TW201513730A - 照明裝置 - Google Patents

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TW201513730A
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led
fluorescent lamp
illuminating body
illuminating
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TW103124148A
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Jens Burmeister
Ludger Sommer
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Cooper Crouse Hinds Gmbh
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Abstract

一種照明裝置，具有至少一可供施照體插入之接觸件。該接觸件具有用於為該施照體供電之電連接件。該照明裝置設有電力或電子安定裝置，其確保螢光燈或白熾燈得到適當供電。 為了改良上述類型之照明裝置以方便在例如螢光燈與包含一定數目LED之LED施照體間實現轉換，而不必對照明裝置作出電氣或機械調整，該安定裝置可用於LED施照體之一定數目的串聯LED，其中該等一定數目LED之電流值大體等於該照明裝置以螢光燈運行時之燈電流。

Description

照明裝置
本申請係有關一種照明裝置，包括至少一可供施照體插入之基座。該基座具有用於為該施照體供電之電子連接件，其中該照明裝置設有電力或電子安定裝置，其確保螢光燈得到適當供電。
由先前技術已知，照明裝置具有燈座形式之電力或電子安定裝置如變壓器，以便為包括鹵素燈在內的白熾燈提供合適電壓。
由先前技術已知，照明裝置設有傳統或電子安定器，其能點燃螢光燈且能透過高頻交流電壓使螢光燈工作時無抖動。
由先前技術進一步已知，將LED(發光二極體)用作施照體。例如DE 10 2004 044 166 B4揭露一種以發光二極體為光源之防爆型燈具，其發光二極體由合適的電子安定器供電。
由先前技術進一步已知透過具有LED之施照體來實現螢光燈或白熾燈之可替換性的應用。
例如，已知有其形式大體為白熾燈且插入傳統白熾燈座之施照體，但其利用LED產生光線。為此，此類燈具之施照體本身設有安定器。
又，DE 299 00 320 U1揭露一種可替換螢光燈之LED施照體(發光二極體施照體)，其中透過纜線束為該LED施照體供電，該纜線束可將插座連接至汽車之機載電壓源，故該LED施照體僅需設置一個二極體，藉此可防止在將LED施照體插入插座時因錯誤混淆極性而損壞發 光二極體。該LED施照體更可具有能單個、成對或成組開關發光二極體之開關件。
本發明之目的在於改良同類型照明裝置以方便在例如螢光燈與包含一定數目LED之LED施照體間實現轉換，而不必對照明裝置作出電氣或機械調整。
請求項1之特徵為本發明用以達成該目的之解決方案。
根據本發明，相應LED施照體可在不作機械、電氣或電子調整情況下插入該原本藉由電力或電子安定器而適於運行一或數個螢光燈之照明裝置。此意為，該照明裝置可選擇性採用螢光燈或相應之LED施照體，而不必在安定裝置及佈線上採取進一步措施，亦無需使用轉換裝置或類似設備來實施轉換操作。
使用相應數目之串聯LED，且其電流值大體等於該照明裝置以一或數個螢光燈運行時之燈電流。
用於螢光燈之電子安定器係對輸入交流電壓進行整流並利用升壓轉換器將其轉換成調節直流電壓(所謂的中間電路電壓)。
此一轉換乃是為了實現相關標準(EN 61000)所要求之功率因數修正，進而大體實現供電網路正弦電流耗用。
該安定裝置具有電晶體半橋及LC串聯諧振電路，其中該螢光燈與該LC串聯諧振電路之電容器並聯。
該電晶體半橋將上述中間電路電壓推挽轉換成恆頻方波電壓。現代電子安定器目前常用的開關頻率處於20kHz至60kHz範圍。透過該相應設置將恆壓恆頻系統變成恆流系統，而此點符合波切洛特電路原理。
