CN111148309B - 灯的驱动电路及对该灯的驱动电路进行操作的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在于提供一种灯的驱动电路和对该灯的驱动电路进行操作的方法。该灯包括照明单元，以及将驱动电路耦接至供电设备的第一和第二对连接管脚。该驱动电路包括预热检测电路和保护电路。预热检测电路耦接至第一对连接管脚，用于检测第一对连接管脚之间的电压，并输出参考电压。保护电路包括与照明单元串联的开关电路，保护电路用于比较参考电压和灯的输入电压，当灯的输入电压大于参考电压时，开关电路导通使照明单元发光。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明装置，特别是涉及一种用于防止在灯的外部连接管脚处出现触电风险的灯的驱动电路。
背景技术
LED作为新一代光源，具有节能、环保、寿命长、色彩多样、光束集中稳定、电光转化率高等优点。故近些年来，使用LED作为照明光源已经是一种趋势。
对于两端具有双管脚连接器的LED灯管灯，例如T8，T12，在稳定的状态下由在连接器两端的镇流器进行供电，连接器之间流动着AC电流。其中，镇流器包括电子镇流器和电感镇流器。电子镇流器输出高频电流，而电感镇流器输出低频电流。在对灯管进行安装或替换的时候，尤其是电感镇流器供电的LED灯管灯，只有一端的连接管脚与供电装置相连，此时灯管的另一端的连接管脚具有潜在的危险，可能对安装人员产生触电风险。
因此，期望提供一种灯的驱动电路来解决上述至少一种问题。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种灯的驱动电路，该灯包括第一和第二对连接管脚，用于将驱动电路耦接至供电设备。该驱动电路包括预热检测电路和保护电路。预热检测电路耦接至第一对连接管脚，用于检测第一对连接管脚之间的电压，并输出参考电压。保护电路包括与照明单元串联的开关电路，保护电路用于比较参考电压和灯的输入电压，当灯的输入电压大于参考电压时，开关电路导通使照明单元发光。
在一些实施方式中，保护电路包括控制电路，该控制电路耦接至预热检测电路接收参考电压。控制电路通过参考电压和灯的输入电压的比较结果输出控制信号至开关电路。
在一些实施方式中，当灯的输入电压大于参考电压时，控制电路输出第一控制信号至开关电路，使开关电路导通。当灯的输入电压小于参考电压时，控制电路输出第二控制信号至开关电路，使开关电路断开。
在一些实施方式中，当第一对连接管脚之间的电压小于2伏时，预热检测电路输出第一参考电压。当第一对连接管脚之间的电压大于等于2伏时，预热检测电路输出第二参考电压，其中第一参考电压大于第二参考电压。
在一些实施方式中，第一参考电压的电压值大于等于300伏，第二参考电压的电压值从200伏至270伏。
在一些实施方式中，附加预热检测电路耦接至第二对连接管脚，用于检测第二对连接管脚之间的电压，并与预热检测电路串联输出参考电压。
在一些实施方式中，当第一对连接管脚和第二对连接管脚之间的电压至少一个小于2伏时，预热检测电路输出第三参考电压。当第一对连接管脚和第二对连接管脚之间的电压皆大于等于2伏时，预热检测电路输出第四参考电压，其中第三参考电压大于第四参考电压。
在一些实施方式中，第三参考电压的电压值大于等于300伏，第四参考电压的电压值小于300伏。
在一些实施方式中，第一整流电路耦接至第一对连接管脚，用于从第一连接管脚接收交流电压并提供经整流的输入电压。
在一些实施方式中，灯的输入电压选自交流电压和经整流的输入电压。
在一些实施方式中，开关电路包括延时限流电路用于限制电路连通瞬间通过照明单元的电流。
本发明的另一个方面在于提供一种对灯的驱动电路进行操作的方法，该灯包括第一和第二对连接管脚，用于将所述驱动电路耦接至供电设备。该方法包括：检测第一对连接管脚之间的电压；基于第一对连接管脚之间的电压输出参考电压；比较参考电压和灯的输入电压；以及基于比较结果控制所述照明单元导通或关断。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1所示为本申请灯驱动电路的一种实施方式的功能模块图。
图2为图1所示的灯驱动电路的一种实施方式的电路图。
图3所示为本申请灯驱动电路的另一种实施方式的功能模块图。
图4为图3所示的灯驱动电路的一种实施方式的电路图。
图5所示为本申请对灯的驱动电路进行操作的方法的一种实施方式的流程图。
具体实施方式
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
