双模式操作led灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的LED灯采用双模式操作，可以通过荧光灯架连接输电电力或通过与 灯架相连的电子镇流器提供电力。
【背景技术】
[0002] -种传统的细长型LED (发光二极管）灯的线路重新配置后，可以改造成现有的荧 光灯具，以便直接为LED灯提供主电源。经"改造"后的LED灯，通常是从灯一端的一对电 源引脚输送电力，在灯的另一端有一对接线插脚，它们不是用来输送电力的，而是为灯提 供机械支持。上文所述通过灯一端的电源引脚进行供电的设计，有助于减少安装人员在灯 的安装过程中，因遭到主电流电击产生的潜在生命威胁。
[0003] 第二种传统的将细长型LED灯改造成现有的荧光灯具的方法，不必重新配置灯具 的线路，只需使用荧光灯电子镇流器即可实现。在有荧光灯的情况下，LED改装灯从灯的两 端（即相反的两端）的电源引脚获得电力。这种改装灯的代表类型的是Park发明的专利 号为US 8, 089, 213 B2的产品。Park LED灯通过将现有的荧光灯镇流器与荧光灯灯架相 连接，进行单模式操作。在该专利的在第4栏的第26 - 30行，Park指出了使用其图1中的 电容器Cll -C14 "控制荧光灯镇流器串联谐振电路的电容"。由于Park荧光灯镇流器的频 率高达50千赫（第8栏的第58行及11栏的第4行），电容器Cll -C14也必须有一个高阻 抗，其电源频率为50或60赫兹。这样，电容器Cll - C14就能够有效地减少电流的频率， 防止因不小心将LED改装灯与荧光灯镇流器直接连接到主电源上，而造成潜在的致命电击 事故。
[0004] 灯具设计师们认为是时候生产出一种双模式操作的LED改造灯了，它可以将现 有荧光灯镇流器与荧光灯具连接，也可直接与电力线连接。钟等人研制的美国专利号为 US8, 575, 856B2的产品为一款双模式操作LED灯。然而，无论是通过交流电源还是现有的荧 光灯电子镇流器供电，它都是使用了一个单一的主电路为灯中的LED供电。与单纯通过交 流电源，或荧光灯电子镇流器供电相比，这种作法降低了灯具的潜在能源效率和稳定性。
[0005] 钟等人研制的LED灯也有缺陷，当灯具直接连接到电力线上时，它无法缓解潜在 的致命电击危险。这是因为在交流电源工作的状态下，LED灯使用的电力与荧光灯电子镇 流器在相同的电路上。所以就会有潜在的电击危险，即在安装灯具过程中，对安装人员的生 命造成威胁。
[0006] 因此，我们要设计的LED改造灯要采用双模式操作，既可以将现有的荧光灯电子 镇流器与荧光灯具连接，也可以高效和稳定的直接通过电力线路实现供电。同时，在灯的 配置方面，还充分考虑了如何规避把灯装在灯具上与电力线的电源直接连接时所产生的潜 在性致命电击危险。
【发明内容】
[0007] 本发明结合了 LED改造灯的双模式操作。在第一种模式中，LED改造灯接收来自 荧光灯灯架的电力；另一个，在第二个模式中，LED改造灯通过荧光灯灯架的电子镇流器获 得电力。在第一模式下，LED灯通过灯一端的一对电源引脚获取电力。在第二模式下，LED 灯通过与灯具连接的荧光灯电子镇流器获取电力。上述双模式操作分别通过第一和第二电 路支持第一和第二操作模式的运行。第一和第二电路共享一个LED灯电源引脚且通常为相 同的发光二极管提供电力，第一和第二电路可以通过新型的传导控制模式进行电隔离。
[0008] 在一种方式下，本发明提供的双模式操作LED灯，通过荧光灯灯架与输电电力连 接提供电力，或者通过电子镇流器以镇流器频率提供交流电源。该LED灯有一个细长的 外壳，外壳的壳体有两端。第一端配置了第一和第二电源引脚。第二端配置了第三电源引 脚。第一电路为第一种模式的至少一个LED灯提供主要电力，并沿着壳体的外缘提供外部 光线。当LED灯装入到荧光灯灯架上（架上的电源接触点可接收第一和第二电源引脚的电 力），且与电力线直接连接时，第一个模式发生，且电源供电的频率远低于上文所述的镇流 器频率。第一个电路限定第一种模式下至少一个LED灯的电流供应。第二个电路为第二种 模式下的至少一个LED灯提供主要电力，并沿着壳体的外缘提供外部光线。当LED灯装入 到荧光灯灯架上（灯架上的电源触点可接收第二和第三电源引脚的电力）时，第二个模式 发生，LED灯的另一相对端与电子镇流器连接接收电力。第二电路中包含的整流电路接收 第二和第三电源引脚的电力。第一传导控制构件是串联在第二电源引脚与整流电路之间， 当第二和第三电源引脚在灯的另一端与电子镇流器连接时，保证第二电路在第二种模式下 向至少一个LED灯输送电力。第二传导控制构件是串联在第三电源引脚和整流电路之间， 当第二和第三电源引脚在灯的另一相对端与电子镇流器连接时，保证第二电路在第二种模 式下向至少一个LED灯输送电力。
[0009] 在某些具体的情况下，至少有一个LED灯可以在第一模式下供电，以及至少一个 LED灯可以在第二模式供电，它们至少有一个共同的LED灯。在其它情况下，至少有一个LED 灯可以在第一模式下供电，以及至少一个LED灯可以在第二模式供电，但它们没有共同的 LED 灯。
[0010] 上述的LED灯可以改造成现有的荧光灯架，具备双模式操作，既可以将现有的荧 光灯电子镇流器与灯具连接，或可以直接通过电力线获得电力。其优点是，当把灯安装到灯 具上直接与电力线连接获取供电时，LED灯配置可以减轻致命电击所带来的潜在危险。该 灯的发明配置中也为避免安装人员遭受电击提供了额外的防范措施。
