МОДЕРНИЗИРОВАННАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА
LED RETROFIT LAMP

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к модифицированной светодиодной лампе и к способу управления работой модифицированной светодиодной лампы на переменном токе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Публикация WO2012127371A1 раскрывает электрическую лампу, имеющую две пары внешних соединительных штырьков, выполненных с возможностью подключения лампы к источнику напряжения для питания внутреннего модуля освещения. Каждая пара штырей отключена от модуля освещения разомкнутым переключателем, до тех пор, пока к этой паре не будет приложено ненулевое электрическое напряжение, которое вызывает замыкание выключателя. Лампа может быть установлена в крепежном устройстве со стартерным включением, обеспечивающим омическое соединение между этими двумя штырьками в различных парах, а также в устройстве быстрого запуска с емкостным соединением.
С целью удовлетворения возрастающих требований к безопасности модифицированных светодиодных ламп, могут быть необходимыми соответствующие дополнительные меры.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является - обеспечить модифицированную светодиодную лампу, отвечающую требованиям усиленной изоляции. Дополнительной целью настоящего изобретения является - обеспечить соответствующий способ работы модифицированной светодиодной лампы.
В первом объекте изобретения обеспечена модифицированная светодиодная лампа, адаптированная для работы на переменном токе. Эта светодиодная лампа содержит:
- светодиодный блок;
- первое переключательное устройство и второе переключательное устройство, причем, упомянутое первое переключательное устройство и упомянутое второе переключательное устройство, а также упомянутый светодиодный блок соединены между собой последовательно;
- блок стартового напряжения питания, подсоединенный параллельно упомянутому первому переключательному устройству, при этом упомянутый блок стартового напряжения питания выполнен с возможностью выработки стартового напряжения питания, если первое переключательное устройство находится в непроводящем состоянии;
- блок определения зажигания, подсоединенный параллельно упомянутому второму переключательному устройству, при этом упомянутый блок определения зажигания выполнен с возможностью выработки сигнала определения, если второе переключательное устройство находится в непроводящем состоянии; и
- блок запитки переключателя, выполненный с возможностью обеспечения упомянутого стартового напряжения питания на упомянутые первое и второе переключательные устройства в ответ на упомянутый сигнал определения, при этом упомянутые первое и второе переключательные устройства выполнены с возможностью перехода в проводящее состояние по получении упомянутого стартового напряжения питания.
Первое и второе переключательные устройства могут быть, например, электрически управляемыми переключателями, такими как реле. Перед вставкой модифицированной светодиодной лампы в ламповый держатель или перед подключением лампы к питанию, оба переключательных устройства, предпочтительно, находятся в непроводящем состоянии. Соответственно, оба конца трубки трубчатой лампы изолированы один от другого, потому что пока эти переключательные устройства являются непроводящими, никакой ток протекать через переключательные устройства сетевой линии тока лампы не может. Блок определения зажигания выполнен с возможностью определения высокочастотного сигнала, который, например, подан в сетевую линию тока светодиодной лампы. То есть, после вставки обоих концов трубки трубчатой лампы в электрический держатель, в сетевой линии тока, например, определяется напряжение зажигания. На основании появления напряжения зажигания в сетевой линии тока блок запитки переключателя после этого вынуждает первое и второе переключательные устройства измениться из непроводящего состояния на проводящее состояние. Только после того, как первое и второе переключательные устройства будут установлены в проводящее состояние, через первое и второе переключательные устройства в сетевой линии тока сможет протекать ток, и лампа сможет загореться. С другой стороны, если в держатель вставлена только одна сторона лампы, то в большинстве случаев балластным устройством не будет сформировано никакого ВЧ сигнала, и в некоторых случаях в сетевую линию тока не будет подано никакого обычного или достаточного ВЧ сигнала, и первое и второе переключательные устройства останутся непроводящими. Говоря иначе, в ситуации, когда лампа подсоединена к находящемуся под напряжением выходу балластного устройства, некоторая часть балласта создаст некоторое напряжение зажигания, но напряжение зажигания будет присутствовать только в течение короткого времени. Таким образом, при установке модифицированной светодиодной лампы обеспечена безопасность в соответствии в первым объектом изобретения. Блок запитки переключателя может устанавливать первое и второе переключательные устройства в проводящее состояние подачей стартового напряжения питания. В частности, если первое и второе переключательные устройства содержат, соответственно, первое и второе реле, то блок запитки переключателя может устанавливать первое и второе переключательные устройства в проводящее состояние, например, подачей стартового напряжения питания в катушку реле, в свою очередь, переключая контакт реле таким образом, что реле при этом замыкается (то есть становится электропроводящим).
В принципе, наличие двух переключательных устройств вместо только одного переключательного устройства обеспечивает повышенную безопасность, поскольку, если одно из переключательных устройств выходит из строя (например, таким образом, что это переключательное устройство «залипает» в проводящем состоянии), другое переключательное устройство обеспечивает базовую изоляцию. Первый объект настоящего изобретения обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в том, что данная лампа при следующем включении покажет состояние неисправности. Установка первого и второго переключательных устройств в проводящее состояние, с одной стороны, требует стартового напряжения питания, а с другой стороны, - наличия сигнала определения. Если первое переключательное устройство вышло из строя (например, «залипло») и остается проводящим, то никакого стартового напряжения питания не создается. Это так потому, что блок стартового напряжения питания включен параллельно этому переключательному устройству. Другими словами, если первое переключательное устройство вышло из строя (например, если первое переключательное устройство содержит «залипшее» реле), то блок стартового напряжения питания шунтируется первым переключательным устройством, так что на первое и второе переключательные устройства не может быть подано никакого стартового напряжения питания. В том случае, когда первое переключательное устройство «залипло» в проводящем состоянии, лампа все еще не будет работать, потому что блок запитки переключателя не устанавливает второе переключательное устройство в проводящее состояние (потому что на второе переключательное устройство не подано никакого стартового напряжения питания). С другой стороны, если второе переключательное устройство вышло из строя и остается проводящим, то не создается никакого сигнала определения. Это обусловлено тем, что блок определения зажигания является включенным параллельно второму переключательному устройству. Другими словами, если второе переключательное устройство вышло из строя (например, если второе переключательное устройство содержит «залипшее» реле), то блок определения зажигания шунтируется вторым переключательным устройством, так что на блок стартового напряжения питания не может быть подано никакого сигнала определения. В том случае, когда второе переключательное устройство «залипло» в проводящем состоянии, лампа не будет работать потому, что блок запитки переключателя не устанавливает первое переключательное устройство в проводящее состояние (потому что блок определения зажигания не обеспечивает сигнала определения на блок запитки переключателя, и поэтому на первое переключательное устройство не подано никакого стартового напряжения питания).
