用于防止产生过量泄漏电流的照明设备以及对应方法与流程

本公开一般涉及照明装备领域，更具体涉及一种具有保护措施的改型发光二极管(led)管，以便限制在安装led管期间产生泄漏电流的可能性。

背景技术：

荧光tl管本质上是安全的，因为在管的两端之间存在导电路径之前，必须先点燃管内部的气体。当管正被安装到灯具中而灯插座被激励时，安全是必要的。例如，在这种情形下，当管的一端插入插座并被激励而另一端没有插入插座并激励时，自由端上的引脚应当没有危险的带电电压。

对于充气荧光管，这并不是问题。然而，当使用改型发光二极管(led)管(tled)时，管的两端之间存在导电路径。当人为触碰引脚时，内部led驱动器趋于传导电流并且开始工作，这通常会超过安全极限并且造成电击危险。

该问题可以例如通过以电流方式隔离tled的一侧与市电来解决。但是在这种解决方案中，必须用短路代替管的辉光启动器，以便使灯工作。解决该问题的另一已知解决方案是为tled采用单端输入方案。然而，这种管取决于tled的安装方向，并且安装tled的人员应当注意到这点。更进一步地，单端tled仅在世界某些地区流行。单端tled可以转换为用作双端tled，但是需要添加附加电路系统或元件，这些附加电路系统或元件增加tled的复杂性和成本。这并不是期望的。

另一市售tled为双端tled，其中tled可以以任何物理定向安装。当安装管的人员在安装期间与引脚中的一个引脚接触时，这种配置使安装人员面临泄漏电流所引起的电击的危险。已知解决方案是在tled内部安装附加电气安全开关，该附加电气安全开关防止电流在适当安装tled之前流动。这种解决方案还涉及附加元件，因此增加了tled的成本。

因此，期望一种确保安全同时没有增加设备成本的解决方案。

技术实现要素：

实现一种改型发光二极管(led)照明设备，用于防止产生过量泄漏电流会是有利的。还期望实现一种对应方法。

为了更好地解决这些问题中的一个或多个问题，在本公开的第一方面中，提供了一种基于双端改型发光二极管(led)的照明设备，用于防止安装所述照明设备期间产生过量泄漏电流。该照明设备包括：

-led负载，被布置为用于发射光；

-led驱动器，被布置为用于接收至少两个端子之间的交流(ac)市电电压并且用于通过向所述led负载提供led输出电流和向所述led负载提供直流(dc)电压来驱动所述led负载；

-欠压保护电路，被布置为用于测量所述dc电压，并且用于当所述经测量电压低于预先确定的阈值时，在所述至少两个端子之间提供高欧姆返回路径。

发明人的洞察力之一是：当输入电压下降时，改型led照明设备应当提供高欧姆返回路径。这是人员触摸端子中的一个端子从而引起电压降的指示。然后，人员会暴露于可能对人员本身有害的泄漏电流。

欠压保护电路可以以数字逻辑或使用模拟电子器件来实现。通常，由于欠电压保护电路能够介入的速度和低成本而优选模拟电子器件。

发明人已经发现，改型led照明设备中的led驱动器通常被布置为在特定输入范围内操作，同时使用例如反馈环路来维持相对恒定的输出电流。当输入电压进一步下降时，电路可能会失调，并且输出电流也会开始减小。当电压进一步下降时，电路可能会完全停止工作。

基于对欠压保护电路和改型led照明设备内使用的部件的控制方案的选择，led驱动器能够在被设计为用于220vac至240vac输入的同时，在低至130v或甚至更低的电压下操作。然后，这种led照明设备可能在端子被触摸时变得不安全，这是因为led照明设备可以仍然在这种降低的输入电压下工作，这使得高的泄漏电流流过人体。

然后，欠压保护电路可以介入并且可以简单地确保端子之间没有电连接或端子之间存在至少一个高欧姆路径，以确保改型led照明设备不会发生不安全情形。

如上文所提及的，可能发生不安全情形的主要情形与双端改型led照明设备的安装有关。在安装期间，两个端子可以连接到市电输入电压，同时改型led照明设备的其他两个端子仍然处于开路。然而，这两个其他端子上可能会出现高压，这可能会对人员造成伤害。

因此，欠电压保护电路被布置为测量dc电压，并且用于当经测量电压低于预先确定的阈值时，在至少两个端子之间提供高欧姆返回路径。应当指出，因为dc电压反映ac输入电压的幅度(即，作为ac输入电压的幅度的度量)，所以测量dc电压。

在一个示例中，led驱动器被布置为当所述电源电压介于上限与下限之间时，向所述led负载提供恒定led输出电流，其中用于所述欠压保护电路的所述预先确定的阈值低于所述下限。

这种较低的预先确定的阈值例如比所述下限低20％。

在另一示例中，基于改型led的照明设备还包括开关，其中所述开关被连接为使得当所述开关处于导通状态时，在所述至少两个端子之间建立返回路径；并且使得当所述开关处于关断状态时，在所述至少两个端子之间中断返回路径，其中所述欠压保护电路被布置为用于当所述经测量电压低于所述预先确定的阈值时，将所述开关切换到所述关断状态。

