管状照明设备、灯具以及利用电子镇流器进行操作的方法与流程

本发明涉及用于利用电子镇流器进行操作的管状照明设备。本发明还涉及包括管状照明设备和电子镇流器的灯具。本发明还涉及用于操作改型管状照明设备的方法。

背景技术：

管状荧光灯管广泛用于办公室和制造环境。这些灯管可以由若干类型的镇流器(例如，电磁镇流器和电子镇流器)驱动。

如今，管状荧光灯管已被新的现代照明灯管所取代。照明灯管可以包括led照明单元，led照明单元具有比常规荧光灯管更高的流明效率。这些新的照明灯管配备有电池或任何种类的能量存储设备来改进照明灯管的性能。改进性能的示例可以是增加的功能(例如，改进的备用功能，诸如附加的通信机会)，还可以作为应急照明操作，在不存在市电的情况下，能量存储装置提供功率。此外，能量存储装置可以改进灯管和电子镇流器之间的兼容性和能量效率。

wo2017/036998公开了用于在灯具中使用的第一灯，第一灯包括：被配置为经由受约束的信令信道发射一个或多个信号的发射电路和/或被配置为经由受约束的信令信道接收一个或多个信号的接收电路，从而信号的传播受灯具的物理特性约束；以及控制器，被配置为基于经由受约束的信令信道发射和/或接收这些一个或多个信号来检测一个或多个其他第二灯与第一灯存在于同一灯具中，并基于一个或多个信号的发射和/或接收来标识一个或多个第二灯。

电子镇流器可以被布置为驱动串联或并联耦合的两个荧光灯管。当利用改型管状照明设备代替荧光灯管时，两个改型管状照明设备消耗的功率不足以确保电子镇流器在其最佳操作范围内操作。因此，当将改型管状照明设备耦合到电子镇流器时，电子镇流器将具有降低的功率效率。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供被布置为允许电子镇流器在其最佳操作范围内操作的改型管状照明设备。

为了克服该问题，在本发明的第一方面中，提供了用于利用电子镇流器进行操作的改型管状照明设备，其中电子镇流器被布置为提供多个荧光灯，管状照明设备包括：

第一连接引脚，其用于耦合到电子镇流器的第一输出；

第二连接引脚，其用于耦合到电子镇流器的第二输出；

第一灯丝仿真电路，其被耦合到第一连接引脚；

第二灯丝仿真电路，其被耦合到第二连接引脚；

照明元件；

驱动器，其被耦合至第一灯丝仿真电路、第二仿真电路、电池和照明元件，其中驱动器被布置为向照明元件和电池提供电荷；

电池，其用于存储由驱动器提供的电荷并将电荷提供给照明元件；

通信设备，其用于在电池的电荷低于第一阈值时，将第一充电信号发送到另一改型管状照明设备，该另一改型管状照明设备包括另外的电池并且被耦合到电子镇流器，并且其中通信设备还被布置为接收来自另一改型管状照明设备的第二充电信号，其中第二充电信号指示另外的电池的另外的电荷低于第二阈值，

其中第一灯丝仿真电路和第二灯丝仿真电路中的至少一个被布置为：当通信设备接收到指示另外的电池的另外的电荷低于第二阈值的第二充电信号时，从电子镇流器向驱动器提供功率。

如所要求保护进行配置的改型管状照明设备的效果允许与另一改型管状照明设备通信，这在两个改型管状照明设备之一需要对其电池再充电时是有用的。电池的充电可以通过汲取电子镇流器的最佳功率范围内的功率来完成。由于两个改型管状照明设备都必须能够从电子镇流器接收功率，因此改型管状照明设备需要彼此通信来发出要求进行再充电的信号并且另一灯需要确保它可以从电子镇流器接收功率。这将允许电子镇流器启动，并开始向至少需要对其电池充电的改型管状照明设备提供功率。在改型管状照明设备之间没有任何通信的情况下，镇流器将不启动，因为改型管状照明设备中的一个不允许从电子镇流器接收功率，从而将镇流器保持在待机模式。

