CN110547046A - 用于替换荧光灯的led灯装置 - Google Patents

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Abstract

一种适于由磁性镇流器或电子镇流器供电的用于替换荧光灯的LED灯装置(1)。LED灯装置具有整流电路(4、5)和LED电路(8)，LED电路(8)具有可在至少第一电路配置和第二电路配置之间切换的多个LED组(9、10、11、12、13)。LED灯装置还具有辅助电路(31)，该辅助电路限定了在第二电路配置中与多个LED组并联连接的导电路径。LED灯装置(1)被配置成当LED灯装置1接收到一系列脉冲串时旁通所述LED组并在导电路径中对电容器(39)充电，并且在一系列脉冲串间的时间间隔期间使电容器(39)进行放电。

Description

用于替换荧光灯的LED灯装置
技术领域
本发明涉及一种适于由可以是磁性镇流器或可以是电子镇流器的镇流器供电的用于替换荧光灯的LED灯装置(例如，改装LED灯)。
背景技术
荧光灯已经存在了很多年。这种照明形式最初是白炽灯泡的一种高效替代品，但在效率和功率消耗方面以及下面列出的其他方面，荧光灯最近已被LED照明所取代。
荧光灯通常包括装满惰性气体和少量汞的灯管，灯管的两端用双销端盖封闭。端盖包含一根灼热丝，用于预热灯管内的气体并使汞汽化，以辅助荧光灯的点燃。在用户打开主开关(例如墙壁开关或天花板上的绳索开关)后，荧光灯被点燃，传导电流产生的热量使荧光灯保持工作状态。为了促进这些启动条件并限制运行期间通过荧光灯的电流，从而限制消耗的功率，在主电源和荧光灯之间连接了一个镇流器，并通过镇流器向该灯供电。
在首次引入时，唯一可用的镇流器是与荧光灯电源串联设置的简单电感性或电抗性元件，由于电感器的频率相关阻抗，镇流器通过限制交流电流来限制功耗。不期望的结果是相对较低的功率因子和相对较高的无功功率。这些类型的镇流器通常称为磁性镇流器。
最近，已经引入了其他类型的镇流器，例如电子镇流器。这些镇流器通常首先将交流市电转换为直流电，然后将直流电转换为高频交流电以驱动荧光灯。
LED灯比荧光灯更有效。此外，它们还有许多其他优点。例如，LED灯不需要汞，LED灯更具方向性，LED需要更少的精力来控制或调节功耗，并且使用寿命比荧光灯更长。因此，通常期望在现有照明设备中用LED灯代替荧光灯。
美国专利No.9,441,795，通过引用并入本文，其公开了一种改造的LED灯，其使用连接在整流电路的输出之间的LED电路。LED电路包括LED串。当镇流器是磁性镇流器时，LED电路以LED灯串串联连接的构造进行切换。当镇流器是电子镇流器时，LED电路以LED灯串并联连接的构造进行切换。镇流器的类型通过感测去镇流器提供的交流电流的频率来检测。较低的频率表示镇流器是磁性镇流器，较高的频率表示镇流器是电子镇流器。
在某些市售的电子镇流器上，在灯关闭后的几秒钟内，改型灯的镇流器的输出电压以一种脉冲模式达到峰值，导致灯产生可见光闪烁。这些光闪烁对用户造成困扰。
发明内容
本发明的目的是避免在LED灯装置关闭之后的光闪烁。
本发明的第一方面涉及根据权利要求1的LED灯装置。
该适于由镇流器供电的LED灯装置可以适合于替换荧光灯，例如具有这种镇流器的LED灯装置可以适合于替换照明装置中的荧光灯。
镇流器可以是以第一频率操作的磁性镇流器或以高于第一频率的第二频率操作的电子镇流器。
磁性镇流器的通常工作频率(第一频率)可以是例如50Hz，而电子镇流器的通常工作频率(第二频率)可以是例如40kHz。
当电子镇流器具有电子镇流器产生一系列脉冲串并将该一系列脉冲串输出到LED灯装置的操作模式时，根据本发明的LED灯装置还可以适合于替换荧光灯。该操作模式可以与灯关闭之后的操作有关。照明装置可以由主开关(例如，墙壁上的开关)控制。电子镇流器的操作模式可以是在关闭主开关(例如，由用户)之后少于10秒内的关闭操作。
