CN108882455B

CN108882455B - 具有无起火危险的可靠电击电流控制的线性固态照明

Info

Publication number: CN108882455B
Application number: CN201810809648.1A
Authority: CN
Inventors: 中和·夏
Original assignee: Aleddra Inc
Current assignee: Aleddra Inc
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: CN108882455A

Abstract

本申请公开了具有无起火危险的可靠电击电流控制的线性固态照明，其中线性发光二极管(LED)管灯包括：壳体、所述壳体两端处的两个灯头、全波整流器、LED驱动电路、LED阵列、两个位移传感器、及受两个位移传感器控制的两对电触头，该灯用于替代荧光管或传统LED管灯。两个位移传感器和两对电触头配置成分别针对电击危险执行位置感测。两对电触头通过使用功率维持装置提供的低直流(DC)电压而工作。当两个灯头均插入在两个插座中时，两对电触头被驱动以进行从功率维持装置到LED驱动电路的低电压输入的电连接，并对LED驱动电路供电。低DC电压的使用在与镇流器一起使用时消除可能导致内部起火的电弧，而在与AC市电一起使用时防止大量电击电流通过人体到达大地进而造成触电伤亡。

Description

具有无起火危险的可靠电击电流控制的线性固态照明

技术领域

本发明涉及线性发光二极管(LED)灯，尤其涉及针对电击危险具有可靠的低电压控制的线性LED灯，其配置成在与镇流器一起使用时消除可能导致内部起火的电弧及在与交流(AC)市电一起使用时防止电击电流通过人体到达大地。

背景技术

源于半导体发光二极管(LED)的固态照明迄今在一般照明应用领域已受到大量关注。由于其相较传统的白炽灯泡和荧光灯管更节能、更保护环境(不使用危险物料)、效率更高、尺寸更小及寿命长得多的潜力，基于LED的固态照明将在不久成为一般照明的主流。随着LED技术的发展，在全球范围内能量效率和清洁技术的驱动下，越来越多的家庭和组织将采用LED照明用于其照明应用。在该趋势下，对潜在安全的担心如电击和起火风险变得尤为重要，因此值得加以探讨并解决。

在现今用线性LED管(LLT)灯代替现有荧光灯管的更新应用中，消费者可选择采用兼容镇流器的LLT灯(使用用于与荧光灯管搭配工作的现有镇流器)或通过去除/绕过镇流器而采用可与AC市电搭配工作的LED灯。任一应用均具有其优点和缺点。在前一情形下，尽管镇流器消耗额外的功率，但更换荧光灯管简单，不需重新接线，这使得消费者可具有其为荧光管灯的最佳替代的第一印象。但事实是该方法的总成本高，尽管其初始成本非常低。例如，兼容镇流器的LLT灯仅与特定类型的镇流器一起工作。如果现有镇流器与兼容镇流器的LLT灯不兼容，消费者将不得不更换镇流器。较早以前建立的一些设施包括不同类型的灯具，这需要大量的劳动力来识别镇流器和更换不兼容的镇流器。此外，兼容镇流器的LLT灯的寿命比镇流器长。当旧镇流器坏掉时，将需要更换新的镇流器以保持兼容镇流器的LLT灯工作。维护将较复杂，有时对灯进行，有时对镇流器进行。因针对遍及设施的数百个灯具调换兼容镇流器的LLT灯产生的成本将超过初始节省的成本。当灯具中的镇流器坏掉时，该灯具中的所有兼容镇流器的管灯熄灭，直到更换镇流器为止。此外，更换故障镇流器需要经过认证的电工。劳动成本和长期维护成本对于终端用户将不可接受。从节能角度，镇流器始终消耗功率，即使兼容镇流器的LLT灯坏掉或未安装时也是如此。这样，在使用兼容镇流器的LLT灯时节约的任何能量因镇流器恒定使用能量而变得没有意义。从长远来看，兼容镇流器的LLT灯相较自立的可使用AC市电操作的LLT灯更贵但效率反而更低。

相反地，可使用AC市电操作的LLT灯不需要镇流器即可工作。在使用可使用AC市电操作的LLT灯之前，必须去除或绕过灯具中的镇流器。去除或绕过镇流器不需要电工，可由终端用户进行更换。每一可使用AC市电操作的LLT灯独立工作。如果灯具中的一个可使用AC市电操作的管灯损坏熄灭，该灯具中的其它灯不受影响。一旦安装好，可使用AC市电操作的LLT灯将仅需要在50000小时之后进行更换。鉴于兼容镇流器的LLT灯和可使用AC市电操作的LLT灯的上述优点和缺点，似乎市场需要一种最有成本效益的解决方案，其使用可与AC市电一起使用并与镇流器兼容的通用LLT灯，使得LLT灯用户可通过采用前述通用LLT灯，以节约初始成本，之后在镇流器坏掉后翻新灯具以与AC市电一起使用。

