CN213547881U - 兼容市电输入和高频镇流器输入的led灯 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯。该LED灯包括LED单元，并且还包括低频滤波电路、能量储存器件、市电通路和高频通路。低频滤波电路被配置为在市电的频率的情形下呈低阻抗以容许市电频率的信号流过，而在高频频率的情形下呈高阻抗以阻止高频信号流过。能量储存器件耦合至低频滤波电路并且被配置用于基于市电频率的信号来积累电压。市电通路包括电压触发开关。市电通路被配置用于被积累的电压所触发时将市电的市电照明输入功率传导至LED单元。高频通路与电压触发开关并联。高频通路被配置用于在电压触发开关未被触发时将高频镇流器的高频照明输入功率传导至LED单元。通过兼容市电输入和高频镇流器输入，LED灯具有更广的应用范围。

Description

兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯

技术领域

本公开的实施例涉及照明领域，更具体而言，涉及兼容市电输入和高频镇流器输入的发光二极管(LED)灯。

背景技术

LED灯可以具有广泛的用途，例如用于房间照明、提供阅读所需的光等。LED灯安装在灯座上进行操作，而灯座通常存在两种接入方式。一种是LED灯通过灯座中的高频镇流器接收高频输入，另一种则是LED灯管直接接入市电输入。市电输入通常为50Hz或60Hz，而高频镇流器的高频输入的频率通常为20000Hz。因此，相比于高频镇流器的高频输入，市电输入的频率较低。

由于这两种接入方式在实际应用中同时存在，因此在常规情形下，用户需要识别自己的灯具的接入方式并且针对识别出的接入方式选择相应的LED灯进行安装。这给用户使用LED灯带来不便。因此，需要一种兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯。

实用新型内容

针对上述以及其他可能的潜在问题，本公开的技术方案提供了一种兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯。

本公开的实施例提供了一种兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯。该LED灯包括LED单元，并且还包括低频滤波电路、能量储存器件、市电通路和高频通路。低频滤波电路被配置用于在市电的频率的情形下呈低阻抗以容许市电频率的信号流过，而在高频镇流器的高频频率的情形下呈高阻抗以阻止高频信号流过。能量储存器件耦合至低频滤波电路并且被配置用于基于市电频率的信号来积累电压。市电通路包括电压触发开关。市电通路被配置用于被积累的电压所触发时将市电的市电照明输入功率传导至LED单元。高频通路与电压触发开关并联。高频通路被配置用于在电压触发开关未被触发时将高频镇流器的高频照明输入功率传导至LED单元。

该方面的优点在于LED灯可以自动识别是市电接入还是高频镇流器接入，从而提供合适的供电通路至LED单元。因此，相比于只能市电供电或是只能接入高频镇流器的LED灯，根据本公开的实施例的LED灯具有更广的应用范围。

在一些实施例中，电压触发开关是三端双向交流开关。

在一些实施例中，低频滤波电路包括串联连接的第一电感器和第一电阻器。能量储存器件包括第一电容器。LED灯还包括齐纳二极管，齐纳二极管耦合至三端双向交流开关的控制端子并且被配置用于在第一电容器上的积累的电压超过齐纳二极管的阈值电压时触发三端双向交流开关导通，以将市电照明输入功率传导至LED单元。高频通路包括允许高频信号通过的高频电容器。

该实施方式的优点在于通过使用齐纳二极管、三端双向交流开关、第一电容器和高频电容器，可以在市电接入时由齐纳二极管限定的电压导通三端双向交流开关以通过市电通路传导电力，而在高频接入时，不导通三端双向交流开关，从而使得高频输入经由高频电容器向LED单元供电。因此，可以为市电输入和高频输入提供不同的导电通路。相比于复杂的集成电路检测和控制方案，在本实施例中，可以通过使用少量的分立器件组合来实现对于市电和高频输入的自动区分，从而简化了实现方式并且降低了成本。

在一些实施例中，LED灯还包括安全连接检测装置，被配置用于检测LED灯不经过人体而正确连接到市电输入或高频镇流器输入，安全连接检测装置在照明输入功率被传导至LED单元之前进行安全连接检测。

该实施方式的优点在于安全连接检测装置可以检测是否有人体接触LED灯的功率传输通路，并且仅在无人体接触的安全状态下才导通市电通路或高频通路。就此而言，可以消除人体在例如安装LED灯时误触LED灯导致的安全隐患。

在一些实施例中，安全连接检测装置包括第一安全连接检测装置和第二安全连接检测装置。第一安全连接检测装置被配置用于市电输入下的检测，在检测到正确连接时输出使能信号，并且低频滤波电路和能量储存器件在市电情况下，不论是否存在人体，都会将电压触发开关进行触发以供第一安全连接检测装置进行检测，使能信号表示LED灯被正确连接，并且用于容许市电照明输入功率驱动LED灯。第二安全连接检测装置被配置用于高频镇流器情况下的检测，在检测高频信号中的、由到人体接地产生的低频包络时会将所述电压触发开关进行触发，且所述电压触发开关触发后检测到高频信号时可判断未正确连接到高频镇流器，并且输出去使能信号，去使能信号表示LED灯未正确连接，不容许高频照明输入功率驱动LED灯。