本申请基于一种灯的驱动电路，用于在对灯管进行安装或替换的时候，起到避免安装人员发生触电的作用。
本申请的灯包括但不限于发光二极管(LED)灯、有机发光二极管(OLED)灯、荧光灯和高强度放电(HID)灯。下面将以LED灯管灯为例来进行详细的描述。
图1所示为本申请灯驱动电路10的一种实施方式的功能模块图。LED灯的驱动电路10包括相对放置的第一对连接管脚110和第二对连接管脚112，用于将驱动电路10耦接至供电设备(未示出)。在一些实施方式中，该供电设备可以是电感镇流器或电子镇流器。驱动电路10包括第一阻抗电路120、第二阻抗电路122、第一整流电路130、第二整流电路132、保护电路140、LED照明单元150和预热检测电路160。其中，预热检测电路160耦接至第一对连接管脚110，用于检测第一对连接管脚110之间的电压，并根据检测到的电压输出参考电压至保护电路140。
在一些实施方式中，该具有漏电保护的驱动电路更多的用于可以快速启动(rapidstart)的电感镇流器作为供电设备的灯管灯中，因为电感镇流器的工作频率为低频，触电风险相对更大。
请参考图1，保护电路140包括控制电路142和与照明单元150串联的开关电路144。保护电路140接收预热检测电路160输出的参考电压161，并将参考电压161与灯的输入电压进行比较，当灯的输入电压大于参考电压161时，开关电路导通使照明单元150发光。在一些实施方式中，控制电路142耦接至预热检测电路160接收参考电压161，并基于参考电压161和灯的输入电压的比较结果输出控制信号143至开关电路144，对开关电路的导通和断开进行控制。在一些实施方式中，灯的输入电压可以为供电设备输入的交流电压，也可以为经过第一整流电路130整流后的输入电压，即图2中电容C4两端电压。
图2为图1所示的灯驱动电路10的一种实施方式的电路图。在一些实施方式中，如图1和图2所示，第一阻抗电路120两端分别耦接至第一对连接管脚110，用于模拟荧光灯的灯丝阻抗特性。第一阻抗电路120与预热检测电路160并联，其包括并联的电容C1和电阻R1。第一整流电路130耦接至第一阻抗电路120的两端，用于将第一阻抗电路120输出的交流电进行整流以得到直流电提供给照明单元150。第一整流电路130包括由二极管D1、D2、D3和D4组成的整流桥。第二阻抗电路122和第二整流电路132结构和功能与第一阻抗电路120和第一整流电路130类似，此处不再重复描述。第二阻抗电路122包括并联的电容C101和电阻R101，第二整流电路132包括由二极管D101、D102、D103和D104组成的整流桥。
在一些实施方式中，如图2所示，预热检测电路160包括电容C3，桥接的二极管D11、D12、D13和D14，电阻R6，电容C5和光耦U1，在一些实施方式中，光耦U1可以采用PC817A。光耦U1的一端耦接至电容C5的两端，当检测到的第一对连接管脚110之间的预热电压大于等于预设值时，可以认为第一对连接管脚110插入供电设备中，即与供电设备电连通，此时，光耦U1的另一端的两个端子Tr和c输出第二参考电压至控制电路142的相应端子。当检测到的第一对连接管脚110之间的预热电压小于预设值时，可以认为第一对连接管脚110没有插入供电设备中，即与供电设备断开连接，此时，光耦U1的另一端的两个端子Tr和c输出第一参考电压至控制电路142的相应端子。其中，预设值范围在2～3伏。在一些实施方式中，当第一对连接管脚110之间的电压小于2伏时，预热检测电路输出第一参考电压。当第一对连接管脚110之间的电压大于等于2伏时，预热检测电路输出第二参考电压，其中第一参考电压大于第二参考电压。在一些特定的实施方式中，第一参考电压的电压值大于等于300伏，第二参考电压的电压值从200伏至270伏。在另一种实施方式中，检测到的第一对连接管脚110之间的电压小于预设值，也可能为第一整流电路130使用了即时启动(instant start)类型的镇流电路。
在一些实施方式中，控制电路142可认为是一个比较器电路，包括电容C4、C6和C7，电阻R4、R5和R7，二极管D15，稳压二极管D5。控制电路142接收并比较C4两端的灯的输入电压和端子Tr和c之间参考电压。当灯的输入电压大于参考电压时，控制电路142输出第一控制信号至开关电路144的开关Q2，使开关电路144导通，进而导通照明单元150。当灯的输入电压小于参考电压时，控制电路142输出第二控制信号至开关电路144的开关Q2，使开关电路144断开，进而断开对照明单元150的供电。
