CN112672457A

CN112672457A - 用于led灯管的电子安全开关

Info

Publication number: CN112672457A
Application number: CN202011094449.0A
Authority: CN
Inventors: S·罗伊
Original assignee: Silicon Hill BV
Current assignee: Silicon Hill BV
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-04-16
Also published as: EP3809803B1; CN214544849U; US11402072B2; FI3809803T3; EP3809803A1; PL3809803T3; DK3809803T3; SI3809803T1; HUE061608T2; US20210108766A1

Abstract

本申请涉及用于LED灯管的电子安全开关。LED灯组件包括安全开关；多个连接器引脚，布置在LED灯组件的第一和第二端处，连接器引脚适于电连接至灯具；多个灯丝模拟电路，其中在第一和第二端中的每一个处的连接器引脚中的至少一个电耦接至灯丝模拟电路中的相应一个；多个整流器电路；一个或多个LED，电耦接至整流器电路的输出；以及安全开关控制电路，操作耦接至安全开关。第一端处的连接器引脚中的至少一个经由安全开关电耦接至整流器电路中的第一个的输入，第二端处的连接器引脚中的至少一个电耦接至整流器电路中的第二个的输入。安全开关控制电路布置成在LED灯组件的第一或第二端处的连接器引脚处检测到具有高于预定阈值的频率的电力时，闭合安全开关。

Description

用于LED灯管的电子安全开关

技术领域

本发明涉及一种用于发光二极管(LED)灯装置的安全端盖组件，该LED灯装置用于替代照明设备中的荧光灯。

背景技术

荧光灯广泛用于各种场所，例如学校和办公楼。虽然传统荧光灯具有一定的优点，但它们也具有缺点，包括由于灯管内存在有毒物质而导致的处置问题。近年来出现了可以用作荧光灯管一对一替代品的基于LED的灯或LED灯管。这种基于LED的替代灯通常包括细长的壳体，其中多个LED安装在壳体内。在壳体的每个纵向端设置有端盖，用于将LED电路板连接至照明设备。

将LED灯管安装到专为荧光灯管或LED灯管设计的灯具中时，一个问题是在安装过程中可能与LED灯管的裸露连接器引脚发生危险的接触。与荧光灯管不同，LED灯管通常具有由其内部电路在LED灯管相对两端的连接器引脚之间形成的电流路径。因此，如果在将LED灯管的一端***到灯具中时给灯具加电，并且安装LED灯管的人触摸LED灯管另一端的连接器，则该人可能会遭受电击。

已经提出了各种类型的机械安全开关，通常在LED管的端盖中实现。然而，这些机械安全开关通常依赖于弹簧元件和运动部件，这些弹簧元件和运动部件可能会失效，并且对于一旦安装了LED灯管就很难接近或触及端盖上的安全开关的某些灯具而言难以使用。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题中的一个或多个。在第一方面，本发明涉及一种包括安全开关的LED灯组件。该LED灯组件包括布置在LED灯组件的第一端和第二端的多个连接器引脚，该连接器引脚适于电连接至灯具，多个灯丝模拟电路，其中在LED灯组件的第一端和第二端中的每一个处的连接器引脚中的至少一个电耦接至灯丝模拟电路中的相应一个，多个整流器电路，电耦接至整流器电路的输出的一个或多个LED，以及安全开关控制电路，操作地耦接至安全开关。布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚中的至少一个经由安全开关电耦接至整流器电路中的第一整流器电路的输入，布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚中的至少一个电耦接至整流器电路中的第二整流器电路的输入。安全开关控制电路布置成在所述安全开关控制电路在布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚处或者在布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚处检测到具有高于预定阈值的频率的电力时，闭合安全开关。

LED灯组件仅在一端具有安全开关，使得布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚中的至少一个电耦接至整流器电路中的第二整流器电路的输入，而不是经由安全开关。这避免了生产成本更高的具有两个或更多个安全开关的更复杂的配置。

当安全开关闭合时，电流可以从LED灯组件的一端流到另一端，即在LED灯组件相对端的连接器引脚之间流动。当安全开关断开时，电流不能经由用于向LED供电的电路(即，经由整流器电路)从LED灯组件的一端流到另一端。安全开关优选是常开开关，即，当不通电时，它处于断开位置。

安全开关可以包括串联连接的两个开关元件，两个开关元件均闭合以将布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚中的至少一个电耦接至第一整流器电路的输入。在这种布置中，开关元件之一到闭合位置的故障不会导致安全开关闭合，并且其提供了增加的绝缘性。安全开关优选地包括机电继电器，其中两个开关触点用作串联连接的两个开关元件。替代地，安全开关可以包括一个或多个半导体开关元件，例如一个或多个晶体管或MOSFET等。通过使用半导体开关元件实现安全开关，可以延长LED灯组件的寿命，并可以减少操作过程中的可闻噪声。

