СВЕТОДИОДНАЯ ТРУБКА Российский патент 2019 года по МПК F21K99/00 H05B33/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение описывает светодиодную трубку, или TLED, и способ возбуждения множества светодиодов от балласта с регулированием яркости люминесцентной лампы-трубки с регулируемой яркостью.

Уровень техники

Люминесцентные лампы-трубки широко используются, например, в коммерческих или промышленных средах, поскольку они характеризуются относительно высокой эффективностью по сравнению с лампами накаливания. Этот тип лампы имеет нить накала или катод на одном или обоих концах лампы и заполнение газом в трубке, содержащее инертный или благородный газ, а также часть ртути. Чтобы зажигать лампу, ток проходит через нить накала, чтобы нагревать его с тем, чтобы достигать термоэлектронной эмиссии, чтобы ионизировать заполнение газом и испарять ртуть, которая затем испускает ультрафиолетовый свет. Фосфорное покрытие на внутренней части трубки преобразует ультрафиолетовый свет в видимый свет. Хотя люминесцентные лампы характеризуются меньшей потребляемой мощностью, чем эквивалентные лампы накаливания, ртуть, включенная в заполнение газом, может представлять опасность, если лампа разбивается.

Большинство типов люминесцентной лампы-трубки использует электронный высокочастотный балласт, который действует с возможностью регулировать электрический ток через лампу. В основном, предусмотрено два типа балласта: "с мгновенным включением" (IS) или "с программируемым включением" (PS). IS-балласт не обеспечивает нагрев нити накала и запускает лампу посредством простого приложения достаточно высокого напряжения зажигания с тем, чтобы быстро ионизировать заполнение газом. Вследствие своей низкой цены и малого потребления энергии, широко используется IS-тип балласта. Тем не менее, IS-тип балласта, который представляет собой балласт с фиксированным выходом, не может использоваться для варианта применения с регулируемой яркостью. Регулирование яркости обычно осуществляется с помощью PS-типа балласта, который предварительно нагревает нить накала до зажигания лампы, за счет этого продлевая срок службы лампы. Типичные варианты применения для люминесцентных ламп-трубок с PS-балластом представляют собой осветительные установки, которые требуют частого переключения, например, освещение, которое управляется посредством датчика присутствия или движения.

Усовершенствования в области светодиодного освещения приводят к замене на светодиодную лампу или модернизации с использованием эквивалента светодиодов для многих типов традиционных осветительных установок (например, ламп накаливания и люминесцентных ламп). Например, для того чтобы заменить лампу накаливания, идентичный размер лампы и стандартная осветительная арматура могут комбинироваться со светодиодным источником света и средством возбуждения. Аналогично, различные типы светодиодных замен для люминесцентных трубок, называемые "светодиодными трубками" или TLED, доступны в настоящее время. Например, усовершенствованная линейная светодиодная трубка T8-типа содержит трубку идентичного размера, т.е. с диаметром в один дюйм, и имеет множество светодиодов, размещаемых в трубке вместо традиционного газа-заполнителя, фосфорного покрытия и катодного узла. Линейная трубка может быть изготовлена из пластмассы, при этом стеклянные трубки также доступны. Физически, линейный TLED выглядит одинаково с соответствующей люминесцентной лампой с двумя штырьковыми выводами на каждом конце для соединения с гнездами на каждом конце корпуса. Некоторые TLED также включают схему эмуляции нити накала, чтобы эмулировать присутствие люминесцентной лампы для балласта, соединенного с лампой. Схема эмуляции нити накала также служит в качестве нагрузки для схемы нагрева нити накала балласта, так что балласт, который изначально предназначен для того, чтобы возбуждать люминесцентную лампу, может работать корректным и надежным способом при использовании вместо этого для того, чтобы возбуждать TLED. Таким образом, TLED демонстрирует характеристики, аналогичные характеристикам эквивалентной люминесцентной лампы. Большинство TLED в данный момент на рынке конструируются с возможностью запитываться от входа электросети, так что TLED требует обхода балласта (который, в общем, включается в один конец существующего корпуса лампы). В альтернативном подходе, усовершенствованная светодиодная трубка реализована с возможностью быть совместимой с различными HF-балластами с фиксированным выходом, так что нет необходимости обходить балласт. Пользователь может просто извлекать старую люминесцентную трубку и вставлять усовершенствованную светодиодную трубку идентичного размера.

Тем не менее, освещение на люминесцентных трубках с регулируемой яркостью также используется в общераспространенных вариантах применения, например, в супермаркетах и офисах. Осветительные установки для таких вариантов применения освещения требуют PS-балласта с регулируемой яркостью, и он уже включен в корпус в качестве части осветительной установки. Поскольку выход PS-балласта с регулированием яркости существенно отличается от выхода IS-балласта, известные усовершенствованные TLED с фиксированным выходом, т.е. TLED, специально сконструированные для использования с балластом с фиксированным выходом, не могут использоваться для того, чтобы непосредственно заменять люминесцентные трубки таких осветительных установок.