該安定裝置之前述所有部件或電路係用於運行一或數個螢光燈。為了便於用如上所述之該安定裝置運行相應LED施照體，該LED 施照體可具有橋式整流器，或者將此橋式整流器分配給該LED施照體。
在此情況下須注意，螢光燈尚未點燃時具有高達數百kΩ之歐姆電阻。故相應LC諧振電路先空載運行，使得諧振電路之電容器上的電壓上升，直到螢光燈點燃並為諧振電路加載數百Ω量級之電阻為止。此電阻取決於燈型。為達到相應程度之高起動電壓，在起動階段將前述電晶體半橋之開關頻率更改至接近諧振頻率。待螢光燈點燃後，保持該頻率恆定且燈電流不受燈型影響而大體為恆值。
根據本發明，在使用LED施照體情況下，該串聯諧振電路在起動階段即已被加載，使得該諧振電路之相應電容器上不出現高電壓且該諧振電路立即起電流源作用。其實現方式簡單如下：用上述橋式整流器對諧振電路之該電容器上的電壓進行整流並為此直流電壓直接加載相應數目之串聯LED。較佳地，為此需為該橋式整流器使用在反向再現時間方面與安定器之開關頻率相匹配的二極體。
其中，該等LED之相應電流值大體等於以一或數個螢光燈運行時之燈電流。用於18W/T8或36W/T8型螢光燈之安定裝置提供300mA至320mA之燈電流。此值適於運行高效LED。
利用相應數目之LED便於如此這般調整該電容器之電壓，使得該電壓大體等於螢光燈之燃弧電壓。
該等LED可能出現各種部件缺陷。為能在本發明之照明裝置中對此等部件缺陷予以考慮，可在LED與橋式整流器間為該LED施照體分配一閘流體箝位電路作為保護電路。此閘流體箝位電路亦稱閘流體消弧電路。
LED發生故障而短路，或者LED例如因接線中斷而具有高阻值，皆為LED可能出現之部件缺陷。
如前所述，該安定裝置在較大負載範圍內性能如同一恆定電流 源。該等串聯LED中一或數個LED發生短路通常不屬臨界事件。一個LED中斷同時意味著相應諧振電路之整個負載電路中斷。其結果為該安定裝置之輸出電壓上升至數百Veff。現代安定裝置會在幾百毫秒或更短時間內切斷此高電壓。為防止出現如此之高的電壓，該安定裝置在負載電路中斷時被LED施照體或分配給該LED施照體之閘流體箝位電路短路。其實現方式如下：該亦稱閘流體消弧電路之閘流體箝位電路持續監測整流輸出電壓並在達到規定最大電壓臨限時點燃該箝位電路之閘流體，從而使該安定裝置短路。
為了在電氣或電子方面方便用相應之LED施照體替換該螢光燈，該LED施照體可構造成LED模組，且該LED模組可插入設有相應基座之照明裝置以替換一或數個螢光燈。該LED模組例如包含該橋式整流器及該閘流體箝位電路作為保護電路。
故，本發明可在安裝相應照明裝置時尚不決定後期使用螢光燈還是LED施照體。不必在機械設備或供電方面改裝該照明裝置。而是可插入相應之LED模組以替換一或數個螢光燈，此情況下亦可將該照明裝置構造成防爆型。
如上所述，該照明裝置在較佳實施例中實施為防爆型。相應安定裝置可作封裝處理，以免與可能之爆炸性環境發生接觸。此外，模組化緊湊佈局有助於改良散熱效果，確保照明裝置整體上不超過特定溫度。相應之LED施照體亦可作為LED模組採用緊湊及防爆設計。亦即，照明裝置及/或施照體可採用Ex-e、Ex-d或Ex-m型防爆型式。
該LED施照體特定言之可具有連接件，其與該螢光燈之連接件相一致，故螢光燈及LED施照體皆可選擇性插入相同燈座。為此，該LED施照體較佳酌情配設在分佈與形狀方面皆與螢光燈之連接件相一致的連接件。
該照明裝置例如具有用於固持施照體之本體及一透明或半透明 護蓋，此護蓋可蓋設於本體上且遮蓋施照體。該護蓋還能將施照體與可能之爆炸性環境隔離。
在一實施例中，該照明裝置可具有用於容置至少兩平行設置之不同螢光燈的基座。此等基座內可選擇性插入相應之LED施照體或LED模組。可用交流電壓為該照明裝置供電。但亦可用直流電壓供電。
該LED施照體亦可如該螢光燈般在插入相應基座後以其連接件進行閉鎖。為此可為每個基座皆分配一閉鎖裝置。
為了便於調整及構建插腳觸點形式之相應連接件，可在該LED施照體或LED模組末端各設一用於容置該等連接件或插腳觸點之插腳殼體。
下面參照所附圖式說明本發明之有益實施例。
1‧‧‧燈具
2‧‧‧照明裝置
3‧‧‧施照體/螢光燈/螢光管
4‧‧‧施照體/LED施照體
5‧‧‧本體
6‧‧‧護蓋
8‧‧‧連接件