在又一示例中，改型管状照明设备还被布置为：当电池电荷高于第三阈值时，向另一改型管状照明设备发送第一放电信号，并且其中通信设备还被布置为从另一改型管状照明设备接收第二放电信号，其中第二放电信号指示另外的电池的另外的电荷高于第四阈值，其中第一灯丝仿真电路和第二灯丝仿真电路中的至少一个被布置为：当通信设备接收第二充电信号时，防止从电子镇流器向驱动器提供功率。

这为改型管状照明设备提供了何时可以停止从电子镇流器向改型管状照明设备供电的指示。这允许电子镇流器进入待机模式，并减少电子镇流器的功耗。

在另一示例中，改型管状照明设备包括第一灯丝仿真电路和第二灯丝仿真电路，它们被布置为：

当通信设备接收第二放电信号并且电池电荷高于第一阈值时，阻挡功率从电子镇流器流向驱动器，

当通信设备接收第二充电信号或者电池电荷低于第二阈值时，从电子镇流器向驱动器供电。

通常用于允许电子镇流器进行操作的灯丝仿真电路可以进一步用于：基于改型管状照明设备中的电池的电荷或另外的改型管状照明设备中的另外的电池的电荷，阻挡和提供来自电子镇流器的功率。

在另一示例中，第一灯丝仿真电路和第二灯丝仿真电路包括用于阻挡从电子镇流器流向驱动器的功率的开关。

开关允许灯丝电路在阻挡和提供由电子镇流器输送的功率之间主动切换。

在另一示例中，通信设备是无线通信设备。

通过具有无线通信设备，改型管状照明设备可以在无需在灯具中进行其他修改的情况下，与其他改型管状照明设备轻松通信。

在另一示例中，改进管状设备还包括耦合在第一灯丝仿真电路和第二灯丝仿真电路之间的另外的开关，其中另外的开关断开来使得电子镇流器进入待机模式。

通过断开另外的开关，无法为驱动器供电。这将使得镇流器进入其中镇流器消耗少量功率的待机模式。

在另外的示例中，两个灯丝仿真电路中的开关均断开来重置电子镇流器，并且两个灯丝仿真电路中的开关均闭合、然后闭合另外的开关来允许电子镇流器向改型管状照明设备提供功率。

已知按该序列切换开关来模拟灯的移除情况，其中镇流器在移除灯时停止供电，而在将灯或另一灯重新插入灯座时又开始供电。这是模拟灯移除情况的公知方法，该方法在欧洲专利申请17158032.7中进行了详细描述。

在另一示例中，改型管状照明设备中的照明元件是led照明元件。

在另一示例中，提供了灯具，该灯具包括：

电子镇流器，其被布置为向多个荧光灯供电；

根据前述权利要求中的任一项所述的多个改型管状照明设备，其中改型管状照明设备中的每一个改型管状照明设备中的通信设备被布置为与多个管状照明设备中的另一改型管状照明设备的另一通信设备进行通信。

在另一示例中，提供了用于操作改型管状照明设备的方法，方法包括以下步骤：

向另一改型管状照明设备发送第一充电信号，另一改型管状照明设备包括另外的电池并且当电池的电荷低于第一阈值时被耦合至电子镇流器；

从另一改型管状照明设备接收第二充电信号，其中第二充电信号指示另一电池的另一电荷低于第二阈值；

当通信设备接收第二充电信号时，允许从电子镇流器向驱动器提供功率。

在进一步的示例中，提供了包括以下附加步骤的方法：

当电池电荷高于第三阈值时，向另一改型管状照明设备发送第一放电信号；

从另一改型管状照明设备接收第二放电信号，

其中第二放电信号指示另外的电池的另外的电荷高于第四阈值。

附图说明

现在将参考附图来描述本发明的示例，其中：

图1示出了耦合到外部设备的荧光led改型灯的一个示例，

图2示出了改型灯的灯丝仿真电路的一个实施例，

图3示出了可以驱动并联耦合的两个荧光灯的电子镇流器的电路，以及

图4示出了可以驱动串联耦合的两个荧光灯的电子镇流器的电路。

具体实施方式

图1示出了改型管状照明设备7的一个示例。改型管状照明设备7耦合至用于驱动荧光灯的外部设备2(例如，镇流器)。功率转换器3接收由外部设备2提供的输入功率。当电池5需要充电时，功率转换器可以向电池5提供功率。功率转换器3还可以向负载4提供功率。在该示例中，负载4是led负载。灯控制器6控制功率转换器3。灯控制器6可以包括有线或无线收发器。这允许灯控制器6发送和接收控制信号。这些信号可以在改型灯和外部控制器之间通信。控制信号可以包括诸如导通负载4或使负载4变暗的命令。如本发明所提出的，控制信号还可以包括如将在图3的描述中进一步阐述的附加命令。