Когда люминесцентная трубка извлекается или вставляется в корпус, один конец лампы может быть в электрическом контакте с гнездом, тогда как другой конец является открытым. Это не представляет риск безопасности для пользователя, держащего лампу, поскольку электрический ток может протекать через люминесцентную лампу-трубку только тогда, когда оба конца корректно вставлены в гнезда, и лампа зажжена. Тем не менее, извлечение или вставка усовершенствованной лампы на основе светодиодов может быть потенциально опасной, поскольку ток утечки между штырьковыми выводами или "ток от прикосновения" может протекать от одного соединенного конца такой лампы к другому несоединенному или открытому концу, если пользователь касается его. По этой причине, усовершенствованные светодиодные лампы должны конструироваться с возможностью соответствовать установленным стандартам безопасности, связанным с током утечки между штырьковыми выводами или "током от прикосновения". Например, TLED для вставки в корпус, уже включающий балласт без регулирования яркости, может включать последовательный конденсатор во внутренней схеме лампы, чтобы ограничивать ток утечки между штырьковыми выводами на безопасном уровне. Этот последовательный конденсатор действует с возможностью увеличивать импеданс лампы и в силу этого ограничивает ток утечки. Другие возможные реализации могут использовать механический элемент в заглушке, например, подпружиненный элемент, чтобы предотвращать достижение, посредством тока утечки, открытого штырькового вывода в ходе этапа установки или извлечения. Тем не менее, такой механический элемент является, в общем, громоздким и может требовать изменения конструкции концов трубки, в силу этого повышая затраты на изготовление. US 2013/0335959 A1 предлагает размещение такого актуатора в лампе на каждом из внешних концов. WO 2013/150417 A1 и US 2012/0181952 A1 раскрывают TLED с одним или более предохранительных выключателей, размещаемых между контактными выводами лампы и средством возбуждения светодиодов. Такие переключатели должны иметь возможность проводить переменный ток во включенном состоянии и блокировать переменный ток в выключенном состоянии, и их реализация является относительно сложной и дорогой.

Следовательно, цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять улучшенный TLED для замены с усовершенствованием люминесцентных ламп-трубок, который исключает или преодолевает проблемы, указанные выше.

Сущность изобретения

Цель изобретения достигается посредством светодиодной лампы-трубки по п. 1 и посредством способа по п. 13 возбуждения множества светодиодов от балласта с регулированием яркости люминесцентной лампы-трубки с регулируемой яркостью.

Согласно изобретению, светодиодная лампа-трубка реализована с возможностью заменять эквивалентную люминесцентную лампу-трубку и содержит трубку, содержащую множество светодиодов, причем трубка содержит светодиодный узел с множеством светодиодов; узел разъемов с разъемами, реализованными с возможностью вставки в гнезда гнездового узла корпуса лампы-трубки, включающего балласт с регулированием яркости; узел схемы возбуждения для возбуждения светодиодного узла, причем этот узел схемы возбуждения реализован с возможностью выводить ток в светодиодах на основе входного тока, предоставленного посредством балласта с регулированием яркости; и предохранительный выключатель, размещаемый в трубке с возможностью электрически изолировать разъемы узла разъемов, когда узел разъемов не полностью соединен с гнездовым узлом, при этом предохранительный выключатель размещен между узлом схемы возбуждения и светодиодным узлом.

В контексте изобретения, термин "когда узел разъемов не полностью соединен с гнездовым узлом" должен пониматься как любой случай или состояние, в котором возникает неполное электрическое соединение между разъемами лампы и гнездом(ами) на корпусе, так что лампа не может быть включена. "Полное соединение" между разъемами лампы и гнездами на корпусе, в отличие от этого, устанавливается, когда разъемы корректно вставлены в гнездо(а) на корпусе, так что лампа может включаться.

Предохранительный выключатель действует с возможностью электрически изолировать или "разъединять" разъемы светодиодной трубки по мере необходимости и электрически соединять разъемы только тогда, когда это безопасно. Эффект электрического изолирования или разделения разъемов заключается в том, чтобы предотвращать прохождение значительного тока утечки между соединенным концом лампы в открытый конец, например, когда двухштырьковый разъем на одном конце линейной светодиодной трубки вставляется в одно гнездо корпуса лампы, но двухштырьковый разъем на другом конце еще не вставлен в гнездо. Таким образом, светодиодная лампа-трубка согласно изобретению обеспечивает то, что этапы извлечения и вставка могут выполняться безопасно.