在一些实施方式中，开关电路144还包括至少一个开关器件Q1，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)和/或双极结型晶体管(BJTs)。通过开关器件Q1的开通和关断对灯的输入电压进行调节并输送至照明单元150。
在一些实施方式中，开关电路144还包括延时限流电路146，该延时限流电路146的一端耦接至开关器件Q1的栅极，用于限制电路连通瞬间通过照明单元150的电流，起到保护照明单元150的作用。
下面参考图1和图5具体说明驱动电路10如何实现在对灯管灯进行安装或替换时，起到避免安装人员发生触电的作用。
在照明器材中可能发生的是，在将普通的荧光灯管灯替换为LED灯管灯的过程中，需要将LED灯管灯安装到照明器材中。一般的顺序是同时安装灯管的两端，但有一定概率会产生一端已经装好，无意间碰触到未安装好的一端的连接管脚的情况下被电击的风险。在一些实施方式中，以T12的替代灯为例，在照明器材中安装上第二对连接管脚112的一端，根据图5所示的对灯的驱动电路10进行操作的方法的的流程图。首先，如步骤510，检测第一对连接管脚110之间的电压。此次，如步骤520，基于第一对连接管脚110之间的电压输出参考电压。因为第一对连接管脚110未被安装到供电设备中，故通过预热检测电路160检测到的第一对连接管脚110之间的电压小于预设值(例如，小于2伏)，此时，预热检测电路160输出第一参考电压，该第一参考电压的电压值大于等于300伏。再次，如步骤530，比较参考电压和灯的输入电压。控制电路142接收预热检测电路160输出的第一参考电压，与灯的输入电压进行比较。在一些实施方式中，例如，T12的替代灯的输入电压，即供电设备一端的对地电压，的电压值范围约在200～270伏之间。最后，如步骤540，基于比较结果控制照明元件的导通或关断。在该实施方式中，该输入电压小于第一参考电压，控制电路142输出第二控制信号至开关电路144的开关Q2，使开关电路144断开，进而断开对照明单元150的供电，同时断开电路连接，起到避免触电的作用。而当第一对连接管脚110和第二对连接管脚112都插入供电设备时，第一对连接管脚110之间的电压大于预设值(例如，大于2伏)，预热检测电路160输出第二参考电压，该第二参考电压的电压值约为271～290伏。灯管灯此时的输入电压，即供电设备的电压，大于300伏，即该输入电压大于第二参考电压，此时控制电路142输出第一控制信号至开关电路144的开关Q2，使开关电路144导通，进而导通照明单元150使其发光。
在一些实施方式中，以T12的替代灯为例，在照明器材中安装上第一对连接管脚110的一端。因为第一对连接管脚110已被安装到供电设备中，故通过预热检测电路160检测到的第一对连接管脚110之间的电压大于预设值，此时，预热检测电路160输出第二参考电压，该第二参考电压的电压值约为271～290伏。控制电路142接收预热检测电路160输出的第二参考电压，与灯的输入电压进行比较。在一些实施方式中，例如，T12的替代灯的输入电压，即供电设备一端的对地电压，的电压值范围约在200～270伏之间。即该输入电压小于第二参考电压，控制电路142输出第二控制信号至开关电路144的开关Q2，使开关电路144断开，进而断开对照明单元150的供电，同时断开电路连接。故即使预热检测电路160检测到第一对连接管脚110之间的预热电压，也因为第二参考电压大于供电设备一端的对地电压，不会产生触电的风险。
在其他一些实施方式中，除了上述安装过程，还可能将LED灯管灯取下进行替换。一般的顺序是同时取下灯管的两端，但有一定概率会产生一端先取下，无意间碰触到该取下的一端的连接管脚的情况下被电击的风险。在该实施方式中，驱动电路10操作的方法和控制机理不变，不再重复描述。
在以上这些实施方式中，为降低成本且减少电路复杂性，驱动电路10包括一个预热检测电路160耦接至第一对连接管脚110。在其他一些实施方式中，预热检测电路160也可以耦接至第二对连接管脚112，驱动电路10进行操作的方法和控制机理不变。
在一些具体的实施方式中，为了避免安装或替换管装灯过程中的触电风险，驱动电路中可以使用至少两个预热检测电路，分别对两对连接管脚之间的电压进行检测。图3所示为本申请灯驱动电路30的功能模块图。图4为图3所示的灯驱动电路30的电路图。
