管状LED灯和照明设施的制作方法

本实用新型涉及一种包括转换电路的led照明设备，该转换电路用于将来自荧光镇流器的第一信号转换成第二信号，以用于经由整流器电路馈送照明电路。

背景技术：

固态照明(ssl)正在迅速成为许多照明应用的标准。这是因为诸如发光二极管(led)的ssl元件可以表现出优异的寿命和能量消耗，以及实现可控的光输出颜色、强度、光束扩展和/或照明方向。

管状照明设备广泛用于商业照明应用，诸如用于办公室照明、用于零售环境、走廊中、酒店中等。常规的管状灯配件在每个端部具有插座连接器，用于与管状灯的每个端部处的连接引脚进行机械和电气连接。常规的管状灯是荧光灯管的形式。存在灯具的大型安装基座，其配备有用于荧光管灯的电子镇流器。

现在有管状led(“tled”)灯，其可以用作传统荧光灯管的直接替代品。以这种方式，可以获得固态照明的优点，而无需改变现有灯配件的花费。实际上，与荧光灯镇流器兼容的tled是通过led照明替代荧光灯照明的最直接和最低成本的方式。重新布线(去除镇流器，将tled直接连接到ac市电)和更换整个灯具两者都非常麻烦且昂贵。电磁(em)和电子高频(hf)镇流器两者都用于荧光灯。

图1示出了与荧光镇流器兼容的tled的典型框图。

镇流器10包括半桥并联谐振转换器，并且它驱动电子(高频)镇流器兼容tled12。

镇流器10和高频兼容tled12通过tled一端的连接引脚1和2以及tled另一端的连接引脚3和4连接。注意，取而代之，不同的镇流器类型可以在每个端部处仅利用一个引脚来连接到内部电路装置。

高频兼容tled12通常包括图1中描绘的所有构建块。这些是灯丝仿真单元14、引脚安全和启动电路16、匹配电路18、整流器20、led驱动器22、平滑电容器23和led串24。led串24在内部接地25和高压dc总线26之间延伸。

对于大多数这些构建块，图1中所示的实施方式仅仅是示例，并且其功能的其他实施方式也是可能的并且也被使用。图1中所示的led驱动器是分流开关驱动器。

半桥镇流器10的设计细节未在图1中示出。这种类型的镇流器也仅是一个示例，并且诸如推挽式转换器的其他实施方式也是可能的并且在使用中。

tled12包括四个连接引脚，以将其连接到镇流器10。引脚1和引脚2位于tled的一端，引脚3和引脚4位于tled的另一端。灯丝仿真单元包括第一电路装置，其将引脚1和引脚2连接到引脚5并且将引脚3和引脚4连接到引脚6。引脚安全和启动电路16、匹配电路18和整流器20仅通过引脚5和引脚6连接到镇流器。

在hf镇流器兼容tled中使用的匹配电路18用于降低镇流器的输出功率和/或电流。匹配电路中的串联元件阻碍了流向led串的电流。匹配电路中的并联连接元件允许电流从hf镇流器流向未到达led串的tled。

当管状led灯被调暗至没有光输出时，若干伪影仍然可以导致稳定或不稳定的光输出。使用高频镇流器可以在led串中注入电荷，并且可以在不需要光的情况下产生光输出。特别地，当要关断tled时，输出电压降低到低于led串的前向电压。然而，对接地仍然存在大的电压降，并且存在由电荷注入引起的漏电流。

因此，希望避免电荷注入到led串中，特别地，使得当tled灯被完全调暗时led串的led不亮。

技术实现要素：

本实用新型由权利要求限定。

在第一方面，提供了一种管状led灯，包括：led装置，被电气连接在电压总线和内部接地之间；用于驱动led装置的驱动器电路，其中驱动器电路被适配用于到高频镇流器的连接；导电屏蔽，被包围在电气绝缘外罩内；和电气连接件，在led装置的节点和屏蔽之间，用于在管状led灯处于关断状态时防止led装置发光。

