CN111758301A - 照明单元、照明系统和连接照明单元的方法 - Google Patents

照明单元、照明系统和连接照明单元的方法 Download PDF

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Abstract

一种具有输入连接器的照明单元，输入连接器具有第一端子装置和第二端子装置，第一端子装置连接到保护电路以在照明单元(14)和照明驱动器(12)的初始连接中接合照明驱动器，第二端子装置连接到光源。第二端子装置适于比第一端子装置到照明驱动器的接合更晚地接合照明驱动器。保护电路(22)适于比光源(20)到照明驱动器(20)的接合更早地操作。保护电路防止在连接照明单元时由照明驱动器递送浪涌电流。仅在光源与照明驱动器之间直接连接之前暂时应用保护电路。

Description

照明单元、照明系统和连接照明单元的方法
技术领域
本发明涉及照明单元和照明系统，特别地，其中照明单元可插入到照明系统中。
背景技术
当前，照明单元(例如，LED模块)通常与其驱动器集成在一起，从而使得消费者不可能在具有多个这种模块的照明系统内更换单个故障的LED模块。
将来，LED模块将可由最终用户更换。这是由与回收要求有关的立法以及更换单个故障模块的需求所驱动的。
在LED模块的更换期间，如果在更换故障的LED模块之前不需要关闭对系统供电的驱动器，则对于用户来说将是最方便的。然而，这存在以下风险：当对LED模块进行电连接时，驱动器的输出级可能将浪涌电流递送到模块。该浪涌电流可能损坏LED模块。
期望实现一种照明系统，在该照明系统中，可以在不将可能正在操作其他LED模块的驱动器断电的情况下更换LED模块。
EP2432297A2公开了一种LED模块和直流电源。当LED模块连接到直流电源时，电流限制电路与LED模块中的光源和电源串联连接。
KR1020160120092A公开了一种发光器件模块设备，其具有用于防止过电流和过热损坏的保护部分。
US9504121B2公开了一种AC直接照明驱动器系统，其包括浪涌保护电路和电流限制电路。
US20060197474A1公开了一种模块化照明系统。
US20160381760A1公开了一种LED管形灯。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明的一个方面，根据示例，提供了一种照明单元，包括：
输入连接器，用于从照明驱动器接收功率；
光源；以及
保护电路，
其中输入连接器包括：
第一端子装置，适于连接到保护电路，并且适于在照明单元和照明驱动器的初始连接中接合照明驱动器；以及
第二端子装置，适于连接到光源，其中第二端子装置适于在第一端子装置到照明驱动器(12)的接合之后接合照明驱动器，从而保护电路适于比光源到照明驱动器的接合更早地操作。
照明单元包括保护电路，保护电路的目的是保护光源免受浪涌电流的影响，该浪涌电流可能在连接时由照明驱动器递送。例如，这可以取决于驱动器的输出电容器的电荷的状态。在光源和照明驱动器进行直接连接之前，应用保护电路。如果在不关闭驱动器的情况下更换照明单元，则由照明驱动器输出级递送的任何电流峰值在其到达光源之前将减小。因此，与现有技术相比，该光源得到了更好的保护，在现有技术中，保护在与光源连接到电源相同的时间发生，即，保护同时涉及光源。这里，术语“接合”实质意指由运动引起的物理接触。
保护电路优选地包括电流放电电路。目的是在直接连接到光源之前将驱动器的输出级放电或部分放电。这避免了通过照明单元/光源的浪涌电流。
在照明单元中，第二端子装置与第一端子装置隔离。由于它们之间的隔离，这允许保护电路在不涉及光源的情况下进行操作。因此对于光源是安全的。
保护电路优选是电阻性和/或电抗性的无源电路，其在照明驱动器的输出端子之间提供放电路径。
在第一示例中，保护电路包括在第一端子装置的第一端子和第二端子之间的短路。该短路提供了在照明驱动器的输出处的任何存储电荷的快速放电。
在第二示例中，保护电路包括在第一端子装置的第一端子和第二端子之间的电阻器。这提供了放电路径，但是电阻起到电流限制效果。
在第三示例中，保护电路包括在第一端子装置的第一端子与第二端子装置的第一端子之间的串联电阻器。该电阻器与光源串联起到电流限制效果，从而使光源能够将驱动器的输出级放电，但是具有降低的电流。
