CN113170558B - 改型灯、使用其的照明系统及保护方法 - Google Patents

Abstract

改型灯用于与镇流器一起使用。当检测到故障情况时，在AC功率的相反相位中控制一对输入端子之间的不对称传导方案，并且故意使来自镇流器的功率供给变得不对称，以便迫使镇流器提供过量，优选饱和的电流输出。这使改型灯的熔丝跳闸，以便保护在灯中出现危险情况之前被实现。使镇流器的输出开路对镇流器也是安全的。本发明对于容忍照明负载的开路故障特别有意义。

Description

改型灯、使用其的照明系统及保护方法

技术领域

本发明涉及改型灯，特别是用于与AC荧光/放电镇流器一起使用的固态灯(诸如LED)。

背景技术

管状照明装置通常用于照亮工业或家庭建筑。通常，这种管状照明装置包括含汞的荧光管，其中流过荧光管的电流使管发光。

灯管照明装置通常包括适于向荧光灯管提供交流电的电磁(基于电感器)镇流器或电子(基于半导体开关)镇流器。镇流器调节流过荧光灯管的电流，以确保失控的电流不会对荧光灯造成损坏。在一些其他应用中，高强度放电(HID)灯(而不是管灯)也由电磁(基于电感器)镇流器或电子(基于半导体开关)镇流器驱动。

最近，越来越期望利用LED装置代替荧光管或HID灯。这可能是出于诸如延长使用寿命、提高效率和减少使用潜在危险材料(诸如汞)的原因。因此，需要可以将电子镇流器的输出转换成适于LED装置的形式的装置。

在最简单的情况下，可以使用二极管桥和电容器将LED串连接到镇流器，二极管桥用于将高频AC功率转换为DC，电容器用于平滑纹波电流。如果LED串电压被选择为基本接近荧光灯管或高棚灯(可以是高强度放电灯)的燃烧/放电电压，则LED串将接收与荧光灯管或高棚灯相似的功率和电流。

然而，有时LED灯的额定功率远低于传统镇流器的额定功率。此外，期望LED灯中的调光功能。因此，用作改型灯的LED灯需要与镇流器兼容。众所周知，诸如在US2013/221867A1中，使用从镇流器旁路LED装置的分流开关来提供这种兼容性。为了使镇流器工作顺畅，该分流开关将镇流器的输出短路。在每半个周期中，分流开关用于针对一定时间提供短路以调节输出电流。通过调整LED电压和占空比，LED电流可以被控制。这使能了兼容性以及使能了调光功能。

然而，在利用LED灯改造传统灯具时，安全始终是一个要求。故障可能出现，并且保护机制必须被提供。本发明针对例如如果LED串故障使得出现开路而可能导致的问题。在这种情况下，过量电压可能被施加到平滑电容器。该电容器通常为电解电容器，并且过电压状况可以导致电解液泄漏，这又导致诸如火灾危险的安全性问题。其他故障也可能出现。

用于解决该问题的传统方法是在驱动器中使用过电压保护电路装置。然而，保护的实现的延迟仍然可能导致安全性问题。

仍然需要一种保护系统，以在由开路LED故障引起灯中(例如在LED串处)发生故障事件时，保护灯。

US20140320018A1公开了与LED电路串联的DIAC组件。US20170006672A1也公开了一种与整流器和LED串联的TRIAC组件。WO2015014680A1公开了在管状LED的一端的两个针脚之间的DIAC组件。

发明内容

本发明的一个概念是检测可能是不同类型的故障，并且故意使从镇流器到改型灯的功率供给变得不对称，从而迫使灯所连接的镇流器变得过量/饱和。所产生的过量/饱和电流然后被用来使灯的熔丝跳闸，以使灯与镇流器完全切断。由于没有来自镇流器的输入功率，因此诸如过电压保护的故障保护在灯出现危险情况之前被实现。本发明对于容忍照明负载的开路故障特别有意义。这里，术语“过量”不意味着镇流器过载并且输出超过其限制的电流，而是意味着它高于LED灯的需要，最优选地，足以使熔丝跳闸。