以此方式，用户可以随意地将LED灯装置安装到照明装置上以替换荧光灯，而不必担心镇流器是磁性镇流器还是电子镇流器，并且在后一种情况下不必担心电子镇流器是否具有产生一系列脉冲串的(关闭)操作模式。
在一个实施例中，LED灯装置包括：整流电路，对从镇流器汲取的电流整流以产生整流电流；以及LED电路，连接以接收整流电流。
LED电路可包括可在至少第一电路配置和第二电路配置之间切换的多个LED组。第一电路配置比第二电路配置可以包括更多数量的串联的LED组。不同的电路配置可以具有LED组的不同的电路装置，其中LED组的至少一部分以不同方式连接到电路中。例如，多个电路配置在串联连接的LED组的数量相较于并联连接的LED组的数量方面可以不同。这允许LED电路改变其电路配置以适合于相应的镇流器。例如，LED灯装置可以被配置为当镇流器是磁性镇流器时切换到第一电路配置，并且当镇流器是电子镇流器时切换到第二电路配置。
LED灯装置可以包括辅助电路，该辅助电路在第二电路配置中限定与多个LED组并联连接的导电路径。这可以通过连接横跨至少一个LED组的布线(例如，导线、金属层等)和沿着布线的其他组件(例如电容器)来实现。以此方式，当在第二电路配置中这个LED组与其他LED组并联连接时，导电路径也将与其他LED组并联连接。
在一个实施例中，辅助电路在导电路径中包括电容器，其中LED灯装置被配置成在LED灯装置接收到来自电子镇流器的一系列脉冲串时旁通LED组并对电容器充电，并在一系列脉冲串之间的时间间隔期间对电容器进行放电。
当脉冲串到达时，由于LED被旁通并且电容器被充电，在此期间，电流主要通过并联的导电路径而不是通过LED传导。因此，LED不发光或几乎不发光，使得用户几乎看不到。由于电容器在脉冲串之间的时间间隔内已充分放电(不需要100％放电)，因此当下一个脉冲串到达时，导电路径将能够再次执行上述功能。以这种方式，可以避免闪光的问题。
电容器的电容应足够高，以避免在接收到脉冲串信号时迅速达到最大充电状态，并且应足够低，以在时间间隔期间充分放电。在一个优选的实施例中，电容器具有在10μF-50μF范围内的电容。
一系列脉冲串可以代表电压源。该系列脉冲串之间的时间间隔期间的电压可能小于1VRMS。
一系列脉冲串之间的时间间隔可以在1毫秒到300毫秒的范围内。
一系列脉冲串之间的时间间隔可以基本上是恒定的。
为了在LED期间旁通LED，传导路径(与LED组并联连接)应具有比LED更低的阻抗。在电子镇流器的工作频率下(例如40kHz)，电感器具有高阻抗，因为其阻抗与信号频率成正比。因此，经由电容器的传导路径(在电子镇流器的工作频率下具有低阻抗)应该具有低电感，并且优选地不具有电感。在优选实施例中，导电路径不包括与电容器串联连接的电感元件(例如，电感器)。
在一个实施例中，辅助电路还包括用于控制LED灯装置的操作的控制电路。电容器的第一端可以电连接到控制电路的电压供应端子(例如，Vcc端子)，并且电容器的第二端可以连接到公共端(例如，连接到整流电路的回流连接线)。以这种方式，电容器不仅可以起到应对脉冲串的作用，而且还可以起到稳定提供给LED灯装置的控制电路的电压的作用。
附图说明
参考在以下描述中以示例的方式描述的实施例并参考附图，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到进一步说明。
图1示出了根据本发明的LED灯装置的实施例。
图2示出了一些市售电子镇流器的输出电压的关闭表现。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的LED灯装置1的实施例。LED灯装置1配置成代替例如荧光灯管的荧光灯。