根据一个实施例，电气连接件位于内部接地和屏蔽之间。

根据一个实施例，屏蔽包括散热器。

根据一个实施例，在节点和屏蔽之间的电气连接件包括焊料焊盘。

根据一个实施例，在节点和屏蔽之间的电气连接件包括在沿着led装置的多个位置处的多个焊料焊盘。

根据一个实施例，驱动器电路包括用于向led装置提供可调光驱动信号的调光单元。

根据一个实施例，管状led灯包括外壳，其中屏蔽与外壳电气隔离。

根据一个实施例，外壳是电气绝缘的，并且其中屏蔽使用螺钉被安装到外壳，螺钉被沉入至少5mm深的凹槽中。

根据一个实施例，led装置包括细长的印刷电路板，led的串联串被布置在细长的印刷电路板上。

根据一个实施例，驱动器电路包括：灯丝仿真电路；

引脚安全和启动电路；整流器；在整流器的输出处的输出电容器；和led驱动器。

在第二方面，提供了一种照明设施，包括：荧光镇流器；和根据第一方面的灯。

根据一个实施例，荧光镇流器包括半桥谐振转换器。

附图说明

现在将参考附图描述本实用新型的示例，其中：

图1示出了与荧光镇流器兼容的tled的典型框图。

图2以简化框图示出了寄生电容如何导致即使tled被完全调暗也会引起发光的漏电流；

图3以简化框图示出了如何解决参考图2解释的问题；

图4示出了如何在led串和散热器之间进行连接；和

图5示出了用于防止用户触摸散热器的外壳设计。

具体实施方式

根据参照本实用新型的一个方面的示例，提供了一种管状led灯，包括：

led装置，在电压总线和内部接地之间电气连接；

用于驱动led装置的驱动器电路，其中驱动器电路被适配用于到高频镇流器的连接；

导电屏蔽(screen)；和

在led装置的节点与屏蔽之间的电气连接件，用于在管状led灯处于关断状态时防止led装置发光。

通过将led装置(例如，led装置的内部接地端子)耦合到导电屏蔽，针对漏电流提供了绕过led串的低阻抗路径。以这种方式，在管状led灯的最低亮度设置期间防止发光。可以容易地实现附加连接，而不需要显着的附加部件。例如，屏蔽用作浮动电流吸收器(floatingcurrentsink)。

请注意，内部接地是非隔离参考点——名称“内部接地”不旨在指示到实际接地(地)的任何连接。到led装置的连接可以是到led串内的任何节点，例如串电压(电压总线)或内部接地或中间位置。节点的所有这些选项给出非隔离电压(意味着屏蔽处于与电路内存在的电压相对应的电压)，特别是在沿着led串的点处的电压。因此，应避免外部人与节点的接触以及因此与屏蔽的接触。屏蔽既不被保持在安全的实际地电位，也不是与电路内的其他电压隔离的导体。