图2示出了根据图1的改型管状照明设备7的一个实施例。改型管状照明设备7被电耦合至如图1所示的外部设备2。在该实施例中，外部设备2是电子镇流器，电子镇流器接收来自外部ac电源1的功率，并且经由连接引脚p1、p2、p3和p4将功率提供给照明设备7。连接引脚p1和p2放置在细长管14的一端，而引脚p3和p4放置在细长管14的另一端。为了使电子镇流器2如所期望地操作，重要的是，灯丝电流可以从p1流向p2并且从p3流向p4。对于荧光灯，该灯丝电流用于在气体放电发生之前对灯丝进行预热，但是其还可以用于镇流器来确定荧光灯所需的输出功率的量。电阻器r1、r2、r3和r4可以用于对灯丝电流进行调谐，使得电子镇流器2感测到存在荧光灯的灯丝。第一灯丝仿真电路12可以是引脚p1和p2之间的电阻器r1、r2和开关8的串联连接的配置。第二灯丝仿真电路13可以是引脚p3和p4之间的电阻器r3、r4和开关8的串联连接的配置。当电子镇流器2感测到灯丝仿真电路12和13存在时，电子镇流器2将在两个灯丝仿真电路12和13之间提供点火电压。对于荧光灯，该点火电压用于对细长管14中的气体进行点火。当点火阶段完成时，镇流器将为其负载提供恒定电流。对于改型管状照明设备7，该点火电压和恒定电流被提供给驱动器3并且进一步被提供给负载4、电池5和灯控制器6。可以断开开关9和10来防止点火电压和电流施加到如图1所示的驱动器3。开关8是第一灯丝仿真电路12的一部分，并且开关11是第二灯丝仿真电路13的一部分。在电子镇流器2不应向改型管状照明设备7供电的情况下，因为改型管状照明设备7关断导致，改型管状照明设备7不需要任何功率或电池5向负载4供电，所以开关8、9、10和11可以被布置为使得防止功率从镇流器流向改型管状照明设备7。开关8、9、10和11由灯控制器6控制。开关8防止功率流过第一灯丝仿真电路12，而开关11防止功率流过第二灯丝仿真电路13。此外，开关9或10防止功率从第一灯丝仿真电路12流向第二灯丝仿真电路13。还可以控制开关来确保当改型管状照明设备7不需要功率时，镇流器进入处于待机，并且确保镇流器可以以正常方式再次启动。这可以通过断开开关9和10中的一个开关来完成。这将使得电子镇流器进入断开模式，在断开模式下，不向改型管状照明设备7提供功率。镇流器在该待机模式下具有低待机功耗。断开开关8和11使得电子镇流器2重置，并再次闭合开关8和11，然后闭合开关9和10，允许镇流器再次导通并向改型管状照明设备7供电。在欧洲专利申请17158032.7中更详细地阐述了改型管状照明设备7利用电子镇流器2的这种切换和交互。如果镇流器由于例如开关8、9、10和11全部闭合而不能进入待机，而是向改型管状照明设备7输送很小功率，则镇流器本身将耗散大量的能量，这将降低系统的整体效率。

驱动器3、负载4、电池5和灯控制器6可以耦合在开关9和10之间。驱动器3经由第一灯丝仿真电路12和第二灯丝仿真电路13从电子镇流器2接收功率。驱动器3向负载4和电池5供电。驱动器3还可以向灯供电。