LED灯装置1可以包括LED电路8，LED电路8包括当电流流过LED时发光的多个LED组9、10、11、12、13。在所示的实施例中，LED电路8经由连接二极管包括五组LED 9、10、11、12、13。该组的数目可以是五个以外的数目，例如LED灯装置1可以包括两个、三个或其他数量的LED组，如WO 2016/151125 A9中所述，其通过引用并入本文。每个LED组可以包括串联连接或并联连接或以两者组合的方式连接的多个LED，并且也可以具有一个或多个包括单个LED组。在一个实施例中，LED串包括串联连接的多个(例如10-20个)LED。
LED灯装置1可以包括整流电路4、5。整流电路可以包括多个部件。在所示的实施例中，整流电路包括两个桥式整流器。也可以使用其他类型的整流器。整流电路4、5可以电连接到连接到公共端的第一连接线6和第二连接线7。通过整流电路4、5对经由LED灯装置1的引脚对2-2'和3-3'接收的从镇流器汲取的电流进行整流，并且经由第一连接线6和第二连接线7将整流后的电流提供给LED电路8。
如US 9,441,795中所述，可以通过控制开关26和27，在包括第一电路配置和第二配置的多个电路配置中切换LED组9、10、11、12、13之间的连接。在所示的实施例中，第一电路配置对应于开关26和27都断开的状态。在这种电路配置中，LED组9、10、11、12、13可以在第一连接线6和第二连接线7之间串联连接。在第二电路配置中，开关26和27都可以闭合。在这种电路配置中，LED组9、10、11、12、13可以在第一连接线6和第二连接线7之间并联连接。
在所示的实施例中，当LED组9、10、11、12、13串联连接时(例如，在第一电路配置中)，LED电路8两端的电压由较多数量的LED组的正向电压之和表示。当LED组并联连接时(例如，在第二电路配置中)，LED电路8两端的电压由较少数量的LED组的正向电压表示，例如，大约是第一种电路配置中电压的1/5。当LED灯装置1由电子镇流器通电时，较低的电压是合适的，而LED灯装置由磁性镇流器通电时，较高的电压是合适的。
开关26和27可以由指示镇流器是磁性镇流器还是电子镇流器的信号控制，使得LED电路8被切换到适当的电路配置(例如，如上所述的第一电路配置或第二电路配置)。在US 9,441,795中描述了控制开关26和27的信号。
LED灯装置1可以进一步包括辅助电路31。辅助电路可以包括与至少一个LED组13并联连接的传导路径。在所示的实施例中，传导路径包括电容器39。
图2显示了电子镇流器中发生脉冲串的通常的关闭表现。在时间间隔t0-ti中，LED灯装置1处于其正常运行中，并且以大致40kHz的频率从电子镇流器接收电流。在t1时刻关闭灯后的几秒钟内，镇流器会产生一系列脉冲串电压，并将这些脉冲串电压提供给LED灯装置。脉冲串电压可以具有作为镇流器的工作频率的频率(例如，基本为40k)，并且脉冲串电压之间的间隔可以为几毫秒至几百毫秒。
在图1所示的实施例中，辅助电路31被装置为在t1与第一脉冲串电压之间的时间间隔期间以及在脉冲串电压之间的时间间隔期间对电容器39放电。当出现脉冲串电压时，特别是在每个脉冲串的峰值41期间，充分放电的电容器39传导电流并旁通LED。以此方式，由于LED不导通电流或几乎不导通任何电流，所以那些LED不发光或仅发出用户几乎看不见的少量光，因此可以避免由脉冲串引起的闪光。
在所示的实施例中，电容器39的电容足够高以吸收脉冲串电流，并且足够低以在相关的时间间隔期间被充分放电，使得其可以吸收来自下一个脉冲串的电流。优选地，电容器39具有在10μF-50μF范围内的电容。