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于与放电照明设备的镇流器一起使用的改型灯，包括：

一对输入端子，适于连接到所述镇流器，以从镇流器接收AC功率；

输出级，适于连接到照明负载并且从AC功率为照明负载供电；

故障检测电路，用于检测故障；

其中改型灯还包括：

熔丝，与输入端子中的一个输入端子串联；以及

保护电路，适于将由故障检测电路激活，并且适于在AC功率的相反相位中不同地控制一对输入端子之间的不对称传导方案，以便在镇流器被连接到输入端子时，在相反相位中生成不对称电流，从而在来自镇流器的AC功率中生成DC分量，从而使镇流器通过熔丝输出过量的镇流器电流，以激活和切断熔丝。

这种灯设计故意利用输入端子之间的不对称传导方案，以强制汲取的电流增加(在幅度上)，直到熔丝跳闸的点。例如，通过仅针对AC输入的一个相位实施短路来引入不对称性。熔丝的跳闸提供照明负载与镇流器的完全隔离，从而为照明负载和镇流器两者提供安全保护功能。

优选地，灯还包括要由所述镇流器驱动的照明负载。例如，故障检测电路适于检测在输出级处的过电压作为故障，并且保护电路适于在来自镇流器的AC功率中生成DC分量，以使镇流器饱和，以输出饱和镇流器电流作为过量的镇流器电流，来激活和切断熔丝。饱和导致大电流流动，从而熔断熔丝，否则镇流器输出会使跨与照明负载并联的缓冲电容器的电压爬升。

例如，保护电路适于：在AC功率的相反相位中的仅一个相位中使一对输入端子短路，而在相反相位中的另一个相位中使一对输入端子从短路解耦。所述解耦意指一对输入端子未被短路，而是仍连接到下游级/输出级/LED。因此，阻抗在相反相位中不同，并且因此相反相位中的电流不同。

改型灯还可以包括分流开关，分流开关与照明负载并联，并且适于对所述输入端子进行分流，以调节通过照明负载的电流。因此，本发明适于应用于分流开关驱动器。这是用于放电镇流器的LED改型灯的通常架构，并且众所周知，分流开关可以进一步实现调光功能。

优选地，灯包括连接到一对输入端子的全整流器，全整流器包括用于在AC功率的正相位期间传导电流的第一支路，并且包括用于在AC功率的负相位期间传导电流的第二支路，并且其中保护电路耦合到全整流器的仅一个支路，并且另一个支路从保护电路解耦。以该方式，AC输入功率的两个相位(即正或负)中的仅一个相位被保护电路短路，从而引入了所需的不对称性。

全整流器例如包括四二极管的二极管桥，其中保护电路包括与四二极管的二极管桥的一个支路中的二极管中的一个二极管并联的短路电路。因此，全桥二极管整流器的四个支路中的仅一个支路需要应用保护电路来实施可控短路功能。

备选地，全整流器可以包括同步/有源桥，其中桥中的有源开关实现上述分流功能以调节LED电流。相同的有源开关也适于在AC功率的相反相位处形成不同的阻抗，以便在镇流器输出中生成DC分量。

注意，PCT/EP2018/069902(于2018年07月23日提交)公开了一种相反的方法，其中分流开关被控制，以移除由于异常驱动状况而出现的DC分量。但在本申请中，DC分量被有意制造。

保护电路可以包括DIAC(针对交流的二极管)。DIAC由特定的导通电压触发，然后允许大电流流动。这避免了对单独控制电路的需求，因为DIAC执行故障保护，特别是基于电压检测以提供过电压保护(借助于其导通电压和短路功能，短路功能借助于DIAC保持其导通状态时流动的电流)。因此，DIAC本身可以实现故障检测电路。

由于DIAC仅耦合到针对一个相位的一个支路，并且针对相反相位的另一个支路在没有短路功能的情况下被实现，因此通过一个支路的电流很大，而由于现有的输出级缓冲电容器，通过另一个支路的电流很小。因此，电流是不对称的，并且形成了DC分量。