安全开关控制电路优选地布置成当安全开关控制电路在连接器引脚处检测到具有高于预定阈值的频率的电力时闭合安全开关。可以将预定阈值设置为一定水平(例如10kHz)，以区分从磁镇流器或直接从市电电源(即不使用镇流器)接收的电力(通常为50或60Hz频率)和从电子镇流器接收的电力(通常为20kHz频率或更高)。以这种方式，安全开关控制电路可以区分安装了LED灯组件的灯具的类型。

当安装在装有磁性镇流器或无镇流器的灯具中时，安全开关控制电路布置为不闭合安全开关，该安全开关保持在断开位置。这防止了电流经由用于向LED供电的电路从LED灯组件的一端流到另一端，从而降低了在将LED灯组件安装到装有磁性镇流器或不装有镇流器的灯具中时，裸露的连接器引脚造成电击的危险。

当安装在装有电子镇流器的灯具中时，安全开关控制电路配置为在检测到LED灯组件的两端之间施加有电力时(即仅在LED灯组件的两端安装到灯具中时)闭合安全开关，从而降低了在将LED灯组件安装到装有电子镇流器的灯具中时，裸露的连接器引脚造成电击的危险。

安全开关控制电路可以配置为在布置在LED灯组件的第一端或第二端处的连接器引脚处检测到频率高于预定阈值的电力和闭合安全开关之间提供预定延迟。此延迟(例如1到100ms范围内的延迟)模拟了荧光灯管的操作，提供了与电子镇流器(其在没有延迟的情况下可以触发安全关闭功能)更好的兼容性。此延迟还稳定了安全开关控制电路的操作，并有助于防止由于某些类型的电子镇流器的输出波形变化而引起的安全开关的不稳定通断。

安全开关控制电路可以布置为具有电耦接至LED灯组件的第一端处的连接器引脚的第一输入以及电耦接至LED灯组件的第二端处的连接器引脚的第二输入以从LED灯组件的第一端和第二端两者接收电力作为输入信号。当从LED灯组件的任一端或两端接收电力和/或输入信号时，这种布置使得安全开关控制电路能够工作。

安全开关控制电路在第一和第二输入之间的阻抗优选为10千欧姆以上，更优选为100千欧姆以上。当安全开关断开时，这减少了可能在LED灯组件相对端处的连接器引脚之间流动的电流的量，进一步降低了将LED灯组件安装到灯具时，裸露的连接器引脚产生危险电击的风险，并减少了LED灯组件的能耗。

在一个实施例中，安全开关控制电路包括电耦接布置在LED灯组件1的第一端处的连接器引脚中的一个的第一高通滤波器，电耦接布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚中的一个的第二高通滤波器，以及逻辑电路，该逻辑电路具有电耦接至第一高通滤波器的第一输入和电耦接至第二高通滤波器的第二输入，并适于基于第一输入和/或第二输入来确定用于控制安全开关的输出。逻辑电路的第一输入可以经由第三整流器电路电耦接至第一高通滤波器，并且逻辑电路的第二输入可以经由第四电路整流器电路电耦接至第二高通滤波器。

当安全开关断开时，LED灯组件可适于承受布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚和布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚的之间的至少1500V。当安全开关断开时，LED灯组件还可以适于在布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚和布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚之间传导等于或小于0.7mA的电流。

LED灯组件可适于在装有磁性镇流器或电子镇流器或者无镇流器的灯具中操作，从而在使用LED灯组件时提供更大的灵活性。

当LED灯组件在装有磁性镇流器或无镇流器的灯具中操作时，LED灯组件可以适于经由布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚而不从布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚向LED提供电力。

LED灯组件可以进一步包括开关式电源，其中，当安全开关控制电路在布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚处或在布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚处检测到频率等于或低于预定阈值的电力时，LED灯组件适于经由开关式电源向LED提供电力。

当安全开关控制电路在布置在LED灯组件的第一端处的连接器引脚处或在布置在LED灯组件的第二端处的连接器引脚处检测到频率高于预定阈值的电力时，LED灯组件可以适于关闭或断开所述开关式电源向LED的电力供应。

当具有低于1kHz的频率的电力施加到连接器引脚时，电耦接至LED灯组件的第一端处的连接器引脚中的至少一个的灯丝模拟电路中的第一灯丝模拟电路具有第一阻抗，电耦接至LED灯组件的第二端处的连接器引脚中的至少一个的灯丝模拟电路中的第二灯丝模拟电路具有高于第一阻抗的第二阻抗。第一整流器电路可以是半波整流器，第二整流器电路可以是全波整流器。

