CN108463021A - 通用改进型led灯管和照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了LED灯管(100)、照明系统(200；300；400；500)和LED灯管(100)的使用。LED灯管(100)包括被配置为针对高频的短路的第一电路(10)；被配置为针对低频的短路的第二电路(20)；连接在第一电路(10)和第二电路(20)之间的控制电路(30)；其中，控制电路(30)通过可由控制电路(30)控制的继电器(40)以及通过电容(42)连接至第二电路(20)；以及连接在第一电路(10)和控制电路(30)之间的光引擎(50)。

Description

通用改进型LED灯管和照明系统

技术领域

本发明涉及一种LED灯管，特别是一种LED T8灯管。

背景技术

长期以来，荧光灯管被认为是高效照明装置。目前，许多建筑物配备有适于接纳荧光灯管的照明装置。

然而，荧光灯管是负微分电阻器件。换言之，流过荧光灯的电流越多，荧光灯的电阻下降得越多。由于荧光灯直接连接到诸如电源电力线(也称为电力线、家用电力、墙壁电力、线路电力、输电网等)的恒定电压电源，所以荧光灯将由于不受控的电流而快速自毁。为了防止这种情况，荧光灯通常采用辅助装置(所谓的镇流器)以调节流过灯的电流。通常，使用常规镇流器(也称为磁性镇流器或常规控制装置，CCG)或电子控制装置(ECG)。

由于改进型LED管的更好的节能功能，对改进型LED管的需求不断增长。改进型LED灯管是采用作为光源的高效发光二极管(LED)的照明设备，其可以以与荧光灯管被使用的方式相同的方式应用到现有照明装置中。

在US 6936968 B2中，描述了一种改进型发光二极管灯管，其具有细长的圆柱形透明封壳、位于封壳的每一端的基座盖以及与基座盖电连通的所述至少一个LED装置。

优选地，这种改进型LED灯管是通用LED灯管，这就意味着它们可以与CCG照明装置、ECG照明装置、甚至是适于将LED灯管直接连接至电源电力线的照明装置一起使用。

诸如于2014年12月11日出版的IEC 62776:2014(版本1.0)之类的国际标准对引脚安全性提出了要求。引脚安全性涉及例如如下事实：如果LED灯管的一侧插入到照明装置中，则LED灯管的另一侧上的外部连接引脚对于LED灯管的安装者来说通常是可触及的，并且这些引脚可能携带有有害电压。

针对引脚安全性，通常采用两种解决方案中的一种：使用机械切换器，在将灯管安装在照明装置中之后，由安装者手动地切换该机械切换器；或者使用通过高频率触发的继电器电路。对于通用LED灯管来说，通常优选地为机械切换器。

此外，期望的是改进型LED灯管具有许多荧光灯所具有的热插拔能力。热插拔能力意味着：灯管可以在不必须首先将ECG断电的情况下安装到ECG照明装置中。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改良的通用改进型LED灯管，特别是一种具有引脚安全性和热插拔能力的通用改进型LED灯管。

根据本发明的一个方面，提供了一种LED灯管。该LED灯管包括用于将LED灯管连接至照明装置的第一组外部连接引脚和第二组外部连接引脚。有利的是，LED灯管可与适于连接到电源电力线的照明装置、具有CCG的照明装置、具有ECG的照明装置和/或通过第一外部连接引脚和第二组外部连接引脚连接到各种改良的照明装置一起使用。

LED灯管包括连接在第一组外部连接引脚和第二组外部连接引脚之间的第一电路。优选地，第一电路直接连接至第一组外部连接引脚。

在上下文中，如果上下文没有明确地另外声明，则词语“连接”是指电连接，即，被配置为在所连接的元件之间传输电信号的连接。如果上下文没有明确地另外声明，则词语“连接”可以指直接连接和/或间接连接。

有利的是，第一电路被配置为针对高频的短路。高频(HF)可以包括1kHz和更高的频率或由1kHz和更高的频率组成，该更高的频率例如为10kHz和更高的频率，特别是20kHz和更高的频率，优选地为20kHz和75kHz之间的频率。

LED灯管还包括连接在第一电路和第二组外部连接引脚之间的第二电路。优选地，第二电路直接连接至第二组外部连接引脚。

第二电路可以被配置为针对低频的短路。低频可以包括100Hz和更低的频率或由100Hz和更低的频率组成，特别地，包括50Hz的频率和/或60Hz的频率或在AC电源电力线中所使用的另一频率值。