可能的保护电路选项中的一些保护电路可以被组合。例如，保护电路可以包括在第一端子装置的第一端子与第二端子装置的第一端子之间的串联电阻器，并且包括在第一端子装置的第一端子与第一端子装置的第二端子之间的并联电阻器。
第一端子装置和第二端子装置可以均包括第一端子和第二端子。照明驱动器和光源之间的连接因此可以是双端子连接器。它在两个定向中的任何一个方向上可连接，以简化用户的连接。
第一端子装置相对于连接到照明驱动器的方向，定位在输入连接器的、比第二端子装置更外侧的位置，使得第一端子装置适于比第二端子装置更早地与照明驱动器的输出连接器接触。
因此，基于端子装置的物理连续定位，输入连接器实施了涉及第一端子装置的连接，然后是第二端子装置的连接的时间序列。该机械设计确保了接合的时间序列并且使连接安全。
在仅第一端子装置连接到照明驱动器之后，第一端子装置和第二端子装置两者都可以适于连接到照明驱动器。以该方式，在第二端子装置连接时，保护电路保持连接，因此由于保护电路仍然起作用，因此光源更加安全。
优选地，在完成的连接状态中，仅第二端子装置适于连接到照明驱动器，并且第一端子装置与照明驱动器解耦。仅在完成保护并且照明单元已经完全连接到照明驱动器之后，才暂时应用保护电路，以便节省功率损耗。
光源优选地包括LED的串联和/或并联布置。
本发明还提供一种照明系统，包括：
如上所述的照明单元；以及
照明驱动器，其中照明驱动器包括具有端子装置的输出连接器，在照明单元的输入连接器连接到照明驱动器的输出连接器期间，第一端子装置适于与该端子装置接触，然后第二端子装置适于与该端子装置接触。
在不关闭照明驱动器的情况下，照明单元可以连接到照明驱动器，因为连接器设计提供了浪涌电流保护功能。
例如，驱动器的输出连接器的端子装置包括第一端子和第二端子。这两个端子与光源的两个端子装置顺序连接。
例如，输入连接器和输出连接器用于通过滑动推入配合而耦合在一起。这为用户提供了单个动作，以使两阶段连接过程对用户基本不可见，用户只需将照明单元拉出以将其去除，然后将新的照明单元推入即可。
本发明还提供一种将照明单元连接到照明驱动器的方法，包括：
通过以下在照明单元的输入连接器与照明驱动器的输出连接器之间进行初始部分连接：将照明单元的输入连接器的第一端子装置接合到输出连接器，从而将保护电路连接到照明驱动器，同时将输入连接器的适于连接照明单元的光源的第二端子装置从输出连接器隔离，从而允许保护电路在不涉及光源的情况下操作；以及
通过以下来完成照明单元的输入连接器和照明驱动器的输出连接器之间的连接：在初始部分连接之后，通过将输入连接器的第二端子装置接合到输出连接器，从而将照明单元的光源连接到照明驱动器。
保护电路例如包括电流放电电路。
方法可以包括在初始部分连接之后并且在完成连接之前，将第一端子装置和第二端子装置两者连接到输出连接器。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。
附图说明
现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：
图1示出了照明系统；
图2更详细地示出了照明单元中的一个照明单元和驱动器的输出连接器；
图3示出了保护电路的各种可能的设计；
图4示出了当改变照明单元时实施的连接序列；
图5示出了连接照明单元的方法；
图6示出了照明单元的输入连接器的第一备选设计；以及
图7示出了照明单元输入连接器的第二备选设计。
具体实施方式
将参考附图描述本发明。
应当理解，虽然详细说明和特定示例指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图，将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解，附图仅是示意性的，并且没有按比例绘制。还应当理解，贯穿附图，使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
本发明提供一种具有输入连接器的照明单元，该输入连接器具有连接到保护电路的第一端子装置和连接到光源的第二端子装置。第二端子装置适于在第一端子装置之后连接到照明驱动器。保护电路防止在连接照明单元时由照明驱动器递送浪涌电流。仅在光源与照明驱动器之间进行直接连接之前暂时应用保护电路。
图1示出了包括照明装置10和照明驱动器12的照明系统。驱动器12和照明装置一起可以形成照明器，其中在发生故障或执行系统升级或重新配置的情况下可以单独地更换照明单元14。