Лампа выполнена для работы на переменном токе, таком, который обеспечивается, например, сетевой линией питания с частотой 50/60 Гц через соответствующий блок подачи питания, например, через балластное устройство лампового держателя.
Светодиодный блок, предпочтительно, может содержать любой тип твердотельного источника света, такого как неорганический светодиод, органический светодиод или твердотельный лазер, например, лазерный диод. Для приложений, связанных с общим освещением, светодиодный блок, предпочтительно, может содержать по меньшей мере один мощный светодиод, например, имеющий световой поток в более чем 1 лм. Для приложений, связанных с работой как модифицированная лампа, предпочтительно, чтобы общий световой поток светодиодного блока был в диапазоне от 300 лм до 10.000 лм, что обычно соответствует от 5 Вт до 80 Вт мощности лампы флюоресцентной трубки. Прямое напряжение светодиодного блока для 4-футовой лампы, наиболее предпочтительно, находится в диапазоне от 30 В до 200 В, в частности, от 50 В до 100 В (1 фут=0,3048 м).
Конечно, светодиодный блок, предпочтительно, может содержать другие электрические или электронные компоненты, такие как блок питания светодиода, например, для установки яркости и (или) цвета, выпрямительную схему, сглаживающий каскад, фильтрующий конденсатор и (или) разрядный защитный диод. Светодиодный блок может содержать более одного светодиода, например, при использовании RGB-светодиодов в тех приложениях, в которых требуется цветовое управление испущенным светом, или для еще большего увеличения светового потока светодиодной лампы. Кроме того, светодиодная лампа может содержать более одного светодиодного блока.
Первое и второе переключательные устройства могут быть устройствами любого типа, допускающими многократное управление переходом в проводящее и непроводящее состояние. Как будет пояснено далее, блоком управления может быть установлено по меньшей мере одно из этих состояний. Дополнительно, первое и второе переключательные устройства должны быть адаптированы к электрическим характеристикам конкретного приложения по максимальному напряжению и току.
Светодиодная лампа может быть адаптирована для подсоединения к устройству крепления флуоресцентной лампе PL-типа. Однако, предпочтительно, чтобы светодиодная лампа содержала по меньшей мере первый или второй колпачек лампы. Колпачки лампы должны быть выполнены с возможностью обеспечения электрического соединения светодиодного блока и схемы компенсации с соответствующим устройством крепления и, таким образом, - с источником питания. Таким образом, колпачки лампы могут быть, например, обеспечены соответствующими контактными элементами, такими как двухштырьковое основание. Например, колпачки лампы могут иметь электрические и механические характеристики флюоресцентной трубки Т5 или Т8.
Светодиодная лампа, предпочтительно, является трубчатой светодиодной лампой, такой как прямолинейная трубчатая лампа. Наиболее предпочтительно, светодиодная лампа является трубчатой лампой с двойным колпачком, например, имеющей первый и второй колпачки лампы, расположенные по противоположным концам корпуса.
В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения упомянутая светодиодная лампа дополнительно содержит сетевую линию тока, при этом упомянутое первое переключательное устройство, упомянутое второе переключательное устройство и упомянутый светодиодный блок соединены последовательно в упомянутой сетевой линии тока, а упомянутый блок определения зажигания выполнен с возможностью выработки упомянутого сигнала определения в ответ на определение напряжения зажигания в упомянутой сетевой линии тока. Соответственно, два конца трубки трубчатой лампы являются изолированными один от другого, потому что в сетевой линии тока через переключательные устройства не может протекать никакой ток до тех пор, пока эти переключательные устройства являются непроводящими. Блок определения зажигания выполнен с возможностью определения ВЧ сигнала, приложенного в сетевой линии тока. То есть, после вставки обоих концов трубки трубчатой лампы в электрический держатель в определяется напряжение зажигания в сетевой линии тока. В силу наличия в сетевой линии тока напряжения зажигания блок запитки переключателя может теперь вынудить первое и второе переключательные устройства изменить свое состояние с непроводящего на проводящее состояние. Только после того, как первое и второе переключательные устройства буду установлены в проводящее состояние, через первое и второе переключательные устройства в сетевой линии тока сможет протекать ток, и лампа сможет загореться. Если, с другой стороны, в держатель вставлена только одна сторона лампы, то в большинстве случаев балластным устройством не будет сформировано никакого ВЧ сигнала, и в некоторых случаях в сетевую линию тока не будет подано никакого обычного или достаточного ВЧ сигнала, и первое и второе переключательные устройства останутся в непроводящем состоянии. Говоря иначе, в ситуации, когда лампа подсоединена к находящемуся под напряжением выходу балластного устройства, некоторая часть балласта создаст некоторое напряжение зажигания, но такое напряжение зажигания будет присутствовать только в течение короткого времени. Таким образом при установке модифицированной светодиодной лампы обеспечена безопасность в соответствии с первым объектом изобретения.