EM镇流器具有大电感。当电流对称时，正负电流使电感磁化和退磁，使得其不饱和。但是，当电流不对称时，小电流不足以使电感退磁，下一个大电流将更多地磁化电感，直至饱和。在饱和后，电感不再能限制输入电流，从而镇流器输出大电流来熔断熔丝。

保护电路可以替代地包括与二极管串联的可控硅整流器。可控硅整流器具有可以由故障检测电路控制的栅极端子。因此，在该情况下，故障检测电路耦合到输出级并且与保护电路分离。

优选地，改型灯还包括与照明负载并联的、作为输出级的缓冲电容器，并且熔丝适于被切断从而保护缓冲电容器。

如上所述，熔丝适于在由保护电路引起的来自镇流器的饱和电流时被激活。饱和电流的出现指示由保护电路实现的短路功能。然后，熔丝在缓冲电容器损坏之前提供整体电路保护。熔丝的额定值例如在1A到10A的范围内。

例如，故障检测电路适于：在输出电压比照明负载的操作电压高预先确定的裕度时，激活保护电路，其中裕度为至少30％。因此，保护仅在操作电压超过可允许水平时才被启动，因此在电路正常操作期间不会生效。该电压增加由照明负载处的开路引起，这允许缓冲电容器使其存储的电压爬升。

该灯例如用于与用于高强度放电灯的电磁镇流器一起使用。照明负载优选地包括LED负载。

本发明还提供了一种照明系统，包括：

放电照明设备的电磁镇流器；以及

如上定义的改型灯，该改型灯连接到镇流器。

本发明还提供了一种过电压保护方法，用于在改型灯被连接到放电照明设备的镇流器时保护改型灯，方法包括：

从镇流器接收AC功率至改型灯的输入端子；

检测故障，例如基于检测被提供给照明负载的输出电压；

当检测到故障时(例如当输出电压达到阈值时)，激活保护电路；

使用保护电路，来在AC功率的相反相位中不同地控制一对输入端子之间的不对称传导方案(例如通过在AC功率的相反相位中的仅一个相位中执行短路)，从而在镇流器被连接到输入端子时，在相反相位中生成不对称电流，从而在来自镇流器的AC功率中生成DC分量，以使镇流器饱和；以及

当从镇流器接收到饱和电流时激活熔丝。

参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并且被阐明。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的实施例，其中：

图1示出了连接到镇流器的已知LED灯；

图2示出了在正常操作期间的图1的电路中的波形；

图3示出了中断对主输入的半周期的影响；

图4示出了用于防止电压过载的电路的第一示例；

图5示出了用于防止电压过载的电路的第二示例；

图6示出了用于防止电压过载的电路的第三示例；

图7示出了用于防止电压过载的电路的第四示例；

图8示出了在图7的电路内使用的电压检测电路的第一示例；

图9示出了在图7的电路内使用的电压检测电路的第二示例；

图10示出了在图7的电路内使用的电压检测电路的第三示例；

图11示出了第一电流和电压波形以说明电路的操作；

图12示出了第二电流和电压波形以说明电路的操作；以及

图13示出了一种过电压保护方法。

具体实施方式

将参考附图描述本发明。

应当理解，详细描述和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅是出于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点根据以下描述、所附权利要求和附图中将变得更好理解。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指示相同或相似的部件。

本发明提供一种与放电灯镇流器一起使用的改型灯。当检测到故障状况时，故意使来自镇流器的功率供给变得不对称，以便迫使镇流器递送饱和电流输出。这使熔丝跳闸，以使灯与电源/镇流器隔离，并且使保护在灯中出现危险情况之前被实现。本发明对于容忍照明负载的开路故障特别有意义。故障状况优选是过电压状况。然而，故障可能出现在电路的其他部分中。例如，在具有切换模式转换电路的多级灯中，故障可能出现在转换电路中。