9‧‧‧固定凸緣/照明凸緣
10‧‧‧固定凸緣/照明凸緣
11‧‧‧供電連接件
12‧‧‧連接件
13‧‧‧連接件
14‧‧‧連接件
15‧‧‧連接件
16‧‧‧端側
17‧‧‧端側
18‧‧‧接觸件
19‧‧‧接觸件
20‧‧‧電子安定裝置
21‧‧‧整流器
22‧‧‧LED
23‧‧‧槽隙
24‧‧‧電子電路
25‧‧‧電子電路
26‧‧‧插腳殼體
27‧‧‧插腳殼體
28‧‧‧螢光燈
29‧‧‧控制電路
30‧‧‧電晶體半橋
31‧‧‧LC串聯諧振電路
32‧‧‧橋式整流器
33‧‧‧閘流體箝位電路/保護電路
B‧‧‧寬度方向
H‧‧‧垂直方向/高度方向
L‧‧‧縱向
圖1為本發明照明裝置及其附屬施照體之傾斜俯視等距圖；圖2為本發明以螢光燈為施照體之照明裝置的傾斜仰視等距圖；圖3為本發明包含LED施照體之照明裝置的傾斜仰視等距圖；圖4為安定裝置與螢光燈之示意圖；圖5為安定裝置與LED施照體之示意圖；圖6為設於本發明照明裝置之固定凸緣上的基座示意圖；圖7為包含其他器件之LED施照體原理圖；圖8為電子安定裝置與螢光燈之原理圖；及圖9為用於為一定數目LED供電之橋式整流器及箝位電路的原理圖。
圖1示出燈具1，其由照明裝置2構成，該照明裝置內可插入施照體3、4。設置螢光燈3或LED施照體4作為施照體。照明裝置2由本體5 及透明或半透明護蓋6構成，該本體較佳具有固定件以固定於壁面或天花板，該護蓋可拆卸地固定於本體5上。燈具1為防爆型，亦即，尤其本體5及護蓋6被構造成使得包含於本體5之電氣與電子部件及插入其中之施照體3、4得到護蓋6的保護，從而使得燈具1亦能應用於潛在爆炸性環境條件。
本體5具有可透過供電線連接至交流電源之供電連接件11。供電連接件11同樣為防爆型。
自本體5取下護蓋6後，可插入或更換施照體3、4。為此，該本體在其縱向L端側區域具有沿寬度方向B延伸之固定凸緣9、10。螢光燈3或LED施照體4可自下方沿垂直方向H插入照明凸緣9、10。
為此，螢光燈3在其縱向L末端具有各由兩插腳觸點構成之連接件8。
相應地，LED施照體4具有採用相應構造之連接件12、13、14及15，其分別設於LED施照體4之縱向L端側16、17。設於端側16之兩連接件12、13間的距離及設於端側17之兩連接件14、15間的距離等於每個固定凸緣9、10上沿縱向朝LED施照體4中心所設之接觸件18、19的距離。接觸件18、19可僅構造成插口以容置連接件8、12、13、14、15之插腳觸點。
由此，LED施照體4能替換兩螢光管3。其優點在於，螢光管3間通常存在間隙，而一體式LED施照體4同樣設於此間隙內，藉此可將數個LED 22均勻分佈於LED施照體4上以提高發光效率。
圖2示出兩插入照明裝置2之本體5的螢光燈3。
藉由插入與旋轉操作或者利用其他合適的固定手段將螢光燈3固定於固定凸緣9、10之接觸件18、19中。
如圖3所示，取出螢光燈3後，可將LED施照體4插入固定凸緣9、10之相同接觸件18、19內。將LED施照體4之連接件12、13、14、15 插入相同接觸件18、19後，須調整接觸件18、19之供電以運行LED施照體4而非螢光燈3。若能自動測定被插入者為螢光燈3還是LED施照體4，乃是有益之舉。此點一方面可透過以下方式實現：電子安定裝置20藉由施加試驗電壓或試驗電流來測定被插入者為LED施照體4還是螢光燈3。判斷依據主要在於LED施照體4中的LED 22及螢光燈3具有不同電阻。亦可透過以下方式實現自動測定：LED施照體4之部分連接件12、13、14、15僅起固定作用，但不導電。
另一方面，亦可透過以下方式測定被插入照明裝置2者為螢光燈3還是LED施照體4：藉由操控一開關測定LED施照體4存在與否，而該開關被LED施照體4之一合適幾何結構(例如凸起)按下。另一方面，亦可利用近接感測器測定LED施照體4存在與否，該近接感測器主要測定螢光燈3間通常呈空置狀態之間隙內是否存在LED施照體4。最後亦可透過以下方式測定LED施照體4存在與否：在本體5中設置磁感測器，並在LED施照體4中設置相應之磁性元件。圖4及圖5為電子安定裝置20之示範性圖示，其一體安裝於照明裝置2之本體5中。
圖4為藉由電子安定裝置20運行兩螢光燈3之圖示，圖5為一LED施照體4之運行圖。