照明装置包括照明单元14的集合(即，模块)，照明单元14中的每个照明单元由驱动器12驱动。照明单元均包括LED装置，其可以包括LED的串联串或彼此并联的一组LED的串联串。每个照明单元14具有输入连接器16。
照明单元由驱动器12并联地驱动。图1中示出了四个模块，但是通常一个模块或两个并联连接的模块可能有一个驱动器。
驱动器例如包括开关模式电源(单级或双级)，其将受控的电流或电压递送到照明单元。但是，其他驱动器类型也是可能的，诸如线性驱动器。
照明驱动器12包括用于每个照明单元的输出连接器18，输出连接器18连接到照明单元的输入连接器。该连接对于照明系统的用户是可访问的，因此用户具有以可以替换常规灯泡的相同方式来改变LED照明单元的能力。
图2示出了照明单元14，其更详细地示出了输入连接器16以及驱动器的输出连接器18。
照明单元14包括输入连接器16和光源20(即LED装置)。输入连接器16包括连接到保护电路22的第一端子装置24。第一端子装置被设计成：当在输入连接器和输出连接器之间进行初始接触时，与驱动器的输出连接器进行电接触。
连接操作涉及输入连接器和输出连接器之间的相对移动，并且在该移动期间，存在从第一连接配置到第二连接配置的转变。在第一连接配置中，保护电路连接到驱动器输出。保护电路执行放电功能，以便以避免浪涌电流通过照明单元的方式来消散存储在驱动器的输出级处的电荷。电荷可以通过与到照明单元的光源的不同路径消散，或者可以穿过光源，但是具有受控的(即有限的)电流。
第二端子装置26连接到光源20以实现第二连接配置。
驱动器具有端子装置28，在输入连接器16连接到照明驱动器的输出连接器18期间，第一端子装置24与端子装置28连接，然后第二端子装置26与端子装置28连接。
在所示的示例中，每个端子装置包括第一端子和第二端子。因此，第一端子装置24具有第一端子24a和第二端子24b，第二端子装置26具有第一端子26a和第二端子26b，并且驱动器端子装置28具有第一端子28a和第二端子28b。
在图2中仅示意性地示出了保护电路22。保护电路22包括电流放电电路，电流放电电路优选地由无源(电抗性和/或电阻性)组件形成。这简化了结构，但是应当注意，有源(即半导体)组件也可以用在保护电路中。
图3示出了可能的保护电路的一些示例。
图3A示出了一种保护电路，其形式为第一端子装置24的第一端子24a和第二端子24b之间的短路30。该短路提供了在照明驱动器的输出处的任何存储电荷的快速放电。
图3B示出了一种保护电路，其形式为第一端子装置24的第一端子24a和第二端子24b之间的电阻器32。这提供了放电路径，但是电阻起到电流限制效果。
图3C示出了一种保护电路，其形式为第一端子装置24的第一端子24a与第二端子装置26的第一端子26a之间的串联电阻器34。该电阻器与光源串联地执行电流限制效果，从而使光源能够将驱动器的输出级放电，但是具有降低的电流。
图3D示出了一种保护电路，其形式为第一端子装置的第一端子24a与第二端子装置的第一端子26a之间的串联电阻器34以及在第一端子装置的第一端子24a与第一端子装置的第二端子24b之间的并联电阻器32。
因此，可能的保护电路选项中的一些可以被组合。
与第二端子装置26相比，第一端子装置24被定位在输入连接器16的更向外的位置处，使得第一端子装置与输出连接器进行初始接触，如上所述。连接过程如图4中所示。
图4A示出了分离的照明单元输入连接器16和驱动器输出连接器18。
图4B示出了两个连接器之间的初始连接。驱动器的端子装置28仅与第一端子装置24接触，以使保护电路(无论采用何种形式)连接到驱动器输出，并且其操作将驱动器的输出级放电。
图4C示出了连接器的另外的耦合。在所示的配置中，驱动器的端子装置28同时连接到照明单元端子装置中的两个。以该方式，在完成照明单元的连接之前，没有驱动器输出未被保护的时间段。但是，例如，如果两个配置之间的时间段没有为积累潜在的危险电荷提供足够的时间，则在连接第二端子装置之前，可以与第一端子装置断开连接。然而，该时间段取决于进行连接时的移动的速度，并且当在两个配置之间时，用户也可以停止进行连接。因此，优选的是具有到两个端子装置的暂时的同时连接。
图4D示出了完成的连接。端子装置28不再与第一端子装置24接触，因此保护电路不会影响驱动器的期望操作。