该实施方式通过使用分别针对市电输入和高频输入的第一安全连接检测装置和第二安全连接检测装置，可以提高安全连接检测的可靠性。

在一些实施例中，第二安全连接检测装置包括频率检测装置和电流检测装置。频率检测装置，被配置用于当检测到输入是高频信号时输出给定电平信号。低频滤波电路、能量储存器件和电压触发开关在高频镇流器情况下，存在人体时，被人体接地产生的低频包络信号所触发。电流检测装置，与电压触发开关串联，被配置用于检测流过被低频包络信号触发的电压触发开关的高频电流，当检测到该高频电流时将频率检测装置产生的给定电平信号去使能，否则给定电平信号被输出为使能信号，且电流检测装置对于市电频率不敏感。

该实施方式使用启动电压实现两个用途：基于频率检测以在高频输入时实现对LED单元的供电，并且在高频输入并且在导电回路中有人体接入时，迅速关断对LED单元的供电。该电路可以以精简的电路结构实现，成本较低。

在一些实施例中，电流检测装置包括电流互感器、检测二极管和检测晶体管。电流互感器的第一绕组与电压触发开关串联并且被配置用于基于高频电流在电流互感器的第二绕组的两端生成检测电压。检测二极管与电流互感器的第二绕组串联，用于整流检测电压。检测晶体管耦合在频率检测装置和接地之间，并且检测晶体管的控制端子耦合至检测晶体管，检测晶体管被配置用于基于由检测二极管传递过来的检测电压而导通以生成去使能信号。

在一些实施例中，LED灯还包括整流桥电路。整流桥电路被配置用于在市电输入的情形下将市电照明输入功率为直流电压以传导至LED单元，或在高频输入的情形下将高频照明输入功率转换为直流电压以传导至LED单元。

该实现方式通过在市电输入和高频输入的情形下复用整流桥电路来将交流输入信号转换为适于向LED单元供电的直流电压信号，可以降低电路的制造成本并且简化电路设计。在优选的实施方式中，由于该整流桥需要整流高频输入，所以其优选地采用兼容高频的/快恢复的整流二极管来实现。

在一些实施例中，LED灯还包括开关电路。开关电路与LED单元串联并且被配置用于在接收到使能信号时导通以使得LED单元发光，并且在接收到去使能信号时关断以使得LED单元处于断路保护状态。

该实现方式通过使用开关电路来向LED单元提供合适的直流电压，从而使得LED单元可以在合适的供电电压情形下工作，从而延长LED灯的使用寿命。

在一些实施例中，LED灯是LED灯管。

在一些实施例中，低频滤波电路包括串联连接的第一电感器和第一电阻器。能量储存器件包括第一电容器，第一电容器的第一端子耦合至LED灯的第一端子以用于接收高频信号或市电信号，第一电容器的第二端子耦合至第一电感器。市电通路包括串联的电压触发开关和电流互感器的第一绕组，电压触发开关耦合到第一电容器的第一端子，并且电流互感器的第一绕组耦合至第一电阻器。高频通路包括高频电容器，高频电容器耦合至第一电容器的第一端子和第一电阻器。

LED灯还包括电流互感器的第二绕组、齐纳二极管、整流桥电路、电容器、安全连接检测装置、第五二极管、检测二极管、检测晶体管、第二电阻器和开关电路。第二绕组的第一端耦合接地。齐纳二极管耦合在电压触发开关的控制端子和第一电容器的第二端子之间。整流桥电路的第一输入耦合至高频电容器，整流桥电路的第二输入耦合至LED灯的第二端子，整流桥电路的第一输出耦合至LED单元，并且整流桥电路的第二输出耦合至接地。电容器耦合在高频电容器和整流桥电路的第二输入之间。安全连接检测装置耦合至高频电容器和接地之间。第五二极管的第一端子耦合至安全连接检测装置的输出。检测二极管的第一端子耦合至电流互感器的第二绕组的第二端子。检测晶体管耦合在第五二极管的第二端子和接地之间，并且检测晶体管的控制端子耦合至检测二极管的第二端子。第二电阻器耦合在第五二极管的第二端子和接地之间。开关电路耦合在LED单元和接地之间，开关电路的控制端子耦合至第五二极管的第二端子。