请参考图3和图4，LED灯的驱动电路30包括相对放置的第一对连接管脚310和第二对连接管脚312，用于将驱动电路30耦接至供电设备(未示出)。驱动电路30还包括第一阻抗电路320、第二阻抗电路322、第一整流电路330、第二整流电路332、保护电路340、LED照明单元350、第一预热检测电路360和第二预热检测电路362。其中，第一阻抗电路320、第二阻抗电路322、第一整流电路330、第二整流电路332、保护电路340和第一预热检测电路360电路元件的排布、功能及其变形与图1的驱动电路10中第一阻抗电路120、第二阻抗电路122、第一整流电路130、第二整流电路132、保护电路140和预热检测电路160类似，再此不重复介绍。
在一些实施方式中，第一预热检测电路360耦接至第一对连接管脚310，用于检测第一对连接管脚310之间的电压，即第一预热电压。第二预热检测电路362，也可称为附加预热检测电路，耦接至第二对连接管脚312，用于检测第二对连接管脚312之间的电压，即第二预热电压。
在一些实施方式中，第一预热检测电路360和第二预热检测电路362串联，共同作用输出参考电压至保护电路340。保护电路340包括控制电路342和与照明单元350串联的开关电路344。保护电路340接收第一预热检测电路360和第二预热检测电路362共同作用输出的参考电压361，并将参考电压361与灯的输入电压进行比较，当灯的输入电压大于参考电压361时，开关电路导通使照明单元350发光。在一些实施方式中，控制电路342基于参考电压361和灯的输入电压的比较结果输出控制信号343至开关电路344，对开关电路的导通和断开进行控制。
在一些实施方式中，如图4所示，第一预热检测电路360包括电容C3，桥接的二极管D11、D12、D13和D14，电阻R6，电容C5和光耦U1。第二预热检测电路362包括电容C103，桥接的二极管D111、D112、D113和D114，电阻R106，电容C105和光耦U2。在一些实施方式中，光耦U1和U2可以采用PC817A。光耦U1的一端耦接至电容C5的两端，另一端具有两个端子：端子Tr和端子A，端子Tr耦接至控制电路342。线性光耦U2的一端耦接至电容C105的两端，另一端具有两个端子：端子Tr和端子A’，端子C耦接至控制电路342，端子A’耦接至光耦U1的端子A。
在一些实施方式中，当检测到的第一对连接管脚310和第二对连接管脚312之间的预热电压至少一个小于预设值时，可以认为驱动电路30至少一端没有到插入供电设备中，第一对连接管脚310和第二对连接管脚312共同作用输出第三参考电压值至控制电路342。当检测到的第一对连接管脚310和第二对连接管脚312之间的预热电压皆大于预设值时，可以认为驱动电路30的两端都接入至供电设备中，第一对连接管脚310和第二对连接管脚312共同作用输出第四参考电压值至控制电路342。其中，预设值范围在2～3伏。当第一对连接管脚和第二对连接管脚之间的电压至少一个小于2伏时，预热检测电路输出第三参考电压。当第一对连接管脚和第二对连接管脚之间的电压皆大于等于2伏时，预热检测电路输出第四参考电压，其中第三参考电压大于第四参考电压。在一些特定的实施方式中，第三参考电压的电压值大于等于300伏，第四参考电压的电压值小于300伏。
下面参考图3具体说明驱动电路10如何实现在对灯管灯进行安装或替换时，起到避免安装人员发生触电的作用。
在一些实施方式中，例如在照明器材中安装上第一对连接管脚310的一端，首先，同时通过第一预热检测电路360和第二预热检测电路362分别检测第一对连接管脚310之间的第一预热电压和第二对连接管脚312之间的第二预热电压。其次，基于第一预热电压和第二预热电压输出参考电压。在该实施方式中，第二对连接管脚312未被安装到供电设备中，故第二预热电压小于预设值(例如，小于2伏)，即第一对连接管脚310和第二对连接管脚312之间的预热电压至少一个小于预设值。此时第一预热检测电路360和第二预热检测电路362共同作用输出第三参考电压，该第三参考电压的电压值大于等于300伏。再次，比较该第三参考电压和灯的输入电压。在一些实施方式中，灯管灯此时的输入电压，即供电设备一端的对地电压，的范围约在200～290伏之间，即该输入电压小于第三参考电压，此时控制电路342输出第二控制信号至开关电路344的开关Q2，使开关电路344断开，进而断开对照明单元350的供电，同时断开电路连接，起到避免触电的作用。而当第一对连接管脚310和第二对连接管脚312都插入供电设备时，第一对连接管脚310和第二对连接管脚312之间的电压皆大于预设值(例如，大于2伏)，第一预热检测电路360和第二预热检测电路362共同作用输出第四参考电压，该第四参考电压的电压值范围在200-250伏之间。灯管灯此时的输入电压，即供电设备的电压，大于250伏，即该输入电压大于第四参考电压，此时控制电路342输出第一控制信号至开关电路344的开关Q2，使开关电路344导通，进而导通照明单元350使其发光。
