ЗАМЕНЯЮЩАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА
REPLACEABLE LED LAMP

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к заменяющей светодиодной лампе и способу эксплуатации заменяющей светодиодной лампы на переменном токе.
Предпосылки к созданию изобретения
В WO2012127371A1 раскрывается электрическая лампа, имеющая две пары внешних соединительных штырей, выполненных с возможностью подсоединять лампу к источнику напряжения для подачи питания на внутренний осветительный модуль. Каждая пара штырей отсоединена от осветительного модуля открытым переключателем до тех пор, пока на эту пару не будет подано ненулевое электрическое напряжение, которое заставит переключатель закрыться. Лампу можно устанавливать в арматуру со стартовым зажиганием, обеспечив омическое соединение между двумя штырями в разных парах, а также в арматуру быстрого зажигания с емкостным соединением.
Для соответствия усиливающимся требованиям к безопасности к заменяющим светодиодным лампам могут потребоваться дополнительные меры.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение заменяющей светодиодной лампы, отвечающей повышенным требованиям к изоляции. Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение соответствующего способа эксплуатации заменяющей светодиодной лампы.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается заменяющая светодиодная лампа, адаптированная к работе на переменном токе. Такая светодиодная лампа содержит:
- светодиодный блок,
- сетевую (токовую) линию,
- первое переключающее устройство и второе переключающее устройство, при этом упомянутое первое переключающее устройство, упомянутое второе переключающее устройство и упомянутый светодиодный блок соединены последовательно вдоль упомянутой сетевой линии; и
- управляющий блок, выполненный с возможностью:
- обнаруживать напряжение зажигания в упомянутой сетевой линии;
- в ответ на обнаружение упомянутого напряжения зажигания в упомянутой сетевой линии устанавливать упомянутые первое и второе переключающие устройства, по меньшей мере временно, в проводящее состояние.
Первое и второе переключающие устройства могут быть, например, электрическими переключателями, такими как, реле. Перед установкой заменяющей светодиодной лампы в арматуру лампы или перед подключением лампы к питанию, оба переключающих устройства предпочтительно находятся в непроводящем состоянии. Соответственно, два конца люминесцентной (TL) трубки изолированы друг от друга, поскольку ток не может течь через переключающие устройства в сетевой линии, пока эти устройства находятся в непроводящем состоянии. Управляющий блок выполнен с возможностью обнаруживать высокочастотный сигнал достаточной амплитуды и длительности, поданный в сетевую линию. То есть, при установке обоих концов люминесцентной трубки в электрическую арматуру, обнаруживается напряжение зажигания в сетевой линии. На основе появления напряжения зажигания в сетевой линии управляющий блок может затем вызвать переход первого и второго переключающие устройства из состояния непроводимости в состояние проводимости. Только после того как первое и второе переключающие устройства будут установлены в состояние проводимости, ток может течь через первое и второе переключающие устройства в сетевой линии, и лампа может светить. Если, с другой стороны, только один конец лампы вставлен в арматуру, в большинстве случаев высокочастотный сигнал генерируется пускорегулирующим устройством, и в некоторых случаях в сетевую линию подается необычный или недостаточный высокочастотный сигнал, и первое и второе переключающие устройства остаются непроводящими. То есть, какое-то пускорегулирующее устройство генерирует какое-то напряжение зажигания в ситуации, когда лампа соединена с "горячей" стороной выхода пускорегулирующего устройства, но такое напряжение зажигания будет длиться только очень короткое время. Соответственно, при установке заменяющей светодиодной лампы по первому аспекту настоящего изобретения обеспечивается безопасность. Наличие двух переключающих устройств вместо только одного переключающего устройства обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в повышенной безопасности цепи. А именно, если одно из переключающих устройств откажет так, что без подключения на лампы к питанию, отказавшее переключающее устройство останется в проводящем состоянии, другое переключающее устройство продолжит обеспечивать основную изоляцию вдоль сетевой линии. Управляющий блок может устанавливать первое и второе переключающие устройства в проводящее состояние, подавая сигнал напряжения. В частности, если первое и второе переключающее устройство содержат соответственно первое и второе реле, управляющий блок может устанавливать первое и второе реле в проводящее состояние, например, подавая напряжение питания на катушку реле, в свою очередь, переключающее контакт реле так, чтобы реле замыкалось (т.е., становилось проводящим).
Лампа адаптирована к работе на переменном токе, например, подаваемом по сетевой линии с частотой 50/60 Гц через соответствующий блок источника питания, например, пускорегулирующее устройство арматуры лампы.