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения упомянутый светодиодный блок далее содержит блок подачи устойчивого напряжения питания. Этот блок подачи устойчивого напряжения питания выполнен с возможностью выработки устойчивого напряжения питания. Блок подачи устойчивого напряжения питания дополнительно выполнен с возможностью получения устойчивого напряжения питания для упомянутых первого и второго переключательных устройств из сетевой линии подачи тока упомянутой светодиодной лампы. Первое и второе переключательные устройства могут удерживаться в проводящем состоянии, например, подачей устойчивого напряжения питания на первое и второе переключательные устройства. Во время устойчивой работы устойчивое напряжение питания может быть получено, например, на основе сетевого тока в сетевой линии тока. В том случае, когда первое и второе переключательные устройства содержат первое и второе реле, устойчивое напряжение питания может быть обеспечено на соответствующие катушки, для того, чтобы удерживать эти первое и второе реле закрытыми.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения блок подачи устойчивого напряжения питания, далее, выполнен с возможностью установки упомянутых первого и второго переключательных устройств, по крайней мере временно, в непроводящее состояние в ответ на уменьшение мощности в сетевой линии тока упомянутой светодиодной лампы. Таким образом, после отсоединения одного конца трубки трубчатой лампы от соответствующего крепления ток в сетевой линии тока прекращает протекать. Такое изменение в сетевой линии тока может быть определено, например, блоком подачи устойчивого напряжения питания. После этого блок подачи устойчивого напряжения питания изменяет состояние первого и второго переключательных устройств из проводящего состояния в непроводящее. Соответственно, два конца модифицированной светодиодной лампы являются изолированными один от другого, потому что в сетевой линии тока по первому и второму переключательным устройствам никакого тока протекать не может. Таким образом, пользователь, пытающийся переустановить лампу в соответствии с предпочтительным вариантом исполнения, дотрагиваясь до контактов с одной стороны лампы, если другая сторона этой лампы все еще подсоединена к питанию, не рискует получить электрический удар.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения блок подачи устойчивого напряжения питания, далее, выполнен с возможностью подачи упомянутого устойчивого напряжения питания первому и второму переключательным устройствам. Блок подачи устойчивого напряжения питания включен между упомянутыми первым и вторым переключательными устройствами. В частности, первое переключательное устройство и блок подачи устойчивого напряжения питания могут быть соединены последовательно с сетевой линией тока, и последовательно с сетевой линией тока могут быть соединены блок подачи устойчивого напряжения питания и второе переключательное устройство. Таким образом, токовый сигнал в сетевой линии тока проходит первое переключательное устройство до прохода через блок подачи устойчивого напряжения питания, и этот токовый сигнал проходит блок подачи устойчивого напряжения питания до прохода через второе переключательное устройство. Аналогичным же образом, токовый сигнал в сетевой линии тока может проходить второе переключательное устройство до прохождения блока подачи устойчивого напряжения питания, и этот токовый сигнал может проходить блок подачи устойчивого напряжения питания до прохождения первого переключательного устройства. Преимущество этого предпочтительного варианта исполнения состоит в том, что при этом для первого и второго переключательных устройств должны выполняться только требования по базовой изоляции. В частности, если первое переключательное устройство содержит первое реле и первый контакт, а второе переключательное устройство содержит второе реле и второй контакт, то соответствующий путь от катушки реле до контакта должен удовлетворять только требованиям по базовой изоляции.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения блок подачи устойчивого напряжения питания, содержит шунтирующую цепь питания, выполненную с возможностью отбора энергии из сетевой линии тока упомянутой светодиодной лампы во время устойчивого режима работы. На начальном периоде (то есть, при подаче питания на оба конца светодиодной лампы) в качестве стартового напряжения питания на первое и второе переключательные устройства можно подавать инвертированное напряжение зажигания. Иначе говоря, напряжение зажигания не обязательно подавать напрямую на переключатели, вместо этого сделано так, чтобы оно обеспечивало энергию для замыкания двух переключателей при определении зажигания. В этом случае, однако, дальнейшим преимуществом является - обеспечить такую схему, которая удерживает первое и второе переключательные устройства в проводящем состоянии, пока светодиодная лампа находится в устойчивой работе. Это может быть достигнуто посредством использования блока подачи устойчивого напряжения питания, который отбирает энергию из сетевой линии тока. Этот блок подачи устойчивого напряжения питания, предпочтительно, содержит шунтирующую цепь питания, которая отбирает энергию из сетевой линии тока. Ниже по тексту описаны примеры возможных вариантов исполнения шунтирующей цепи питания.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения шунтирующая цепь питания содержит:
- полный диодный мост и шунтирующий переключатель и (или)
- активный полный мост, содержащий по меньшей мере два диода и по меньшей мере два полевых МОП-транзистора (MOSFET), и (или)
- асимметричный полумост.
