包括用于在各種鎮(zhèn)流器上安全操作的安全模塊的led燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED)燈，其包括用于在各種鎮(zhèn)流器上安全操作的安全模塊。更為確切地，這里所公開(kāi)的各種創(chuàng)新性的裝置涉及一種LED燈，其可以兼容地改造成各種具有鎮(zhèn)流器并且尤其是電磁(EM)鎮(zhèn)流器的照明燈具中。
【背景技術(shù)】
[0002]許多商業(yè)、工業(yè)、以及零售業(yè)環(huán)境，諸如工廠、商店、倉(cāng)庫(kù)以及辦公建筑中裝備有大量的照明燈具，其具有諸如標(biāo)記為T(mén)8或T12類型的燈管的已安裝熒管，以及附屬的電磁(EM)鎮(zhèn)流器。
[0003]基于LED的照明設(shè)備傾向于成為具有優(yōu)勢(shì)的熒管的取代方案?；贚ED的管普遍被標(biāo)記為“LED管”或者由縮寫(xiě)“TLED”來(lái)指代。如今有各種現(xiàn)有的LED管，其中大多數(shù)被設(shè)計(jì)為由市電輸入來(lái)提供，這種LED管被普遍地標(biāo)記為“市電兼容的”。
[0004]在設(shè)計(jì)LED管中主要挑戰(zhàn)之一為在各種現(xiàn)有的鎮(zhèn)流器上使得產(chǎn)品具有故障保護(hù)。如今可獲得的市電兼容的LED管在EM鎮(zhèn)流器上并不完全安全。這種LED管典型地包括包含有二極管橋的輸入整流器。然而，如果二極管橋中任何一個(gè)二極管發(fā)生故障，則直流電流將流經(jīng)EM鎮(zhèn)流器，并且如果燈輸入熔絲在這種故障條件下沒(méi)有熔斷，EM鎮(zhèn)流器將存在過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于通過(guò)提供技術(shù)方案來(lái)改善安全性，尤其是在EM鎮(zhèn)流器上使用的LED管或LED驅(qū)動(dòng)器的安全性來(lái)解決上述的安全性問(wèn)題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提出一種LED燈，其包括驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步包括兩個(gè)模塊用于保護(hù)免于過(guò)流，第一模塊設(shè)計(jì)為當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)器直接連接到市電時(shí)中斷電流，并且第二模塊設(shè)計(jì)為當(dāng)包括在驅(qū)動(dòng)器中的輸入整流器發(fā)生故障時(shí)中斷電流。
[0007]為了該目的，當(dāng)前的發(fā)明提出一種LED燈，其包括:
[0008]至少一個(gè)LED光源，
[0009]至少一個(gè)用于以所需要的驅(qū)動(dòng)電流對(duì)LED光源進(jìn)行供電的驅(qū)動(dòng)器，
[0010]至少一個(gè)具有多個(gè)二極管的輸入整流器，其用于將來(lái)自市電的AC電流轉(zhuǎn)換為DC電流，從而提供電功率到驅(qū)動(dòng)器，
[0011]LED燈進(jìn)一步包括安全模塊，其包括一個(gè)第一模塊和一個(gè)第二模塊用于保護(hù)免于過(guò)流，該第一模塊與驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)放置并且設(shè)計(jì)為當(dāng)LED燈直接連接到市電時(shí)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障的情況下中斷電流，并且第二模塊設(shè)計(jì)為當(dāng)LED燈經(jīng)由EM鎮(zhèn)流器連接到市電時(shí)輸入整流器中的二極管中的至少一個(gè)發(fā)生故障時(shí)中斷電流。
[0012]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述保護(hù)模塊的每一個(gè)可以包括熔絲。
[0013]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述保護(hù)模塊的每一個(gè)可以包括電流斷路器。
[0014]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述保護(hù)模塊的每一個(gè)可以包括可重接熔絲。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于保護(hù)免于過(guò)流的第二模塊的額定電流可以低于用于保護(hù)免于過(guò)流的第一模塊的額定電流。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于保護(hù)免于過(guò)流的第二模塊的額定電流可以比用于保護(hù)免于過(guò)流的第一模塊的額定電流至少低20%。
[0017]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用于保護(hù)免于過(guò)流的第二模塊的額定電流可以包含在200mA到500mA之間。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于保護(hù)免于過(guò)流的第二模塊的額定電流可以包含在250mA 到 300mA 之間。