安全连接检测装置包括低频安全连接检测装置和频率检测装置。低频安全连接检测装置，耦合在高频电容器和接地端子之间，并且低频安全连接检测装置的输出耦合至第五二极管的第一端子。频率检测装置耦合在高频电容器和接地端子之间，并且频率检测装置的输出经由第四二极管耦合至第五二极管的第二端子。

该实现方式可以通过使用常规的分立器件和芯片来实现兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯，而无需重新设计和制造复杂的控制芯片，因此可以显著降低设计制造成本，并且在器件故障时容易替换和维修。此外，由于该实现方式具有安全连接检测装置，因此可以防止用户在安装或其它一些情形下误触LED灯的部件引起的触电事故并且保护用户的人身安全。

可以理解，本部分并不旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，亦非旨在用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本公开的一个实施例的LED灯的应用环境的示意图；

图2示出了根据本公开的一个实施例的LED灯的电路示意图；

图3示出了根据本公开的另一实施例的LED灯的电路示意图；以及

图4示出了根据本公开的另一实施例的电流波形示意图。

在所有附图中，相同或相似参考数字表示相同或相似元素。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中示出了本公开的优选实施例，然而应该理解，本公开可以以各种形式实现而不应被这里阐述的实施例限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如前文所述，诸如双端(Double End)LED灯之类的常规LED灯可以具有两种供电方式：市电输入供电和高频输入供电。由于这两种接入方式在实际应用中同时存在，因此用户需要识别自己的灯具的接入方式并且针对识别出的接入方式选择相应的LED灯进行安装。这给用户使用LED灯带来不便。

总体而言，本公开的一些实施例涉及兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯。该LED灯通过使用低频滤波电路和能量储存器件来基于交流电的性质自动地区分交流输入，并且通过交流输入的区分而选择高频通路或市电通路来将相应的交流输入提供至LED单元。

具体而言，在一个实施例中，低频滤波电路被配置用于在市电的频率的情形下呈低阻抗以容许市电频率的信号流过，而在高频镇流器的高频频率的情形下呈高阻抗以阻止高频信号流过。能量储存器件耦合至低频滤波电路并且被配置用于基于市电频率的信号来积累电压。市电通路包括电压触发开关。市电通路被配置用于在电压触发开关被积累的电压所触发导通时将市电的市电照明输入功率传导至LED单元。高频通路与电压触发开关并联。高频通路被配置用于在电压触发开关未被触发导通时将高频镇流器的高频照明输入功率传导至LED单元，而在市电输入时被电压出发开关/市电通路所短路。

以此方式，可以提供能够兼容市电输入和来自高频镇流器的高频输入的复用型LED灯。用户因此也无需顾及与LED灯耦合的灯座的交流输入类型，而可以直接将LED灯安装在灯座上。这减少了用户的认知负担，并且降低了用户因将LED灯安装至不匹配的灯座时引起的安全隐患。

图1示出了根据本公开的一个实施例的LED灯的应用环境1的示意图。环境1包括LED灯20。LED灯20可以耦合至交流(AC)源12以接收诸如110V/220V且50Hz或60Hz之类的低频交流输入。例如，LED灯20可以安装至灯座(未示出)，并且该灯座耦合至AC源12以接收低频交流输入。

与此同时，LED灯20也可以耦合至高频(HF)镇流器14以接收来自高频镇流器14的诸如20000Hz之类的高频输入。例如，LED灯20可以安装在灯座(未示出)中且该灯座是耦合至高频镇流器14，并且该高频镇流器14耦合至AC源以将交流电转换为高频交流电。无论LED灯20耦合至AC源12还是耦合至高频镇流器14，LED灯20都可以正常操作以提供照明光。可以理解，高频镇流器也称电子式镇流器，它们是本领域中具有公知且固定的含义；与其相对的另一大类镇流器是低频镇流器或称电感式镇流器。本申请对此不做赘述。

由于根据本公开的实施例的LED灯20能够兼容高频交流输入和市电输入，因此用户无需识别LED灯的灯座中的供电类型，而是直接将LED灯20安装在灯座上。这减少了用户的认知负担，并且降低了用户因将LED灯安装至不匹配的灯座时引起的安全隐患。

图2示出了根据本公开的一个实施例的LED灯20的电路示意图。在一个实施例中，LED灯20是LED灯管。备选地，LED灯20也可以是其它形状的LED灯。LED灯20包括LED单元22以及耦合至LED单元22的供电电路24。供电电路24包括例如安装在印刷电路板(PCB)上的多个电子部件，诸如完全由分立的电子器件组成，或由集成电路芯片和分立的电子器件的组合而组成。供电电路24所在的PCB可以具有接口与LED单元22进行电耦合。通过使用接口与LED单元22耦合，可以在LED单元22故障时通过仅替换LED单元22来节省成本。

