Led照明系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明總體涉及LED燈和LED照明，并且更特別地涉及適合于更換具有與熒光燈一 起使用的鎮(zhèn)流器的照明裝置中的熒光燈的LED燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 熒光照明至今已經(jīng)出現(xiàn)了很多年。這種照明形式從白熾燈泡的高效替代開始，但 在效率和功率消耗方面，并且還在如下面所陳述的其他方面，在某種程度上最近已經(jīng)被LED 照明超過。
[0003] 熒光燈一般包括裝配有惰性氣體和少量汞、用兩個裝好銷釘(pinned)的端帽蓋住 兩端的管。為了協(xié)助熒光燈點燃，端帽包含熱燈絲以預(yù)熱管內(nèi)部的氣體，并且使汞蒸發(fā)。一 旦熒光燈被點燃，由傳導(dǎo)的電流產(chǎn)生的熱保持熒光燈處于操作狀況。在操作期間，為了有助 于這些啟動狀況，并且為了限制通過熒光燈的電流，并且因此限制消耗的功率，電子鎮(zhèn)流器 被連接在主電源和熒光燈之間。
[0004] 當(dāng)最初引入時，僅有的可用的鎮(zhèn)流器是簡單的磁性電感器，其由于電感器的頻變 阻抗(frequency dependent impedance)，通過限制AC電流限制消耗的功率。不期望的結(jié)果 是相對低的功率因數(shù)和相對高的無功功率。
[0005] 近來，已開發(fā)出了電子鎮(zhèn)流器。此類電子鎮(zhèn)流器通常首先將AC主功率轉(zhuǎn)換為直流 (DC)功率，并且隨后將DC功率轉(zhuǎn)換為高頻AC功率以驅(qū)動熒光燈。較新的電子鎮(zhèn)流器主動地 控制通過熒光燈的電流，并且主動地控制由鎮(zhèn)流器本身吸收的AC功率。這允許系統(tǒng)具有接 近于一的值的功率因數(shù)。雖然由電子鎮(zhèn)流器和熒光燈聯(lián)合吸收的功率僅稍微低于具有磁性 鎮(zhèn)流器的系統(tǒng)，但是無功功率被大大減少。鎮(zhèn)流器本身的效率也被提高。
[0006] 雖然LED照明本身僅稍微比熒光照明更有效，但是其具有很多其他優(yōu)勢。例如，LED 照明不需要汞，LED照明更有方向性，LED需要較少的努力就能控制或調(diào)整消耗的功率，以及 與熒光照明相比壽命大大增加。
[0007] 因此，常常期望用LED照明系統(tǒng)更換現(xiàn)有的熒光照明系統(tǒng)。然而，此類更換的成本 相對高。由于鎮(zhèn)流器，更換LED燈不能插入到被設(shè)計用于熒光燈的照明裝置，所以用于熒光 燈的現(xiàn)有的照明裝置需要被更換。因此，即使鑒于LED燈的明顯的優(yōu)勢，很多用戶還簡單地 用另一個熒光燈更換出現(xiàn)故障的熒光燈。當(dāng)多管照明裝置中僅單個熒光管出現(xiàn)故障時，進 一步降低了用LED燈更換熒光燈的動機。更換照明裝置將導(dǎo)致丟棄仍處于運行秩序中的熒 光管。
[0008] 因此，需要當(dāng)被安裝在被設(shè)計用于熒光燈的現(xiàn)有照明裝置中時可以被投入操作的 LED 燈。
[0009] 目前，市場上有形狀像熒光管的LED燈，該LED燈可以被放置在現(xiàn)有的照明裝置中。 然而，這些LED燈需要將照明裝置與鎮(zhèn)流器剝離，并且照明裝置被重新連線以將LED燈直接 連接到主電源，而沒有鎮(zhèn)流器的干預(yù)。將照明裝置剝離和重新連線(re-wiring)所需的勞動 量即使不是使涉及切換到LED照明的全部節(jié)省成本無效，也會使涉及切換到LED照明的大部 分節(jié)省成本無效，或者甚至存在更高的成本。
[0010] 因此，優(yōu)選不需要修改照明裝置的更換燈。甚至當(dāng)常常預(yù)先不知道照明裝置是包 括較舊的基于磁性電感器的鎮(zhèn)流器還是包括更現(xiàn)代的基于電子的鎮(zhèn)流器時，先前LED燈的 設(shè)計不得不在電子設(shè)備方面進行修改，以允許新的LED燈被插入在現(xiàn)有熒光照明裝置的燈 座中，并且承受磁性鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器的影響。