在2015年4月16日申请的美国专利申请14/688,841中，在LLT灯中采用两个电击保护开关和一体化驱动电路，使得来自镇流器或AC市电的AC功率能使LLT灯工作，而没有操作不确定性和电击危险。换言之，无论灯具是配置为兼容AC市电还是兼容镇流器方式，LLT灯自动检测配置并针对任一配置而工作。

所有这样的LLT灯，无论是可使用AC市电操作的还是兼容镇流器的，均被电接线为双端式。这类LLT灯具有与产品安全有关的且需要在大范围部署之前解决的结构问题。该类LLT灯，如果未在其中采用防电击方案，总是不能通过安全测试而该测试测量了流过LLT灯的电击电流。由于AC市电电压施加到LLT灯的两端，从一端到另一端的电流泄漏的测量始终导致可观的电流，这存在在人员更换灯期间可能遭受电击的风险。由于对在现有荧光灯管灯具中更换LLT灯的人存在潜在电击风险，Underwriters Laboratories(UL)使用其UL935安全标准(更换灯期间(通过灯)的电击风险)进行电流泄漏测试并确定LLT灯是否满足消费者安全要求。尽管与镇流器一起使用的LLT灯能够通过电流泄漏测试，但确实存在一些类型的电击危险。实验结果表明，接触暴露的双插针的人的皮肤由于前述电击而可被烧伤。幸运的是，在具有AC市电的应用中使用的双电击预防开关的机制在具有镇流器的应用中防止电击发生因而保护消费者免遭前述危险也是有效的，无论输入电压是来自AC市电还是镇流器。因此，可与AC市电或镇流器一起工作的通用LLT灯是有意义的。使用双电击预防开关对于AC市电情形下的应用的有效性已在2012年4月3日授权的美国专利8,147,091中解决。然而，传统的电击预防开关在与镇流器一起工作时具有与电弧有关的固有问题。不像来自AC市电的120或277V/50-60Hz AC电压，来自镇流器的输出AC电压和电流呈现负阻特性。初始支持荧光管适当地工作的特征变得极为不利于传统的电击预防开关，这是因为在高频如600V/50kHz时具有高电位差的两个电触头之间可能出现电弧。一旦消费者未能遵照安装指示安装或卸载线性LED管灯使得该管灯的两端之一处于连接到带电镇流器的灯具插座中，及另一端被误拧到连接到相关插座或与相关插座断开连接，内部电弧可能在相关开关中的电触头之间出现。即使短时间段如几秒的电弧可产生高热、燃烧及熔化电触头及周边的塑料壳，从而产生起火危险。来自AC市电的120或277V/50～60Hz的AC电压没有这样的问题，因为其电压相较于600V的镇流器输出电压相对低。此外，60Hz的AC频率每1/60秒使电弧自动熄灭，如果存在的话。这也是通用开关可用在电气设备中接通和断开通电而没有任何问题的原因。然而，当与镇流器一起使用时，当有人试图不当地拧以从具有通电的镇流器的灯具卸下管灯时，传统的电击预防开关中使用的电触头由于在传统的电击预防开关中的每对电触头的每一间隙之间引入的高电压和高频电弧而可被容易地烧坏。尽管这样的情形较少，内部电弧如果出现将导致电触头的燃烧甚至熔接及塑料壳的熔化，即所谓的内部起火，从而产生消费者安全问题。

目前，这样的LLT灯主要用在具有壁装电源开关的吊顶灯具中。吊顶灯具可以是原来与荧光管一起使用但针对LLT灯翻新的现有灯具，也可以是特定LLT灯具。向LED阵列提供适当电压和电流的驱动器可以是内部或外部驱动器。具有外部驱动器的LLT灯如果可通过行业中使用的耐压测试，在本质上并无电击风险。具有内部驱动器的LLT灯与具有外部驱动器的LLT灯不同，当大量的流经灯的电击电流从AC电压输入中的任何一个经连接到LED阵列的内部驱动器流到大地时，具有内部驱动器的LLT灯在更换灯或维修期间具有电击危险。尽管存在该缺点，但具有内部驱动器的LLT灯由于它们提供卓越的功能性及容易针对LLT灯具翻新而受到广泛的认可。随着消费主义的发展，消费者产品安全变得极为重要。任何具有电击或起火危险及伤害或死亡风险的产品对于消费者而言绝对不可接受。然而，可通过商业途径获得的具有内部驱动器的LLT灯，无论是单端还是双端产品，均未针对可能的电击和内部电弧及起火问题提供有效的解决方案。

在上面提及的现有技术中，具有从LLT灯的两端向外突出的机械动作机构的双电击保护开关被提出来控制来自AC市电的线电压或者来自镇流器的高电压以连接到LLT灯。然而，LLT灯的长度控制对于使LLT灯工作变得决定性的，因为双电击保护开关有时可能未被机械动作机构启动。同样，双电击保护开关直接控制来自AC市电的AC电压如120或277V/50～60Hz或者来自镇流器的600V/45～65kHz，这使得传统的LLT灯易受损，因为，如果消费者在更换灯期间不当地拧可用镇流器操作的LLT灯的两端处的机械动作机构，作用于双电击保护开关的高电压可能容易地导致内部起火。另一现有技术可采用电子方法消除电击。然而，这样的电子方法可能不如预期的那样可靠，尤其在电子方法在电击和电弧情形连续失效的真实应用中。因此，需要一种新的低电压控制方法用在LLT灯中以消除上面提及的电击和内部起火危险并更可靠地工作以保护消费者。