在一个实施例中，供电电路24被直接耦合至市电以接收市电输入。当市电周期开始时，由第一电阻器R1和第一电感器L1构成的低频滤波电路容许低频的市电输入被提供至供电电路24的能量储存器件，使得能量储存器件上的电压基于市电输入积累以逐渐上升。能量储存器件例如可以是第一电容器C1A。第一电容器C1A的第一端子耦合至LED灯20的第一端子以用于接收高频信号或市电信号。可以理解，也可以使用其它储存能量的能量储存器件替代第一电容器C1A。

供电电路24还包括市电通路、高频通路和齐纳二极管ZD1。市电通路包括电压触发开关U1，并且高频通路包括与电压触发开关U1并联的高频电容器CY1，该高频电容器CY1能够隔离低频的市电输入通过。在一个实施例中，高频电容器CY1的第一端耦合至第一电容器C1A的第一端子，并且高频电容器CY1的第二端耦合至低频滤波电路的第一电阻器R1。电压触发开关U1耦合到第一电容器C1A的第一端子，并且电压触发开关U1经由电流互感器T1的第一绕组耦合至第一电阻器R1。电流互感器T2的第二绕组的第一端耦合接地。

电压触发开关U1例如可以是三端双向交流开关(TRIAC)。齐纳二极管ZD1耦合在电压触发开关U1的控制端子和第一电容器C1A的第二端子之间。在一个或数个市电交流周期内，随着能量储存器件上的电压逐渐积累以达到齐纳二极管ZD1的阈值电压时，电压触发开关U1被触发导通，以将市电的市电照明输入功率传导至LED单元22。此时，高频通路相当于被市电通路短路，因此没有信号流经高频电容器CY1。

具体而言，在电压触发开关U1导通时，市电交流输入经由电流互感器T1的第一绕组流至低频滤波电路。低频滤波电路例如包括串联连接的第一电感器L1和第一电阻器R1。第一电感器L1耦合至第一电容器C1A的第二端子，第一电阻器R1的第一端子耦合至高频电容器CY1和电流互感器T1的第一绕组。

低频滤波电路在市电的频率的情形下呈低阻抗以容许市电频率的信号流过，而在高频频率的情形下呈高阻抗以阻止高频信号流过。虽然在图2中示出了低频滤波电路的一个具体示例，但是可以理解这仅是示意而非对本公开的范围进行限制。可以使用在市电的频率的情形下呈低阻抗以容许市电频率的信号流过，而在高频频率的情形下呈高阻抗以阻止高频信号流过的其它低频滤波电路配置。

相对应的，如果输入是由正确的连接(不经过人体)而来自高频镇流器，该输入将直接被高频电容器CY1形成的高频通路所容许通过，而不会经过低频滤波器以及开关U1等。经过人体的安全检测将在下文中描述。

来自低频滤波电路的交流信号继而流经滤波电容器CY2平滑和经整流桥电路BD1以生成直流电压。在一个实施例中，整流桥电路BD1的第一输入耦合至高频电容器CY1，整流桥电路BD1的第二输入耦合至LED灯20的第二端子。整流桥电路BD1的第一输出耦合至LED单元22，并且整流桥电路BD1的第二输出耦合至接地GND。电容器CY2耦合在高频电容器CY1和整流桥电路BD1的第二输入之间。整流桥电路BD1被配置用于在市电输入的情形下将市电照明输入功率转换为直流电压，或在高频输入的情形下将高频照明输入功率转换为直流电压。在一个实施例中，整流桥电路BD1由兼容高频的/快恢复的整流二极管实现，以更好地对高频输入进行整流。

以上描述了本实用新型的基本实施方式，即检测输入是低频市电或是高频信号而相应地提供低频通路或高频通路来将输入传导至LED的技术方案。下面将描述在此基础上的安全连接检测方案。

双端进电的LED灯20在安装和操作过程中存在在通电情形下被用户误触的触电风险。为了保障用户的人身安全，LED灯20还包括耦合在高频电容器CY1/低频通路和接地GND之间的安全连接检测装置。安全连接检测装置被配置用于检测LED灯20不经过人体而正确连接到市电输入或高频镇流器输入。

在一个实施例中，安全连接检测装置在照明输入功率被传导至LED单元22之前进行安全连接检测。安全连接检测装置被配置用于市电输入下的检测，在检测到正确连接时输出使能信号，而在检测到未正确连接(例如有人体接触电路)时输出去使能信号。备选地或附加地，安全连接检测装置周期性地进行检测，一旦检测到未正确连接(例如有人体接触电路)时，则立刻输出去使能信号。

开关电路27耦合在LED单元22和接地GND之间，并且开关电路27包括用于控制是否向LED单元22供电的开关晶体管Q1。开关晶体管Q1的控制端子耦合至第五二极管D5的第二端子以接收使能信号或去使能信号。在一个实施例中，开关电路27与LED单元22串联。晶体管Q1被配置用于在接收到上述使能信号时导通，以使得LED单元22通电发光，并且在接收到上述去使能信号时关断以使得LED单元22处于断路保护状态。