Когда переключатель (или полевой МОП-транзистор) находится в проводящем состоянии, сетевой путь тока зашунтирован. Когда переключатель (или полевой МОП-транзистор) находится в непроводящем состоянии (то есть, выключен), сетевой ток можно использовать, например, для зарядки фильтрующего конденсатора. Соответственно, управлением состояния переключателя (или полевого МОП-транзистора) можно регулировать низкое напряжение питания. Должным образом отрегулированное напряжение питания затем может быть использовано для подачи энергии на переключательные устройства. В частности, если эти переключательные устройства содержат первое и второе реле, то отрегулированное напряжение питания может обеспечивать энергию для соответствующих катушек реле. Шунтирующая схема питания, предпочтительно, содержит асимметричный полумост, потому что такая схема содержит меньшее количество компонентов и обуславливает меньшие затраты.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения блок стартового напряжения питания содержит первый конденсатор, включенный параллельно первому переключательному устройству. Блок определения зажигания содержит второй конденсатор, включенный параллельно второму переключательному устройству. В частности, первый конденсатор служит для создания стартового напряжения питания. а второй конденсатор служит для определения этапа зажигания ВЧ драйвера, тем самым, генерируя сигнал определения.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения первое переключательное устройство содержит первое реле, а второе переключательное устройство содержит второе реле. Первое и второе реле могут использовать, например, электромагнит для механического управления переключательным механизмом, но специалисту в данной области известны также и другие принципы управления реле. При использовании первого и второго реле можно посредством сигнала низкой мощности, такого, как подаваемое на первое и второе реле напряжение питания, управлять током, протекающим по сетевой линии тока.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения первое реле содержит первую катушку, а второе реле содержит вторую катушку. Первая и вторая катушки подсоединены таким образом, чтобы получать упомянутое стартовое напряжение питания от упомянутого блока запитки переключателя. Первое и второе реле по получении от упомянутого блока запитки переключателя упомянутого стартового напряжения питания переходят из непроводящего состояния в проводящее состояние.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения первое и второе переключательное устройство выполнены с возможностью приема упомянутого проводящего состояния, если упомянутое стартовое напряжение питания выше минимального порогового напряжения. Эти первое и второе переключательные устройства могут содержать, например, соответственно, первое и второе реле. Эти первое и второе реле, предпочтительно, являются нормально открытыми реле. Эти первое и второе реле, предпочтительно, закрываются только по получении ненулевого напряжения, то есть, напряжения с некоторой минимальной пороговой величиной.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения светодиодная лампа выполнена с возможностью работы с электрическим балластным устройством, а упомянутое напряжения зажигания в упомянутой сетевой линии тока соответствует высокочастотному сигналу от упомянутого электрического балластного устройства. При работе светодиодной лампы с электрическим балластным устройством величина тока, протекающего через светодиодную лампу может быть ограничена. При установке обоих концов светодиодной лампы в их соответствующие крепежные устройства, электрическое балластное устройство может обеспечить в сетевой линии тока высокочастотный сигнал, который, в свою очередь блоком определения зажигания может быть определен как напряжение зажигания
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения блок определения зажигания выполнен с возможностью определения высокочастотного сигнала от упомянутого электрического балластного устройства.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения блок запитки переключателя выполнен с возможностью управления упомянутыми первым и вторым переключательными устройствами таким образом, чтобы по меньшей мере временно отключать упомянутый светодиодный блок от питания. Блок запитки переключателя дополнительно выполнен с возможностью управления упомянутыми первым и вторым переключательными устройствами таким образом, чтобы по меньшей мере временно подключать упомянутый светодиодный блок к питанию. Установкой первого и второго переключательных устройств в непроводящее состояние блок запитки переключателя может управлять упомянутыми первым и вторым переключательными устройствами таким образом, чтобы по меньшей мере временно отключать упомянутый светодиодный блок от питания. Установкой первого и второго переключательных устройств в проводящее состояние блок запитки переключателя может управлять упомянутыми первым и вторым переключательными устройствами таким образом, чтобы по меньшей мере временно подключать упомянутый светодиодный блок к питанию. Таким образом светодиодный блок может быть полностью отключен от питания до тех пор, пока первое и (или) второе переключательные устройства находятся в непроводящем состоянии.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения во время устойчивой работы упомянутый блок стартового напряжения питания и упомянутый блок определения зажигания зашунтированы первым и вторым переключательными устройствами. Блок стартового напряжения питания и блок определения зажигания включены параллельно первому и второму переключательным устройствам, то есть в сетевой линии тока лампы. Блок стартового напряжения питания, предпочтительно, содержит первый конденсатор, а блок определения зажигания содержит второй конденсатор. Первый конденсатор включен, например, параллельно первому переключательному устройству. Второй конденсатор включен, например, параллельно второму переключательному устройству. После вставки обоих концов модифицированной светодиодной лампы в свои держатели и подсоединения высокочастотного напряжения по меньшей мере через один конденсатор протекает высокочастотный ток. Этот высокочастотный ток может обеспечить напряжение зажигания в сетевой линии тока. Затем это напряжение зажигания может быть определено блоком определения зажигания, например, посредством второго конденсатора. В ответ на это первое и второе переключательные устройства могут быть установлены в проводящее состояние подачей на переключательные устройства напряжения зажигания при условии, что сгенерировано ненулевое стартового напряжения питания. После этого ток может протекать не через первый и второй конденсаторы, а через первое и второе переключательные устройства.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения, если упомянутое первое переключательное устройство находится в проводящем состоянии, то упомянутый блок стартового напряжения питания зашунтирован первым переключательным устройством. Далее, если упомянутое второе переключательное устройство находится в проводящем состоянии, то упомянутый блок определения зажигания зашунтирован вторым переключательным устройством. Установка первого и второго переключательных устройств в проводящее состояние, с одной стороны, требует стартового напряжения питания, а с другой стороны, - сигнала определения. Если первое переключательное устройство вышло из строя и остается проводящим, то никакого стартового напряжения питания не генерируется. Это обусловлено тем, что блок стартового напряжения питания включен параллельно первому переключательному устройству. Другими словами, если первое переключательное устройство вышло из строя (то есть, если первое переключательное устройство содержит «залипшее» реле), то блок стартового напряжения питания зашунтирован первым переключательным устройством, так что на первое и второе переключательные устройства не может быть подано никакого стартового напряжения питания. В том случае, когда первое переключательное устройство «залипло» в проводящем состоянии, лампа все равно еще не будет работать, поскольку блок запитки переключателя не устанавливает второе переключательное устройство в проводящее состояние (потому что на второе переключательное устройство не подано никакого стартового напряжения питания). Если, с другой стороны, вышло из строя второе переключательное устройство и оно остается проводящим, то не генерируется никакого сигнала определения. Это так, потому что блок определения зажигания подсоединен параллельно первому переключательному устройству. Другими словами, если вышло из строя второе переключательное устройство (например, если второе переключательное устройство содержит «залипшее» реле), то блок определения зажигания зашунтирован вторым переключательным устройством, так что на блок запитки переключателя не может быть подано никакого сигнала определения. В том случае, когда второе переключательное устройство «залипло» в проводящем состоянии, лампа работать не будет, потому что блок запитки переключателя не устанавливает первое переключательное устройство в проводящее состояние (потому что блок определения зажигания не обеспечивает на блок запитки переключателя сигнал определения, и поэтому на первое переключательное устройство не подается никакого стартового напряжения питания).
