本实用新型总体涉及LED灯和LED照明，且更具体地，涉及一种适于替换照明器中的荧光灯的LED灯，该照明器具有用于荧光灯的镇流器。
背景技术：
荧光照明已存在了许多年。这种形式的照明起始于作为白炽灯泡的高效替代品，但是近年来，在效率和功耗方面以及在如下所述的其它方面，已在一定程度上被LED照明超越。
LED(发光二极管)是半导体光源，例如具有在被激活时发光的PN结。通常，在被施加适当的电压时，电子能够与器件内的电子空穴复合，从而释放光子形式的能量。这种效应被称为电致发光，并且光的颜色(对应于光子的能量)由半导体的能带间隙确定。用于照明目的的LED通常与一个或多个磷光体组合以拓宽或改变LED器件的发射光谱。
荧光灯通常包括填充有惰性气体和少量的汞、两端用双针端帽盖住(因此总共有四个引脚)的灯管。为了有利于启动条件和限制工作期间经过荧光灯的电流，在市电电源与荧光灯之间连接电镇流器。在最初引入荧光照明时，用于限制交流电流的简单电感器被用作镇流器，其通常称为磁性镇流器。最近，荧光灯的照明器通常设置有电子镇流器。
电子镇流器包括电子元件，这些电子元件通常首先将交流市电电压转换为直流电压，随后将直流电压转换为高频交流电压以驱动荧光灯。电子镇流器通常主动控制经过荧光灯的电流并将其保持为恒流源。
LED照明具有许多优点。例如，LED照明不需要汞，LED照明更具有方向性，LED需要更少的努力来控制或调节功耗，以及与荧光照明相比寿命大大增加。更重要的是，LED照明比荧光照明更省电。
因此，期望由LED灯替换荧光灯。然而，在与不同的镇流器使用时，通常LED灯的工作不同。在一些情况下，由LED灯直接替换荧光灯导致整个照明器的故障。
目前，市场上存在可放置在现有的荧光照明器中的形状像荧光灯管的LED灯。然而，这些LED灯需要照明器剥离镇流器并重新布线以将LED灯直接连接至市电电源，而无需镇流器的干预或由设计用于 LED灯的镇流器替换。剥离和重新布线照明器所需的劳动抵消了转换至LED照明所涉及的许多(如果不是全部)节省，或者甚至提高了成本。
由于镇流器的知识超出了普通消费者的知识范围，因此需要与任何现有的设计用于荧光灯的照明器兼容的LED灯，使得当LED灯安装在这样的照明器中时即可投入工作，而无需确定照明器中的镇流器的类型。
发明人惊奇地发现甚至在电子镇流器之间也存在兼容性问题，特别是在LED灯比其设计用于替换的荧光灯管需要更少能量时。
与产生大致相同光量的荧光灯相比，LED灯通常少消耗约30％的能量。最近的趋势达到超过50％的能量节省，例如，以低于29W工作的LED灯替换58W的荧光灯管。
然而，发明人观察到，一旦LED灯管被设计成以如此低的功率工作(例如，被设计成节省50％能量)，则一些电子镇流器的设计表现异常。在一些情况下，这导致镇流器的寿命不可接受地降低，例如降低至几百分钟。
在这种异常情况下，当LED灯安装在具有这种镇流器的照明器中时，从镇流器汲取的电流显著增加，进而导致镇流器中的元件的温度升高。因此，这些镇流器元件变得过热，使得镇流器的寿命降低(例如，由于镇流器中的关键部件的热失控)并且可能导致安全问题。
发明人观察到具有这种异常行为的镇流器被设计成作为恒功率源而非恒流源工作。
图1示出布置在具有恒功率镇流器的照明器中的荧光灯101。
照明器连接至交流电压源102(例如，230V/50Hz)和通常包括整流器(可布置在镇流器中)的电子部件103。恒功率镇流器可包括被布置成以基本恒定的功率和例如20kHz-50kHz的范围内的频率生成输出的一个或多个电感器L1、L2以及一个或多个开关SW1、SW2。
典型的荧光灯101具有用于可释放地连接至照明器的四个电极(引脚)。通常，照明器不区分荧光灯101的不同电极，使得荧光灯101不必按特定方向连接至照明器。在将灯插入照明器之后，供应来自镇流器的交流电压的两个连接被称为热端，而另外两个连接(连接至电容器104)被称为冷端。在图1中，热端由字母A和D标记，冷端由字母B和C标记。
恒功率镇流器被设计成向灯输送(标称)恒定的功率量。标称恒定功率量可例如从跨过灯装置的电压降与流过灯装置的电流量的乘积得出。当荧光灯由设计成以更低功率工作的LED灯装置替换并且由 LED灯装置消耗的功率低于镇流器的设计功率时，这些镇流器被设计成增加供应至LED灯装置的电流以达到设计功率。这些镇流器在下文中被称为“恒功率镇流器”，用于区分在下文中被称为“恒流镇流器”的大多数电子镇流器，因为其被设计成保持基本恒定的电流输出。
恒功率镇流器通常被设计成以显著高于节能LED灯(例如，被设计成节省50％的能量)的设计工作功率的功率工作。因此，在将这样的LED灯安装在照明器中时，恒功率镇流器确定功率过低(例如，通过确定跨过灯的电压过低)，因此镇流器增加供应至LED灯的电流以达到镇流器的设计功率输出。最终，电流过高并导致缩短镇流器的寿命或导致其故障。
技术实现要素：
因此，目的是提供一种可与照明器中的镇流器类型无关地安装在适用于荧光灯(例如，荧光灯管)的照明器中，而无需对照明器进行任何更改的LED灯装置。更具体地，目的是提供这种解决上述问题的 LED灯装置。
本实用新型的第一方面涉及一种适于安装在照明器中的LED灯装置，该照明器适用于荧光灯管并具有镇流器。
根据本实用新型的第一方面的LED灯装置至少适合于在镇流器为电子镇流器的照明器中使用，并且被设计成适用于恒流镇流器或恒功率镇流器。在一些实施例中，LED灯装置包括根据镇流器改变LED的电路配置的电路，使得LED灯装置适合于安装在具有镇流器的照明器中，而无论镇流器是电子镇流器还是磁性镇流器。
根据本实用新型的第一方面的LED灯装置包括：多个LED；两个或更多个电极，用于可释放地连接至照明器，并且用于在第一工作模式中从镇流器接收电流以便供应至多个LED；以及传感器电路，用于测量与在第一工作模式中从镇流器接收的电流量有关的一个或多个参数。
根据本实用新型的第一方面的LED灯装置布置成以多种工作模式工作，其中在每种工作模式中，来自镇流器的电流被传导经过LED，即使得LED灯装置产生光。多种工作模式包括第一工作模式和第二工作模式。第一工作模式和第二工作模式被设计用于电子镇流器。然而，多种工作模式可包括被设计用于其它类型的镇流器、例如磁性镇流器的其它工作模式。
根据本实用新型的第一方面的LED灯装置适于如果所测量的一个或多个参数超出阈值，则从第一工作模式自动切换至第二工作模式，该阈值表示镇流器是恒流镇流器或不是恒流镇流器(例如恒功率镇流器等不是恒流镇流器的电子镇流器)。
根据本实用新型的第一方面的LED灯装置使得在第一工作模式中，LED灯装置具有多种工作模式中的最低负载阻抗。以此方式，LED 灯装置可以测量最低阻抗模式下的一个或多个参数，并且如果镇流器是恒流镇流器，则可设置成保持在最低阻抗模式。如果所测量的一个或多个参数超出阈值，从而表示镇流器不是恒流镇流器，则LED灯装置切换至较高的阻抗模式。
以此方式，当镇流器是恒流镇流器时，LED灯装置可以最低阻抗模式工作。恒流镇流器通常包括自保护/自校正机制，以避免保持恒定电流的潜在问题。发明人观察到，如果LED灯阻抗偏离通常的荧光灯管阻抗太多(例如，具有大的或不同的阻抗)，则存在LED灯将被镇流器排斥的风险，即，镇流器将自动关断或进入安全模式。因此，提供测量第一(低阻抗)工作模式下的一个或多个参数的LED灯装置可降低这种风险。在可选实施例中，第一工作模式定义了当LED灯接通并且LED灯装置检测到镇流器是电子镇流器时的默认模式。
本实用新型的第二方面涉及一种用于使LED灯装置以多种工作模式工作的方法。LED灯装置包括多个LED并且安装在照明器中，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器。
根据本实用新型的第二方面的方法包括：从镇流器接收电流；在第一工作模式中，将来自镇流器的电流传导经过多个LED；测量与在第一工作模式中来自镇流器的电流量有关的一个或多个参数；以及如果所测量的一个或多个参数超出阈值，则从第一工作模式自动切换至第二工作模式，该阈值表示镇流器是恒流镇流器或不是恒流镇流器。
在本实用新型的第二方面，在第一工作模式中，LED灯装置具有多种工作模式中的最低负载阻抗。这提供了与本实用新型的第一方面类似的优点。
本实用新型的第三方面涉及一种适于安装在照明器中的LED灯装置，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器。
根据本实用新型的第三方面的LED灯装置包括：多个LED；一个或多个整流电路，用于对电流整流并且用于将整流电流供应至LED；以及传感器电路，用于测量与LED灯装置从镇流器汲取的电流量有关的一个或多个参数。
根据本实用新型的第三方面的LED灯装置还包括两个以上的电极，用于可释放地连接至照明器，并且用于从镇流器接收电流(不是理想的直流电流)。在一个实施例中，LED灯装置具有四个电极。这允许使用者将LED灯装置以与荧光灯相同的方式，按任意方向插入至照明器中。