使能信号表示LED灯20被正确连接，并且用于容许市电照明输入功率驱动LED灯20。相对而言，去使能信号表示LED灯20未被正确连接，并且禁止市电照明输入功率驱动LED灯20。

安全连接检测装置可以检测是否有人体接触LED灯的功率传输通路，并且仅在无人体接触的安全状态下才导通市电通路或高频通路。由此可以消除人体在例如安装LED灯时误触LED灯导致的安全隐患。

在市电情况下，不论是否存在人体，输入都会具有低频/市电的频率，因此，低频滤波电路和能量储存器件都会将电压触发开关U1进行触发导通，以供安全连接检测装置进行检测。

当人体未接触到照明输入功率被传导至LED单元22的导电回路时，人体电阻R0在导电回路中并不存在。而当人体接触到该导电回路时，相当于在AC输入端处施加了人体电阻R0。在图2中所示的电路中，人体电阻R0可以被视为耦合在输入与LED灯20之间。

在市电输入的情形下，当无人体接触照明输入功率被传导至LED单元22的导电回路时，供电电路24的安全连接检测装置的控制电路28检测到整流桥所输出的电压大于一定阈值(因为没有人体去分担输入电压)，所以输出正电压信号至与其耦合的第五二极管D5，该正电压信号使得第五二极管D5导通，从而在耦合在第五二极管D5的第二端子和接地GND之间的第二电阻器R2上生成使能信号。

该使能信号驱动开关电路27中的晶体管Q1导通，从而使得LED单元22通电发光。在一个实施例中，控制电路28例如可以是集成电路芯片，其可以基于所接收的交流信号来确定在市电输入和高频输入(下文描述)的情形下LED灯20是否被正确连接。如果LED灯20被确定为正确连接，则控制电路28可以输出使能信号。

在市电输入的情形下，当人体接触照明输入功率被传导至LED单元22的导电回路时，人体电阻R0分担了一部分输入电压，使得安全连接检测装置上接收的(整流桥输出的)电压小于一定阈值。安全连接检测装置基于该输入电压并不会输出前述正电压信号，第五二极管D5因此不会导通。相应地，开关电路27中的晶体管Q1的控制端子经由第二电阻器R2接地，从而开关电路27接收接地的去使能信号。该去使能信号使得开关电路27中的开关晶体管Q1关断，从而关断LED灯20的导电回路，以保障用户人身安全。在一个实施例中，开关晶体管Q1是NMOS晶体管器件。

而对于高频镇流器输入下的安全连接检测，LED灯20的安全连接检测装置还包括电流互感器T1、检测二极管D6和检测晶体管Q2以检测高频输入情形下的人体误触。电流互感器T1的第一绕组与电压触发开关U1串联，并且被配置用于在市电输入时在电流互感器T1的第二绕组上不产生检测电压，而在高频输入时基于高频电流在电流互感器T1的第二绕组的两端生成检测电压。

首先，高频信号通过CY1而被控制电路28检测到，控制电路28在连接第五二极管D5的输出端输出使能信号。

检测二极管D6与电流互感器T1的第二绕组串联，并且用于整流该检测电压。检测晶体管Q2耦合在第五二极管D5和接地GND之间，并且检测晶体管Q2的控制端子耦合至检测二极管D6。检测晶体管Q2被配置用于基于由检测二极管D6传递过来的检测电压而导通，从而生成接地的去使能信号。

在一个实施例中，当高频情形下人体电阻R0接入时，人体电阻R0是接到大地的，大地对应于高频镇流器输入的零线，因此会使得高频镇流器输出的高频输入信号上叠加低频包络信号分量，例如参见图4。该低频包络信号分量能够穿过低频滤波电路中的第一电阻器R1和第一电感器L1使得第一电容器C1A充电，从而使得开关U1导通。而后叠加了低频包络的高频信号通过电流互感器T1的第一绕组，但是由于直流分量基本为零，因此电流互感器T1不会处于饱和状态，并且电流互感器T1的第二绕组上生成感应电流。该感应电流经过第六晶体管D6的整流，使得检测晶体管Q2导通。此时，将前述控制电路28在D5上输出的使能信号拉低至接地，即开关电路27中的晶体管Q1的控制端的电压被拉低至接地，因此LED灯20的功率传输的导电通路被关断，从而保护用户人身安全。

当高频情形下人体电阻R0未接入时，高频交流输入信号没有低频分量，因此并不穿过低频滤波电路中的第一电阻器R1和第一电感器L1且不能使开关U1导通。电流互感器T1的第二绕组不生成感应电流，而仅是经由高频电容器CY1传输，因此第六晶体管D6并不产生检测电压，并且检测晶体管Q2也不会导通。此时，控制电路28输出的使能信号将使开关电路27中的晶体管Q1导通，以实现LED单元22的通电。