В контексте изобретения, термин "балласт с регулированием яркости" должен пониматься как балласт люминесцентной лампы-трубки, который может работать в сочетании с регулятором яркости. Цель такого балласта с регулированием яркости, который предположительно может представлять собой высокочастотный электронный балласт, состоит в том, чтобы обеспечивать возможность регулирования яркости люминесцентной лампы-трубки, с тем, чтобы достигать требуемого светового эффекта и/или уменьшать потребление мощности. Преимущество светодиодной лампы-трубки согласно изобретению состоит в том, что она может работать с возможностью запитывать такой балласт с регулируемой яркостью, уже включенный в корпусе или установке, так что нет необходимости обходить балласт с регулируемой яркостью. Кроме того, возможность регулирования яркости светодиодной трубки означает то, что такая лампа может использоваться для того, чтобы совершенствовать люминесцентные лампы-трубки существующих вариантов применения с регулируемой яркостью. Следовательно, светодиодная трубка согласно изобретению может использоваться непосредственно способом "автоматического подключения", чтобы заменять эквивалентную люминесцентную лампу-трубку, в силу чего "эквивалентный" термин используется для того, чтобы обозначать то, что светодиодная трубка и лампа, которую она заменяет, имеют, по меньшей мере, идентичные физические размеры (например, диаметр, длину) и идентичные типы разъема. Тем не менее, светодиодная лампа-трубка согласно изобретению не ограничена использованием с таким балластом с регулированием яркости и преимущественно также может использоваться в сочетании с корпусом лампы, который включает балласт без регулирования яркости, т.е. балласт, который не поддерживает функцию регулирования яркости. Следовательно, светодиодная лампа-трубка согласно изобретению может использоваться для того, чтобы совершенствовать широкий диапазон осветительных установок с экономичными и экологически безвредными светодиодными лампами, поскольку светодиодные лампы характеризуются посредством длительных сроков службы и не представляют опасность, если разбиваются. Другое преимущество светодиодной трубки согласно изобретению состоит в том, что средство возбуждения может быть встроено в предпочтительно простой и экономически эффективной реализации, поскольку функция регулирования яркости уже предоставляется посредством балласта, включенного в корпус лампы, и ток в светодиодах, выводимый посредством возбуждения, просто соответствует току, предоставленному посредством балласта с регулированием яркости.

Согласно изобретению, способ возбуждения светодиодной лампы-трубки от балласта с регулированием яркости люминесцентной лампы-трубки содержит этапы размещения множества светодиодов в трубке лампы, причем эта трубка лампы содержит узел разъемов с разъемами для вставки в гнезда гнездового узла корпуса лампы-трубки, содержащего балласт с регулированием яркости; предоставления узла схемы возбуждения для возбуждения светодиодов, причем этот узел схемы возбуждения реализован с возможностью выводить ток в светодиодах на основе входного тока, предоставленного посредством балласта с регулированием яркости; и размещения предохранительного выключателя между узлом схемы возбуждения и светодиодным узлом в трубке с возможностью электрически изолировать разъемы узла разъемов, когда узел разъемов не полностью соединен с гнездовым узлом.

Преимущество способа согласно изобретению состоит в том, что усовершенствованная светодиодная трубка может быть изготовлена экономически высокоэффективным способом, поскольку схема возбуждения может поддерживаться несложной, и нет необходимости включать обходную схему для балласта. Одновременно, конструкция лампы предоставляет возможность простого способа обеспечения безопасности штырьковых выводов в ходе вставки или извлечения светодиодной трубки, как должно становиться очевидным ниже. Фактически, способ согласно изобретению содержит этап поддержания электрического разъединения разъемов узла разъемов в самой лампе до тех пор, пока оба разъема не будут корректно вставлены в гнездовой узел.

Прилагаемая формула изобретения и нижеприведенное описание раскрывают преимущественные варианты осуществления и признаки изобретения. Признаки вариантов осуществления могут комбинироваться надлежащим образом. Признаки, описанные в контексте одной категории пунктов формулы изобретения, в равной степени могут применяться к другой категории пунктов формулы изобретения.

В контексте изобретения, предполагается, что светодиодная лампа-трубка реализована с возможностью заменять эквивалентную люминесцентную лампу-трубку. Например, светодиодная лампа-трубка может быть изготовлена согласно размерам T8-лампы, т.е. имеющей диаметр трубки в один дюйм и имеющей любую из нескольких возможных номинальных длин трубки. Поскольку светодиодная лампа-трубка зачастую называется просто "TLED", термины "светодиодная трубка", "светодиодная лампа-трубка" и "TLED" далее могут использоваться взаимозаменяемо. В случае светодиодной трубки сама лампа содержит пару разъемов. Например, линейная светодиодная трубка может содержать двухштырьковый разъем на каждом внешнем конце трубки, и соответствующий корпус лампы содержит гнездо на каждом конце корпуса, в который могут вставляться двухштырьковые разъемы. "Светодиодный узел" в контексте изобретения может пониматься как содержащий любое число светодиодов в любой подходящей компоновке, например, в качестве одной или более гирлянд светодиодов, размещаемых на одной или более печатных плат с такими размерами, что они входят в трубку усовершенствованной лампы.