发明内容

线性发光二极管(LED)管(LLT)灯包括：壳体、所述壳体两端处的两个灯头、全波整流器、LED驱动电路、一个或多个LED阵列、至少两个位移传感器、从每一灯头向外突出的至少一导体、及受至少两个位移传感器控制的至少两对电触头，该LLT灯用于替代没有至少两个位移传感器和至少两对电触头的荧光管或传统LED管灯。至少两个位移传感器和至少两对电触头配置成分别执行两个灯头与现有灯具中的两个插座之间的位置感测。当两个灯头均插入在两个插座中时，至少两对电触头被至少两个位移传感器驱动以进行全波整流器与LED驱动电路之间的电连接，而不是交流(AC)电压输入与全波整流器之间，以对LED驱动电路和一个或多个LED阵列供电。当两个灯头中的至少一导体的任何一个未插入在两个插座之一中时，至少两对电触头失效以断开从全波整流器流到LED驱动电路的直流(DC)电流的连接。没有这样的DC电流流动以对LED驱动电路供电，可观的过灯电击电流被认为不存在。此外，至少两对电触头被互连在全波整流器与LED驱动电路之间，提供给LED驱动电路的DC电压可通过使用分压器而变小。在该情况下，在高频下，在LLT灯的任何断开/闭合的电触头处不存在来自镇流器的高电压，因而不可能造成内部起火。该方案在用户换灯或维修期间可有效地降低电击风险和起火危险。

在一实施例中，LED驱动电路可包括输入滤波器、一个或多个启动电阻、功率维持装置、及通过功率维持装置使能的驱动器，其向一个或多个LED阵列供电。当LLT灯的两个灯头均处于两个灯具插座中时，所述每个灯头中的至少一导体未暴露，安装者不可能接触所述的至少一导体从而产生电击危险。在该情形下，至少两对电触头均通过位移传感器的致动而电连接，而低DC电压被施加到功率维持装置，控制电流流入驱动器，进一步使一个或多个LED阵列工作。然而，当LLT灯的两个灯头中的任何一个未处于相应插座中时，出现电击危险。在该情形下，至少两个位移传感器中与暴露的灯头相关联的相应位移传感器未被致动，至少两对电触头中的相应电触头未电连接。由于至少两对电触头在连接在功率维持装置与驱动器之间之前互相连接，从功率维持装置供应的低DC电压不能到达驱动器的低电压输入，因而使LED驱动电路不能工作。因此，当LLT灯被插入在灯具插座中而工作时，没有可观的电击电流可能从暴露的所述至少一电导体漏出。

在另一实施例中，LED驱动电路还可包括与一个或多个启动电阻并联连接的电压反馈模块以将能量注入功率维持装置中，因而维持LED驱动电路和一个或多个LED阵列工作。在维修期间，LLT灯已经工作，同时安装者试图从相应灯具插座卸下一灯头，如果安装者接触到暴露的、从相应灯头突出的至少一导体，他或她可能遭受电击，因为安装者的每一手指均像是导电物体。原因在于，一旦LLT灯中的LED驱动电路工作，LED驱动电路的连续工作可能或不可能唯一取决于从一个或多个启动电阻施加到驱动器的低DC电压。实际上，驱动器也可通过在系统启动之后为使一个或多个LED阵列工作而经电压反馈模块建立的输出电压为其供电。只要LED驱动电路工作，电击危险存在。为完全消除这样的危险发生以保护安装者免遭电击，来自一个或多个启动电阻的低输入DC电压和经电压反馈模块从输出电压提取的低DC电压必须同时与功率维持装置断开连接。在该实施例中，驱动器还可包括连接到两个灯头的每一个中的至少一对电触头并串联连接的电跳线对。电跳线对还连接在一个或多个启动电阻和电压反馈模块的组合与驱动器的低电压输入之间。在控制电触头开或关时使用来自输入和输出的低DC电压具有独特的优点之一。也就是说，无论AC电源是来自电网的AC市电还是来自多个不同镇流器的电力供应，由于与低DC电压相关联的是低DC电流，因此不可能出现电弧。换言之，使用该方法，内部电弧和起火将永远不会出现，因而消除了任何内部起火危险并增强了操作的可靠性。