本发明可以被应用于驱动器拓扑，在驱动器拓扑中，分流开关与照明负载并联地被提供，并且适于分流灯的输入端子，以便调谐通过照明元件的电流。该电流控制用于使能与不同镇流器的兼容性并且用于提供调光控制。

分流开关可以被提供在整流器桥和LED之间，或者它可以与整流器桥一起被集成以代替二极管，这种架构被称为有源同步整流器。以下描述使用前一实施方式来说明本发明的实施例的原理，而本领域技术人员理解，本发明的概念可以替代地适用于有源同步整流器架构。

本发明还可以应用于分流开关拓扑以外的驱动器架构。

图1示意性地示出了已知的LED灯10，LED灯10包括连接到电磁镇流器12的分流开关驱动器。镇流器12接收干线输入Vin(其为AC)，并且被示意性地表示为电感器L和电容器C。镇流器12通常是电磁镇流器。镇流器12具有一对输出端子，该对输出端子连接到灯10的输入端子14、16。跨这些端子存在灯输入电压“Vin lamp”，并且存在进入一个端子(并且从其他端子出来)的输入电流“Iin lamp”。输入端子连接到包括四个二极管D1、D2、D3、D4的全桥整流器。整流的功率信号向负载18提供电流，负载18处于LED装置(“LED”)和并联缓冲电容器C1的形式。在整流器的一个输出端子与LED装置LED和电容器C1的并联组合的一端之间存在二极管D5。该二极管防止缓冲电容器C1除通过LED装置以外的放电。在该示例中，在整流器的其他输出端子与LED装置LED和电容器C1的并联组合的其他端子之间存在电流感测电阻器R。

与负载18并联的是分流开关M1，分流开关M1使用栅极信号“gate”的脉冲宽度调制而被控制。

在对LED灯10的输入的每个半周期中，更具体地，在输入电流Iin lamp的每个半周期中，分流开关M1通过针对周期的一部分将负载短路来调节输出电流。在相反极性的半周期中执行相同的分流功能以提供平衡控制。

图2示出了在正常操作期间的图1的电路中的波形。

顶部的绘图示出了干线输入Vin。

第二绘图示出了栅极信号。当它为高时，MOSFET M1导通，并且灯电压Vin lamp被短路至零，如底部绘图所示(实际上，它仍然具有整流器桥的正向电压加上MOSFET M1的导通电压，但它们相对较小，因此被视为零)。

第三绘图示出了电流Iin lamp。由于镇流器的电感L，它与输入电压不同相。第三绘图还示出了当分流开关闭合时，斜率的幅度上的初始增加。当MOSFET M1的栅极信号为高时，电流被分流回镇流器，而不流入LED；当MOSFET的栅极信号为低时，电流流入LED。在所示示例中，非分流持续时间发生在每个半周期的开始(在输入电流的过零点处)，接下来是分流持续时间。可以理解，这个顺序可以颠倒：分流持续时间可以发生在过零点处，然后接下来是非分流持续时间。

第四绘图示出了过零点检测器(ZCD)信号，该信号检测灯电流Iin lamp的交叉点。这被用来设置栅极控制信号的时序，并且在本示例中，它定义了栅极控制信号的结束时序。该信号可以经由电流感测电阻器R或经由整流二极管中的一个整流二极管上的电压检测来被获得。

底部绘图示出了灯电压Vin lamp。当MOSFET M1的栅极为低时，意味着它不导通，由于LED的恒定正向电压、电感器和电容器在AC时段的时间标度上的平滑功能，镇流器使得能够向灯提供基本恒定的电压幅度。

与分流开关拓扑相关的一个已知问题是，如果存在异常供电事件，例如对干线的干扰，则可能会出现不稳定和饱和。例如，如果存在半周期电压中断，电磁镇流器将变得不平衡并且将饱和。这可能在灯中引起不受控制的高电流，并且电源/镇流器的断路器功能可能被触发。该问题是由于使用分流开关拓扑导致，因为分流开关在导通时具有非常低的阻抗并且引起高电流。对于传统的灯来说，这种高电流不是一个大问题，因为它总是具有足够高的阻抗。