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения первое переключательное устройство содержит первое реле, а второе переключательное устройство содержит второе реле. Эти первое и второе реле, предпочтительно, являются нормально открытыми реле. Обеспечением первого и второго реле в нормально открытом состоянии эти первое и второе реле являются «нормально непроводящими». Другими словами, если к катушкам реле не приложено никакого стартового напряжения питания или никакого устойчивого напряжения питания, то никакого тока в сетевой линии тока модифицированной светодиодной лампы протекать не может. Но, если к катушкам реле приложено стартового напряжения питания, то первое и второе реле закрываются и тем самым - переключаются в проводящее состояние, так что в сетевой линии тока лампы может протекать ток.
Во втором объекте изобретения предложен способ работы модифицированной светодиодной лампы на переменном токе. Эта светодиодная лампа содержит светодиодный блок, первое переключательное устройство и второе переключательное устройство, причем, упомянутое первое переключательное устройство упомянутое второе переключательное устройство и упомянутый светодиодный блок соединены между собой последовательно. Способ включает в себя этапы
- выработки стартового напряжения питания, если первое переключательное устройство находится в непроводящем состоянии;
- генерации сигнала определения, если второе переключательное устройство находится в непроводящем состоянии;
- подачи упомянутого стартового напряжения питания на упомянутые первое и второе переключающие устройства в ответ на упомянутый сигнал определения, при этом упомянутые первое и второе переключающие устройства выполнены с возможностью принимать проводящее состояние после приема упомянутого стартового напряжения питания.
Следует понимать, что модифицированная светодиодная лампа по п. 1 и способ работы модифицированной светодиодной лампы по п. 15 имеют похожие и (или) идентичные предпочтительные варианты исполнения, как они определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительные варианты исполнения могут представлять собой любую комбинацию зависимых пунктов или вышеописанных вариантов исполнения с соответствующими независимыми пунктами формулы изобретения.
Эти и другие объекты изобретения будут очевидны и более понятны при обращении на описанные далее варианты исполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ
На нижеследующих иллюстрациях:
фиг. 1 в качестве примера схематично показывает образец обычной трубки трубчатой лампы;
фиг. 2 в качестве примера схематично показывает образец модифицированной трубки трубчатой лампы со светодиодами и электроникой;
фиг. 3 в качестве примера схематично показывает образец модифицированной трубки трубчатой лампы с изолированными светодиодами и электроникой;
фиг. 4 в качестве примера схематично показывает образец модифицированной трубки трубчатой лампы с изолированными светодиодами и с электроникой на высокочастотном балластном устройстве;
фиг. 5 в качестве примера схематично показывает образец проверки диэлектрического сопротивления светодиодной трубки;
фиг. 6А и 6В в качестве примера схематично показывают образец решения, связанного с безопасными штырьками реле;
фиг. 7 в качестве примера схематично показывает вариант исполнения модифицированной светодиодной лампы, реализующей предложенное решение по обеспечению безопасных штырьков реле «трубчатых светодиодов»;
фиг. 8 в качестве примера схематично показывает следующий вариант исполнения модифицированной светодиодной лампы, реализующей предложенное решение по обеспечению безопасных штырьков реле «трубчатых светодиодов»;
фиг. 9 в качестве примера схематично показывает еще один вариант исполнения модифицированной светодиодной лампы, реализующей предложенное решение по обеспечению безопасных штырьков реле «трубчатых светодиодов»;
фиг. 10 в качестве примера схематично показывает еще один вариант исполнения модифицированной светодиодной лампы, реализующей предложенное решение по обеспечению безопасных штырьков реле «трубчатых светодиодов»;
фиг. 11 иллюстрирует ситуацию, в которой одно из переключательных устройств закорочено;
фиг. 12 иллюстрирует ситуацию, в которой закорочено другое из переключательных устройств; и
фиг. 13 показывает блок-схему, в качестве примера схематично показывающую вариант осуществления способа управления модифицированной светодиодной лампы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ
Фиг. 1 в качестве примера схематично показывает образец обычной трубки трубчатой лампы. Обычные трубчатые лампы являются безопасными вследствие того факта, что сначала надо зажечь газ внутри трубки, прежде чем между двумя соединениями на конце трубки образуется электропроводящий путь. Зажигание выполняется с использованием комбинации стартера и балластного устройства или созданного высокого высокочастотного напряжения. Такое обеспечение безопасности необходимо, когда трубка установлена в креплении, в то время как напряжение сетевого питания не выключено. В той ситуации, когда лампе вставлена неправильно (например, одна сторона вставлена, а другая еще нет), одна сторона лампы соединена с находящейся под напряжением сетью, а электрические контакты другой стороны изолированы от сетевого напряжения. Как показано на фиг. 1, до штырьков обычной трубки трубчатой лампы можно безопасно дотрагиваться.