附图说明

在考虑了本发明的示例性非限制性实施例的以下详细公开之后，特别是当结合附图考虑时，本发明的优点将变得显而易见，其中：

图1示出了LED灯组件的示例；

图2示出了将LED灯组件安装到灯具中的示例；

图3是包括安全开关的LED灯组件的实施例的简化框图；

图4是示出图3的LED灯组件的更多细节的简化框图；

图5是用于具有安全开关的LED灯组件的安全开关控制电路的一个实施例的简化电路图；

图6是适于在装有磁性镇流器、电子镇流器或不装有镇流器的灯具中操作的LED灯组件的实施例的简化框图；

图7是安装在装有磁性镇流器的灯具中的LED灯组件的简化电路图；

图8是安装在装有电子镇流器的灯具中的LED灯组件的简化电路图；并且

图9是安装在未安装任何镇流器的灯具中的LED灯组件的简化电路图。

具体实施方式

图1示出了LED灯组件1的实施例。LED灯组件1包括半透明或透明的细长壳体2，并具有布置在壳体2中的一个或多个LED。通常在壳体2的每一端提供端盖组件3，连接器引脚4a、4b从端盖组件延伸。尽管该实施例中的LED灯组件1为细长管的形式，但是其他形状也是可能的。

连接器引脚4a、4b暴露在外，以将LED灯组件1机械地和电气地连接到灯具。灯具可以设计为例如容纳标准尺寸的荧光灯管，例如T5、T8、T10或T12灯管。LED灯组件1通常在壳体2的两端包括两个连接器引脚4a、4b，但是可以在各种布置中使用其他数量的连接器引脚以适应LED灯和灯具的不同设计。

图2示出了将LED灯组件1安装到灯具5中的示例。安装过程通常包括将LED灯组件1的一端***灯具5的主体6中，使得LED灯组件的一端处的连接器引脚4a、4b与灯具的相应的固定连接器7a、7b机械地和电气地连接。在所示的情况下，***端处的连接器引脚4b将连接到固定连接器7b。然而，有可能在安装过程中使用电力为灯具通电，从而在灯具连接器7b上存在电压。

LED灯组件1通常包括用于为灯中的LED供电的内部电路，并且该内部电路通常提供用于电流从LED灯组件1的一端流到另一端的路径。在此情况下存在这样的危险，即在LED灯组件1的未安装的一端，裸露的连接器引脚4a上也会有电压存在，如果安装灯的人不小心接触到裸露的连接器引脚4a，就有触电的危险。注意，不管首先将LED灯组件1的哪一端安装到灯具中，都可能发生这种情况，因此，未安装的一端可能会造成电气危险。

鉴于此问题，LED灯组件1包括安全开关30，以在LED灯组件1的每一端处的连接器引脚4a、4b之间提供一定程度的电绝缘。

图3示出了包括安全开关30的LED灯组件1的实施例的简化框图。为了表示的清楚，该图省略了灯的操作可能必需的但与当前的说明无关的许多部件。

在该示例中，LED灯组件1在两端包括两个连接器引脚4a、4b，其适于电连接至灯具5。连接器引脚还可以提供与灯具的机械连接，和/或其他连接器引脚或连接构件可以提供附加的或替代的电气和/或机械连接。LED灯组件的每个端部处的连接器引脚4a、4b电耦接至相应的整流器电路11a、11b，在各种实施例中，整流器电路11a、11b可以包括半波或全波整流器。整流器电路11a、11b的输出是可以向LED电路12提供电力以产生光的整流电压。LED电路12可以由连接在整流器电路11a、11b的输出两端的一个或多个LED 12a组成，或者可以包括连接至整流器电路11a、11b的输出并向一个或多个LED 12a提供电力的附加电路(例如，如图6所示)。

提供了电路13a、13b，其在LED灯组件的每一端处连接至两个连接器引脚4a、4b。电路13a、13b可用于模拟存在于常规荧光灯管中的加热丝，如下文进一步所述。

安全开关控制电路32操作地耦接至安全开关30。布置在LED灯组件1的一端(在本文中称为第一端)处的连接器引脚中的至少一个4a经由安全开关30电耦接至整流器电路中的相应一个11a的输入，并且布置在LED灯组件1的另一端(在本文中称为第二端)处的连接器引脚中的至少一个4b不经由安全开关电耦接至整流器电路中的第二个11b的输入。LED灯组件1仅包括一个安全开关，尽管该开关可以具有多个开关元件，例如机电继电器的多个极点。

如图3所示，安全开关30连接在LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a与整流器11a之间，整流器11a布置为从连接器引脚4a向LED 12a供电。LED灯组件1仅在其一端布置有一个安全开关，使得LED灯组件1的第二端处的连接器引脚4b在没有中间开关的情况下电耦接至第二整流器电路11b的输入。这样可以避免生产成本较高的具有两个或更多个安全开关的更复杂的配置。

当安全开关30闭合时，电流可以经由整流器11a、11b从LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a向LED灯组件1的第二端处的连接器引脚4b流动，整流器11a、11b向LED 12a提供电力。这使电流能够从LED灯组件1的一端流到另一端，即在LED灯组件1的两端的连接器引脚4a、4b之间流动。注意，如果LED灯组件1在灯具5中操作，该灯具5在LED灯组件两端的连接器引脚之间提供电力，则情况必然是这样。

