安全性的LED灯。
这种目的通过根据权利要求1的LED灯以及通过根据权利要求14的操作方法来实现。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
根据本发明的LED灯包括电路，其包括至少一个LED元件。这包括单个元件以及任何类型的固态照明元件的阵列，包括发光二极管和有机发光二极管(OLED)。
该灯进一步包括罩构件。罩构件被设置为覆盖电路的至少一部分，以便为用户提供操作灯而不存在触摸带电部分(即，电路中利用操作电压激励的部分)的触电的危险的保护。罩构件可以优选为壳体，其被设置为完全隔离电路(除了供电端子)。
灯的电路包括至少一个电导体，其被配置为向LED元件提供电功率。根据本发明，灯包括分离设备，其被设置为在检测器元件检测到罩构件的缺陷时机械地断开导体。
检测器元件允许区分灯的正常状态(允许安全操作)与缺陷状态(罩构件的至少一部分破裂、敞开、丢失或包括可呈现不再满足安全地隔离电路的任何带电部分的功能的危险的缺陷)。具体地，检测器元件可检测罩构件的机械损伤。
在检测器元件检测到缺陷的情况下，机械地断开到LED元件的电功率供应线中配置的电导体，即，电导体的导电材料，诸如优选为金属材料，其例如被切割、扯断或以其他方式机械作用使其材料被永久分离且不再可能进行电传导。因此，永久地中断进一步电功率的供应，并且永久地抑制LED元件的任何进一步操作。
通过机械地断开电导体并由此永久地断开LED元件，避免了不安全的操作。永久断开确保了在检测到罩构件的缺陷(例如，破裂的壳体)的情况下，LED灯永久失效并且必须更换。
根据本发明的优选实施例，分离设备可以包括适于被触发以提供用于断开电导体的运动力的冲击元件。冲击元件可以是在触发时适于提供所要求力的任何元件。机械构件可以通过用于断开电导体的运动力来推动。如结合优选实施例将变得显而易见的，推动机械构件可以是其上设置有电导体的载体(例如，电路板)的一部分，或者可以是配置为机械地作用于电导体的独立元件。
根据优选实施例，冲击元件可以设置为被电触发。设置为触发器的电信号可用于传输用于提供运动力的能量。可替换地，电触发信号可用于释放预存储的能量，例如以电、化学或机械形式。
在尤其优选的实施例中，可以通过触发导体(其将电导体与LED元件电隔离)来提供电触发信号。因此，优选地，电触发信号不通过电导体本身来传导，而是独立地通过触发导体。
在本发明的实施例中，不同的元件可用于提供用于断开电导体的运动力。例如，可以设置化学填料，其在被触发时推动机械构件。可选地，弹簧元件可以设置有预存储的机械能量，其在被触发时例如通过去除锁紧元件而释放。此外，可以提供驱动线圈来电磁地推进铁磁元件。可选实施例和上述实施例的组合也是可以的。
优选地，电导体可以是接合线。接合线是灵活且成本有效的互连技术，其被广泛用于半导体封装的工业规模。接合线具体可由铝、铜或金构成，其具有15μm至几百μm的直径。在尤其优选的实施例中，直径为30μm-100μm。接合线在断开时适于良好地永久中断电源。由于其小尺寸，可以容易地被切割、扯断或以其他方式断开。
根据本发明的优选实施例，电导体可以设置在第一载体部和第二载体部上。载体部可以是适于机械地保持电导体的任何元件。具体地，载体部可以是一个或多个电路板的一部分。然后，电导体可以通过分离第一和第二载体部来断开。然后，载体部之间的电导体断裂，从而实现期望的机械分离。
在本发明的一个实施例中，沿着电导体的长度配置多个断裂区域，即电串联。分离设备不仅可以在单个位置中断开电导体，而且还可以使得在至少两个断裂区域中断开导体。由于断裂区域的顺序配置以及所得到的电串联连接，即使一个断裂区域中的分离可能不完全也可以确保电隔离。
灯可以包括电端子，其连接至电操作功率的供应，例如来自照明器材、镇流器、市电连接等。整流器电路和驱动器电路可以电配置在LED元件和电端子之间，使得AC电功率被整流。优选地，在电导体处传输的AC电功率可以被整流为传输至驱动器电路的DC电功率。驱动器电路可用于向LED元件提供适于其照明操作的电功率，例如调节的电压、电流或功率。