在第一电路和第二电路之间，连接有控制电路，该控制电路通过电容和可由控制电路控制的继电器电连接至第二电路。继电器可以是任意类型的电操作开关，特别是通过高频率触发的继电器电路。优选地，控制电路还被配置为HF桥式整流器。

光引擎电连接在第一电路和控制电路之间。光引擎包括被配置为在被提供了直流电时发光的一个或多个发光二极管(LED)。

有利的是，根据本发明的LED灯管是通用改进型LED灯管，这意味着其可以用在CCG照明装置、ECG照明装置以及直接连接至电源电力线且不具有任何CCG或ECG的照明装置中，并且，该LED灯管还提供了引脚安全性和热插拔能力。

根据本发明的另一方面，提供了一种照明系统，其包括根据本发明的LED灯管和连接在第一组外部连接引脚中的一个引脚和第二组外部连接引脚中的一个引脚之间的熔丝。熔丝可以是高断裂能力(HRC)熔丝。

根据本发明的另一方面，提供了本发明的LED灯管与CCG照明装置、与ECG照明装置和/或直接与电源电力线一起使用。LED灯管的使用还可以被认为是用于将所述LED灯管与CCG照明装置一同使用、与ECG照明装置一同使用和/或直接与电源电力线一同使用的方法。

根据本发明的又一方面，提供了一种将本发明的LED灯管安装在CCG照明装置中、安装在ECG照明装置中和/或直接安装在电源电力线中或者安装至CCG照明装置、ECG照明装置和/或直接安装至电源电力线的方法。

根据LED灯管的至少一个实施例，控制电路通过继电器和电容直接连接至第二电路，否则该控制电路与第二电路电流地解耦(galvanically decoupled)和分离。以这种方式，可以提供引脚安全性和热插拔能力。

根据至少一个实施例，第二电路包括连接至第二组外部连接引脚中的第一引脚的第三电感和连接至第二组外部连接引脚中的第二引脚的第四电感。以这种方式，提供了有效但相对简单的第二电路，其在将LED灯管与ECG照明装置一同使用的情况下既充当低频短路又充当灯丝电阻器。

根据至少一个实施例，第一电路还被配置为EMI滤波器，从而提高了LED灯管的总体效率。

根据至少一个实施例，PFC转换器电路或AC-DC转换器连接在第一电路和光引擎之间。PFC转换器电路有助于或影响谐波电流的抑制。优选地，PFC转换器电路是降压型PFC转换器，并且因此可以用作AC/DC转换器，特别是在对CCG照明装置内的LED灯管或者在适于直接连接到电源电力线的照明装置中的LED灯管进行操作的情况下。AC-DC转换器可以在CCG或电源操作中将该AC-DC转换器的输出电流(LED电流)调节为恒定值。

根据至少一个实施例，第一电路包括连接至第一组外部连接引脚中的第一引脚的第一电感和连接至第一组外部连接引脚中的第二引脚的第二电感，以及并联连接在从第一组外部连接引脚中的第一引脚引向所述PFC转换器电路的第一引线和从第一组外部连接引脚中的的第二引脚引向所述PFC转换器电路的第二引线之间的电阻器和电容器。

根据至少一个实施例，第一组外部连接引脚、第一电路、PFC转换器电路、光引擎、控制电路、第二电路和第二组外部连接引脚以此顺序串联布置在LED灯管中。

根据至少一个实施例，控制电路还被配置为高频桥式整流器。

附图说明

图1至图3示出了根据本发明的实施例的LED灯管的示意图。

图4至图7示出了根据本发明的另一实施例的照明系统的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同、相似或具有相同或相似效果的元件设置有相同的附图标记。附图以及附图中示出的元件彼此之间的尺寸关系不应当被视为是成比例的。更确切地说，可以以夸张的尺寸来示出单独元件，以使得能够更好地图示和/或更好地理解。

参照图1，基于示意图描述LED灯管100的第一实施例。

LED灯管100包括第一组外部连接引脚91、92，第一组外部连接引脚91、92包括布置在LED灯管100的一个纵向端部的第一外部连接引脚91和第二外部连接引脚92。LED灯管100还包括第二组外部连接引脚93、94，第二组外部连接引脚93、94包括布置在LED灯管100的另一纵向端部的第三外部连接引脚93和第四外部连接引脚94。