通常，镇流器随着时间以平衡电压工作，因此励磁电流和退磁电流将始终相等。供电的中断破坏了这种平衡。已经提出了处理这种可能的电流不平衡的方法。

干线输入Vin的一个半周期的中断的影响在图3中被示出。一个正半周期缺失(备选地，一个负半周期可能缺失)。这样的效果是，输入电流“Iin lamp”不被镇流器电感器正向驱动而是保持恒定。一般情况下，干线中断期间的电流将保持恒定，或者由于没有电压降，电流可能缓慢减小。因此，镇流器产生两个连续的电流减小周期，导致电流在负向上减小(但幅度增加)到超过镇流器的饱和电流Isat。

镇流器的该不平衡和饱和将在灯中引起不受控制的高电流，并且电源(镇流器)的断路器将触发。注意，该问题是由异常干线输入引起，并且在现有技术中，它被认为是需要克服的问题。在PCT/EP2018/069902(于2018年07月23日提交)中，提出了一种解决方案。

本发明的实施例基于以下认识，在故障的情况下，可以由灯故意生成不平衡，并且饱和被用来激活灯中的机械(基于熔丝)保护。这可以被用来实现故障保护，诸如过电压保护。然而，任何需要保护的可标识故障都可以被用来触发保护。

本发明通过在AC功率的相反相位中不同地控制一对输入端子之间的传导来产生这种不平衡。在本发明的一种实施方式中，通过将整流器桥二极管中的一个二极管短路来产生不平衡。镇流器上的电压降将再次变得不对称并且具有非常高的DC电流分量。可以使用用于产生所需不平衡的其他方法，例如通过在不同路径中产生不同阻抗，而不必完全短路。

作为示例，下面的讨论是基于输出处的过电压作为待检测故障并且触发饱和电流，但是本领域技术人员也可以理解，其他故障(如过流、过温等)也可以由本发明的实施例解决。

图4示出了与放电照明设备(诸如，荧光灯管或诸如汞蒸气灯和金属卤化物灯的高强度放电灯)的镇流器一起使用的改型灯的第一示例。

它被示为对图1的修改。与图1中一样，存在一对输入端子14、16，其适于连接到所述镇流器以从镇流器12接收AC功率，并且LED照明负载18由镇流器驱动。分流开关M1与照明负载并联，并且适于对输入端子进行分流，以调节通过照明负载的电流。

本发明提供与输入端子14、16中的一个输入端子串联的熔丝F1。它使镇流器能够通过开路与照明负载隔离，从而防止对照明负载或其他组件(诸如缓冲电容器C1)的任何(进一步的)损坏。熔丝的额定值例如在1A到10A的范围内。该额定值高于镇流器正常操作时的额定镇流器电流，但应当覆盖DC分量被故意生成时的饱和镇流器电流。

灯还包括故障检测电路，在该示例中，故障检测电路被实现为电压检测电路，以检测被提供给照明负载18的输出电压。此外，存在保护电路，该保护电路适于由故障检测电路激活，并且适于在AC功率的相反相位中不同地控制一对输入端子之间的传导，在该示例中，通过仅在AC功率的相反相位中的一个相位中提供跨一对输入端子的短路，来将传导控制为不同。传导可以在整个正/负相位中进行，或仅在该相位的一部分中进行，只要传导模式与相反相位中的模式不同，从而可以在镇流器输出处生成DC分量即可。

熔丝对电流流动敏感。特别地，熔丝适于在由保护电路引起的来自镇流器的饱和电流时被激活(即，断开或跳闸)。

在图4的示例中，电压检测电路和保护电路都由DIAC 40实现，即由单个组件实现。DIAC是一种二极管，它仅在达到其导通电压VBO之后才传导电流。当电容器C1上出现过电压时，DIAC 40上的电压是电容器C1上的电压加上二极管D2和D5的正向电压之和。因此电压DIAC 40可以检测电容器C1的过电压故障。当DIAC 40的击穿出现时，二极管40进入负动态电阻的区域，导致跨二极管的电压降降低并且通过二极管的电流急剧增加。