Балласт с регулированием яркости для люминесцентной лампы-трубки может быть реализован рядом способов. В одном типе исполнения, балласт с регулированием яркости реализован с возможностью соединения с регулятором яркости со срезанием фазы, электрически размещаемым в одном из двух входов линии электросети в лампе (например, настенным модулем, комбинирующем световой выключатель и регулятор яркости). Этот тип регулятора яркости прерывает или срезает часть входного сигнала электросети в лампу, так что лампа принимает меньший ток и в силу этого выводит меньшее количество света. В другой реализации, питающая сеть соединена через два входных штырьковых вывода балласта с регулированием яркости, и регулятор яркости соединен через два управляющих штырьковых вывода балласта с регулированием яркости. В любом случае, балласт с регулированием яркости содержит пару электрических разъемов, между которыми соединена люминесцентная трубка. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, узел схемы возбуждения TLED реализован с возможностью использования с балластом с регулированием яркости PS-типа (или "с программируемым включением"), поскольку большинство вариантов применения люминесцентного освещения с регулируемой яркостью используют такой балласт с регулированием яркости.

Люминесцентная трубка является симметричной в том смысле, что она может вставляться в корпус любым способом. По этой причине, разъемы на обоих концах светодиодной трубки также электрически соединены со средством возбуждения светодиодов. Таким образом, обеспечивается физическая совместимость усовершенствованного TLED.

Предохранительный выключатель может быть реализован любым подходящим способом и сам может содержать схемный модуль, изготовленный из нескольких электрических и/или электронных компонентов. Тем не менее, в конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения, предохранительный выключатель содержит полупроводниковое устройство, к примеру, полевой транзистор, например, MOSFET-транзистор или биполярный плоскостной транзистор (BJT), размещаемый в тракте между средством возбуждения и светодиодами, который может быть замкнут (т.е. включен) с тем, чтобы обеспечивать возможность средству возбуждения возбуждать светодиоды, и который может быть разомкнут (т.е. выключен) с тем, чтобы разъединять средство возбуждения от светодиодов и в силу этого размыкать или прерывать электрическое соединение между разъемами на электрически противоположных концах лампы. Преимущество использования MOSFET-транзистора или BJT состоит в том, что он может переключаться без образования дуги и в силу этого характеризуется посредством длительного ресурса по переключению. В альтернативном варианте осуществления, предохранительный выключатель может быть реализован с использованием электромеханического устройства, такого как реле. Реле может быть предпочтительным для варианта осуществления, в котором требуются более высокое блокирующее напряжение или упрощенная схема управления предохранительного выключателя.

Как указано выше, предохранительный выключатель должен замыкаться только тогда, когда это безопасно. Следовательно, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения светодиодная лампа-трубка содержит схему управления переключателем, реализованную с возможностью замыкать предохранительный выключатель только тогда, когда оба разъема светодиодной лампы-трубки корректно вставляются в оба гнезда корпуса лампы-трубки. Это может достигаться любым подходящим способом, например, посредством использования датчиков, чтобы обнаруживать физическое соединение между обоими разъемами и их гнездами. Тем не менее, предпочтительно, схема управления переключателем реализована с возможностью обнаруживать электрическое соединение только между одним разъемом и гнездом. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, это достигается посредством использования свойства исполнения лампы-трубки, и схема управления переключателем предпочтительно содержит схему определения частоты напряжения сети для определения компонента частоты напряжения сети в напряжении лампы. Как указано выше, корпус лампы-трубки уже содержит межсоединение между балластом с регулированием яркости и гнездами и соединение электросети с балластом с регулированием яркости. Фактически, оба гнезда могут быть "под напряжением", так что когда только один разъем TLED вставляется в гнездо, сигнал электросети присутствует в этом разъеме. Это свойство конструкции лампы находит хорошее применение в этом варианте осуществления изобретения, поскольку частота напряжения сети (например, 60 Гц в США или в Североамериканском регионе; 50 Гц в Европе) известна и может быть относительно легко обнаружена, например, посредством использования соответствующей схемы RC-фильтра нижних частот.

Балласт с регулированием яркости может быть реализован с возможностью возбуждать люминесцентную лампу с небольшим постоянным током смещения, в общем, называемым "противополосным" током. Тем не менее, этот постоянный ток смещения не должен быть интерпретирован посредством схемы управления переключателем в качестве неполного извлечения или вставки лампы. Следовательно, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения, схема управления переключателем содержит часть блокирующей схемы постоянного тока, реализованную с возможностью блокировать постоянный ток смещения балласта с регулируемой яркостью. Таким образом, полное или корректное соединение между разъемами лампы и гнездами на корпусе может надежно определяться, так что лампа затем может быть включена.

Обычно, для того чтобы обеспечивать усовершенствованную совместимость между осветительными установками с люминесцентными лампами и усовершенствованными TLED, TLED должен содержать схему эмуляции нити накала на обоих концах. Такая схема эмуляции нити накала служит для того, чтобы заставлять TLED выступать для балласта в качестве люминесцентной лампы-трубки, в которой нити накала требуются для того, чтобы ионизировать инертный газ в трубке. Безусловно, самому TLED не требуется нить накала, и схема эмуляции нити накала может просто содержать резистор последовательно с предохранителем. Резистор может иметь аналогичное сопротивление с катодом люминесцентной лампы, в то время как предохранитель служит для того, чтобы предотвращать угрозу безопасности, если штырьковые выводы разъема непреднамеренно соединяются напрямую с питающей сетью. Следовательно, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения, схема управления переключателем реализована с возможностью обнаруживать напряжение накала нити на обоих разъемах, в силу чего термин "напряжение накала нити" должен пониматься как напряжение в схеме эмуляции нити накала. В этом варианте осуществления, предохранительный выключатель остается разомкнутым и замыкается только тогда, когда напряжение накала нити обнаруживается в обеих схемах эмуляции нити накала, т.е. когда оба разъема корректно вставляются в гнезда корпуса лампы.