Светодиодный блок предпочтительно может содержать любой тип твердотельных источников света, таких как неорганические светодиоды, органические светодиоды, или твердотельный лазер, напр., лазерный диод. Для задач общего освещения светодиодный блок может предпочтительно содержать по меньшей меньше один светодиод большой мощности, например, имеющий световой поток более 1 лм. Для модернизации старых ламп особенно предпочтительно, чтобы общий световой поток светодиодного блока был в диапазоне от 300 лм до 10000 лм, что соответствует типичной люминесцентной лампе мощностью от 5 до 80 Вт. Наиболее предпочтительно, когда прямое напряжение светодиодного блока находится в диапазоне от 30 В до 200 В, в частности, от 50 В до 100 В для 4-футовой лампы (1 фут=0,3048 м).
Светодиодный блок может, конечно, содержать дополнительные электрические или электронные компоненты, такие как возбуждающий блок, например, для задания яркости и/или цвета, выпрямляющие цепи, сглаживающую ступень, фильтрующий конденсатор и/или диод защиты от разряда. Светодиодный блок может содержать больше, чем один светодиод, например, в случаях, когда требуется управлять цветом излучаемого света, например, используя RGB-светодиоды, или для дополнительного увеличения светового потока светодиодной лампы. Кроме того, светодиодная лампа может содержать больше, чем один светодиодный блок.
Первое и второе переключающие устройства могут быть устройствами любого подходящего типа, которые регулярно переключаются в проводящее и непроводящее состояние. Как будет описано ниже, управляющий блок может задавать, по меньшей мере одно состояние. Первое и второе переключающие устройства дополнительно должны быть адаптированы к электрическим спецификациям места применения, относящимся к максимальному напряжению и току.
Светодиодная лампа может быть адаптирована для подсоединения к арматуре для люминесцентных ламп PL-типа. Однако, предпочтительно, светодиодная лампа содержит, по меньшей мере, первый и второй цоколь лампы. Цоколи лампы должны быть выполнены с возможностью обеспечивать электрическое соединение светодиодного блока и компенсирующей цепи с соответствующей арматурой и, таким образом, с питанием. Цоколи лампы, таким образом, могут быть, например, обеспечены соответствующим контактным элементом, таким как двухштырьковое основание. Например, цоколи лампы могут иметь электрические и/или механические свойства люминесцентной лампы типа Т5 или Т8.
Предпочтительно светодиодная лампа является светодиодной трубчатой лампой, например, линейной трубчатой лампой. Наиболее предпочтительно, светодиодная лампа является двуцокольной трубчатой лампой, например, имеющей первый и второй цоколь лампы, скомпонованные на противоположных концах корпуса.
Согласно предпочтительному варианту осуществления упомянутый управляющий блок дополнительно выполнен с возможностью устанавливать эти первое и второе переключающие устройство, по меньшей мере, временно в непроводящее состояние в ответ на снижение мощности в упомянутой сетевой линии. Таким образом, при отсоединении одного конца люминесцентной трубчатой лампы от соответствующей арматуры, ток в сетевой линии перестает течь. Такое изменение в сетевой линии может обнаруживаться, например, управляющим блоком. Затем, управляющий блок изменяет состояние первого и второго переключающих устройств с проводящего на непроводящее. Соответственно, два конца модернизированной светодиодной лампы изолированы друг от друга, поскольку ток не может течь через первое и второе переключающие устройства по сетевой линии. Таким образом, пользователь, пытающийся демонтировать лампу по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, не подвергается риску получить электрический удар, касаясь контактов на одном конце лампы, если второй конец лампы все еще подключен к питанию.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, управляющий блок содержит, по меньшей мере один конденсатор подсоединенный параллельно первому и второму переключающим устройствам. Этот, по меньшей мере один конденсатор подсоединен параллельно первому и второму переключающим устройствам вдоль сетевой линии. Предпочтительно, управляющий блок содержит по меньшей мере два конденсатора. Первый конденсатор может быть подсоединен параллельно первому переключающему устройству. Второй конденсатор может быть подсоединен параллельно второму переключающему устройству. При введении обоих концов светодиодной модернизированной лампы в ее арматуру и соединении с высокочастотным напряжением, высокочастотный ток течет через этот по меньшей мере один конденсатор. Высокочастотный ток может обеспечивать напряжение зажигания в сетевой линии. Напряжение зажигания затем может быть обнаружено управляющим блоком, например, с помощью, по меньшей мере одного конденсатора.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, упомянутый по меньшей мере один конденсатор выполнен с возможностью обнаружения упомянутого напряжения зажигания в сетевой линии. Во время пускового режима работы, например, при введении обои концов светодиодной модернизированной лампы в ее арматуру и соединения с высокочастотным напряжением, высокочастотный ток течет через этот, по меньшей мере один конденсатор. Высокочастотный ток может обеспечивать напряжение зажигания в сетевой линии. Затем напряжение зажигания может быть обнаружено по меньшей мере одним конденсатором. Соответственно, управляющий блок при обнаружении напряжения зажигания, может установить первое и второе переключающие устройства в проводящее состояние. Установление первого и второго переключающих устройств в проводящее состояние может выполняться, например, путем подачи сигнала напряжения на первое и второе переключающие устройства. Сигнал напряжения моет быть, например, сигналом, извлеченным из напряжения зажигания.