根据本实用新型的第三方面的LED灯装置还包括保护电路，其被连接成接收整流电流，并且用于控制LED灯装置从镇流器汲取的电流量。这种保护电路在直流电流路径中的整流器下游的布置被称为“直流链”或“整流器后”。例如，保护电路可布置成经由一个或多个整流电路连接至照明器。
根据本实用新型的第三方面的LED灯装置布置成以包括第一工作模式和第二工作模式的多种工作模式工作，其中LED灯装置在第一工作模式中与在第二工作模式中具有不同的负载阻抗，并且其中保护电路布置成如果所测量的一个或多个参数超出阈值，则将LED灯装置从第一工作模式自动切换至第二工作模式，该阈值表示镇流器是恒流电子镇流器或不是恒流电子镇流器。
这允许使用者将LED灯装置如同荧光灯一样连接至照明器，使得使用者不必担心哪个取向和/或方向将允许保护电路正确工作。
本实用新型的第四方面涉及一种用于使LED灯装置以多种工作模式工作的方法，LED灯装置包括多个LED并且安装在照明器中，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器，该方法包括：将来自镇流器的电流传导至LED灯装置；对电流整流以便供应至多个LED；测量与LED 灯装置从镇流器汲取的电流量有关的一个或多个参数；将整流电流传导至多个LED和保护电路；以及如果所测量的一个或多个参数超出阈值，则借助于保护电路增加LED灯装置的负载阻抗，该阈值表示镇流器是恒流电子镇流器或不是恒流电子镇流器。
以此方式，本实用新型的第四方面提供与本实用新型的第三方面类似的优点。
本实用新型的第五方面涉及一种适于安装在照明器中的LED灯装置，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器，LED灯装置包括：多个LED；两个或更多个电极，用于可释放地连接至照明器，并且用于传导来自镇流器的电流以便供应至LED；以及保护电路，布置成以由第一工作模式和第二工作模式组成的两种工作模式传导来自镇流器的电流。
在本实用新型的第五方面的LED灯装置中，保护电路包括：与多个LED串联布置的阻抗；以及跨过阻抗布置的熔断器，用于测量与在第一工作模式中来自镇流器的电流有关的一个或多个参数，其中保护电路布置成一旦所测量的一个或多个参数超出阈值，则从第一工作模式自动切换至第二工作模式，该阈值表示镇流器是恒流镇流器或不是恒流镇流器，并且其中在第一工作模式中，阻抗被熔断器短路，而在第二工作模式中，熔断器被熔断。
以此方式，虽然保护电路仅提供两种工作模式(而LED灯装置例如通过改变LED的电路配置仍可具有两种以上工作模式)，但是这足以解决恒功率镇流器的问题。本实用新型的第五方面提供了熔断器廉价并可充当传感器电路的传感器以及保护电路的一部分的优点。以此方式，可用较低成本解决恒功率镇流器的问题。
本实用新型的第六方面涉及一种适于安装在照明器中的LED灯装置，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器，LED灯装置包括：布置成多组的多个LED，其中LED组可以至少包括第一电路配置和第二电路配置的多种电路配置连接，其中LED组的至少一部分在不同的电路配置中不同地彼此连接；传感器电路，用于测量表示LED灯装置从镇流器汲取的总电流的一个或多个参数；保护电路，用于一旦所测量的一个或多个参数超出阈值，则将多组LED的连接从第一电路配置切换至第二电路配置，该阈值表示镇流器是恒流镇流器或不是恒流镇流器，并且其中，在第一电路配置中，LED灯装置具有多种电路配置中的最低负载阻抗。
本实用新型的第七方面涉及一种适于安装在照明器中的LED灯装置，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器，LED灯装置包括：
多个LED；
两个或更多个电极，用于可释放地连接至照明器，并且用于传导来自镇流器的电流以便供应至LED；
用于测量一个或多个参数的传感器电路，该一个或多个参数表示 LED灯装置从镇流器汲取的总电流和/或表示镇流器跨过LED灯装置供应的电压；以及
保护电路，电连接于至少一个电极并且用于控制LED灯装置从镇流器汲取的电流量。
在一个实施例中，保护电路布置成以包括第一工作模式和第二工作模式的多种工作模式工作(在这些工作模式中，电流被传导经过LED 灯装置以产生光)。LED灯装置的负载阻抗(如镇流器所见)在第一工作模式中与在第二工作模式中不同。
在一个实施例中，保护电路布置成一旦所测量的一个或多个参数超出阈值，则从第一工作模式自动切换至第二工作模式，该阈值表示镇流器是恒流电子镇流器或不是恒流电子镇流器，例如恒功率电子镇流器。
保护电路可布置成在保护电路具有第一(有效)阻抗的第一工作模式中工作，以及在保护电路具有第二不同(有效)阻抗的第二工作模式中工作，并且布置成基于所测量的一个或多个参数(例如，测量的电流和/或测量的电压)，从第一工作模式自动切换至第二工作模式。
LED灯装置(例如，内部的保护电路)优选地适于使得在工作期间，在第二工作模式中跨过LED灯装置的电压降大于在第一工作模式中跨过LED灯装置的电压降(例如，具有更大的跨过灯的电压差的绝对值)。这可通过增加保护电路的阻抗或改变LED的电路配置，使得跨过LED灯装置的LED的总正向电压增加来实现。
本实用新型的第八方面涉及一种适于安装在照明器中的LED灯装置，该照明器适用于荧光灯并具有镇流器，LED灯装置包括多个LED、传感器电路和第二电路。
在本实用新型的所有方面，LED灯装置可根据从镇流器汲取的电流而改变LED灯装置的负载阻抗。这使得能够增加镇流器所见的阻抗，以导致来自镇流器的较低的输出电流，并且解决了在照明器含有恒功率镇流器的情况下损坏镇流器的风险问题。
本实用新型的各方面可包含本实用新型的另一方面的一项或多项特征。此外，根据本实用新型的任一方面的LED灯装置还可包括以下可选特征中的一项或多项。
在一个实施例中，LED灯装置包括保护电路，其电连接于至少一个电极，并且用于通过从第一工作模式切换至第二工作模式而控制 LED灯装置从镇流器汲取的电流量。
在一个实施例中，保护电路在第一工作模式中具有第一阻抗，并且在第二工作模式中具有不同于第一阻抗的第二阻抗。LED灯装置可包括用于改变LED灯装置的工作模式以增加LED灯装置的负载阻抗的装置。
LED灯装置可包括用于改变保护电路的电路配置，使得保护电路的不同部件不同地互连，以便增加LED灯装置的负载阻抗的装置。在一个实施例中，传感器电路包括熔断器，并且保护电路包括阻抗和熔断器。阻抗优选地与多个LED串联布置，并且熔断器与阻抗并联布置。在该实施例中，第一工作模式对应于阻抗被熔断器短路的保护电路的第一状态，并且第二工作模式对应于熔断器被熔断的保护电路的第二状态。
LED灯装置可包括用于对从镇流器接收的电流整流的装置，以及用于将整流电流供应至保护电路中的阻抗的装置。在一个实施例中， LED灯装置包括在照明器的阻抗与镇流器之间串联布置的一个或多个交流—直流整流电路。
在一个实施例中，阻抗具有在0.12mH与0.3mH之间的总电感值。发明人观察到，在此范围内的电感特别有利于使LED灯装置从恒功率镇流器传导较低的电流，以便产生恒功率镇流器的部件中的较低温度。在一个实施例中，LED灯甚至包括用于以少于恒功率镇流器的设计功率的75％的功率工作的装置。以此方式，LED灯装置不仅可以避免恒功率镇流器中的部件的损坏，而且可以实现LED灯装置的更低的功耗。
在一个实施例中，阻抗包括具有第一绕组和第二绕组的变压器，其中第一绕组与多个LED串联布置，第二绕组与熔断器形成闭环回路。
在一个实施例中，所测量的一个或多个参数表示LED灯装置从镇流器接收的电流量和/或镇流器跨过LED灯装置供应的电压量。
在一个实施例中，多个LED布置成多个组，其中LED组可以多种电路配置连接，多种电路配置至少包括第一电路配置和第二电路配置，第二电路配置具有LED组的不同的电路布置，在该电路布置中LED 组的至少一部分与在第一电路配置中不同地彼此连接，其中第一电路配置对应于第一工作模式，第二电路配置对应于第二工作模式，并且其中LED灯装置适于将多个LED组的连接从第一电路配置自动切换至第二电路配置。
LED灯装置可包括用于增加LED灯装置中的LED的总正向电压的装置。在一个实施例中，第二电路配置包括比第一电路配置更多数量的连接成串联串的LED。
在一个实施例中，LED灯装置还布置成，如果所测量的一个或多个参数超出第二阈值，则从第一工作模式或第二工作模式自动切换至第三工作模式。一些示例将在以下参照图11A-11D和图14予以说明。