圖6為照明裝置2之本體5之固定凸緣9的俯視示意圖，其中電子安定裝置20設於高度方向H的上部區域。電子安定裝置20較佳嵌設於本體5內。固定凸緣9具有兩接觸件18、19，其適於容置螢光燈3或LED施照體4之連接件8、12、13、14、15。接觸件18、19特定言之僅為可供各連接件8、12、13、14、15之兩插腳觸點插入的槽隙23。連接件8、12、13、14、15可固定於接觸件18、19中。此點尤其可藉由旋轉連接件8、12、13、14、15或接觸件18、19而實現。但亦可採用將連接件8、12、13、14、15卡合於基座之實施方式。
作為替代方案，亦可以擰入方式固定螢光燈3，LED施照體4則藉 由其他固定手段得到相對於本體5之固定。
圖7為LED模組形式之相應LED施照體4的原理圖。在圖示實施例中，LED施照體4包括兩平行設置且包含相應數目LED 22之印刷電路板。每個印刷電路板之一端各被分配一電子電路24、25，該電子電路由橋式整流器及閘流體箝位電路形式之保護電路構成。此外，LED施照體4在兩端具有可相應連接該照明裝置之接觸件的插腳殼體26及27。插腳殼體26、27可設置類似於螢光燈3之相應插腳觸點。
此外在使用電子電路24、25情況下，由於設有相應橋接電路，LED模組旋轉180°後仍能在該燈具中運行。作為設置一個印刷電路板之替代方案，亦可例如一個接一個平行設置兩個或兩個以上之印刷電路板。
圖8為相應安定裝置20之原理圖。在圖8所示之實施例中，該安定裝置尤其用於運行螢光燈28。但根據本發明，此安定裝置亦可在不採取進一步措施情況下用於運行相應之LED施照體。
該電子安定裝置用於對輸入交流電壓進行整流並利用升壓轉換器將其轉換成調節直流電壓，即所謂的中間電路電壓。控制電路29以習知方式發揮相應作用。
起動螢光燈28後，藉由電晶體半橋30以特定頻率範圍內之恆定開關頻率對該中間電路電壓進行推挽斬波並將其傳輸給LC串聯諧振電路31。相應螢光燈28與諧振電路31之電容器並聯。
藉此方式，按波切洛特電路原理將恆壓恆頻系統變成恆流系統。
若用相應之LED施照體替換螢光燈28，參見圖9，則該LED施照體除各串聯LED 22外進一步具有橋式整流器32及閘流體箝位電路33形式之保護電路。橋式整流器及保護電路包含於電子電路24及25(另見圖7)中，而該等電子電路為相應LED施照體或LED模組之組成部 分。
相應連接件用於連接圖8所示之安定裝置，另見圖7及圖4與圖5。
在為螢光燈使用該安定裝置情況下，只要該螢光燈尚未點燃而具有較高歐姆電阻，圖8所示之相應LC諧振電路31便空載運行。亦即，諧振電路之電容器上的電壓上升，直到螢光燈點燃並成為諧振電路之負載為止。在此過程中，相應電阻依螢光燈之燈型而相應下降。
為達到必要的高起動電壓，在起動階段將半橋30(參見圖8)之開關頻率更改至接近諧振頻率。待燈28點燃後，保持頻率恆定且燈電流不受燈型影響而大體為恆值。
為了在起動階段即已如此這般加載圖8所示之諧振電路31，使得該諧振電路之電容器上不出現高電壓且該諧振電路立即起電流源作用，該LED施照體之相應電路具有橋式整流器32。該橋式整流器由四個高效二極體構成，亦即，該等二極體速度較快，使得作為電流源之該諧振電路的相應直流電壓被直接加載一定數目之串聯LED 22。
在此情況下須注意，圖9所示之LED 22的電流值等於圖8所示之螢光燈28運行時的燈電流。其中，例如18W/T8或36W/T8型螢光燈之燈電流為300mA至320mA，此值適於運行高效LED(>1W)。利用相應數目之LED 22可如此這般調整該諧振電路之電容器的電壓，使得該電壓大體等於圖8所示之螢光燈28的燃弧電壓。
被分配給該LED施照體之電路24或25進一步具有保護電路33。該保護電路用於補償LED 22可能出現之部件缺陷。
該安定裝置在較大負載範圍內性能如同一恆定電流源。故，圖9所示之串聯LED 22中一或數個LED發生短路不屬臨界事件。一個LED中斷同時意味著諧振電路31之整個負載電路中斷，參見圖8。其結果為該安定裝置之輸出電壓上升至數百Veff。現代安定裝置會在幾百毫 秒或更短時間內切斷如此之高的電壓。
為防止出現此等高電壓，較佳在該LED施照體中採取其他措施，參見閘流體箝位電路或消弧電路形式之保護電路33。