Согласно еще одному предпочтительному варианту упомянутый управляющий блок может быть дополнительно выполнен с возможностью извлечения напряжения для первого и второго переключающих устройств из сетевой линии. Первое и второе переключающие устройства могут быть установлены и/или удерживаться в проводящем состоянии, например, путем подачи питающего напряжения на первое и второе переключающие устройства. Во время пуска напряжение питания может быть извлечено, например, на базе напряжения зажигания в сетевой линии. В установившемся режиме работы питающее напряжение может быть извлечено, например, на базе сетевого тока в сетевой линии. Питающее напряжение может быть извлечено из сетевой линии во время пускового режима и устоявшегося режима работы, или только во время пускового режима, или только во время устоявшегося режима. Если первое и второе переключающие устройства содержат первое и второе реле, питающее напряжение моет подаваться на соответствующие катушки для закрывания первого и второго реле.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, управляющий блок содержит блок источника питания, упомянутый блок источника питания выполнен с возможностью подавать напряжение питания на первое и второе переключающие устройства. Блок источника питания может, например, отбирать энергию из сетевой линии для генерирования напряжения питания на основе, по меньшей мере частично, напряжения в сетевой линии. Различные варианты отбора энергии из сетевой линии описаны ниже. В частности, подавая напряжение питания на первое и второе переключающие устройства, управляющий блок может управлять состоянием, в котором находятся эти переключающие устройства - проводящем или непроводящем.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, блок источника питания изолирован от упомянутой сетевой линии. Блок источника питания может, например, отбирать энергию из сетевой линии для генерирования напряжения питания на основе, по меньшей мере частично, напряжения сети. В частности, блок источника питания может отбирать энергию из сетевой линии без электрического соединения с сетевой линией. Согласно одному примеру, более подробно описанному ниже, блок источника питания может быть подсоединен ко вторичной обмоткой трансформатора. Первичная обмотка трансформатора может быть подсоединена к сетевой линии так, чтобы наводить напряжение во вторичной обмотке, если по первичной обмотке течет ток. Тем самым блок источника питания способен отбирать энергию из сетевой линии, оставаясь изолированным от нее.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления светодиодная лампа выполнена с возможностью работы с пускорегулирующим устройством. Напряжение зажигания в сетевой линии соответствует высокочастотному сигналу от упомянутого пускорегулирующего устройства. Эксплуатируя светодиодную лампу с пускорегулирующим устройством, количество тока, текущего через светодиодную лампу, можно ограничить. После установки обоих концов светодиодной лампы в их соответствующую арматуру, пускорегулирующее устройство может обеспечить высокочастотный сигнал в сетевой линии, который, в свою очередь, может быть обнаружен управляющим блоком как напряжение зажигания.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления упомянутый управляющий блок содержит пусковую цепь, при этом упомянутая пусковая цепь также выполнена с возможностью обнаруживать высокочастотный сигнал от упомянутого пускорегулирующего устройства. Обнаружение напряжения зажигания может осуществляться специализированной пусковой цепью, которая отвечает на высокочастотный сигнал, направляемый в сетевую линию.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления управляющий блок выполнен с возможностью управлять упомянутыми первым и вторым переключающими устройствами для, по меньшей мере, временного отсоединения упомянутого светодиодного блока от питания. Управляющий блок дополнительно выполнен с возможностью управлять первым и вторым переключающими устройствами для, по меньшей мере, временного подсоединения светодиодного блока к питанию. Устанавливая первое и второе переключающие устройства в непроводящее состояние, управляющий блок может управлять упомянутыми первым и вторым переключающими устройствами для, по меньшей мере, временного отсоединения упомянутого светодиодного блока от питания. Устанавливая первое и второе переключающие устройства в проводящее состояние, управляющий блок может управлять упомянутыми первым и вторым переключающими устройствами для, по меньшей мере, временного подсоединения упомянутого светодиодного блока к питанию. Таким образом, светодиодный блок моет быть полностью отсоединен от питания, когда первое и/или вторе переключающее устройство находится в непроводящем состоянии.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления во время устоявшегося режима работы упомянутый, по меньшей мере один конденсатор шунтируется первым и вторым переключающими устройствами. Этот, по меньшей мере один конденсатор подсоединен параллельно первому и второму переключающим устройствам вдоль сетевой линии. Предпочтительно управляющий блок содержит по меньшей мере два конденсатора. Первый конденсатор может быть подсоединен параллельно первому переключающему устройству. Второй конденсатор может быть подсоединен параллельно второму переключающему устройству. После введения обоих концов светодиодной модернизированной лампы в их арматуру и подачи высокочастотного напряжения, высокочастотный ток течет через по меньшей мере один конденсатор. Высокочастотный ток может обеспечить напряжение зажигания в сетевой линии. После этого напряжение зажигания может быть обнаружено управляющим блоком, например, посредством по меньшей мере одного конденсатора. В ответ первое и вторе переключающие устройства могут быть установлены в проводящее состояние. Затем ток может течь через первое и второе переключающие устройства, а не через, по меньшей мере один конденсатор.