换句话说，开关可以与改型led照明设备中的其余电子器件串联放置。开关可以为金属氧化物半导体(mos)场效应晶体管(fet)。

在另一示例中，照明设备包括四个端子，用于接收所述ac市电电压，其中所述四个端子中的两个端子设置在所述照明设备的第一端面处，并且其中所述四个端子中的另外两个端子设置在所述照明设备的第二端面处，所述第二端面与所述第一端面相对。

通常，双端改型led照明设备(诸如管)具有四个端子。这些端子中的两个端子设置在照明设备的一个端面处，并且这些端子中的两个端子设置在照明设备的另一端面处。双端需要照明设备不管怎样放置在其对应插座中都没有问题。

对于安装人员而言，首先将第一端面处的两个端子连接到插座然后使照明设备倾斜使得另一端面处的另外两个端子连接到插座并不少见。在倾斜过程期间，尚未连接到插座的端子可能会引发安全问题。物理接触那些未连接端子的人员可能会由于经由人体流到地的泄漏电流而暴露于安全问题。

本公开被布置为通过测量电压降来测量诸如人体之类的高阻抗的存在。欠压保护电路将创建高阻抗返回路径，以确保至少减小泄漏电流。

在第二方面中，按照如上文所提供的示例中的任何示例，提供了一种在安装基于双端改型发光二极管(led)的照明设备期间防止产生泄漏电流的方法，其中所述方法包括以下步骤：

-通过欠压检测元件测量所述dc电压；

-通过所述欠压检测元件确定所述经测量dc电压低于预先确定的阈值；

-通过所述欠压检测元件在所述至少两个端子之间提供高欧姆路径，以防止所述泄漏电流。

作为双端改型led照明设备的本公开的第一方面的优点本质上也是本公开的第二方面的一部分。

在一个示例中，led驱动器被布置为当所述电源电压介于上限与下限之间时，向所述led负载提供恒定led输出电流，其中用于所述欠压保护电路的所述预先确定的阈值低于所述下限。

在另一示例中，所述较低的预先确定的阈值比所述下限低20％。

在另一示例中，基于改型led的照明设备还包括开关，其中所述开关被连接为使得当所述开关处于导通状态时，在所述至少两个端子之间建立返回路径；并且使得当所述开关处于关断状态时，在所述至少两个端子之间中断返回路径，其中所述提供步骤还包括：

-当所述经测量电压低于所述预先确定的阈值时，通过所述欠压保护电路，通过将所述开关切换到所述关断状态来提供高欧姆路径。

在另一示例中，开关为金属氧化物半导体(mos)场效应晶体管(fet)。

在一个示例中，照明设备包括四个端子，用于接收所述ac市电电压，其中所述四个端子中的两个端子设置在所述照明设备的第一端面处，并且其中所述四个端子中的另外两个端子设置在所述照明设备的第二端面处，所述第二端面与所述第一端面相对。

在第三方面中，提供了一种计算机程序产品，其包括具有指令的计算机可读介质，这些指令当通过基于双端改型发光二极管(led)照明设备实现时，使得所述led照明设备实现根据前述示例中的任一示例的方法。

参考下文所描述的一个或多个实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并且得以阐明。

附图说明

图1图示了安装不同种类的管期间的可能场景。

图2示意性地图示了根据现有技术已知的单端管和双端管。

图3图示了根据本公开的一个实施例。

图4图示了根据本公开的一个实施例。

图5图示了根据本公开的一种方法。

具体实施方式

给出附图和图形的详细描述。应当指出，不同图形中相同的附图标记指示相似部件或各个部件的相同功能。

图1图示了安装不同种类的管期间的可能场景。如附图标记1所示，荧光tl管本质上是安全的，因为管的两端之间存在导电路径之前，必须首先点燃管6内部的气体。管6连接到交流(ac)市电电压电源4，诸如家庭或任何其他类型的建筑物中常见的电源。管6或管6安装在其中的灯具可以包括附加元件，诸如镇流器5和跨接线(jumper)或启动器元件9。

当在灯插座被激励(即，存在市电电压)而管6安装到灯具中时，这种安全是必要的。当管的一端插入插座并被激励而另一端没有插入插座并被激励时的情形下，自由端的引脚应当没有危险电压。

对于充气荧光管(诸如6)，这并不是问题，但是当使用led改型灯7时，管的两端之间存在导电路径，如附图标记2所指示。当人员10触摸引脚时，内部led驱动器趋于传导电流，该电流通常会超过安全限值并造成电击危险。

解决该问题的一种已知解决方案是仅在管的一侧施加市电输入，如附图标记3所指示。因此，另一侧与市电4电流隔离。在这种情况下，管的两侧之间没有导电路径，但辉光启动器必须用短路器(short)9代替，以使灯8工作。