該保護電路能使該安定裝置在負載電路中斷時短路。該保護電路持續監測該安定裝置之整流輸出電壓。達到規定最大電壓源時，該保護電路之相應閘流體點燃並使該安定裝置短路。
根據前述內容，本發明可在照明裝置中例如用包含一定數目LED之LED施照體替換螢光燈，而不必對結構作出機械或電子更改。亦可在照明裝置安裝完畢後實施此替換。無需採取進一步措施。
1‧‧‧燈具
2‧‧‧照明裝置
3‧‧‧施照體/螢光燈/螢光管
4‧‧‧施照體/LED施照體
5‧‧‧本體
6‧‧‧護蓋
8‧‧‧連接件
11‧‧‧供電連接件
12‧‧‧連接件
13‧‧‧連接件
14‧‧‧連接件
15‧‧‧連接件
16‧‧‧端側
17‧‧‧端側
B‧‧‧寬度方向
H‧‧‧垂直方向/高度方向
L‧‧‧縱向

Claims (13)

  1. 一種照明裝置(2)，包括至少一可供施照體(3,4)插入之接觸件(18,19)，其中該接觸件(18,19)具有用於為該施照體(3,4)供電之電連接件，且該照明裝置(2)設有電力或電子安定裝置(20)，其確保螢光燈(3)或白熾燈得到適當供電，其特徵在於，該安定裝置(20)可用於LED施照體(4)之一定數目的串聯LED(22)，其中該等一定數目LED之電流值大體等於該照明裝置(2)以螢光燈(3)運行時之燈電流。
  2. 如請求項1之照明裝置，其中該安定裝置(20)具有整流器(21)、升壓轉換器、電晶體半橋(30)及LC串聯諧振電路(31)，且該螢光燈(28)與該LC串聯諧振電路(31)之電容器並聯。
  3. 如請求項1或2之照明裝置，其中該LED施照體(4)被分配有一橋式整流器(32)。
  4. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其特徵在於，該LED施照體(4)被分配有一設於該等LED(22)與該橋式整流器(32)間之閘流體箝位電路作為保護電路(33)。
  5. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其特徵在於，該橋式整流器(32)具有四個在反向再現時間方面與該安定裝置(20)之開關頻率相匹配的二極體。
  6. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其特徵在於，該LED施照體(4)構造成LED模組，該橋式整流器(32)及該閘流體箝位電路(33)特定言之以平行設置方式包含於該LED模組中。
  7. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中該照明裝置(2)為防爆型。
  8. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中該LED施照體(4)具有 與螢光燈(3)之連接件相一致的連接件(12,13,14,15)，其中該螢光燈(3)及該LED施照體(4)皆可選擇性插入該等相同接觸件(18,19)。
  9. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中該照明裝置(2)具有用於固持該施照體(3,4)之本體(5)及一透明或半透明護蓋(6)，該護蓋蓋設於該本體(5)上且遮蓋該施照體(3,4)。
  10. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中該照明裝置具有用於容置至少兩平行設置之不同螢光燈(3)的接觸件(18,19)，該等接觸件內可選擇性插入該LED施照體(4)。
  11. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中可用交流電壓為該照明裝置(2)供電。
  12. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中在該LED施照體(4)兩端設有用於提供連接件特別是插腳觸點之插腳殼體(26,27)。
  13. 如前述請求項中任一項之照明裝置，其中該照明裝置之每個接觸件(18,19)皆具有閉鎖裝置以閉鎖插入相應基座之連接件或插腳觸點。
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