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления упомянутое первое переключающее устройство содержит первое реле, и при этом упомянутое второе переключающее устройство содержит второе реле. В первом и втором реле может использоваться, например, электромагнит для механической работы переключающего механизма, однако специалистам известны, как правило, и другие принципы работы реле. За счет применения первого и второго реле можно управлять током, текущим по сетевой линии, посредством сигнала низкой мощности, таким как, напряжение питания, подаваемое на первое и второе реле.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления управляющий блок содержит трансформатор, имеющий первичную обмотку и вторичную обмотку, при этом первичная катушка последовательно подсоединена вдоль сетевой линии. При описанном соединении трансформатора ток, текущий по первичной обмотке, наводит напряжение на вторичной обмотке. Соответственно, управляющий блок может генерировать напряжение питания для первого и второго переключающего устройства, которое основано, по меньшей мере частично, на напряжении, наведенном во вторичной обмотке.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществлению, управляющий блок дополнительно содержит выпрямитель, подсоединенный ко вторичной обмотке, при этом выпрямитель выполнен с возможностью преобразования напряжения, наведенного во обмотке, в питающее напряжение постоянного тока, упомянутое питающее напряжение постоянного тока подается на первое и второе переключающие устройства.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления управляющий блок дополнительно содержит фильтрующий конденсатор для сглаживания упомянутого напряжения постоянного тока, при этом упомянутый фильтрующий конденсатор подсоединен параллельно первому и второму переключающим устройствам.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления во время упомянутого пускового режима работы упомянутый управляющий блок дополнительно выполнен с возможностью преобразования упомянутого напряжения зажигания в начальное напряжение питания и подавать упомянутое начальное напряжение питания на первое и второе переключающие устройства. Первое и второе переключающие устройства выполнены с возможностью изменять состояние проводимости по получении упомянутого напряжения зажигания. Напряжение зажигания можно подавать непосредственно на первое и второе переключающие устройства для изменения их соответствующих состояний с непроводящего на проводящее. Соответственно, цепь можно сохранить простой, поскольку не требуется никаких дополнительных пусковых цепей для установления первого и второго переключающих устройств в проводящее состояние.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления управляющий блок содержит блок источника питания, выполненный с возможностью подавать напряжение питания на первое и второе переключающие устройства; при этом блок источника питания содержит цепь шунтирования питания, выполненную с возможностью отбирать энергию от сетевой линии во время устоявшегося режима работы. Во время пуска (т.е. после подачи питания на оба конца светодиодной лампы) можно подать преобразованное напряжение зажигания на первое и второе переключающие устройства. То есть, напряжение зажигания не обязательно непосредственно подается на переключатели, вместо этого блок подачи напряжения выполнен с возможностью подавать энергию для закрывания двух переключателей при обнаружении зажигания. Однако в этом случае дополнительным преимуществом будет обеспечение цепи, которая поддерживает первое и второе переключающие устройства в проводящем состоянии, когда светодиодная лампа работает в устоявшемся режиме. Это может быть достигнуто посредством обеспечения блока источника питания, забирающего энергию из сетевой линии. Блок источника питания предпочтительно содержит цепь шунтирования питания, которая отбирает энергию из сетевой линии. Примеры возможной реализации цепи шунтирования питания описаны ниже.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления изобретения блок источника питания подсоединен между первым и вторым переключающими устройствами. В частности, первое переключающее устройство и блок источника питания могут быть подсоединены последовательно вдоль сетевой линии, и блок источника питания и второе переключающее устройство могут быть подсоединены последовательно вдоль сетевой линии. Таким образом, токовый сигнал на сетевой линии проходит через первое переключающее устройство, прежде чем пройти через блок источника питания, и токовый сигнал проходит через блок источника питания, прежде чем пройти через второе переключающее устройство. Аналогично, токовый сигнал на сетевой линии может пройти через второе переключающее устройство, прежде чем пройти через блок источника питания, и токовый сигнал может пройти через блок источника питания, прежде чем пройти через первое переключающее устройство. Преимуществом этого предпочтительного варианта заключается в том, что необходимо выполнить только базовые требования к изоляции для первого и второго переключающих устройств. В частности, если первое переключающее устройство содержит первое реле с первой катушкой и первым контактом, а второе переключающее устройство содержит второе реле со второй катушкой и вторым контактом, соответственно, базовым требованиям к изоляции должны соответствовать только пути от катушки реле к контакту.