用于發光二極管的浪涌保護的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對發光二極管的浪涌保護，更具體地涉及在照明器中實施對這種二極管的浪涌保護。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)照明器經常承受來自不同來源的高浪涌電壓。這些浪涌電壓可以通過雷擊、通過在將連接于與LED照明器相同的網絡上的電感負載進行接通/切斷的期間的瞬變現象、或通過重型工業機器產生。
[0003]此外，在一些情況下，浪涌電壓可以通過靜電電荷產生，該靜電電荷積蓄在照明器體上并且能夠設法經由照明器殼內的LEDs和LED驅動器放電到干線連接線。LED對高壓浪涌特別敏感并且即使在LED驅動器沒有明顯損壞的情況下也可能被損壞。其結果是，由于LED的管芯被高壓破壞，一組LED內即便不是全部也會有一些LED短路。
[0004]這種高浪涌電壓可以為差模或共模中的任一種，在差模情況下，高壓出現在干線電源上，即在干線電源的相線與中性線之間；在共模情況下，干線電源的相線和中性線兩者經歷相對于地線的高壓瞬變。差模和共模浪涌的組合也是可能的。
[0005]為了保護照明器免于高浪涌電壓，保護部件經常被設置在照明器的輸入路徑中，即設置在干線電源與驅動器之間，該驅動器被用于所連接的發光二極管模塊，并且保護部件經常包括金屬氧化物變阻器(metal oxide varistor, MOV)或氣體放電管(gasdischarge tube，⑶T)或兩者的組合。由于這些保護部件被連接在相線與中性線之間并吸收電流高達幾kA的浪涌的能量，因此這些保護部件相對高效地克服了差模浪涌。由于驅動器最易受到差模浪涌的影響，因而這種保護部件用于對驅動器提供良好的保護。
[0006]然而，對于共模浪涌而言問題是不同的。根據設計照明器所依據的IEC保護等級的不同而存在兩種情況。在I級照明器的情況下，保護接地(protective earth，PE)連接的存在使得保護部件能夠被連接在相線與PE之間或被連接在中性線與PE之間。這些保護部件用于提供針對共模浪涌的良好保護。此外，當保護部件短路時，插入在輸入端與保護部件之間的串聯保險絲會切斷電路。
[0007]在II級照明器的情況下，不存在PE連接，并且出于電氣安全原因，在干線電源的相線和中性線與照明器外殼之間不允許任何連接。這意味著，對于II級照明器，只能使用不同的保護部件。盡管如此，這并不意味浪涌不能找到回到接地的可靠回路，這是由于回路無意間可以通過照明器的安裝于與接地直接接觸的金屬桿上的金屬框架或殼體提供。
[0008]在W0-A-2014/029772中，能夠將雷擊的電平維持在從照明器框架到接地的電氣路徑內的絕緣構件被提供用于將LED照明器與接地隔離。在沒有返回電流的情況下，不會對照明器造成損壞。這在照明框架被安裝于玻璃纖維或水泥桿上時是可能的，但是在照明框架安裝于金屬桿上時是難以實現的。
[0009]此外，考慮因靜電高壓對LED的潛在危險也是重要的，靜電高壓的建立可以是因為在雷雨期間高度帶電云的存在導致照明器框架帶電。在該情況下，也有利于避免LED與照明器框架之間的任何高壓差。
【發明內容】
[0010]因此，本發明的目的是對作為對高浪涌電壓最敏感的部件的LED提供浪涌保護。
[0011]本發明的另一個目的是提供一種低成本易執行的手段以針對共模浪涌和差模浪涌改進對照明器LED的保護。
[0012]根據本發明的一個方面，提供了一種浪涌保護裝置，所述浪涌保護裝置被配置為保護照明器，照明器包括:金屬框架、至少一個發光二極管模塊和至少一個驅動器，該至少一個發光二極管包括電路板，所述至少一個驅動器被配置為將干線電壓轉換以用于所述至少一個發光二極管模塊，每個驅動器和每個發光二極管模塊安裝于框架上，每個驅動器和與該驅動器相關聯的發光二極管模塊之間有點連接，浪涌保護裝置包括至少一個并聯阻抗元件，所述至少一個并聯阻抗元件位于電連接與框架之間，電連接位于每個驅動器和與該驅動器相關聯的發光二極管模塊之間，每個并聯阻抗元件包括電容器、電阻器和基于半導體的部件中的至少一者。