在存在缺陷的情况下，通过分离设备断开的电导体可连接在电端子和整流器电路之间。可替换地，电导体可以设置在整流器电路和LED元件之间。在两种情况下，电导体的分离都抑制了LED元件的进一步操作。在电端子和整流器电路之间提供电导体的断裂区域也用于禁用该电路。
可以使用任何类型的检测器元件，其适于发送罩构件的缺陷的信号。在一个优选实施例中，检测器元件可以包括设置在可断裂基板(诸如塑料构件或玻璃构件)上的至少一个导电迹线。可断裂基板可以是罩构件的一部分，或者其可以设置为与罩构件紧密机械接触。因此，如果力或变形作用于罩构件(这会导致缺陷)，可断裂基板会断裂并由此中断导电迹线，使得罩构件缺陷被电感测。在优选实施例中，可断裂基板可以以细长形式提供，例如，作为圆形或矩形截面的条、作为设置为LED元件上方的细长平坦罩或者作为其内提供LED元件的管。
本发明的这些和其他方面将根据参照下述实施例而变得显而易见且得以阐述。
附图说明
在附图中，
图1示出了LED灯的第一实施例的电路图；
图2示出了LED灯的第二实施例的电路图；
图3示出了分离设备的第一实施例的示意性侧视图；
图4a、图4b示出了分离设备的第二实施例的顶视图和立体图；
图5a、图5b示出了分离设备的第三实施例的顶视图和立体图；
图6a-至图6c示出了分离设备的第四实施例的顶视图、立体图和侧视图；
图7至图9示出了具有不同检测元件的LED灯实施例的部件的立体图。
具体实施方式
图1示出了LED灯10的第一实施例的电路图，其包括壳体12，电端子14从壳体12突出。如果LED灯10安装在照明器材中，则诸如通过市电连接在端子14处提供电操作功率。
端子14通过导体16a、16b电连接至整流器18，整流器18对AC电功率进行整流并将DC电功率提供给驱动器电路20。
仅象征性地示出，驱动器电路20向LED元件22提供经调节的操作功率。
LED灯10包括由检测器元件24、安全电路26和分离设备28组成的安全设备。检测器元件24连接至安全电路26并用于电检测壳体12的缺陷。安全电路26通过触发导体30a、30b电连接至分离设备28，以在检测到壳体12的缺陷时触发分离设备。分离设备28被设置为在被触发的情况下机械地断开电导体16a、16b。
检测器元件24及其相对于LED元件22的配置的不同实施例是可能的。在图7至图9中示出了示例。在这些实施例的每一个中，在可断裂基板(优选为玻璃)上设置电导体迹线36。如果在力和变形作用在灯壳体12上，则玻璃基板断裂并且导体迹线26中断，这由安全电路26进行电检测。
在图7至图9的实施例中，每一种情况下LED元件22都被提供成配置在电路板32上的多个发光二极管。图7的实施例中的可断裂基板是配置为紧挨LED元件24的玻璃条34a，使得在电路板32断裂或变形的情况下，基板断裂。
在图8的实施例中，可断裂基板是设置在LED元件24上方的平坦玻璃覆盖板34b，使其在灯变形的情况下也将断裂。在图9的实施例中，可断裂基板是设置在LED元件24周围的玻璃管34c。
在上述每一个实施例中，如果基板34a、34b、34c断裂，则设置在可断裂基板上的导电迹线36将中断。作为又一实施例，LED元件24可以安装在可断裂电路板(例如由玻璃制成)上，该可断裂电路板还包括在电路板断裂的情况下中断的导电迹线36。
返回到图1，安全电路26监控检测器元件24的导电迹线36的导电性。在导电迹线36中断的情况下，这表示壳体12的潜在缺陷。在这种情况下，安全电路26用于永久地禁用灯10的进一步操作。
这通过触发导体30a、30b向分离设备28发送电触发信号来实现。如以下所解释的，分离设备28机械地断开电导体16a、16b，因此永久地禁用灯10。
图2示出了LED灯110的第二实施例的电路图。根据第二实施例的灯110的电路在许多方面类似于第一实施例。类似的部件由类似的参考标号来表示。以下，仅解释第一和第二实施例之间的差异。
虽然在灯10的第一实施例中将分离设备28配置在电导体16a、16b(配置在供电端子14和整流器18之间)处，但分离设备28可配置在同一电路的不同位置处。电导体40a、40b被设置为将整流器18连接至驱动器电路20。分离设备28配置在这些电导体40a、40b处以在被触发时断开它们。