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту изобретения управляющий блок содержит блок источника питания, выполненный с возможностью подавать напряжение питания на первое и второе переключающие устройства; упомянутый блок источника питания содержит цепь шунтирования питания, выполненную с возможностью отбирать энергию из сетевой линии во время устоявшегося режима работы. Цепь шунтирования питания содержит полный диодный мост и переключатель шунтирования; и/или активный полный диодный мост, содержащий по меньшей мере два диода и по меньшей мере два полевых МОП-транзистора; и/или асимметричный полумост. Когда переключатель (или полевой МОП-транзистор) находится в проводящем состоянии, сетевая линия шунтирована. Когда переключатель (или полевой МОП-транзистор) находится в непроводящем состоянии (т.е., выключено), сетевую линию можно использовать, например, для зарядки фильтрующего конденсатора. Соответственно, можно регулировать низкое напряжение питания, управляя состоянием переключателя (или полевого МОП-транзистора). Это соответственно отрегулированное напряжение питания затем можно использовать для подачи энергии на переключающие устройства. В частности, если переключающие устройства содержат первое и второе реле, отрегулированное напряжение питания может подавать энергию на соответствующие катушки реле. Предпочтительно, цепь шунтирования питания содержит асимметричный полумост, поскольку такая схема содержит меньше компонентов и требует меньших затрат.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления первое реле содержит первую катушку, а второе реле содержит вторую катушку. Первая и вторая катушки могут быть подсоединены для получения напряжения питания от управляющего блока. Эти первое и второе реле изменяют состояние с непроводящего на проводящее при получении упомянутого напряжения питания от управляющего блока.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления изобретения первое и второе реле являются нормально открытыми реле. Благодаря тому что первое и второе реле являются нормально открытыми реле, эти первое и второе реле являются нормально непроводящими. Другими словами, если на катушки реле не подано напряжение питания, то по сетевой линии светодиодной модернизированной лампы ток течь не может. Однако если на катушки реле подано напряжение питания, первое и второе реле закрываются и, тем самым изменяют состояние проводимости так, что по сетевой линии лампы может течь ток.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления изобретения первая и вторая катушки включены для получения напряжения питания от управляющего блока.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается способ работы светодиодной модернизированной лампы на переменном токе. Эта светодиодная лампа содержит светодиодный блок, сетевую линию, первое переключающее устройство и второе переключающее устройство, при этом упомянутое первое переключающее устройство, упомянутое второе переключающее устройство и упомянутый светодиодный блок включены последовательно вдоль сетевой линии. Предлагаемый способ содержит этапы, на которых:
- обнаруживают напряжение зажигания на упомянутой сетевой линии;
- в ответ на обнаружение упомянутого напряжения зажигания на упомянутой сетевой линии устанавливают упомянутые первое и второе переключающие устройства, по меньшей мере временно, в проводящее состояние.
Следует понимать, что светодиодная модернизированная лампа по п. 1 формулы и способ работы светодиодной модернизированной лампы по п. 15 формулы имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления изобретения, определенные в зависимых пунктах.
Следует понимать, что предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения может быть любая комбинация зависимых пунктов формулы или вышеописанных вариантов с соответствующим независимым пунктом.
Эти и другие аспекты изобретения будут более понятны из описанных ниже вариантов.
Краткое описание чертежей
На приложенных чертежах:
Фиг. 1 - схематическая и примерная иллюстрация примера известной люминесцентной трубки.
Фиг. 2 - схематическая и примерная иллюстрация примера модернизированной люминесцентной трубки со светодиодами и электроникой.
Фиг. 3 - схематическая и примерная иллюстрация модернизированной люминесцентной трубки с изолированными светодиодами и электроникой.
Фиг. 4 - схематическая и примерная иллюстрация примера модернизированной люминесцентной трубки с изолированными светодиодами и электроникой на арматуре высокочастотного пускорегулирующего устройства.
Фиг. 5 - схематическая и примерная иллюстрация примера тестирования диэлектрической прочности светодиодной трубки.
Фиг. 6А и 6В - схематическое и примерное изображение примера решения обеспечивающего безопасность штыря реле.
Фиг. 7 - схематическое и примерное изображение примера другого варианта светодиодной модернизированной лампы, реализующей предлагаемое решение штыря реле TLED.
Фиг. 8 - схематическое и примерное изображение примера дополнительного варианта осуществления светодиодной модернизированной лампы, реализующей предлагаемое решение штыря реле TLED.
Фиг. 9 - схематическое и примерное изображение примера дополнительного варианта светодиодной заменяющей лампы, реализующей предлагаемое решение штыря реле TLED.
Фиг. 10 - схематическое и примерное изображение примера другого варианта светодиодной модернизированной лампы, реализующей предлагаемое решение штыря реле TLED.