当安全开关30断开时，连接器引脚4a与整流器11a之间的电连接断开。这防止了电流经由用于向LED 12a供电的电路，即通过整流器11a和11b，从LED灯组件1的一端流向另一端。注意，当安装在向LED灯组件1的第二端处的连接器引脚4b提供电力的灯具5中时，LED灯组件1仍可以在安全开关30断开的情况下操作。

安全开关30优选地是常开开关，即，当安全开关30未通电时，其处于断开位置。这防止了在没有任何电力施加到LED灯组件的情况下电流从LED灯组件1的一端流向另一端，从而处于安全位置。

安全开关30可以包括串联连接的两个开关元件，两个开关元件闭合以将布置在LED灯组件1的第一端处的连接器引脚中的至少一个4a电耦接至第一整流器电路11a的输入。这提供了冗余，使得开关元件之一到闭合位置的故障不会导致安全开关30闭合，并且还提供了增加的绝缘性。安全开关30优选地包括机电继电器，其中两个开关触点用作串联连接的两个开关元件。替代地，安全开关30可以包括一个或多个半导体开关元件，例如一个或多个晶体管或MOSFET等。

当安全开关控制电路32在连接器引脚4a、4b处检测到频率高于预定阈值的电力时，安全开关控制电路32布置为闭合安全开关30。可以将预定阈值设置为一定水平(例如10kHz)，以区分从磁镇流器或直接从市电电源(即不使用镇流器)接收的电力(通常为50或60Hz频率)和从电子镇流器接收的电力(通常为20kHz频率或更高)。

以此方式，安全开关控制电路32可以区分安装了LED灯组件1的灯具5的类型。当安装在装有磁性镇流器或无镇流器的灯具5中时(从而连接器引脚4a、4b接收低频电力，例如50或60Hz)，安全开关控制电路32布置为不闭合安全开关30，该安全开关保持在断开位置。这防止了电流经由用于向LED 12a供电的电路从LED灯组件1的一端流到另一端，从而解决了在将LED灯组件1安装到装有磁性镇流器或不装有镇流器的灯具5中时，裸露的连接器引脚造成潜在电击的问题。

当LED灯组件1在装有磁性镇流器21或无镇流器的灯具5中操作时，LED灯组件1可以适于经由布置在LED灯组件1的第二端处的连接器引脚4b而不从布置在LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a向LED 12a提供电力。在该实施例中，第二整流器电路11b优选地实现为全波整流器，以使得能够从布置在LED灯组件1的第二端处的连接器4b向LED 12a有效地供应电力。以此方式，当安装在这种类型的灯具5中时，LED灯组件1可以操作，如图7和图9的描述中进一步说明的那样。注意，第一整流器电路11a可以实现为全波或半波整流器，因为当LED灯组件1从布置在LED灯组件1的两端处的连接器引脚4a、4b接收电力时，第一整流器电路11a向LED 12a供应电力。

当安装在装有电子镇流器的灯具5中时(从而连接器引脚4a、4b接收高频电力，例如20kHz)，安全开关控制电路32布置为在其检测到LED灯组件1的两端的电力时闭合安全开关30。在这种类型的灯具5中，电力施加在灯的两端之间，即第一端的连接器引脚4a和第二端的连接器引脚4b之间。在将LED灯组件1安装到这种类型的灯具中的过程中，当仅将灯的一端安装在灯具中而另一端尚未安装时，安全开关控制电路32不会检测到电力，并且不会闭合安全开关30。这防止了电流经由用于向LED 12a供电的电路从LED灯组件1的一端流到另一端，从而解决了在将LED灯组件1安装到装有电子镇流器的灯具5中时裸露的连接器引脚造成潜在电击的问题。一旦将LED灯组件1的两端安装在这种类型的灯具5中，安全开关控制电路32将检测到施加到LED灯组件1两端处的连接器引脚4a、4b的电力，并且将闭合安全开关30以使灯能够工作，如图8的描述中所说明的那样。

安全开关控制电路32可以配置为在布置在LED灯组件1的第一或第二端处的连接器引脚4a、4b处检测到频率高于预定阈值的电力和闭合安全开关30之间提供预定延迟。这种延误有很多好处。此延迟模拟了荧光灯管的操作，荧光灯管通常在接收电力并点亮灯管之后需要短暂的延迟。某些电子镇流器设计为检测此延迟，如果与会立即吸收工作电流的灯一起使用，则执行安全关闭。在安全开关控制电路32中实现的短延迟时段(例如，在1至100ms范围内的延迟)模拟了荧光管，并且避免了这种类型的安全关闭。另外，此延迟稳定了安全开关控制电路32的操作，并且有助于防止由于某些类型的电子镇流器的输出波形变化而引起的安全开关30的不稳定通断。