附图说明

本发明的非限制和非穷尽的实施例结合附图进行描述，其中在所有附图中同一附图标记指类似的部分，除非另行指出。

图1为根据本发明的线性LED管(LLT)灯安装在与包括AC市电和镇流器的AC电源连接的灯具插座中的一实施例。

图2为根据本发明的、用在可使用AC市电或镇流器操作的LLT灯中的LED驱动电路的一实施例。

图3为根据本发明的、用在可使用AC市电或镇流器操作的LLT灯中的LED驱动电路的另一实施例。

图4为根据本发明的、与图2类似的LED驱动电路的另一实施例。

具体实施方式

图1为根据本发明的线性LED管(LLT)灯安装在与包括AC市电和镇流器的AC电源连接的灯具插座中的一实施例。LLT灯600包括：具有两端的壳体，两个灯头660和760中的每一个具有在所述壳体的每一端处的至少一电导体250和350，靠近灯头660的第一位移传感器对511包括位移传感器516及第一对电触头301和302，靠近灯头760的第二位移传感器对512包括位移传感器517及第二对电触头303和304，全波整流器603包括在端口402、404、503和504互连的二极管611、612、613和614，LED驱动电路110，及位于LED PCB 617上的一个或多个LED阵列214，其中一个或多个LED阵列214连接到LED驱动电路110。LED驱动电路110包括连接到全波整流器603的端口503的输入滤波器102、连接到输入滤波器102的一个或多个启动电阻104、连接到一个或多个LED阵列214的驱动器400、及连接在一个或多个启动电阻104与驱动器400之间的功率维持装置119。驱动器400包括低电压输入513、连接到输入滤波器102的端口518的高电压输入514、连接到功率维持装置119的低电压输出516、和连接到全波整流器603的端口504的公共端口515。第一和第二对电触头301、302、303和304串联地互连并进一步连接在功率维持装置119与驱动器400之间。功率维持装置119从一个或多个启动电阻104接收第一低DC电压及从驱动器400接收第二低DC电压，经连接到第一和第二对电触头301、302、303和304的连接端口519及到驱动器400的低电压输入513的环路发送第三低DC电压。高电压输入514配置成连接到Buck转换器200(参见图2-4)，而低电压输入513配置成向驱动器400提供维持功率以使Buck转换器工作，进一步控制适当的电流和电压以驱动一个或多个LED阵列214。在图1中，全波整流器603总是连接到至少一电导体250和至少一电导体350并从AC市电或镇流器接收AC功率。这不同于现有技术，现有技术使用双安全开关来进行至少一电导体250和350与全波整流器603之间的连接。在图1中，LED驱动电路110直接连接到全波整流器603，从端口503接收DC电压V+。当第一和第二对电触头301、302、303和304未各别电连接时，功率维持装置119未被连接到驱动器400的低电压输入513，因而使驱动器400不能向一个或多个LED阵列214供电。在从一个或多个LED阵列214返回的电流未到达暴露的至少一电导体250或350的情形下，即使至少一电导体250或至少一电导体350与全波整流器603(其对LED驱动电路110供电)电连接，也不会出现电击危险。

当每一灯头中的至少一电导体250和至少一电导体350均分别插入到灯具插座810和820内时，位移传感器对511和512各自激励第一和第二对电触头301、302、303和304，使得电流能在第一对电触头301与302之间及第二对电触头303与304之间传导。电流可从功率维持装置119的端口519流出，经第一对电触头301和302、第二对电触头303和304进入驱动器400的低电压输入端口513。在系统启动期间，来自AC电源的一个端口的电流可从至少一电导体250的电触头401经全波整流器603的二极管611流到LED驱动电路110的端口503，然后流过输入滤波器102。当来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压施加到功率维持装置119时，电流从功率维持装置119的端口509流出，通过第一对电触头301和302及第二对电触头303和304流入驱动器400的低电压输入端口513。而驱动器400的高电压输入端口514已经通电，来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压开始使驱动器400工作，从而向一个或多个LED阵列214供电。电流返回到驱动器400的公共端口515，继续流过全波整流器603的二极管614、至少一电导体350的电触头405然后流到AC电源的另一端口，完成正半周期功率传送。一旦驱动器400工作，其从输出电压提取部分功率注入功率维持装置119以维持其工作，同时，来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压持续施加到功率维持装置119。因此，当电击危险出现时，通过一起切断这两个电源而不是仅切断来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压，更有效地关闭驱动器400。对于负半周期，来自AC电源的一个端口的电流可从至少一电导体350的电触头405经全波整流器603的二极管612流到LED驱动电路110的端口503。与LED驱动电路110中正周期的电流流动类似，电流继续流过全波整流器603的二极管613、至少一电导体250的电触头401然后流到AC电源的另一端口，完成负半周期功率传送。