Фиг. 11 (A-D) - схематическое и примерное изображение примера разных вариантов шунтирования питания для напряжения катушки реле, и
Фиг. 12 - диаграмма последовательности, схематически и примерно иллюстрирующая вариант способа эксплуатации светодиодной модернизированной лампы.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 схематически и примерно показан пример обычной люминесцентной трубки. Известные трубчатые люминесцентные лампы являются безопасными, поскольку газ внутри трубки нужно сначала поджечь, прежде чем возникнет проводящий путь между двумя соединениями на конце трубки. Зажигание осуществляется с помощью комбинации стартера и пускорегулирующего устройства или генерируемого высокочастотного напряжения. Эта безопасность необходима, когда трубку вставляют в арматуру, когда напряжение не отсоединено от сети. В ситуации, когда лампа вставлена неправильно (напр., когда одна сторона уже вставлена, а другая еще нет) одна сторона лампы соединена с сетью под напряжением, и электрические контакты на другой стороне изолированы от сети под напряжением. Как показано на фиг. 1, к штырям обычной люминесцентной трубки можно безопасно прикасаться.
Однако при использовании ламп на основе светодиодов, таких как светодиодные модернизированные лампы, возникает проводящий путь между электроникой на двух концах трубки. Поэтому безопасность не гарантируется. Это показано на фиг. 2, где изображена модернизированная трубчатая светодиодная лампа (TLED), содержащая светодиоды и электронику (напр., драйверы светодиодов). Светодиоды и драйвер не обеспечивают достаточной защиты от электрического удара при касании штырей.
Известное решение этой проблемы показано на фиг. 3, где изображена модернизированная лампа с изолированной электроникой и светодиодами. Питание берется с первой стороны трубки, а другая сторона изолирована от первой стороны за счет использования закорачивателя между двумя соединениями на этой стороне.
В этом случае отсутствует проводящий путь между двумя сторонами лампы. Однако, стартер необходимо заменить на закорачиватель (напр., плавкий предохранитель), чтобы лампа могла работать. Другим недостатком в случае высокочастотного пускорегулировочного устройства, является то, что отсутствуют и стартер, и провода, чтобы создать короткое замыкание на лампе без вскрытия арматуры и закорачивания проводов. Это требует затрат времени и средств при переходе на светодиодные модернизирующие лампы. На фиг 4 показано, как нужно переложить провода в заменяющей лампе с изолированной электроникой и светодиодами на высокочастотном пускорегулирующем устройстве, чтобы лампа работала.
Существует растущий интерес к созданию трубчатых светодиодных ламп (TLED), совместимых с высокочастотным пускорегулирующим устройством. В этом отношении одной и основных задач является обеспечение безопасности штырей. Возможное решение содержит обеспечение безопасности штырей с помощью реле. Преимущество такого решения на основе реле является эксплуатация с защитой от неосторожного обращения. Дополнительно, сохраняется внешний вид и ощущение нормальной лампы, поскольку отсутствуют кнопки (напр., механический предохранительный выключатель) на конце цоколя.
На фиг. 5 показан пример установки для испытания диэлектрической прочности светодиодной трубки. В качестве примера на оба конца трубки можно подать 500 В для оценки возникновения пробоя или перекрытия.
На фиг. 6 показан основной принцип обеспечения безопасности штырей с помощью реле. Лампа 600 содержит внутри реле и может быть подсоединена к высокочастотному пускорегулирующему устройству 610 и сетевому источнику 620 питания, который предпочтительно является сетевым источником питания 230 В. Реле закрыто, когда на оба конца лампы 600 подано питание (фиг. 6А) и остается открытым, когда питание подано только на один конец трубки 600 (фиг 6В).
Особый интерес заключается в выполнении требований к изоляции и в обеспечении единого безотказного решения. До настоящего времени было предложено мало решений, относящихся к электрической безопасности штырей на рынке светодиодных трубок (TLED), совместимых с высокочастотными пускорегулирующими устройствами, которые отвечают требованиям к усиленной изоляции.
На фиг. 7 показана блок-схема предлагаемого решения для обеспечения безопасности штырей светодиодной трубки (TLED) с реле, иллюстрирующая основной принцип. Лампа 700 содержит светодиодную нагрузку и внутренний драйвер 740, схемы 750, 7560 эмуляции нити накаливания, и схему обеспечения безопасности штырей, содержащую первое реле 710, второе реле 720 и источник 730 напряжения для подачи на реле. Лампа 700 должна соответствовать требованиям к усиленной изоляции между штырями от одного конца до другого. Решение предусматривает установку первого и второго переключающих устройств (таких как первое и второе реле 810, 729) и изолированного источника 730 напряжения для катушек реле. Оба реле 710, 720 сертифицированы для базовой изоляции между открытым контактом и между катушкой и контактом.
Имеется множество параллельных путей 701, 702, 703, 704, 705, 706 между двумя концами трубки, напр., через два переключателя двух реле, через катушку к контакту первого реле и источнику низкого напряжения для драйвера и светодиодов, через переключатель первого реле, контакт с катушкой второго реле, и источник низкого напряжения для драйвера и светодиодов, через левый конец на источник низкого напряжения, и на драйвер и светодиоды.