屏蔽可以包括散热器。

在这种情况下不需要屏蔽作为附加部件，而是利用现有的散热器。如果灯不需要散热器，则可以取而代之提供专用屏蔽。散热器例如是铝。

节点和屏蔽之间的电气连接件可以包括焊料焊盘。

焊料焊盘用于提供在屏蔽(例如散热器)和节点之间的电气和机械连接。还可以使用其他连接件，诸如焊接线。

节点和屏蔽之间的电气连接件可以包括在沿着led装置的多个位置处的多个焊料焊盘。

通过提供多个内部连接件，提供了到屏蔽(例如散热器)的较好的电气连接。

驱动器电路可以用于向led装置提供可调光的驱动信号。

在已知设计中，最低亮度设置(即最深调光)可以导致漏电流发光，这通过到屏蔽的电气连接来避免。

灯可以包括外壳，其中屏蔽与外壳电气隔离。

屏蔽是电气浮动的，因此不应由用户电气接触。

外壳可以是电气绝缘的，并且屏蔽使用螺钉被安装到外壳，该螺钉沉入至少5mm深度的凹槽中。这避免了与安装屏蔽(例如散热器)的安装螺钉的用户接触。

例如，led装置包括细长的印刷电路板，在该细长的印刷电路板上布置有led的串联串。节点被限定在串的末端处和沿着串的中间位置处。

驱动器电路可以包括：

灯丝仿真电路；

引脚安全和启动电路；

整流器；

在整流器输出处的输出电容器；和

led驱动器。

本实用新型还提供一种照明设施，包括：

荧光镇流器；和

如上限定的灯。

例如，照明设施的荧光镇流器包括半桥谐振转换器。

根据本实用新型另一方面的示例提供一种防止来自由荧光镇流器驱动的管状led的发光的方法，其中该方法用于在管状led被驱动至关断状态时防止发光，该方法包括：

将管状led的led装置的节点耦合到导电屏蔽。

耦合提供用于漏电流的低阻抗路径，其绕过led串，从而防止发光。该节点例如是内部接地。

例如，屏蔽包括散热器，并且它优选地与灯的外壳体隔离。

本实用新型提供一种管状led灯，其被设计用于连接到高频镇流器。导电屏蔽被设置有在内部节点(诸如内部接地)和屏蔽之间的电气连接件。这为泄漏电流提供了低阻抗路径，其绕过led串并且因此防止发光。

图2以简化框图示出了图1的电路中的寄生电容如何导致即使在tled完全变暗时也会引起发光的漏电流。

使用与图1中相同的参考标号。内部驱动器电路部件(诸如图1的灯丝仿真单元14、引脚安全和启动电路16、匹配电路18、整流器20、led驱动器22和平滑电容器23)被简单地表示为在管状led灯的每一端的电路块30。led串24再次在内部接地25和高压dc总线26之间延伸。led串包括一系列节点以及在串中的led之间的互连，该一系列节点包括在一端的内部接地和在另一端的dc串电压。

管状led是可调光的。完整(即，最大深度)调光设置例如是待机模式，并且对应于管状led的关断状态。

为了实现调光功能，管状led灯(没有内部调光控制)可以被连接到可调光镇流器，并且驱动器电路因此向led串递送可调光驱动信号。可以避免上面解释的发光问题，因为当系统处于待机模式时，这种镇流器通常会关断输出。

本实用新型对于使用非可调光镇流器实现可调光led灯特别感兴趣。在这种情况下，管状led电路块包括无线调光功能。为此目的，它们包括用于从无线远程控制设备接收调光命令的无线接收器(或收发器)电路。即使管状led被调暗至其最大调光设置，非可调光镇流器仍保持开启状态。调光功能以这种方式在灯本身内本地实现，并且灯本身具有作为其驱动器电路的一部分的调光单元。

在这种情况下，可能会出现发光问题，因为镇流器在待机模式时不会关断高频输出；相反，它不断产生高频电压。然后，经由led串到环境的漏电流引起发光问题。

本实用新型涉及克服该漏电流问题。

然而，本实用新型还可以应用于可调光镇流器。一个可能的使用情况是安装人员可以将现有的可调光镇流器系统设置为始终以100％运行，从而不再使用现有的调光功能。然后灯控制由可调光灯的无线接口接管。在这种情况下，现有的可调光镇流器仅用作非可调光镇流器。然后出现相同的发光效果。

此外，当提供非常深的调光时，即使使用可调光镇流器也可能出现发光问题，这意味着灯在非常深的调光设置下可以具有不同的亮度水平。

此外，如果注入的电流具有低频调制，即使在相对低的注入电流下也可能会引起闪烁。该问题出现在可调光或不可调光的镇流器上。

调光功能主要用于以已知方式实现亮度控制。除提供一般的光输出控制之外，调光能力还可以用于设置动态照明特征，诸如软关断，通过该功能，光输出响应于调光设置(或全开或全断命令)中所请求的变化而随着时间逐渐变化。