二极管保持导通状态，直到通过它的电流降至器件特性值(被称为保持电流IH)以下。低于该值，二极管切换回其高电阻、非导通状态。这种行为是双向的，但在该电路中只使用在一个方向上的传导。

整流器包括用于在AC功率的第一相位期间传导电流的第一支路D1、D4，并且包括用于在AC功率的第二相反相位期间传导电流的第二支路D2、D3。保护电路耦合到全整流器的仅一个支路。在该示例中，DIAC与二极管D4并联，并且因此耦合到支路D1、D4。如果在正常情况下二极管D4将被反向偏置并且因此不导通时，使DIAC 40导通，则实现短路功能。通常，DIAC与四二极管的二极管桥的二极管中的一个二极管并联，用作短路电路。

当电流流动的路径是来自输入16、通过二极管D2、通过照明负载、通过二极管D3到输入14(即，负相位)时，如果DIAC 40导通，则该路径被短路。电流路径然后是从输入16、通过DIAC 40、通过二极管D3到输入14。

如果LED串中存在开路，则在该负相位期间，在输出处电压跨二极管D4和DIAC 40存在(忽略D2和D5的电压降)。因此，如果在照明负载18处存在过电压事件，则DIAC 40将仅在负相位期间导通。对于镇流器来说，几乎没有阻抗，因此镇流器电流大。在正相位期间，镇流器输出电流仍流过二极管D1、到二极管D5、与LED并联的电容器C1并且经由与DIAC 40并联的D4回流。阻抗较大，因此电流在正相位期间较小。

该短路导致不对称，如上面参考图3所解释的，结果是镇流器输出电流饱和。在诸如EM镇流器、电感器、变压器的感应性元件中的不对称电流导致趋于饱和。以该方式，保护电路适于在来自镇流器的AC功率中生成DC分量以使镇流器饱和。镇流器的饱和电流使熔丝熔断。该保护机制可以在AC输入功率的0.5～1.5个周期左右生效，从而保护电解缓冲电容器。保护功能涉及镇流器操作的开路模式，而不是镇流器操作的短路模式。如果镇流器在灯故障时被相反地置于短路模式，则镇流器将引起高功率损耗，并且还可能引起过热和潜在的火灾危险。简而言之，从这个角度来看，使镇流器输出开路比短路更好。

图5示出了一种备选，其中DIAC与二极管D3并联。因此，它将与图4的示例相反的相位短路。它使二极管D3短路，从而提供从输入14、通过DIAC 40、通过二极管D4到输入16的短路路径。

图6示出了一个备选示例，其中保护电路包括单独的电压检测电路60，并且包括可选地与二极管D6串联的可控硅整流器S1(其中D6可以用于调整过电压保护的触发电压)。保护电路与二极管D3并联。它与D3具有相反的极性，以便在触发时，它在D3的反向偏置电流方向上传导。

图7示出了一个备选示例，其中与二极管D6串联的可控硅(SCR)S1的保护电路与二极管D4并联。

电压检测电路例如在输出电压比LED的操作电压高预先确定裕度时激活保护电路，其中裕度为至少30％。

这是通过适当选择DIAC设计或通过在电压检测电路60的控制下将电流适当地注入到SCR中来实现的。.