Однако при использовании ламп на основе светодиодов, таких как модифицированные лампы на основе светодиодов существует электропроводящий путь по электронным устройствам между двумя концами трубки. Таким образом, безопасность при этом нее гарантирована. Это проиллюстрировано фиг. 2, которая показывает модифицированную трубку трубчатой лампы («трубчатый светодиод») и электронику (то есть, драйвер светодиода). Светодиоды и драйвер не обеспечивают достаточную защиту против электрического удара при касании штырьков.
Известное решение этой проблемы проиллюстрировано на фиг. 3, показывающей модифицированную трубчатую лампу с изолированной электроникой и светодиодами. Электрическая мощность отбирается на первой стороне трубки, в то время как другая сторона изолирована от первой стороны использованием двух закорачивающих соединений на этой стороне.
В этом случае между двумя сторонами лампы нет никакого электропроводящего пути. Однако для того, чтобы лампа работала, стартер должен быть заменен закорачивающих соединением (например, плавким предохранителем). Другим недостатком является то, что в случае ВЧ балластного устройства нет ни стартера, ни проводов для создания закорачивающего соединения через лампу, без того, чтобы не открывать лампу и устанавливать перемыкающие провода. Переключение на модифицированную светодиодную лампу является длительным и дорогим. Фиг. 4 показывает, какой необходимо выполнить перемонтаж проводов в модифицированной трубчатой лампе с изолированной электроникой и светодиодами, установленной в крепление с ВЧ балластом, чтобы "заставить" лампу работать.
Существует возросший интерес к обеспечению «трубчатых светодиодов», совместимых с ВЧ балластным устройством. В этом случае обеспечение безопасных штырьков является одной из ключевых проблем. Возможное решение представляет собой электрически безопасные штырьки с реле. Преимущество безопасных штырьков реле является их защита от "неквалифицированного вмешательства". Кроме того, при этом сохранен внешний вид и "ощущение" обычной лампы, поскольку на концевом колпаке лампы нет никаких кнопок (например, механических предохранительных выключателей.
Фиг. 5 иллюстрирует примерную схему проверки диэлектрического сопротивления светодиодной трубки. В качестве примера, для того чтобы определить появление пробоя или перекрытия изоляции, может быть приложено испытательное напряжение 500.
Фиг. 6 иллюстрирует основной принцип обеспечения безопасных штырьков с реле. Лампа 600 внутри себя содержит реле и может быть соединена с ВЧ балластным устройством 610 и с сетью 620 подачи питания, которая, предпочтительно, представляет собой сеть питания с напряжением 230 В. когда оба конца лампы 600 находятся под напряжением (см. фиг. 6А), реле замкнуто, а когда под напряжением находится только один конец трубки 600 (фиг. 6B), - остается разомкнутым.
Остается особый интерес, связанный с совместимостью с требованиями по изоляции и обеспечением решения с критерием безопасности на основе "одиночной неисправности". В настоящее время на рынке существует мало решений по электрически безопасным штырькам для ВЧ-совместимых «трубчатых светодиодов», которые удовлетворяют требованиям по усиленной изоляции.
Фиг. 7 показывает блок-схему, иллюстрирующую базовый принцип предложенного решения по обеспечению безопасных штырьков реле «трубчатых светодиодов». Лампа 700 содержит светодиодную нагрузку и внутренний драйвер 740, схемы 750, 760 имитации нити накала, а также схему обеспечению безопасных штырьков реле, содержащую первое реле 710, второе реле 720 и источник 730 напряжения питания реле. Лампа 700 должна отвечать требованиям усиленной изоляции между штырьками от одного конца до другого. Решение обеспечивает первое и второе переключающие устройства (такие как первое и второе реле 710, 720) и изолированный источник 730 напряжения для катушек реле. Оба реле 710, 720 являются сертифицированными относительно базовой изоляции между открытыми контактами и между катушкой и контактом.
Имеются множественные параллельные пути 701, 702, 703, 704, 705, 706 между двумя концами трубки, например, через два переключателя двух реле, через катушку к контакту первого реле и источник низкого напряжения к драйверу и светодиодам, через переключатель первого реле от контакта к катушке второго реле и источник низкого напряжения к драйверу и светодиодам, через левый конец к источнику низкого напряжения и к драйверу и светодиодам.
Все эти пути 701, 702, 703, 704, 705, 706 должны удовлетворять требованиям усиленной изоляции. Усиленная изоляция обеспечена единой системой изоляции, которая обеспечивает степень защиты против электрического удара, эквивалентную двойной изоляции. Другими словами, усиленная изоляция может быть построена на основе двух базовых изоляций. Из фиг. 7 можно видеть, что усиленная изоляция может быть достигнута соответствующим построением схемы. Эта система удовлетворяет критерию безопасности на основе "одиночной неисправности", то есть, она является безопасной при перемыкании одного из изоляционных барьеров.
Источник напряжения питания катушки реле может содержать схему определения зажигания, которая определяет ВЧ сигнал от балластного устройства 770 (которое соединено с сетевым источником 780 питания) и блок подачи устойчивого напряжения питания, которое может быть получено на основе выходного тока балластного устройства, для подачи напряжения постоянного тока на первую и на вторую катушки реле.
Реле, пригодное для предпочтительного варианта исполнения, должно быть построено в соответствии с требованиями к базовой изоляции (по отношению к изоляции между катушкой и контактом и между открытыми контактами).
