Led照明系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明总体涉及LED灯和LED照明，并且更特别地涉及适合于更换具有与荧光灯一 起使用的镇流器的照明装置中的荧光灯的LED灯。
【背景技术】
[0002] 荧光照明至今已经出现了很多年。这种照明形式从白炽灯泡的高效替代开始，但 在效率和功率消耗方面，并且还在如下面所陈述的其他方面，在某种程度上最近已经被LED 照明超过。
[0003] 荧光灯一般包括装配有惰性气体和少量汞、用两个装好销钉(pinned)的端帽盖住 两端的管。为了协助荧光灯点燃，端帽包含热灯丝以预热管内部的气体，并且使汞蒸发。一 旦荧光灯被点燃，由传导的电流产生的热保持荧光灯处于操作状况。在操作期间，为了有助 于这些启动状况，并且为了限制通过荧光灯的电流，并且因此限制消耗的功率，电子镇流器 被连接在主电源和荧光灯之间。
[0004] 当最初引入时，仅有的可用的镇流器是简单的磁性电感器，其由于电感器的频变 阻抗(frequency dependent impedance)，通过限制AC电流限制消耗的功率。不期望的结果 是相对低的功率因数和相对高的无功功率。
[0005] 近来，已开发出了电子镇流器。此类电子镇流器通常首先将AC主功率转换为直流 (DC)功率，并且随后将DC功率转换为高频AC功率以驱动荧光灯。较新的电子镇流器主动地 控制通过荧光灯的电流，并且主动地控制由镇流器本身吸收的AC功率。这允许系统具有接 近于一的值的功率因数。虽然由电子镇流器和荧光灯联合吸收的功率仅稍微低于具有磁性 镇流器的系统，但是无功功率被大大减少。镇流器本身的效率也被提高。
[0006] 虽然LED照明本身仅稍微比荧光照明更有效，但是其具有很多其他优势。例如，LED 照明不需要汞，LED照明更有方向性，LED需要较少的努力就能控制或调整消耗的功率，以及 与荧光照明相比寿命大大增加。
[0007] 因此，常常期望用LED照明系统更换现有的荧光照明系统。然而，此类更换的成本 相对高。由于镇流器，更换LED灯不能插入到被设计用于荧光灯的照明装置，所以用于荧光 灯的现有的照明装置需要被更换。因此，即使鉴于LED灯的明显的优势，很多用户还简单地 用另一个荧光灯更换出现故障的荧光灯。当多管照明装置中仅单个荧光管出现故障时，进 一步降低了用LED灯更换荧光灯的动机。更换照明装置将导致丢弃仍处于运行秩序中的荧 光管。
[0008] 因此，需要当被安装在被设计用于荧光灯的现有照明装置中时可以被投入操作的 LED 灯。
[0009] 目前，市场上有形状像荧光管的LED灯，该LED灯可以被放置在现有的照明装置中。 然而，这些LED灯需要将照明装置与镇流器剥离，并且照明装置被重新连线以将LED灯直接 连接到主电源，而没有镇流器的干预。将照明装置剥离和重新连线(re-wiring)所需的劳动 量即使不是使涉及切换到LED照明的全部节省成本无效，也会使涉及切换到LED照明的大部 分节省成本无效，或者甚至存在更高的成本。
[0010] 因此，优选不需要修改照明装置的更换灯。甚至当常常预先不知道照明装置是包 括较旧的基于磁性电感器的镇流器还是包括更现代的基于电子的镇流器时，先前LED灯的 设计不得不在电子设备方面进行修改，以允许新的LED灯被插入在现有荧光照明装置的灯 座中，并且承受磁性镇流器或电子镇流器的影响。
[0011] 图1中示出了用于连接到主电源7的磁性电感器镇流器5的可能的配置的示例，并 且图2中示出了用于连接到主电源7的电子镇流器6的可能的配置的示例。LED灯1包括LED 2 和LED驱动器电路3,以及用于保护LED驱动器的正常运行的安全设备4。在实际建立用于使 荧光灯发亮的电路之前，此类安全设备4确保在前的荧光灯两侧被连接到镇流器5、镇流器6 和主电源7的组合。
[0012] 该方法需要功率的两级转换以（至少大致上)再次获得用于LED2的主电源。由镇流 器5或镇流器6执行第一转换，并且由LED灯1中的内部LED驱动器3执行第二转换。关于调整 (regulating)至IjLED的功率，由LED灯1中的LED驱动器3的转换步骤或级应该至少大致上与 镇流器5或镇流器6的转移特性是逆向的，当将LED灯1插入到现有照明装置中时，要求用于 作为精确类型的镇流器(基于磁性电感器的镇流器或电子镇流器)的电子镇流器的LED驱动 器3的两个操作模式通常是未知的。
[0013] 非常期望能够制造单一类型的LED灯而不是几个类型以符合镇流器的类型，这还 将避免不得不在购买所需类型的更换LED灯之前确定镇流器的类型的问题。为了根据镇流 器的类型提供选择，将需要图1和图2的优选统一的LED驱动器3以检测实际布置在照明装置 中的镇流器的类型，并且对不同类型的镇流器进行不同地操作，从而至少在制造方面增加 了所得配置的复杂性、成本和低效率。
[0014] 本发明解决上面的问题。
【发明内容】