Во всех вариантах осуществления изобретения, поскольку предохранительный выключатель размещается между узлом схемы возбуждения и светодиодным узлом, предохранительный выключатель проводит постоянный ток исключительно в замкнутом состоянии. Это упрощает исполнение и конструкцию лампы, поскольку необходимо блокировать постоянный ток только тогда, когда переключатель разомкнут.

Неполное извлечение или вставка лампы TLED не является единственной критической ситуацией, которая может возникать. Следовательно, чтобы защищать светодиодную схему от повреждения, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения TLED содержит модуль схемы защиты, реализованный с возможностью размыкать предохранительный выключатель в случае чрезмерной температуры лампы и/или чрезмерного тока лампы, и/или чрезмерного напряжения лампы. Например, слишком высокая температура может постоянно повреждать светодиоды, так что своевременное разъединение может продлевать срок службы TLED. Аналогично, слишком высокий ток лампы может оказывать негативное влияние на светодиоды. Чрезмерное напряжение лампы может возникать, если гирлянда светодиодов тем или иным образом отсоединяется от схемы лампы. В любом из этих случаев, схема защиты может быстро реагировать так, что она разрывает электрическую схему, за счет этого исключая повреждение TLED либо исключая повреждение корпуса лампы и/или балласта в случае выхода из строя лампы.

TLED, описанный выше, может быть реализован с возможностью заменять различные типы люминесцентной лампы-трубки. Например, в случае реализации с возможностью содержать линейную пластмассовую или стеклянную трубку с номинальным диаметром (например, T5, T8, T12 и т.д.) и длиной и со стандартными разъемами, такими как двухштырьковые разъемы, TLED может использоваться в усовершенствовании коммерческих вариантов применения люминесцентного освещения с регулируемой яркостью. Тем не менее, аналогичным образом, TLED согласно изобретению может быть реализован в качестве усовершенствованной лампы, чтобы заменять изогнутую или круглую люминесцентную лампу-трубку с регулируемой яркостью, компактную люминесцентную лампу с регулируемой яркостью и т.д. и может иметь подходящий узел байонетных или резьбовых разъемов для соединения с соответствующим гнездом на корпусе.

Другие цели и признаки настоящего изобретения должны становиться очевидными из нижеприведенного подробного описания, рассматриваемого в связи с прилагаемыми чертежами. Тем не менее, следует понимать, что чертежи служат только для целей иллюстрации и не предназначены в качестве задания ограничений изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг 1 показывает схематичное представление варианта осуществления TLED согласно изобретению;

Фиг. 2 показывает TLED согласно фиг. 1, используемый для того, чтобы совершенствовать традиционный вариант применения освещения на люминесцентных трубках, содержащий первый тип балласта с регулированием яркости;

Фиг. 3 показывает TLED согласно фиг. 1, используемый для того, чтобы совершенствовать традиционный вариант применения освещения на люминесцентных трубках, содержащий второй тип балласта с регулированием яркости;

Фиг. 4 показывает принципиальную схему с первым вариантом осуществления схемы управления переключателем для TLED согласно изобретению;

Фиг. 5 показывает принципиальную схему со вторым вариантом осуществления схемы управления переключателем для TLED согласно изобретению;

Фиг. 6 показывает принципиальную схему с третьим вариантом осуществления схемы управления переключателем для TLED согласно изобретению;

Фиг. 7 показывает опасное извлечение или вставку TLED предшествующего уровня техники.

На всех чертежах, аналогичные номера позиций ссылаются на аналогичные объекты. Объекты на схемах не обязательно нарисованы в масштабе.

Подробное описание вариантов осуществления

Фиг 1 показывает схематичное представление варианта осуществления TLED 1 согласно изобретению. В этом примерном варианте осуществления, TLED 1 содержит линейную или прямую трубку 12, которая может быть изготовлена из пластмассы, стекла и т.д., с двухштырьковыми разъемами 16 на обоих концах трубки 12. Трубка 12 может вставляться любым способом в соответствующий корпус (не показан) для линейной люминесцентной лампы-трубки. Для электрической совместимости с балластом с регулированием яркости, уже включенным в корпус, TLED 1 содержит схему 160 эмуляции нити накала на обоих концах внутренней части трубки. Светодиодный узел 10 входит в трубку 12 и может содержать любое число светодиодов, смонтированных на одной или более печатных плат. Узел 11 схемы возбуждения также размещен в трубке 12 лампы и соединен с возможностью возбуждать светодиодный узел 10 от входного сигнала, исходящего из любой схемы 160 нити накала. Конденсатор C_f фильтра соединен параллельно через выход средства 11 возбуждения и служит для того, чтобы фильтровать выходной сигнал возбуждения. Переключатель S₁₃ соединен между средством 11 возбуждения и светодиодным узлом 10 и действует с возможностью соединять или разъединять их согласно управляющему сигналу, исходящему из схемы 13 управления переключателем. Ниже поясняется работа схемы 13 управления переключателем.