[0011] 圖1中示出了用于連接到主電源7的磁性電感器鎮(zhèn)流器5的可能的配置的示例，并 且圖2中示出了用于連接到主電源7的電子鎮(zhèn)流器6的可能的配置的示例。LED燈1包括LED 2 和LED驅(qū)動器電路3,以及用于保護LED驅(qū)動器的正常運行的安全設(shè)備4。在實際建立用于使 熒光燈發(fā)亮的電路之前，此類安全設(shè)備4確保在前的熒光燈兩側(cè)被連接到鎮(zhèn)流器5、鎮(zhèn)流器6 和主電源7的組合。
[0012] 該方法需要功率的兩級轉(zhuǎn)換以（至少大致上)再次獲得用于LED2的主電源。由鎮(zhèn)流 器5或鎮(zhèn)流器6執(zhí)行第一轉(zhuǎn)換，并且由LED燈1中的內(nèi)部LED驅(qū)動器3執(zhí)行第二轉(zhuǎn)換。關(guān)于調(diào)整 (regulating)至IjLED的功率，由LED燈1中的LED驅(qū)動器3的轉(zhuǎn)換步驟或級應(yīng)該至少大致上與 鎮(zhèn)流器5或鎮(zhèn)流器6的轉(zhuǎn)移特性是逆向的，當(dāng)將LED燈1插入到現(xiàn)有照明裝置中時，要求用于 作為精確類型的鎮(zhèn)流器(基于磁性電感器的鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器)的電子鎮(zhèn)流器的LED驅(qū)動 器3的兩個操作模式通常是未知的。
[0013] 非常期望能夠制造單一類型的LED燈而不是幾個類型以符合鎮(zhèn)流器的類型，這還 將避免不得不在購買所需類型的更換LED燈之前確定鎮(zhèn)流器的類型的問題。為了根據(jù)鎮(zhèn)流 器的類型提供選擇，將需要圖1和圖2的優(yōu)選統(tǒng)一的LED驅(qū)動器3以檢測實際布置在照明裝置 中的鎮(zhèn)流器的類型，并且對不同類型的鎮(zhèn)流器進行不同地操作，從而至少在制造方面增加 了所得配置的復(fù)雜性、成本和低效率。
[0014] 本發(fā)明解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 在本發(fā)明的第一方面中，一種適于更換具有磁性鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器的照明裝置 中的熒光燈的LED燈布置，所述布置包括:多個LED，所述多個LED在多個電路配置中是可切 換的；第一裝置或電路，所述第一裝置或電路用于感測由所述照明裝置的鎮(zhèn)流器供應(yīng)到所 述布置的功率的頻率且生成輸出；以及第二裝置或電路，所述第二裝置或電路用于基于用 于感測頻率的所述第一裝置的所述輸出切換所述多個LED的所述電路配置。用于感測供應(yīng) 到所述布置的功率的頻率的所述第一裝置可以包括濾波器，例如，RC網(wǎng)絡(luò)或有源濾波器，或 者用于在不同的頻率之間進行區(qū)分的其他電路。用于切換所述多個LED的所述電路配置的 所述第二裝置可以包括單個開關(guān)諸如晶體管或多個晶體管（例如，布置為復(fù)合晶體管對 (Darlington pair)、機械開關(guān)或等價物，并且可以包括多個開關(guān)。
[0016] 在缺乏供應(yīng)到所述布置的功率的情況下，所述多個LED可以以第一電路配置布置， 其中如果感測的頻率在一定預(yù)定頻率范圍內(nèi)，則用于感測頻率的所述第一裝置和用于切換 所述電路配置的所述第二裝置適于將所述多個LED切換到第二電路配置。所述第一電路配 置可以是默認配置，例如，適合于與具有磁性鎮(zhèn)流器的照明裝置一起使用的串聯(lián)配置。如果 所述布置被放置在具有例如磁性鎮(zhèn)流器的照明裝置中，則所述布置可以適于保持處于默認 設(shè)置。如果所述布置被放置在具有不同類型的鎮(zhèn)流器例如電子鎮(zhèn)流器的照明裝置中，則所 述布置可以適于切換到所述第二電路配置。
[0017] 所述預(yù)定頻率范圍對應(yīng)于從磁性鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器中的一個輸出的頻率范圍。 這樣，用于感測頻率的所述第一裝置可以檢測所述布置是否被放置到裝配有磁性鎮(zhèn)流器或 電子鎮(zhèn)流器的照明裝置中。
[0018] 如果感測的頻率在第一預(yù)定頻率范圍內(nèi)，則用于感測頻率的所述第一裝置和用于 切換所述電路配置的所述第二裝置可以適于將所述多個LED切換到第一電路配置，并且如 果感測的頻率在與所述第一預(yù)定頻率范圍不同的第二預(yù)定頻率范圍內(nèi)，則適于將所述多個 LED切換到第二電路配置。所述第一預(yù)定頻率范圍可以對應(yīng)于從磁性鎮(zhèn)流器輸出的頻率范 圍，并且所述第二預(yù)定頻率范圍對應(yīng)于從電子鎮(zhèn)流器輸出的頻率范圍。