图3示出了电子镇流器2的电路，电子镇流器2驱动并联耦合的两个改型管状照明设备7(灯1和灯2)。在该示例中，电子镇流器是半桥谐振转换器。在输入电压vi和返回之间串联耦合的开关q1和q2利用开关q1和q2之间的输出节点形成半桥。输出节点耦合到两个谐振回路，两个谐振回路由用于第一谐振回路的电感器l1和电容器c3以及用于第二谐振回路的l2和电容器c2组成。在该示例中，灯1和灯2耦合在电感器l1、l2与电容器c4和c5之间。电容器c1用作用于将所接收的输入电压vi进行稳定的平滑和能量存储电容器。vi可以是来自外部ac电源1的经整流的ac输入电压。电容器c4和c5是电子镇流器2的一部分，并且分别串联放置在灯1和灯2的一端与电容器c5的返回路径以及电容器c4的输入电压vi之间，以将输入电压vi分压。控制器17控制电子镇流器2的两个开关q1和q2，并允许电子镇流器2向改型管状照明设备灯1和灯2提供功率。当荧光灯由改型管状照明设备代替时，提供给改型管状照明设备的功率可能变得如此低，使得控制器17无法稳定地控制两个开关q1和q2。原因是，流过谐振电感器l1、l2的电流还被重新用作驱动开关q1和q2的控制信号。当到负载的电流太低时，到开关q1和q2的基极的电流也将太低，并因此不能充分地控制开关q1和q2。在该示例中，电子镇流器2被描述为自振荡镇流器。镇流器还可以是ic控制的电子镇流器2。在低功率下，如果镇流器变得太不稳定，则控制器17可以关断镇流器，或者控制器17可以保持镇流器继续操作从而导致镇流器的功率损耗增加或由不稳定行为引起的听得见的噪声。解决此问题的一个方法是从镇流器汲取更多功率，使得镇流器可以在其正常且更高效的操作范围内操作。然而，改型管状照明设备7不需要如此大量的功率。一个解决方案是将多余的功率存储在电池或其他能量存储元件5中。当电池5充满电时，改型管状照明设备7无法汲取足够的功率来使得镇流器能够在其正常操作范围内操作。因此，如图2所示，改型管状照明设备7需要防止通过切换开关8、9、10和11来提供功率，使得改型管状照明设备7不能从镇流器接收任何功率。尽管在图3中未明确示出开关8、9、10和11，但是如图2的灯中所示，它们在灯1和灯2两个灯中都存在。如图1中所示的控制器6和电池5与灯1和灯2中两个灯的每个灯相关联。这种配置的一个示例是其中如图2所示开关8、9、10和11均断开的配置，但是在图2的描述中已给出另一可选方案。主要方面是确保不能向改型管状照明设备供电。电池5现在至少有两个目的，即，第一个目的是保持向负载4供电，第二个目的是将开关8、9、10和11保持在如上所述的其配置状态，使得它们可以防止功率从镇流器流向改型管状照明设备7。当电池5中存储的电荷达到较低阈值时，意味着电池5中几乎没有剩余足够电荷，灯控制器6对开关8、9、10和11进行配置，使得功率可以开始从镇流器流向改型管状照明设备7。该切换可以按照图2的描述中的建议进行，但是其可以是允许功率从镇流器流向改型管状照明设备的任何一种切换配置。

当两个改型管状照明设备并联放置并与一个镇流器耦合时，可能发生一个改型管状照明设备7的电池5的电荷充足，而第二改型管状照明设备7的电池的电荷电平达到较低的阈值。因此，第二改型管状照明设备7将其开关布置为使得功率可以从镇流器流向第二管状照明设备7。但是，由于现在两个管状照明设备中只有一个能够接收功率，因此控制器17检测到另一个仍未连接，并因此将阻挡镇流器输送功率。因此，要求两个管状照明设备都可以从镇流器接收功率。因此，即使在不需要对第一管状照明设备7中的电池5进行充电时，第一管状照明设备7也将断开和闭合其开关8和11，随后闭合开关9和10，使得第一管状照明设备7可以接收功率，并且控制器17感测两个管状照明设备均可以从镇流器接收功率。可以通过检测是否所有灯丝都能够传导电流来指示所有灯都放置在灯具中，从而完成该感测。控制器17然后将允许将功率从镇流器输送到管状照明设备。

灯1和灯2中的每一个中的电池5的电荷电平在灯1和灯2之间的通信允许两个灯从镇流器接收功率，使得至少一个管状照明设备可以为其电池5充电。为了允许第一管状照明设备7与第二管状照明设备通信，灯1和灯2中每个灯的灯控制装置6配备有收发器。可以以有线或无线方式进行通信。