因此，LED灯20的供电电路24无论在市电输入还是高频输入的情形下，都可以实现对于人体接触的检测，从而保护用户的人身安全。此外，在本实施例中，可以通过使用少量的分立器件组合来实现对于市电和高频输入的自动区分，从而简化实现方式、降低成本，并且在器件故障时容易替换和维修。

图3示出了根据本公开的另一实施例的LED灯30的电路示意图。图3与图2具有相似的结构，因此相同或相似之处在此不再赘述。图3与图2的实施例的不同之处在于，图3的实施例中的安全连接检测装置包括第一安全连接检测装置和第二安全连接检测装置。通过使用分别针对市电输入和高频输入的单独的第一安全连接检测装置和第二安全连接检测装置，可以提高安全连接检测的可靠性。

第一安全连接检测装置被配置用于市电输入下的检测，在检测到正确连接时输出使能信号。在一个实施例中，低频安全连接检测装置例如包括低频安全连接检测装置25。低频安全连接检测装置25可以是集成电路芯片，例如控制器芯片，其可以基于接收到的交流输入的电压是否大于一定阈值(与前述实施方式类似)来确定LED灯30是否正确连接，并且如果确定输入电压较高则判断LED灯30被正确连接，则输出使能信号。例如，低频安全连接检测装置25可以经由第五二极管D5输出使能信号至开关晶体管Q1，并且在未被正确连接时不输出正电压信号，开关晶体管Q1的控制端子由此收不到使能信号所以不会导通。

低频滤波电路和能量储存器件在市电情况下，不论是否存在人体，都会将电压触发开关U1进行触发以供第一安全连接检测装置进行以上输入电压的检测。该使能信号表示LED灯30被正确连接，并且容许市电照明输入功率驱动所述LED灯30。

具体而言，在图3的LED灯30中，在市电输入的情形下，当没有人体接触供电电路34时，人体电阻R0并不存在。由于此时电流互感器T1处于饱和状态，因此电流互感器T1的第二绕组并无电流产生。相应地，经由检测二极管D6与第二绕组耦合的检测晶体管Q2未被导通。另一方面，低频安全连接检测装置25此时基于低频滤波电路传输过来的电压生成正电压信号，该正电压信号经过第五二极管D5整流以形成使能信号。该使能信号使得开关电路27中的晶体管Q1导通，从而LED单元22被通电发光。

当人体接触供电电路34时，人体电阻R0被施加至LED灯30的第二端子和电容器CY2之间，以改变输入至低频安全连接检测装置25的电压。低频安全连接检测装置25此时并不会基于低频滤波电路传输过来的经改变的电压生成正电压信号。因此，第五二极管D5无法导通，并且使得开关电路27中的晶体管Q1的控制端子经由第二电阻器R2接地。相应地，开关电路27接收接地的去使能信号。该去使能信号使得开关电路27中的晶体管Q1关断，从而LED单元22被断电以保护用户免受触电伤害。

对于高频输入信号而言，第二安全连接检测装置被配置用于在市电输入时不输出正电压信号，而是仅执行在高频镇流器情况下的检测。第二安全连接检测装置在检测由因人体接地产生的低频包络分量信号时确定未正确连接，并且输出去使能信号。该去使能信号表示LED灯30未被正确连接，并且由此不容许高频照明输入功率驱动LED灯30。

在一个实施例中，第二安全连接检测装置包括频率检测装置26。频率检测装置26可以是集成电路电路芯片，其能够基于所接收的交流信号来确定频率，并且频率检测装置26被配置用于当检测到输入是高频信号时输出给定电平信号。第二安全连接检测装置还包括电流互感器T1、检测二极管D6和检测晶体管Q2。检测二极管D6的第一端子耦合至电流互感器T1的第二绕组的第二端子。检测晶体管Q2耦合在第五二极管D5的第二端子和接地GND之间，并且检测晶体管Q2的控制端子耦合至检测二极管D6的第二端子。虽然频率检测装置25、电流互感器T1、检测二极管D6和检测晶体管Q2在此被示出为分立器件，但是这仅是示意而非对本公开的范围进行限制。在另一些实施例中，它们中的一些或全部，例如频率检测装置25、检测二极管D6和检测晶体管Q2，可以被集成在单个集成电路芯片内。

在该实施例中，第二安全连接检测装置基于频率检测以在高频输入时实现对LED单元的供电，并且在高频输入并且在照明输入功率被传导至LED单元22的导电回路中有人体接入时，不对LED单元22的供电。该电路可以以精简的电路结构实现，成本较低。检测方式与前述实施例类似。