当灯头660插入在灯座810(其连接到AC电源的一个端口，即图1中的左侧)中时，LLT灯600通电。如果不存在第一和第二对电触头301、302、303和304来控制电流传导，来自LED驱动电路110和一个或多个LED阵列214的大量过灯电击电流可总是通过至少一电导体350流出，该电导体可能暴露于用户从而导致电击。电击可能致命，取决于用户身体与大地之间的阻抗。另一方面，如果第一和第二对电触头301、302、303和304存在并串联连接和成为功率维持装置119与驱动器400之间的回路，则来自LED驱动电路110和一个或多个LED阵列214的过灯电击电流可被设为零。然而，为了安全，小量过灯电击电流将在全波整流器603的前面从输入滤波器102和一些变阻器和电容器(未在图1中示出)流出。因为这样的负载远小于来自一个或多个LED阵列214的负载，其流过LLT灯电击电流可被控制到可接受的水平，不超出UL935安全标准中确定的特定值，不至于发生致命的电击。在正常工作时，当至少一电导体250和至少一电导体350在双端接线灯具中连接到AC市电或镇流器时，LED驱动电路110可接收功率以驱动一个或多个LED阵列214。如图1中所示，外部灯具灯座810和820的每一个中的两个插座被分路短接，意味着只要灯头660中的至少一电导体250和灯头760中的至少一电导体350连接到AC电源，采用图1所示方法的LLT灯便可工作，且具有被视为对用户安全的、可接受的过灯电击电流。

图2为根据本发明的、用在可使用AC市电或镇流器操作的LLT灯中的LED驱动电路的一实施例。在图2中，同样的附图标记用于指与图1中同样的元件。连接到AC源(AC市电或镇流器)的全波整流器603将AC电压转换为DC电压。连接到全波整流器603的LED驱动电路110包括用于对输入电压进行滤波并抑制LED驱动电路110中产生的EMI噪声的输入滤波器102、一个或多个启动电阻104、功率维持装置119、驱动器400、连接在功率维持装置119与驱动器400之间的电跳线对109，终端模块500在LED驱动电路110的外面。驱动器400包括功率因数校正(PFC)和控制装置103、与PFC和控制装置103通信的Buck转换器200、与连接到Buck转换器200的电阻器106并联以建立输出电压并向一个或多个LED阵列214供电的输出电容器105、电流感测电阻器107、及从输出电压提取部分能量以维持PFC和控制装置103的电压反馈模块300。驱动器400具有高电压输入端口108和低电压输入端口501。终端模块500包括串联互连的第一对电触头301和302及第二对电触头303和304，如图1中所示。两对电触头中的任何一对未电连接会导致功率维持装置119与低电压输入端口501之间的缺连接。功率维持装置119配置成提供使PFC和控制装置103工作的低DC电压。当出现这样的缺连接时，PFC和控制装置103不工作，驱动器400也不工作。全波整流器603具有四个输入/输出端口，其中高电位出现在输入/输出端口503处(V+)，低电位出现在输入/输出端口504处(V-)，这些端口分别连接到输入滤波器102的高侧和低侧，低电位端口504作为公共接地。Buck转换器200包括受控于PFC和控制装置103的开关201、二极管202、和其电流充电和放电受控于开关201的电感器203。当终端模块500中的两对电触头均各别连接时，连接到终端模块500的电跳线对109导通，使得来自功率维持装置119的低DC电压施加到PFC和控制装置103以维持其操作。之后，驱动器400可在输入电压的AC周期内在电感器203中检测零电流从而产生零电流检测信号并受控于零电流检测信号控制开关201以恒定的开时间和变化的关时间开和关。通过针对与镇流器相关联的高频率和与AC市电相关联的低频率调整切换频率，PFC和控制装置103以电感器203在开时间期间充电及关时间期间放电及一个或多个跨LED阵列214达到需要的输出电压V_o以点亮一个或多个LED阵列214的方式控制开关201开和关。因而，平均电感器电流等于流入LED阵列214的输出电流。当开关201开时，二极管202被反向偏压，输入电流从输入滤波器102中的输出端口108、开关201、电流感测电阻器107的第一端口204、电流感测电阻器107本身及电流感测电阻器107的第二端口205流入电感器203。当流入电感器203的电流增加时，跨电流感测电阻器107的电压增加。电流感测电阻器107的第二端口205与PFC和控制装置103连接，其连续接收信号并调节关时间使得给一个或多个LED阵列214的输出电压和电流被调节以满足输出要求。与电阻器106并联的输出电容器105连接到电感器203，接收能量以建立输出电压并向一个或多个LED阵列214供电。