再次参考图1。可选地，辅助电路31可以进一步包括用于控制LED灯装置1的至少一部分操作的控制电路36。在所示的实施例中，辅助电路31包括控制电路36，控制电路可以是集成电路，用于控制开关26、27中的一者或两者。在所示的实施例中，控制电路36的电压供应端子连接到电容器39。以这种方式，由于电容器39与至少一个LED组13并联连接，所以LED的正向电压可以用作电压源。在该实施例中，电容器39还起到稳定提供给控制电路36的电压的作用。
可选地，LED灯装置1可以包括细长的圆柱形壳体以形成灯管。连接器引脚对2-2'和3-3'可以配置在长型的圆柱形壳体的两端，以将LED灯装置1连接到镇流器。
可选地，LED灯装置1可以进一步包括电感元件28和跨接在电感元件28上的开关29，用于在检测到特殊类型的电子镇流器时控制电流。这种电子镇流器称为恒定功率镇流器。在WO 2016/151 125中详细描述了感应元件28和开关29的操作以及对恒定功率镇流器的检测。例如，LED灯装置1可以被配置为检测从镇流器汲取的电流是否超过参考值，并且如果是，则断开开关29。这导致电流流过LED电路8和电感元件28，该电感元件在电子镇流器的工作频率下具有高阻抗，从而限制了电流。从镇流器汲取的电流可以使用传感器电路来估算。传感器电路可以包括如图1所示的电阻器30。由于电阻器两端的电压与电流基本成正比，因此可以通过测量电阻器30两端的电压来估算从镇流器汲取的电流。
尽管上面已经结合具体实施例阐述了本发明的原理，但是应该理解，该描述仅是示例性的，并不作为对保护范围的限制，保护范由所附权利要求确定。

Claims (7)

1.一种适于由镇流器供电的用于替换荧光灯的LED灯装置(1)，，所述镇流器是以第一频率操作的磁性镇流器或以高于所述第一频率的第二频率操作的电子镇流器，所述电子镇流器具有操作模式，在该操作模式中，所述电子镇流器产生一系列脉冲串并将所述一系列脉冲串输出到所述LED灯装置(1)，所述LED灯装置包括：
-整流电路(4、5)，对从所述镇流器中汲取的电流整流以产生整流电流，
-LED电路(8)，连接以接收所述整流电流，所述LED电路(3)包括可在至少第一电路配置和第二电路配置之间切换的多个LED组(9、10、11、12、13)，其中所述第一电路配置比所述第二电路配置包括更多数量的串联连接的LED组；
-辅助电路(31)，在所述第二电路配置中限定了与所述多个LED组并联连接的导电路径，
其中，所述辅助电路(31)在所述导电路径中包括电容器(39)，其中所述LED灯装置(1)被配置成：当所述LED灯装置(1)接收到来自所述电子镇流器的一系列脉冲串时旁通所述LED组并对所述电容器(39)充电，并且在所述一系列脉冲串之间的时间间隔期间内使所述电容器(39)放电。
2.根据权利要求1所述的LED灯装置(1)，其中，所述电容器(39)具有在10μF-50μF范围内的电容。
3.根据权利要求1或2所述的LED灯装置(1)，其中，所述一系列脉冲串之间的时间间隔在1毫秒至300毫秒的范围内。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的LED灯装置(1)，其中，所述一系列脉冲串之间的时间间隔基本上是恒定的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯装置(1)，其中，所述导电路径不包括与所述电容器串联连接的电感器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的LED灯装置(1)，其中，所述辅助电路(31)还包括用于控制所述LED灯装置(1)的操作的控制电路(36)。
7.根据权利要求6所述的LED灯装置(1)，其中，所述电容器(39)的第一端电连接至所述控制电路(36)的电压供应端子，并且所述电容器(39)的第二端连接公共端。
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