图2示意性地图示了根据现有技术已知的单端管20和双端管21。由于tled具有四个输入端子，所以市场上存在两种主输入方案：单端20和双端21。除非在灯内部采取引脚安全措施，否则双端输入方案并不安全。单端管60包括两组端子22、25。诸如驱动器23和发光二极管(led)阵列24之类的内部部件仅连接到一组端子22。

因此，单端输入的缺点是安装人员需要注意两组端子22、25中的哪个端子应当连接到市电4，然后相应安装灯。如果错误安装灯，则灯不会点亮。

为了解决这个问题，可以通过添加未示出的跨接线来使单端输入管的定向独立。这样，灯只能以任一安装方式工作。然而，添加跨接线会增加成本。

根据附图标记21可以明显看出，由于两组端子26、29在内部均短路并且连接到内部部件(诸如驱动器27和led阵列28)，所以双端管可以工作，而不管其安装定向如何。然而，在安装期间，由于另一端29与第一端26没有电隔离，所以如果例如首先插入端子26，则与端子29接触的人员就有触电风险。

图3图示了根据本公开的实施例。附图标记50指示根据本公开的管的电路图。该管被设计为当连接到ac市电电源时操作。该管还可以通过镇流器51连接到市电9(图3中未示出)。该管通常包含emi滤波器，该emi滤波器包括电感l151和电容c1。元件d1至d4，电容器c4，以及包括开关m1(54)、电感器l2和二极管d7的开关模式电源一起(作为示例，图3所示的为降压转换器)表示驱动器，该驱动器被设计为从市电电源4接收输入ac电压并且向led阵列55提供合适dc电流。

led驱动器通常被设计为在一定输入范围内操作，同时经由反馈环路维持恒定输出电流。当输入电压降低时，灯阻抗下降，以便维持恒定输出。当输入电压进一步下降时，电路失调并且输出电流也减小。当甚至更进一步下降时，电路停止工作。基于对控制方案和功率级部件的选择，通常驱动器在被设计为用于220v至240v市电输入的同时，可以在低至130v或甚至更低的电压下操作。当触摸引脚时，这种灯并不安全，因为该灯仍然可以在输入电压降低的情况下工作，从而导致高泄漏电流通过人体。

为了有效检测这种欠压情形，本公开提出引入欠压检测元件52，该欠压检测元件52测量管的输入电压。该测量可以经由如图3所示的经整流市电电压进行，该经整流市电电压反映了输入ac电压的幅度。如果输入电压被视为低，则禁用信号通过欠压检测元件52传输到控制元件53。控制元件53可以继而在返回路径中引入高阻抗，从而防止对安装管的人员造成电击的可能性。

可以通过例如控制mosfet54来引入高阻抗。例如，当通过欠压检测元件52检测到欠压时，mosfet54被切换到关断状态，从而消除返回路径，使得安装管的人员不会触电。本领域技术人员理解，可能不必将mosfet54切换到关断状态。取而代之的是，控制mosfet54的占空比使得在电路中引入有效阻抗，以使泄漏电流处于可接受值可能就已足够。根据所定义的标准，达到30ma的泄漏电流为可准许的，并且即便在持续暴露之后，也不会对人员造成伤害。

图4图示了根据本公开的实施例60。欠压检测可以通过使用电阻式传递和平均电路感测经电压整流的市电电压来轻松实现。在如图4所示的浮动降压电路的情况下，这可以是功率mosfet54两端的电压。

所述开关可以为驱动器电路的主功率开关(例如，图3和图4所示的降压电路的功率mosfet)。这样，无需附加开关来实现这种保护，从而实现低成本。

本公开的主要优点在于其可以容易在市场上可商购的管中实现，而无需对它们进行物理修改或引入附加元件。该电路可以例如集成在驱动器控制集成电路(ic)中。

图5图示了根据本公开的方法100。在第一步骤101中，使驱动器和其他元件上电。这可能是正常操作或者由于泄漏电流通过管的结果。在步骤102中，首先禁用包括欠压检测元件52、控制器53和mosfet54的欠压保护。这确保了管的正常操作103。

欠压检测元件52检测104输入电压的幅度。如果所检测的幅度低于预先确定的阈值105，则通过例如在返回路径中引入高阻抗或切断mosfet54来禁用驱动器106。附加地，为了确保安全，可以在一定时间量内锁定保护。然而，如果在步骤105中确定输入电压大于预先确定的阈值，则正常操作可以继续。

一旦驱动器电路被禁用，该驱动器电路就维持处于禁用模式，直至发生闩锁保护并且重置107欠压保护电路。在灯的正常操作时段期间重复步骤102至107。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，单词“包括(comprising)”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不表示不能利用这些措施的组合，计算机程序可以存储/分布在合适介质(诸如光学存储介质或与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的固态介质)上，而且还可以以其他形式(诸如经由互联网其他有线电信系统或无线电信系统)分布。权利要求书中的任何附图标记都不应解释为限制权利要求书的范围。