LED灯装置可包括用于检测镇流器是磁性镇流器、恒流镇流器还是例如恒功率镇流器的其它类型的电子镇流器的装置。LED灯装置还可包括用于如果检测到磁性镇流器则切换至第三、第四或其它工作模式的装置。在一个实施例中，多种电路配置还包括第三电路配置，其中LED灯装置还包括用于生成表示镇流器是磁性镇流器或不是磁性镇流器的输出的电路，以及用于基于该输出，在第一电路配置与第三电路配置之间或者在第二电路配置与第三电路配置之间改变多个LED组的连接的电路。
在一个实施例中，从第一工作模式切换至第二工作模式减少LED 灯装置从镇流器汲取的电流量。
在一个实施例中，从第一工作模式切换至第二工作模式包括增加电流流过的阻抗的电感。增加阻抗的电感可包括使与诸如电感器或变压器的感应元件并联连接的熔断器熔断。
在一个实施例中，在第一工作模式中，保护电路具有第一阻抗，并且在第二工作模式中，保护电路具有不同于第一阻抗的第二阻抗。
在一个实施例中，传感器电路适于根据从一个或多个整流电路接收的整流电流测量一个或多个参数。一些示例在图4、图5、图8和图 12中示出。
在一个实施例中，传感器电路包括熔断器，并且保护电路包括阻抗和熔断器，阻抗与多个LED串联布置，并且熔断器与阻抗并联布置，并且其中，第一工作模式对应于阻抗被熔断器短路的保护电路的第一状态，并且第二工作模式对应于熔断器被熔断的保护电路的第二状态。
在一个实施例中，一个或多个整流电路布置成输出具有频率高于 (例如，大约两倍)从镇流器接收的电流的频率的交流部分的整流电流，并且其中阻抗具有在0.12mH与0.3mH之间的总电感值。
在一个实施例中，阻抗包括具有第一绕组和第二绕组的变压器，其中第一绕组与多个LED串联布置，第二绕组与熔断器形成闭环回路。
在一个实施例中，所测量的一个或多个参数表示LED灯装置从镇流器接收的电流量和/或镇流器跨过LED灯装置供应的电压量。
在一个实施例中，多个LED布置成多个组，其中LED组可以多种电路配置连接，多种电路配置至少包括第一电路配置和第二电路配置，第二电路配置具有不同的LED组的电路布置，在该电路布置中LED 组的至少一部分与在第一电路配置中不同地彼此连接，其中第一电路配置对应于第一工作模式，第二电路配置对应于第二工作模式，并且其中LED灯装置适于将多个LED组的连接从第一电路配置自动切换至第二电路配置。
在一个实施例中，第二电路配置包括比第一电路配置更多数量的连接成串联串的LED。
在一个实施例中，LED灯装置还布置成，如果所测量的一个或多个参数超出第二阈值，则从第一工作模式或第二工作模式自动切换至第三工作模式。
在一个实施例中，传感器电路包括熔断器，并且保护电路包括阻抗和熔断器，阻抗与多个LED串联布置，并且熔断器与阻抗并联布置，其中保护电路布置成如果所测量的一个或多个参数超出第二阈值，则自动切换至第三工作模式，并且其中：在第一工作模式中，阻抗被熔断器短路，且多组LED以第一电路配置连接；在第二工作模式中，阻抗被熔断器短路，且多组LED以第二电路配置连接；并且在第三工作模式中，熔断器被熔断，且多组LED以第一电路配置或第二电路配置连接。
在一个实施例中，多个LED布置成多组，其中LED组可以多种电路配置连接，其中LED组的至少一部分在不同的电路配置中不同地彼此连接，并且其中LED灯装置包括用于生成表示镇流器是磁性镇流器或不是磁性镇流器的输出的电路，以及用于基于该输出在一种电路配置与另一种电路配置之间改变多个LED组的连接的电路。
在一个实施例中，增加负载阻抗包括增加电流流过的电感。这可包括使先前与感应元件并联连接的熔断器熔断。
在一个实施例中，多个LED布置成多组，其中LED组可以多种电路配置连接，多种电路配置至少包括第一电路配置和第二电路配置，第二电路配置具有LED组的不同的电路布置，在该电路布置中LED 组的至少一部分与在第一电路配置中不同地彼此连接；并且其中增加负载阻抗包括从第一电路配置切换至第二电路配置。
在一个实施例中，多个LED布置成多组，其中LED组可以多种电路配置连接，多种电路配置至少包括第一电路配置和第二电路配置，第二电路配置具有LED组的不同的电路布置，在该电路布置中LED 组的至少一部分与在第一电路配置中不同地连接至电路中。
在一个实施例中，传感器电路用于测量一个或多个参数，该一个或多个参数表示LED灯装置从镇流器汲取的总电流和/或表示镇流器跨过LED灯装置供应的电压。
第二电路用于一旦所测量的一个或多个参数超出阈值，则在第一电路配置与第二电路配置之间改变多组LED的连接，该阈值表示镇流器是恒流电子镇流器还是非恒流电子镇流器。
在一个实施例中，第二电路配置具有比第一电路配置更大的跨过 LED灯装置的LED的总正向电压。例如，第二电路配置可包括比第一电路配置更多数量的连接成串联串的LED。
在一个实施例中，多种电路配置包括三种或更多种电路配置，其中第二电路用于根据表示从镇流器汲取的总电流的不同水平的多个不同阈值，在三种或更多种电路配置之间切换LED的电路配置。
在一个实施例中，LED灯装置还包括多个开关。多个开关用于在第一电路配置、第二电路配置和第三电路配置之间改变LED的电路配置，第三电路配置具有LED组的不同的电路布置，在该电路布置中LED 组的至少一部分与在第一电路配置中和第二电路配置中不同地连接至电路中。多个开关可用于在三种或更多种不同电路配置之间改变LED 组的电路配置。
在一个实施例中，多个开关包括第一组开关、第二组开关和第三组开关。这三组开关用于将多组LED改变为三种不同的电路配置。其它实施例可将此扩展成包括四组或更多组开关，以及用于将LED组改变为四种或更多种不同的电路配置的电路。
在一个实施例中，多组LED包括第一组LED、第二组LED、第三组LED和第四组LED。在第一电路配置中，第一、第二、第三和第四组LED中的每一组并联连接。在第二电路配置中，第一组LED和第二组LED串联连接成第一串，并且第三组LED和第四组LED串联连接成第二串，其中第一串与第二串并联连接。在第三电路配置中，第一、第二、第三和第四组LED串联连接。
在一个实施例中，多个开关还用于将LED的电路配置改变为具有 LED组的不同的电路布置的第四电路配置，在该电路布置中LED组的至少一部分与在第一、第二和第三电路配置中不同地连接至电路中。
根据本实用新型的任一方面的方法可包括：测量表示LED灯装置从镇流器汲取的总电流和/或表示镇流器跨过LED灯装置供应的电压的一个或多个参数；确定镇流器是否为非恒流电子镇流器，例如恒功率电子镇流器；以及如果确定镇流器为非恒流电子镇流器，则增加跨过LED灯装置的电压。
在一个实施例中，该方法包括：
从镇流器接收电流；
设置与LED串联的可变阻抗，可变阻抗和LED电连接至镇流器的输出端；以及
如果电流高于预定阈值，则自动增加可变阻抗的阻抗。
本实用新型的另一方面涉及一种用于制造LED灯装置的方法，该 LED灯装置适于安装在照明器中，照明器适用于荧光灯并具有镇流器，该方法包括：
确定一个或多个参数的一个或多个阈值，该一个或多个阈值表示镇流器是恒流电子镇流器还是非恒流电子镇流器；
将多个LED设置成多组，其中LED组可以多种电路配置连接，多种电路配置至少包括第一电路配置和第二电路配置，第二电路配置具有LED组的不同的电路布置，在该电路布置中LED组的至少一部分与在第一电路配置中不同地连接至电路中；以及
设置用于根据所确定的一个或多个阈值，在第一电路配置与第二电路配置之间改变多组LED的连接的机构。
本实用新型提供了可与所测量的一个或多个参数相关联地，根据镇流器的类型改变灯的(有效)阻抗(例如镇流器所见的负载阻抗) 的优点。
通过提供这种可变(有效)阻抗，上述问题得以解决。
常规LED灯所消耗的功率与灯所汲取的电流大致成正比，因为跨过灯的电压基本上对应于LED的正向电压而并无多大变化。在LED 灯被设计成以恒功率镇流器的设计功率的约50％的功率工作时，结果是电流被镇流器加倍。
相比之下，在设置有效阻抗的情况下，镇流器估计的标称功率取决于电流的平方(例如，P≈I^2×Z+I×Vf)。在(有效)阻抗足够大时，功率的增加近似取决于电流的平方根。这有效减少了从恒功率镇流器汲取的电流。
然而，虽然具有这种高有效阻抗解决了恒功率镇流器的问题，但是其对于恒流镇流器产生了新的问题。这些镇流器显示出与具有固定高阻抗的LED灯装置的高度非兼容性，并可通过排斥LED管而做出反应，因为恒流镇流器通常具有排斥看起来不像荧光灯的负载的自校正机制，例如镇流器将自动关断或进入安全模式。
因此，与具有任何类型的镇流器的荧光灯照明器兼容的目的通过设置保护电路而得以实现，该保护电路布置成在保护电路具有第一(有效)阻抗的第一工作模式中工作，以及在保护电路具有第二不同(有效)阻抗的第二工作模式中工作，其中保护电路布置成基于所测量的一个或多个参数，从第一工作模式自动切换至第二工作模式。
LED灯装置可以是LED灯或LED灯泡，适于安装在适用于荧光灯管(例如，具有恒功率镇流器、恒流镇流器、磁性镇流器等)的照明器中。LED灯装置包括用于可释放地连接至照明器的两个或更多个电极。其示例是用于安装在照明器中的LED管上的管脚，其中LED 管并不永久安装在照明器中，而是可由使用者移除。