在高频输入的情形下，当没有人体接触供电电路34时，人体电阻R0并不存在。高频输入信号经由高频通路递送至整流桥电路BD1、低频安全连接检测装置25和频率检测装置26。低频安全连接检测装置25在此情形下并不会基于高频输入产生输出。因此，第五二极管D5无法导通。频率检测装置26则响应于高频输入信号产生正的电压信号。该正电压信号使得第四二极管D4导通，因此该正电压信号经过第四二极管D4整流之后形成使能信号，以提供至开关电路27中的晶体管Q1的控制端子。相应地，该使能信号使得开关电路27中的晶体管Q1导通，从而LED单元22被通电发光。

在高频输入的情形下，当人体接触供电电路34时，人体电阻R0被施加至高频镇流器和LED灯30的第二端子之间。这使得高频输入信号中叠加了低频包络信号。该低频包络信号通过低频滤波电路而使得电压触发开关U1导通。因此高频信号流经电流互感器T1的第一绕组。然而，此时直流分量基本为零，因此电流互感器T1不处于饱和状态，并且电流互感器T1的第二绕组上会相应地生成感应电流。

该感应电流经过检测二极管D6的整流，使得检测晶体管Q2导通，从而生成接地的去使能信号。该去使能信号被施加至开关电路27中的晶体管Q1的控制端子。相应地，该去使能信号使得开关电路27中的晶体管Q1关断，从而LED单元22被断电以保护用户免受触电伤害。

图4示出了根据本公开的一个实施例的电流波形示意图。该电流波形表示了在高频输入的情形下有人体接触供电电路24或34时的电流波形。可以看出，电流在高频信号波形41上叠加有低频的包络信号分量42。该低频包络信号分量42使得电流互感器T1的第一绕组导通，但是由于直流分量基本为零，因此电流互感器T1不会处于饱和状态，并且电流互感器T1的第二绕组上会生成感应电流。该感应电流引起的电压经过第六晶体管D6的整流，使得检测晶体管Q2导通。此时，开关电路27中的晶体管Q1的控制端的电压被拉低至接地GND，因此LED单元22的导电通路被关断，从而保护用户人身安全。

可以理解，图2-图3的电路仅是示例，可以使用其它电路配置实现相似的功能。例如，在本公开的实施例中，可以使用场效应晶体管替代图2-图3中的双极晶体管，可以使用电阻器的串联连接来替代图2-图3中的单个电阻器，也可以使用电容器的并联连接来替代图2-图3中的单个电容器。可以理解，图2-图3中的电路和电路元件的简单变换位于本公开的保护范围之内。

总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。

此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。

虽然本公开以具体结构特征和/或方法动作来描述，但是可以理解在所附权利要求书中限定的本公开并不必然限于上述具体特征或动作。上述具体特征和动作仅公开为实施权利要求的示例形式。

Claims (10)

1.一种兼容市电输入和高频镇流器输入的LED灯，包括LED单元，其特征在于，还包括:

低频滤波电路，被配置用于在市电的频率的情形下呈低阻抗以容许市电频率的信号流过，而在高频镇流器的高频频率的情形下呈高阻抗以阻止高频信号流过；

能量储存器件，耦合至所述低频滤波电路并且被配置用于基于市电频率的信号来积累电压；

市电通路，包括电压触发开关(U1)，所述市电通路被配置用于被积累的电压所触发时将市电的市电照明输入功率传导至所述LED单元；以及

高频通路，与所述电压触发开关并联，所述高频通路被配置用于在电压触发开关(U1)未被触发时将高频镇流器的高频照明输入功率传导至所述LED单元。

2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述电压触发开关是三端双向交流开关(TRIAC)；

低频滤波电路包括串联连接的第一电感器(L1)和第一电阻器(R1)；

所述能量储存器件包括第一电容器(C1A)；

所述LED灯还包括齐纳二极管(ZD1)，所述齐纳二极管(ZD1)耦合至所述三端双向交流开关的控制端子并且被配置用于在所述第一电容器(C1A)上的所述积累的电压超过所述齐纳二极管的阈值电压时触发所述三端双向交流开关导通，以将所述市电照明输入功率传导至所述LED单元；以及

所述高频通路包括允许高频信号通过的高频电容器(CY1)。

3.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，还包括：

安全连接检测装置，被配置用于检测所述LED灯不经过人体而正确连接到市电输入或高频镇流器输入，所述安全连接检测装置在照明输入功率被传导至所述LED单元之前进行安全连接检测。

4.根据权利要求3所述的LED灯，其特征在于，所述安全连接检测装置包括：

第一安全连接检测装置，被配置用于市电输入下的检测，在检测到正确连接时输出使能信号，并且所述低频滤波电路和所述能量储存器件在市电情况下，不论是否存在人体，都会将所述电压触发开关进行触发以供所述第一安全连接检测装置进行检测，所述使能信号表示所述LED灯被正确连接，并且用于容许所述市电照明输入功率驱动所述LED灯；