[0019]在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，LED燈可以為包括端帽的LED管，用于保護(hù)免于過(guò)流的第二模塊位于該端帽中。
[0020]當(dāng)前發(fā)明的另一個(gè)方面在于用于LED燈的安全模塊，所述LED燈包括驅(qū)動(dòng)器和至少一個(gè)具有多個(gè)二極管的輸入整流器，其用于將來(lái)自市電的AC電流轉(zhuǎn)換為DC電流，從而提供電功率到驅(qū)動(dòng)器，所述安全模塊包括一個(gè)第一模塊和一個(gè)第二模塊用于保護(hù)免于過(guò)流以及EM鎮(zhèn)流器的過(guò)熱，其中該第一模塊設(shè)計(jì)為與驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)放置并且當(dāng)LED燈直接連接到市電時(shí)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障的情況下中斷電流，并且第二模塊設(shè)計(jì)為當(dāng)燈經(jīng)由EM鎮(zhèn)流器連接到市電時(shí)輸入整流器中的二極管中的至少一個(gè)發(fā)生故障時(shí)中斷電流。
[0021]當(dāng)前發(fā)明的另一個(gè)方面是一種用于保護(hù)LED燈的方法，所述LED燈包括驅(qū)動(dòng)器和至少一個(gè)具有多個(gè)二極管的輸入整流器，其用于將來(lái)自市電的AC電流轉(zhuǎn)換為DC電流，所述方法至少包括提供一個(gè)第一模塊和一個(gè)第二模塊用于保護(hù)免于過(guò)流以及EM鎮(zhèn)流器的過(guò)熱，其中該第一模塊設(shè)計(jì)為與驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)放置并且當(dāng)LED燈直接連接到市電時(shí)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障的情況下中斷電流，并且第二模塊設(shè)計(jì)為當(dāng)燈經(jīng)由EM鎮(zhèn)流器連接到市電時(shí)輸入整流器中的二極管中的至少一個(gè)發(fā)生故障時(shí)中斷電流。
【附圖說(shuō)明】
[0022]本發(fā)明的這些以及另一些特性和優(yōu)勢(shì)將在閱覽下面所給出的僅僅作為描述性和非限制性的例子而提供的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述以及附圖中變得更為清晰，其中:
[0023]圖1為描述了通過(guò)EM鎮(zhèn)流器進(jìn)行操作的典型的LED管的示意圖；
[0024]圖2A和圖2B為描述了在LED驅(qū)動(dòng)器的典型的輸入整流器中的二極管故障情況的示意圖；
[0025]圖3為描述了在二極管短路故障的情況下通過(guò)EM鎮(zhèn)流器進(jìn)行操作的典型LED管的等效t旲型的不意圖；
[0026]圖4為描述了在二極管短路故障的情況下通過(guò)EM鎮(zhèn)流器進(jìn)行操作的典型LED管的等效DC模型的示意圖；
[0027]圖5為描述了各種典型的EM鎮(zhèn)流器的鎮(zhèn)流器電阻的圖表；
[0028]圖6為描述了典型熔絲的時(shí)間-電流特性的圖表；
[0029]圖7為描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有安全模塊的LED燈在第一操作配置下的概要示意圖；
[0030]圖8為描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有安全模塊的LED燈在第二操作配置下的概要示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在下面詳細(xì)的描述中，為了闡釋并且非限制的目的，列舉出公開(kāi)了特定細(xì)節(jié)的代表性的實(shí)施例從而提供對(duì)于本教導(dǎo)的全面理解。然而，對(duì)于已經(jīng)受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是根據(jù)本教導(dǎo)的與這里所公開(kāi)的特定細(xì)節(jié)相背離的其他實(shí)施例保持在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，對(duì)于公知的裝置和方法的描述將被省略從而避免對(duì)于代表性實(shí)施例的描述造成淡化。這種方法和裝置很明顯地在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。
[0032]圖1示出了描述用于在EM設(shè)備中操作LED管而沒(méi)有對(duì)EM鎮(zhèn)流器進(jìn)行旁路的已知方案的示意圖。