第一外部连接引脚91、第二外部连接引脚92、第三外部连接引脚93和第四外部连接引脚94被设置为用于将LED灯管100连接至不同类型的照明装置，期望的是以与连接荧光灯管相同的方式连接。LED灯管100的长度可以与荧光灯管的标准长度相对应。

LED灯管100还包括电连接至第一组外部连接引脚91、92的第一电路10。优选地，第一电路10直接连接至第一组外部连接引脚91、92。

第一电路10配置为针对高频的短路。高频可以包括1kHz和更高的频率或由1kHz和更高的频率组成，该更高的频率例如为10kHz和更高的频率，特别是20kHz和更高的频率，优选地为20kHz和75kHz之间的频率。此外或者作为替代，第一电路10可以被形成为电磁干扰(EMI)滤波电路。

下面相对于图1描述第一电路10的一个可能的变型。然而，应当理解，可以以现有技术中已知的许多方式来将第一电路形成为高频短路(或“高频短路器”)和/或EMI滤波电路。

LED灯管100还包括电连接至第二组外部连接引脚93、94的第二电路20。第二电路20被形成为针对低频的短路。优选地，第二电路直接连接至第二组外部连接引脚93、94。

低频可以包括100Hz和更低的频率或由100Hz和更低的频率组成，特别地，包括50Hz和/或60Hz的频率或在AC电源电力线中所使用的另一频率值或者由50Hz和/或60Hz的频率或在AC电源电力线中所使用的另一频率值组成。

下面相对于图3描述第二电路20的一个可能的变型。然而，应当理解，可以以现有技术中已知的许多方式来将第二电路形成为低频短路(或“低频短路器”)。

LED灯管100还包括连接在第一电路10和第二电路20之间的控制电路30。控制电路30通过可由控制电路30控制的继电器40和电容42而连接至第二电路20。

控制电路30配置为使得继电器40通过高频率触发，从而实现引脚安全性。引脚安全性尤其需要在较低频率时在灯管的一端的连接引脚和在灯管的另一端的连接引脚之间基本绝缘。针对低频，电容42和未触发的继电器40充当绝缘体。控制电路30还被配置为HF桥式整流器。

优选地，电容被形成为电容器，特别地形成为Y电容器，优选地形成为Y2电容器。Y电容器被设计成滤除共模电气噪声，否则，共模电气噪声会回流至诸如电源电力线。

Y电容器(特别是Y2电容器)的定义可以取自以下标准中的一个或多个：

-国际标准IEC 60384-14(1993年，第二版)；

-发布于2014年4月、题为“用于电子装备的固定电容器-第14部分：分规范-用于电磁干扰抑制和连接到电源的固定电容器(IEC60384-14:2013)”的德国工业标准DIN EN60384-14:2014-04；VDE0565-1-1:2014-04；

-针对跨线路应用的美国标准UL 1414和针对EMI滤波器的美国标准UL 1283；

-加拿大标准CAN/CSA C22.2N°1和加拿大标准CAN/CSA384-14；

-中国标准GB/T14472

特别地，Y2电容器可以具有150Vac至300Vac的额定值和5kV的峰值测试电压。电容42可以具有1nF或更低的电容值。

继电器40为LED灯管100提供热插拔能力，以确保在LED灯管100与ECG照明装置一起使用的情况下，在将LED灯管100安装在ECG照明装置中之前，ECG照明装置不需要断电。

在下文中，如图3中所示，继电器40和电容42可以连接至第二电路20。在没有继电器40和电容42的情况下，控制电路30可以与第二电路20电流地完全解耦和分离。

LED灯管100还包括连接在第一电路10和第二电路20之间的光引擎50。如图1中所示，光引擎50可以经由与光引擎50的负极LED-电接触的第一引线71和与光引擎50的正极LED+电接触的第二引线72直接连接至第二电路20。

LED灯管100包括一个或多个LED元件，所述一个或多个LED元件被配置为当负极LED-和正极LED+之间被提供了电压时发光。

降压型PFC转换器60通过第三引线73和第四引线74连接至第一电路10，并且还通过第五引线75连接至LED灯管100的负极LED-，并且通过第六引线76连接至LED灯管100的正极LED+。