Фиг. 2 показывает TLED по фиг. 1, используемый для того, чтобы совершенствовать традиционный вариант применения освещения на люминесцентных трубках, содержащий первый тип балласта 20 с регулированием яркости, а именно, балласт с регулированием яркости, реализованный с возможностью соединения с выходом регулятора 30 яркости со срезанием фазы, например, настенного модуля со световым выключателем/регулятором яркости. Регулятор 30 яркости соединен между электросетью 4 и балластом 20 с регулированием яркости и эффективно уменьшает RMS-напряжение для балласта 20 с регулированием яркости посредством срезания части сигнала электросети. Схема также указывает объединение гнезд/разъемов между гнездами 17A, 17B корпуса 5 лампы и штырьковыми выводами узла 16A, 16B разъемов TLED 1.

Фиг. 3 является упрощенной блок-схемой, показывающей TLED по фиг. 1, используемый для того, чтобы совершенствовать традиционный вариант применения освещения на люминесцентных трубках, содержащий второй тип балласта 21 с регулированием яркости, а именно, балласт с регулированием яркости, реализованный с возможностью соединения с регулятором 31 яркости с напряжением 0-10 В с ползунком для регулирования требуемого уровня светового выхода. В этом случае, регулятор 31 яркости соединен на управляющем входе балласта 21 с регулированием яркости. Балласт 21 с регулированием яркости регулирует свой выходной ток согласно позиции ползунка. В этом случае также, схема указывает объединение гнезд/разъемов между гнездами 17 корпуса лампы (не показан) и штырьковыми выводами 16 TLED 1.

Фиг. 4 показывает принципиальную схему, показывающую компоненты в первом варианте осуществления схемы управления для TLED согласно изобретению. Здесь, принципиальная схема показывает светодиодный узел 10, содержащий гирлянду светодиодов 100, смонтированных на плате B2. Схема 160 эмуляции нити накала расположена на каждом конце, и каждая схема 160 эмуляции нити накала содержит резистор R₁₆₀ последовательно с предохранителем F₁₆₀. В этом примерном варианте осуществления, правосторонняя схема 160 эмуляции нити накала реализована на отдельной плате B3, тогда как левосторонняя схема 160 эмуляции нити накала реализована на плате B1, которая также переносит узел 11 схемы возбуждения, схему 13 управления переключателем, предохранительный выключатель S₁₃, схему 14 защиты и различные другие компоненты. Плата B2, переносящая узел 11 схемы возбуждения, может быть реализована с возможностью входить в один конец трубки лампы в области, которая обычно является "темной" в любом случае, согласно местоположению схемных компонентов люминесцентной лампы. Простой трехштырьковый разъем может использоваться между платами B1, B2, B3, чтобы соединять (по мере необходимости) контактные выводы LED+, LED-светодиода высокого и низкого уровня и высокочастотный контактный вывод HF источника питания, как указано на схеме. Схема 11 возбуждения также содержит диодный мост D1, D2, D3, D4 для выпрямления сигнала переменного тока, подаваемого через штырьковые выводы 16 разъема. Конденсатор C1 этого варианта осуществления является необязательным и может быть включен в состав, если необходимо шунтировать высокочастотный ток, чтобы уменьшать ток I_LED в светодиодах.