图8至图10示出了适用于图7的拓扑的电压检测电路60的三种可能设计。

图8示出了与电容器C1并联的电阻器分压器R1、R2，其导出一电压，该电压通过比较器U1与基准电压进行比较。

图9示出了串联连接的齐纳二极管Z1和电阻器R3，其与电容器C1并联，齐纳二极管Z1在高压侧，电阻器R3连接到LED串的阴极。这直接为SCR的栅极端子生成电流。

图10示出了与电容器C1并联的电阻器分压器R1、R2，以及基本上实现图8的比较器U1的功能的另外的分立组件电路。分立组件电路包括存储电容器C2、DIAC DIA和输出电阻器分压器R4、R5。

可以看出，可以有不同的电压检测电路。

图11示出了跨输入端子的输入电压Vin作为顶部绘图，并且示出了在需要保护之前，由镇流器递送的电流I_B作为底部绘图。镇流器输出电流在保护之前对称，使得负峰值电流与正峰值电流相同。峰值电流大约为+/-1A。

图12示出了跨输入端子的输入电压作为顶部绘图，并且示出了当镇流器电流变得高度不对称时，由镇流器递送的电流，作为底部绘图。图12示出了即将实现保护功能的时间，并且示出了在实现保护之后的某个时间。镇流器输出电流不对称，使得负峰值电流几乎为零，而正峰值电流高达近9A。该电磁镇流器进入饱和，并且熔丝被设计为在9A电流下被激活/熔断。

熔丝所需的额定电流和电压取决于主电路，而不是保护电路(例如DIAC)。熔丝电流通常在1A-10A的范围内。DIAC(或其他保护电路)的峰值断态电压例如比LED串电压高30％，并且不低于电解缓冲电容器C1的浪涌电压。DIAC(或其他保护电路)的通态电流当然需要低于熔丝的额定电流。

本发明可以被应用于电抗电磁镇流器或恒功率自耦变压器(CWA)镇流器。

上面给出了两个可能的短路示例，以产生所需的不对称性。可以使用其他切换电路，诸如晶体管或基于晶体管的电路。因此，可以使用用于对整流二极管中的一个整流二极管进行旁路的任何合适的开关。

图13示出了一种过电压保护方法，用于在改型灯被连接到放电照明设备的镇流器时保护改型灯，方法包括：

在步骤30中，接收来自镇流器的AC功率至改型灯的输入端子；

在步骤32中，在分流开关驱动器拓扑的情况下，对输入端子分流以便调节通过照明负载的电流；

在步骤34中，检测故障，例如通过检测被提供给照明负载的输出电压；

在步骤36中，当检测到故障时，例如当检测到的输出电压达到阈值时，激活保护电路；

在步骤38中，使用保护电路来产生不对称性，例如通过仅在AC功率的相反相位中的一个相位中将输入端子短路，从而在来自镇流器的AC功率中生成DC分量，以使镇流器饱和；以及

在步骤40中，当接收到来自镇流器的饱和电流时，激活熔丝。

本发明对分流开关驱动器拓扑结构有意义，但它可以被应用于其他驱动器架构，诸如多级驱动器。

上述示例是基于具有无源组件(即二极管)的整流器桥。全整流器可以包括同步(有源)桥，其中有源开关(即桥中的晶体管)实现上述分流功能以调节LED电流。相同的有源开关然后还可以适于在AC功率的相反相位处形成不同阻抗，以便在镇流器输出中生成DC分量。

上述实施例在过电压保护的示例中描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，它也可以用于保护其他类型的故障。检测这些故障的具体实现方式可以是已知的，可以重新使用上述方式，在相反相位中不同地控制输入端子的导通，以便使镇流器饱和来生成饱和电流。

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要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，不定冠词“一个”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅仅事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于与放电照明设备的镇流器(12)一起使用的改型灯，包括：

一对输入端子(14，16)，适于连接到所述镇流器，以从所述镇流器接收AC功率；

输出级，适于被连接到照明负载，并且从所述AC功率为所述照明负载供电；

故障检测电路(40；60)，用于检测故障；

其中所述改型灯还包括：

熔丝(F1)，与所述输入端子(14，16)中的一个输入端子串联；以及

保护电路，适于由所述故障检测电路激活，并且适于在所述AC功率的相反相位中控制所述一对输入端子之间的不对称传导方案，以便在所述镇流器被连接到所述输入端子时，在相反相位中生成不对称电流，从而在来自所述镇流器的所述AC功率中生成DC分量，从而使所述镇流器通过所述熔丝输出过量的镇流器电流，以激活和切断所述熔丝。