在该示例中，描述了断开提供给管状照明设备7的功率的连接，其中管状照明设备7仍将功率从电池5提供给负载4。但是，管状照明设备也可以被关断并且电池5需要为灯控制装置6提供功率，而不需要为负载4提供功率，这意味着灯1和灯2均处于待机模式。可能会发生其中一个灯仍在操作的情况，因此生成一半的光输出，这对于调光操作很有用。在这种情况下，优选使用其电池5对开启的该单个灯供电，使得电子镇流器2处于待机模式并且不必在其正常操作范围之外操作。

在另一情况下，两个管状照明设备处于待机模式也是可能的。管状照明设备仅需要待机功率，待机功率可以由电池5提供，而电子镇流器2处于待机模式并且不必在其正常操作范围之外操作。

图4示出了电子镇流器2的电路，电子镇流器2驱动串联耦合的两个改型管状照明设备灯1和灯2。在该示例中，电子镇流器是半桥谐振转换器。开关q3和q4串联耦合在输入电压vi和返回之间，利用开关q3和q4之间的输出节点形成半桥。输出节点耦合到由电感器l3和电容器c7组成的谐振回路。在该示例中，灯1和灯2耦合在电感器l3与电容器c9和c10之间。电容器c6用作用于将所接收的输入电压vi进行稳定的平滑和能量存储电容器。vi可以是来自外部ac电源1的经整流的ac输入电压。电容器c4和c5是电子镇流器2的一部分，并分别串联放置在灯2的一端与电容器cio的返回路径和电容器c9的输入电压vi之间，以将输入电压vi分压。控制器17控制电子镇流器2的两个开关q3和q4，并允许电子镇流器2向改型管状照明设备灯1和灯2供电。类似于改型管状照明设备并联耦合的情况，两个改型管状照明设备都必须能够同时从电子镇流器2接收功率。当改型管状照明设备中的一个改型管状照明设备不允许功率流过时，电子镇流器2将不向改型管状照明设备提供功率。电子镇流器2的行为与图3所示的电子镇流器2的行为相同。因此，灯1和灯2内部的开关的切换行为可以与图3的描述类似。

当第二管状照明设备已向第一管状照明设备7发送充电信号时，类似于灯1和灯2并联耦合的情况并且如图2的描述中所述，两个管状照明设备均将它们的开关8、9、10、11(在图4中未明确示出，但是如图2所示布置在管状照明设备中)布置为允许镇流器输送功率。当第二管状照明设备中的电池已达到上限阈值电平、指示电池已充分充电时，第二管状照明设备向第一管状照明设备发送放电信号，指示第二管状照明设备的电池已完成充电。这导致两个管状照明设备均将其开关配置为防止将功率输送到管状照明设备。

可选地，在所有实施例中，灯1可以将放电信号发送回第二管状照明设备灯2，以指示两个管状照明设备均准备好布置它们的开关来防止功率从镇流器输送到管状照明设备。

可选地，在所有实施例中，电阻器r1、r2、r3和r4可以使用诸如电容器和电感器的电抗性组件代替或增加，以在效率和与外部设备2的兼容性方面进一步改进灯丝仿真电路的行为。

可选地，在所有实施例中，负载4可以是但不限于led负载、激光照明或需要电功率的任何传感器(例如，pir、光或温度传感器)中的任一个。

此外，电子镇流器2的驱动器可以是现有技术中已知的任何类型的驱动器。优选地，驱动器是开关模式电源，例如但不限于升压转换器、降压转换器、反激转换器、谐振转换器或sepic(单端初级电感器转换器)。

应当注意，所有示例示出了两个开关9和10，以断开第一灯丝仿真电路12和第二仿真电路13之间的导电路径。然而，单个开关足以确保第一和第二灯丝仿真电路之间的导电路径可以断开。

可选地，在如所附权利要求书所述的所有实施例中，能量存储设备5是但不限于电池、超级电容器或燃料电池或任何种类的机械存储设备中的一个。能量存储设备可以放置在改型管状照明设备中、在灯具内部或甚至在灯具外部(例如，可以安装在天花板中)。