在第一和第二实施例中，通过分离设备28中断电源的所有(两个)极。
此外，在两个实施例中，向安全电路26提供来自整流输入电压的电操作功率。经由与从端子14到LED元件22的供电线中的电导体16a、16b；40a、40b电隔离的触发导体30a、30b，从安全电路26向分离设备28提供触发信号。
以下，将参照图3至图6c描述分离设备28的不同实施例。
图3示出了分离设备28的第一实施例的示意性侧视图。电导体(其可以是根据第一实施例的电导体16a或根据第二实施例的电导体40a)被设置为印刷电路板42上的导电迹线。导电迹线在断裂区域44中中断，其中断裂区域44设置在电导体16a、40a应该在壳体缺陷的情况下中断的位置处。在断裂区域44内，电导体被设置为接合线46。
接近接合线46，线圈48设置有活塞50。活塞50由铁磁材料组成，并且优选包括永磁体。至少尖端是电绝缘的以避免通过活塞50的导电。由安全电路26提供的触发信号被施加于线圈48，其生成推动铁磁活塞50的磁场，使其尖锐的端部穿透接合线46，因此机械地使其断开。从而，电导体16a、40a被永久中断。
图4a、图4b示出了分离设备28的第二实施例。电导体16a、16b(或40a、40b)被设置在电路板42上，并且每一个都在设置接合线46的两个连续断裂区域44a、44b中中断。电路板42包括切断元件52，其仅松散地连接至电路板42的剩余部分。化学填料(chemical charge)54设置有连接至触发导体30a、30b的点火触点。
化学填料54可以是任何易燃材料，其在点火时能够快速膨胀并由此产生推动力。例如，化学填料54可以是流体或固体，其在点火时快速变为气体。具体地，材料可以密封在腔、活塞中或者以其他方式限制来实现定向的力。易燃固体的示例(其是安全的(即，保护不受自燃))例如可以是用于家用火柴中的石蜡。
不同的电部件可用作化学填料54的点火器，诸如灼热丝或细丝(例如由钨、金、银、铝、碳等制成)。在尤其优选的实施例中，诸如SMT电阻器的简单电阻器可用作烟火化学填料54(诸如石蜡)的点火源。当制成具有化学填料54的灯时，可以适当地在焊接步骤之后施加化学填料54的材料以避免制造工艺期间的点火。
在正常操作中，通过导体16a、16b、40a、40b传导电操作功率。
在检测壳体缺陷的情况下，安全电路26通过触发导体30a、30b发送触发信号，使得激活爆炸填料54的点火元件。这将引爆配置在切断元件52和电路板42的剩余部分之间的填料54。如图4b所示，通过爆炸产生的机械力将切断元件52与电路板42的剩余部分分离。由于切断元件52与电路板42的剩余部分分离，所以接合线46在每一个断裂区域44a、44b中扯开。因此，每个导体16a、40a、16b、40b都在两种连续位置处机械断开，导致任何进一步导电的安全断开。
图5a、图5b示出了分离设备28的第三实施例。第三实施例与上述根据图5a、图5b的第二实施例非常相似。类似的参考标号表示类似的部分。以下，仅解释不同之处。如根据图4a、图4b的第二实施例，电导体16a、40a、16b、40b设置在具有切断元件52的电路板42上，并且两个断裂区域44a、44b配置在切断元件52的边界处。触发导体30a、30b连接至机械填料54。
与第二实施例不同的是，根据图5a、图5b的第三实施例中的切断元件52可枢转地安装至电路板42的剩余部分，并且压缩弹簧56设置在其下方。密封件58将切断元件52保持在适当位置来对抗弹簧力。
如果通过触发导体30a、30b发送触发信号并且化学填料54被引爆，这去除密封件58，将切断元件52设置为自由的。在压缩弹簧56的力下，切断元件52如图5b所示枢转，从而断开配置在断裂区域44a、44b中的接合线46。
图6a至图6c示出了分离设备28的第四实施例。第四实施例与上述根据图5a、图5b的第三实施例非常相似。类似的参考标号表示类似的部分。以下，仅解释不同之处。