本领域技术人员意识到，本申请不局限于以上所描述的实施方式。虽然如图所示的实施方式包括某些电路元件，但是也可以使用其他类型的电路元件，许多电路，例如控制电路、预热检测电路、延时限流电路，也可以被包括提供于该电路类似功能的电路或集成电路对应部分所替代。在其他一些实施方式中，本申请的驱动电路也可以集成在一个或多个集成电路(IC)上。
综上所述的实施方式中可以看出，驱动电路中的预热检测电路，检测灯具至少一端管脚之间的电压，并通过保护电路控制照明单元和驱动电路的导通和关断，实现在对灯管灯进行安装或替换时，起到避免安装人员发生触电的作用。
本申请的专利保护范围由权利要求限定，该保护范围也可包括本领域技术人员可能想到的其它例子。如果这些其它例子包括的结构元件没有不同于权利要求的文字语言，或者它们包括的等价结构元件只与权利要求的文字语言有非本质的差别，这些例子落入本申请权利要求的范围。
各种替换和具体实施例预期落入随附权利要求的范围，这些权利要求特别地指出并清楚地声明本申请的主题。
Claims (12)
1.一种灯的驱动电路，所述灯包括照明单元，以及将所述驱动电路耦接至供电设备的第一对连接管脚和第二对连接管脚，所述驱动电路包括：
预热检测电路，耦接至所述第一对连接管脚，用于检测所述第一对连接管脚之间的电压，并输出参考电压；以及
保护电路，包括与所述照明单元串联的开关电路，所述保护电路用于比较所述参考电压和所述灯的输入电压，当所述灯的输入电压大于所述参考电压时，所述开关电路导通以使所述照明单元发光，并且当所述灯的输入电压小于所述参考电压时，所述开关电路断开，
其中当所述第一对连接管脚之间的电压小于预设值时，所述预热检测电路输出第一参考电压；当所述第一对连接管脚之间的电压大于等于所述预设值时，所述预热检测电路输出第二参考电压，其中所述第一参考电压大于所述第二参考电压。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述保护电路包括控制电路，所述控制电路耦接至所述预热检测电路接收所述参考电压，所述控制电路通过所述参考电压和所述灯的输入电压的比较结果输出控制信号至所述开关电路。
3.如权利要求2所述的驱动电路，其中，当所述灯的输入电压大于所述参考电压时，所述控制电路输出第一控制信号至所述开关电路，使所述开关电路导通；当所述灯的输入电压小于所述参考电压时，所述控制电路输出第二控制信号至所述开关电路，使所述开关电路断开。
4.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述预设值为2伏。
5.如权利要求4所述的驱动电路，其中，所述第一参考电压的电压值大于等于300伏，所述第二参考电压的电压值从271伏至290伏。
6.如权利要求1所述的驱动电路，还包括：附加预热检测电路耦接至所述第二对连接管脚，用于检测所述第二对连接管脚之间的电压，并与所述预热检测电路串联输出所述参考电压。
7.如权利要求6所述的驱动电路，其中，当所述第一对连接管脚和所述第二对连接管脚之间的电压至少一个小于2伏时，所述预热检测电路和附加预热检测电路输出第三参考电压；当所述第一对连接管脚和所述第二对连接管脚之间的电压皆大于等于2伏时，所述预热检测电路和附加预热检测电路输出第四参考电压，其中所述第三参考电压大于所述第四参考电压。
8.如权利要求7所述的驱动电路，其中，所述第三参考电压的电压值大于等于300伏，所述第四参考电压的电压值为200~250伏。
9.如权利要求1所述的驱动电路，还包括：第一整流电路耦接至所述第一对连接管脚，用于从所述第一对连接管脚接收交流电压并提供经整流的输入电压。
10.如权利要求9所述的驱动电路，其中：所述灯的输入电压选自所述交流电压和所述经整流的输入电压。
11.如权利要求1所述的驱动电路，其中，所述开关电路包括延时限流电路用于限制电路连通瞬间通过所述照明单元的电流。
12.一种对如权利要求1所述的灯的驱动电路进行操作的方法，包括：
检测所述第一对连接管脚之间的电压；
基于所述第一对连接管脚之间的电压输出第一参考电压或与所述第一参考电压不同的第二参考电压；
比较所述参考电压和所述灯的输入电压；以及
基于比较结果控制所述照明单元导通或关断。
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