Предохранительный выключатель S₁₃ может быть реализован в качестве полупроводникового элемента, к примеру, транзистора, или электромеханического элемента, к примеру, реле. Схема 13 управления переключателем соединена между схемами 160 эмуляции нити накала. В ходе работы TLED 1 в корпусе лампы, в схему 13 управления переключателем должны подаваться на обоих концах высокочастотные сигналы от балласта с регулированием яркости. Это указывает на то, что TLED 1 корректно установлен на месте, и схема 13 управления переключателем выдает сигнал EN₁₃ разрешения, чтобы указывать то, что предохранительный выключатель S₁₃ может быть замкнут. Схема также показывает дополнительную защитную схему с резистором R_senseV считывания напряжения для считывания чрезмерно высокого напряжения лампы; резистором R_senseI считывания тока для считывания чрезмерно высокий ток лампы; терморезистором R_temp для считывания чрезмерно высокой температуры лампы; и защитной схемой 14 управления, чтобы формировать сигнал разрешения переключения с различных входов, предоставляемый посредством этих считывающих компонентов R_senseI, R_senseV, R_temp и схемы 13 управления переключателем. Когда ни одно из анормальных условий напряжения/тока/температуры не присутствует, и схема 13 управления переключателем обнаруживает, что TLED 1 корректно вставлена, защитная схема 14 управления выдает сигнал на замыкание предохранительного выключателя S₁₃, так что схема 11 возбуждения может возбуждать светодиодный узел 10 с уровнем тока, предоставленным посредством балласта с регулированием яркости. Фиг. 5 показывает принципиальную схему, показывающую детально схему 13 управления переключателем этого варианта осуществления. Здесь, NPN BJT (биполярный плоскостной транзистор) Q1 используется для того, чтобы формировать сигнал EN₁₃ разрешения для предохранительного выключателя M1, который в этом варианте осуществления реализован в качестве MOSFET M1. Схема 13 управления переключателем реализована в качестве по существу симметричной сети между схемами 160 эмуляции нити накала и содержит блокировочный конденсатор C2, C6 постоянного тока на каждом конце, чтобы блокировать противополосный сигнал смещения постоянного тока, сформированный посредством балласта с регулированием яркости; фильтр C1/R4, C5/R9 нижних частот, чтобы пропускать сигнал частоты напряжения сети и блокировать высокочастотные сигналы из электронного регулятора яркости; и узел D5, D6, C3, R6 детекторов пикового напряжения для определения напряжения из фильтров C1/R4, C5/R9 нижних частот. Если обнаруживается компонент частоты напряжения сети (например, компонент на 60 Гц при применении в Северной Америке), конденсатор C3 должен заряжаться, и разрешающий транзистор Q1 должен быть включен. Значительный компонент электросети должен обнаруживаться только в том случае, если один конец TLED 1 не вставляется надлежащим образом в соответствующее гнездо корпуса лампы, так что возникает риск удара током для пользователя. В этом случае, токосниматель транзистора Q1, который соединяется некоторым подходящим способом с затвором MOSFET M1, переводит затвор на "низкий уровень", за счет этого поддерживая предохранительный выключатель M1 в отключенном состоянии.

Фиг. 6 показывает принципиальную схему с третьим вариантом осуществления схемы 13 управления переключателем для TLED 1 согласно изобретению. Здесь, переменное напряжение накала нити, присутствующее на одном конце TLED, преобразуется в постоянное напряжение посредством изолирующего трансформатора T1 и действует с возможностью заряжать конденсатор C1. Переменное напряжение накала нити, присутствующее на другом конце лампы, выпрямляется и используется в качестве ввода в оптрон T2, который в свою очередь включает PNP BJT Q2, который в свою очередь действует с возможностью включать MOSFET M1. Фактически, MOSFET M1 может быть включен только в том случае, если возникает напряжение накала нити на обоих концах TLED 1, т.е. только тогда, когда TLED 1 корректно вставляется в оба гнезда корпуса лампы. В этом варианте осуществления, четырехштырьковый разъем может использоваться между платами B1, B2, B3, чтобы соединять (по мере необходимости) контактные выводы LED+, LED-светодиода высокого и низкого уровня и два высокочастотных контактных вывода HF1, HF2 источника питания, как указано на схеме.

Фиг. 7 показывает опасное извлечение или вставку TLED 70 предшествующего уровня техники. Основные элементы усовершенствованного TLED 70 типа, используемого для того, чтобы заменять линейную люминесцентную лампу-трубку, указываются в трубке. В такой усовершенствованной лампе 70, схема 71 возбуждения реализована в качестве электронного средства возбуждения, к примеру, источника питания с переключаемыми режимами. Здесь, отсутствие предохранительного выключателя или схемы обнаружения для того, чтобы обнаруживать корректную вставку в корпус, может приводить к высокому току утечки между штырьковыми выводами на открытом конце усовершенствованной лампы-трубки 70. Пользователь, который непреднамеренно касается открытых штырьковых выводов 16, может принимать удар током.

Хотя настоящее изобретение раскрыто в форме предпочтительных вариантов осуществления и их изменений, следует понимать, что множество дополнительных модификаций и изменений может вноситься без отступления от объема изобретения.

Для ясности, следует понимать, что использование единственного числа в данной заявке не исключает множественного числа, а "содержать" не исключает других этапов или элементов. Упоминание "блока" или "модуля" не исключает использование больше чем одного блока или модуля.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является уменьшение потребления электроэнергии. Светодиодная лампа-трубка (1) выполнена с возможностью замены люминесцентной лампы-трубки. Светодиодная лампа-трубка (1) содержит трубку (12), содержащую светодиодный узел (10) с множеством светодиодов (100), узел (16A, 16B) разъемов с разъемами (16), выполненными с возможностью вставки в гнезда (50) гнездового узла (50A, 50B) корпуса (5) лампы-трубки, включающего балласт (20, 21) с регулированием яркости. Узел (11) схемы возбуждения предназначен для возбуждения светодиодного узла (10), причем узел (11) схемы возбуждения выполнен с возможностью выводить ток (I_LED) в светодиодах на основе входного тока, предоставленного посредством балласта (20, 21) с регулированием яркости. Предохранительный выключатель (S₁₃, M1) размещен в трубке (12) с возможностью электрически изолировать разъемы (16) узла (16A, 16B) разъемов между узлом (11) схемы возбуждения и светодиодным узлом (10). Описан способ возбуждения светодиодной лампы-трубки (1) от балласта (20, 21) с регулированием яркости люминесцентной лампы-трубки (1). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Светодиодная лампа-трубка (1), реализованная с возможностью заменять люминесцентную лампу-трубку (70), причем светодиодная лампа-трубка (1) содержит:

- трубку (12), содержащую светодиодный узел (10) с множеством светодиодов (100);

- узел (16A, 16B) разъемов с разъемами (16), реализованными с возможностью вставки в гнезда (50) гнездового узла (50A, 50B) корпуса (5) лампы-трубки, включающего балласт (20, 21) с регулированием яркости;

- узел (11) схемы возбуждения для возбуждения светодиодного узла (10), причем узел (11) схемы возбуждения реализован с возможностью выводить ток (I_LED) в светодиодах на основе входного тока, предоставленного посредством балласта (20, 21) с регулированием яркости; и

- предохранительный выключатель (S₁₃, M1), размещенный в трубке (12) с возможностью электрически изолировать разъемы (16) узла (16A, 16B) разъемов, при этом предохранительный выключатель (S₁₃, M1) размещен между узлом (11) схемы возбуждения и светодиодным узлом (10).

2. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, в которой узел (11) схемы возбуждения реализован с возможностью соединения с балластом (20, 21) с регулированием яркости PS-типа.

3. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, в которой предохранительный выключатель (S₁₃, M1) содержит полупроводниковое устройство (M1).

4. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, в которой предохранительный выключатель (S₁₃) содержит электромеханическое устройство.

5. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, в которой узел (16A, 16B) разъемов содержит по меньшей мере один разъем (16) на каждом из двух внешних концов линейной трубки (12), при этом разъем (16) реализован с возможностью вставки в одно из пары гнезд (17) в корпусе линейной лампы-трубки.

6. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, дополнительно содержащая схему (13) управления переключателем, реализованную с возможностью замыкать предохранительный выключатель (S₁₃, M1) только тогда, когда разъемы (16) светодиодной лампы-трубки (1) полностью вставлены в соответствующие гнезда (17) корпуса лампы-трубки.

7. Светодиодная лампа-трубка по п. 6, в которой схема (13) управления переключателем реализована с возможностью обнаруживать электрическое соединение только между одним разъемом (16) узла (16A, 16B) разъемов и одним гнездом (17) гнездового узла (17A, 17B).

8. Светодиодная лампа-трубка по п. 6, в которой схема (13) управления переключателем содержит схему (C1/R4, C5/R9) определения частоты напряжения сети для определения компонента частоты напряжения сети в напряжении лампы.

9. Светодиодная лампа-трубка по п. 6, в которой схема (13) управления переключателем реализована с возможностью обнаруживать напряжение накала нити на обоих разъемах (16) узла (16A, 16B) разъемов.

10. Светодиодная лампа-трубка по п. 6, в которой схема (13) управления переключателем содержит часть (C2, C6) блокирующей схемы постоянного тока, реализованную с возможностью блокировать постоянный ток смещения балласта (20, 21) с регулируемой яркостью.

11. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, дополнительно содержащая модуль (14) схемы защиты, реализованный с возможностью отсоединять средство возбуждения (11) светодиодов от светодиодного узла (10) в случае чрезмерной температуры лампы и/или чрезмерного тока (I_LED) лампы, и/или чрезмерного напряжения лампы.

12. Светодиодная лампа-трубка по п. 1, реализованная с возможностью совершенствовать любую из линейной люминесцентной лампы-трубки, круглой люминесцентной лампы-трубки, компактной люминесцентной лампы.

13. Способ возбуждения светодиодной лампы-трубки (1) от балласта (20, 21) с регулированием яркости люминесцентной лампы-трубки (70), причем этот способ содержит этапы, на которых:

- размещают множество светодиодов (100) в трубке (12) лампы, причем трубка (12) лампы содержит узел (16A, 16B) разъемов с разъемами (16) для вставки в гнезда (17) гнездового узла (17A, 17B) корпуса (5) лампы-трубки, содержащего балласт (20, 21) с регулированием яркости;

- предоставляют узел (11) схемы возбуждения для возбуждения светодиодов (100), причем узел (11) схемы возбуждения реализован с возможностью выводить ток (I_LED) в светодиодах на основе входного тока, предоставленного посредством балласта (20, 21) с регулированием яркости; и

- размещают предохранительный выключатель (S₁₃, M1) между узлом (11) схемы возбуждения и светодиодным узлом (10), чтобы электрически изолировать разъемы (16) узла (16A, 16B) разъемов, когда узел (16A, 16B) разъемов не полностью соединен с гнездовым узлом (17A, 17B).

14. Способ по п. 13, содержащий этап, на котором поддерживают электрическое разъединение между разъемами (16) узла (16A, 16B) разъемов до тех пор, пока все разъемы (16) не будут корректно вставлены в соответствующие гнезда (17).