传感器电路可用于测量表示LED灯装置从镇流器汲取的总电流的电流和/或表示镇流器跨过LED灯装置供应的电压的电压。测量的电压可以是跨过LED装置中的容性/阻性/感性负载的电压，或者可以是跨过整个LED灯装置的电压。基于测量的电流和/或测量的电压(包括基于测量电流乘以测量电压的估算功率)，保护电路可从第一工作模式切换至第二工作模式。各工作模式可以是离散的或连续的，例如具有可连续改变有效阻抗的可变阻抗。
LED灯装置可包括用于如果电流高于预定阈值则自动增加可变阻抗的阻抗的装置。用于增加可变阻抗的阻抗的装置可包括用于改变阻抗中的电互连的装置。在一个实施例中，LED灯装置用于至少替换具有电子镇流器的照明器中的荧光灯，其中在大于5kHz的频率下，第一阻抗和第二阻抗与测量电流和/或测量电压具有正相关性，例如在绘制第一和第二阻抗与对应的测量电流和/或测量电压时存在正相关性。
由于电子镇流器通常在大于5kHZ(例如，20-50kHZ)的频率下工作，因此保护电路可包括用于控制从镇流器汲取的电流的交流部分的频率依赖性阻抗。例如，保护电路可包括电感器。该频率依赖性阻抗优选地具有与测量电流/电压的正相关性。这使得在传感器电路确定较高的电流/电压时，例如在从恒功率镇流器汲取较高电流时，保护电路可切换至较高的阻抗模式。
保护电路可用于控制LED灯装置从镇流器汲取的电流的量。在一个实施例中，保护电路与一个或多个LED的组串联布置。LED灯装置可包括用于中断电流，使得在电流达到阈值后的5秒内使电流降低至预定阈值以下的值的装置。
在一个实施例中，传感器电路与保护电路集成在一起。集成的保护电路和传感器电路可包括与一个或多个LED的组串联布置的电感器或变压器，并可包括跨过电感器或变压器布置(例如，与电感器并联布置，或者与变压器的第一绕组或第二绕组形成闭环回路)的熔断器 (作为传感器以及开关)。
LED灯装置可包括用于放大或衰减电流并将放大或衰减电流馈送至传感器的装置。在一个实施例中，变压器的第一绕组与一个或多个 LED的组串联布置，并且变压器的第二绕组与熔断器形成闭环回路。第二绕组可包括适于使熔断器在预定阈值下熔断的一匝或多匝。这使得可灵活地选择任何可用值的熔断器并根据需要调整熔断电流阈值。
在一个实施例中，保护电路布置成基于测量的电流和/或测量的电压的阈值，从第一工作模式自动切换至第二工作模式。例如，传感器电路可包括用于在阈值(例如，熔断器额定/熔断值)下，改变保护电路的电路配置(例如，保护电路中的电互连)的熔断器。
在一个实施例中，在第一工作模式中，保护电路和传感器电路形成闭环回路；并且在第二工作模式中，保护电路和传感器电路形成开环回路。
在一个实施例中，传感器电路包括用于测量电流和/或电压的传感器，其中传感器也作为保护电路中的开关，用于短路保护电路中的阻抗，使得在大于5kHZ的频率下，第一阻抗与第二阻抗的比率小于1/50 (例如，第二阻抗是第一阻抗的50倍或更多倍)。
在一个实施例中，保护电路布置成在镇流器是恒功率镇流器时自动切换至第二工作模式。
在一个实施例中，LED灯装置用于替换具有电子镇流器或磁性镇流器的照明器中的荧光灯，其中多个LED布置成根据照明器的输出的频率，至少在第一电路配置和第二电路配置之间切换。第一电路配置和第二电路配置可包括不同的LED间的互连。例如，LED可布置成多组，其中LED组可以多种电路配置连接，多种电路配置至少包括第一电路配置和第二电路配置，第二电路配置具有LED组的不同的电路布置，在该电路布置中LED组的至少一部分与在第一电路配置中不同地连接至电路中，并且其中LED灯装置配置成根据照明器的输出的频率，至少在第一电路配置和第二电路配置之间切换。照明器(中的镇流器) 的输出的频率取决于镇流器是磁性镇流器还是电子镇流器。因此，在电路配置之间切换使得LED灯装置配置成，根据照明器中的镇流器是磁性镇流器还是电子镇流器而在电路配置之间切换。这种依赖性可通过感测镇流器的输出的频率，或者感测从镇流器汲取的电流或由镇流器供应的电压的频率相关参数(例如，斜率)，或者通过感测磁性镇流器的输出与电子镇流器的输出之间的任何其它一个或多个差异来实现。
在一个实施例中，保护电路具有在0.01mH与1.5mH之间的电感值。在LED灯装置1(例如，LED管)通过磁性镇流器工作时，由该磁性镇流器供应的低频电压/电流(例如，100Hz)产生电感的低阻抗。在此情况下，保护电路的阻抗低，而无论是在第一或第二工作模式中。这实现了在镇流器为磁性镇流器的情况下，LED灯装置以低有效阻抗在高正向电压下工作的目的。
在一个实施例中，第一电路配置包括比第二电路配置更多数量的连接成串联串的LED。
在一个实施例中，LED组包括三个或更多个LED串。例如，在第一电路配置中，该三个或更多个串中的至少三个串串联布置；并且在第二电路配置中，该三个或更多个串中的至少三个串并联布置。
LED灯装置可包括容纳传感器电路和保护电路的壳体。壳体优选地具有适于替换照明器中的荧光灯的构造，即呈管状形状，并且通常符合常规荧光灯管的形状。
附图说明
以下参照附图说明本实用新型的某些考虑、方面和实施例，其中相同或相似的元件、部件和方面用相同的附图标记表示，并且附图仅以示例的方式提供而不应解释为以任何方式限制本实用新型的实施例。在附图中：
图1示出布置在具有恒功率镇流器的照明器中的荧光灯101。
图2示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其包括用于以具有不同的有效阻抗(例如，镇流器所见的负载阻抗)值的至少两种工作模式工作的电路。
图3示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其包括两种离散的工作模式。
图4示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其包括布置成接收整流电流的保护电路。
图5示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其包括用于连接至照明器的四个电极和类似于图4的保护电路。
图6示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其包括用于从较低阻抗模式切换至较高阻抗模式的熔断器。
图7示出本实用新型的LED灯装置1的另一实施例，其包括熔断器和变压器。
图8示出LED灯装置1的另一实施例，其中保护电路与LED的电路集成在一起。
图9A和图9B示出本实用新型的LED灯装置1的另一实施例，其中LED的电路配置是可变的。
图10示出LED灯装置1的另一实施例，其中LED的电路配置也是可变的。
图11A-11D示出类似于图9A、图9B和图10的另一实施例，其中 LED灯装置1可在两种以上电路配置之间切换。
图12示出LED灯装置1的实施例，其包括对应于照明器中的镇流器，电路配置可变的一组LED。
图13示出在图8中的电路配置之间切换的更详细表示。
图14示出图1-图9中的不同实施例可彼此组合的示例。
图15示出恒流电子镇流器和恒功率电子镇流器的特性P-V曲线。
图16示出磁性镇流器的特性P-V曲线。
具体实施方式
下面更详细地说明本实用新型的示例性实施例。
图2示出LED灯装置1的实施例，其包括一个或多个LED 25、 26、27的组，用于可释放地连接至照明器并且用于传导来自镇流器的电流以便供应至LED的电极22，用于测量表示LED灯装置1从镇流器汲取的总电流的电流和/或表示镇流器跨过LED灯装置1供应的电压的电压的传感器电路21，以及与LED组25、26、27串联布置的设置有可变阻抗的保护电路24。在图2中，为简单起见，LED组25、26 和27被表示为单个LED符号，但是应当理解，各组LED可包括一个或多个LED串。在这种布置中，从镇流器流出的电流流过保护电路24 和LED组25、26、27，并且保护电路24的阻抗的变化将影响跨过镇流器的输出端的总阻抗。
保护电路24可在至少两种阻抗值之间切换，以便至少在第一(低阻抗)工作模式和第二(高阻抗)工作模式中以及在可选的其它模式，例如两种或更多种离散的工作模式中传导电流。替代地，保护电路24 可包括可以连续改变有效阻抗以在不同阻抗值下传导电流的可变阻抗。
传感器电路21布置成测量或对电流和/或电压做出反应，其中测量值的变化表示从镇流器汲取的总电流和/或跨过LED灯装置1的电压的变化。传感器电路21可包括传感器，例如电压或电流传感器，或者可使用在不同电流/电压值下具有不同特性的电气元件或在达到特定电流或电压阈值时做出反应或“跳闸”的电气元件。
传感器电路21可布置成测量表示从镇流器汲取的总电流的电流值。这在图2中示意性地示为与保护电路24串联布置成用于测量从镇流器汲取的总电流的电流传感器21a。电流传感器还可以其它方式布置成用于测量表示从镇流器汲取的总电流的电流值。这些实施例将在以下更详细地说明。