2.根据权利要求1所述的改型灯，还包括

所述照明负载(18)，将由所述镇流器驱动；

其中所述故障检测电路适于检测在所述输出级处的过电压作为所述故障，并且所述保护电路适于在来自所述镇流器的所述AC功率中生成所述DC分量，以使所述镇流器饱和，以输出饱和镇流器电流作为所述过量的镇流器电流，来激活和切断所述熔丝。

3.根据权利要求2所述的改型灯，其中所述照明负载(18)包括LED负载。

4.根据权利要求2或3所述的改型灯，其中

所述保护电路适于：在所述AC功率的所述相反相位中的仅一个相位中使所述一对输入端子短路，而在所述相反相位中的另一个相位中使所述一对输入端子从短路解耦；并且

所述改型灯还包括分流开关(M1)，所述分流开关(M1)与所述照明负载(18)并联，并且适于对所述输入端子进行分流，以调节通过所述照明负载的所述电流。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的改型灯，包括连接到所述一对输入端子的全整流器(D1-D4)，所述全整流器(D1-D4)包括用于在所述AC功率的正相位期间传导电流的第一支路(D1，D4)，并且包括用于在所述AC功率的相反的负相位期间传导电流的第二支路(D2，D3)，并且其中所述保护电路被耦合到所述全整流器的仅一个支路，并且另一个支路从所述保护电路被解耦。

6.根据权利要求5所述的改型灯，其中所述全整流器包括四二极管的二极管桥(D1-D4)，其中所述保护电路包括与所述四二极管的二极管桥的所述一个支路中的二极管中的一个二极管并联的短路电路。

7.根据权利要求5中任一项所述的改型灯，其中所述全整流器包括有源同步桥，所述有源同步桥包括二极管和有源开关，其中所述保护电路包括与所述一个支路中的所述二极管中的一个二极管并联的短路电路，或者所述保护电路包括所述一个支路中的所述有源开关。

8.根据权利要求1至3、6、7中任一项所述的改型灯，其中所述保护电路包括DIAC，并且其中所述DIAC适于也实现所述故障检测电路。

9.根据权利要求1至3、6、7中任一项所述的改型灯，其中所述保护电路包括与二极管(D6)串联的可控硅整流器(S1)，并且所述故障检测电路(60)被耦合到所述输出级、并且与所述保护电路分离。

10.根据权利要求1至3、6、7中任一项所述的改型灯，还包括与所述照明负载并联的、作为所述输出级的缓冲电容器(C1)，并且所述熔丝适于被切断，从而保护所述缓冲电容器。

11.根据权利要求1至3、6、7中任一项所述的改型灯，其中所述熔丝(F1)的额定值在1A至10A的范围内。

12.根据权利要求1至3、6、7中任一项所述的改型灯，其中所述故障检测电路适于：在输出电压比所述照明负载的操作电压高预先确定的裕度时，激活所述保护电路，其中所述裕度为至少30％。

13.根据权利要求1至3、6、7中任一项所述的改型灯，所述改型灯用于与针对高强度放电灯的电磁镇流器(12)一起使用。

14.一种照明系统，包括：

放电照明设备的电磁镇流器(12)；以及

根据权利要求1至13中任一项所述的改型灯，所述改型灯连接到所述镇流器。

15.一种用于在改型灯连接到放电照明设备的镇流器时保护所述改型灯的保护方法，所述方法包括：

(30)从所述镇流器接收AC功率至所述改型灯的输入端子；

(34)检测故障；

(36)当所述故障被检测到时，激活保护电路；

(38)使用所述保护电路，来在所述AC功率的相反相位中控制一对输入端子之间的不对称传导方案，从而在所述镇流器被连接到所述输入端子时，在相反相位中生成不对称电流，从而在来自所述镇流器的所述AC功率中生成DC分量，以使所述镇流器饱和；以及

(40)当饱和电流从所述镇流器被接收时，激活和切断熔丝(F1)。