[0033]如圖1所描繪的，LED管10可以通過(guò)EM鎮(zhèn)流器12進(jìn)行操作。EM鎮(zhèn)流器12例如設(shè)計(jì)為由市電進(jìn)行供應(yīng)，即，例如由交流230-V電壓。EM鎮(zhèn)流器12可以被建模為鎮(zhèn)流器電感L_ballast與鎮(zhèn)流器電阻R_ballast相串連。
[0034]LED管可以包括驅(qū)動(dòng)器101，對(duì)一個(gè)LED光源或者一系列的LED光源103進(jìn)行供電，如示例性實(shí)施例中所圖示的。LED管10進(jìn)一步包括整流器，典型地為包括四個(gè)二極管D1、D2、D3、D4的全波整流器，如在示例性實(shí)施例中所圖示的。在其他實(shí)施例中，整流器可以集成在驅(qū)動(dòng)器101中。LED管10進(jìn)一步包括一個(gè)第一熔絲F1，其與整流器或者驅(qū)動(dòng)器101串連，并且連接到交流電壓。LED管10可以進(jìn)一步包括端帽105，其包括第二熔絲F2。
[0035]如圖1所描繪的改造方案需要將EM鎮(zhèn)流器和設(shè)備最初設(shè)計(jì)為利用其來(lái)進(jìn)行操作的熒管的啟輝器用啞啟動(dòng)器14來(lái)代替。啞啟動(dòng)器14典型地包括第三熔絲F3。
[0036]圖2A和圖2B示出了描述在LED驅(qū)動(dòng)器中典型的輸入整流器的二極管故障情況的示意圖。
[0037]LED燈典型地包括其目的在于以所需要的電流對(duì)至少一個(gè)LED光源進(jìn)行供電的LED驅(qū)動(dòng)器。LED驅(qū)動(dòng)器典型地包括輸入整流器和開(kāi)關(guān)模式供電源。該輸入整流器被提供以例如來(lái)自市電的交流信號(hào)。在正常狀況下，LED燈的輸入為對(duì)稱的。
[0038]然而，如果輸入整流器的二極管中的任何一個(gè)發(fā)生故障，LED燈輸入可能變得不對(duì)稱。二極管故障可能導(dǎo)致短路或者斷路，這些故障情況分別被指代為短路故障和斷路故障。圖2A和圖2B描繪了分別在一個(gè)二極管短路故障情況下和一個(gè)二極管在斷路故障情況下的包括四個(gè)二極管Dl、D2、D3、D4的全波輸入整流器的等效電路。
[0039]參照?qǐng)D2A，當(dāng)全波整流器的例如第一二極管D1為短路故障，則包括第一二極管D1的電路分支實(shí)際上表現(xiàn)為短路電路。
[0040]現(xiàn)在參照?qǐng)D2B，當(dāng)全波整流器的例如第一二極管D1為斷路故障，則包括第一二極管D1的電路分支實(shí)際上表現(xiàn)為斷路電路。
[0041]EM鎮(zhèn)流器最初設(shè)計(jì)為典型地由來(lái)自于市電的交流信號(hào)來(lái)進(jìn)行供應(yīng)，并且用以操作熒光燈。在這種并不需要輸入整流器的配置中，不會(huì)發(fā)生熒光管的二極管故障模式。
[0042]圖3示出描述了如同參照?qǐng)D2A所描述的在二極管短路故障情況下，利用EM鎮(zhèn)流器12進(jìn)行操作的典型的LED管的等效模型的示意圖。
[0043]為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，EM鎮(zhèn)流器12被描繪為在與上面參照?qǐng)D1所描述的配置相似的配置中連接到第一熔絲F1和輸入整流器，輸入整流器處于短路故障情況，其中其第一二極管D1發(fā)生短路。所有連接在整流器下游的組件被描繪為負(fù)載30。
[0044]EM鎮(zhèn)流器可以被建模為鎮(zhèn)流器電感L_ballast與鎮(zhèn)流器電阻R_ballast相串連。EM鎮(zhèn)流器典型地在市電頻率處進(jìn)行操作，也就是:典型地處于在50Hz和60Hz之間的市電信號(hào)的頻率處。在這種頻率范圍內(nèi)，EM鎮(zhèn)流器的阻抗由鎮(zhèn)流器電感L_ballast的電感來(lái)主導(dǎo)決定。
[0045]在這種故障配置中，在電源信號(hào)的正半周期期間，上面所描述的電路的等效模型為這樣一種電路，其中EM鎮(zhèn)流器12、第一熔絲F1以及負(fù)載30和交流電壓源被布置為串聯(lián)，電流以上面它們所記載的相同順序流過(guò)這些各個(gè)組件。
[0046]在電源信號(hào)的負(fù)半周期期間，上面所描述的電路的等效模型為這樣一種電路，其中交流電壓源、EM鎮(zhèn)流器12以及第一熔絲F1被布置為串聯(lián)，電流以上面它們所記載的相同順序流過(guò)這些各個(gè)組件。
[0047]圖4示出描述了在二極管短路故障的情況下，通過(guò)EM鎮(zhèn)流器進(jìn)行操作的典型LED管的等效DC t旲型的不意圖。
[0048]利用圖4所描述的等效DC模型，在任何情況下，輸入整流器的任何二極管的故障產(chǎn)生信號(hào)的不對(duì)稱，造成在電路中積累DC電流。在DC操作中，EM鎮(zhèn)流器12等效于鎮(zhèn)流器電阻R_ballast。DC電流的幅度于是由鎮(zhèn)流器電阻R_ballast來(lái)決定。
[0049]圖5示出描述了各種典型的EM鎮(zhèn)流器的鎮(zhèn)流器電阻的圖表。在圖5的圖表中，橫坐標(biāo)任意地對(duì)應(yīng)于不同的EM鎮(zhèn)流器，而縱坐標(biāo)則代表了相對(duì)應(yīng)的電阻值。
[0050]根據(jù)其各自的能量效率等級(jí)