具有安全开关30的LED灯组件1优选地设计为满足适用安全法规中指定的一项或多项要求，例如IEC标准62776:2014，标题为“double-capped LED lamps designed toretrofit linear fluorescent lamps–safety specifications(设计用于改进线性荧光灯的双帽式LED灯–安全规范)”。当安全开关30断开时，LED灯组件1优选地能够承受施加在LED灯组件的两端之间的至少1500V的电压(例如，如果使用一个或多个半导体开关元件来实现安全开关30，则优选地至少2500V)，即布置在LED灯组件1的第一端的连接器引脚4a和布置在LED灯组件1的第二端的连接器引脚4b之间的1500V，而没有飞弧或击穿。当在LED灯组件的两端之间施加500V的电压并且安全开关30断开时，LED灯组件1优选地传导等于或小于0.7mA峰值的电流，即在布置在LED灯组件1的第一端的连接器引脚4a与布置在LED灯组件1的第二端的连接器引脚4b之间。

图4示出了简化框图，其示出了LED灯组件1的一个实施例的更多细节。在该实施例中，安全开关控制电路32由LED灯组件1的两端供电并从其接收输入。电路32具有第一输入，该第一输入电耦接至LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a(在该实施例中经由灯丝模拟电路13a)，此电耦接到达安全开关30的连接器引脚侧上的一点，使得即使当安全开关30断开时，安全开关控制电路32也从连接器引脚4a接收电力。安全开关控制电路32具有第二输入，该第二输入电耦接至LED灯组件1的第二端处的连接器引脚之一4b(在该实施例中经由灯丝模拟电路13b)。无论安全开关30状态如何，该布置都使安全开关控制电路32能够从LED灯组件1的一端或两端的连接器引脚4a、4b接收电力。通过这种方式，当LED灯组件1任一端处的连接器引脚4a、4b与灯具中的相应连接器建立连接并从灯具接收电力时，安全开关控制电路32通电并且在将LED灯组件1安装到灯具5中时也可以控制安全开关30。

安全开关控制电路32优选地具有高输入阻抗，例如其两个输入之间的电阻为10千欧姆，优选为100千欧姆或更大(以10kHz的频率测量)，从而当安全开关30断开时，LED灯组件的两端之间的阻抗也很高。这限制了流过安全开关控制电路32的电流量和控制电路中浪费的功率量，并且还将安全开关30断开时流过LED灯组件1的电流减小为低值(在LED灯组件的两端之间施加500V的电压时，优选小于0.7mA的峰值)。这种低泄漏电流使得LED灯组件1符合适用的安全法规，并提供了与一系列电子镇流器的更好的兼容性。如果泄漏电流过高，某些设计的电子镇流器将执行安全关闭，并且优选选择250千欧姆或更大的输入阻抗，以实现与市场上电子镇流器的广泛兼容性。

在该实施例中，安全开关控制电路32包括电耦接LED灯组件1的第一端处的连接器引脚之一4a的第一高通滤波器41和电耦接布置在LED灯组件1的第二端处的连接器引脚之一4b的第二高通滤波器42。安全开关控制电路32还包括逻辑电路45，该逻辑电路45具有电耦接至第一高通滤波器41的第一输入和电耦接至第二高通滤波器42的第二输入，并且适于基于第一输入和/或第二输入来确定用于控制安全开关30的输出。

安全开关控制电路32还可以包括整流器电路43和44，其中逻辑电路45的第一输入经由第三整流器电路43电耦接至第一高通滤波器41，逻辑电路45的第二输入经由第四整流器电路44电耦接至第二高通滤波器42。

高通滤波器41、42用于使来自连接器引脚4a、4b的高频信号(例如以高频电压或电流形式)通过，同时基本上阻止或减小低频信号。例如，高通滤波器41、42可以配置为当引脚接收到频率高于预定阈值(例如高于10kHz)的电力时使来自引脚4a、4b的电流通过，例如将LED灯组件1安装在装有电子镇流器的灯具5(其以20kHz工作)中时可以预期的情况，并且高通滤波器41、42可配置为当引脚接收到频率低于预定阈值(例如低于10kHz)的电力时基本上阻止或减小来自连接器引脚4a、4b的电流，例如将LED灯组件1安装在装有磁性镇流器或无镇流器的灯具5(其以50或60Hz工作)中时可以预期的情况。以此方式，安全开关控制电路32可以区分安装LED灯组件1的灯具的类型，即，装有磁性镇流器或无镇流器的灯具5(连接器引脚4a、4b接收低频(例如50或60Hz)电力)或装有电子镇流器的灯具(连接器引脚4a、4b接收高频(例如20kHz)电力)。