图5示出了改变照明单元14的方法。
在步骤40中，通过将输出连接器(耦合到驱动器)和照明单元的输入连接器断开连接，来去除故障的照明单元。
步骤42和步骤44涉及将替换照明单元14连接到照明驱动器。
在步骤42中，在照明单元的输入连接器16和照明驱动器的输出连接器18之间进行初始部分连接，从而将照明单元的输入连接器的第一端子装置24连接到输出连接器18，并且从而将保护电路22连接到照明驱动器。
在步骤44中，连接在输入连接器16和照明驱动器的输出连接器18之间被完成，从而将输入连接器的第二端子装置26连接到输出连接器18，以将照明单元14的光源20连接到照明驱动器12。
在步骤42和步骤44之间，第一端子装置和第二端子装置两者都可以同时连接到输出连接器。
在上面的示例中，在第一端子装置和第二端子装置中有一对单独的端子。但是，如图6中所示，可以存在共享的端子。在该情况下，端子24b和26b已经由单个端子60代替。一旦与端子24a的接触断开，保护电路就浮置，因此即使仍然使用接触60，保护电路也不执行任何功能。
在上面的示例中，在输入连接器16和输出连接器18之间存在推入配合。在这种示例中，第一端子装置与第二端子装置相比，被定位在输入连接器的更靠外的位置。因此，在推入配合的第一部分期间，第一端子装置接合，并且在推入配合的结束部分，第二端子装置接合。对于用户而言，这是无缝操作。
然而，本发明更一般地适用于由两个连接器的移动引起的两阶段连接过程，如将它们机械耦合所需的。
图7示出了类似于卡口式耦合的适于推入和旋转耦合的装置。连接器之间的初始耦合使驱动器端子装置28(图7中未示出)与第一端子装置24之间接触，而连接器之间的旋转然后与第二端子装置26接触。
上面的示例都示出了具有两个端子的端子装置。然而，这不是必需的，并且可以存在具有两个以上端子的端子装置。
上面的示例示出了在多个照明单元(即模块)之间共享的一个驱动器。然而，每个照明单元可以与其自己的驱动器相关联。
保护电路通常用于将驱动器的输出级(诸如，输出电容器)放电。可以完全防止电流尖峰或将其减小到不会损坏LED负载的水平。为了简化起见，在上面的示例中示出了电阻器和短路，但是可能同样存在RC(电阻器-电容器)电路或甚至有源电路。
本发明主要关注LED照明，但是相同的原理可以应用于其他固态照明解决方案，并且将关注期望防止浪涌电流的任何照明技术。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不意味着不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种照明单元(14)，包括：
输入连接器(16)，用于从照明驱动器(12)接收功率；
光源(20)；以及
保护电路(22)，
其中所述输入连接器(16)包括：
第一端子装置(24)，适于连接到所述保护电路，并且适于在所述照明单元(14)和所述照明驱动器(12)的初始连接中接合所述照明驱动器；以及
第二端子装置(26)，适于连接到所述光源(20)，其中所述第二端子装置(26)适于在所述第一端子装置(24)到所述照明驱动器(12)的接合之后接合所述照明驱动器(12)，
从而所述保护电路(22)适于比所述光源(20)到所述照明驱动器(20)的接合更早地操作。
2.根据权利要求1所述的照明单元，其中所述保护电路(22)包括电流放电电路，所述电流放电电路适于将所述照明驱动器(12)的输出级放电，其避免通过所述照明单元(20)的电流浪涌，并且
在所述照明单元(4)中，所述第二端子装置(26)与所述第一端子装置(24)隔离。
3.根据权利要求1或2所述的照明单元，其中所述保护电路包括在所述第一端子装置(24)的第一端子(24a)与第二端子(24b)之间的短路(30)。
4.根据权利要求1或2所述的照明单元，其中所述保护电路包括在所述第一端子装置(24)的第一端子(24a)和第二端子(24b)之间的电阻器(32)。
5.根据权利要求1或2所述的照明单元，其中所述保护电路包括在所述第一端子装置(24)的第一端子(24a)与所述第二端子装置(26)的第一端子(26a)之间的串联电阻器(34)，并且所述第一端子装置(24)的第二端子(24b)与所述第二端子装置(26)的第二端子(26b)隔离。