Все эти пути 701, 702, 703, 704, 705, 706 должны соответствовать требованиям к усиленной изоляции. Усиленная изоляция предусмотрена единственной изолирующей системой, которая дает некоторую степень защиты от электрического удара, эквивалентную двойной изоляции. Другими словами, усиленная изоляция может быть образована двумя базовыми изоляциями. Из фиг. 7 видно, что усиленная изоляция может быть достигнута за счет соответствующей конструкции схемы. Система является безопасной при единичном нарушении, т.е., безопасной, когда преодолен один из изолирующих барьеров.
Напряжение питания на катушке реле может содержать пусковую схему, которая обнаруживает высокочастотный сигнал от пускорегулирующего устройства 770 (которое соединено с сетевым источником 780 питания), и питание для устоявшегося режима, которое может быть получено из выходного тока пускорегулирующего устройства для подачи напряжения постоянного тока на катушки первого и второго реле.
Реле, подходящее для предпочтительного варианта, должно быть разрешено к применению в соответствии с базовыми требованиями к изоляции (относительно изоляции между катушкой и контактом и между открытыми контактами).
Когда вставлена только одна сторона лампы 700 реле 710, 720 остаются открытыми. Основной ток может течь только тогда, когда обе стороны лампы 700 полностью вставлены в держатели. Если вставлено только одна сторона лампы 700, катушки реле не получают питание и открытый контакт обеспечивает безопасность штырей.
Контактны реле переключают ток от высокочастотного пускорегулирующего устройства 770. Высокочастотный ток от пускорегулирующего устройства 770 может обнаруживаться, например, конденсатором типа Y и обеспечивать начальное напряжение для запитывания катушки реле так, чтобы контакты первого и второго реле 710, 720 закрылись. Теперь, в устоявшемся режиме, питание начинает подавать источник 730 питания катушек.
Изолирующие барьеры для источника 730 питания катушек реле могут быть сконструированы с использованием таких компонентов системы безопасности, как трансформаторы, конденсаторы типа Y, и т.д. Примеры приводятся ниже.
На фиг. 8 показан один пример реализации источника 730 питания катушек реле в лампе 800. Два конденсатора типа Y, С1 и С2 (оба могут быть предохранительными конденсаторами) включены параллельно первому и второму реле 710, 720. Катушки реле запитаны от вторичной катушки трансформатора L1 (L1 является, например, частью схемы 740 драйвера или управляющего блока). На фазе пуска сначала контакты рале 710 и 720 остаются открытыми, и высокочастотный ток, генерируемый пускорегулирующим устройством 770 течет через конденсаторы С1, С2 и первичную катушку трансформатора L1. Следовательно, напряжение наводится во вторичной катушке трансформатора L1. Это напряжение преобразуется выпрямителем R1 в напряжение постоянного тока. Дополнительно это напряжение предпочтительно может сглаживаться фильтрующим конденсатором С3. Как только это напряжение постоянного тока достигнет определенного уровня, контакты первого и второго реле 710, 720, закрываются. Затем конденсаторы С1, С2 типа Y шунтируются первым и вторым реле 710, 720. Реле 710 720, таким образом, в устоявшемся режиме работы пропускают основной ток. Когда сетевое питание 780 отключается или одна сторона ламы 800 извлекается из держателя лампы, питание 730 катушек снижается, и контакты реле разъединяются.
Изоляция в этом примере обеспечивается реле 710, 720 (базовая изоляция), конденсаторами С1, С2 типа Y (базовая изоляция) и вторичной катушкой трансформатора L1 (базовая изоляция). Таким образом, описанная конфигурация соответствует повышенным требованиям к изоляции.
На фиг. 9 показан другой пример обеспечения безопасности штырей в светодиодной лампе 900, которая может быть предпочтительна трубчатой светодиодной лампой (TLED) 900, совместимой высокочастотным пускорегулирующим устройством с неизолированным шунтирующим источником 990 питания для катушки реле. Подача напряжения на реле на пусковой фазе организована через конденсаторы С1, С2 типа Y. Начальный высокочастотный ток течет через конденсаторы С1, С2 типа Y. Этот ток запитывает катушки первого и второго реле 710, 720 и замыкает соответствующие контакты. В устоявшемся режиме работы напряжение питания катушки реле извлекается посредством шунтирующего источника 990 путем отбора энергии из сетевой линии с использованием переключающей схемы (некоторые примеры таких схем показаны на фиг. 11). Однако в этой схеме путь от катушки до контакта в первом реле 710 должен отвечать усиленным требованиям к изоляции. Конденсаторы С1 и С2 соответствуют базовым требованиям к безопасности (т.е. С1 и С2 могут быть конденсаторами типа Y-2). Однако конденсаторы С1 и С2 можно заменить единственным конденсатором (не показан), если он относится к типу Y-1 (т.е. обеспечивает усиленную изоляцию). Этот единственный конденсатор включают параллельно с цепочкой из двух реле 710, 720.