如图1中所示，在第一电路10和控制电路30之间，可以连接有用于传导AC电流的AC引线77。AC引线77可以在对与ECG照明装置一起使用的LED灯管100进行操作的情况下使用，用以输送用于触发继电器40的电压。AC引线77可在一侧连接至第三引线73或者第四引线74(或第一电路10中的相应节点)，并且在另一侧连接至控制电路30，特别是连接至继电器40。

参照图2，基于示意图描述第一电路10的可能结构。第一电路10可以精确地形成为如图2中所示的那样。还应当理解，图2可以视为是示意性的，并且其中的所有元件可以用现有技术中已知的功能替代物来替换。

如图2中所示，第一电感81(比如，电磁线圈)可以连接在第一外部连接引脚91和第三引线73之间，并且第二电感82(比如，电磁线圈)可以连接在第二外部连接引脚92和第四引线74之间。在连接在第一电感81和第三引线73之间的第一节点与连接在第二电感82和第四引线74之间的第二节点之间，电阻器元件85和电容器元件86彼此并联连接。期望的是，将第一电感81和第二电感82、电阻器元件85和电容器元件86选择为各自具有使得第一电路10用作EMI滤波器和HF短路的量值。

参照图3，基于示意图描述第二电路20的可能结构。第二电路20可以精确地形成为如图3中所示的那样。还应当理解，图3可以被视为示意性的，并且其中的所有元件可以用现有技术中的已知的功能替代物来替换。

在第二电路20的内部节点78和第三外部连接引脚93之间，连接有第三电感83(比如，电磁线圈)。此外，在所述节点78和第四外部连接引脚94之间连接有第四电感84(比如，电磁线圈)。以这种方式，第二电路20用作低频短路，特别是针对50赫兹的频率和/或60赫兹的频率的短路。

还连接至所述节点78的是双叉引线叉79，其中，双叉引线叉79的两个分支中的第一个分支电连接至电容42，并且双叉引线叉79的两个分支中的另一个分支(第二分支)电连接至继电器40，使得双叉引线叉79的第一分支的电连接可以通过继电器40断开或闭合。期望的是将第三电感和第四电感选择为各自具有使得第二电路20在LED灯管100安装在ECG照明装置中的情况下用作ECG的灯丝电阻器的量值。

参照图4，描述根据本发明的另一实施例的照明系统200。照明系统200包括图1的LED灯管100，其中，第一外部连接引脚91和第三外部连接引脚93通过其中连接有熔丝202的电引线201彼此连接。优选地，熔丝202是高断裂能力(HRC)熔丝。

照明系统200还可以包括连接至第二外部连接引脚92的常规控制装置(CCG)203，常规控制装置(CCG)203可以连接至诸如线路导线L(也称为相线、火线、有源导线或通电导线)的电源电力线。第四外部连接引脚94可以连接至另一电源电力线(例如，中性线N)。照明系统200还可以包括具有CCG 203的CCG照明装置。

根据图4应当理解，根据本发明的LED灯管100可用于CCG照明装置中。因此，还公开了根据本发明的LED灯管100与CCG照明装置一起使用以及将LED灯管100安装在CCG照明装置中的方法。

参照图5，描述根据本发明的另一实施例的照明系统300。照明系统300是照明系统200的变型，其与照明系统200的不同之处在于：第二外部连接引脚92直接连接至电源电力线线路L，并且电源电力线线路L和第二外部连接引脚92之间不连接CCG。

图5用于说明根据本发明的LED灯管100还可以用在改进的照明装置中。因此，还公开了根据本发明的LED灯管100与改进的照明装置一同使用以及将LED灯管100安装在改进的照明装置中的方法。

参照图6，描述根据本发明的又一实施例的照明系统400。照明系统400包括图1的LED灯管100，其中，第一外部连接引脚91直接连接至第一电源电力线线路(例如，线路导线L)，并且其中第二外部连接引脚92直接连接至第二电源电力线电路(例如，中性线N)。

图6用于说明根据本发明的LED灯管100也可以直接与电源电力线连接。因此，还公开了根据本发明的LED灯管100直接与电源电力线连接以及将LED灯管100直接连接到电源电力线的方法。

参照图7，描述根据本发明的又一实施例的照明系统500。照明系统500包括图1的LED灯管100和电连接至第一外部连接引脚91、第二外部连接引脚92、第三外部连接引脚93和第四外部连接引脚94的电子控制装置(ECG)503。照明系统500还可以包括具有ECG 503的ECG照明装置。