[0013]通過在驅動器和該驅動器相關聯的發光二極管模塊之間的電連接與框架之間設置至少一個并聯阻抗元件，由與浪涌而產生的高電流經由框架被重新引導至接地而不會影響發光二極管模塊中的發光二極管。將領會的是，對發光二極管模塊的LED+接線和LED-接線中的每一者設置至少一個并聯阻抗元件。
[0014]有利地，通過使用電容器、電阻器和基于半導體的部件，能夠提供可靠且相對廉價的解決方案以用于發光二極管模塊和該發光二極管模塊連接的的發光二極管的浪涌保護。具體地，通過使用電容器和電阻器，不存在電容器和電阻器持續工作的閾值，并且任何浪涌將分流到框架以及進而到接地。
[0015]在一個實施方式中，所述至少一個并聯阻抗元件安裝于所述至少一個發光二極管模塊的所述電路板上。
[0016]在另一個實施方式中，所述至少一個并聯阻抗元件位于驅動器與發光二極管模塊之間的接線盒中。
[0017]在一個實施方式中，所述至少一個并聯阻抗元件包括電容器。每個電容器包括具有預定的電氣安全特性的X-電容器或Y-電容器任一者。所述電容器可以具有介于1nF與100nF之間的電容值。
[0018]在又一個實施方式中，所述至少一個并聯阻抗元件包括電阻器。所述電阻器可以包括介于IMΩ與1MΩ之間的電阻值。
[0019]在又一個實施方式中，所述至少一個并聯阻抗元件包括基于半導體的部件，基于半導體的部件具有低于發光二極管模塊與框架之間的絕緣電壓的觸發電壓。基于半導體的部件可以具包括齊納二極管或半導體瞬變抑制器。
[0020]另外，至少一個串聯阻抗元件可以位于所述至少一個驅動器與所述至少一個并聯阻抗元件之間。
[0021]在一個實施方式中，所述至少一個串聯阻抗元件包括電感器。
[0022]在又一個實施方式中，所述至少一個串聯阻抗元件包括共模濾波器。共模濾波器可以包括兩個耦合的電感器。
【附圖說明】
[0023]為了更好地理解本發明，現將以示例的方式參照附圖，在附圖中:
[0024]圖1示出典型的戶外LED照明器的示意圖；
[0025]圖2類似于圖1，但示出了差模浪涌經過照明器的傳播；
[0026]圖3類似于圖1，但示出了共模浪涌經過照明器的傳播；
[0027]圖4示出了在照明器的輸入端使用保護部件的示意布局；
[0028]圖5類似于圖1，但示出了用于根據本發明的LED元件的浪涌保護部件；
[0029]圖6類似于圖5，但示出了在浪涌電壓的情況下流經浪涌保護部件的電流；以及
[0030]圖7類似于圖5，但示出了用于根據本發明的LED元件的另一浪涌保護部件。
【具體實施方式】
[0031]將針對【具體實施方式】并參照特定附圖對本發明進行描述，但本發明并不限于此。所描述的附圖僅是示意性的而非進行限制。在附圖中，出于示例目的用，若干元件的尺寸可能放大而未按比例繪制。
[0032]照明器通常由通過安全接地(PE)接線連接于接地的金屬框架組成。這是I級照明器的情況(IEC保護等級)。在照明器不配備有PE接線的情況下，照明器被稱為II級裝置。盡管如此，這并不意味著沒有返回地面的可能，這是由于金屬框架可以與金屬桿接觸，金屬桿與地面的接觸又相當好。然而，地面在提供電氣安全方面不是如此可靠，卻非常有利于返回浪涌電流。
[0033]首先參照圖1，示出了典型的戶外照明器100。照明器100包括金屬框架110，LED驅動器120和LED模塊130安裝在金屬框架110上。金屬框架110具有透明或透鏡部分140，透明或透鏡部分140與LED模塊130對準，從而由LED模塊提供的光可以指向至要被照明器100照亮的適當范圍或區域。
[0034]如文中使用的術語“金屬框架”意在不僅指的是照明器外殼或殼體內的安裝有照明器的部件的框架，也指的是照明器外殼或殼體。在許多實施方式中，金屬框架包括照明器外殼或殼體。
[0035]LED驅動器120包括彼此絕緣的初級側120A和次級側120B (未示出)，初級側連接到干線電源160，次級側借助電氣接線150、155連接到LED模塊130，一個電氣接線連接到LED+線(未示出)，另一個電氣接線連接到LED-線(也未示出)。如所示，干線電源160具有相線160L和中性線160N。金屬框架110正如以上所述的I級照明器的情況那樣具有PE接線。