Когда вставлена только одна сторона лампы, реле 710, 720 остаются открытыми. Основной ток может протекать только тогда, когда в держатель лампы полностью вставлены обе стороны лампы 700. Если вставлена только одна сторона лампы 700, катушка реле напряжения не получит, и безопасные штырьки обеспечивает открытый контакт.
Контакт реле коммутирует ток от ВЧ балластного устройства 770. Высокочастотный ток от балластного устройства 770 может быть определен, например, посредством Y-конденсатора и обеспечивает начальное напряжение для питания катушки реле, так что при этом контакты первого и второго реле 710, 720 замкнуты. Питание принимается через источник 730 устойчивого напряжения питания катушки.
Изоляционные барьеры для источника 730 напряжения питания катушки могут быть построены с использованием безопасных компонентов, подобных трансформаторам, Y-конденсаторам и т. д. Примеры поясняются ниже.
Фиг. 8 показывает другой пример реализации решения по обеспечению безопасных штырьков реле в светодиодной лампе 800, которая, предпочтительно, может быть ВЧ-совместимым «трубчатым светодиодом» 800 с неизолированным шунтирующим источником 890 питания для катушки реле. Напряжение питания реле на этапе запуска подается через Y-конденсаторы С1, С2. Начальный ВЧ-ток протекает через конденсаторы С1, С2. Этот ток запитывает катушки первого и второго реле 710, 720 и замыкает соответствующие контакты. В устойчивом режиме работы напряжение питания катушки реле получается шунтирующим источником 890 питания посредством отбора энергии из основного пути протекания тока с использованием переключательной схемы (некоторые примеры которой показаны на фиг. 11). Однако в этой цепочке путь от катушки до контакта первого реле 710 должен удовлетворять требованиям по усиленной изоляции. Конденсаторы С1 и С2 удовлетворяют требованиям по базовой изоляции (то есть, С1 и С2 могут быть конденсаторами типа Y-2). Однако конденсаторы С1 и С2 могут быть заменены одним конденсатором (не показан), если только этот конденсатор является конденсатором типа Y-1 (то есть, обеспечивающим усиленную изоляцию). Этот один конденсатор после этого включен параллельно цепочке из двух реле 710, 720.
Далее, система может быть реализована так, как показано на фиг. 9, иллюстрирующей решение, связанное с безопасными штырьками реле для светодиодной лампы 900, которая, предпочтительно, может быть ВЧ-совместимым «трубчатым светодиодом» 900 с неизолированным шунтирующим источником 890 питания, расположенным между двумя реле 710, 720. Шунтирующий источник 890 питания катушки реле расположен между двумя реле 710, 720. Эта конфигурация обеспечивает то преимущество, что участок реле от катушки до контакта должен удовлетворять только требованиям по базовой изоляции. В частности, конденсаторы С1 и С2 могут быть Y-конденсаторами. Принцип работы этой схемы подобен принципу работы схемы по фиг. 8.
Система удовлетворяет требованиям усиленной изоляции. Однако реле все еще перемыкают каждый барьер базовый изоляции. Хорошо известной неисправностью реле является залипание контактов. Само по себе это не составляет проблему, поскольку схема при этом лишь сокращается до базовый изоляции. Однако, если «трубчатый светодиод» остается работать с одним закороченным реле, то при этом внешней индикации неисправности нет, и прибор продолжает работать. Если со временем выйдет из строя (например, закоротится) также и второе реле, то конечный пользователь вообще будет лишен какой-либо защиты. Такое положение является нежелательным.
Для того чтобы исключать эту ситуацию, схема должна определять, не является ли одно из реле закороченным уже при включении. Если это так, то на оба реле не должно подаваться никакого управляющего сигнала. В этой ситуации «трубчатый светодиод» с закороченным реле работать не будет, тем самым обеспечивая ясную индикацию наличия неисправности для конечного пользователя. Кроме того, при этом никакое дальнейшее переключение реле не поможет исключить дальнейшей деградации оставшегося реле, чтобы избежать его потенциально закороченного состояния.
Подробная схема решения в соответствии с одним объектом настоящего изобретения показана на фиг. 10. Эта схема сфокусирована на переключательных устройствах (например, реле) 710, 720 и их управляющих цепях 1010, 1020, 1030. Основная цепь состоит из трех блоков - 1, 2 и 3 с двумя барьерами базовой изоляции между ними. Сверху на участке 1030 запитки реле показаны дополнительный защитный блок 1060 и схема 1050 расстройки. Оба блока - и схема 1050 расстройки, и защитный блок 1060 являются не обязательными. Они включены сюда для того, чтобы обеспечить защиту против перегрузки по току, против смещения по постоянному входному току лампы, против обрыва нагрузки светодиода и т.д. и против неисправностей. Эти неисправности могут быть определены посредством схемы 1050 расстройки и защитного блока 1060. После ее определения для обеспечения безопасности устройства реле будет отключено.
Основная "изюминка" в этом варианте исполнения состоит в использовании первого конденсатора между частями 1 и 2 для создания источника питания запуска, а второго конденсатора между частями 2 и 3 - для определения этапа зажигания ВЧ драйвера. Сигнал определения инициирует замыкание обоих реле.