[0011] 此外，上述LED灯的操作比使用更为有效，正如多种现有参考资料所讲的，单一的 主电路可以感应灯具装置是通过电子镇流器供电还是直接通过电力线取电，并为LED灯提 供适合的电力。根据上文所总结的，本发明使用的不是一个主电路，而是通过第一和第二电 路获得电力线接电或现有荧光灯镇流器的供电。这种方法消除了使用有源LED驱动主电路 时，通过现有荧光灯镇流器进行再处理产生的能量损失。采用这种方法，通常第二电路只需 要几个无源元件，如二极管整流电路和一个或多个电容器，节省了成本。
【附图说明】
[0012] 通过阅读下文详细描述及图纸（其中相应的元件有相应的参考编号），将很容易 看出本发明的进一步特征及优点：
[0013] 图1为电气原理图，局部为模块图，按照本发明的阐述，该原理图为荧光灯灯架向 LED灯的电源引脚直接提供电力的示意图。
[0014] 图2与图1类似，但为荧光灯灯架的四个电源触点提供电力的示意图。
[0015] 图3与图4为电气原理图，局部为模块图，按照本发明的阐述，该原理图为荧光灯 灯架包括各自类型的荧光灯电子镇流器和LED灯的示意图。
[0016] 图5是图1-4所不LED灯电路的电气原理图。
[0017] 图6和图7为图5所示排列LED灯的首选LED电路的电气原理图。
[0018] 图8与图5类似，但图5不包括采用一个通过第二电路与第一和第二传导控制构 件之间且操作频率为镇流器频率的隔离变压器。
[0019] 图9与图8类似，但图8不包括采用一个通过第二电路与第一和第二传导控制构 件之间且操作频率为镇流器频率的自耦变压器。
[0020] 图10是LED电源的电气原理图，包括电力输入和输出之间的高频隔离变压器。
[0021] 图11是LED电源的电气原理图，不包括隔离电力输入和输出的部件。
[0022] 图12、13和14为图1-4所示在LED灯内电路的电气原理图，可以作为图5的另一 种选择。
[0023] 图15部分为透视示意图，部分为电气原理图，展示了 LED灯电击风险测试的布置。
[0024] 图16以表格形式展示了图5及图12-14所示传导控制构件的替代实施例的各种 电气原理图，并为这些实施例提供了其他限定条件。
【具体实施方式】
[0025] 详细描述中提及的例子和图纸仅为举例用，并不对任何专利范围或解释构成限 制。 定义
[0026] 在此规范和附加权利要求中，以下定义可适用：
[0027] "有源元件"指的是一个可控的电子元件，可以以电压或电流方式向含有有源元件 的电路供应可控制的能量。例如，晶体管。
[0028] "有源电路"指的是一种电路，它通过一个含有反馈及有效元件的控制回路，限制 负载电流。
[0029] "无源元件"指的是一个电气组件，它无法以电压或电流的形式向包含无源元件的 电路提供外部可控能量。无源元件的例子有整流二极管、LED二极管、电阻、电容、电感和操 作频率为50或60赫兹的磁镇流器。
[0030] "无源电路"指的是一种电路，不包括这里所定义的有源元件。
[0031] "荧光灯电子镇流器"或类似装置指的是一种瞬时启动的镇流器，快速启动的镇流 器，程序启动的镇流器等其他使用开关型电源实现荧光灯限流的镇流器。"荧光灯电子镇流 器"不包括所谓的磁性镇流器。
[0032] "电力线"指的是将交流或直流电提供给终端用户的导体。提供的交流电的频率通 常在50到60赫兹之间，通常用的有效值电压为100至344伏。特殊的电力线提供的电源 为400赫兹。此处电力线频率为零对应的为直流电源。
[0033] 用于此处的"隔离"变压器，并非将匝数比限制在1 :1。
[0034] 其他定义见下文对"传导控制构件"及术语"允许"的举例描述。 荧光灯灯架
[0035] 图1显示了细长型LED灯102的标准荧光灯灯架100。荧光灯灯架100分别通过 电源接触点105和107从电源109向第一和第二电源引脚104和106提供电力。电源接触 点125和127未连接而无法接收主电源，分别接插第三和第四电源引脚124和126对其进 行机械支持。第一电路110包括LED供电模块，电力电源109提供的用于驱动LED灯102 中LED300的电力，例如可以限制通向LED的电流。LED灯102也包括第二电路140,在图1 中未使用是因为第二电路140是为了从荧光灯电子镇流器获取电力，图1中没有使用镇流 器。
[0036] 电源109可能为一个交流源，其通用的电源频率为50或60赫兹或400赫兹。电 源109也可能是一个直流电源，在这种情况下，电源频率被认为是零。
[0037] 再看图1，本次申请保护的发明考虑LED灯102-端的第一和第二电源引脚和另一 端的第三电源引脚124。如图1所示，第一电源引脚106与第三电源引脚124出现轴向移 位，这一点并不重要；他们彼此也可以轴向对齐。LED灯102的第二电路140未用于图2,是 因为第二电路140是为了从荧光灯电子镇流器获取电力，在图2中没有使用该镇流器。
[0038] 图2与图1类似，展示标准荧光灯灯架115通过电源109向LED灯102的四个电 源引脚104、106、124和126提供电力。电力线分别通过荧光灯灯架115的电源接触点125 和127向第三和第四电源引脚124和126输送电力。第一电路110包括一个LED电