6.根据权利要求1或2所述的照明单元，其中所述保护电路包括在所述第一端子装置的第一端子(24a)与所述第二端子装置的第一端子(26a)之间的串联电阻器(34)，并且所述保护电路包括在所述第一端子装置的所述第一端子(24a)与所述第一端子装置的第二端子(24b)之间的并联电阻器(32)，并且所述第一端子装置(24)的第二端子(24b)与所述第二端子装置(26)的第二端子(26b)隔离。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述第一端子装置(24a)和所述第二端子装置(26)均包括第一端子(24a，26a)和第二端子(24b，26b)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中所述第一端子装置(24)被定位为：相对于到所述照明驱动器(12)的连接的方向，在所述输入连接器(16)的、比所述第二端子装置(24)更外侧的位置处，使得所述第一端子装置(24)适于比所述第二端子装置(26)更早地与所述照明驱动器的输出连接器(18)接触。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明单元，其中
在初始连接状态中，仅所述第一端子装置(24)适于连接到所述照明驱动器(12)，
在比所述初始连接状态晚的另外的连接状态中，所述第一端子装置(24)和所述第二端子装置(26)两者都适于连接到所述照明驱动器(12)，并且
在完成连接状态中，仅所述第二端子装置(26)适于连接到所述照明驱动器(12)，并且所述第一端子装置(24)从所述照明驱动器(12)解耦。
10.一种照明系统，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的照明单元(14)；以及
照明驱动器(12)，其中所述照明驱动器包括输出连接器(18)，所述输出连接器具有端子装置(28)，所述端子装置(28)适于在所述照明单元的所述输入连接器(16)到所述照明驱动器的所述输出连接器(18)的连接期间，在接触所述第二端子装置(26)之前接触所述第一端子装置(24)。
11.根据权利要求10所述的照明系统，其中所述输出连接器(18)的所述端子装置(28)包括第一端子(28a)和第二端子(28b)。
12.根据权利要求10或11所述的照明系统，其中所述输入连接器(16)和输出连接器(18)适于使用滑动推入配合而耦合在一起。
13.一种将照明单元(14)连接到照明驱动器(12)的方法，包括：
(42)通过以下来在所述照明单元的输入连接器(16)与所述照明驱动器的输出连接器(18)之间进行初始部分连接：将所述照明单元的所述输入连接器的第一端子装置(24)接合到所述输出连接器(18)，并且从而将保护电路(22)连接到所述照明驱动器，同时将所述输入连接器(16)的、适于连接所述照明单元(14)的光源(20)的第二端子装置(26)从所述输出连接器(18)隔离，从而允许所述保护电路(22)在不涉及所述光源(20)的情况下操作；以及
(44)在所述初始部分连接之后，通过以下来完成所述照明单元的所述输入连接器(16)和所述照明驱动器的所述输出连接器(18)之间的连接：将所述输入连接器的所述第二端子装置(26)接合到所述输出连接器(18)，从而将所述照明单元(14)的所述光源(20)连接到所述照明驱动器(12)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述保护电路(22)包括电流放电电路，所述电流放电电路适于将所述照明驱动器(12)的输出级放电，其避免通过所述照明单元(20)的电流浪涌。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中进行所述初始部分连接的步骤包括：
在所述推入配合的第一部分中，将所述照明单元的所述输入连接器的所述第一端子装置(24)接合到所述输出连接器(18)，
完成所述连接的步骤包括：
在所述推入配合的第二部分中，在所述初始部分连接之后，将所述第一端子装置(24)和所述第二端子装置(26)两者都接合到所述输出连接器(18)，并且
仅将所述输入连接器的所述第二端子装置(26)接合到所述输出连接器(18)，并且将所述第一端子装置(24)从所述输出连接器(18)隔离，以便完成所述连接。
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