因此，图7说明了根据本发明的LED灯管100也可以与ECG 503一起使用。因此，还公开了与ECG照明装置一同使用或处于ECG照明装置内部的根据本发明的LED灯管100的使用以及将该LED灯管100安装在ECG照明装置中的方法。

本发明不限于基于实施例的描述。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，特别是包括本专利权利要求书中的特征的任意组合，即使该特征或该组合本身没有在本专利权利要求书或示例性实施方式中明确规定。

附图标记

10：第一电路

20：第二电路

30：第三电路

40：继电器

42：电容

50：光引擎

60：PFC转换器电路

71：第一引线

72：第二引线

73：第三引线

74：第四引线

75：第五引线

76：第六引线

77：AC引线

78：节点

79：引线叉

81：第一电感

82：第二电感

83：第三电感

84：第四电感

85：电阻器元件

86：电容器元件

91：第一外部连接引脚

92：第二外部连接引脚

93：第三外部连接引脚

94：第四外部连接引脚

100：LED灯管

200：照明系统

201：引线

202：熔丝

203：CCG

300：照明系统

400：照明系统

500：照明系统

503：ECG

Claims (11)

1.一种LED灯管(100)，包括：

第一组外部连接引脚(91，92)和第二组外部连接引脚(93,94)，其用于将LED灯管(100)连接至照明装置；

第一电路(10)，其连接在第一组外部连接引脚(91，92)和第二组外部连接引脚(93,94)之间，第一电路(10)被配置为针对高频的短路；

第二电路(20)，其连接在第一电路(10)和第二组外部连接引脚(93,94)之间，第二电路(20)被配置为针对低频的短路；

控制电路(30)，其连接在第一电路(10)和第二电路(20)之间，其中，控制电路(30)通过可由控制电路(30)控制的继电器(40)以及通过电容(42)连接至第二电路(20)；以及

光引擎(50)，其连接在第一电路(10)和控制电路(30)之间。

2.根据权利要求1所述的LED灯管(100)，其中，所述控制电路(30)通过所述继电器(40)和所述电容(42)直接连接至所述第二电路(20)，否则，所述控制电路(30)与所述第二电路(20)电流地解耦。

3.根据权利要求1或2所述的LED灯管(100)，其中，所述第二电路(20)包括连接至第二组外部连接引脚(93,94)中的第一引脚(93)的第三电感(83)和连接至第二组外部连接引脚(93,94)中的第二引脚(94)的第四电感(84)。

4.根据权利要求1或2所述的LED灯管(100)，其中，所述第一电路(10)还被配置为EMI滤波器。

5.根据权利要求1或2所述的LED灯管(100)，其中，在所述第一电路(10)和所述光引擎(50)之间连接有PFC转换器电路(60)。

6.根据权利要求5所述的LED灯管(100)，其中，所述第一组外部连接引脚(91,92)、所述第一电路(10)、所述PFC转换器电路(60)、所述光引擎(50)、所述控制电路(30)、所述第二电路(20)和所述第二组外部连接引脚(93,94)按此顺序串联布置在所述LED灯管(100)中。

7.根据权利要求5所述的LED灯管(100)，其中，所述第一电路(10)包括连接至第一组外部连接引脚(91,92)中的第一引脚(91)的第一电感(81)和连接至第一组外部连接引脚(91,92)中的第二引脚(92)的第二电感(82)，以及并联连接在从第一组外部连接引脚(91,92)中的第一引脚(91)引向所述PFC转换器电路(60)的第一引线和从第一组外部连接引脚(91,92)中的第二引脚(92)引向所述PFC转换器电路(60)的第二引线之间的电阻器(85)和电容器(86)。

8.根据权利要求1或2所述的LED灯管(100)，其中，所述控制电路(30)还被配置为高频桥式整流器。

9.一种照明系统(200；300；400；500)，包括：

根据权利要求1或2所述的LED灯管(100)；以及

熔丝(202)，其连接在所述第一组外部连接引脚(91,92)中的一个引脚和所述第二组外部连接引脚(93,94)中的一个引脚之间。

10.根据权利要求9所述的照明系统(200)，其中，所述熔丝(202)是高断裂能力(HRC)熔丝。

11.根据权利要求1或2所述的LED灯管(100)，其中，所述LED灯管(100)与常规控制装置照明装置、与电子控制装置照明装置和/或直接与电源电力线一起使用。