[0019] 所述多個LED可以被布置成多個LED組。所述組可以每個具有一個或多個LED。所述 組優(yōu)選地都包含相同數(shù)量相同類型的LED，但所述組也可以不同。所述第一電路配置可以例 如對應(yīng)于所述LED組的串聯(lián)連接，并且所述第二電路配置可以對應(yīng)于所述LED組中的至少一 部分的并聯(lián)連接。
[0020] 所述第二電路配置與所述第一電路配置不同。所述第一電路配置可以與例如串聯(lián) 連接在所述布置的電源線之間的所有LED組對應(yīng)，并且所述第二電路配置可以對應(yīng)于彼此 并聯(lián)連接的所有LED組。另選地，所述第一電路配置和所述第二電路配置串聯(lián)連接的LED組 的數(shù)量相對于并聯(lián)連接的組的數(shù)量可以不同。所述第一電路配置和所述第二電路配置的連 接在所述布置的電源線之間的所述LED組的數(shù)量相對于被旁路或斷開的所述LED組的數(shù)量 也可以或另選地可以不同。例如，LED可以被布置成三組，并且用于切換所述電路配置的所 述第二裝置可以包括被布置以在具有串聯(lián)連接的所有三組的電路配置和具有并聯(lián)連接的 所有三組的電路配置之間切換所述三組的兩個開關(guān)。
[0021] 用于感測供應(yīng)到所述布置的功率的頻率的所述第一裝置或電路可以包括適于在 從磁性鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器輸出的頻率范圍之間進行區(qū)分的濾波器。
[0022]所述多個LED、用于感測頻率的所述第一裝置和用于切換所述多個LED的所述電路 配置的所述第二裝置可以以適合于更換照明裝置中的熒光燈的配置被布置在單個殼體中。 所述殼體可以是管形的形狀，一般與傳統(tǒng)熒光管的形狀一致。另選地，所述多個LED可以被 布置在第一殼體中，并且用于感測頻率的所述第一裝置和用于切換所述多個LED的所述電 路配置的所述第二裝置被布置在第二殼體中，其中所述第一殼體適于連接到所述第二殼 體，連接的第一殼體和第二殼體處于適合于更換照明裝置中的熒光燈的配置中。所述第一 殼體和所述第二殼體可以被設(shè)計成用于裝配在一起，使得兩者一起一般與傳統(tǒng)熒光管的形 狀一致。
[0023] 所述布置優(yōu)選地適于在與磁性鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器中的一個一起使用的所述第 一電路配置中生成所述多個LED的功率輸出，所述多個LED的功率輸出基本上等于在與磁性 鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器中的另一個一起使用的所述第二電路配置中的所述多個LED的功率輸 出。所述布置優(yōu)選地被設(shè)計成用于在第一配置和第二配置兩者中提供從LED輸出的大約相 同的光，即，不管裝配在照明裝置中的鎮(zhèn)流器的類型。
[0024] 在照明裝置中，由以與磁性鎮(zhèn)流器一起使用的所述第一電路配置或所述第二電路 配置中的一個配置的所述多個LED產(chǎn)生的光通量級優(yōu)選地基本上等于由與所述磁性鎮(zhèn)流器 一起使用的熒光管產(chǎn)生的光通量級。因此，當(dāng)被放置在裝配有磁性鎮(zhèn)流器的照明裝置中時， 所述布置優(yōu)選地被設(shè)計成用于提供從LED輸出與傳統(tǒng)熒光管大約相同的光。并且當(dāng)被放置 在裝配有電子鎮(zhèn)流器的照明裝置中時，所述布置還可以被設(shè)計成用于提供從LED輸出與傳 統(tǒng)焚光管大約相同的光。
[0025]在本發(fā)明的第二方面中，所述LED燈布置可選地還可以包括第三裝置或電路，所述 第三裝置或電路用于感測表明通過所述多個LED的至少一部分的電流低于閾值的狀況，并 且生成輸出；以及第四裝置或電路，所述第四裝置或電路用于基于所述第三裝置的所述輸 出，切換所述多個LED的所述電路配置。
[0026] 用于切換所述電路配置的所述第四裝置可以適于以占空比在所述第一電路配置 和另一個電路配置之間，或者在所述第二電路配置和另一個電路配置之間切換。用于切換 所述電路配置的所述第四裝置可以被設(shè)計成用于以一定占空比例如在電源電壓的每個周 期期間在不同電路配置之間切換。例如，