根据第四实施例，设置第一枢转切断元件52a和第二枢转切断元件52b，它们通过位于下方的压缩弹簧56来加载。切断元件52a、52b通过密封件58来保持在一起，其中将具有点火装置的化学填料54固定至密封件58。通过接合线，三个连续的断裂区域44a、44b、44c形成在每个电导体16a、40a、16b、40b中。
当填料54被点火时，密封件58被去除，并且切断元件52a、52b如打开门一样枢转(图6b)，从而在每个断裂区域44a、44b、44c中断开接合线。
在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明。这种说明和描述是示例性的而不是限制性的，本发明不限于所公开的实施例。
例如，可以任意组合所公开的任何电路装置、分离设备的实施例以及检测设备的实施例。虽然所公开的全极断开是优选的，但可选地还可以仅断开一极，这足以抑制LED元件22的进一步操作。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件，并且不定冠词“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用的特定措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不可用于获利。权利要求中的任何参考标号不应该限制范围。
Claims (14)
1.一种灯，包括：
电路，具有被罩构件(12)覆盖的至少一个LED元件(22)，
其中，分离设备(28)设置为如果检测器元件(24)检测到所述罩构件(12)的缺陷则机械地断开配置为向所述LED元件(22)提供电功率的至少一个电导体(16a，16b；40a，40b)。
2.根据权利要求1所述的灯，其中
所述分离设备(28)包括冲击元件(48，54，56)，所述冲击元件设置为被触发以提供用于断开所述电导体(16a，16b；40a，40b)的运动力。
3.根据前述权利要求中任一项所述的灯，其中
所述分离设备(28)设置为被电触发。
4.根据权利要求1或2所述的灯，其中
通过与所述电导体(16a，16b；40a，40b)电隔离的触发导体(30a，30b)提供电触发信号。
5.根据权利要求2所述的灯，其中
所述冲击元件包括化学填料。
6.根据权利要求2所述的灯，其中
所述冲击元件包括弹簧元件。
7.根据权利要求2所述的灯，其中
所述冲击元件包括电推动铁磁元件(50)的驱动线圈(48)。
8.根据权利要求1或2所述的灯，其中
所述电导体是接合线(46)。
9.根据权利要求1或2所述的灯，其中
所述电导体被设置在第一载体部(42；52a)和第二载体部(52；52b)上，
其中，所述电导体通过分离所述第一载体部和所述第二载体部来断开。
10.根据权利要求1或2所述的灯，其中
沿着所述电导体(16a，16b；40a，40b)的长度配置多个断裂区域(44a，44b，44c)，
并且在所述断裂区域中的至少两个断裂区域中断开所述电导体。
11.根据权利要求1或2所述的灯，其中
整流器电路(18)和驱动器电路(20)在电学上被配置在所述LED元件(22)和电端子(14)之间，
并且所述电导体(16a，16b)连接在所述电端子(14)和所述整流器电路(18)之间。
12.根据权利要求1或2所述的灯，其中
整流器电路(18)和驱动器电路(20)在电学上被配置在所述LED元件(22)和电端子(16)之间，
并且所述电导体(40a，40b)连接在所述整流器电路(18)和所述驱动器电路(20)之间。
13.根据权利要求1或2所述的灯，其中
所述检测器元件(24)包括设置在可断裂基板(34a，34b，34c)上的至少一个导电迹线(36)。
14.一种操作灯(10)的方法，其中
通过至少一个电导体(16a，16b；40a，40b)向LED元件(22)提供电功率，
其中，检测覆盖包括所述LED元件(22)的电路的罩构件(12)的缺陷，
并且其中在检测到所述缺陷的情况下，机械地断开所述电导体(16a，16b；40a，40b)。
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