Кроме того, систему можно реализовать, как показано на фиг. 10, где показано релейная система безопасности штырей для светодиодной лампы 1000, которая предпочтительно может быть трубчатой светодиодной лампой (TLED) 1000, совместимой с высокочастотным пускорегулирующим устройством с неизолированным шунтирующим источником 990, расположенным между двумя реле 710, 720. Шунтирующий источник 990 напряжения для катушек реле расположен между двумя реле 710, 720. Такая установка обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что соединение от катушки реле до контакта должно соответствовать только базовым требованиям к изоляции. В частности, конденсаторы С1 и С2 могут быть конденсаторами типа Y. Принцип работы схемы такой же, что и в схеме на фиг. 9.
Источник 990 напряжения для катушек реле в устоявшемся режиме работы можно реализовать, отбирая энергию из сетевой линии. Существует много способов реализовать это, как показано на фиг. 11. Когда переключатель (напр., полевой МОП-транзистор), проводящий сетевой ток (который входит в источник 990 напряжения для катушек реле по линии 1120 и выходит из источника 990 напряжения для катушек реле по линии 1130), шунтирован и когда полевой МОП-транзистор выключен, сетевой ток заряжает фильтрующий конденсатор. Следовательно, управляя включенным и выключенным состояниями полевого МОП-транзистора можно регулировать источник 1110 низкого напряжения. Это отрегулированное напряжение подает энергию на катушки первого и второго реле 710, 720. На фиг. 11А показан полный диодный мост и шунтирующий переключатель. На фиг. 11В показан активный полный мост, содержащий два диода и два полевых МОП-транзистора. На фиг. 11С показан асимметричный полумост. Схема, показанная на фиг. 11С является предпочтительной, поскольку она содержит меньше компонентов и может быть реализована с меньшими затратами.
Далее со ссылками на диаграмму последовательности, приведенную на фиг. 12, следует иллюстративное описание варианта способа эксплуатации модернизированной светодиодной лампы, работающей на переменном токе, при этом упомянутая светодиодная лампа содержит светодиодный блок, сетевую линию, первое переключающее устройство и второе переключающее устройство, при этом упомянутое первое переключающее устройство, упомянутое второе переключающее устройство и светодиодный блок соединены последовательно вдоль сетевой линии.
На этапе 1210 обнаруживают напряжение зажигания на сетевой линии.
На этапе 1220 упомянутые первое и второе переключающие устройства устанавливают, по меньшей мере временно, в проводящее состояние в ответ на обнаружение напряжения зажигания в сетевой линии.
Пример применения настоящего изобретения относится к обеспечению безопасности штырей в любой светодиодной модернизированной лампе, совместимой с высокочастотным пускорегулирующим устройством для арматуры для трубчатых ламп. Изобретение особенно относится к светодиодным трубкам Т8, совместимым с высокочастотным пускорегулирующим устройством.
Хотя в вышеописанных вариантах осуществления переключающие устройства содержат реле, эти варианты являются лишь предпочтительными вариантами и в других вариантах переключающими устройствами могут содержать, например, полевые МОП-транзисторы, триаки, БТИЗ и т.д.
Хотя в вышеописанных вариантах осуществления показаны конкретные конфигурации блоков источников напряжения, изобретение не ограничивается определенными конфигурациями блоков источников напряжения. В некоторых вариантах блок источника питания не содержит выпрямитель, фильтрующего конденсатора или трансформатора.
Из изучения чертежей, описания и приложенной формулы специалистам будут понятны другие вариации описанных вариантов.
В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, а единственное число не исключает значения множественного числа.
Один блок или устройство может выполнять функции нескольких объектов, перечисленных в формуле. Простой факт того, что определенные признаки описаны в разных зависимых пунктах, не указывает на то, что комбинацию таких признаков нельзя использовать с положительным эффектом.
Определения, такие как обнаружение напряжения зажигания в сетевой линии, обнаружение уменьшения мощности в сетевой линии и т.п., выполняемые одним или более блоком или устройством, могут выполняться любым количеством блоков или устройств. Например, обнаружение напряжения зажигания в сетевой линии может выполняться одним блоком или любым другим числом разных блоков. Определение и/или управление светодиодной лампой в соответствии с вышеприведенным способом можно реализовать в форме программного года компьютерной программы и/или в форме специализированной аппаратной среды.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.
Настоящее изобретение относится к светодиодной модернизированной лампе, адаптированной для работы на переменном токе. Эта светодиодная лампа содержит светодиодный блок, сетевую линию, первое и второе переключающие устройства (например, первое и второе реле), и управляющий блок. Управляющий блок обнаруживает напряжение зажигания в сетевой линии. В ответ на обнаружение напряжения зажигания в сетевой линии управляющий блок устанавливает первое и второе переключающие устройства в проводящее состояние так, чтобы светодиодный блок подключился к питанию. За счет применения первого и второго переключающих устройств повышается безопасность светодиодной лампы при установке лампы в арматуру, предназначенную для люминесцентных ламп.