传感器电路21可布置成测量表示镇流器跨过LED灯装置1供应的电压的电压。在所示的实施例中，跨过保护电路24的电压由电压传感器21b测量。此电压表示跨过整个LED灯装置1的电压，可通过将测量的电压与估算的LED的正向电压相加来估算。
传感器电路21和保护电路24可布置成使得保护电路24基于达到或超出预定阈值的感测的电流或电压，响应于传感器电路21而自动切换工作模式。当从镇流器抽取的电流和/或由镇流器供应的电压增加至阈值以上时，保护电路24布置成从第一工作模式自动切换至第二工作模式。随着保护电路24的阻抗增加，从镇流器汲取的电流降低，并且可以避免镇流器中的热失控和其它不利影响，并可增加镇流器的寿命。
以此方式，即使在照明器配备有恒功率镇流器时，低功率的LED 灯装置也可安全地安装在设计用于较高功率的荧光灯的照明器中(例如，28W LED灯替换58W荧光灯管)。恒功率镇流器将通过改变输出电压并驱动较高的输出电流来尝试保持设计输出功率(例如，58W)。传感器电路21将对较高的镇流器输出电流做出反应并使保护电路24 自动切换至具有较高阻抗的第二工作模式。这增加了LED灯装置的总阻抗，增加了跨过镇流器输出端的电压，并且降低了镇流器输出电流以避免损坏镇流器。
在优选实施例中，默认模式为第一工作(低阻抗)模式。保护电路24布置成仅在从镇流器抽取的电流和/或由镇流器供应的电压的增加达到或超出阈值的情况下，从第一工作模式切换至第二工作模式。这确保例如在镇流器为恒流镇流器时，LED灯装置1以第一工作模式工作。恒流镇流器通常包括自保护/自校正机制，以避免保持恒定电流的潜在问题。发明人观察到，如果LED灯阻抗偏离通常的荧光灯管阻抗太多(例如，具有大的或不同的阻抗)，则存在LED灯将被镇流器排斥的风险，即，镇流器将自动关断或进入安全模式。因此，提供默认在第一工作模式下工作的LED灯装置1可降低这种风险。
在一个实施例中，传感器电路21包括例如设置有一个或多个运算放大器和/或一个或多个晶体管和/或一个或多个MOSFET和/或微控制器或微处理器的有源感测部件，以监测从镇流器抽取的电流和/或由镇流器供应的电压。
在图2中所示的实施例中，LED组包括并联布置的三个或更多个 LED串。优选地，LED组包括5个或更多个LED串，并且每个串优选地包括少于20个LED。优选地，LED串布置成在镇流器为电子镇流器时自动切换至并联电路配置。
在一个实施例中，传感器电路21和保护电路24布置在具有LED 的单个壳体中，如图2中的虚线所示。壳体优选地具有适于替换照明器中的荧光灯的构造，即呈管状形状，并且通常符合常规荧光灯管的形状。
电极22可以是用于将LED灯装置安装在照明器中并且用于传导电流的引脚。引脚优选地位于容纳传感器电路21、保护电路24和LED 的壳体的一端，并且适于连接至常规的荧光照明器。
图3示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其中保护电路24 包括阻抗16和跨阻抗16并联布置的开关15。该实施例还可包括参照图2所述的任何元件。传感器电路21例如如图2中所示，可与保护电路24串联或并联布置，或者可包括也形成保护电路的一部分的一个或多个元件。
在图3中所示的实施例中，传感器电路21布置成基于传感器电路 21所测量的电流和/或电压而断开或闭合开关15。例如，保护电路24 可布置成通过断开开关15而从第一工作模式切换至第二工作模式。在所示的实施例中，在第一工作模式中，开关15闭合并且阻抗16被开关短路。开关15的阻抗优选为低，使得在第一工作模式中，保护电路 24对镇流器和LED灯装置的操作具有可忽略的影响。在(如图所示的) 第二工作模式中，开关15断开，使得从镇流器汲取的所有电流流过阻抗16。阻抗16的阻抗显著高于开关15的阻抗，使得保护电路24增加跨过镇流器的输出端的总阻抗。
在一个实施例中，传感器电路21布置成确定流过开关的电流和/ 或跨过开关15的电压是否超出预定阈值。
例如，当电流/电压低于阈值时，例如，在恒流镇流器连接至LED 灯装置1时，开关15保持闭合，使得保护电路24的有效阻抗具有由开关15确定的量级(第一工作模式)。
当电流/电压达到阈值时(例如，在镇流器为恒功率镇流器时，其可生成相对于恒流镇流器的2倍的来自镇流器的电流)，开关15断开，使得保护电路25的有效阻抗具有由阻抗16确定的量级。结果，保护电路24从第一工作模式(较低阻抗)切换至第二工作模式(较高阻抗)，从而降低来自镇流器的电流以避免热失控。
在图3中所示的实施例中，传感器电路21可布置成测量跨过阻抗16的电压。可通过将此电压与估算的LED串25-27的正向电压相加来估算总电压。替代地，也可跨过整个LED灯装置1，即跨过保护电路 24和LED 25、26、27测量该电压。可在LED传导电流之前测量该电压。例如，传感器电路21可包括负载(例如，虚拟阻抗)，其优选具有电压按电流变化而变化的基本成正比的特性。该负载可布置成在有限量的时间内暂时传导电流，用以确定跨过LED灯装置1的电压，以便确定镇流器的类型。
开关15可以是任何适合类型的开关，例如，诸如继电器的机电开关，诸如晶体管的半导体开关，或者诸如熔断器的可以断开电路、中断电流或将电流从一个导体转移至另一导体的任何其它电气部件。开关也可设计成一次性使用或可复位。还可使用温度操纵开关(例如，热开关)。
在图3中所示的实施例中，保护电路24与LED灯装置1中的所有LED 25、26、27串联布置。由于LED灯装置1仅需要一个保护电路，因此成本低廉。此外，由于在此情况下流过保护电路24的电流最大(例如，流过并联布置的LED组的所有电流的总和)，因此传感器电路21的灵敏度增加，这有利于确定流过开关15的电流和/或跨过开关15的电压。
替代地，LED灯装置1可包括多组LED，且每组LED与单独的保护电路串联布置。保护电路和LED也可集成在一个电路中。
优选地，保护电路24布置成从整流器接收整流电流。其示例在图 4中示出。
图4示出LED灯装置1的实施例，其中阻抗包括具有电感L的感应元件16a。保护电路24布置成经由一个或多个整流器31a连接至照明器。
已知电感对于直流电流具有小的阻抗。在保护电路需要较高阻抗的情况下，在一个或多个整流器31a之后的直流电流路径上使用电感可能似乎违反直觉。
然而，发明人认识到将电感布置在整流器之后是更有利的。这是由于认识到实际的整流器不产生理想的直流电流。发明人认识到整流器的这种“缺陷”是更有利的实施例的关键。
一个或多个整流器31a布置成产生具有纹波的输出，该纹波可被认为是直流部分和交流部分，其中交流部分具有比镇流器的输出频率更高的频率，通常为镇流器输出频率的两倍。
一方面，当开关15断开时，电感对整流电流的直流部分提供非常小的阻抗，但可对整流电流的交流部分提供高得多的阻抗。由于电感的阻抗与频率成正比，因此与阻抗布置在一个或多个整流器31a的前面的交流电流路径中的情况相比，图4中的给定尺寸的电感L可提供两倍的电感。
发明人认识到，对于许多常规的整流器，将阻抗16布置在整流器 31a、31b后面(直流链)的整体效果(考虑到直流部分和交流部分) 与将阻抗16布置在一个或多个整流器31a前面(交流链)相比产生更好的性能。对于一些简单的整流器(例如，使用四个二极管的全波整流器)，直流部分相对铰小。在这种情况下，交流链中的电感2L可由直流链中的一半的电感L替代。
即使整流器输出一些直流部分，也可观察到将电感器布置在直流链中仍可有效降低由恒功率镇流器供应的电流。
当开关15断开时，由感应元件16a提供的阻抗降低电流的交流部分。由于流过LED的电流与LED的正向电压之间的关系是非线性的 (通常是指数的)，因此电流的直流部分与整流电流的交流部分的减少不是无关的。相反，这两个部分一起受到阻抗影响。结果，感应元件 16a将从镇流器汲取的总电流降低至仅超过整流电流的交流部分的程度。
因此，与阻抗布置在一个或多个整流器31a前面(交流链)的情况相比，将阻抗16布置在一个或多个整流器31a后面(直流链)产生可将更小的电感用于阻抗16的优点。这允许使用更小和更廉价的电感器，因此降低成本并且使得更易于将电感器安装至LED灯装置中。
感应元件16a可以是如图4中所示的电感器，但也可以是变压器。
发明人还认识到，将阻抗16布置在一个或多个整流器31a后面特别提供了当感应元件的电感L在120μH-300μH的特定范围内时的优点。
在给定频率下，较高的电感可提供较高的阻抗。然而，电感也将对抗电流的减小。当整流电流的交流部分减小时，电感生成对抗电流减小的感应电压。因此，较高的电感具有将电流保持在稳定值的更大趋势。这导致与使用阻抗降低电流的目标的冲突。换言之，较高的阻抗值与较高的电感值之间存在矛盾。