当包括在电路中时，整流器电路43和44对来自高通滤波器41和42的输出进行整流，从而提供DC电流以向逻辑电路45提供电力和输入信号。

逻辑电路45经由高通滤波器41、42接收电信号，并在布置在LED灯组件1的第一或第二端处的连接器引脚4a、4b处检测到频率高于预定阈值的电力和闭合安全开关30之间执行预定时间段的延迟，如上所述。此延迟模拟了荧光灯管的延迟启动，以改善与具有安全关闭功能的电子镇流器的兼容性，并稳定安全开关控制电路32的操作，以防止由于某些电子镇流器的输出波形的变化而引起的安全开关30的不稳定通断。

逻辑电路45可以使用诸如运算放大器比较器电路之类的离散逻辑来实现，或者可以使用可编程微控制器、FPGA或其他类型的电路来实现。

图5示出了安全开关控制电路32的一个实施例的简化电路图。

在该实施例中，第一灯丝模拟电路13a包括串联连接在LED灯组件1的第一端处的两个连接器引脚4a之间的电阻器R1、R2，第二灯丝模拟电路13b包括串联连接在LED灯组件1的第二端处的两个连接器引脚4b之间的的电阻器R3和电容器C3。安全开关30包括电磁继电器，该电磁继电器具有线圈30a和串联连接的两个开关触点30b和30c。安全开关30连接到开关一侧的电阻器R1、R2和开关另一侧的整流器电路11a，从而安全开关30用于连接或断开LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a和整流器电路11a。

在该实施例中，高通滤波器41和42分别包括电容器C1和C2，并且第三整流器电路43和第四整流器电路44分别包括二极管D1、D2和D3、D4。电容器C1在一侧连接在电阻器R1和R2之间并且在另一侧连接在二极管D1和D2之间，电容器C2在一侧连接在连接器引脚4b并且在另一侧连接在二极管D3和D4之间。

齐纳二极管Z1连接在第三和第四整流器电路43和44的输出两端，以稳定整流电压。逻辑电路45连接在第三和第四整流器电路43、44的整流电压输出的两端。逻辑电路45驱动晶体管T1，当晶体管T1导通时，晶体管T1使安全开关30的线圈30a通电；当晶体管T1截止时，使线圈30a断电。安全开关30的开关触头30b和30c串联连接，并且当线圈30a通电时，开关触头30b、30c闭合；当线圈30a断电时，开关触头30b、30c闭合断开。

在该实施例中，灯丝模拟电路13a和13b是不同的。第一灯丝模拟电路13a(在图5所示的示例中包括串联连接的电阻元件R1、R2)在LED灯组件1的第一端处的两个连接器引脚4a之间提供低电阻阻抗，而不论施加到第一连接器引脚4a的电力具有低频或高频。第二灯丝模拟电路13b(在图5所示的示例中包括串联连接的电阻元件R3和电容元件C3)在LED灯组件1的第二端处的两个连接器引脚4b之间提供可变的阻抗，阻抗变化取决于施加到LED灯组件1的第二端处的两个连接器引脚4b之间的电力的频率。当施加到连接器引脚4b的电力具有高频率时(例如，当从以20kHz工作的电子镇流器提供电力时)，第二灯丝模拟电路13b提供较高的阻抗，并且当施加到连接器引脚4b的电力具有低频率时(例如，当从以50或60Hz工作的磁性镇流器提供电力时)提供较低的阻抗。

图6示出了LED灯组件1的一个实施例的简化框图，该LED灯组件1适于在装有磁性镇流器和电子镇流器或没有镇流器的各种类型的灯具5中操作。

该实施例中的LED灯组件1包括具有第一电源电路50的LED电路12，该第一电源电路50用于在向LED灯组件1提供频率高于预定阈值的电力(例如，频率为20kHz或更高的由电子镇流器25提供的电力)时，向LED 12a供电。该实施例中的LED电路12还包括第二电源电路51，用于在向LED灯组件1提供频率低于预定阈值的电力(例如，频率为50或60Hz的由磁性镇流器21提供的电力或者不经由镇流器提供的电力)时，向LED 12a供电。

当供应给LED灯组件1的电力具有高于预定阈值的频率时，LED灯组件1可以适于关闭或断开开关式电源57向LED 12a的电力供应。例如，为此，可以在LED灯组件中包括单独的频率检测器电路(图6中未示出)，该频率检测器电路控制第一开关52以连接/开启或断开/关闭第一电源电路50向LED 12a的电力供应，并且控制第二开关55以连接/开启或断开/关闭第二电源电路51(包括开关式电源57)向LED12a的电力供应。

第一电源电路50可以包括可变阻抗53，可变阻抗53配置为当从恒定功率电子镇流器向LED灯组件1提供电力时具有相对较高的阻抗，并且当从恒定电流电子镇流器提供电力时具有相对较低的阻抗。当检测到提供给LED灯组件1的电流或电压高于预定阈值时(例如，为此，电流或电压检测器电路可以包括在LED灯中)(表示电力是由恒定功率电子镇流器提供的)，可变阻抗53可以配置为切换到较高阻抗模式。包括第一和第二电源电路50、51的LED灯组件1的更多细节可以在US 10,342,079中找到，其全部内容通过引用合并于此。