配置为自耦变压器的电感器203具有连接到包括二极管的电压反馈模块300的中心抽头端口。电压反馈模块300具有两个连接端口305和306，第一连接端口305连接到中心有抽头的电感器203的中心抽头端口，第二连接端口306连接到PFC和控制装置103。PFC和控制装置103由功率维持装置119供电，其具有建立来向PFC和控制装置103中的内部逻辑控制电路(未示出)供电的电压。当电压因内部操作和控制增加而降低时，及当电感器203的中心抽头端口处的电压高于供应电压时，电压反馈模块300中的二极管导通以将电流供给PFC和控制装置103并维持其工作。电压反馈模块300的功能是必不可少的，因为LED驱动电路110具有宽范围的工作电压，不仅对于AC市电的110和277VAC，而且对于镇流器的375～600VAC。一个或多个启动电阻器104设计成使LLT灯在最低输入电压110VAC下工作。当来自镇流器的最高电压600VAC进入时，更高的成比例的电压出现在内部逻辑控制电路的输入处。因此，内部逻辑控制电路的工作电压必须处于宽范围中，如11～35VDC，而不是传统逻辑控制装置中的5～15VDC。为满足启动时间和电流的要求且在灯启动时不会出现接通故障或闪烁，功率维持装置119必须用在内部逻辑控制电路的输入处。因而，电压反馈模块300需要及时在功率维持装置119中泵入能量、维持工作电压及确保在LLT灯工作时不会发生闪烁。一旦驱动器400工作，其从输出电压提取一部分的功率注入功率维持装置119以维持其工作，同时，来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压持续施加到功率维持装置119。这样，功率维持装置119不仅从一个或多个启动电阻104接收功率，而且从电压反馈模块300接收功率。当电击危险出现时，仅切断来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压并不能保证驱动器400被关闭。一旦驱动器400工作，电击电流将不可避免地漏出。因此，电跳线对109必须连接在功率维持装置119与驱动器400之间以通过切断功率维持装置119与驱动器400之间的电连接而关闭驱动器400。当开关201关时，二极管202被正向偏压，电感器203以从一个或多个LED阵列214、二极管202、电流感测电阻器107流回到电感器203的环路电流放电。电流感测电阻器107追踪到PFC和控制装置103的输出电流和反馈以进一步控制开关201开和关。在开关201的开时间和关时间的闭合环路操作确保输出电流能被准确地控制在4％内。

图3为根据本发明的、用在可使用AC市电或镇流器操作的LLT灯中的LED驱动电路的另一实施例。图3中的LED驱动电路120具有图2中的LED驱动电路110的所有元件，除了互连不同之外，及图3中的变压器206替代图2中的具有中心抽头的电感器203。在图3中，同样的附图标记用于指与图2中同样的元件。在图3中，连接到全波整流器603的LED驱动电路120包括输入滤波器102、一个或多个启动电阻104、驱动器400、连接在功率维持装置119与驱动器400之间的电跳线对109，终端模块500在LED驱动电路120的外面。驱动器400包括PFC和控制装置103、与PFC和控制装置103通信的Buck转换器200、与连接到Buck转换器200的电阻器106并联以建立输出电压并向一个或多个LED阵列214供电的输出电容器105、电流感测电阻器107、及从输出电压提取部分能量以维持PFC和控制装置103的电压反馈模块300。终端模块500包括串联互连的第一对电触头301和302及第二对电触头303和304，如图1中所示。两对电触头中的任何一对未电连接导致功率维持装置119与驱动器400之间断开电连接。一旦驱动器400工作，其从输出电压提取部分功率注入功率维持装置119以维持其工作，同时，来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压持续施加到功率维持装置119。换言之，功率维持装置119不仅从一个或多个启动电阻104接收功率，而且从电压反馈模块300接收功率。当电击危险出现时，仅切断来自一个或多个启动电阻104的第一低DC电压不能保证驱动器400被关闭。一旦驱动器400工作，电击电流将不可避免地漏出。因此，电跳线对109必须连接在功率维持装置119与驱动器400之间以通过切断功率维持装置119与驱动器400之间的电连接而关闭驱动器400。在图3中，驱动器400具有高电压输入端口108和低电压输入端口501。当电源开时，驱动器400的高电压输入端口108经输入滤波器102接收输入电流，及受PFC和控制装置103控制的开关201准备打开以控制Buck转换器200。然而，当终端模块500关时，低电压输入端口501失去功率维持装置119与驱动器400之间的连接，意味着PFC和控制装置103尚未工作。仅在终端模块500中的第一对电触头301和302及第二对电触头303和304均各别连接时，开关201才能被控制开或关。当开关201开时，二极管202被反向偏压，输入电流从电阻器106、变压器206的初级侧、开关201和电流感测电阻器107去到公共接地504，完成AC周期。当输入电流进入变压器206的初级侧时，能量被存储于其中。PFC和控制装置103检测输入电压水平并以跨一个或多个LED阵列214达到需要的输出电压V_o从而点亮一个或多个LED阵列214的方式控制开关201开和关。当开关201关时，二极管202正向偏压，变压器206的初级侧释放存储的能量，导致从二极管202和一个或多个LED阵列214流回到变压器206的初级侧的环路电流，完成到一个或多个LED阵列214的能量传输。当开关201开时，输入电流流入一个或多个LED阵列214、变压器206的初级侧、开关201和电流感测电阻器107，从而跨电流感测电阻器107产生电压降。出现在电流感测电阻器107的端口204处的电压输入到PFC和控制装置103以控制开关201的关时间。电压反馈模块300具有两个连接端口305和306，第一连接端口305连接到变压器206中的次级绕组207的高侧，第二连接端口306连接到PFC和控制装置103。电压反馈模块300通过使用变压器206中的次级绕组207连续监视输出电压。当次级绕组207的高侧处的电压高于PFC和控制装置103中因内部操作增加引起的正变得更低的工作电压时，电压反馈模块300中的二极管(未示出)导通以通过第二连接端口306及时供应能量从而维持PFC和控制装置103中的工作电压。