这种冲突被发明人调解，因为将感应元件16a布置在一个或多个整流器31a后面可提供增进的效果。这导致具有较低电感值的足够的阻抗值。这致使发明人观察到120μH-300μH的适当的电感范围。在此范围内，观察到从镇流器汲取的较低电流和镇流器的较低温度，甚至观察到由LED灯装置1消耗的较低功率。
图5示出与图4的实施例相似的实施例。在此实施例中，LED灯装置1包括用于连接至照明器的四个或更多个电极22a-22d。
此实施例可用于替换如图1中所示的具有用于连接至照明器的四个电极的荧光灯101。所期望的是消费者可像荧光灯一样将LED灯装置1连接至这样的照明器，即消费者不需要知道哪个电极22应连接至照明器中的哪个电极。如图1中所示，照明器区分热端A、D与冷端B、C。
在该实施例中，将保护电路24布置在两个或更多个整流器31a、 31b后面提供了附加的优点，即不管LED灯装置如何插入至照明器中，即无论电极22a-22d如何连接，保护电路24的效果不产生任何差异。
热端与交流市电电源形成电路并供应较高的电流。为了本实用新型的目的，保护电路24应连接至热端。如果保护电路24布置在整流器31a、31b的前面，则需要确保将保护电路连接至热端。由于消费者通常不知道哪个为热端、哪个为冷端，因此需要至少两个保护电路24，例如在第一电极22a和第二电极22b处。
因此，在该实施例中，与各自具有两倍电感2L的两个保护电路相比，将保护电路24布置在直流链中允许使用具有电感L的一个保护电路24。后者的成本大致为前者的四倍。
类似于图4的实施例，在图5的实施例中，也存在阻抗16的感应元件16a的电感的特别有利的范围，即120μH-300μH。
发明人已计算了LED灯装置1消耗的平均功率(“功率”)、从镇流器汲取的平均电流(“电流”)和镇流器内部组件的估计温度(“温度”)。所使用的相关参数如下：
各LED组25、26、27：串联布置的14个LED；
恒功率镇流器：设计用于54W。所用型号：Philips HFE 158TL-D。
表1
如以上表1中所示，结果2和结果5表明保护电路连接至错误的一侧(冷端)。结果，电流和温度均与未使用保护电路的结果1相当。
结果3和结果4表明保护电路正确地连接至热端，即连接至图5 中所示的L1。结果，电流和温度低于结果1、结果2和结果5中的电流和温度。然而，结果3和结果4中的功耗与结果1、结果2和结果5 中的功耗相同。
结果6示出与结果2-5中的实施例相比，直流链中的更小电感实现了更低功耗、更低电流和更低温度。
不受理论的约束，发明人认为更好的性能(特别是更低的功耗) 是整流电流的交流部分减少至零的期间的结果。存在该期间是因为在整流电压的交流部分的整个谷期间电感足够小而不能将电流保持在零以上。在此期间，整流电流的交流部分不消耗任何功率。这类似于开关电源领域中的所谓不连续导电模式(DCM)。结果，LED灯装置1 消耗的平均功率更低，从镇流器汲取的平均电流更低，并且镇流器的元件的温度更低。
图6示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其可包括参照图 1-5所述的一个或多个元件。在所示的实施例中，包括熔断器15a的传感器电路21与保护电路24集成在一起。
在此实施例中，保护电路24布置成一旦流过熔断器15a的电流达到阈值，则从第一工作模式自动切换至第二工作模式。熔断器15a充当用于(无源)测量表示从镇流器汲取的总电流的电流的传感器电路中的传感器，以及具有用于改变保护电路的阻抗的阈值的开关。
熔断器15a可跨过电感器24a布置，如图6中所示。在第一工作模式中，熔断器15a导通；在第二工作模式中，熔断器15a被熔断，使得流过保护电路24的所有电流流过电感器24a。
镇流器向LED灯装置供应交流(AC)电流。对于电子镇流器，镇流器输出的频率通常在20-50kHz的范围内。LED灯装置通常包括全波整流器，以生成用于驱动LED的直流电流，从而产生具有以两倍镇流器输出频率振荡的交流部分的直流电流。熔断器15a被选择为在这些工作条件下呈现低阻抗，并且电感器24a被选择为在这些工作条件下呈现高阻抗。
在保护电路24的第一工作模式下，当熔断器15a导通时，电感器 24a被熔断器15a有效地短路。因此，流过熔断器15a的电流表示从镇流器汲取的总电流。优选地，熔断器15a具有小于1欧姆的电阻，并且电感器24具有大于0.1mH的电感。这导致保护电路24具有低有效阻抗。电流的直流部分在熔断器15a与电感器24a之间分开(因为电感器对直流电流呈现低阻抗)，并且电流的交流部分大部分流过熔断器 15a(因为电感器对交流电流呈现高阻抗)。在此工作模式中，保护电路24对LED灯和镇流器的工作几乎没有影响。
随着由镇流器供应至LED灯装置的电流增加，流过熔断器15a的电流也增加。一旦该电流达到预定阈值，例如熔断器15a的额定电流，则熔断器15a熔断并停止传导电流(例如，在小于2秒内)。这导致保护电路24切换至具有高得多的有效阻抗的第二工作模式。电流现在全部流过对电流的交流部分呈现高阻抗的电感器24a。
保护电路24的该第二工作模式设计用于与恒功率镇流器工作。恒功率镇流器首先将其输出电流驱动至更高，从而试图将输出功率保持在设计水平。该高电流熔断熔断器15a，并且保护电路24呈现高阻抗。这增加了镇流器的输出端的电压。恒功率镇流器感测到电压与电流的乘积增加，并通过降低其输出电流而做出反应，以接近其所设计保持的功率。结果，得以避免镇流器的故障，并且消费者也不会意识到这种现象。
在优选实施例中，熔断器15a和电感器24a中的每一者与一个或多个LED 25、26、27的组串联布置，如图6中所示。
在一个实施例中，保护电路布置成一旦保护电路24从第一工作模式切换至第二工作模式，则将从镇流器抽取的电流降低至低于阈值的值。
在一个实施例中，在熔断器15a熔断后，保护电路24的阻抗由感应元件16a确定。感应元件16a的电感使得对于具有大于5kHz的频率的电流的交流部分，第二工作模式中的阻抗大于第一工作模式中的阻抗的100倍。
在一个实施例中，熔断器15a具有在0.1欧姆与0.5欧姆之间的电阻，并且电感器24a的电感在0.1mH与0.5mH之间选择。在电子镇流器的工作频率(例如，20kHz)下，电感器24a的阻抗远高于熔断器的阻抗。因此，第二工作模式中的有效阻抗(例如，镇流器所见的负载阻抗)远高于第一工作模式中的有效阻抗。由于在切换后有效阻抗已显著增加，因此即使由镇流器增加供应电压，电流也降低。
使用熔断器15a具有成本低廉、可用性广、简单、尺寸紧凑、工作可靠的优点。虽然典型的熔断器15a仅为一次性使用，但是由于照明器中的镇流器通常将不会改变，因此这通常不是问题。一旦LED灯装置1已替换照明器中的荧光灯并且配置成特定的工作模式，则可对于该照明器保持在该模式。
在一个实施例中，阈值(例如，熔断器额定值/熔断器的熔断值) 是预定的并且高于250mA。该值高于典型的由恒流镇流器供应的电流值。这确保由恒流镇流器所见的阻抗为低，并且导致例如25W的较低功率输出。
在一个实施例中，阈值(例如，熔断器15a的熔断值)是对应于从镇流器抽取的电流的交流部分而预定的。在第一(低阻抗)工作模式中，电流的直流部分流过感应元件16a，并且电流的交流部分流过熔断器15a。这确保恒流镇流器看到本质上主要是电阻性的负载(例如，熔断器15a的频率无关电阻)，使恒流镇流器能够在正常状况下工作而不引起任何兼容性问题。
图7示出本实用新型的LED灯装置1的实施例，其可包括参照图 1-6所述的一个或多个元件。保护电路24包括熔断器15a和变压器16b，该变压器包括第一绕组16c和第二绕组16d，其中第一绕组16c与一个或多个LED的组串联布置，并且第二绕组16d跨过熔断器15a布置。
在一个实施例中，第一绕组16c适于对应于在20kHz的预定阻抗的电感，并且第二绕组16d适于熔断器15a的熔断值。该设计提供了在宽的熔断器额定值范围内选择熔断器，以及调节变压器绕组以实现所需的电流阈值的灵活性。
第一绕组和第二绕组可分别为变压器16b的初级绕组和次级绕组，反之亦然。
当流过熔断器15a的电流低于阈值时(例如，在恒流镇流器的情况下)，熔断器未被熔断并且交流电流流过熔断器15a。由于变压器16b 的第二绕组16d被熔断器15a短路，因此第一绕组16c也起到短路的作用(虽然存在由第一绕组和第二绕组的匝数比确定的流过第二绕组 16d的电流)，并且保护电路24呈现出添加至一个或多个LED 25、26、 27的组的低阻抗。
一旦流过熔断器15a的电流达到阈值(例如，在恒功率镇流器的情况下)，则熔断器15a被流过其的交流电流熔断。由于变压器16b的第二绕组16d被熔断器开路，因此第一绕组16c现在起到类似于图6 的电感器的作用。