Нижняя часть фиг. 10 иллюстрирует работу блока 1030 запитки реле. После включения 1031 лампа находится в выключенном состоянии 1036. Если напряжение питания и определение зажигания 1032 присутствуют, то лампа может быть установлена во включенное состояние (1037). Если напряжения питания нет, то лампа вернется в выключенное состояние 1036 (этап 1035). С другой стороны, если напряжение питания есть, но защитный блок регистрирует чрезвычайно большой ток или смещение по постоянному напряжению на входе лампы (этап 1033), то лампа будет установлена в выключенное состояние 1038. Тогда напряжение питания от катушек реле будет отключено, и входной ток лампы прекратится. В результате, лампа вернется в свое исходное состояние 1036 (этап 1034). В этом случае питание, а также защита 1039 присутствуют. Выключенные состояния 1036 и 1038 подобны между собой. Но выключенное состояние 1038 соответствует ситуации, когда сработала защита, и подача питания в катушку реле прервана. В это время в шунтирующем источнике 890 питания все еще осталось некоторое количество энергии. В конечном счете эта энергия исчезает, и лампа возвращается в свое исходное состояние 1036. Во время этого процесса лампа фактически находится в выключенном режиме, поскольку реле находятся в непроводящем состоянии.
Для того чтобы замкнуть реле, необходима энергия, созданная конденсатором, расположенным между участками 1 и 2. Таким образом, если первое переключательное устройство (например, реле 710) закорочено, то блок 1010 подачи стартового напряжения не обеспечивает подачу стартового напряжения, и запитка реле 710, 720 невозможна. Ситуация, когда реле 710 между участками 1 и 2 закорочено, показана на фиг. 11.
Если закорочено второе переключательное устройство (предпочтительно, содержащее второе реле 720), то конденсатор между участками 2 и 3 также зашунтирован. Однако этот конденсатор между участками 2 и 3 используется блоком 1020 определения зажигания, чтобы определять этап зажигания. Соответственно, стартовое напряжение питания может быть создано посредством конденсатора между участками 1 и 2, но при этом сигнал его детекции для запитки реле отсутствует. Ситуация, когда закорочено реле 710 между участками 2 и 3, показана на фиг. 12.
Далее в качестве примера будет описан вариант осуществления способа работы модифицированной светодиодной лампы на переменном токе, при этом упомянутая светодиодная лампа содержит светодиодный блок, первое переключательное устройство и второе переключательное устройство, причем, упомянутое первое переключательное устройство, упомянутое второе переключательное устройство и упомянутый светодиодный блок соединены между собой последовательно.
На этапе 1310 способ работы модифицированной светодиодной лампы начинается.
На этапе 1320 определено, находится или нет первое переключающее устройство в непроводящем состоянии. В этом случае вышеописанный здесь блок стартового напряжения питания первым переключающим устройством не шунтируется.
Если первое переключающее устройство находится в непроводящем состоянии, то на этапе 1330, предпочтительно, блоком стартового напряжения питания создается стартовое напряжение питания.
На этапе 1340 определено, находится или нет второе переключающее устройство в непроводящем состоянии. В этом случае вышеописанный здесь блок определения зажигания вторым переключающим устройством не шунтируется.
Если второе переключающее устройство находится в непроводящем состоянии, то на этапе 1350, предпочтительно, блоком определения зажигания создается соответствующий сигнал определения.
На этапе 1360 в ответ на сигнал определения на первое и на второе переключающие устройства подается стартовое напряжение питания. Как описано здесь выше, первое и второе переключающие устройства выполнены с возможностью по получении стартового напряжения питания - переходить в проводящее состояние.
Пример приложения настоящего изобретения относится к обеспечению безопасных штырьков в любой совместимой с ВЧ балластным устройством модифицированной светодиодной лампе для крепежных устройств модифицированных трубчатых ламп. Изобретение, в частности, относится к совместимым с ВЧ балластным устройством светодиодным трубкам Т8.
Светодиодная лампа может содержать любой тип переключательных устройств, которые могут переключаться между проводящим и непроводящим состоянием.
Хотя в вышеописанных вариантах исполнения переключательные устройства содержат реле, эти варианты исполнения являются лишь предпочтительными вариантами исполнения, а в другом варианте исполнения переключательные устройства могут содержать, например, полевые МОП-транзисторы (MOSFET), симметричные триодные тиристоры (Triac), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и т.д.
Хотя в вышеописанных вариантах исполнения показаны некоторые конфигурации блоков подачи напряжения питания, изобретение не ограничено какой-то конфигурацией блока напряжения питания. В одном варианте исполнения блок напряжения питания не содержит выпрямителя, конденсатора сглаживающего фильтра или трансформатора.
Специалистами в данной области при практической реализации заявленного изобретения в результате изучения чертежей, описания и приложенных пунктов формулы изобретения могут быть придуманы и внесены и другие изменения в раскрытые варианты исполнения. В этих пунктах формулы изобретения слово "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, а признаки единственного числа не исключают множественности.
Один блок или устройство может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в пунктах формулы. Тот простой факт, что некоторые размеры указываются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих размеров.
Определения, подобные определению напряжения зажигания в линии тока сети, определению снижения мощности в линии тока сети и т.д., выполненные одним или несколькими блоками или устройствами, могут быть выполнены любым другим количеством блоков или устройств. Например, определение напряжения зажигания в линии тока сети может быть выполнено одним блоком или любым другим количеством различных блоков. Определения и (или) управление светодиодной лампой в соответствии с вышеописанным способом могут быть обеспечены посредством программного кода компьютерной программы и (или) посредством специализированного аппаратного обеспечения.
Какие-либо ссылочные примечания в пунктах формулы изобретения не должны истолковываться как ограничивающие объем изобретения.
Настоящее изобретение относится к модифицированной светодиодной лампе, выполненной с возможностью работы на переменном токе. Эта светодиодная лампа содержит светодиодный блок, первое и второе переключательные устройства (например, первое и второе реле), блок стартового напряжения питания, подсоединенный параллельно первому переключательному устройству, и блок запитки переключателя для установки первого и второго переключательных устройств в проводящее состояние. Если одно из первого и второго переключательного устройства является закороченным или в нем не обеспечено стартовое напряжение питания, или нет никакого сигнала определения, то в этом случае снаружи пользователю индицируется неисправность.