图4为根据本发明的与图2类似的LED驱动电路的另一实施例。图4中的LED驱动电路130具有图2中的LED驱动电路110的所有元件，除了开关201被集成在PFC和控制装置103中之外，及图4中的电感器208替代图2中的具有中心抽头的电感器203。在图4中，同样的附图标记用于指与图2中同样的元件。与图2类似，连接到AC电源(AC市电或镇流器)的全波整流器603将AC电压转换为DC电压。连接到全波整流器603的LED驱动电路130包括用于对输入电压进行滤波并抑制LED驱动电路130中产生的EMI噪声的输入滤波器102、一个或多个启动电阻104、功率维持装置119、驱动器400、连接在功率维持装置119与驱动器400之间的电跳线对109，终端模块500在LED驱动电路130的外面。驱动器400包括包含内部逻辑控制电路(未示出)及受该内部逻辑控制电路控制的开关201的功率因数校正(PFC)和控制装置103、与PFC和控制装置103通信的Buck转换器200、与连接到Buck转换器200的电阻器106并联以建立输出电压并向一个或多个LED阵列214供电的输出电容器105、电流感测电阻器107、及从输出电压提取部分能量以维持PFC和控制装置103的电压反馈模块300。驱动器400具有高电压输入端口108和低电压输入端口501。终端模块500包括串联互连的第一对电触头301和302及第二对电触头303和304，如图1中所示。两对电触头中的任何一对未电连接导致功率维持装置119与低电压输入端口501之间的缺连接。功率维持装置119配置成提供使PFC和控制装置103工作的低DC电压。当出现这样的缺连接时，PFC和控制装置103不工作，驱动器400也不工作。全波整流器603具有四个输入/输出端口，其中高电位出现在输入/输出端口503处(V+)，低电位出现在输入/输出端口504处(V-)，这些端口分别连接到输入滤波器102的高侧和低侧，低电位端口504作为公共接地。Buck转换器200包括二极管202、和其电流充电和放电受集成在PFC和控制装置103中的开关201控制的电感器208。当终端模块500中的两对电触头均各别连接时，连接到终端模块500的电跳线对109导通，使得来自功率维持装置119的低DC电压施加到PFC和控制装置103以维持其运行。之后，驱动器400可在输入电压的AC周期内在电感器208中检测零电流从而产生零电流检测信号并受控于零电流检测信号控制开关201以恒定的开时间和变化的关时间开和关。通过针对与镇流器相关联的高频率和与AC市电相关联的低频率调整切换频率，PFC和控制装置103以电感器208在开时间期间充电及关时间期间放电及一个或多个跨LED阵列214达到需要的输出电压V_o以使一个或多个LED阵列214亮起来的方式控制开关201开和关。因而，平均电感器电流等于流入LED阵列214的输出电流。当开关201开时，二极管202被反向偏压，输入电流从输入滤波器102中的输出端口108、开关201、电流感测电阻器107的第一端口204、电流感测电阻器107本身及电流感测电阻器107的第二端口205流入电感器208。当流入电感器208的电流增加时，跨电流感测电阻器107的电压增加。电流感测电阻器107的第二端口205与PFC和控制装置103连接，其连续接收信号并调节关时间使得给一个或多个LED阵列214的输出电压和电流被调节以满足输出要求。与电阻器106并联的输出电容器105连接到电感器208，接收能量以建立输出电压并向一个或多个LED阵列214供电。

在图4中，电压反馈模块300具有两个连接端口305和306，第一连接端口305连接到电感器208，第二连接端口306连接到PFC和控制装置103。PFC和控制装置103由功率维持装置119供电，其具有建立来向PFC和控制装置103中的内部逻辑控制电路(未示出)供电的电压。当电压因内部操作和控制增加而降低时，及当电感器208的电压高于供应电压时，电压反馈模块300中的二极管导通以将电流供给PFC和控制装置103并维持其工作。电压反馈模块300的功能对于使LED驱动电路130及一个或多个LED阵列214无闪烁地工作是必不可少的。当开关201关时，二极管202被正向偏压，电感器208以从一个或多个LED阵列214、二极管202、电流感测电阻器107流回到电感器208的环路电流放电。电流感测电阻器107跟踪到PFC和控制装置103的输出电流和反馈以进一步控制开关201开和关。

在图1-4中，所述低DC电压被用来控制从LED驱动电路和一个或多个LED阵列流出的通过LLT灯的电击电流，以降低电击风险。用于使两个灯头中的至少一对电触头工作的低DC电压满足第2类(Class 2)电路的电压要求。从引发起火的观点，这类电路被认为是安全的，并提供可接受的电击保护水平。在控制电触头开或关时，使用这样的低DC电压具有独特的一个优点。也就是说，无论AC电源是来自电网的AC市电或来自多个不同镇流器的电力供应，由于低电压与其相关联的低电流用于电触头开或关，电触头将不会出现电弧。换言之，使用该方法，内部电弧和起火将永远不会出现，因而消除了任何内部起火危险并增强了操作的可靠性。