变压器16b的第一绕组和第二绕组可适于使得在第二绕组16d中流动和流过熔断器15a的电流高于流过第一绕组16c的电流。这具有倍增效应，将由传感器电路(即，熔断器15a)测量的电流倍增，因此增加了传感器电路的灵敏度，并且允许更好地区分安全工作电流水平和需要将保护电路24切换至第二(较高阻抗)工作模式的过电流水平。
图8示出另一实施例，其中保护电路24与LED组的电路集成在一起。
图8的实施例可包括两个或更多个LED组25、26以及两个或更多个熔断器15a，该熔断器充当传感器电路21的传感器以及保护电路 24的开关15。在该实施例中，保护电路的阻抗对应于LED灯装置1 的负载阻抗。
当(整流)电流未超出阈值时，两个或更多个LED组25、26并联连接。这定义了第一工作模式，其中保护电路的阻抗对应于一组LED 25的阻抗。
当(整流)电流超出阈值时，熔断器15a中的一者被熔断，因此所有电流现在流过另一熔断器。这使得另一熔断器15a也在短时间后被熔断。由于两个熔断器15a均被熔断，因此两个或更多个LED组25、 26于是串联连接。这定义了第二工作模式，其中保护电路的阻抗对应于两个或更多个LED组的负载阻抗。
以此方式，可通过改变LED的电路配置，完成保护电路24的阻抗的改变，其中在不同的电路配置中，LED不同地互连。
图9A和图9B示出LED灯装置1的另一实施例，其中根据由传感器电路21测量的参数，LED组225和LED组226可以不同的电路配置连接。
在所示的实施例中，LED灯装置1具有一组开关15b和15c。开关15b和15c可例如使用晶体管开关，由传感器21以与上面参照图3 所述相同的方式进行控制。传感器电路21可例如通过测量跨过电阻器 33的电压，确定从镇流器汲取的总电流。替代地，传感器电路21可适于测量流过一个或多个LED组225-226的电流。无论哪种方式，基于测量，传感器电路21布置成断开和闭合该组开关15b、15c，以改变 LED组225、226的电路配置。
以此方式，可通过改变LED的电路配置改变跨过灯的LED的总正向电压。当传感器电路21的测量表明灯连接至恒功率镇流器时，LED 灯装置21可适于增加跨过LED灯装置的总电压。由于这种类型的镇流器保持基本恒定的功率，即，P＝I×V，因此对于给定的功率，增加跨过灯的总电压将减少从镇流器汲取的总电流。因此，可以控制从恒功率镇流器汲取的总电流，并且可以避免损坏镇流器中的部件。
在所示的实施例中，LED组225、226可以第一电路配置和第二电路配置连接，其中两种电路配置在LED组之间具有不同的互连。第一电路配置在图9A中示出，其中LED组225、226并联连接。第二电路配置在图9B中示出，其中LED组225、226串联连接。传感器电路21 可布置成当从镇流器汲取的总电流未超出阈值时闭合开关15b、15c，并且当从镇流器汲取的总电流超出阈值时断开开关15b、15c，其中该阈值表示镇流器是恒流镇流器还是恒功率镇流器。
以此方式，当LED灯装置1检测到镇流器为恒功率镇流器时，LED 的电路配置改变，使得LED的总正向电压增加。结果，跨过LED灯装置的电压也增加，并且因此如上所述避免过高的电流。
LED灯装置1可包括在不同电路配置之间可切换的两组以上的 LED。其示例在图10中示出。
图10示出六组LED 225-230和三对开关(15b、15c)，(15d、15e)， (15f、15g)。这些开关15b-15g可由传感器电路21以与在图9A和图 9B中所述相同的方式进行控制。
优选地，当传感器电路21检测到从镇流器汲取的总电流低于阈值时，所有开关15b-15g闭合。这种模式状态优选地设计用于在从恒流镇流器汲取的电流下工作。在一个实施例中，每组LED包括串联连接的 10-20个LED。
在一个实施例中，当从镇流器汲取的总电流超出阈值时，开关 15b-15g断开。在该实施例中，第一电路配置对应于六个组225-230的并联连接，并且第二电路配置对应于三个并联串，其中每个串具有串联连接的两个LED组(225、226)，(227、228)，(229、230)。
在一些实施例中，LED灯装置1适于根据表示从镇流器汲取的总电流的不同水平的多个不同阈值，在三种或更多种电路配置之间切换。其示例在图11A-11D中示出。
图11A-11D示出类似于图9A和图9B的LED灯装置1的实施例，并且还具有多组开关(15b、15c)，(15d、15e)，(15f、15g)，(15h、15i)，(15j、15k)。类似于图9A、图9B和图6的实施例，这些开关 15b-15k由传感器电路21的输出进行控制。
根据从镇流器汲取的总电流的不同阈值，以及可选地诸如照明器的输出的频率等其它参数，LED灯装置1可适于在四种不同的电路配置之间切换，如下表中所示：
表2
如以上表2中所示，在该实施例中LED灯装置1可配置成四种不同的LED组的电路配置。这些不同的电路配置将在下面更详细地说明。
图11A示出第一电路配置，其中每个LED组225-230彼此并联连接。在所示的第一配置中，所有开关15b-15k均闭合，使得跨过两个或更多个LED组的任何连接均被短路。
优选地，当镇流器为恒流镇流器时，例如当由传感器电路21测量的电流低于第一阈值时，配置图11A中所示的第一电路配置。由于恒流镇流器基本上是恒流源，因此优选地，从镇流器汲取的总电流可由多个LED并联串共享。以此方式，当镇流器为恒流镇流器时，LED灯装置可以低功率工作。
图11B示出第二电路配置，其中每一组两个LED组串联连接成串。这形成三个LED并联串。在所示的实施例中，第一组两个LED组225、 226串联连接，第二组两个LED组227、228串联连接，并且第三组两个LED组229、230串联连接。三组LED组形成三个并联连接。当镇流器为恒功率镇流器时，或者当镇流器为输出超过第一阈值的恒定电流的恒流镇流器时，可配置该电路配置。
LED灯装置(例如，内部的保护电路)可适于选择性地不同地控制不同的开关15b-15k。在所示的实施例中，第一组开关15b、15c断开，第二组开关15d、15e闭合，第三组开关15f、15g断开，第四组开关15h、15i闭合，并且第五组开关15j、15k断开。这可通过例如布置成使开关15b-15k不同地响应传感器电路21的输出而完成。附加地或替代地，传感器电路21可对不同的开关15b-15k生成不同的输出。
以此方式，LED灯装置1可适于多种不同的电路配置，以适应多种不同情况。如以下将要说明的，开关15b-15k可将LED灯装置配置成一些另外不同的电路配置。
图11C示出第三电路配置，其中每一组三个LED组串联连接成串。这形成两个LED并联串。在所示的实施例中，第一组三个LED组225、 226、227串联连接，并且第二组三个LED组228、229、230串联连接。两串LED组形成两个并联连接。
在所示的实施例中，第一组开关15b、15c断开，第二组开关15d、 15e断开，第三组开关15f、15g闭合，第四组开关15h、15i断开，并且第五组开关15j、15k断开。在该电路配置中，跨过一个或多个LED 组的连接被闭合的第三组开关短路。当镇流器为恒功率镇流器时，或者当镇流器为输出超过第二阈值的恒定电流的恒流镇流器时，可配置该电路配置。
图11D示出第四电路配置，其中所有六个LED组225-230串联布置。在所示的实施例中，所有开关15b-15k断开以实现此电路配置。
当镇流器为恒流镇流器时，可配置图11D的实施例中的第四电路配置。替代地，当镇流器为被称为“磁性镇流器”的另一类型的镇流器时，可配置该电路配置。这种类型的镇流器将在以下关于其它实施例更详细地说明。
如以上参照图11A-11D所述，LED灯装置1可使用多个开关 15b-15k实现LED组225-230的三种或更多种不同的电路配置。以此方式，可根据多种不同情况配置多种工作模式。在一些实施例中，多个开关还适于改变一个或多个LED组内的LED的电路配置。这可通过例如在LED组内设置一个或多个开关来完成。以此方式，可实现在各 LED层面的电路配置的改变，因此可实现更多种工作模式以适应更多不同情况。
图12示出适于替换具有电子镇流器或磁性镇流器的照明器中的荧光灯的LED灯装置1的实施例。该实施例可包括参照图1-11所述的一个或多个元件。图5中所示的熔断器15a和变压器24b以与图4类似的方式起作用，并可由参照图1-11所述的一个或多个其它元件替代。
该实施例包括参照图4-7所述的感应元件、三个或更多个LED串的组，其中LED串布置成在并联电路配置与串联电路配置之间切换。
LED串的串包括第一LED串25、第二LED串26和第三LED串 27。每个串包括串联连接成子串的一个或多个LED，以及可选地串联连接成第二子串的多个LED，第二子串与第一子串并联连接。
在一个实施例中，如图12中所示，LED灯装置1还包括第一配置开关28和第二配置开关29。第一配置开关28跨过第一LED串25和第二LED串26布置，并且第二配置开关29跨过第二LED串26和第三LED串27布置。