第二安全连接检测装置，被配置用于高频镇流器情况下的检测，在检测高频信号的、由到人体接地产生的低频包络时所述电压触发开关被触发，且触发后检测到高频信号时判断未正确连接，并且输出去使能信号，所述去使能信号表示LED灯未正确连接，不容许所述高频照明输入功率驱动所述LED灯。

5.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，所述第二安全连接检测装置包括：

频率检测装置，被配置用于当检测到输入是高频信号时输出给定电平信号，并且，

所述低频滤波电路、能量储存器件和电压触发开关在高频镇流器情况下，存在人体时，被人体接地产生的低频包络信号所触发；

还包括：

电流检测装置，与所述电压触发开关(U1)串联，被配置用于检测流过被低频包络信号触发的电压触发开关的高频电流，当检测到该高频电流时将频率检测装置产生的所述给定电平信号去使能，否则所述给定电平信号被输出为使能信号，且所述电流检测装置对于市电频率不敏感。

6.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，所述电流检测装置包括：

电流互感器(T1)，其第一绕组与所述电压触发开关(U1)串联并且被配置用于基于所述高频电流在所述电流互感器(T1)的第二绕组的两端生成检测电压；

检测二极管(D6)，与所述电流互感器的所述第二绕组串联，用于整流所述检测电压；

检测晶体管(Q2)，耦合在所述频率检测装置和接地之间，并且所述检测晶体管的控制端子耦合至所述检测晶体管，所述检测晶体管(Q2)被配置用于基于由所述检测二极管(D6)传递过来的检测电压而导通以生成所述去使能信号。

7.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，还包括：

整流桥电路(BD1)，被配置用于在市电输入的情形下将所述市电照明输入功率为直流电压以传导至所述LED单元，或在高频输入的情形下将所述高频照明输入功率转换为直流电压以传导至所述LED单元。

8.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，还包括：

开关电路(27)，与所述LED单元串联并且被配置用于在接收到所述使能信号时导通以使得所述LED单元发光，并且在接收到所述去使能信号时关断以使得所述LED单元处于断路保护状态。

9.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述LED灯是LED灯管。

10.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，

所述低频滤波电路包括串联连接的第一电感器(L1)和第一电阻器(R1)；

所述能量储存器件包括第一电容器(C1A)，所述第一电容器(C1A)的第一端子耦合至所述LED灯的第一端子以用于接收高频信号或市电信号，所述第一电容器(C1A)的第二端子耦合至所述第一电感器(L1)；

所述市电通路包括串联的电压触发开关(U1)和电流互感器(T1)的第一绕组，所述电压触发开关(U1)耦合到所述第一电容器(C1A)的所述第一端子，并且所述电流互感器(T1)的所述第一绕组耦合至所述第一电阻器(R1)；

所述高频通路包括高频电容器(CY1)，所述高频电容器(CY1)耦合至所述第一电容器(C1A)的第一端子和所述第一电阻器(R1)；

其中所述LED灯还包括：

所述电流互感器的第二绕组，所述第二绕组的第一端耦合接地；

齐纳二极管(ZD1)，耦合在所述电压触发开关(U1)的控制端子和所述第一电容器(C1A)的所述第二端子之间；

整流桥电路，所述整流桥电路的第一输入耦合至所述高频电容器，所述整流桥电路的第二输入耦合至所述LED灯的第二端子，所述整流桥电路的第一输出耦合至所述LED单元，并且所述整流桥电路的第二输出耦合至接地；

电容器(CY2)，耦合在所述高频电容器(CY1)和所述整流桥电路的第二输入之间；

安全连接检测装置，耦合至所述高频电容器(CY1)和接地之间；

第五二极管(D5)，所述第五二极管的第一端子耦合至所述安全连接检测装置的输出；

检测二极管(D6)，所述检测二极管(D6)的第一端子耦合至所述电流互感器(T1)的第二绕组的第二端子；

检测晶体管(Q2)，耦合在所述第五二极管(D5)的第二端子和接地之间，并且所述检测晶体管(Q2)的控制端子耦合至所述检测二极管(D6)的第二端子；

第二电阻器(R2)，耦合在所述第五二极管(D5)的所述第二端子和接地之间；

开关电路(27)，耦合在所述LED单元(22)和接地之间，所述开关电路(27)的控制端子耦合至所述第五二极管(D5)的所述第二端子；

其中所述安全连接检测装置包括：

低频安全连接检测装置(25)，耦合在所述高频电容器(CY1)和接地端子之间，并且所述低频安全连接检测装置(25)的输出耦合至所述第五二极管(D5)的所述第一端子；

频率检测装置(26)，耦合在所述高频电容器(CY1)和接地端子之间，并且所述频率检测装置(26)的输出经由第四二极管(D4)耦合至所述第五二极管(D5)的所述第二端子。

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