镇流器10在高频处产生高压，以用于驱动先前的荧光灯。灯具有散热器32，其通常由铝制成。散热器32承载一个或多个led电路板。

灯的外壳可以是电气绝缘的，或者它可以是金属外壳。如果使用金属外壳，出于安全原因，它可以被连接到保护接地端子34，或者更优选地，它与灯内的带电部件绝缘，然后电气浮动。即使使用塑料外壳，也将存在内部金属平面，以确保适当的高频荧光灯操作和emi要求。

led驱动器电路接地产生内部接地25，并且它具有到(例如金属外壳36的)保护接地34的共模电压。共模电压通常是led串电压(即镇流器输出线)与地之间的电位，例如内部接地与地之间的电位。在诸如塑料管壳体之间存在其他部件，这将影响寄生电容cp。只要存在寄生电容并且存在公共电压，就会存在到地的漏电流。

在镇流器频率(例如50khz)时的几百伏的高共模电压结合在led串和保护接地34之间的寄生电容cp，在led串中注入电流并且导致发光。

图3以简化框图示出了如何解决参考图2解释的问题。

led装置24再次被电气连接在电压总线26和内部接地25(或另一电压总线)之间。驱动器电路30驱动led装置，并且被连接到高频镇流器10。

散热器32形成导电屏蔽。一些设计可以不需要散热器，在这种情况下可以提供专用的导电屏蔽。

本实用新型利用在led串和屏蔽32之间的电气连接件40。该连接件例如是从内部接地25到屏蔽32，但是它可以是从串电压电平到屏蔽，或者是从沿着led串的内部节点到屏蔽。

内部接地是led装置24的阴极连接，并且串电压电平是led装置的阳极连接。

与寄生电容阻抗相比，该连接具有低阻抗，以使能减少电荷注入。

寄生电容cp以这种方式分成两部分。第一部分cp1存在于led串和导电屏蔽32之间。第二部分cp2存在于导电屏蔽32和保护性接地34之间。

屏蔽32到节点的连接(例如，到内部接地的连接)意味着共模电压vcm仅跨越第二寄生电容器部分cp2。结果，没有电流被注入到led串中，导致当led被设置为其最低亮度设置时，没有led发光。

特别地，为漏电流提供低阻抗路径，其绕过led串。屏蔽32用作浮动电流吸收器。

图4示出了围绕led印刷电路板的散热器32，led24被安装在led散热器上。在节点(例如，内部接地)和屏蔽之间的电气连接件包括在印刷电路板的焊盘(例如，内部接地焊盘)和散热器(或其他屏蔽)之间的焊料焊盘或一系列焊料焊盘50。焊料焊盘提供在屏蔽和节点(例如，内部接地)之间的电气连接件。通过沿着led装置的长度分布连接件，可以在屏蔽(或散热器)中实现均匀的电荷分布。还可以使用其他连接件，诸例如焊接线。焊料连接件附加地提供机械连接。

相反，led板可以经由摩擦力连接到散热器，该摩擦力还提供所期望的电气连接，使得焊接不是必需的。

屏蔽(或散热器)现在用作电气浮动电荷存储器。因此，屏蔽不应该由用户电气接触。特别地，设计需要满足安全接触测试。

图5示出了对于具有电气绝缘外罩60的设计如何实现这一点，连接引脚61从该外罩60延伸。

使用螺钉62将屏蔽32安装到外壳，螺钉62沉入至少5mm深度的凹槽64中。这避免了用户与安装屏蔽(例如散热器)的安装螺钉的接触。

因此，本实用新型提供了一种防止来自管状led的发光的方法，该管状led由荧光镇流器驱动，该荧光镇流器基于将管状led的led装置的内部节点耦合到屏蔽。

通过研究附图、本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本实用新型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，词语“包括”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。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹的事实并不指示这些措施的组合不能被有利地利用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。