LED组可布置成在两种或更多种电路配置之间切换。在所示的实施例中，第一电路配置是第一和第二配置开关28、29均闭合，使得第一、第二和第三LED串25-27并联布置的情况；第二电路配置是第一和第二配置开关28、29均断开，使得第一、第二和第三LED串25-27 串联布置的情况。
在所示的实施例中，第二电路配置适于替换具有磁性镇流器的照明器中的荧光灯，并且第一电路配置适于替换具有电子镇流器的照明器中的荧光灯。参照图15和图16，其示出电子镇流器和磁性镇流器的特性曲线的示例。横轴表示LED组25-27的正向电压，并且纵轴表示由镇流器供应的功率。
在图15中，曲线8表示恒流镇流器的特性曲线，其中由镇流器供应的功率与LED的正向电压之间具有近似线性的相关性。这表明其作为(恒定)电流源的适用性。曲线8a表示恒功率镇流器的特性曲线，其中由镇流器供应的功率基本上是常数。
图16表示典型的磁性镇流器的特性曲线，其中由镇流器供应的功率随着输出电压增加至点10处的最大值，然后随着LED串的正向电压进一步增加而减小。当磁性镇流器用于对LED串供电时，相对于在最大值点10处的情况增加LED串的总正向电压，将导致工作点偏移至最大值点10的右侧，从而导致功率降低。
如在图16中可见，当在低于最大值10工作时，特性曲线在两个不同的电压下呈现出相同的功率输出。例如，如图16中的虚线11和 12所示，在约50V和210V的工作电压下实现40瓦的功率输出。在这两个电压下，照明器将在两种不同的电流水平和两种不同的功率因数下，以基本相同的输出功率工作。然而，在较高电压工作点，无功功率减小(类似于电压源的情况)，并且线圈和连接布线中的电阻损耗以及镇流器芯的磁化和饱和损耗也因此减小，使得照明器在上述输出功率下具有更低的输入功率，并且因此更有效地工作。
因此，在镇流器为磁性镇流器的情况下，LED灯装置1优选地配置为较高的总正向电压。在镇流器为电子镇流器的情况下，LED灯装置优选地布置成另外在两种配置之间切换。在镇流器为恒流镇流器的情况下，LED灯装置1优选地配置为较低的总正向电压和较低的阻抗，并且在镇流器为恒功率镇流器的情况下，LED灯装置优选地配置为较高的阻抗。
返回参照图12，可将第一和第二配置开关28、29控制成根据照明器中使用的镇流器的类型调整电路配置。这可通过提供检测磁性镇流器或电子镇流器的存在，或者区分两种类型的镇流器，并且相应控制配置开关的控制电路来实现。例如，控制电路可例如通过检测电压或电流的频率，检测由镇流器输出的电压或电流的特性。
当镇流器为磁性镇流器时，流过LED的电流与电子镇流器的情况相比通常相对较低。因此，电流通常低于熔断器15a并且保护电路以第一工作模式工作。为提供更多确定性，保护电路优选地设置有在0.1 mH与1mH之间的电感。当LED灯装置1(例如，LED管)与磁性镇流器工作时，由磁性镇流器供应的低频电压/电流(例如，100Hz) 导致电感的低阻抗。在此情况下，无论熔断器15a是否熔断，保护电路的阻抗都是低的。这实现了在镇流器为磁性镇流器的情况下，LED 灯装置1以低有效阻抗在高正向电压下工作的目标。
在镇流器为电子镇流器的情况下，如参照图2-11所述，LED串 25-27并联配置，并且保护电路根据来自镇流器的测量电流和/或测量电压配置成第一(低阻抗)工作模式和第二(高阻抗)工作模式。
因此，根据本实用新型的LED灯装置1使得能够提供与所有类型的镇流器的完全兼容性。
下面，更详细地说明两种或更多种电路配置的操作。在一个实施例中，当控制电路接收到表明使用磁性镇流器的输入时，控制电路断开第一和第二配置开关28和29，并且当控制电路接收到表明使用电子镇流器的输入时，控制电路闭合两个配置开关28和29。这导致改变 LED串的电路配置，使得当使用磁性镇流器时，三个LED串25-27串联连接，并且当使用电子镇流器时，三个LED串25-27并联连接。以此方式，跨过LED串的正向电压根据用于驱动LED灯装置的镇流器的类型而改变。
用于在实际布置中控制配置开关28、29机构的控制电路可包括区分磁性与电子镇流系统的检测部，以及实现电路配置之间、例如串联与并联电路配置之间的实际切换的切换部。磁性镇流器在通常为50或 60Hz的市电频率下工作，并且电子镇流器在根据镇流器的类型和品牌通常在20kHz与50kHz之间的高频下工作。这种工作频率的差异可用于区分镇流器的类型。
第一配置开关和/或第二配置开关可包括一个或多个开关以及一个或多个频率检测电路。开关可包括简单的晶体管开关、达林顿开关和电荷泵驱动的晶体管、继电器和/或其它类型的机电开关。频率检测电路区分磁性镇流器与电子镇流器，并且提供用以控制开关的适当输入。频率检测电路的简单实现是滤波器，诸如电感器、电阻器、电容器电路、有源滤波器，或者可产生区分高频(例如，来自电子镇流器)与低频(例如，来自磁性镇流器)的输出的任何电路。
如图所示，LED灯装置1可包括一个或多个(全波)整流器31a、 31b，因为来自磁性镇流器的输出通常是高度交流的，会导致LED在一些相位被反向偏置。
在所示的实施例中，LED灯装置1包括一个或多个连接二极管23。在替代实施例中，连接二极管23可由适合的受控开关替换。
图13示出在图12中的电路配置之间切换的更详细表示。图13中所示的实施例包括两个配置开关28和29，各自包括晶体管开关28a、 29a和频率检测电路28b、29b。开关28a、29a可包括例如简单的晶体管开关、达林顿开关和电荷泵驱动的晶体管、继电器和/或其它类型的电子或机电开关。频率检测电路28b、29b区分磁性镇流器与电子镇流器，并且提供用以控制开关28a、29a的适当输入。频率检测电路28b、 29b的简单实现是滤波器，诸如图12中所示的电感器、电阻器、电容器电路、有源滤波器，或者可产生区分高频(例如，来自电子镇流器) 与低频(例如，来自磁性镇流器)的输出的任何电路。
图14示出LED灯装置1的实施例，其包括以与图10中的LED 组225-230和开关15b-15g相同或相似的方式连接的LED组225-230，并且包括以与图12和图13中的配置开关28、29相似的方式连接的两个晶体管开关28a、29a以及如参照图3所述的熔断器15b和一个或多个感应元件16a。该实施例可包括以上参照图1-13所述的任何其它元件。例如，可改为根据图11配置LED组和开关。
在所示的实施例中，传感器电路21以与图10中相同的方式控制开关15b-15g，并且晶体管开关28a、29a以与如上所述的配置开关28、 29相同的方式工作。这定义了如以下将更详细说明的三种不同的电路配置。
在第一电路配置中，开关15b-15g闭合，并且晶体管开关28a、28b 也闭合。这形成六组LED 225-230的并联连接。该电路配置对应于图 10中的第一电路配置。
在第二电路配置中，开关15b-15g断开，并且晶体管开关28a、28b 闭合。这形成三个并联串，其中每个串具有串联连接的两个LED组 (225、226)，(227、228)，(229、230)。该电路配置对应于图10中的第二电路配置。
在第三电路配置中，晶体管开关28a、28b断开。结果，六个LED 组225-230串联连接。该电路配置对应于图12的第二电路配置，并且还对应于图11D的第四电路配置。
以此方式，通过组合在图10、图11A-11D和图12中所述的部件，可实现多种电路配置。
在所示的实施例中，LED组225-230以与图6的实施例类似的方式连接至熔断器15a和一个或多个电感器16a。替代地，也可使用图7 中的变压器16b。
通过组合图2-7和图8-12的实施例，可实现两层保护。使用熔断器15a作为保护电路24的一部分具有低成本的优点，但是熔断器额定值通常具有误差范围并具有响应精确度的限制。另一方面，控制开关 15b-15g可更精确，但是更复杂并且可能更昂贵。将图10的实施例与图11A-11D比较，该实施例仅使用一半数量的开关15b-15g，以更简单的方式(全开/全闭)控制开关15b-15g，同时仍然实现三种以上的工作模式(即，具有LED组的三种电路配置，以及熔断器15a的导通与熔断状态)。因此，该实施例具有低成本同时仍然具有适应多种情况的多种工作模式的优点。
在图14的实施例中，传感器电路21以与图9-11的实施例类似的方式测量参数，例如，测量跨过电阻器33的电压以确定从镇流器汲取的总电流。替代地，传感器电路也可通过测量跨过晶体管开关28a和 28b中的一者的电压来确定电流。当这些开关闭合时，晶体管开关也具有适于确定电流的可测量的阻抗。
除了上述更改以外，还可在不脱离本实用新型的思想和范围的情况下，对本文所述的结构和技术进行进一步更改。另外，所述的各实施例可包括来自另一实施例的一个或多个部件。因此，虽然已说明了具体实施例，但是这些实施例仅为示例并且不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围根据权利要求来确定。