LED灯组件1优选地适于在装有磁性镇流器或电子镇流器或者不装有任何镇流器的灯具5中操作。为了更好地理解LED灯组件1的操作，图7-9示出了LED灯组件1在不同类型的灯具中的各种使用模式。

图7示出了安装在包括磁性(即电感性)镇流器21的灯具中的LED灯组件1的简化电路图。AC电源20经由磁性镇流器21供电至LED灯组件1的每一端处的连接器引脚4a、4b。AC电源20通常是市电电源，例如110/120Vac或230/240Vac，频率为50或60Hz。安装有磁性镇流器并设计用于操作荧光灯的灯具通常将包括启动器单元22，该启动器单元连接到LED灯每一端的连接器引脚4a、4b，用于提供启动电压以点亮荧光灯管。当将LED灯安装在这种设计的灯具中时，通常在灯具中安装在其端子之间提供低阻抗的启动器单元22，以替换任何现有的启动器单元。这提供了启动器单元22两端的短路，并且完成了将AC电力提供至LED灯组件一端的电路。

在该示例中，LED灯组件1的第一端(在图7的左侧)包括安全开关30。在第一端处的灯丝模拟电路13a(见图3)具有低阻抗，例如包括在第一端处的连接器引脚4a之间提供例如10-20欧姆电阻的电阻元件。在第二端处的灯丝模拟电路13b(见图3)在高频(例如10kHz及以上的频率)下具有低阻抗，而在低频(例如低于1kHz的频率，如50或60Hz)下具有高阻抗。在第二端处的灯丝模拟电路13可以包括例如电阻性和电容性元件，在第二端处的连接器引脚4b之间提供电阻，所述电阻在50或60Hz时为几兆欧姆(MOhm)，在20kHz时为10-20欧姆。

在此配置中，通过磁性镇流器21、LED灯组件1的第一(左)端处的连接器引脚4a和灯丝模拟电路13a以及改进的启动器单元22，从AC电源20提供电力至LED灯组件1的第二(右)端处的连接器引脚4b。安全开关控制电路32检测施加到连接器引脚4a、4b的电力。由于电力的频率低，例如50或60Hz且低于预定阈值，安全开关控制电路32不会闭合安全开关30，该安全开关30保持断开，从而使连接器引脚中的至少一个4a与LED灯组件1的其余部分断开连接。

在安装LED灯组件1的过程中，首先安装LED灯组件1的一端，并且在安装的一端处的连接器引脚4a或4b与灯具中的相应连接器连接并接收电力。但是，安全开关30保持断开，从而防止电流流过LED灯组件1，因此，在LED灯组件1的未安装的一端处意外接触裸露的连接器引脚4a或4b不会产生电击。

一旦完成安装，LED灯组件1经由LED灯组件1的第二端处的连接器引脚4b接收电力，并且经由连接器引脚4b为LED 12a供电，从而使LED灯能够正常工作。

图8示出了安装在包括电子镇流器25的灯具中的LED灯组件1的简化电路图。AC电源20向电子镇流器25供电，该电子镇流器25以通常为20kHz或更高的高频输出电力。电子镇流器25在LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a和第二端处的连接器引脚4b之间跨LED灯组件1施加电力。

一旦完全安装在灯具5中，安全开关控制电路32就检测在每一端的连接器引脚4a、4b之间施加的电力。由于电力的频率较高，例如20kHz且高于预定阈值，安全开关控制电路32闭合安全开关30，该安全开关30连接LED灯组件1的第一端处的连接器引脚4a、整流器11a和11b以及LED灯组件1的第二端处的连接器引脚4b，在LED灯组件1的两端之间完成电路，并且使电流流过向LED 12a供应电力的电路。

图9示出安装在设计为无镇流器的灯具中的LED灯组件1的简化电路图。AC电源20仅在LED灯组件1的一端向连接器引脚4a、4b供电。AC电源20通常是市电电源，例如，110/120Vac或230/240Vac，频率为50或60Hz。

如以上参考图7和图8所述，在安装LED灯组件1的过程中，安全开关30保持断开，防止电流流过LED灯组件1，从而在LED灯组件1的未安装的一端处意外接触裸露的连接器引脚不会导致电击。一旦完全安装在灯具5中，在LED灯组件的第二端处的连接器引脚4b从灯具5接收电力，则经由连接器引脚4b为LED 12a供电，从而使LED灯能够正常工作。

在本公开中，术语“断开”和“闭合”涵盖诸如由机电继电器产生的通/断切换，或者晶体管或MOSFET等的截止和导通，即，在具有相对低阻抗的接通或连接状态和具有相对高阻抗的关闭或断开状态之间的变化。