在本发明的优选实施例已进行图示和描述的同时，应意识到，可对本发明进行改变、修改和改进，而不背离本发明的范围。从本发明可容易地通过使用多种不同组合完成一样或不同的目标而得到基于LED的灯中的另一种电击和内部起火预防方案。因而，前面的描述和附图仅作为例子，而不用于限制。

Claims

1.一种线性发光二极管管灯，包括：

具有两端的壳体；

分别连接到所述壳体的两端的两个灯头，每一灯头包括位移传感器、受所述位移传感器控制的至少一对电触头、及配置成连接到灯具插座的至少一电导体，其中灯具插座接线成连接到交流市电或镇流器；

连接到每一灯头中的至少一电导体的全波整流器，配置成将交流市电或镇流器的输入交流电压转换为直流电压；

位于所述壳体的所述两端之间的至少一LED印刷电路板；

位于所述至少一LED印刷电路板上的一个或多个LED阵列；及

LED驱动电路，其包括输入滤波器、功率维持装置、包括有一电压反馈模块和一低电压输入的驱动器、与所述电压反馈模块并联连接的一个或多个启动电阻、及电跳线对，所述一个或多个启动电阻和所述电压反馈模块被配置成提供一个低直流电压，通过所述电跳线对耦合到所述功率维持装置，从而维持所述LED驱动电路工作；

其中，

所述两个灯头的每一个中的至少一对电触头串联连接并进一步连接到所述电跳线对以形成所述功率维持装置与所述驱动器的所述低电压输入之间的环路；

当所述至少一对电触头中的任何一个未被电连接时，流经管灯的电击电流不会从所述一个或多个LED阵列流出；

当所述两个灯头之一中的所述至少一电导体之一被插入到相应灯具插座内而所述两个灯头的另一灯头中的所述至少一电导体之一从相应灯具插座卸下并接触到导电物体时，所述LED驱动电路无延迟地停止工作，从而没有电击电流流到所述导电物体，及在相应的一对电触头上也不产生电弧；及

当所述两个灯头的每一个中的所述至少一电导体被插入到灯具插座内时，所述至少一对电触头被每一灯头中的位移传感器所致动从而将所述低直流电压从所述功率维持装置传送到所述驱动器，从而使所述驱动器工作并对所述一个或多个LED阵列供电。

2.根据权利要求1所述的线性发光二极管管灯，其中所述驱动器还包括配置成从所述输入滤波器接收滤波后的一个直流电压的一个高电压输入、功率因数校正和控制装置、受所述功率因数校正和控制装置控制的开关、电流感测电阻器、二极管、电流充电和放电受所述开关控制的电感器、电阻器、及与所述电阻器并联并连接到所述电感器以建立输出电压并对所述一个或多个LED阵列供电的输出电容器，其中所述电压反馈模块耦合成从所述输出电压分流一部分的功率以维持所述功率因数校正和控制装置工作，及其中，响应于在所述输入交流电压的交流周期内在所述电感器中检测到零电流，所述功率因数校正和控制装置产生零电流检测信号以控制所述开关开和关。

3.根据权利要求2所述的线性发光二极管管灯，其中所述开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管。

4.根据权利要求2所述的线性发光二极管管灯，其中所述驱动器中的所述开关以大于或等于45kHz的切换频率工作。

5.根据权利要求2所述的线性发光二极管管灯，其中所述驱动器中的所述电感器属于自耦变压器类型。

6.根据权利要求2所述的线性发光二极管管灯，其中所述驱动器中的所述电感器为变压器的一部分。

7.根据权利要求2所述的线性发光二极管管灯，其中所述功率因数校正和控制装置在11V到35VDC之间的范围中工作。

8.根据权利要求1所述的线性发光二极管管灯，其中所述功率维持装置包括至少一电容器，配置成在所述电跳线对被电连接时从所述一个或多个启动电阻和所述电压反馈模块接收能量。

9.根据权利要求1所述的线性发光二极管管灯，其中所述低直流电压满足第2类电路的电压要求。

10.根据权利要求1所述的线性发光二极管管灯，其中所述电压反馈模块包括配置成控制电流流动的二极管。

11.根据权利要求1所述的线性发光二极管管灯，其中所述驱动器还包括配置成从所述输入滤波器接收滤波后的直流电压的一高电压输入、包括内部逻辑控制电路及受所述内部逻辑控制电路控制的开关的功率因数校正和控制装置、电流感测电阻器、二极管、电流充电和放电受所述开关控制的电感器、电阻器、及与所述电阻器并联并连接到所述电感器以建立输出电压并对所述一个或多个LED阵列供电的输出电容器，其中所述电压反馈模块连接成从所述输出电压分流部分功率以维持所述功率因数校正和控制装置工作，及其中，响应于在所述输入交流电压的交流周期内在所述电感器中检测到零电流，所述功率因数校正和控制装置产生零电流检测信号以控制所述开关开和关。

12.根据权利要求11所述的线性发光二极管管灯，其中所述开关包括内置的金属氧化物半导体场效应晶体管。

13.根据权利要求2所述的线性发光二极管管灯，其中所述开关包括晶体管。