[0015] 在本发明的第一方面中，一种适于更换具有磁性镇流器或电子镇流器的照明装置 中的荧光灯的LED灯布置，所述布置包括:多个LED，所述多个LED在多个电路配置中是可切 换的；第一装置或电路，所述第一装置或电路用于感测由所述照明装置的镇流器供应到所 述布置的功率的频率且生成输出；以及第二装置或电路，所述第二装置或电路用于基于用 于感测频率的所述第一装置的所述输出切换所述多个LED的所述电路配置。用于感测供应 到所述布置的功率的频率的所述第一装置可以包括滤波器，例如，RC网络或有源滤波器，或 者用于在不同的频率之间进行区分的其他电路。用于切换所述多个LED的所述电路配置的 所述第二装置可以包括单个开关诸如晶体管或多个晶体管（例如，布置为复合晶体管对 (Darlington pair)、机械开关或等价物，并且可以包括多个开关。
[0016] 在缺乏供应到所述布置的功率的情况下，所述多个LED可以以第一电路配置布置， 其中如果感测的频率在一定预定频率范围内，则用于感测频率的所述第一装置和用于切换 所述电路配置的所述第二装置适于将所述多个LED切换到第二电路配置。所述第一电路配 置可以是默认配置，例如，适合于与具有磁性镇流器的照明装置一起使用的串联配置。如果 所述布置被放置在具有例如磁性镇流器的照明装置中，则所述布置可以适于保持处于默认 设置。如果所述布置被放置在具有不同类型的镇流器例如电子镇流器的照明装置中，则所 述布置可以适于切换到所述第二电路配置。
[0017] 所述预定频率范围对应于从磁性镇流器或电子镇流器中的一个输出的频率范围。 这样，用于感测频率的所述第一装置可以检测所述布置是否被放置到装配有磁性镇流器或 电子镇流器的照明装置中。
[0018] 如果感测的频率在第一预定频率范围内，则用于感测频率的所述第一装置和用于 切换所述电路配置的所述第二装置可以适于将所述多个LED切换到第一电路配置，并且如 果感测的频率在与所述第一预定频率范围不同的第二预定频率范围内，则适于将所述多个 LED切换到第二电路配置。所述第一预定频率范围可以对应于从磁性镇流器输出的频率范 围，并且所述第二预定频率范围对应于从电子镇流器输出的频率范围。
[0019] 所述多个LED可以被布置成多个LED组。所述组可以每个具有一个或多个LED。所述 组优选地都包含相同数量相同类型的LED，但所述组也可以不同。所述第一电路配置可以例 如对应于所述LED组的串联连接，并且所述第二电路配置可以对应于所述LED组中的至少一 部分的并联连接。
[0020] 所述第二电路配置与所述第一电路配置不同。所述第一电路配置可以与例如串联 连接在所述布置的电源线之间的所有LED组对应，并且所述第二电路配置可以对应于彼此 并联连接的所有LED组。另选地，所述第一电路配置和所述第二电路配置串联连接的LED组 的数量相对于并联连接的组的数量可以不同。所述第一电路配置和所述第二电路配置的连 接在所述布置的电源线之间的所述LED组的数量相对于被旁路或断开的所述LED组的数量 也可以或另选地可以不同。例如，LED可以被布置成三组，并且用于切换所述电路配置的所 述第二装置可以包括被布置以在具有串联连接的所有三组的电路配置和具有并联连接的 所有三组的电路配置之间切换所述三组的两个开关。
[0021] 用于感测供应到所述布置的功率的频率的所述第一装置或电路可以包括适于在 从磁性镇流器或电子镇流器输出的频率范围之间进行区分的滤波器。
[0022]所述多个LED、用于感测频率的所述第一装置和用于切换所述多个LED的所述电路 配置的所述第二装置可以以适合于更换照明装置中的荧光灯的配置被布置在单个壳体中。 所述壳体可以是管形的形状，一般与传统荧光管的形状一致。另选地，所述多个LED可以被 布置在第一壳体中，并且用于感测频率的所述第一装置和用于切换所述多个LED的所述电 路配置的所述第二装置被布置在第二壳体中，其中所述第一壳体适于连接到所述第二壳 体，连接的第一壳体和第二壳体处于适合于更换照明装置中的荧光灯的配置中。所述第一 壳体和所述第二壳体可以被设计成用于装配在一起，使得两者一起一般与传统荧光管的形 状一致。
[0023] 所述布置优选地适于在与磁性镇流器或电子镇流器中的一个一起使用的所述第 一电路配置中生成所述多个LED的功率输出，所述多个LED的功率输出基本上等于在与磁性 镇流器或电子镇流器中的另一个一起使用的所述第二电路配置中的所述多个LED的功率输 出。所述布置优选地被设计成用于在第一配置和第二配置两者中提供从LED输出的大约相 同的光，即，不管装配在照明装置中的镇流器的类型。
[0024] 在照明装置中，由以与磁性镇流器一起使用的所述第一电路配置或所述第二电路 配置中的一个配置的所述多个LED产生的光通量级优选地基本上等于由与所述磁性镇流器 一起使用的荧光管产生的光通量级。因此，当被放置在装配有磁性镇流器的照明装置中时， 所述布置优选地被设计成用于提供从LED输出与传统荧光管大约相同的光。并且当被放置 在装配有电子镇流器的照明装置中时，所述布置还可以被设计成用于提供从LED输出与传 统焚光管大约相同的光。
[0025]在本发明的第二方面中，所述LED灯布置可选地还可以包括第三装置或电路，所述 第三装置或电路用于感测表明通过所述多个LED的至少一部分的电流低于阈值的状况，并 且生成输出；以及第四装置或电路，所述第四装置或电路用于基于所述第三装置的所述输 出，切换所述多个LED的所述电路配置。
[0026] 用于切换所述电路配置的所述第四装置可以适于以占空比在所述第一电路配置 和另一个电路配置之间，或者在所述第二电路配置和另一个电路配置之间切换。用于切换 所述电路配置的所述第四装置可以被设计成用于以一定占空比例如在电源电压的每个周 期期间在不同电路配置之间切换。例如，