本领域技术人员将理解，本文描述的实施例均涉及具有安全开关的LED灯组件，并且关于一个实施例描述的特征可以与其他实施例的特征一起使用或组合。尽管上面已经结合具体实施例说明了本发明的原理，但是应当理解，该说明仅是示例性的，并不作为对保护范围的限制，所述保护范围由所附权利要求确定。

Claims

1.一种包括安全开关的LED灯组件，所述LED灯组件包括：

多个连接器引脚，布置在所述LED灯组件的第一端和第二端处，所述多个连接器引脚适于电连接至灯具；

多个灯丝模拟电路，其中在所述LED灯组件的第一端和第二端中的每一个处的所述多个连接器引脚中的至少一个连接器引脚电耦接至所述多个灯丝模拟电路中的相应一个灯丝模拟电路；

多个整流器电路；

一个或多个LED，电耦接至所述整流器电路的输出；

安全开关控制电路，操作地耦接至所述安全开关；

其中，布置在所述LED灯组件的第一端处的所述多个连接器引脚中的至少一个连接器引脚经由所述安全开关电耦接至所述多个整流器电路中的第一整流器电路的输入，布置在所述LED灯组件的第二端处的所述多个连接器引脚中的至少一个连接器引脚电耦接至所述多个整流器电路中的第二整流器电路的输入；并且

其中，所述安全开关控制电路布置成在所述安全开关控制电路在布置在所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚处或者在布置在所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚处检测到具有高于预定阈值的频率的电力时，闭合所述安全开关。

2.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，所述安全开关控制电路配置为，在布置在所述LED灯组件的第一端或第二端处的连接器引脚处检测到频率高于预定阈值的电力和闭合所述安全开关之间提供预定延迟。

3.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，所述安全开关控制电路具有电耦接至所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚的第一输入以及电耦接至所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚的第二输入，以从所述LED灯组件的第一端和第二端两者接收电力作为输入信号。

4.根据权利要求3所述的LED灯组件，其中，所述安全开关控制电路在所述第一输入与所述第二输入之间具有10千欧姆或者更大的阻抗。

5.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，所述安全开关控制电路包括：

第一高通滤波器和第二高通滤波器，所述第一高通滤波器电耦接布置在所述LED灯组件的第一端处的所述多个连接器引脚中的一个连接器引脚，所述第二高通滤波器电耦接布置在所述LED灯组件的第二端处的所述多个连接器引脚中的一个连接器引脚；以及

逻辑电路，所述逻辑电路具有电耦接至所述第一高通滤波器的第一输入和电耦接至所述第二高通滤波器的第二输入，并且所述逻辑电路适于基于所述第一输入和/或所述第二输入来确定用于控制所述安全开关的输出。

6.根据权利要求5所述的LED灯组件，其中，所述逻辑电路的第一输入经由第三整流器电路电耦接至所述第一高通滤波器，并且所述逻辑电路的第二输入经由第四整流器电路电耦接至所述第二高通滤波器。

7.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，所述安全开关包括串联连接的两个开关元件，两个开关元件均闭合以将布置在所述LED灯组件的第一端处的所述多个连接器引脚中的至少一个连接器引脚电耦接至所述第一整流器电路的输入。

8.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，当所述安全开关断开时，所述LED灯组件能够承受布置在所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚和布置在所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚之间的至少1500V。

9.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，当所述安全开关断开时，所述LED灯组件在布置在所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚和布置在所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚之间传导等于或小于0.7mA的电流。

10.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，所述LED灯组件适于在配备有磁性镇流器或电子镇流器或者无镇流器的灯具中操作。

11.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，当所述LED灯组件在配备有磁性镇流器或无镇流器的灯具中操作时，所述LED灯组件适于经由布置在所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚而不从布置在所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚向LED提供电力。

12.根据权利要求1所述的LED灯组件，进一步包括开关式电源，其中，当所述安全开关控制电路在布置在所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚处或在布置在所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚处检测到频率等于或低于所述预定阈值的电力时，所述LED灯组件适于经由所述开关式电源向LED提供电力。

13.根据权利要求12所述的LED灯组件，其中，当所述安全开关控制电路在布置在所述LED灯组件的第一端处的连接器引脚处或在布置在所述LED灯组件的第二端处的连接器引脚处检测到频率高于所述预定阈值的电力时，所述LED灯组件适于关闭或断开所述开关式电源向LED的电力供应。

14.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，当具有低于1kHz的频率的电力施加到连接器引脚时，电耦接至所述LED灯组件的第一端处的所述多个连接器引脚中的至少一个连接器引脚的所述多个灯丝模拟电路中的第一灯丝模拟电路具有第一阻抗，电耦接至所述LED灯组件的第二端处的所述多个连接器引脚中的至少一个连接器引脚的所述多个灯丝模拟电路中的第二灯丝模拟电路具有高于所述第一阻抗的第二阻抗。

15.根据权利要求1所述的LED灯组件，其中，所述第一整流器电路为半波整流器，所述第二整流器电路为全波整流器。